JPH098225A - 電力用半導体モジュール - Google Patents

電力用半導体モジュール

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JPH098225A JP8177203A JP17720396A JPH098225A JP H098225 A JPH098225 A JP H098225A JP 8177203 A JP8177203 A JP 8177203A JP 17720396 A JP17720396 A JP 17720396A JP H098225 A JPH098225 A JP H098225A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】多数の回路変形をモジュール内のボンディング
接続の変更によるだけで実現できる電力用半導体モジュ
ールを提供する。 【解決手段】モジュールは、導電路２４〜２９を載置し
た絶縁基板の上に配置されている６個の可制御電力用半
導体デバイス１〜６を備える。互いに並置される半導体
デバイスの各々２つに対して基板の上に付加的な導電路
３７、３８、３９が設けられ、これらの付加的な導電路
は６個の負荷電流端子１３〜２１の１つ、導電路の１つ
及び半導体デバイスの１つに接続される。これにより構
造的な変更なしに複数の回路変形がモジュール内に実現
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、パッケージと、
電気的に絶縁性で熱的に伝導性であってその上に導電路
を載置した基板が配置されている金属製底部と、互いに
並置されている６個の可制御電力用半導体スイッチとを
備え、この半導体スイッチがそれぞれ導電路の１つに導
電的に固定され、さらにパッケージ壁に接続されると共
にパッケージの内部においてその下側にボンディング面
を持つ負荷電流端子を備え、このボンディング面がボン
ディングワイヤを介して可制御電力用半導体スイッチに
電気的に接続されている電力用半導体モジュールに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】このような電力用半導体モジュールは市
販されており、例えば１９９３／９４年版カタログ「エ
スアイピーエムオーエス半導体（ＳＩＰＭＯＳ Ｈａｌ
ｂｌｅｉｔｅｒ）」３５頁に記載されている。この半導
体モジュールは電力用半導体スイッチとして、３相整流
器ブリッジに接続された６個の絶縁ゲート型バイポーラ
トランジスタ（ＩＧＢＴ）を有している。このモジュー
ルは２個の直流端子と３個の交流端子とを備えている。
これらの端子を通じて負荷電流が流れる。
【０００３】前述の種類の電力用半導体モジュールを例
えばそれぞれ２倍の負荷電流に耐える３個の個別スイッ
チの形で或いは３相整流器モジュールの３倍の負荷電流
に耐えるブリッジ分岐として使用することがユーザー側
からしばしば望まれている。従来このためには導電路の
レイアウト変更を必要とした。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、上
述の種類の電力用半導体モジュールを改良して、複数の
回路変形をパッケージ内のボンディング接続の変更のみ
で実現することができるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、この発明に
よれば、 ａ）互いに並置される電力用半導体スイッチの各々２つ
に少なくとも１つの付加的な導電路が設けられ、 ｂ）この付加的な導電路の各々がボンディング面の１つ
及び／又は互いに並置される２つの電力用半導体スイッ
チの少なくとも１つに及び／又は隣接した電力用半導体
スイッチの付加的な導電路にボンディングワイヤを介し
て接続可能であり、 ｃ）各々１つのボンディング面を備えた少なくとも６個
の負荷電流端子が設けられ、 ｄ）互いに並置される２つの電力用半導体スイッチの導
電路が直接ボンディングワイヤを介して接続されること
によって解決される。
【０００６】この発明の実施態様は請求項２以降に記載
されている。
【０００７】
【実施例】この発明を図１乃至４に関連して２つの実施
例を参照して詳細に説明する。
【０００８】図１に示す電力用半導体モジュールは１０
は絶縁枠１１が固定されている金属製底部１２を有して
いる。絶縁枠１１はモジュール１０の壁を形成し、負荷
電流端子１３乃至２１を有している。絶縁枠１１には蓋
が被せてあるが、図では示されていない。この蓋と枠と
でパッケージを形成している。
【０００９】底部１２の上に基板７、８、９が固定され
ている。これらは例えば酸化アルミニウムＡｌ2 Ｏ3 、
窒化アルミニウムＡｌＮからなる。その下側に金属膜を
備え、これを介して基板７、８、９が底部１２と例えば
ろう付けにより接続されている。基板７、８、９の上側
には導電路２４、２５、２６、２７、２８、２９が設け
られている。これらの導電路はそれぞれ電力用半導体ス
イッチ１、２、３、４、５、６を支持している。半導体
スイッチは例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタ）で、その各々にフリーホイールダイオード
が逆並列接続されている。電力用半導体スイッチ１にお
いてこのダイオードは符号４５で示されているが、他の
スイッチではこのダイオードは分かり易くするため省略
されている。半導体スイッチはまたＭＯＳＦＥＴ或いは
他の互いに並列接続された半導体デバイスからなること
もできる。
【００１０】互いに並置される２つの半導体スイッチに
はそれぞれ１つの付加的な導電路３０、３１、３２が付
設されている。付加的な導電路は好ましくは半導体スイ
ッチの導電路と少なくとも１つの負荷電流端子との間に
ある。電力用半導体モジュール１０が矩形形状を持つ場
合、負荷電流端子の大部分はパッケージの長手側面に配
置される。この場合負荷電流端子１５、１６、１７、１
８及び１９がそれである。その中３つの負荷電流端子１
９、１７及び１５は３相Ｕ、Ｖ及びＷの交流側端子であ
る。パッケージの短手側面の端子２０、１４はマイナス
側の直流電圧端子であり、端子２１、１３はプラス側の
端子である。しかしまた直流電圧をそれぞれ負荷電流端
子１３、１４或いは２０、２１に印加することでも充分
である。
【００１１】モジュールの内部配線は専らボンディング
接続により行われる。このために負荷電流端子２１乃至
１３は下端にボンディング面３５、３６、３７、３８、
３９、４０、４１、４２及び４３を備えている。これら
のボンディング面はパッケージの内部に突出している。
負荷電流端子の上側は好ましくはピンとして形成され、
これを介してモジュールが回路板にフローソルダリング
で接続される。
【００１２】３相整流器ブリッジとして接続されたモジ
ュールの負荷電流は個々には次のように、即ち端子１９
─ボンディング面３７─導電路２４─ＩＧＢＴ２のコレ
クタ─ＩＧＢＴ２のエミッタ─導電路３０─ボンディン
グ面３６─端子２０に流れる。その他に電流は端子１３
／２１から導電路２５─ＩＧＢＴ１のコレクタ─ＩＧＢ
Ｔ１のエミッタ─導電路２４─ボンディング面３７─負
荷電流端子１９に流れる。
【００１３】負荷電流端子１７から電流はボンディング
面３９─導電路２６─ＩＧＢＴ４のコレクタ─ＩＧＢＴ
４のエミッタ─導電路３１─導電路３０／３２を介して
負荷電流端子２０／１４に流れる。その他に電流は端子
１３／２１から導電路２７─ＩＧＢＴ３のコレクタ─Ｉ
ＧＢＴ３のエミッタ─導電路２６─導電路２５／２９を
介して負荷電流端子１７に流れる。
【００１４】負荷電流端子１５から電流はそのボンディ
ング面４１─導電路２８─ＩＧＢＴ６のコレクタ─ＩＧ
ＢＴ６のエミッタ─導電路３２─ボンディング面４２を
介して負荷電流端子１４に及び導電路３１、３０を介し
て負荷電流端子１４／２０に流れる。更に電流は負荷電
流端子１３／２１から導電路２５、２７、２９─ＩＧＢ
Ｔ５のコレクタ─ＩＧＢＴ５のエミッタ─導電路２８─
ボンディング面４１を介して負荷電流端子１５に流れ
る。
【００１５】図１においてはより分かり易くするためモ
ジュール内の電気的接続はそれぞれ３本のボンディング
ワイヤで表されている。大電流の場合はそれ以上の、例
えば１０乃至１５本の並列のボンディングワイヤが使用
されることは勿論である。このようなボンディングワイ
ヤが例えば４００μｍの直径を持つならば、これにより
例えば３×１２０Ａの負荷電流を持つ３相整流器ブリッ
ジが実現される。逆並列接続されたダイオードはＩＧＢ
Ｔのエミッタ側のボンディング支持点を形成する。
【００１６】図２による電力用半導体モジュールは、ボ
ンディングワイヤで接続された内部の電気接続を除いて
図１による電力用半導体モジュールと同じ構造を持って
いる。半導体スイッチもしくはＩＧＢＴの符号はここで
は分かり易くするため省略されている。負荷電流端子及
び導電路並びにボンディング面は図１と同じ符号を付け
られている。
【００１７】図２の電力用半導体モジュールは３個の個
別スイッチを実現している。即ちこれらにおいてはそれ
ぞれ半導体スイッチ１及び２、３及び４、５及び６が導
電路２４及び２５、２６及び２７、２８及び２９の間の
ボンディング接続により並びに２つの隣接するＩＧＢＴ
１及び２、３及び４、５及び６とそれぞれ付設される付
加的な導電路３０、３１、３２との間のボンディング接
続により互いに並列接続されている。ＩＧＢＴ１及び２
並びに逆並列に接続されたダイオードからなる第一の個
別スイッチに対して負荷電流端子１９はマイナス側の端
子Ｎ−であり、負荷電流端子２０はプラス側の端子Ｐ＋
である。個々には負荷電流端子１９から負荷電流端子２
０への電気的接続はボンディング面３７─導電路３０─
ＩＧＢＴ１／ＩＧＢＴ２のエミッタ─導電路２４／２５
─ボンディング面３６−負荷端子２０を介して行われ
る。ＩＧＢＴ３及び４からなる第二の個別スイッチに対
しては負荷電流端子１７はプラス側の端子Ｐ＋であり、
負荷電流端子１６はマイナス側の端子Ｎ−である。負荷
電流端子１７及び１６は、ボンディング面３９─導電路
２６／２７─ＩＧＢＴ３／ＩＧＢＴ４のコレクタ─ＩＧ
ＢＴ３／ＩＧＢＴ４のエミッタ─導電路３１─ボンディ
ング面４０─負荷電流端子１６を介して接続されてい
る。
【００１８】ＩＧＢＴ５及び６からなる第三の個別スイ
ッチに対しては負荷電流端子１５はマイナス側の直流電
圧端子Ｎ−であり、負荷電流端子１４はプラス側の直流
電圧端子Ｐ＋である。両者はボンディング面４１─導電
路３２─ＩＧＢＴ５／ＩＧＢＴ６のエミッタ─ＩＧＢＴ
５／ＩＧＢＴ６のコレクタ─導電路２８／導電路２９─
ボンディング面４２─負荷電流端子１４を介して接続さ
れている。
【００１９】モジュールの他の長手側面に設けられてい
る端子は適当なボンディング面を介してＩＧＢＴのゲー
ト接点及び場合によっては補助エミッタ接点と接続され
ている制御端子である。より分かり易くするためにこれ
らの本発明にとって重要でないコンポーネントには符号
が付されていない。
【００２０】この発明にとって重要なことは、少なくと
も６個の負荷電流端子が設けられていることである。こ
れらの負荷電流端子のボンディング面は選択的に付加的
な導電路の１つに或いはＩＧＢＴを備えた導電路の１つ
に接続可能でなければならない。このために付加的な導
電路はボンディング面に直接或いは側方にずれて対向し
ていなければならない。パッケージの長手側面には付加
的な導電路が、好ましくは、ボンディング面と他の導電
路との間に存在する。
【００２１】互いに隣接する導電路２４及び２７、２６
及び２９（図１）並びに２４及び２５、２６及び２７、
２８及び２９（図２）をボンディングワイヤによって接
続するためにこれらは半導体スイッチによって占められ
ていない面を備える。
【００２２】３倍の負荷電流のためのブリッジ分枝は図
１のモジュールにおいて端子１５、１７、１９を互いに
接続することによって得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】３相整流器ブリッジに接続されているこの発明
による電力用半導体モジュールの平面図。
【図２】３個の個別スイッチを含むこの発明による電力
用半導体モジュールの平面図。
【図３】図１によるモジュールの回路図。
【図４】図２によるモジュールの回路図。
【符号の説明】
１〜６ 電力用半導体スイッチ １０ パッケージ １３〜２１ 負荷電流端子 ２４〜２９ 導電路 ３０〜３２ 付加導電路 ３５〜４３ ボンディング面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390041531 オイペック、オイロペイツシエ、ゲゼルシ ヤフト、フユア、ライスツングスハルプラ イター、ミツト、ベシユレンクテル、ハフ ツング、ウント、コンパニ、コマンデイー ト、ゲゼルシヤフト ＥＵＰＥＣ ＥＵＲＯＰＡＥＩＳＣＨＥ ＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ＦＵＥＲ Ｌ ＥＩＳＴＵＮＧＳＨＡＬＢＬＥＩＴＥＲ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡ ＦＴＵＮＧ ＋ ＣＯＭＰＡＮＹ・ＫＯＭ ＭＡＤＩＴＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ドイツ連邦共和国ワルシユタインベレツケ （番地なし) (72)発明者 アンドレアス レニガー ドイツ連邦共和国 59609 アンレヒテ メルリツヒアーシユトラーセ 19

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】パッケージと、電気的に絶縁性で熱的に伝
    導性であって、導電路を載置した基板が配置されている
    金属製底部と、互いに並置されている６個の可制御電力
    用半導体スイッチとを備え、これらの半導体スイッチが
    それぞれ導電路の１つに導電的に固定され、さらにパッ
    ケージ壁に接続されると共にパッケージの内部において
    その下側にボンディング面を持つ負荷電流端子を備え、
    このボンディング面がボンディングワイヤを介して可制
    御電力用半導体スイッチに電気的に接続されている電力
    用半導体モジュールにおいて、 ａ）互いに並置される電力用半導体スイッチ（１乃至
    ６）の各々２つに少なくとも１つの付加的な導電路（３
    ０乃至３２）が設けられ、 ｂ）この付加的な導電路の各々がボンディング面（３５
    乃至４３）の１つ及び／又は互いに並置される２つの電
    力用半導体スイッチの少なくとも１つに及び／又は隣接
    した電力用半導体スイッチの付加的な導電路にボンディ
    ングワイヤを介して接続可能であり、 ｃ）各々１つのボンディング面を備えた少なくとも６個
    の負荷電流端子が設けられ、 ｄ）互いに並置される２つの電力用半導体スイッチの導
    電路が直接ボンディングワイヤを介して接続可能である
    ことを特徴とする電力用半導体モジュール。
  2. 【請求項２】パッケージが矩形形状に形成され、負荷電
    流端子（１５乃至１９）の少なくとも幾つかがパッケー
    ジの長手側面の１つに配置され、付加的な導電路が電力
    用半導体スイッチと長手側壁との間にあることを特徴と
    する請求項１記載の電力用半導体モジュール。
  3. 【請求項３】互いに並置された電力用半導体スイッチの
    各々２つがそれぞれ１つの共通の基板（７、８、９）に
    配置されていることを特徴とする請求項１記載の電力用
    半導体モジュール。
  4. 【請求項４】一方では第一、第三、第五の半導体スイッ
    チの基板（７、８、９）及び導電路（２５、２７、２
    ９）と、他方では第二、第四、第六の半導体スイッチの
    基板及び導電路（２４、２６、２８）とが互いに同一で
    あることを特徴とする請求項３記載の電力用半導体モジ
    ュール。
  5. 【請求項５】電力用半導体スイッチがＩＧＢＴであるこ
    とを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の電力用半
    導体モジュール。
  6. 【請求項６】ＩＧＢＴの各々にそれぞれ１つのダイオー
    ド（４５）が逆並列接続されていることを特徴とする請
    求項５記載の電力用半導体モジュール。
  7. 【請求項７】各電力用半導体スイッチが複数の並列接続
    された半導体デバイスからなることを特徴とする請求項
    １記載の電力用半導体モジュール。
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