JPH0969602A - 混成集積回路装置 - Google Patents

混成集積回路装置

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JPH0969602A
JPH0969602A JP7225395A JP22539595A JPH0969602A JP H0969602 A JPH0969602 A JP H0969602A JP 7225395 A JP7225395 A JP 7225395A JP 22539595 A JP22539595 A JP 22539595A JP H0969602 A JPH0969602 A JP H0969602A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 並列接続された実装構造のパワートランジス
タチップのばらつきにより一方が熱暴走のため熱破壊す
ることがあった。 【解決手段】 金属ベース印刷基板1上に配置された第
1のパワートランジスタ実装部のパワートランジスタチ
ップ2と第2のパワートランジスタ実装部のパワートラ
ンジスタチップ8のそれぞれのベース、エミッタ、コレ
クタが並列に接続され、第1のパワートランジスタチッ
プ2のコレクタヒートシンク5と第2のパワートランジ
スタチップ8のコレクタヒートシンク11が共晶半田21を
介して密着した構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属ベース印刷基板上
に配置された並列接続パワートランジスタを有する混成
集積回路装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、混成集積回路装置は金属ベース印
刷基板を使用して様々な応用分野に特長を見出し利用さ
れている。
【0003】以下、図面を参照しながら、上述した従来
の混成集積回路装置の一例について説明する。
【0004】図3は従来の混成集積回路装置の基本構成
を示す斜視図、図4は図3の回路図を示すものである。
図3および図4において、1は金属ベース印刷基板であ
り、この基板上には第1および第2のパワートランジス
タ実装部23および24が搭載されている。ここで、第1の
パワートランジスタ実装部23における2は第1のパワー
トランジスタチップ、3は第1のパワートランジスタチ
ップ2のベース電極、4は第1のパワートランジスタチ
ップ2のエミッタ電極、5は第1のパワートランジスタ
チップ2のコレクタヒートシンク、6は第1のパワート
ランジスタチップ2のベース電極と金属ベース印刷基板
上の端子を接続するボンディングワイヤー、7は第1の
パワートランジスタチップ2のエミッタ電極と金属ベー
ス印刷基板上の端子を接続するボンディングワイヤーで
ある。
【0005】また、第2のパワートランジスタ実装部24
における8は第2のパワートランジスタチップ、9は第
2のパワートランジスタチップ8のベース電極、10は第
2のパワートランジスタチップ8のエミッタ電極、11は
第2のパワートランジスタチップ8のコレクタヒートシ
ンク、12は第2のパワートランジスタチップ8のベース
電極と金属ベース印刷基板上の端子を接続するボンディ
ングワイヤー、13は第2のパワートランジスタチップ8
のエミッタ電極と金属ベース印刷基板上の端子を接続す
るボンディングワイヤーである。
【0006】14は第1のパワートランジスタチップ2の
エミッタに接続されたエミッタ抵抗、15は第2のパワー
トランジスタチップ8のエミッタに接続されたエミッタ
抵抗、16はエミッタ抵抗出力端、17はコレクタ出力端、
18は第1のパワートランジスタチップ2のベース抵抗、
19は第2のパワートランジスタチップ8のベース抵抗、
20はベース抵抗入力端である。
【0007】以上のように構成された混成集積回路装置
の動作について説明する。
【0008】まず、金属ベース印刷基板1上に配置され
たベース抵抗入力端20とエミッタ抵抗出力端16の間に、
ある信号が入力されると第1のパワートランジスタチッ
プ2と第2のパワートランジスタチップ8に並列に信号
が伝達される。この場合、なるべく均等に信号が分配で
きるように、一般的にはベース抵抗やエミッタ抵抗を挿
入して第1のパワートランジスタチップ2と第2のパワ
ートランジスタチップ8の伝達特性のばらつきを吸収さ
せる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の混成集積回路装置の構成では、第1のパワー
トランジスタチップ2のベース・エミッタ間電圧(VBE)
が常温で500mV〜600mV、あるいはダーリントン構造を
もつパワートランジスタチップでは2倍の1000mV〜120
0mVの間でばらつきを発生するため、数Ω〜数百Ωと比
較的に大きなベース抵抗と、エミッタ抵抗が挿入され
る。
【0010】もし、それらの抵抗を挿入しないとパワー
トランジスタチップのばらつきで一方のパワートランジ
スタチップが熱暴走を起し、最悪の場合は熱破壊にいた
る。それを防止するため、一般的にエミッタ抵抗値の目
安は、エミッタ電流とエミッタ抵抗で発生する電圧降下
を上記したベース・エミッタ間電圧と比較して1〜2倍
程度の値とすることとしている。また、ベース抵抗はパ
ワートランジスタチップの飽和特性を劣化させるし、エ
ミッタ抵抗は直接に電力損失を招来するという問題点を
有していた。
【0011】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、低損
失な並列接続パワートランジスタでもって動作する混成
集積回路装置を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、金属ベース印刷基板上に配置された第1およ
び第2のパワートランジスタ実装部のそれぞれのベー
ス、エミッタ、コレクタが並列に接続され、前記第1お
よび第2のパワートランジスタ実装部のそれぞれのコレ
クタヒートシンクが共晶半田を介して密着した構造とし
たことにより、前記第1および第2のパワートランジス
タ実装部のそれぞれのエミッタ電極間に挿入するエミッ
タ抵抗を最小化して、電力損失の少ない並列接続パワー
トランジスタとしたことを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明によれば、第1および第2のパワートラ
ンジスタチップのそれぞれのコレクタヒートシンク(一
般的には銅材)を密着させることによってコレクタ温度
を強制的にほぼ等温度で動作させることができる。ま
た、第1のパワートランジスタチップが第2のパワート
ランジスタチップより電流を流しやすい特性であったと
仮定すると、まず第1のパワートランジスタチップのコ
レクタヒートシンクが発熱して温度上昇する。その温度
は即座に第2のパワートランジスタチップに熱伝達され
る。この熱伝達は熱的なフィードフォワード動作と呼べ
るもので、そのため第2のパワートランジスタチップは
電流を増大して第1のパワートランジスタチップの電流
値に平衡するように追従していく。従って、いわゆる平
衡のためのベース抵抗やエミッタ抵抗は必要最小限の値
に小さくすることができる。
【0014】この場合の目安は、パワートランジスタチ
ップのベース・エミッタ間電圧のばらつき範囲と同程
度、すなわち20mV〜50mV程度(ダーリントン構造では4
0mV〜100mV程度)に小さくしても平衡状態を保持する
ことができるようになる。また、直接に電力損失となる
エミッタ抵抗値は従来例に比較して一桁程度小さくして
も熱破壊しない動作を期待できる。
【0015】
【実施例】図1は本発明の一実施例における混成集積回
路装置の基本構成を示す斜視図、図2は図1の回路図で
ある。前記従来例の図3,図4と同じ部材には同じ符号
を付してある。
【0016】ここで、従来例と異なる点を説明すると、
図1に示す21は第1,第2のパワートランジスタ実装部
23,24のそれぞれのコレクタヒートシンク5,11間に介
在する共晶半田である。なお、金属ベース印刷基板1
は、アルミ等の金属ベース上に絶縁層を介して銅箔パタ
ーンが形成され、そのパターン上にCRチップ等のチッ
プ回路部品が載置されている。また、エミッタ抵抗14は
第1のパワートランジスタチップ2のエミッタに接続さ
れた銅箔を利用して形成されている。エミッタ抵抗15は
第2のパワートランジスタチップ8のエミッタに接続さ
れた銅箔を利用して形成されている。
【0017】ここで、本実施例に用いる第1,第2のパ
ワートランジスタチップ2,8は、パワーMOSFE
T,絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)等
である。
【0018】次に本実施例の動作を説明すると、まず、
金属ベース印刷基板1上に配置されたベース抵抗入力端
20とエミッタ抵抗出力端16の間に、ある信号が入力され
ると第1のパワートランジスタチップ2と第2のパワー
トランジスタチップ8に並列に信号が伝達する。ここ
で、第1のパワートランジスタチップ2と第2のパワー
トランジスタチップ8のベース・エミッタ間電圧(VBE)
のばらつきが常温で20mVあったと仮定する。
【0019】第1のパワートランジスタチップ2が第2
のパワートランジスタチップ8に比較して電流を流しや
すいとする。第1のパワートランジスタチップ2は入力
された信号に応じた電流を第1のコレクタヒートシンク
5から第1のパワートランジスタチップ2のエミッタ電
極4を通じて、第1のパワートランジスタチップ2のエ
ミッタに接続された銅箔を利用して形成したエミッタ抵
抗14を通りエミッタ抵抗出力端16に流れる。
【0020】このとき発生する電力損失により発生した
熱は第1のコレクタヒートシンク5を通じて金属ベース
印刷基板1に放散すると同時に、共晶半田21を介して第
2のコレクタヒートシンク11に熱伝達する。そのため第
2のパワートランジスタチップ8の温度は第1のパワー
トランジスタチップ2の温度に追従する。
【0021】ここで、第1のパワートランジスタチップ
2のエミッタに接続された銅箔を利用して形成したエミ
ッタ抵抗14の抵抗値を所定の電流で発生する電圧降下を
20mVよりやや大きい値に設定すると電流帰還作用によ
り、第2のパワートランジスタチップ8が第1のパワー
トランジスタチップ2より多く流そうとする作用が現わ
れる。この状態は電流平衡状態に達したといえる。
【0022】このように、電流平衡状態をパワートラン
ジスタチップのベース・エミッタ間電圧(VBE)のばらつ
きよりやや大きい値に電流帰還できる状態になるように
することによって、エミッタ抵抗の値を小さくできる。
本実施例では、銅箔のパターンを利用することによって
容易に10mΩ〜50mΩ程度にすることができるので、特別
な電力チップ抵抗は不要である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1,第
2のパワートランジスタ実装部のそれぞれのコレクタヒ
ートシンク間に介在した共晶半田で密着させたことによ
り、コレクタ温度を等温度で動作させることができる。
したがって、電流平衡のためのエミッタ抵抗を小さな値
にできるため、電力損失を小さくでき、しかも特別な電
力チップ抵抗など不要で銅箔パターンのシート抵抗を利
用して形成することができるので極めて経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における混成集積回路装置の
基本構成を示す斜視図である。
【図2】図1の回路図である。
【図3】従来の混成集積回路装置の基本構成を示す斜視
図である。
【図4】図3の回路図である。
【符号の説明】 1…金属ベース印刷基板、 2…第1のパワートランジ
スタチップ、 3…第1のパワートランジスタチップの
ベース電極、 4…第1のパワートランジスタチップの
エミッタ電極、 5…第1のパワートランジスタチップ
のコレクタヒートシンク、 6…第1のパワートランジ
スタチップのベース電極と金属ベース印刷基板上の端子
を接続するボンディングワイヤー、 7…第1のパワー
トランジスタチップのエミッタ電極と金属ベース印刷基
板上の端子を接続するボンディングワイヤー、 8…第
2のパワートランジスタチップ、 9…第2のパワート
ランジスタチップのベース電極、 10…第2のパワート
ランジスタチップのエミッタ電極、 11…第2のパワー
トランジスタチップのコレクタヒートシンク、 12…第
2のパワートランジスタチップのベース電極と金属ベー
ス印刷基板上の端子を接続するボンディングワイヤー、
13…第2のパワートランジスタチップのエミッタ電極
と金属ベース印刷基板上の端子を接続するボンディング
ワイヤー、 14…第1のエミッタ抵抗、 15…第2のエ
ミッタ抵抗、 16…エミッタ抵抗出力端、 17…コレク
タ出力端、 18…第1のベース抵抗、 19…第2のベー
ス抵抗、20…ベース抵抗入力端、 21…コレクタヒート
シンク間に介在する共晶半田、23…第1のパワートラン
ジスタ実装部、 24…第2のパワートランジスタ実装
部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属ベース印刷基板上に配置された第1
    および第2のパワートランジスタ実装部のそれぞれのベ
    ース、エミッタ、コレクタが並列に接続され、前記第1
    および第2のパワートランジスタ実装部のそれぞれのコ
    レクタヒートシンクが共晶半田を介して密着した構造と
    したことにより、前記第1および第2のパワートランジ
    スタ実装部のそれぞれのエミッタ電極間に挿入するエミ
    ッタ抵抗を最小化して、電力損失の少ない並列接続パワ
    ートランジスタとしたことを特徴とする混成集積回路装
    置。
  2. 【請求項2】 前記パワートランジスタがパワーMOS
    FETであることを特徴とする請求項1記載の混成集積
    回路装置。 【請求項2】 前記パワートランジスタが絶縁ゲート型
    バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項
    1記載の混成集積回路装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9881906B2 (en) 2014-08-19 2018-01-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor module

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