JP3241065U - 補助接触アセンブリ、ホッケーパックサイリスタおよびパワー半導体モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】内部パワー半導体構成要素と外部電気装置との間に安定かつ信頼性のある電気的接続を確立するための補助接触アセンブリ、ホッケーパックサイリスタ、およびパワー半導体モジュールを提供する。
【解決手段】補助接触アセンブリ３００は、外部装置に取り付けるための第１の外部ピン３１０と、上記第１の外部ピンにパワー半導体構成要素を電気的に接続するよう構成される第１の接続ワイヤ３２０とを備え、上記第１の接続ワイヤは、上記第１の接続ワイヤと上記パワー半導体構成要素との間に安定した電気的接触を提供するように成形された接触領域を有し、上記補助接触アセンブリはさらに、上記第１の接続ワイヤの上記接触領域を上記パワー半導体構成要素と接触状態で保持するばね３３０と、上記第１の接続ワイヤおよび上記ばねを担持し、それらの間に電気的絶縁を提供するための絶縁体３４０とを備える。
【選択図】図２

Description

本開示は、パワー半導体構成要素のための補助接触アセンブリ、ホッケーパックサイリスタ、および前記補助接触アセンブリを備えるパワー半導体モジュールに関する。

背景
サイリスタチップなどのパワー半導体構成要素は、一般に、パワー半導体モジュールのハウジング内に気密封止され、それによって外部電気装置から分離される。したがって、内部パワー半導体構成要素と外部電気装置との間に安定かつ信頼性のある電気的接続を確立するための補助接触アセンブリが必要とされている。

したがって、本開示の目的は、パワー半導体構成要素のための改良された補助接触アセンブリを提供することである。

本開示の一態様によれば、パワー半導体構成要素のための補助接触アセンブリが提供される。補助接触アセンブリは、外部装置に取り付けるための第１の外部ピンと、上記第１の外部ピンに上記パワー半導体構成要素を電気的に接続するよう構成される第１の接続ワイヤとを備え、上記第１の接続ワイヤは、上記第１の接続ワイヤと上記パワー半導体構成要素との間に安定した電気的接触を提供するように成形された接触領域を有し、上記補助接触アセンブリはさらに、上記第１の接続ワイヤの上記接触領域を上記パワー半導体構成要素と接触状態で保持するばねと、上記第１の接続ワイヤおよび上記ばねを担持し、それらの間に電気的絶縁を提供するための絶縁体とを備える。

本開示の別の態様によれば、本開示による補助接触アセンブリを備えるホッケーパックサイリスタが提供される。

本開示のさらに別の態様によれば、本開示による補助接触アセンブリを備えるパワー半導体モジュールが提供される。

本考案の実施形態は、同様の参照符号が同様の要素を示す添付の図面の図において、限定ではなく例として示される。

本開示の一実施形態による補助接触アセンブリを備えるパワー半導体モジュールの３次元分解斜視図である。 本開示の一実施形態による補助接触アセンブリの３次元分解斜視図である。 本開示の一実施形態による補助接触アセンブリの詳細図であって、補助接触アセンブリを拡大部分図で示す図である。 本開示の一実施形態による補助接触アセンブリの詳細図であって、補助接触アセンブリの別の拡大部分図で示す図である。 本開示の一実施形態による補助接触アセンブリの詳細図であって、補助接触アセンブリを断面図で示す図である。

詳細な説明
図１は、本開示の一実施形態によるパワー半導体モジュール１００の３次元分解斜視図を示す。パワー半導体モジュール１００は、２つのパワー半導体構成要素２００と、２つの対応する補助接触アセンブリ３００とを備える。パワー半導体構成要素２００は、概して、パワー半導体モジュール１００のハウジング内に気密封止され、それによって、外部電気装置等、モジュール１００の周囲から分離される。したがって、パワー半導体モジュールの確実かつ安全な使用を保証するために、内部パワー半導体構成要素と外部電気装置との間に安定かつ確実な電気的接続を確立する必要がある。このために、補助接触アセンブリ３００を設けてもよい。

図１を参照すると、補助接触アセンブリ３００は各々、パワー半導体モジュール１００のサブアセンブリであり、モジュール１００のハウジングの内側に押し込まれる。２つの補助接触アセンブリ３００の各々は、内部パワー半導体構成要素と外部電気装置との間に接続を提供するように、それぞれ、１つのパワー半導体構成要素２００に接続される。本開示における補助接触アセンブリ３００は、内部パワー半導体構成要素との安定かつ信頼性のある電気的接触を可能にし、それによって、内部パワー半導体構成要素と外部電気装置との間の所望の接続を確立することができる。特に、補助接触アセンブリ３００の適用は、パワー半導体構成要素の寿命に悪影響を及ぼさず、同時に、ユーザにとって使用に際する安全性を保証する。

パワー半導体モジュールは、パワー半導体構成要素を備える任意の種類の電気装置であってもよいことが理解されよう。本開示による補助接触アセンブリ３００は、外部電気装置との補助接続を必要とする任意の適切なパワー半導体構成要素に適用されてもよい。好ましい実施形態において、パワー半導体モジュール１００はサイリスタ製品であってもよく、パワー半導体構成要素２００はゲートとカソードとを各々が有するサイリスタチップであってもよい。補助接触アセンブリ３００の各々は、１つのパワー半導体構成要素２００に対してゲート接続およびカソード接続の両方を提供してもよい。

図２は、図１に示す実施形態による補助接触アセンブリ３００の３次元分解斜視図をさらに示す。パワー半導体構成要素２００がゲートおよびカソードを有するサイリスタチップである実施形態では、補助接触アセンブリ３００は、アセンブリ３００のゲート部分による補助ゲートコンタクトおよびアセンブリ３００のカソード部分による補助カソードコンタクトを提供してもよい。

図２に示すように、補助接触アセンブリ３００のゲート部分は、パワー半導体構成要素２００（図１）のゲートを第１の外部ピン３１０に電気的に接続するよう構成される第１の接続ワイヤ３２０を備える。第１の外部ピン３１０には、第１の接続ワイヤ３２０を介してパワー半導体構成要素２００のゲートに接続されるように、外部装置が取り付けられてもよい。第１の接続ワイヤ３１０は、第１の接続ワイヤ３１０とパワー半導体構成要素２００との間に安定した電気的接触を提供するように成形された接触領域３１５を有する。補助接触アセンブリ３００のゲート部分は、第１の接続ワイヤ３２０の接触領域３１５をパワー半導体構成要素２００と接触状態に保つように構成されたばね３３０をさらに備える。絶縁体３４０は、第１の接続ワイヤ３２０およびばね３３０を担持し、それらをともに保持するために提供される。さらに、絶縁本体３４０によって、第１の接続ワイヤ３２０およびばね３３０は、互いから、およびパワー半導体モジュール１００内の他の構成要素から、電気的に絶縁してもよい。

パワー半導体アセンブリ３００のゲート部分と同様に、アセンブリ３００のカソード部分は、外部装置に取り付けるための第２の外部ピン３５０と、パワー半導体構成要素２００を第２の外部ピン３５０に電気的に接続するよう構成される第２の接続ワイヤ３６０とを備える。パワー半導体構成要素２００のカソードと接続するために、パワー半導体アセンブリ３００のゲート部分は、金属板３７０をさらに備える。

図３Ａ～図３Ｃを参照して、接触領域３１５の好ましい構成を以下に説明する。図３Ａおよび図３Ｂは、第１の接続ワイヤ３２０が絶縁体３４０およびばね３３０と共に組み付けられるのを示す、補助接触アセンブリ１００の拡大部分図である。この部分は図３Ｃにも断面図で示されている。図示されるように、接触領域３１５は、パワー半導体構成要素２００との安定かつ信頼性のある電気的接触を提供するために、第１の接続ワイヤ３２０の丸みを帯びた形状の端子に成形される。好ましくは、第１の接続ワイヤの、接触領域３１５に隣接する部分は、丸みを帯びた形状の端子がその丸みを帯びた底面によってパワー半導体構成要素と接触するように、所定の角度（例えば、図３Ａ～図３Ｂに示すように９０度の角度）を形成する。ワイヤの一般的な端子と比較して、丸みを帯びた形状の端子は、パワー半導体構成要素２００との接触の安定性および信頼性を少なくとも促進し得る。

さらに、ばね３３０は、第１接続ワイヤ３２０の接触領域３１５をパワー半導体構成要素２００と接触状態で保持するよう提供される。図３Ａ～図３Ｃに示す実施形態では、ばね３３０は、螺旋ばねとして形成され、絶縁体３４０の上部３４１の上面に取り付けられる。第１の接続ワイヤ３２０の、接触領域３１５に隣接する部分は、絶縁体３４０の下部３４２によって画定されるチャネル３４３によって支持され、パワー半導体構成要素２００に向かって案内される。図３Ｃに示すように、第１の接続ワイヤの丸みを帯びた形状の端子は、絶縁体３４０の下部３４２の底面の外側に配置される。したがって、第１の接続ワイヤ３２０は、保持され、ばね３３０およびモジュール１００内の他の電気的構成要素から絶縁されることができ、同時に、第１の接続ワイヤ３２０の丸みを帯びた形状の端子は、パワー半導体構成要素２００との電気的接触を確立するように、絶縁体３４０の下部３４２の底面の外側に配置される。好ましくは、第１の接続ワイヤ３２０の丸みを帯びた形状の端子は、絶縁体３４０の下部３４２によって画定されるチャネル３４３の直径よりも大きい直径を有する円形断面を有する。このように、絶縁体３４０は、ばね３３０の圧縮によって、第１の接続ワイヤ３２０の丸みを帯びた形状の端子をパワー半導体構成要素２００に向かって押圧してもよい。

図３Ａ～図３Ｃに示す構成は例示であることが理解されよう。ばね３３０および絶縁体３４０は、絶縁体３４０がばね３３０の圧縮によって第１の接続ワイヤ３２０を押圧してパワー半導体構成要素２００と接触状態に保ち得るという条件で、任意の適切な態様で構築されてもよい。

さらに、補助接触アセンブリ３００は、第１の外部ピン３１０および第２の外部ピン３５０を支持するためのプラスチック固定具３８０（図２）を備える。第１の外部ピン３１０および第２の外部ピン３２０は、堅牢かつ便利な接続を達成するように、機械的に、またははんだ付けによって、外部装置に接続するために構成される。

本開示はまた、上述の補助接触アセンブリを含むホッケーパックサイリスタまたはパワー半導体モジュールを提供する。

前述の説明では、本開示の様々な実施形態および局面が、添付の図面を参照して説明された。上記の説明および図面は、本開示を例示するものであり、本開示を限定するものとして解釈されるべきではない。本開示の様々な実施形態を余すところなく理解するために、多数の具体的な詳細が説明される。しかしながら、場合によっては、本開示の実施形態を簡潔に議論するために、周知または従来の詳細は説明されない。

第１、第２、第３などの文言は、本明細書では、様々な要素、構成要素、領域、層および／またはセクションを説明するために使用され得るが、これらの要素、構成要素、領域、層および／またはセクションは、これらの文言によって限定されるべきではないことが理解されよう。これらの文言は、ある要素、構成要素、領域、層またはセクションを別のものと区別するためにのみ使用される。したがって、上述の第１の要素、構成要素、領域、層またはセクションは、本考案の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層またはセクションと呼ぶことができる。

「～の真下」、「～より下」、「下側」、「～の下」、「～の上」、「上側」などの空間的に相対的な文言は、本明細書では、１つの要素または特徴と、図に示されるような別の要素または特徴との関係を説明するよう、説明を容易にするために使用されてもよい。空間的に相対的な文言は、図面に示された向きに加えて、使用中または動作中の装置の異なる向きを包含するよう意図されることを理解されたい。例えば、図中の装置がひっくり返された場合、他の要素もしくは特徴「より下」または他の要素もしくは特徴「の真下」または他の要素もしくは特徴「の下」と記載される要素は、他の要素または特徴「より上」に向けられるであろう。したがって、例示的な文言「～より下」および「～の下」は、上および下の両方の向きを包含することができる。「前」または「先行」および「後」または「後続」などの文言は、同様に、例えば、光が要素を通過する順序を示すために、使用されてもよい。装置は、別様に向けられてもよく（９０度または他の向きに回転させられてもよい）、本明細書で用いられる空間的相対記述子は、それに応じて解釈されてもよい。さらに、ある層が２つの層「の間に」あると言及される場合、それは２つの層の間の唯一の層であってもよく、または１つ以上の介在層が存在してもよいことも理解されるであろう。

本明細書で使用される文言は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本考案を限定することを意図するものではない。本明細書で用いる場合、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈が明確に別段に指示しない限り、複数形も含むものとする。さらに、「備える（comprises）」および／または「備えて（comprising）」という文言は、本明細書で使用される場合、述べられた特徴、整数（integers）、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／もしくはそれらの群の存在または追加を排除しないことが理解されよう。本明細書で用いられる場合、「および／または」という文言は、関連付けられる列挙された項目のうちの１つ以上の任意およびすべての組み合わせを含む。

ある要素または層が、別の要素もしくは層「の上にある」、別の要素もしくは層「に接続される」、別の要素もしくは層「に結合される」、または別の要素もしくは層「に隣接する」として言及される場合、それは、別の要素もしくは層の直接上にあるか、別の要素もしくは層に直接接続されるか、別の要素もしくは層に直接結合されるか、もしくは別の要素もしくは層に直接隣接することができ、または介在する要素もしくは層が存在してもよいことが理解されるであろう。対照的に、ある要素が、別の要素もしくは層「の直接上にある」、別の要素もしくは層「に直接接続される」、別の要素もしくは層「に直接結合される」、または別の要素もしくは層「に直接隣接する」と言及される場合、介在する要素または層は存在しない。しかしながら、いかなる場合も、「～の上」または「～の直接上」は、下層を完全に覆う層を必要とするものと解釈されるべきではない。

本考案の実施形態は、本明細書において、本考案の理想化された実施形態（および中間構造）の概略図を参照して記載される。したがって、例えば製造技術および／または公差の結果として図の形状からの変動が予想される。したがって、本考案の実施形態は、本明細書に示される領域の特定の形状に限定されると解釈されるべきではなく、例えば、製造に起因する形状の偏差を含むことになる。したがって、図に示される領域は、本質的に概略的であり、それらの形状は、装置の領域の実際の形状を示すことを意図してはおらず、本考案の範囲を限定することを意図していない。

特に定義されない限り、本明細書で用いられるすべての文言（技術用語および科学用語を含む）は、本考案が属する技術分野の当業者によって通常理解されるものと同じ意味を有する。さらに、一般に用いられる辞書で定義されるものなどのような用語は、関連技術および／または本明細書の文脈においてそれらの意味と整合する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書でそうであると明示的に定義されない限り、理想化された意味または過度に形式的な意味で解釈されないことになることが理解されるであろう。

２００ パワー半導体構成要素、３００ 補助接触アセンブリ、３１０ 第１の外部ピン、３１５ 接触領域、３２０ 第１の接続ワイヤ、３３０ ばね、３４０ 絶縁体。

Claims (12)

1. パワー半導体構成要素のための補助接触アセンブリであって、
   外部装置に取り付けるための第１の外部ピンと、
   前記第１の外部ピンに前記パワー半導体構成要素を電気的に接続するよう構成される第１の接続ワイヤとを備え、前記第１の接続ワイヤは、前記第１の接続ワイヤと前記パワー半導体構成要素との間に安定した電気的接触を提供するように成形された接触領域を有し、前記補助接触アセンブリはさらに、
   前記第１の接続ワイヤの前記接触領域を前記パワー半導体構成要素と接触状態で保持するばねと、
   前記第１の接続ワイヤおよび前記ばねを担持し、それらの間に電気的絶縁を提供するための絶縁体とを備える、補助接触アセンブリ。
2. 前記接触領域は、前記パワー半導体構成要素との安定した電気的接触を提供するために、前記第１の接続ワイヤの丸みを帯びた形状の端子に成形される、請求項１に記載の補助接触アセンブリ。
3. 前記絶縁体は、
   前記ばねを取り付けるための上部と、
   前記第１の接続ワイヤを支持し、かつ前記パワー半導体構成要素に向かって案内するよう構成されるチャネルを画定する下部とを含み、
   前記第１の接続ワイヤの前記丸みを帯びた形状の端子は、前記絶縁体の前記下部の底面の外側に配置され、
   前記ばねは、前記ばねの圧縮によって前記絶縁体が前記第１の接続ワイヤの前記丸みを帯びた形状の端子を前記パワー半導体構成要素に向かって押圧するように、前記絶縁体の前記上部の上面に取り付けられる、請求項２に記載の補助接触アセンブリ。
4. 前記第１の接続ワイヤの前記丸みを帯びた形状の端子は、前記絶縁体の前記下部によって画定される前記チャネルの直径よりも大きい直径を有する円形断面を有する、請求項３に記載の補助接触アセンブリ。
5. 前記第１の接続ワイヤは、前記チャネルによって案内されて所定の角度を形成し、前記丸みを帯びた形状の端子は、その丸みを帯びた底面によって前記パワー半導体構成要素と接触する、請求項３に記載の補助接触アセンブリ。
6. 前記ばねは、螺旋ばねとして形成される、請求項１～５のいずれか１項に記載の補助接触アセンブリ。
7. 前記第１の外部ピンを支持するためのプラスチック固定具をさらに備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の補助接触アセンブリ。
8. 前記第１の外部ピンは、機械的に、またははんだ付けによって、前記外部装置に接続するよう構成される、請求項１～５のいずれか１項に記載の補助接触アセンブリ。
9. さらに、
   第２の外部ピンと、
   前記パワー半導体構成要素に接続するための金属板と、
   前記金属板を前記第２の外部ピンに電気的に接続するよう構成される第２の接続ワイヤとを備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の補助接触アセンブリ。
10. 前記パワー半導体構成要素は、ゲートおよびカソードを有するサイリスタチップであり、前記第１の接続ワイヤおよび前記第２の接続ワイヤは、それぞれ、前記サイリスタチップの前記ゲートおよび前記カソードとの電気的接触を提供するよう構成される、請求項９に記載の補助接触アセンブリ。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載の補助接触アセンブリを含むホッケーパックサイリスタ。
12. 請求項１～１０のいずれか１項に記載の補助接触アセンブリを備えるパワー半導体モジュール。

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