JP4230439B2 - Semiconductor application equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも一の半導体チップを備える半導体応用装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor application device including at least one semiconductor chip.
電鉄等に使用されるインバータ回路を始めとした半導体応用装置において、システム構成時には大電流・高耐圧等の必要性のため、数個から数十個の半導体チップを使用して1ユニットを形成することが多い。 In semiconductor application devices such as inverter circuits used for electric railways, etc., one unit is formed using several to several tens of semiconductor chips because of the necessity of high current and high withstand voltage during system configuration. There are many cases.
この半導体応用装置に使用する半導体チップが1つでも異常になるとシステム全体に影響が出ることになるため、個々の半導体チップが正常であるかどうかを定期的に電気特性で検査し、異常なものは交換することが行なわれている。 If even one semiconductor chip used in this semiconductor application device becomes abnormal, the entire system will be affected. Therefore, whether each semiconductor chip is normal or not is checked regularly with its electrical characteristics. Are being exchanged.
しかし、このようなユニットでは半導体チップの周辺を外部ブスバ、制御基板、平滑コンデンサ等の部品が取り囲んでおり、これらを取り外して半導体チップの電気特性を一つ一つ検査することは、多大な作業量と時間を要する。 However, in such a unit, parts such as an external bus bar, a control board, and a smoothing capacitor surround the periphery of the semiconductor chip, and removing these components to inspect the electrical characteristics of the semiconductor chip one by one Requires amount and time.
また、この検査においても半導体チップがその電流容量を超えた過電流を受けているかどうかまでは十分に確認できず、過電流履歴により破壊直前まで疲労が進んでいる半導体チップが良品と判断されて再度ユニットに組み込まれ、再稼動後すぐに破壊してしまうおそれがある。 Also in this inspection, it is not possible to fully check whether the semiconductor chip has received an overcurrent exceeding its current capacity, and a semiconductor chip whose fatigue has progressed to just before breakdown due to the overcurrent history is judged as a good product. There is a risk that it will be re-installed in the unit and destroyed immediately after re-operation.
そこで、従来においては、例えば特許文献1のように、ワイヤを半導体チップと外部導出端子との間に配線し、半導体チップの故障が基で過電流が流れた際には、このワイヤが速やかに溶断して半導体チップへの過電流の通流を絶つ技術が開示されている。
Therefore, conventionally, as in
従来の技術では、ワイヤを溶断して半導体チップへの過電流の通流を絶つことにより、半導体チップの破壊を防止することができる。 In the conventional technique, the breakage of the semiconductor chip can be prevented by cutting the wire to cut off the overcurrent flow to the semiconductor chip.
しかしながら、ワイヤが溶断することにより半導体応用装置が停止してしまい、その故障を未然に防ぐことができなかった。 However, when the wire is blown, the semiconductor application device is stopped, and the failure cannot be prevented.
そこで、本発明の課題は、半導体チップの故障につながる過電流の有無を外観によって容易に判別できるようにすることで、半導体チップの電気特性を一つ一つ検査する必要性をなくすとともに、過電流の要因となる外部ノイズや定常電流の抑制などの適切な処置を行なうことで、半導体応用装置の故障を未然に防ぐことにある。 Therefore, an object of the present invention is to make it possible to easily determine the presence or absence of an overcurrent that leads to a failure of a semiconductor chip by its appearance, thereby eliminating the need to inspect the electrical characteristics of the semiconductor chip one by one. By taking appropriate measures such as suppression of external noise that causes current and steady-state current, it is possible to prevent failure of the semiconductor application device.
上記課題を解決すべく、この発明は、少なくとも一の半導体チップと、前記半導体チップを含む一対の部位の間に形成されて当該部位同士を接続する主電流配線と、前記主電流配線よりも電流容量が小さく設定され、前記一対の部位同士の間に形成されて、前記主電流配線に並列に前記部位同士を接続する補助配線と、前記一対の部位、前記主電流配線及び前記補助配線を収納するとともに、前記補助配線を外部から目視可能に形成された目視窓が形成されたケースとを備えるものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides at least one semiconductor chip, a main current wiring formed between a pair of parts including the semiconductor chip and connecting the parts, and a current more than that of the main current wiring. A capacity is set to be small, and is formed between the pair of parts, and accommodates the auxiliary wiring that connects the parts in parallel to the main current wiring, and the pair of parts, the main current wiring, and the auxiliary wiring. And a case in which a viewing window is formed so that the auxiliary wiring is visible from the outside .
この発明の半導体応用装置では、補助配線の電流容量が主電流配線よりも小さく設定されているので、半導体チップに流れる電流が所定の規定値を越えると、主電流配線より先に補助配線が溶断する。このように、補助配線の溶断有無を外観で調べることが可能であるので、主電流配線に規定値以上の電流が加わっているかどうかを判別でき、電気特性の検査を行うことをせずに半導体応用装置の交換が必要であるといった判断を行うことができる。この場合、補助配線が溶断しても、主電流配線が溶断しなければ、半導体応用装置の動作は正常に行なわれるため、例えば定期点検時に補助配線が溶断しているか否かを確認し、補助配線が溶断している半導体応用装置だけを交換するなどの取り扱いが可能となる。したがって、補助配線が形成されていない場合に比べると、主電流配線が突然に溶断し半導体応用装置の動作を停止してしまったり、半導体応用装置内の半導体チップ等に電流が集中して破壊を起こしたりする事態を未然に防止できるという効果がある。 In the semiconductor application device of the present invention, since the current capacity of the auxiliary wiring is set smaller than that of the main current wiring, if the current flowing through the semiconductor chip exceeds a predetermined specified value, the auxiliary wiring is blown before the main current wiring. To do. In this way, it is possible to visually check whether the auxiliary wiring is blown or not, so it is possible to determine whether or not a current exceeding the specified value is applied to the main current wiring, and it is possible to determine the semiconductor without having to inspect the electrical characteristics. It can be determined that the application device needs to be replaced. In this case, even if the auxiliary wiring is blown, if the main current wiring is not blown, the operation of the semiconductor device is performed normally. For example, it is confirmed whether or not the auxiliary wiring is blown during the periodic inspection. It is possible to handle such as exchanging only the semiconductor application device in which the wiring is melted. Therefore, compared to the case where the auxiliary wiring is not formed, the main current wiring suddenly melts and stops the operation of the semiconductor application device, or the current concentrates on the semiconductor chip in the semiconductor application device and breaks down. There is an effect that it is possible to prevent a situation that occurs.
{実施の形態1}
図1は本発明の実施の形態1に係る半導体応用装置の構造を示す平面図、図2は同じくその等価回路を示す概略回路図、図3は同じくその外観を示す平面図、図4は同じくその断面図である。
{Embodiment 1}
1 is a plan view showing the structure of a semiconductor application device according to
この半導体応用装置は、図1の如く、絶縁基板1上に、コレクタパターン2、エミッタパターン3及びゲートパターン4が形成され、コレクタパターン2上に半導体チップ5が搭載されている。この半導体チップ5の上面とエミッタパターン3の上面とは、複数の主電流配線6によって接続され、また半導体チップ5の上面からゲートパターン4の上面にかけては、ゲート配線7が形成されている。さらに、コレクタパターン2、エミッタパターン3及びゲートパターン4のそれぞれの上面には、コレクタ接合部8、エミッタ接合部9及びゲート接合部10がそれぞれ形成されている。
In this semiconductor application device, as shown in FIG. 1, a
そして、この半導体応用装置では、図1及び図2の如く、半導体チップ5の上面からエミッタパターン3の上面との間に、上記の主電流配線6と電気的に並列に補助配線11が形成されており、この補助配線11の電流容量が主電流配線6より小さく設定されている。これにより、半導体チップ5とエミッタパターン3との間に流れる電流がある規定値を越えると、主電流配線6より先に補助配線11が溶断するように設定される。
In this semiconductor application device, as shown in FIGS. 1 and 2, the
ここで、主電流配線6がN本で構成され、この主電流配線6が最大電流Aまで耐久する場合、1本あたりの主電流配線6の電流容量がA/Nで表されることから、1本の補助配線11の電流容量Xは「X<A/N」に設定される。例えば、この1本の補助配線11の電流容量Xは、上記の「A/N」に対して50%程度に設定される。
Here, when the main current wiring 6 is composed of N pieces and the main current wiring 6 is durable up to the maximum current A, the current capacity of the main current wiring 6 per line is represented by A / N. The current capacity X of one
また、補助配線11の電流容量Xを各主電流配線6より小さくする方法としては、補助配線11の直径や断面積を各主電流配線6よりも小さくしたり、補助配線11の材料としてAl化合物等の融点の低い(ただし電気伝導率は主電流配線6とほぼ同じ)材料を用いたりする方法を採用する。
In addition, as a method of making the current capacity X of the
ここで、補助配線11として例えばアルミニウム製のワイヤを使用する場合、直径が400μmと仮定すると、「長さ/電流」は「15mm/24A」「25mm/17A」「35mm/13A」等となる。また、補助配線11の溶断電流は、断面積の2乗に反比例し、例えば直径が200μmの場合は400μmの場合に比べて1/4の電流で溶断される。これらのことを考慮して、補助配線11の径や長さ等が設定される。
Here, for example, when an aluminum wire is used as the
また、補助配線11をアルミニウムで形成することで、補助配線11を安価に形成できる利点がある。
Moreover, there is an advantage that the
さらに、図3及び図4の如く、この半導体応用装置はケース12を備えており、このケース12には目視窓13が形成されており、この目視窓13を通して、補助配線11が溶断したか否かを装置外部から視認することが可能となっている。尚、目視窓13は、例えば透明のアクリル等の樹脂またはガラス等を用いて例えばケース12と別部品のものとして形成されており、ケース12に形成された窓孔に填め込まれるなどして設置される。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the semiconductor application apparatus includes a
尚、ケース12内は、図4の如く、例えば下層に透明のシリコンゲル13aが封入され、上層に例えば黒色のエポキシ樹脂13b等が封入されて、目視窓13の下方に透明のシリコンゲル13aまでを中空状に保つための筒体13cを形成するなど、補助配線11の溶断の有無を目視窓13で目視することが可能なようにしておく。あるいは、透明のシリコンゲル13aのみが封入されても差し支えない。
In the
以上の構成の半導体応用装置では、半導体チップ5が動作すると、半導体チップ5とエミッタパターン3との間に、複数の主電流配線6を通って電流が流れるとともに、補助配線11にも電流が流れる。
In the semiconductor application device having the above configuration, when the
ここで、この電流が主電流配線6の持つ容量を超えて大きくなると、主電流配線6に過電流が流れるとともに、補助配線11にも過電流が流れる。
Here, when this current increases beyond the capacity of the main current wiring 6, an overcurrent flows through the main current wiring 6 and an overcurrent also flows through the
そして、半導体チップ5とエミッタパターン3との間の電流が所定の規定値を越えると、主電流配線6より先に補助配線11が溶断する。かかる補助配線11の溶断は、半導体応用装置のケース12に形成された目視窓13を通して外部から視認することができる。
When the current between the
このように、補助配線11の溶断有無を外観で調べることにより、主電流配線6に規定値以上の電流が加わっているかどうかを判別でき、電気特性の検査を行うことをせずに半導体応用装置の交換が必要であるといった判断を行うことができる。
In this manner, by examining the presence or absence of fusing of the
この場合、補助配線11が溶断しても、主電流配線6が溶断しなければ、半導体応用装置の動作は正常に行なわれるため、例えば定期点検時に補助配線11が溶断しているか否かを確認し、補助配線11が溶断している半導体応用装置だけを交換するという取り扱いが可能である。
In this case, even if the
また、目視窓13を通じて補助配線11の溶断を発見した場合には、半導体応用装置に加わる外部ノイズを減らしたり、半導体チップ5とエミッタパターン3との間の電流の値を下げるなどの処置を行なうことにより、半導体応用装置の停止や破壊を未然に防ぐことができる。
When the fusing of the
以上のことから、補助配線11が形成されていない場合に比べると、主電流配線6が異常に加熱して突然に溶断し半導体応用装置の動作を停止してしまったり、半導体応用装置内の半導体チップ5等に電流が集中して破壊を起こしたりする事態を防止できる。
From the above, as compared with the case where the
{実施の形態2}
図5は本発明の実施の形態2に係る半導体応用装置の一部の構造を示す平面図である。なお、図5では実施の形態1と同様の機能を有する要素については同一符号を付している。
{Embodiment 2}
FIG. 5 is a plan view showing a partial structure of the semiconductor application device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, elements having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
この実施の形態の半導体応用装置は、図5の如く、エミッタパターン3とゲートパターン4とが、コレクタパターン2が形成された絶縁基板1上に形成されるのではなく、ケース12に内蔵された構成となっている。
In the semiconductor application device of this embodiment, as shown in FIG. 5, the
その他の構成は、実施の形態1と同様である。特に、半導体チップ5とエミッタパターン3との間に、主電流配線6に並列に補助配線11を形成している点、及びこの補助配線11がケース12(図3)の目視窓13で目視できる点が、実施の形態1と同様である。
Other configurations are the same as those in the first embodiment. In particular, the
かかる実施の形態でも、実施の形態1と同様の利点がある。 This embodiment has the same advantages as those of the first embodiment.
{実施の形態3}
図6は本発明の実施の形態3に係る半導体応用装置の構造を示す平面図である。なお、図6では実施の形態1と同様の機能を有する要素については同一符号を付している。
{Third embodiment}
FIG. 6 is a plan view showing the structure of a semiconductor application device according to
この実施の形態の半導体応用装置は、図6の如く、半導体チップ5とエミッタパターン3との間に、主電流配線6に並列に複数の補助配線11が形成されたものである。この複数の補助配線11は、ケース12(図3)の目視窓13で目視できる点は、実施の形態1と同様である。
In the semiconductor application apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 6, a plurality of
この実施の形態では、複数の補助配線11のうちの何本が溶断したかを目視窓13で目視して調べることで、過電流の大小を知ることができる。
In this embodiment, it is possible to know the magnitude of the overcurrent by visually checking how many of the plurality of
{実施の形態4}
本発明の実施の形態4に係る半導体応用装置は、図6に示した実施の形態3の構造と基本的には類似しているが、複数の補助配線11のワイヤ径が異なるなどして、各補助配線11の電流容量が異なって設定されている。
{Embodiment 4}
The semiconductor application device according to the fourth embodiment of the present invention is basically similar to the structure of the third embodiment shown in FIG. 6, but the wire diameters of the plurality of
この場合において、半導体チップ5とエミッタパターン3との間に過電流が流れると、相対的にワイヤ径の細い補助配線11が、相対的にワイヤ径の太い補助配線11よりも先に溶断する。したがって、どのワイヤ径の補助配線11が溶断したかを調べることで、過電流の大小を詳細に目視窓13で目視することができる。
In this case, when an overcurrent flows between the
{実施の形態5}
図7は本発明の実施の形態5に係る半導体応用装置の構造を示す平面図、図8は同じくその外観を示す平面図である。なお、図7及び図8では実施の形態1と同様の機能を有する要素については同一符号を付している。
{Embodiment 5}
FIG. 7 is a plan view showing the structure of a semiconductor application device according to
この実施の形態の半導体応用装置は、図7及び図8の如く、ケース12内に発光素子14が設置され、この発光素子14の一端が補助配線11aを通じて半導体チップ5に接続され、他端が補助配線11bを通じてエミッタパターン3に電気的に接続されている。即ち、半導体チップ5とエミッタパターン3との間に、主電流配線6と並列に発光素子14が接続されていることになる。
7 and 8, the semiconductor application device of this embodiment has a
そして、発光素子14は、少なくともいずれか一方の補助配線11a,11bが溶断されない限り、半導体チップ5とエミッタパターン3との間に電流が流れることで点灯し、少なくともいずれか一方の補助配線11a,11bが溶断されたときに発光素子14が消灯する。
The
また、ケース12の目視窓13は、発光素子14に対応する位置に形成されている。
The
したがって、例えば半導体チップ5の通電時において、目視窓13を通して発光素子14が消灯していることを目視することにより、半導体チップ5とエミッタパターン3との間に過電流が流れていることを容易に認識できる。
Therefore, for example, when the
{実施の形態6}
本発明の実施の形態6に係る半導体応用装置は、目視窓13が、透明度の高い樹脂を使用して、ケース12に対して二色成型で形成されており、これにより目視窓13とケース12とが別部品でなく単一部品として構成されている。
{Sixth embodiment}
In the semiconductor application device according to the sixth embodiment of the present invention, the
具体的に、この半導体応用装置では、ひとつの金型に2つの射出装置を備えた金型成形装置を用いて、一方からケース12用の黒色PPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂)等を射出すると共に、目視窓13用の透明PC(ポリカーボネート樹脂)等を射出して、ケース12と目視窓13とを同時に成形すればよい。
Specifically, in this semiconductor application apparatus, a black mold PPS (polyphenylene sulfide resin) or the like for the
ケース12の内部の構成は、上記の実施の形態1〜5のいずれかと同様である。
The internal configuration of
この実施の形態でも、上記の実施の形態1〜5と同様の利点があるとともに、目視窓13を安価に製造できる利点がある。
This embodiment has the same advantages as those of the first to fifth embodiments, and also has the advantage that the
尚、上記の実施の形態5では、発光素子14は、少なくともいずれか一方の補助配線11a,11bが溶断されない限り、半導体チップ5とエミッタパターン3との間に電流が流れることで点灯し、少なくともいずれか一方の補助配線11a,11bが溶断されたときに発光素子14が消灯するようになっていたが、逆に、発光素子14が、少なくともいずれか一方の補助配線11a,11bが溶断されない限り消灯し、少なくともいずれか一方の補助配線11a,11bが溶断されたときに点灯するようにしてもよい。
In the fifth embodiment, the light-emitting
例えば図9の如く、補助配線11が溶断されていないときには、この補助配線11によりトランジスタ15のベースが接地されるなどしてオフすることで、発光素子14に流れる電流が遮断される一方、補助配線11が溶断されたときには、トランジスタ15のベースがハイ状態になってオンとなり、発光素子14に電流が流れて点灯する構成であれば、正常状態で発光素子14が消灯し、補助配線11が溶断したときに始めて発光素子14を点灯させることが可能となる。
For example, as shown in FIG. 9, when the
1 絶縁基板,2 コレクタパターン,3 エミッタパターン,4 ゲートパターン,5 半導体チップ,6 主電流配線,7 ゲート配線,8 コレクタ接合部,9 エミッタ接合部,10 ゲート接合部,11, 11a,11b 補助配線,12 ケース,13 目視窓,13a シリコンゲル,13b エポキシ樹脂,13c 筒体,14 発光素子,15 トランジスタ。
1 Insulating substrate, 2 Collector pattern, 3 Emitter pattern, 4 Gate pattern, 5 Semiconductor chip, 6 Main current wiring, 7 Gate wiring, 8 Collector junction, 9 Emitter junction, 10 Gate junction, 11, 11a, 11b Auxiliary Wiring, 12 cases, 13 viewing window, 13a silicon gel, 13b epoxy resin, 13c cylinder, 14 light emitting element, 15 transistor.
Claims (6)
前記半導体チップを含む一対の部位の間に形成されて当該部位同士を接続する主電流配線と、
前記主電流配線よりも電流容量が小さく設定され、前記一対の部位同士の間に形成されて、前記主電流配線に並列に前記部位同士を接続する補助配線と、
前記一対の部位、前記主電流配線及び前記補助配線を収納するとともに、前記補助配線を外部から目視可能に形成された目視窓が形成されたケースとを備えることを特徴とする、
半導体応用装置。 At least one semiconductor chip;
A main current wiring that is formed between a pair of parts including the semiconductor chip and connects the parts;
A current capacity is set smaller than the main current wiring, formed between the pair of parts, an auxiliary wiring for connecting the parts in parallel to the main current wiring ,
A case in which the pair of parts, the main current wiring, and the auxiliary wiring are housed and a viewing window formed so that the auxiliary wiring is visible from the outside is formed.
Semiconductor application equipment.
前記補助配線が複数設けられたことを特徴とする半導体応用装置。A semiconductor application device comprising a plurality of the auxiliary wirings.
複数の前記補助配線の電流容量が異なって設定されたことを特徴とする半導体応用装置。A semiconductor application device, wherein the plurality of auxiliary wirings have different current capacities.
前記補助配線が溶断したか否かによって点灯状態と消灯状態とを変化させる発光素子をさらに備える半導体応用装置。A semiconductor application device further comprising a light emitting element that changes between a lighting state and a lighting state depending on whether or not the auxiliary wiring is blown.
前記補助配線がアルミニウム製である、半導体応用装置。A semiconductor application device, wherein the auxiliary wiring is made of aluminum.
前記ケースと前記目視窓とが同時成形で一体形成された単一部品である、半導体応用装置。A semiconductor application device, wherein the case and the viewing window are a single part integrally formed by simultaneous molding.
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