JPH05144986A - トランジスタモジユール - Google Patents

トランジスタモジユール

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JPH05144986A
JPH05144986A JP3309146A JP30914691A JPH05144986A JP H05144986 A JPH05144986 A JP H05144986A JP 3309146 A JP3309146 A JP 3309146A JP 30914691 A JP30914691 A JP 30914691A JP H05144986 A JPH05144986 A JP H05144986A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部引出し端子のサイズ的な制約を受けず
に、高い信頼性を保持したまま、飛躍電圧を低減可能な
トランジスタモジュールを実現すること。 【構成】 トランジスタモジュールの外部引出し端子５
において、内部端子部６と外部端子部８とは、湾曲部７
ｂを備えるＵ字状の中間端子部７を介して導電接続して
おり、この中間端子部７には、それに比して電気抵抗が
大きく、かつ、インダクタンスが小さな短絡線９が並列
接続している。このため、電流が外部端子部８から中間
端子部７を介して内部端子部６に流れている状態から、
電流が急に低減しても、電流は短絡線９の側に転流する
ので、飛躍電圧が低い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子などを内蔵す
るトランジスタモジュールに関し、特に、その外部引出
し端子に起因して発生する飛躍電圧の低減技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電子機器などの設計、製造にあたって
は、その電子回路をトランジスタなどの各電子部品から
構成するのに比較して、複数の電子部品が回路基板上に
搭載された状態で外装樹脂や金属ケースの内部でモジュ
ール化されたトランジスタモジュールを用いる方が、回
路構成部品点数を低減することができるというメリット
がある。このようなトランジスタモジュールにおいて
は、図６に示すように、トランジスタモジュール２１の
内部から外装樹脂（図示せず）の外部に外部引出し端子
２２が引き出されているが、この外部引出し端子２２に
は、その内部端子部２３と外部端子部２４との間に、た
とえばＵ字状に曲折した中間端子部２５を有している。
これにより、トランジスタモジュール２１が動作中に発
熱して、外部引出し端子２２が熱変形しても、この熱変
形を中間端子部２５の屈曲部２５ａが吸収して、封止樹
脂に対する応力を緩和することによって、トランジスタ
モジュール２１の信頼性が低下することを防止してい
る。また、外部引出し端子２２に沿って水分などがトラ
ンジスタモジュール２１の内部に侵入することを防止す
ることによって、その耐環境性も向上させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トラン
ジスタモジュール２１の外部引出し端子２２に、屈曲部
２５ａをもつ中間端子部２５を設けると、その曲折形状
に対応して、大きなインダクタンスＬ0 が寄生する。こ
のため、トランジスタモジュール２１に対する電流の給
断を高速でスイッチングした場合には、電流が急減する
ときに、その電流変化ｄＩ0 ／ｄｔに対応して、−Ｌ0
・（ｄＩ0 ／ｄｔ）で表される大きな飛躍電圧ΔＶ0 が
発生する。このような飛躍電圧ΔＶ0 は、回路に誤動作
などを発生させる原因となる。ここで、飛躍電圧ΔＶ0
を低減するには、中間端子部２５を直線的な構造にし
て、インダクタンスＬ0 を低減すればよいが、それによ
って、外部引出し端子２２の熱変形を緩和する効果や耐
環境性を高める効果などが損なわれ、トランジスタモジ
ュール２１の信頼性が低下してしまう。このため、従来
のトランジスタモジュールに２１おいては、その信頼性
および飛躍電圧ΔＶ0 のうち、いずれかを犠牲にせざる
を得ないという問題点があった。
【０００４】そこで、図７に示すように、中間端子部３
５の長手方向に切り抜き部３５ａを設け、外部端子部３
４と内部端子部３３との間に並列状態の電流径路を複数
設けた外部引出し端子３２を用いることが考えられる。
このような構造の外部引出し端子３２においては、電流
径路が分割されているため、電流を高速でスイッチング
した場合であっても、各電流径路毎を流れる電流Ｉ1 が
小さいので、−Ｌ1 ・（ｄＩ1 ／ｄｔ）で表される飛躍
電圧ΔＶ1 が小さい。しかしながら、切り抜き部３５ａ
を設けて、その電流径路を分割することによって、飛躍
電圧ΔＶ1 を低減する場合には、電流径路の分割数に飛
躍電圧ΔＶ1 を低減する効果が規制されるため、飛躍電
圧ΔＶ1 を充分に低減するには、多数の切り抜き部を形
成する必要がある。従って、トランジスタモジュール３
１や外部引出し端子３２のサイズや形状から生じる制約
がある。たとえば、図７に、屈曲部３６ａを有する中間
端子部３６として示すように、外部端子部３４から離れ
た位置にも内部端子部３７を有する場合には、屈曲部３
６ａと外部端子部３４との間には切り抜き部３６ｂを設
ける一方、屈曲部３６ａと内部端子部３７との間には切
り抜き部３６ｃを設ける必要があるが、飛躍電圧ΔＶ1
を充分に低減するには切り抜き部３６ａ，３６ｂを多数
形成する必要があるため、中間端子部３６の幅が広いこ
とが必要である。また、外部引出し端子３２に形成する
切り抜き部３５ａ，３６ｂ，３６ｃの数を増やすこと
は、加工工程数の増大をもたらし、トランジスタモジュ
ール２１の製造コストが増大するなどの問題も発生す
る。
【０００５】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
耐熱性や耐環境性などの信頼性を高く保持したまま、サ
イズ的な制約を受けずに飛躍電圧を低減可能なトランジ
スタモジュールを実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るトランジスタモジュールにおいて講じ
た手段は、モジュール内部から引出しされた外部引出し
端子が、モジュール内部側の内部端子部と、その外部側
の外部端子部と、これらの端子部を導電接続する少なく
とも１つの屈曲部を備える中間端子部とを有し、この中
間端子部には、その電気抵抗に比して大きな電気抵抗お
よびそのインダクタンスに比して小さなインダクタンス
を有する短絡部が電気的に並列接続していることであ
る。本発明において、トランジスタモジュールとは、外
装樹脂や金属ケースなどによって半導体素子が回路基板
などと共に封止されているものを意味し、他の電子部品
と共に搭載されているものなども含む。ここで、短絡部
としては、外部引出し端子と一体に形成されているも
の、他の配線部材などが付加されて構成されているもの
などを利用できる。また、外部引出し端子も、各構成部
分が一体に形成されているもの、各構成部分がはんだな
どによって接続されたものなどを利用できる。
【０００７】本発明においては、モジュール内部で小さ
な形成領域で短絡部を配置できる共に、外部引出し端子
の形状などの制約を受けにくいように、短絡部として
は、モジュール内部で中間端子部の内部端子部側および
外部端子部側に固着された短絡線を採用することが好ま
しい。
【０００８】また、短絡部を中間端子部の屈曲部の両側
を結ぶ最短距離線の側に配置して、短絡部のインダクタ
ンスを小さくすることが好ましい。
【０００９】
【作用】本発明に係るトランジスタモジュールにおいて
は、外部引出し端子の中間端子部に、短絡部が電気的に
並列接続しており、その電気抵抗は中間端子部の電気抵
抗に比して大きいため、トランジスタモジュールの定常
動作中において、定常電流は外部端子部から中間端子部
を介して内部端子部に向かって流れる。これに対し、定
常動作状態から電流が急に遮断されると、中間端子部の
インダクタンスＬ0 に比して、短絡部のインダクタンス
が小さいので、外部端子部から中間端子部に流れていた
電流は、中間端子部から短絡部の側に転流する。ここ
で、短絡部のインダクタンスをＬ2 、短絡部における電
流上昇率をｄＩ2 ／ｄｔとすると、本発明に係るトラン
ジスタモジュールに発生する飛躍電圧ΔＶ2 は、Ｌ2 ・
（ｄＩ2 ／ｄｔ）で表されるが、短絡部のインダクタン
スＬ2 は中間端子部のインダクタンスＬ0 に比して小さ
いので、飛躍電圧ΔＶ2 が小さい。しかも、短絡部は、
その電気的特性により飛躍電圧ΔＶ2 を低減するもので
あって、外部引出し端子に切り抜き部などを設けて電流
径路を分割する構造とは異なるため、飛躍電圧ΔＶ2 を
低減するのに、外部引出し端子の形状やサイズなどの制
約などを受けない。
【００１０】
【実施例】つぎに、添付図面に基づいて、本発明の実施
例について説明する。
【００１１】〔実施例１〕図１は本発明の実施例１に係
るトランジスタモジュールに用いた外部引出し端子の正
面図、図２は本例のトランジスタモジュール内部の要部
を示す斜視図である。
【００１２】これらの図に示すように、トランジスタモ
ジュール１の内部では、アルミナ板などの絶縁基板２ａ
上に第１の金属配線回路板２ｂ，第２の金属配線回路板
２ｃおよび第３の金属配線回路板２ｄが設けられてお
り、その表面上に、半導体チップ３ａ，３ｂが搭載され
ている。これらの半導体チップ３ａ，３ｂの各端子部は
ボンディングワイヤー４によって配線接続されて、電気
回路が構成されている。
【００１３】ここで、第２の金属配線回路板２ｃの表面
上には、銅板などが加工された外部引出し端子５が導電
接続しており、この外部引出し端子５は、第２の金属配
線回路板２ｃの側に固着された内部端子部６と、この内
部端子部６に中間端子部７を介して導電接続している外
部端子部８とを有し、これらは一体形成されている。そ
のうち、外部端子部８は、樹脂封止された後でも封止樹
脂層（図示せず）から外部に突出した状態にあり、この
トランジスタモジュール１と外部回路との導電接続に用
いられる。
【００１４】ここで、トランジスタモジュール１におい
ては、その動作中の発熱によって、外部引出し端子５が
熱変形しても、その熱変形を中間端子部７が吸収して、
トランジスタモジュール１の信頼性に影響を与えないよ
うにする目的に、また、封止樹脂と外部引出し端子５と
の界面における密着性などを高めて、トランジスタモジ
ュール１の耐環境性を高める目的に、中間端子部７は、
直線部７ａ，湾曲部７ｂ（屈曲部）および直線部７ｃを
有し、Ｕ字状に曲折した形状になっている。また、中間
端子部７においては、その直線部７ａから外部端子部８
までの間に、その板厚さ方向に折り曲げされた２ヶ所の
折り曲げ加工部が形成されている一方、直線部７ｃから
内部端子部６までの間にも、その板厚さ方向に折り曲げ
された１ヶ所の折り曲げ加工部が形成されている。
【００１５】さらに、本例のトランジスタモジュール１
においては、外部引出し端子５に対し、中間端子部７に
電気的に並列接続する状態に、短絡線９が中間端子部７
の外部端子部８の側および内部端子部６の側に固着され
ている。ここで、短絡線９は、選択された所定の材料か
らなる線状体であるショートワイヤーであって、中間端
子部７の湾曲部７ｂの両側を結ぶ最短距離線側に位置し
ているため、その電気抵抗は中間端子部７の電気抵抗に
比して充分大きく、また、そのインダクタンスは中間端
子部７のインダクタンスに比して充分小さい。
【００１６】このように、本例のトランジスタモジュー
ル１においては、外部引出し端子５の中間端子部７に、
電気抵抗が大きな短絡線９が並列接続しているため、ト
ランジスタモジュール１の定常動作中においては、定常
電流（矢印Ｉの方向）は、外部端子部８から中間端子部
７を介して内部端子部６に向かって流れ、短絡線９には
電流がほとんど流れない。この状態から、電流が急に遮
断されると、短絡部９のインダクタンスは、中間端子部
７のインダクタンスＬ0 に比して充分小さいので、外部
端子部８から中間端子部７に流れていた電流は、中間端
子部７の側から短絡部９の側に転流する。ここで、短絡
部９のインダクタンスをＬ2 、短絡部９における電流上
昇率をｄＩ2 ／ｄｔとすると、本例のトランジスタモジ
ュール１に発生する飛躍電圧ΔＶ2 はＬ2 ・（ｄＩ2 ／
ｄｔ）で表されるが、（中間端子部７のインダクタンス
Ｌ0 ）＞（短絡部９のインダクタンスＬ2 ）であるた
め、本例のトランジスタモジュール１に発生する飛躍電
圧ΔＶ2 は、従来のトランジスタモジュール（短絡線９
がない構造）に発生する飛躍電圧ΔＶ0 に比して極めて
小さい。しかも、短絡部９は、その電気的特性により飛
躍電圧ΔＶ2 を低減するものであって、外部引出し端子
５に切り抜き部などを設けて電流径路を分割した構造と
異なるため、外部引出し端子５のサイズや形状などにか
かわらず、最も効果的な状態に配置することができる。
それ故、各種のタイプのトランジスタモジュールに対し
て、その信頼性を高く保持したまま、飛躍電圧ΔＶ2 を
低減することができる。
【００１７】ここで、トランジスタモジュール１に対
し、定常電流を流した状態から、急にその電流を遮断し
た場合の電流および電圧の時間的変化を図３（ａ）に基
づいて説明する。ここで、図３（ｂ）には、図６に示し
た従来のトランジスタモジュール、すなわち、中間端子
部に並列接続された短絡部を有していないトランジスタ
モジュールの電流および電圧の時間的変化を示してあ
る。なお、図３（ａ），（ｂ）において、実線５１，５
２は電流値、破線５３，５４は電圧値を示す。
【００１８】図３（ａ），（ｂ）に示すように、いずれ
のトランジスタモジュールにおいても、一定の定常電流
Ｉを通電した状態から、その電流Ｉを急に減少させる
と、破線５３，５４で示すように、外部引出し端子にお
ける電圧Ｖが、急上昇した後、所定のピーク電圧を示
し、しかる後に一定の値に収束していく。ここで、飛躍
電圧は、収束し終えた値とピーク電圧との差を比較する
のが一般的であるが、これに代えて、図３（ａ），
（ｂ）には、ピーク電圧を示した後の電圧値とピーク電
圧との差ΔＶ2 ，ΔＶ0 をもって比較してある。これら
の結果から、本例のトランジスタモジュール１において
発生する飛躍電圧ΔＶ2 は、従来のトランジスタモジュ
ールにおいて発生する飛躍電圧ΔＶ0 に比して約２５〜
５０％低減していることが確認された。
【００１９】〔実施例２〕図４は本発明の実施例２に係
るトランジスタモジュールに用いた外部引出し端子の斜
視図、図５は本例のトランジスタモジュール内部の要部
を示す斜視図である。
【００２０】これらの図に示すように、トランジスタモ
ジュール１１の内部では、アルミナ板などの絶縁基板１
２ａ上に第１の金属配線回路板１２ｂおよび第２の金属
配線回路板２ｃが設けられており、その表面上に、半導
体チップ１２ｄなどが搭載されている。これらの半導体
チップ１２ｄなどの各端子部はボンディングワイヤー１
３によって配線接続されて、電子回路が構成されてい
る。ここで、第２の金属配線回路板１２ｃの表面上に
は、所定形状に加工された銅板からなる外部引出し端子
１４が導電接続しており、この外部引出し端子１４は、
外部端子部１５に第１の中間端子部１６を介して導電接
続する第１の内部端子部１７と、外部端子部１５に第２
の中間端子部１８を介して導電接続している第２の内部
端子部１９とによって、２ヶ所で第２の金属配線回路板
１２ｃの表面上に導電接続している。
【００２１】ここで、外部引出し端子１４は銅板などか
ら一体に加工されたものであり、第１の中間端子部１６
には１条の切り抜き部１６ａが形成されて、そこでの電
気通路が２列に分割されている。これに対して、第２の
中間端子部１８においては、その屈曲部１８ａと外部端
子部１５との間に２条の切り抜き部１８ｂが形成され
て、そこでの電気通路が３列に分割されている一方、屈
曲部１８ａと内部端子部１９との間に１条の切り抜き部
１８ｃが形成されて、そこでの電気通路が２列に分割さ
れている。これにより、トランジスタモジュール１１に
流れる電流が急に減少しても、第１および第２の中間端
子部１６，１８を通過する電流は、切り抜き部１６ａ，
１８ｂ，１８ｃによって分割された各電流径路に分流す
るため、それぞれの電流通路における電流値が小さいの
で、電流の急減によって外部端子部１５に発生する飛躍
電圧が抑えられている。
【００２２】しかしながら、トランジスタモジュール１
１においては、中間端子部１８の側に寄生するインダク
タンスＬ1 に起因して発生する飛躍電圧をさらに低下さ
せる必要がある。しかしながら、外部引出し端子１４の
形状およびサイズに制約されて、中間端子部１８の電流
通路をさらに分割するのは不可能な状態にある。
【００２３】そこで、本例のトランジスタモジュールに
おいては、中間端子部１８の屈曲部１８ａの両側を結ぶ
最短距離線側に位置する状態で、中間端子部１８の外部
端子部１５の側と、中間端子部１８の内部端子部１９の
側との間に短絡線２０が配置されている。ここで、短絡
線２０は、選択された所定の材料からなる線状体である
ショートワイヤーであって、中間端子部１８の屈曲部１
８ａの両側を結ぶ最短距離線側に位置しているため、そ
の電気抵抗は中間端子部１８の電気抵抗に比して充分大
きく、また、そのインダクタンスは中間端子部１８のイ
ンダクタンスに比して充分小さい。
【００２４】このように、本例のトランジスタモジュー
ル１１においては、中間端子部１８に短絡線２０が並列
接続しており、その電気抵抗は中間端子部１８の電気抵
抗に比して大きいため、トランジスタモジュール１１の
定常動作中においては、定常電流（矢印Ｉの方向）は、
外部端子部１５から中間端子部１８を介して内部端子部
１９に向かって流れ、短絡線２０には電流がほとんど流
れない。この状態から、電流が急に遮断されると、中間
端子部１８のインダクタンスＬ1 に比して、短絡部２０
のインダクタンスが小さいので、外部端子部１５から中
間端子部１８に流れていた電流は、中間端子部１８の側
から短絡部２０の側に転流する。ここで、短絡部２０の
インダクタンスをＬ3 、短絡部における電流上昇率をｄ
Ｉ3 ／ｄｔとすると、本例のトランジスタモジュール１
１に発生する飛躍電圧ΔＶ3 は、Ｌ3 ・（ｄＩ3 ／ｄ
ｔ）で表されるが、実施例１の短絡線のインダクタンス
Ｌ2 と同様に、Ｌ1 ＞Ｌ3 であるため、その飛躍電圧Δ
Ｖ3 が小さい。しかも、短絡部２０は、外部引出し端子
１５の形状やサイズなどの制約を受けることなく配置す
ることができるので、トランジスタモジュール１１の信
頼性を高く保持したまま、その飛躍電圧を低減すること
ができる。
【００２５】ここで、トランジスタモジュール１１に対
しても、実施例１と同様に、定常電流を流した状態か
ら、急にその電流を遮断した場合の電流および電圧の時
間的変化を計測し、図７に示した従来のトランジスタモ
ジュール、すなわち、中間端子部に並列接続された短絡
部を有していないトランジスタモジュールの電流および
電圧の時間的変化と比較したが、本例のトランジスタモ
ジュール１１に発生する飛躍電圧の方が、約２５〜５０
％低いことが確認されている。
【００２６】なお、外部引出し端子の形状は、実施例１
ないし実施例２に示した形状の他、モジュール内部側の
内部端子部と、その外部側の外部端子部と、これらの端
子部を導電接続する少なくとも１つの屈曲部を備える中
間端子部とを有するものであれば、限定のないものであ
り、また、短絡部も、中間端子部に対して、大きな電気
抵抗および小さなインダクタンスをもって電気的に並列
接続するものであれば、限定のないものである。
【００２７】また、トランジスタモジュールに設けられ
た外部引出し端子の数、また、外部引出し端子に設けら
れた外部端子部，内部端子部および中間端子部の数など
も、トランジスタモジュールの用途などによって、最適
な条件に設定されるべき性質のものである。
【００２８】さらに、外部引出し端子は、各構成部分が
一体に形成されているもの、各構成部分がそれぞれ接続
されて構成されたものなどを利用でき、また、短絡部
も、外部引出し端子と一体に形成されているもの、他の
配線部材などが外部引出し端子部に付加されたものなど
を利用することもできる。
【００２９】
【発明の効果】以上のとおり、本発明に係るトランジス
タモジュールにおいては、屈曲部を備える中間端子部
に、その電気抵抗に比して大きな電気抵抗およびそのイ
ンダクタンスに比して小さなインダクタンスを有する短
絡部が並列接続していることに特徴を有する。従って、
本発明によれば、定常電流は外部接続端子部から中間端
子部を介して内部接続端子部を流れる一方、電流が急に
遮断されるときには、電流は中間端子部側からインダク
タンスの小さな短絡部側に転流するため、飛躍電圧が低
減されるという効果を奏する。また、短絡部を設けるだ
けでよいので、外部引出し端子のサイズや形状などの制
約を受けずに飛躍電圧を低減できる。
【００３０】また、短絡部として、モジュール内部で中
間端子部の内部端子部側および外部端子部側に両端が固
着された短絡線を利用した場合には、さらに小さな形成
領域に配置できるので、外部引出し端子のサイズや形状
などの制約をさらに受けにくい。また、電気抵抗の大き
な短絡部を容易に形成できる。
【００３１】さらに、短絡部を中間端子部の屈曲部の両
側を結ぶ最短距離線側に配置した場合には、インダクタ
ンスが小さな短絡部を容易に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るトランジスタモジュー
ルに用いた外部引出し端子の正面図である。
【図２】図１に示す外部引出し端子を用いたトランジス
タモジュール内部の要部を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は図２に示すトランジスタモジュールに
おいて、その電流を急に低減した場合の電流および電圧
の時間的変化を示すグラフ図であり、（ｂ）は従来のト
ランジスタモジュールにおいて、その電流を急に低減し
た場合の電流および電圧の時間的変化を示すグラフ図で
ある。
【図４】本発明の実施例２に係るトランジスタモジュー
ルに用いた外部引出し端子の斜視図である。
【図５】図４に示す外部引出し端子を用いたトランジス
タモジュール内部の要部を示す斜視図である。
【図６】従来のトランジスタモジュール内部の要部を示
す斜視図である。
【図７】図６に示す外部引出し端子とは別の従来の外部
引出し端子を用いたトランジスタモジュール内部の要部
を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，１１・・・トランジスタモジュール ５，１４・・・外部引出し端子 ６・・・内部端子部 ７・・・中間端子部 ７ｂ・・・湾曲部（屈曲部） ８，１５・・・外部端子部 ９，２０・・・短絡線（短絡部） １６・・・第１の中間端子部 １７・・・第１の内部端子部 １８・・・第２の中間端子部（中間端子部） １８ａ・・・屈曲部 １９・・・第２の内部端子部（内部端子部）

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モジュール内部から引出しされた外部引
    出し端子は、モジュール内部側の内部端子部と、その外
    部側の外部端子部と、これらの端子部を導電接続する少
    なくとも１つの屈曲部を備える中間端子部と、を有し、
    この中間端子部には、その電気抵抗に比して大きな電気
    抵抗およびそのインダクタンスに比して小さなインダク
    タンスを有する短絡部が電気的に並列接続していること
    を特徴とするトランジスタモジュール。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記短絡部は、前記
    モジュール内部で前記中間端子部における前記内部端子
    部の側および前記外部端子部の側に両端がそれぞれ固着
    された短絡線であることを特徴とするトランジスタモジ
    ュール。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
    短絡部は、前記中間端子部の屈曲部の両側を結ぶ最短距
    離線の側に配置されていることを特徴とするトランジス
    タモジュール。
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