JP3467605B2 - 箔フレームダイオードを用いた複合モジュール - Google Patents

箔フレームダイオードを用いた複合モジュール

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はスナバ回路モジュール
として用いられる箔フレームダイオードを用いた複合モ
ジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9は従来のTO3タイプの一般的なダ
イオード51の斜視図を示し、放熱板及び取付板を兼ね
た導体製のベース52の一面にウエハー(図示せず)が
装着されている。そしてウエハーを樹脂53でモールド
している。上記樹脂53の下面からは3本のリードフレ
ーム54、55を垂設している。中央のリードフレーム
54がアノード側であり、両側の2本のリードフレーム
55がカソード側である。これらリードフレーム54、
55とウエハーの電極との接続は、アルミ線等の線材に
よるボンディング処理にて行っている。
【0003】また上記ダイオード51と他の部品、例え
ばコンデンサを用いた複合モジュールがスナバ回路とし
てすでに提供されている。図7は上記複合モジュール6
0の構成を示し、図8は複合モジュール60の回路図を
示している。図8に示すように、この複合モジュール6
0は、上記ダイオード51とコンデンサ61との直列回
路をモジュール化したものであり、トランジスタ(例え
ばIGBT)等の半導体素子の保護用(スナバ回路)と
して用いられるものである。
【0004】図7に示すように、上記コンデンサ61は
2つのコンデンサ素子61a、61bで構成され、両コ
ンデンサ素子61a、61bが並列に接続されて構成さ
れている。図7(c)に示すように、ダイオード51の
カソード側のリードフレーム55とコンデンサ61の一
方の電極部62とが接続され、ダイオード51のアノー
ド側のリードフレーム54は導体製の端子板71と接続
されている。この端子板71は略L型に折曲形成されて
おり、その先端部はケース64より突出させて出力端子
72としている。
【0005】上記コンデンサ61の他方の電極部63に
は端子板73の一端が接続されており、略Z字型に折曲
形成されているこの端子板73はコンデンサ61の側面
に沿って配設され、さらに端子板73の他端はケース6
4より突出させて出力端子74としている。そして両端
子板71、73は、ある程度間隔をあけて配設され、出
力端子72、74も同様にある程度間隔をあけて設けら
れている。またコンデンサ61とダイオード51との接
続点からリード線65がケース64の下面より導出され
ている。これらダイオード51、コンデンサ61等の部
材はケース64に納装されると共に、樹脂66をケース
64内に充填することによって固定されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記TO3タ
イプの一般的なダイオード51は、用途的な問題からそ
の主流はプリント基板のディスクリート部品実装に適し
た形状のリードフレームを採用している。しかしスイッ
チング素子等のトランジスタ保護を目的としたスナバ回
路に使用する上で、スイッチングの高速化に伴い、立ち
上がり時間が短く、また電圧、電流も高くなってきてい
る。その際に最も注意が必要となってくるものにインダ
クタンスロスがある。つまり現状の図9に示すようなダ
イオード51では、インダクタンスロスが大きいという
問題がある。これはリードフレーム54、55と内部の
ウエハーとの接続を、アルミ線等の線材でのボンディン
グ処理を行っているためである。
【0007】また図7に示すような上記ダイオード51
を用いたスナバ回路に用いる複合モジュール60におい
てもインダクタンスロスの問題がある。つまり複合モジ
ュール60の出力端子72、74の位置がトランジスタ
モジュールのピッチに合わせた端子構造となっていたた
め、内部インダクタンスロスの軽減が困難であった。ま
た市場のニーズにおいてもインダクタンスロス値が20
nH以下と非常に厳しく、内部結線及び端子構造の変更
が必要となってきた。
【0008】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、インダクタンス
ロスを軽減した箔フレームダイオードを用いた複合モジ
ュールを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで請求項1の箔フレ
ームダイオードを用いた複合モジュールは、導体製のベ
ース2と、上記ベース2の表面に配設して裏面の電極を
接続したウエハー3と、上記ウエハー3の表面の電極に
一端を直接接続した導体製で幅広の箔フレーム4と、上
記箔フレーム4の一端側及びウエハー3を覆う樹脂8と
から成る箔フレームダイオード1を有し、さらに上記箔
フレームダイオード1と直列に接続されるコンデンサ1
1と、上記箔フレームダイオード1及びコンデンサ11
を納装するケース15と、上記箔フレームダイオード1
とコンデンサ11との直列回路の両端にそれぞれその一
端が接続された導体製の端子板21、26とを備え、上
記箔フレームダイオード1の箔フレーム4を上記コンデ
ンサ11の一方の電極部13に、上記箔フレームダイオ
ード1のベース2を上記一方の端子板21の一端に、上
記コンデンサ11の他方の電極部16を上記他方の端子
板26の一端にそれぞれ接続し、上記各端子板21、2
6はその他端に、中央片22、27を介して出力端子2
3、28を形成し、上記両出力端子23、28をケース
15外で近接させて配置すると共に、上記他方の端子板
26の中央片27はケース15内でコンデンサ11の側
面に沿わせるように配設し、上記一方の端子板21の中
央片22は上記他方の端子板26の中央片27に近接さ
せて並設したことを特徴としている。
【0010】さらに請求項2の箔フレームダイオードを
用いた複合モジュールは、上記両出力端子23、28の
間に絶縁スペーサ31を介設していることを特徴として
いる。
【0011】
【作用】上記請求項1の箔フレームダイオードにおいて
は、箔フレーム4を直接ウエハー3に接続すると共に箔
フレーム4を幅広に形成していることで、箔フレーム4
の面積を大幅に増加させて電流密度を低下させ、これに
よりインダクタンスロスを軽減している。しかも、複合
モジュールにおいては、異極となる両出力端子23、2
8、及びそれに連なる中央片22、27を互いに近接し
て配置することにより磁界相殺効果の向上を図っている
ので、箔フレームダイオード1のインダクタンスロスの
軽減化と合わせて複合モジュール10全体のインダクタ
ンスロスの軽減を図ることができる。
【0012】さらに請求項2の複合モジュールでは、絶
縁性を保持しつつ両出力端子23、28を一段と近接し
て配置でき、そのためインダクタンスロスをより一層低
減できる。
【0013】
【実施例】次にこの発明の箔フレームダイオードを用い
た複合モジュールの具体的な実施例について、図面を参
照しつつ詳細に説明する。まず請求項1に対応した箔フ
レームダイオードについて説明する。図1は箔フレーム
ダイオード1の要部分解斜視図を、図2は断面図を、図
3は斜視図をそれぞれ示している。図1〜図3におい
て、銅製で偏平なベース2の上面の略中央部分にはウエ
ハー3が設けられ、該ウエハー3の下面側のアノード電
極部と上記ベース2とが接続されるようになっている。
またウエハー3の上面側のカソード電極部は箔フレーム
4の先端が直接接続されるようになっている。上記箔フ
レーム4は銅箔から成り、箔フレーム4の先端の接続片
5が直接ウエハー3のカソード電極部に接続される。つ
まり従来のTO3タイプのダイオードは、ウエハーとリ
ードフレームの接続はアルミ線等の線材によるボンディ
ング処理を行っていたが、本発明では上記のボンディン
グ方式とは異なり、箔フレーム4を直接ウエハー3に接
続しているものである。また接続は電気抵抗の少ない金
メッキが望ましいが、一般的な半田処理でもよい。なお
箔フレーム4の厚みは、0.1mmとするのが好まし
い。
【0014】また上記箔フレーム4の幅はベース2の幅
と略同じ寸法として、導体の面積を従来と比べて大幅に
増加させており、これによりインダクタンスロスを軽減
している。図2に示すように、箔フレーム4の先端を略
L型に折曲して上述のように接続片5を直接ウエハー3
に接続する。そしてその接続部をシリコン7で覆い、さ
らにその後、エポキシ樹脂8で所定の形状にモールドす
る。このようにして形成された箔フレームダイオード1
は、一方の端面より箔フレーム4が突出した形となり、
フレキシブルな箔フレーム4によりプリント基板上の他
の部品やパターンとの接続が容易となる。また箔フレー
ムダイオード1の下部に位置するベース2の下面は露出
し、ベース2の端部にはビス挿通用の穴6が穿設してあ
る。
【0015】以上のように本実施例では、箔フレームダ
イオード1は箔フレーム4とベース2との2極構造で構
成され、上記箔フレーム4の接続片5をウエハー3に直
接接続すると共に、箔フレーム4を幅広に形成して導体
の面積を大幅に増やせることで電流密度を低下させるこ
とができ、これによりインダクタンスロスを軽減でき
る。またプリント基板を介してコンデンサ等の他部品と
接続されていた従来の方法から箔フレーム4により直接
接続が可能な上、箔フレーム4のためフレキシブルな取
付が可能となる。
【0016】次に上記箔フレームダイオード1を用いた
複合モジュール10について説明する。本複合モジュー
ル10は上記箔フレームダイオード1を用いると共に、
異極端子(出力端子)を近接させてインダクタンスロス
を改善させたのを特徴としている。なお本複合モジュー
ル10の回路構成は、図5に示すように図8に示す従来
の構成と同じである。
【0017】図4において、箔フレームダイオード1と
直列に接続されるコンデンサ11は、2つのコンデンサ
素子11a、11bから成り、両コンデンサ素子11
a、11bを絶縁テープ12で巻装して一体化してい
る。またコンデンサ素子11a、11bを並列接続して
コンデンサ11を構成しているものである。
【0018】導体製で略L型に折曲形成された端子板2
1の一端は、上記箔フレームダイオード1のベース2と
半田付け等で接続されており、また図4(c)に示すよ
うに、箔フレームダイオード1の箔フレーム4は、コン
デンサ11の電極部13に接続している。なお図4
(c)に示す14は、両コンデンサ素子11a、11b
の電極部13同士を接続する導体製の接続板である。図
4(b)に示すように端子板21の中央片22は幅広に
形成されており、端子板21の他端を出力端子23とし
てケース15より突出させている。他方の導体製の端子
板26は略Z字型に形成されており、一端は図4(a)
に示すように両コンデンサ素子11a、11bの電極部
16に跨がるように接続してある。端子板26の中央片
27は、図4(b)に示すようにコンデンサ11の側面
に沿わせるように配設すると共に、その先端をケース1
5より突出させて出力端子28としている。
【0019】両端子板21、26の中央片22、27を
並設するように配設されており、端子板21の中央片2
2は、端子板26の中央片27に極限まで近接させるよ
うにして幅広に形成している。さらに端子板21、26
の異極となる出力端子23、28も極限まで近接させた
形で配置している。また両出力端子23、28の絶縁性
の観点から、両出力端子23、28の間に絶縁材から成
るスペーサ31を介設している(図4(b)参照)。
【0020】ここで図6は現在市場にあるIGBT(I
nsulated Gate Bipolar Tra
nsistor:スイッチング電源等に使用されるパワ
ー素子)のモジュール41の概略図を示し、モジュール
41の各極42間のギャップ43により極42間の絶縁
距離を確保している。上記複合モジュール10の出力端
子23、28とモジュール41の極42、42とがそれ
ぞれ接続されるようになっており、極42間の上記ギャ
ップ43に複合モジュール10のスペーサ31が納まる
構造としている。したがって複合モジュール10のスペ
ーサ31により出力端子23、28間の絶縁、及びモジ
ュール41の極42間の絶縁性能をより向上させてい
る。
【0021】また上記ケース15内に箔フレームダイオ
ード1、コンデンサ11、端子板21、26等が納装さ
れ、その空間部には難燃性のエポキシ樹脂17を充填
し、各部材を位置決め固定している。さらに本複合モジ
ュール10からは、箔フレームダイオード1とコンデン
サ11との接続点より中間端子としてリード線18を導
出している。このリード線18の基部は、図4(c)に
示すようにコンデンサ素子11bの電極部13に接続し
ている。
【0022】以上の説明のように本実施例においては、
幅広の箔フレーム4を用いた箔フレームダイオード1に
よりダイオード自体のインダクタンスロスを低減させる
と共に、さらにこの箔フレームダイオード1を用いてコ
ンデンサ11と共にスナバ回路としての複合モジュール
10を構成し、その端子板21、26の両出力端子2
3、28を極限まで近接させることで磁界相殺効果を実
現しているため、複合モジュール10全体のインダクタ
ンスロスを大幅に低減させることができる。結果的には
10nH程度のインダクタンスロスの低減を図ることが
できた。
【0023】
【発明の効果】以上のように請求項1の箔フレームダイ
オードにおいては、箔フレームを直接ウエハーに接続す
ると共に箔フレームを幅広に形成していることで、箔フ
レームの面積を大幅に増加させてインダクタンスロスを
軽減している。しかも、複合モジュールにおいては、異
極となる両出力端子、及びそれに連なる中央片を互いに
近接して配置しているので、箔フレームダイオードのイ
ンダクタンスロスの軽減化と合わせて複合モジュール全
体のインダクタンスロスの軽減を図ることができる。
【0024】さらに請求項2の複合モジュールでは、絶
縁性を保持しつつ両出力端子を一段と近接して配置で
き、そのためインダクタンスロスをより一層低減でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の箔フレームダイオードの要
部分解斜視図である。
【図2】上記箔フレームダイオードの断面図である。
【図3】上記箔フレームダイオードの斜視図である。
【図4】(a)はこの発明の実施例の上記箔フレームダ
イオードを用いた複合モジュールの上側から見た図であ
る。 (b)は上記複合モジュールの正面から見た図である。 (c)は上記複合モジュールの下面から見た図である。 (d)は上記複合モジュールの側面から見た図である。
【図5】上記実施例の複合モジュールの回路図である。
【図6】この発明の実施例のIGBT等のモジュールの
回路図である。
【図7】(a)は従来例の複合モジュールの上側から見
た図である。 (b)は従来例の複合モジュールの正面から見た図であ
る。 (c)は従来例の複合モジュールの下面から見た図であ
る。 (d)は従来例の複合モジュールの側面から見た図であ
る。
【図8】従来例の複合モジュールの回路図である。
【図9】従来例のダイオードの斜視図である。
【符号の説明】
1 箔フレームダイオード 2 ベース 3 ウエハー 4 箔フレーム 8 エポキシ樹脂 10 複合モジュール 11 コンデンサ(電子部品素子) 15 ケース 21 端子板 23 出力端子 26 端子板 28 出力端子
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−93126(JP,A) 特開 昭60−94752(JP,A) 特開 平6−69415(JP,A) 特開 平6−53377(JP,A) 実開 平2−73722(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/48

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導体製のベース(2)と、上記ベース
    (2)の表面に配設して裏面の電極を接続したウエハー
    (3)と、上記ウエハー(3)の表面の電極に一端を直
    接接続した導体製で幅広の箔フレーム(4)と、上記箔
    フレーム(4)の一端側及びウエハー(3)を覆う樹脂
    (8)とから成る箔フレームダイオード(1)を有し、
    さらに上記箔フレームダイオード(1)と直列に接続さ
    れるコンデンサ(11)と、上記箔フレームダイオード
    (1)及びコンデンサ(11)を納装するケース(1
    5)と、上記箔フレームダイオード(1)とコンデンサ
    (11)との直列回路の両端にそれぞれその一端が接続
    された導体製の端子板(21)(26)とを備え、上記
    箔フレームダイオード(1)の箔フレーム(4)を上記
    コンデンサ(11)の一方の電極部(13)に、上記箔
    フレームダイオード(1)のベース(2)を上記一方の
    端子板(21)の一端に、上記コンデンサ(11)の他
    方の電極部(16)を上記他方の端子板(26)の一端
    にそれぞれ接続し、上記各端子板(21)(26)はそ
    の他端に、中央片(22)(27)を介して出力端子
    (23)(28)を形成し、上記両出力端子(23)
    (28)をケース(15)外で近接させて配置すると共
    に、上記他方の端子板(26)の中央片(27)はケー
    ス(15)内でコンデンサ(11)の側面に沿わせるよ
    うに配設し、上記一方の端子板(21)の中央片(2
    2)は上記他方の端子板(26)の中央片(27)に近
    接させて並設したことを特徴とする箔フレームダイオー
    ドを用いた複合モジュール。
  2. 【請求項2】 上記両出力端子(23)(28)の間に
    絶縁スペーサ(31)を介設していることを特徴とする
    請求項1の箔フレームダイオードを用いた複合モジュー
    ル。
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