JP5899947B2 - Power semiconductor module and power conversion device - Google Patents
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Description
本発明は、絶縁ゲート型デバイスをモジュール化したパワー半導体モジュール、およびそのパワー半導体モジュールを適用した電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power semiconductor module in which an insulated gate device is modularized, and a power conversion device to which the power semiconductor module is applied.
従来、この種のパワー半導体モジュールとしては、例えば特許文献1に記載のものが知られている。
このパワー半導体モジュールは、図5に示すように、IGBT素子とダオイードが並列に接続されるIGBTチップCPと、ゲート電極Gと、コレクタ電極Cと、エミッタ電極Eと、補助電極Sとを備え、ゲート回路により駆動される。
また、IGBTチップCPと各電極とは、以下のように電気的に接続されている。すなわち、ゲート電極GはIGBTチップCPのゲートと接続され、コレクタ電極CはIGBTチップCPのコレクタと接続され、エミッタ電極EはインダクタL1を介してIGBTチップCPのエミッタと接続されている。
Conventionally, as this type of power semiconductor module, for example, the one described in Patent Document 1 is known.
As shown in FIG. 5, the power semiconductor module includes an IGBT chip CP in which an IGBT element and a diode are connected in parallel, a gate electrode G, a collector electrode C, an emitter electrode E, and an auxiliary electrode S. It is driven by a gate circuit.
The IGBT chip CP and each electrode are electrically connected as follows. That is, the gate electrode G is connected to the gate of the IGBT chip CP, the collector electrode C is connected to the collector of the IGBT chip CP, and the emitter electrode E is connected to the emitter of the IGBT chip CP via the inductor L1.
次に、このような構成のパワー半導体モジュールの動作例について説明する。
いま、IGBTチップCPが導通状態とする。すなわち、IGBTチップのゲートと接続されるゲート電極Gと、IGBTチップのエミッタと接続されるエミッタ電極Eとの間に高電位が印加されている状態である。
この状態において、IGBTチップCPのコレクタと接続されるコレクタ電極CとIGBTチップのエミッタと接続されるエミッタ電極Eが、ある負荷インピーダンスで短絡事故が発生したとすると、IGBTチップCPのコレクタに流れる短絡電流は急激に増加する。この短絡電流(コレクタ電流)は、IGBTチップCPの過電流を制限するリミッタ保護機能があれば、図6(A)に示すように、電流制限値まで増加し、一定電流となる。IGBTチップCPに流れる短絡電流は、インダクタL1を介してエミッタ電極Eへ流れる。
Next, an operation example of the power semiconductor module having such a configuration will be described.
Now, the IGBT chip CP is in a conductive state. That is, a high potential is applied between the gate electrode G connected to the gate of the IGBT chip and the emitter electrode E connected to the emitter of the IGBT chip.
In this state, if a short circuit accident occurs at a certain load impedance between the collector electrode C connected to the collector of the IGBT chip CP and the emitter electrode E connected to the emitter of the IGBT chip, a short circuit that flows to the collector of the IGBT chip CP. The current increases rapidly. If there is a limiter protection function for limiting the overcurrent of the IGBT chip CP, this short-circuit current (collector current) increases to a current limit value and becomes a constant current as shown in FIG. The short-circuit current flowing through the IGBT chip CP flows to the emitter electrode E through the inductor L1.
この場合、エミッタ電極EとIGBTチップCPのエミッタとの間の電位差ΔVは、短絡電流をIcとすると、次の(1)式が成立する。
ΔV=L1×dIc/dt ・・・(1)
ただし、インダクタL1のインダクタンスである。
In this case, the potential difference ΔV between the emitter electrode E and the emitter of the IGBT chip CP satisfies the following equation (1), where the short-circuit current is Ic.
ΔV = L1 × dIc / dt (1)
However, it is the inductance of the inductor L1.
ところで、ゲート回路の出力ライン間に、図5の破線で示すようにコンデンサCの接続が必要な場合がある。
この場合に、コンデンサC、IGBTチップCPのゲートとエミッタ間の寄生容量、およびインダクタL1からなる閉回路を考えると、短絡時に(1)式で示す電位差ΔVがインダクタL1に発生するので、コンデンサCの両端の電位差が影響を受け、図6(B)で示すような高周波ノイズが発生する。
このような事態は、図5のIGBTチップCPを駆動するゲート回路の出力ライン間にコンデンサCを接続しない場合であって、その出力ライン間の寄生容量が無視できない場合にも発生しうる。
By the way, there is a case where a capacitor C needs to be connected between the output lines of the gate circuit as shown by a broken line in FIG.
In this case, considering a closed circuit including the capacitor C, the parasitic capacitance between the gate and emitter of the IGBT chip CP, and the inductor L1, the potential difference ΔV shown in the equation (1) is generated in the inductor L1 at the time of short circuit. A high-frequency noise as shown in FIG.
Such a situation may also occur when the capacitor C is not connected between the output lines of the gate circuit that drives the IGBT chip CP of FIG. 5 and the parasitic capacitance between the output lines cannot be ignored.
上記のように高周波ノイズが発生する場合には、そのノイズの振幅は短絡時のコレクタ電流Icの変化幅が大きいほど大きくなり、場合によってはゲート回路の耐圧を超え、ゲート回路を損傷することがある。
そこで、本発明は、上記の課題に着目し、ドライバICにより駆動される絶縁ゲート型デバイスに短絡電流が流れる場合に、その短絡電流に基づくドライバICの損傷を防止するようにしたパワー半導体モジュールおよび電力変換装置を提供することにある。
When high-frequency noise is generated as described above, the amplitude of the noise increases as the change width of the collector current Ic at the time of a short circuit increases, and in some cases exceeds the withstand voltage of the gate circuit, which may damage the gate circuit. is there.
Accordingly, the present invention pays attention to the above-described problem, and when a short-circuit current flows through an insulated gate device driven by a driver IC, a power semiconductor module and a power semiconductor module that prevent damage to the driver IC based on the short-circuit current, The object is to provide a power converter.
上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような構成からなる。
本発明のパワー半導体モジュールは、絶縁ゲート型デバイスと、ダイオードチップと、を備え、前記絶縁ゲート型デバイスの第1の主電極と前記ダイオードチップのカソードとを電気的に接続し、前記絶縁ゲート型デバイスを駆動するドライバICの出力電極と前記絶縁ゲート型デバイスの入力電極とをワイヤで接続し、前記ドライバICのグランド電極と前記絶縁ゲート型デバイスの第2の主電極とをワイヤで接続し、前記絶縁ゲート型デバイスの第2の主電極と前記ダイオードチップのアノード電極をワイヤで接続し、前記ダイオードチップのアノード電極と外部導出電極とを直接ワイヤで接続したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
The power semiconductor module of the present invention includes an insulated gate type device and a diode chip, electrically connecting a first main electrode of the insulated gate type device and a cathode of the diode chip, and the insulated gate type device. An output electrode of a driver IC that drives the device and an input electrode of the insulated gate device are connected by a wire, and a ground electrode of the driver IC and a second main electrode of the insulated gate device are connected by a wire; The second main electrode of the insulated gate device and the anode electrode of the diode chip are connected by a wire, and the anode electrode of the diode chip and an external lead electrode are directly connected by a wire.
また、本発明のパワー半導体モジュールは、絶縁ゲート型デバイスと、ダイオードチップと、第1電極と第2電極とを有するチップコンデンサと、を備え、前記絶縁ゲート型デバイスの第1の主電極と前記ダイオードチップのカソードとを電気的に接続し、前記絶縁ゲート型デバイスを駆動するドライバICの出力電極、前記チップコンデンサの第1電極、および前記絶縁ゲート型デバイスの入力電極をワイヤで接続し、前記ドライバICのグランド電極、前記チップコンデンサの第2電極、および前記絶縁ゲート型デバイスの第2の主電極をワイヤで接続し、前記絶縁ゲート型デバイスの第2の主電極と前記ダイオードチップのアノード電極をワイヤで接続し、前記ダイオードチップのアノード電極と外部導出電極とを直接ワイヤで接続したことを特徴とする。 The power semiconductor module of the present invention includes an insulated gate device, a diode chip, and a chip capacitor having a first electrode and a second electrode, and the first main electrode of the insulated gate device and the Electrically connecting a cathode of a diode chip, connecting an output electrode of a driver IC that drives the insulated gate device, a first electrode of the chip capacitor, and an input electrode of the insulated gate device with a wire; The ground electrode of the driver IC, the second electrode of the chip capacitor, and the second main electrode of the insulated gate device are connected by a wire, and the second main electrode of the insulated gate device and the anode electrode of the diode chip Was connected with a wire, and the anode electrode of the diode chip and the external lead-out electrode were directly connected with a wire. It is characterized by.
さらに、本発明のパワー半導体モジュールは、絶縁ゲート型デバイスと、ダイオードチップと、第1電極と第2電極とを有するチップコンデンサと、チップ抵抗と、を備え、前記絶縁ゲート型デバイスの第1の主電極と前記ダイオードチップのカソードとを電気的に接続し、前記絶縁ゲート型デバイスを駆動するドライバICの出力電極、前記チップコンデンサの第1電極、および前記絶縁ゲート型デバイスの入力電極をワイヤで接続し、前記ドライバICのグランド電極と前記チップコンデンサの第2電極とをワイヤで接続し、前記絶縁ゲート型デバイスの第2の電極と前記ダイオードチップのアノード電極をワイヤで接続し、前記ダイオードチップのアノード電極と外部導出電極とを直接ワイヤで接続し、前記チップ抵抗の両端を前記チップコンデンサの第2電極と前記外部導出電極との間に接続したことを特徴とする。 Furthermore, a power semiconductor module of the present invention includes an insulated gate device, a diode chip, a chip capacitor having a first electrode and a second electrode, and a chip resistor, and the first of the insulated gate devices. The main electrode and the cathode of the diode chip are electrically connected, and the output electrode of the driver IC that drives the insulated gate device, the first electrode of the chip capacitor, and the input electrode of the insulated gate device are wired. Connecting the ground electrode of the driver IC and the second electrode of the chip capacitor with a wire, connecting the second electrode of the insulated gate device and the anode electrode of the diode chip with a wire, and connecting the diode chip The anode electrode and the external lead electrode are directly connected by a wire, and both ends of the chip resistor are connected to the chip connector. It is characterized in that it is connected between the second electrode of the capacitor and the external lead-out electrode.
また、本発明のパワー半導体モジュールは、絶縁ゲート型デバイスと、ダイオードチップと、第1電極と第2電極とを有するチップコンデンサと、チップ抵抗と、を備え、前記絶縁ゲート型デバイスの第1の主電極と前記ダイオードチップのカソードとを電気的に接続し、前記絶縁ゲート型デバイスを駆動するドライバICの出力電極と前記チップコンデンサの第1電極とをワイヤで接続し、前記チップ抵抗の第1電極と前記チップコンデンサの第1電極とを電気的に接続し、前記チップ抵抗の第2電極と前記絶縁ゲート型デバイスの入力電極とをワイヤで接続し、前記ドライバICのグランド電極と前記チップコンデンサの第2電極とをワイヤで接続し、前記絶縁ゲート型デバイスの第2の主電極と前記ダイオードチップのアノード電極をワイヤで接続し、前記チップコンデンサの第2電極と外部導出電極とを直接ワイヤで接続し、前記ダイオードチップのアノード電極と前記外部導出電極とを直接ワイヤで接続したことを特徴とする。 The power semiconductor module of the present invention includes an insulated gate device, a diode chip, a chip capacitor having a first electrode and a second electrode, and a chip resistor, and includes a first resistor of the insulated gate device. The main electrode and the cathode of the diode chip are electrically connected, the output electrode of the driver IC that drives the insulated gate device and the first electrode of the chip capacitor are connected by a wire, and the first resistor of the chip resistor is connected. An electrode and a first electrode of the chip capacitor are electrically connected, a second electrode of the chip resistor and an input electrode of the insulated gate device are connected by a wire, and a ground electrode of the driver IC and the chip capacitor The second main electrode of the insulated gate device and the anode electrode of the diode chip are connected to each other by a wire. And the second electrode of the chip capacitor and the external lead-out electrode are directly connected by a wire, and the anode electrode of the diode chip and the external lead-out electrode are directly connected by a wire.
このような構成の本発明によれば、ドライバICにより駆動される絶縁ゲート型デバイスに短絡電流が流れる場合に、その短絡電流に基づくドライバICの損傷を防止することができる。 According to the present invention having such a configuration, when a short-circuit current flows through an insulated gate device driven by a driver IC, it is possible to prevent damage to the driver IC based on the short-circuit current.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(電力変換装置の実施形態)
図1は、本発明の電力変換装置の実施形態であり、直流を交流に変換する3相のDC/AC変換装置に適用した場合である。
この実施形態では、図1に示すように、主回路1000と、6つのドライバICチップ0、10、20、30、40、50と、を備えている。
主回路1000は、直流を交流に変換する回路であり、6つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタチップ(以下、IGBTチップという)と、これらに並列に接続される6つのダイオードチップと、を備えている。
ここで、絶縁ゲート型デバイスであるIGBTチップと、このIGBTチップに並列に接続されるダイオードチップとは、本発明に係るパワー半導体モジュールを構成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment of power converter)
FIG. 1 shows an embodiment of a power converter according to the present invention, which is applied to a three-phase DC / AC converter that converts direct current into alternating current.
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a
The
Here, the IGBT chip, which is an insulated gate device, and the diode chip connected in parallel to the IGBT chip constitute a power semiconductor module according to the present invention.
6つのIGBTチップは、IGBTチップ101とIGBTチップ201とを直列に接続して3つのスイッチングアームを構成し、この3つのスイッチングアームが高電圧母線400とグランド401との間に接続されている。また、3つのスイッチングアームの共通接続部のそれぞれは、出力端子402、403、404に接続されている。さらに、IGBTチップ101にダイオードチップ102が並列に接続され、IGBTチップ201にダイオードチップ202が並列に接続されている。
The six IGBT chips connect the
ドライバICチップ0、10、20、30、40、50のそれぞれは、対応する6つのIGBTチップを駆動するようになっている。このため、ドライバICチップ0は、入力端子0i、出力端子3、およびグランド端子2を備えている。また、ドライバICチップ10は、入力端子10i、出力端子13、およびグランド端子12を備えている。さらに、20、30、40、50のそれぞれは、入力端子20i、30i、40i、50iと、出力端子(図示せず)と、グランド端子(図示せず)とを備えている。
このような構成要素からなるDC/AC変換装置は、6つのドライバICチップ0、10、20、30、40、50と、6つのIGBTチップと、6つのダイオードチップとは所定の絶縁基板などに配置され、電気的な接続が行われ、モジュール化されている。
Each of the
The DC / AC conversion device composed of such components includes six
このような構成からなる電力変換装置は、IPM(インテリジェント・パワー・モジュール)と呼ばれる。そして、このIPMでは、ドライバICチップ0、10、20、30、40、50が、入力端子0i、10i、20i、30i、40i、50iに入力される制御信号を基に、6つのIGBTチップの導通、非道通の制御を行う。この制御により、高電圧母線400とグランド401との間に印加される直流電圧から、3相の交流電圧が出力される。
なお、上記の説明では、本発明の電力変換装置の実施形態として、DC/AC変換装置に適用した場合としたが、本発明の電力変換装置はAC/DC変換装置、DC/DC変換装置、またはAC/AC変換装置などの各種の電力変換装置に適用できる。
The power conversion device having such a configuration is called an IPM (intelligent power module). In this IPM, the
In the above description, the embodiment of the power converter of the present invention is applied to a DC / AC converter, but the power converter of the present invention is an AC / DC converter, a DC / DC converter, Or it can apply to various power converters, such as an AC / AC converter.
(パワー半導体モジュールの第1実施形態)
本発明のパワー半導体モジュールの第1実施形態の構成について、図2を参照しながら説明する。
図2は、図1の構成の一部を示し、例えば、2つのドライバICチップ0、10、2つのIGBTチップ101、201、および2つのダイオードチップ102、202について、その具体的なレイアウト(配置)とそれらの接続などを示す。
ここで、絶縁ゲート型デバイスであるIGBTチップ101およびダイオードチップ102などはパワー半導体モジュールを構成し、同様に、絶縁ゲート型デバイスであるIGBTチップ201およびダイオードチップ202などはパワー半導体モジュールを構成する。
(First embodiment of power semiconductor module)
The configuration of the first embodiment of the power semiconductor module of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 2 shows a part of the configuration of FIG. 1. For example, a specific layout (arrangement) of two
Here, the
この第1実施形態では、図2に示すように、上記の各チップの他に、チップコンデンサ107、207、導電性の電極100、106、108、200、206、208、300などを備えている。
電極100は、ワイヤ603を介してグランド端子401に接続されている。電極200は、ワイヤ602を介して出力端子402に接続されている。電極300は、ワイヤ601を介して高電圧端子400に接続されている。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, in addition to the above chips,
The
次に、IGBTチップ101、ダイオードチップ102、ドライバICチップ0、チップコンデンサ107などの構成や接続例について説明する。
IGBTチップ101の裏面はIGBTのコレクタになっており、その裏面(コレクタ)が電極200に半田により接続されている。IGBTチップ101の表面には、導電型性のゲート電極パッド105とエミッタ電極パッド103とを設けている。
Next, configurations and connection examples of the
The back surface of the
ダイオードチップ102の裏面はカソードになっており、その裏面(カソード)が電極200と半田により接続されている。ダイオードチップ102の表面には、導電性のアノード電極パッド104を設けている。
IGBTチップ101のエミッタ電極パッド103とダイオードチップ102のアノード電極パッド104とは、ワイヤ501で接続されている。ダイオードチップ102のアノード電極パッド104と電極100は、ワイヤ502で接続されている。
The back surface of the
The
ドライバICチップ0は、図2の例では出力パワー回路のみが記載されている。ドライバICチップ0の表面には、導電性の出力電極パッド3と、導電性のグランド電極パッド2とを設けている。ドライバICチップ0は、出力パワー回路としてPMOSFET4とNMOSFET5で構成されるインバータからなり、このインバータが電源端子1とグランド電極パッド2との間に接続されている。また、そのインバータの出力端子は、出力電極パッド3と接続されている。
As for the
ドライバICチップ0の出力電極パッド3は、電極106とワイヤ121で接続されている。ドライバICチップ0のグランド電極パッド2は、電極108とワイヤ122で接続されている。電極106と電極108との間にはチップコンデンサ107が接続されている。チップコンデンサ107は、IGBTチップ101のゲート電圧の立ち上がり、立ち下がりスピードの調整用として使用される。
電極106は、IGBTチップ101のゲート電極パッド105とワイヤ504で接続されている。電極108は、IGBTチップ101のエミッタ電極パッド103とワイヤ506で接続されている。
The
The
次に、IGBTチップ201、ダイオードチップ202、ドライバICチップ10、チップコンデンサ207などの構成や接続例について説明する。
IGBTチップ201の裏面はIGBTのコレクタになっており、その裏面(コレクタ)が電極300に半田により接続されている。IGBTチップ201の表面には、導電型性のゲート電極パッド205とエミッタ電極パッド203とを設けている。
ダイオードチップ202の裏面はカソードになっており、その裏面(カソード)が電極300と半田により接続されている。ダイオードチップ202の表面には、導電性のアノード電極パッド204を設けている。
Next, configurations and connection examples of the
The back surface of the
The back surface of the
IGBTチップ201のエミッタ電極パッド203とダイオードチップ202のアノード電極パッド204とは、ワイヤ521で接続されている。ダイオードチップ202のアノード電極パッド204と電極200は、ワイヤ522で接続されている。
ドライバICチップ10は、図2の例では出力パワー回路のみが記載されている。ドライバICチップ10の表面には、導電性の出力電極パッド13と、導電性のグランド電極パッド12とを設けている。ドライバICチップ10は、出力パワー回路としてPMOSFET14とNMOSFET15で構成されるインバータからなり、このインバータが電源端子11とグランド電極パッド12との間に接続されている。また、そのインバータの出力端子は、出力電極パッド13と接続されている。
The
As for the
ドライバICチップ10の出力電極パッド13は、電極206とワイヤ221で接続されている。ドライバICチップ10のグランド電極パッド12は、電極208とワイヤ222で接続されている。電極206と電極208との間にはチップコンデンサ207が接続されている。チップコンデンサ207は、IGBTチップ201のゲート電圧の立ち上がり、立ち下がりスピードの調整用として使用される。
電極206は、IGBTチップ201のゲート電極パッド205とワイヤ524で接続されている。電極208は、IGBTチップ201のエミッタ電極パッド203とワイヤ508で接続されている。
The
The
次に、第1実施形態の動作例について、図1および図2を参照して説明する。
いま、IGBTチップ101が導通状態とする。すなわち、IGBTチップ101のゲート電極パッド105とエミッタ電極パッド103には、高電位が印加されている状態である。
この状態において、図1の主回路1000の高電位端子400と出力端子402が、ある負荷インピーダンスで短絡事故が発生したとすると、IGBTチップのコレクタに流れる短絡電流は急激に増加する。この短絡電流(コレクタ電流)は、IGBTチップ101の過電流を制限するリミッタ保護機能があれば、例えば図6(A)に示すように、電流制限値まで増加し、一定電流となる。
Next, an operation example of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
Now, the
In this state, if a short circuit accident occurs at a certain load impedance between the high
IGBTチップ101に流れる短絡電流は、ワイヤ501、ワイヤ502、およびワイヤ603を経由してグランド端子401に流れる。
この場合、電極100とIGBTチップ101のエミッタ電極パッド103との電位差ΔVは、短絡電流をIcとすると、次の(2)式が成立する。
ΔV=L×dIc/dt ・・・(2)
ただし、Lはワイヤ501とワイヤ502のインダクタンスの合計の値である。
The short-circuit current that flows through the
In this case, the potential difference ΔV between the
ΔV = L × dIc / dt (2)
However, L is the total value of the inductances of the
ここで、電極108が、ワイヤ506でIGBTチップ101のエミッタ電極パッド103に接続されずに、仮に破線で示すようにワイヤ530で電極100に接続されている場合について考察する。
この場合には、チップコンデンサ107、ワイヤ530、502、501、IGBTチップ101のゲートとエミッタとの間の寄生容量、およびワイヤ504からなる閉回路(閉ループ)が形成される。
Here, consider a case where the
In this case, a closed circuit (closed loop) including the
このため、短絡時には、閉回路内のワイヤ501、502に短絡電流が流れ、(2)式で示されるワイヤ501、502の両端に電圧変化が発生する。これにより、閉回路内に含まれるチップコンデンサ107の両端の電位は、例えば図6(B)のように高周波ノイズを含むようになる。この高周波ノイズの振幅は、短絡電流Icの変化幅が大きなほど大きく、場合によっては、ドライバICチップ0の耐圧を越え、ドライバICチップ0を損傷するおそれがある。
For this reason, at the time of a short circuit, a short circuit current flows through the
しかし、第1実施形態では、電極108をワイヤ506でIGBTチップ101のエミッタ電極パッド103に接続するようにしたので、ワイヤ501、502はIGBTチップ101の入力経路側に上記のような閉回路を形成することはない。
このため、第1実施形態によれば、IGBTチップ101に短絡電流が流れた場合に、その短絡電流に起因してドライバICチップ0が耐圧を越え、ドライバICチップ0を損傷することはない。
However, in the first embodiment, since the
Therefore, according to the first embodiment, when a short-circuit current flows through the
(パワー半導体モジュールの第1実施形態の変形例)
上記のように第1実施形態では、ドライバICチップ0とIGBTチップ101との間にチップコンデンサ107を配置し、ドライバICチップ10とIGBTチップ201との間にチップコンデンサ207を配置するようにした。しかし、チップコンデンサ107、207は必ずしも必要ではなく、省略しても良い。
(Modification of First Embodiment of Power Semiconductor Module)
As described above, in the first embodiment, the
この場合には、ドライバICチップ0の出力電極パッド3は、ワイヤを介してIGBTチップ101のゲート電極パッド105と接続する。ドライバICチップ0のグランド電極パッド2は、ワイヤを介してIGBTチップ101のエミッタ電極パッド103と接続する。また、ドライバICチップ10の出力電極パッド13は、ワイヤを介してIGBTチップ201のゲート電極パッド205と接続する。さらに、ドライバICチップ10のグランド電極パッド12は、ワイヤを介してIGBTチップ201のエミッタ電極パッド203と接続する。
In this case, the
(パワー半導体モジュールの第2実施形態)
本発明のパワー半導体モジュールの第2実施形態の構成について、図3を参照しながら説明する。
この第2実施形態は、図2に示す第1実施形態の構成を基本にし、電極108とIGBTチップ101のエミッタ電極パッド103とのワイヤ506の接続、および電極208とIGBTチップ201のエミッタ電極パッド203とのワイヤ508の接続を、以下の構成に変更した。
(Second Embodiment of Power Semiconductor Module)
The configuration of the second embodiment of the power semiconductor module of the present invention will be described with reference to FIG.
This second embodiment is based on the configuration of the first embodiment shown in FIG. 2, and the connection of the
すなわち、第2実施形態では、図3に示すように、ドライバICチップ0とIGBTチップ101との間に新たに電極109を設け、ドライバICチップ10とIGBTチップ201との間に新たに電極209を設けるようにした。
また、電極108と電極109との間に新たなチップ抵抗300を接続させ、電極109と電極100はワイヤ509で接続させた。さらに、電極208と電極209との間に新たなチップ抵抗301を接続させ、電極209と電極200はワイヤ510で接続させた。
That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 3, a
Further, a
なお、第2実施形態の他の部分の構成は第1実施形態の構成と同じであるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
このような構成からなる第2実施形態によれば、例えば、チップコンデンサ107、チップ抵抗300、ワイヤ509、502、501、IGBTチップ101のゲートとエミッタとの間の寄生容量、およびワイヤ504からなる閉回路が形成される。
In addition, since the structure of the other part of 2nd Embodiment is the same as the structure of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and the description is abbreviate | omitted.
According to the second embodiment having such a configuration, for example, the
このため、短絡時には、閉回路内のワイヤ501、502に短絡電流が流れ、ワイヤ501、502の両端に電圧変化が発生し、チップコンデンサ107の両端の電位に高周波ノイズ(振動)を含むおそれがある。しかし、閉回路内にチップ抵抗300を含むので、チップ抵抗300によりその振動を減衰させることができる。
したがって、第2実施形態によれば、IGBTチップ101に短絡電流が流れた場合に、その短絡電流に起因してドライバICチップ0が耐圧を越え、ドライバICチップ0を損傷することはない。
For this reason, at the time of a short circuit, a short circuit current flows through the
Therefore, according to the second embodiment, when a short circuit current flows through the
(パワー半導体モジュールの第3実施形態)
本発明のパワー半導体モジュールの第3実施形態の構成について、図4を参照しながら説明する。
この第3実施形態は、図2に示す第1実施形態の構成を基本にし、電極108とIGBTチップ101のエミッタ電極パッド103とのワイヤ506の接続、および電極106とIGBTチップ101のベース電極パッド105とのワイヤ504の接続を、以下の構成に変更した。また、電極128とIGBTチップ201のエミッタ電極パッド203とのワイヤ508の接続、および電極206とIGBTチップ201のベース電極パッド205とのワイヤ524の接続を、以下の構成に変更した。
(Third embodiment of power semiconductor module)
The configuration of the third embodiment of the power semiconductor module of the present invention will be described with reference to FIG.
This third embodiment is based on the configuration of the first embodiment shown in FIG. 2, and the connection of the
すなわち、第3実施形態では、図4に示すように、ドライバICチップ0とIGBTチップ101との間に新たに電極110を設け、ドライバICチップ10とIGBTチップ201との間に新たに電極210を設けるようにした。
そして、電極106と電極110との間に新たなチップ抵抗302を接続させ、電極110とIGBTチップ101のベース電極パッド105とをワイヤ511で接続させた。また、電極108と電極100をワイヤ505で接続させた。
That is, in the third embodiment, as shown in FIG. 4, a
Then, a
さらに、電極206と電極210との間に新たなチップ抵抗303を接続させ、電極210とIGBTチップ201のベース電極パッド205とをワイヤ512で接続させた。また、電極208と電極200をワイヤ507で接続させた。
なお、第3実施形態の他の部分の構成は第1実施形態の構成と同じであるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
このような構成からなる第3実施形態によれば、例えば、チップコンデンサ107、ワイヤ505、502、501、IGBTチップ101のゲートとエミッタとの間の寄生容量、ワイヤ511、およびチップ抵抗302からなる閉回路が形成される。
Further, a
In addition, since the structure of the other part of 3rd Embodiment is the same as the structure of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and the description is abbreviate | omitted.
According to the third embodiment having such a configuration, for example, the
このため、短絡時には、閉回路内のワイヤ501、502に短絡電流が流れ、ワイヤ501、502の両端に電圧変化が発生し、チップコンデンサ107の両端の電位に高周波ノイズ(振動)を含むおそれがある。しかし、閉回路内にチップ抵抗302を含むので、チップ抵抗302によりその振動を減衰させることができる。
したがって、第3実施形態によれば、IGBTチップ101に短絡電流が流れた場合に、その短絡電流に起因してドライバICチップ0が耐圧を越え、ドライバICチップ0を損傷することはない。
For this reason, at the time of a short circuit, a short circuit current flows through the
Therefore, according to the third embodiment, when a short-circuit current flows through the
(電力変換装置およびパワー半導体モジュールの他の実施形態)
上記の各実施形態では、IGBTとダイオードとを並列に接続してモジュール化したパワー半導体モジュールと、このパワー半導体モジュールを適用した電力変換装置について説明した。
しかし、本発明のパワー半導体モジュールは、IGBTの他に.MOSFETなどの絶縁ゲート型デバイスに適用可能である。MOSFETに適用する場合には、IGBTがMOSFETに置き換わる。
また、本発明のパワー半導体モジュールに適用される絶縁ゲートデバイスは、シリコン基板に形成されるデバイスの他に、GaNやSiCなどの基板に形成するデバイスにも適用可能である。
(Other embodiment of power converter and power semiconductor module)
In each of the above embodiments, a power semiconductor module in which an IGBT and a diode are connected in parallel to form a module and a power conversion device to which the power semiconductor module is applied have been described.
However, the power semiconductor module of the present invention is not limited to the IGBT. It can be applied to an insulated gate type device such as a MOSFET. When applied to a MOSFET, the IGBT replaces the MOSFET.
Moreover, the insulated gate device applied to the power semiconductor module of the present invention can be applied to a device formed on a substrate such as GaN or SiC in addition to a device formed on a silicon substrate.
さらに、上記のパワー半導体モジュールの第1実施形態では、図2に示すように、ダイオードチップ102のアノード電極パッド104と電極100とをワイヤ502で接続するようにした。しかし、これに代えてIGBTチップ101のエミッタ電極パッド103と電極100とをワイヤ502で接続するようにしても良い。同様に、IGBTチップ201のエミッタ電極パッド203と電極200とをワイヤ522で接続するようにしても良い。
これらの接続の置き換えは、上記のパワー半導体モジュールの第2実施形態および第3実施形態についても同様である(図3および図4参照)。
Furthermore, in the first embodiment of the power semiconductor module described above, the
The replacement of these connections is the same for the second and third embodiments of the power semiconductor module described above (see FIGS. 3 and 4).
0、10、20、30、40、50…ドライバICチップ、2、12…出力端子、3、13…グランド端子、100、106、107、109、200、206、208、209、300…電極、101、201…IGBTチップ、102、202…ダイオードチップ、103、203…エミッタ電極パッド、105、205…ゲート電極パッド、107、207…チップコンデンサ、300、301、302、303…チップ抵抗、400…高電圧端子、401…グランド端子、402…出力端子、500〜510…ワイヤ
0, 10, 20, 30, 40, 50 ... driver IC chip, 2, 12 ... output terminal, 3, 13 ... ground terminal, 100, 106, 107, 109, 200, 206, 208, 209, 300 ... electrode, 101, 201 ... IGBT chip, 102, 202 ... diode chip, 103, 203 ... emitter electrode pad, 105, 205 ... gate electrode pad, 107, 207 ... chip capacitor, 300, 301, 302, 303 ... chip resistor, 400 ...
Claims (6)
前記絶縁ゲート型デバイスの第1の主電極と前記ダイオードチップのカソードとを電気的に接続し、
前記絶縁ゲート型デバイスを駆動するドライバICの出力電極と前記絶縁ゲート型デバイスの入力電極とをワイヤで接続し、
前記ドライバICのグランド電極と前記絶縁ゲート型デバイスの第2の主電極とをワイヤで接続し、
前記絶縁ゲート型デバイスの第2の主電極と前記ダイオードチップのアノード電極をワイヤで接続し、
前記ダイオードチップのアノード電極と外部導出電極とを直接ワイヤで接続したことを特徴とするパワー半導体モジュール。 An insulated gate device and a diode chip;
Electrically connecting the first main electrode of the insulated gate device and the cathode of the diode chip;
Connecting the output electrode of the driver IC that drives the insulated gate device and the input electrode of the insulated gate device with a wire,
A wire connecting the ground electrode of the driver IC and the second main electrode of the insulated gate device;
Connecting the second main electrode of the insulated gate device and the anode electrode of the diode chip with a wire;
A power semiconductor module, wherein an anode electrode of the diode chip and an external lead-out electrode are directly connected by a wire.
前記絶縁ゲート型デバイスの第1の主電極と前記ダイオードチップのカソードとを電気的に接続し、
前記絶縁ゲート型デバイスを駆動するドライバICの出力電極、前記チップコンデンサの第1電極、および前記絶縁ゲート型デバイスの入力電極をワイヤで接続し、
前記ドライバICのグランド電極、前記チップコンデンサの第2電極、および前記絶縁ゲート型デバイスの第2の主電極をワイヤで接続し、
前記絶縁ゲート型デバイスの第2の主電極と前記ダイオードチップのアノード電極をワイヤで接続し、
前記ダイオードチップのアノード電極と外部導出電極とを直接ワイヤで接続したことを特徴とするパワー半導体モジュール。 An insulated gate device, a diode chip, and a chip capacitor having a first electrode and a second electrode;
Electrically connecting the first main electrode of the insulated gate device and the cathode of the diode chip;
An output electrode of a driver IC that drives the insulated gate device, a first electrode of the chip capacitor, and an input electrode of the insulated gate device are connected by wires,
Connecting the ground electrode of the driver IC, the second electrode of the chip capacitor, and the second main electrode of the insulated gate device with a wire;
Connecting the second main electrode of the insulated gate device and the anode electrode of the diode chip with a wire;
A power semiconductor module, wherein an anode electrode of the diode chip and an external lead-out electrode are directly connected by a wire.
前記絶縁ゲート型デバイスの第1の主電極と前記ダイオードチップのカソードとを電気的に接続し、
前記絶縁ゲート型デバイスを駆動するドライバICの出力電極、前記チップコンデンサの第1電極、および前記絶縁ゲート型デバイスの入力電極をワイヤで接続し、
前記ドライバICのグランド電極と前記チップコンデンサの第2電極とをワイヤで接続し、
前記絶縁ゲート型デバイスの第2の電極と前記ダイオードチップのアノード電極をワイヤで接続し、
前記ダイオードチップのアノード電極と外部導出電極とを直接ワイヤで接続し、
前記チップ抵抗の両端を前記チップコンデンサの第2電極と前記外部導出電極との間に接続したことを特徴とするパワー半導体モジュール。 An insulated gate device, a diode chip, a chip capacitor having a first electrode and a second electrode, and a chip resistor,
Electrically connecting the first main electrode of the insulated gate device and the cathode of the diode chip;
An output electrode of a driver IC that drives the insulated gate device, a first electrode of the chip capacitor, and an input electrode of the insulated gate device are connected by wires,
Connecting the ground electrode of the driver IC and the second electrode of the chip capacitor with a wire;
Connecting the second electrode of the insulated gate device and the anode electrode of the diode chip with a wire;
The anode electrode of the diode chip and the external lead electrode are directly connected by a wire,
A power semiconductor module, wherein both ends of the chip resistor are connected between a second electrode of the chip capacitor and the external lead electrode.
前記絶縁ゲート型デバイスの第1の主電極と前記ダイオードチップのカソードとを電気的に接続し、
前記絶縁ゲート型デバイスを駆動するドライバICの出力電極と前記チップコンデンサの第1電極とをワイヤで接続し、
前記チップ抵抗の第1電極と前記チップコンデンサの第1電極とを電気的に接続し、前記チップ抵抗の第2電極と前記絶縁ゲート型デバイスの入力電極とをワイヤで接続し、
前記ドライバICのグランド電極と前記チップコンデンサの第2電極とをワイヤで接続し、
前記絶縁ゲート型デバイスの第2の主電極と前記ダイオードチップのアノード電極をワイヤで接続し、
前記チップコンデンサの第2電極と外部導出電極とを直接ワイヤで接続し、前記ダイオードチップのアノード電極と前記外部導出電極とを直接ワイヤで接続したことを特徴とするパワー半導体モジュール。 An insulated gate device, a diode chip, a chip capacitor having a first electrode and a second electrode, and a chip resistor,
Electrically connecting the first main electrode of the insulated gate device and the cathode of the diode chip;
Connecting the output electrode of the driver IC that drives the insulated gate device and the first electrode of the chip capacitor with a wire;
Electrically connecting the first electrode of the chip resistor and the first electrode of the chip capacitor, connecting the second electrode of the chip resistor and the input electrode of the insulated gate device with a wire;
Connecting the ground electrode of the driver IC and the second electrode of the chip capacitor with a wire;
Connecting the second main electrode of the insulated gate device and the anode electrode of the diode chip with a wire;
A power semiconductor module , wherein the second electrode of the chip capacitor and the external lead electrode are directly connected by a wire, and the anode electrode of the diode chip and the external lead electrode are directly connected by a wire.
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