JPH11238844A - 半導体回路素子用リアクトル及びそれを用いた半導体回路素子 - Google Patents
半導体回路素子用リアクトル及びそれを用いた半導体回路素子Info
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- JPH11238844A JPH11238844A JP3692098A JP3692098A JPH11238844A JP H11238844 A JPH11238844 A JP H11238844A JP 3692098 A JP3692098 A JP 3692098A JP 3692098 A JP3692098 A JP 3692098A JP H11238844 A JPH11238844 A JP H11238844A
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- Japan
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- reactor
- semiconductor circuit
- circuit element
- soft magnetic
- gap
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- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電磁ノイズを低減し、装着作業を容易にした
リアクトル及びそれを用いた半導体回路素子を提供す
る。 【解決手段】 非晶質合金や微細結晶構造を有する磁性
合金からなる磁性合金薄帯を積層してなるリアクトルを
半導体回路素子に装着する。さらに前記リアクトルにギ
ャップを設けることにより装着を容易にする。
リアクトル及びそれを用いた半導体回路素子を提供す
る。 【解決手段】 非晶質合金や微細結晶構造を有する磁性
合金からなる磁性合金薄帯を積層してなるリアクトルを
半導体回路素子に装着する。さらに前記リアクトルにギ
ャップを設けることにより装着を容易にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁ゲート型バイ
ポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等を複数備えた半導体
装置をスイッチング動作させる際の電磁ノイズを低減
し、ターンオフ時の電流を安定させる半導体回路素子用
リアクトル及びそれを用いた半導体装置に関する。
ポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等を複数備えた半導体
装置をスイッチング動作させる際の電磁ノイズを低減
し、ターンオフ時の電流を安定させる半導体回路素子用
リアクトル及びそれを用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力制御用の半導体回路素子として絶縁
ゲート型バイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ
Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；
ＩＧＢＴ）がある。ＩＧＢＴは、パワーＭＯＳＦＥＴの
高速スイッチング特性とバイポーラトランジスタの高出
力特性とを兼ね備えた新しい高耐圧回路素子であり、イ
ンバータやスイッチング電源等のパワーエレクトロニク
スの分野で多く利用されている。
ゲート型バイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ
Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；
ＩＧＢＴ）がある。ＩＧＢＴは、パワーＭＯＳＦＥＴの
高速スイッチング特性とバイポーラトランジスタの高出
力特性とを兼ね備えた新しい高耐圧回路素子であり、イ
ンバータやスイッチング電源等のパワーエレクトロニク
スの分野で多く利用されている。
【０００３】近年、電力制御素子は大容量化への要望が
強まり、ＩＧＢＴに対してしてもそのような要望があっ
た。そのような要望に応えるためにＩＧＢＴを用いた電
力制御回路素子では、ＩＧＢＴチップを複数個、同一パ
ッケージ内に集積させるモジュール構造が採用されてい
る。
強まり、ＩＧＢＴに対してしてもそのような要望があっ
た。そのような要望に応えるためにＩＧＢＴを用いた電
力制御回路素子では、ＩＧＢＴチップを複数個、同一パ
ッケージ内に集積させるモジュール構造が採用されてい
る。
【０００４】大容量化されたＩＧＢＴ電力制御回路素子
には、一つのモジュール内で数１０個におよぶＩＧＢＴ
素子が配列されている。このような構造では、回路素子
のスイッチング動作させた場合、コレクタ電流において
ターンオン時のサージ電流が大きくなり、ターンオフ時
の電流アンバランスが大きく生じ、素子の誤動作等の問
題が起きている。
には、一つのモジュール内で数１０個におよぶＩＧＢＴ
素子が配列されている。このような構造では、回路素子
のスイッチング動作させた場合、コレクタ電流において
ターンオン時のサージ電流が大きくなり、ターンオフ時
の電流アンバランスが大きく生じ、素子の誤動作等の問
題が起きている。
【０００５】このような問題点を改良するために特開平
９−６４２７０では、リング状強磁性体、特にパーマロ
イからなるリアクトルを用いることにより、ＩＧＢＴ等
の半導体素子間の相互干渉を防止し、電磁ノイズの放射
を抑制していた。
９−６４２７０では、リング状強磁性体、特にパーマロ
イからなるリアクトルを用いることにより、ＩＧＢＴ等
の半導体素子間の相互干渉を防止し、電磁ノイズの放射
を抑制していた。
【０００６】しかしながら、パーマロイは一般的に溶
解、圧延により製造することから厚さ１００μｍ前後が
限界であり小型、薄型のリアクトルを作ることには限界
があった。また、パーマロイの板厚が厚いこともあって
高周波域での損失が大きく、十分な磁束密度が得られな
いことから、大容量化された電力制御回路素子において
十分な電磁ノイズの低減を図ることは困難であった。さ
らに、損失が大きいことから高周波域で発熱量が大きい
ため回路素子に悪影響を及ぼしていた。
解、圧延により製造することから厚さ１００μｍ前後が
限界であり小型、薄型のリアクトルを作ることには限界
があった。また、パーマロイの板厚が厚いこともあって
高周波域での損失が大きく、十分な磁束密度が得られな
いことから、大容量化された電力制御回路素子において
十分な電磁ノイズの低減を図ることは困難であった。さ
らに、損失が大きいことから高周波域で発熱量が大きい
ため回路素子に悪影響を及ぼしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のパーマロイを用いたリアクトルでは高周波特性等の磁
気特性や小型薄型化の点で問題があった。本発明は、こ
のような課題に対処してなされたものであり、非晶質合
金や微細結晶構造を有する磁性合金を用いることにより
高周波特性等の磁気特性が良好で小型薄型を可能とする
リアクトル及びそれを用いた半導体回路素子を提供する
ものである。
のパーマロイを用いたリアクトルでは高周波特性等の磁
気特性や小型薄型化の点で問題があった。本発明は、こ
のような課題に対処してなされたものであり、非晶質合
金や微細結晶構造を有する磁性合金を用いることにより
高周波特性等の磁気特性が良好で小型薄型を可能とする
リアクトル及びそれを用いた半導体回路素子を提供する
ものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体回路素子
用リアクトルとして、請求項１ではリング形状からなる
軟磁性体を積層したことを特徴とし、請求項２として、
多角形のリング形状からなる軟磁性体を積層したことを
特徴とし、請求項３として、リング形状の一部にギャッ
プを設けたことを特徴とする請求項１〜２記載の半導体
回路用リアクトルとし、請求項４として、軟磁性体が非
晶質合金であることを特徴とする請求項１〜３記載の半
導体回路素子用リアクトルとし、請求項５として、軟磁
性体が微細結晶構造を有する磁性合金であることを特徴
とする請求項１〜３記載の半導体回路素子用リアクトル
とし、請求項６として、軟磁性体に絶縁層を設けたこと
を特徴とする請求項１〜５記載の半導体回路素子用リア
クトル。
用リアクトルとして、請求項１ではリング形状からなる
軟磁性体を積層したことを特徴とし、請求項２として、
多角形のリング形状からなる軟磁性体を積層したことを
特徴とし、請求項３として、リング形状の一部にギャッ
プを設けたことを特徴とする請求項１〜２記載の半導体
回路用リアクトルとし、請求項４として、軟磁性体が非
晶質合金であることを特徴とする請求項１〜３記載の半
導体回路素子用リアクトルとし、請求項５として、軟磁
性体が微細結晶構造を有する磁性合金であることを特徴
とする請求項１〜３記載の半導体回路素子用リアクトル
とし、請求項６として、軟磁性体に絶縁層を設けたこと
を特徴とする請求項１〜５記載の半導体回路素子用リア
クトル。
【０００９】請求項７として、リング状軟磁性体のギャ
ップを多角形状の１角に設けたことを特徴とする請求項
３〜６記載の半導体回路素子用リアクトル。また、半導
体回路素子として、請求項８は、リング状軟磁性体の一
部にギャップを設けたリアクトルを具備したことを特徴
とし、請求項９として、リング状軟磁性体の一部にギャ
ップを設けたリアクトルを具備した半導体装置におい
て、半導体装置のゲート部にリング状磁性体のギャップ
が配置されるようにしたことを特徴とし、請求項１０と
して、半導体装置が、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８〜９記載の半導体
回路素子、を挙げている。
ップを多角形状の１角に設けたことを特徴とする請求項
３〜６記載の半導体回路素子用リアクトル。また、半導
体回路素子として、請求項８は、リング状軟磁性体の一
部にギャップを設けたリアクトルを具備したことを特徴
とし、請求項９として、リング状軟磁性体の一部にギャ
ップを設けたリアクトルを具備した半導体装置におい
て、半導体装置のゲート部にリング状磁性体のギャップ
が配置されるようにしたことを特徴とし、請求項１０と
して、半導体装置が、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８〜９記載の半導体
回路素子、を挙げている。
【００１０】本発明においては、リング形状の軟磁性体
を積層した半導体回路素子用リアクトルにおいて、好ま
しくは多角形状及び／又はギャップを設ける構造をとる
ことにより、半導体回路素子、特にＩＧＢＴを用いた回
路素子におけるリアクトルの装着工程を簡易なものにす
ることができると共に、軟磁性体に非晶質合金や微細結
晶構造を有する磁性合金を用いることにより優れた磁気
特性を得ることができ半導体回路のスイッチング動作時
の電磁ノイズ等の半導体チップ間の相互干渉を抑制する
ことができる。
を積層した半導体回路素子用リアクトルにおいて、好ま
しくは多角形状及び／又はギャップを設ける構造をとる
ことにより、半導体回路素子、特にＩＧＢＴを用いた回
路素子におけるリアクトルの装着工程を簡易なものにす
ることができると共に、軟磁性体に非晶質合金や微細結
晶構造を有する磁性合金を用いることにより優れた磁気
特性を得ることができ半導体回路のスイッチング動作時
の電磁ノイズ等の半導体チップ間の相互干渉を抑制する
ことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。本発明の半導体回路素子用リアク
トルは、リング形状からなる軟磁性体を積層した構造を
とっている。リング形状としては図１及び図２に示すよ
うに円形状であっても多角形であってもよいが、半導体
回路素子の形状に合わせるとリアクトルの装着工程が容
易になる。特に、多角形状にすることにより、半導体回
路素子に密着した状態（若干の隙間はあっても特に問題
なし）で装着することが可能となり、隣のリアクトルと
重なりあうことがなくなるので構造上好ましい形状とな
る。
態について説明する。本発明の半導体回路素子用リアク
トルは、リング形状からなる軟磁性体を積層した構造を
とっている。リング形状としては図１及び図２に示すよ
うに円形状であっても多角形であってもよいが、半導体
回路素子の形状に合わせるとリアクトルの装着工程が容
易になる。特に、多角形状にすることにより、半導体回
路素子に密着した状態（若干の隙間はあっても特に問題
なし）で装着することが可能となり、隣のリアクトルと
重なりあうことがなくなるので構造上好ましい形状とな
る。
【００１２】軟磁性体の積層構造についても２枚以上で
あれば特に問題はないが、磁気特性を考慮すると５０〜
２００枚を積層した構造をとることが好ましく、特に好
ましくは７０〜１２０枚である。近年の半導体回路は小
型・薄型化されており、それに搭載されるリアクトルに
関しても薄型が要求されていることから、あまり多く積
層することはできない、一方、あまり積層枚数が少ない
とノイズ抑制効果が薄くなり、特にＩＧＢＴ用リアクト
ルとして用いるにはインダクタンス５ｎＨ以上が必要と
されるため、積層枚数は５０枚以上が好ましく、特に好
ましくは７０〜１２０枚である。
あれば特に問題はないが、磁気特性を考慮すると５０〜
２００枚を積層した構造をとることが好ましく、特に好
ましくは７０〜１２０枚である。近年の半導体回路は小
型・薄型化されており、それに搭載されるリアクトルに
関しても薄型が要求されていることから、あまり多く積
層することはできない、一方、あまり積層枚数が少ない
とノイズ抑制効果が薄くなり、特にＩＧＢＴ用リアクト
ルとして用いるにはインダクタンス５ｎＨ以上が必要と
されるため、積層枚数は５０枚以上が好ましく、特に好
ましくは７０〜１２０枚である。
【００１３】この積層構造をもつリング状リアクトルに
図３〜５に示すように、ギャップを設ける構造をとって
も良い。半導体回路素子装着時に回路素子の出っ張った
部分に、リアクトルのギャップ部を合わせることにより
装着をより容易に行うことができ、特にＩＧＢＴのよう
に外周部が四角又は六角形状のように多角形状のものに
おいては、角部にゲート部がある場合が多くなり、この
角部にリアクトルのギャップ部がくるように配置するの
が好ましく、そのような構造をとることによりリアクト
ルの装着及び固定を容易に行うことができ、半導体回路
素子への密着度の向上を図ることができる。
図３〜５に示すように、ギャップを設ける構造をとって
も良い。半導体回路素子装着時に回路素子の出っ張った
部分に、リアクトルのギャップ部を合わせることにより
装着をより容易に行うことができ、特にＩＧＢＴのよう
に外周部が四角又は六角形状のように多角形状のものに
おいては、角部にゲート部がある場合が多くなり、この
角部にリアクトルのギャップ部がくるように配置するの
が好ましく、そのような構造をとることによりリアクト
ルの装着及び固定を容易に行うことができ、半導体回路
素子への密着度の向上を図ることができる。
【００１４】次に、本発明に用いる軟磁性体は、非晶質
合金又は微細結晶構造を有する磁性合金であることが好
ましい。非晶質合金としては、Ｃｏ系、Ｆｅ系、Ｆｅ−
Ｎｉ系とどのようなものであっても問題はないが、Ｃｏ
系又はＦｅ系の非晶質合金としては次の一般式１を満た
すものが好ましい。 一般式１：（Ｍ1-a Ｍ’a ）100-b Ｘb （式中、ＭはＦｅ、Ｃｏから選ばれる少なくとも１種の
元素を、Ｍ’はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗから選ばれる少なくとも１種
の元素を、ＸをＢ、Ｓｉ、Ｃ、Ｐから選ばれる少なくと
も１種の元素を示し、ａ及びｂはそれぞれ０≦ａ≦０．
５、１０≦ｂ≦３５を満足する数を示す、各数字はａｔ
％）で表わされる組成を有する。
合金又は微細結晶構造を有する磁性合金であることが好
ましい。非晶質合金としては、Ｃｏ系、Ｆｅ系、Ｆｅ−
Ｎｉ系とどのようなものであっても問題はないが、Ｃｏ
系又はＦｅ系の非晶質合金としては次の一般式１を満た
すものが好ましい。 一般式１：（Ｍ1-a Ｍ’a ）100-b Ｘb （式中、ＭはＦｅ、Ｃｏから選ばれる少なくとも１種の
元素を、Ｍ’はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗから選ばれる少なくとも１種
の元素を、ＸをＢ、Ｓｉ、Ｃ、Ｐから選ばれる少なくと
も１種の元素を示し、ａ及びｂはそれぞれ０≦ａ≦０．
５、１０≦ｂ≦３５を満足する数を示す、各数字はａｔ
％）で表わされる組成を有する。
【００１５】Ｆｅ−Ｎｉ系非晶質合金としては、次の一
般式２を満たすものが好ましい。 一般式２：（Ｎｉ1-a Ｆｅa ）100-x-y-z Ｍx Ｓｉy Ｂ
ｚ （式中、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｚｒから選ばれる少なくとも１種の元素を示
し、ａ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ０．２≦ａ≦０．７、
０．０５≦ｘ≦１０、４≦ｙ≦１２、５≦ｚ≦２０、１
５≦ｙ＋ｚ≦３０を満足する数を示す、各数字はａｔ
％）で表わされる組成を有する。
般式２を満たすものが好ましい。 一般式２：（Ｎｉ1-a Ｆｅa ）100-x-y-z Ｍx Ｓｉy Ｂ
ｚ （式中、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｚｒから選ばれる少なくとも１種の元素を示
し、ａ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ０．２≦ａ≦０．７、
０．０５≦ｘ≦１０、４≦ｙ≦１２、５≦ｚ≦２０、１
５≦ｙ＋ｚ≦３０を満足する数を示す、各数字はａｔ
％）で表わされる組成を有する。
【００１６】微細結晶構造を有する磁性合金としては、
次の一般式３を満たすものが好ましい。 一般式３：Ｆｅ１００−ｃ−ｄ−ｅ−ｆ−ｇ−ｈ Ａc
Ｄd Ｅe Ｓｉf Ｂg Ｚh （式中、ＡはＣｕ、Ａｕから選ばれる少なくとも１種の
元素を、Ｄは４ａ族、５ａ族、６ａ族、希土類元素から
選ばれる少なくとも１種の元素を、ＥはＭｎ、Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、白金族元素から選ばれる少なく
とも１種の元素を、ＺはＣ、Ｎ、Ｐから選ばれる少なく
とも１種の元素を表わし、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈは、
０≦ｃ≦８、０．１≦ｄ≦１５、０≦ｅ≦１０、０≦ｆ
≦２５、１≦ｇ≦１２、０≦ｈ≦１０、１≦ｆ＋ｇ＋ｈ
≦３０を満足する数を示す、各数字はａｔ％）で表わさ
れる組成を有し、微細結晶構造として５０〜３００オン
グストロームの結晶粒を合金中に面積比で５０％以上、
好ましくは８０％以上存在することが好ましい。
次の一般式３を満たすものが好ましい。 一般式３：Ｆｅ１００−ｃ−ｄ−ｅ−ｆ−ｇ−ｈ Ａc
Ｄd Ｅe Ｓｉf Ｂg Ｚh （式中、ＡはＣｕ、Ａｕから選ばれる少なくとも１種の
元素を、Ｄは４ａ族、５ａ族、６ａ族、希土類元素から
選ばれる少なくとも１種の元素を、ＥはＭｎ、Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、白金族元素から選ばれる少なく
とも１種の元素を、ＺはＣ、Ｎ、Ｐから選ばれる少なく
とも１種の元素を表わし、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈは、
０≦ｃ≦８、０．１≦ｄ≦１５、０≦ｅ≦１０、０≦ｆ
≦２５、１≦ｇ≦１２、０≦ｈ≦１０、１≦ｆ＋ｇ＋ｈ
≦３０を満足する数を示す、各数字はａｔ％）で表わさ
れる組成を有し、微細結晶構造として５０〜３００オン
グストロームの結晶粒を合金中に面積比で５０％以上、
好ましくは８０％以上存在することが好ましい。
【００１７】非晶質合金の製造方法としては、通常の液
体急冷法、例えば単ロール法等を適用して、上記一般式
１又は一般式２を満足する合金溶湯を超急冷することに
より得られ、具体的には非晶質合金薄帯として得ること
ができる。
体急冷法、例えば単ロール法等を適用して、上記一般式
１又は一般式２を満足する合金溶湯を超急冷することに
より得られ、具体的には非晶質合金薄帯として得ること
ができる。
【００１８】得られた非晶質合金薄帯の平均板厚は、損
失の低減を図る上で３０μｍ以下が好ましく、より好ま
しくは８〜２５μｍの範囲である。一般に板厚が薄いほ
ど損失は低減でき、従来のパーマロイの板厚が１００μ
ｍ前後と本発明の軟磁性材と比較してかなり厚く、磁性
体の損失はパーマロイの方がかなり大きい。このように
板厚や材料組成を制御することにより損失の低減を行い
発熱量の低減を行うことが可能である。
失の低減を図る上で３０μｍ以下が好ましく、より好ま
しくは８〜２５μｍの範囲である。一般に板厚が薄いほ
ど損失は低減でき、従来のパーマロイの板厚が１００μ
ｍ前後と本発明の軟磁性材と比較してかなり厚く、磁性
体の損失はパーマロイの方がかなり大きい。このように
板厚や材料組成を制御することにより損失の低減を行い
発熱量の低減を行うことが可能である。
【００１９】これら非晶質合金薄帯を所定のリング形状
に加工した後、所定枚数を積層することによりリアクト
ルを作成する。このリアクトルの製造方法としては、非
晶質合金薄帯を所定枚数積層した後に打抜き加工等によ
り作成する方法であってもよい。
に加工した後、所定枚数を積層することによりリアクト
ルを作成する。このリアクトルの製造方法としては、非
晶質合金薄帯を所定枚数積層した後に打抜き加工等によ
り作成する方法であってもよい。
【００２０】微細結晶構造を有する磁性合金の製造方法
についても、非晶質合金の場合と同様に、一般式３を満
足する合金溶湯を超急冷することにより、非晶質合金薄
帯を得、その後、前記非晶質合金の結晶化温度に対し−
５０〜＋１２０℃、１分〜５時間の熱処理を行い微細結
晶を析出させる方法、又は液体急冷法の急冷速度を制御
して微細結晶を直接析出させる方法等がある。微細結晶
構造としては、５０〜３００オングストロームの結晶粒
を合金中に面積比で５０％以上、好ましくは８０％以上
存在することが好ましい。その後のリング状リアクトル
への加工及び薄帯の板厚については、非晶質合金薄帯の
場合と同様である。
についても、非晶質合金の場合と同様に、一般式３を満
足する合金溶湯を超急冷することにより、非晶質合金薄
帯を得、その後、前記非晶質合金の結晶化温度に対し−
５０〜＋１２０℃、１分〜５時間の熱処理を行い微細結
晶を析出させる方法、又は液体急冷法の急冷速度を制御
して微細結晶を直接析出させる方法等がある。微細結晶
構造としては、５０〜３００オングストロームの結晶粒
を合金中に面積比で５０％以上、好ましくは８０％以上
存在することが好ましい。その後のリング状リアクトル
への加工及び薄帯の板厚については、非晶質合金薄帯の
場合と同様である。
【００２１】これらのリアクトルは層間絶縁を保つため
及びリアクトル全体の絶縁性を得るために絶縁処理が行
われている。絶縁層の材質としては、絶縁性が保てれば
特に限定されるものではなく、マグネシア、シリカ、ア
ルミナ等の金属酸化物やエポキシ系樹脂、シリコーン系
樹脂、テフロン系樹脂等の有機樹脂であっても良い。
及びリアクトル全体の絶縁性を得るために絶縁処理が行
われている。絶縁層の材質としては、絶縁性が保てれば
特に限定されるものではなく、マグネシア、シリカ、ア
ルミナ等の金属酸化物やエポキシ系樹脂、シリコーン系
樹脂、テフロン系樹脂等の有機樹脂であっても良い。
【００２２】これらのリアクトルにギャップを設ける場
合、非晶質合金薄帯等の磁性合金薄帯をリング状に加工
する際に設けても良いし、積層した後にリング状の一部
を削除し、ギャップを形成しても良い。また、ギャップ
の大きさについても特に限定されるものではないが、半
導体回路素子のゲート部等の出っ張り部の形状に合わせ
ておけば問題はなく、好ましくは１ｍｍ以下、特に好ま
しくは０．４〜０．７ｍｍである。ギャップがあまり大
きいとインダクタンス値が小さくなり、逆に小さすぎる
とインダクタンスは大きくなるが大電流を流す場合にそ
の大きなインダクタンスを保てないという問題があるた
めギャップの大きさは１ｍｍ以下、特に０．４〜０．７
ｍｍが好ましい。
合、非晶質合金薄帯等の磁性合金薄帯をリング状に加工
する際に設けても良いし、積層した後にリング状の一部
を削除し、ギャップを形成しても良い。また、ギャップ
の大きさについても特に限定されるものではないが、半
導体回路素子のゲート部等の出っ張り部の形状に合わせ
ておけば問題はなく、好ましくは１ｍｍ以下、特に好ま
しくは０．４〜０．７ｍｍである。ギャップがあまり大
きいとインダクタンス値が小さくなり、逆に小さすぎる
とインダクタンスは大きくなるが大電流を流す場合にそ
の大きなインダクタンスを保てないという問題があるた
めギャップの大きさは１ｍｍ以下、特に０．４〜０．７
ｍｍが好ましい。
【００２３】ギャップの形状としては、特に限定される
ものではなく、リアクトルの切り口が直線や斜め形状で
あってもよいが、多角形リアクトルの角部にギャップを
設ける場合は図６に示す通り切り口を斜めにし外径側の
ギャップ（ｄ1 ）と内径側のギャップ（ｄ2 ）との大き
さを変え外径側のギャップを小さくすること、つまりｄ
1 ＜ｄ2 とすることが好ましい。この場合、内径側（ｄ
2 ）が１ｍｍ以下であるとより好ましくなる。
ものではなく、リアクトルの切り口が直線や斜め形状で
あってもよいが、多角形リアクトルの角部にギャップを
設ける場合は図６に示す通り切り口を斜めにし外径側の
ギャップ（ｄ1 ）と内径側のギャップ（ｄ2 ）との大き
さを変え外径側のギャップを小さくすること、つまりｄ
1 ＜ｄ2 とすることが好ましい。この場合、内径側（ｄ
2 ）が１ｍｍ以下であるとより好ましくなる。
【００２４】また、このギャップの形成箇所についても
特に限定されるものではないが、半導体回路素子の出っ
張り部にギャップがくるようにする形成することが良
く、そのような箇所にギャップを設けることによりリア
クトルを半導体回路素子に密着した状態で装着すること
が可能となり、特にＩＧＢＴ回路素子のように角部にゲ
ート部のような出っ張りがある場合においては多角形状
リアクトルの１角にギャップを設けると、装着性が良好
になる（図７）。なお、図７では、複数のＩＧＢＴ素子
の中で１つの素子にのみ本発明のリアクトルを装着して
るが、通常はすべての素子に装着している。
特に限定されるものではないが、半導体回路素子の出っ
張り部にギャップがくるようにする形成することが良
く、そのような箇所にギャップを設けることによりリア
クトルを半導体回路素子に密着した状態で装着すること
が可能となり、特にＩＧＢＴ回路素子のように角部にゲ
ート部のような出っ張りがある場合においては多角形状
リアクトルの１角にギャップを設けると、装着性が良好
になる（図７）。なお、図７では、複数のＩＧＢＴ素子
の中で１つの素子にのみ本発明のリアクトルを装着して
るが、通常はすべての素子に装着している。
【００２５】さらに、このようなギャップを形成するこ
とにより、磁束の飽和現象を抑制することも可能とな
り、特にギャップを角部に設ける場合にｄ1 ＜ｄ2 とす
ることにより、漏れ磁束の抑制をも可能とするため好ま
しい。
とにより、磁束の飽和現象を抑制することも可能とな
り、特にギャップを角部に設ける場合にｄ1 ＜ｄ2 とす
ることにより、漏れ磁束の抑制をも可能とするため好ま
しい。
【００２６】以上のようなリアクトルを半導体回路素子
のエミッタ電極に装着すると、リアクトルのインダクタ
ンスにより電磁ノイズが低減し、ターンオン時のサージ
電流を小さくすることができ、電流アンバランスが解消
されターンオフ時の電流を安定させることが可能とな
る。
のエミッタ電極に装着すると、リアクトルのインダクタ
ンスにより電磁ノイズが低減し、ターンオン時のサージ
電流を小さくすることができ、電流アンバランスが解消
されターンオフ時の電流を安定させることが可能とな
る。
【００２７】
【実施例】（実施例１）リアクトルとして、Ｆｅ系、Ｃ
ｏ系、Ｆｅ−Ｎｉ系の非晶質合金及び微細結晶構造を有
する軟磁性合金の各軟磁性材料からなる薄帯として板厚
が２５μｍのものを使用し、外部１３ｍｍの正方形、内
部９．８ｍｍ角の四角リングを形成した後、エッチング
加工を施し、シート状四角形リングを得る。このシート
の四角の内の１角に０．５ｍｍのギャップを形成し、こ
のシートを３ｍｍ厚まで１００枚積層した後、樹脂コー
ティングを行った。この時のインダクタンスは、３５ｎ
Ｈを得た。
ｏ系、Ｆｅ−Ｎｉ系の非晶質合金及び微細結晶構造を有
する軟磁性合金の各軟磁性材料からなる薄帯として板厚
が２５μｍのものを使用し、外部１３ｍｍの正方形、内
部９．８ｍｍ角の四角リングを形成した後、エッチング
加工を施し、シート状四角形リングを得る。このシート
の四角の内の１角に０．５ｍｍのギャップを形成し、こ
のシートを３ｍｍ厚まで１００枚積層した後、樹脂コー
ティングを行った。この時のインダクタンスは、３５ｎ
Ｈを得た。
【００２８】半導体回路素子（スイッチング素子）とし
て、図８に示すようなＩＧＢＴ回路を使用し、測定条件
として、Ｖce＝２８００ｖ、Ｉc ＝２５Ａ／chipとし、
負荷１０ｍＨとし、１辺が９ｍｍの四角状ｃｈｉｐエミ
ッタに、積層した前記非晶質リアクトルを装着して素子
を構成した。抵抗Ｒ1 をｏｎの時２５Ω、ｏｆｆ時５５
Ωにし、Ｒ2 を２０Ωとした。
て、図８に示すようなＩＧＢＴ回路を使用し、測定条件
として、Ｖce＝２８００ｖ、Ｉc ＝２５Ａ／chipとし、
負荷１０ｍＨとし、１辺が９ｍｍの四角状ｃｈｉｐエミ
ッタに、積層した前記非晶質リアクトルを装着して素子
を構成した。抵抗Ｒ1 をｏｎの時２５Ω、ｏｆｆ時５５
Ωにし、Ｒ2 を２０Ωとした。
【００２９】前記各リアクトルを装着した場合のスイッ
チング波形を観測した。具体的な測定方法として、上記
測定条件におけるコレクタ電流Ｉc ［Ａ］、コレクタ・
エミッタ間電圧Ｖce［Ｖ］を測定し図９に示すピーク−
ピーク間（ｐｐ）の値を測定することによりノイズ抑制
効果を検証した。なお、このピーク−ピーク間のコレク
タ電流をＩc p.p ［Ａ］、コレクタ・エミッタ間電圧を
Ｖce p.p［Ｖ］で表わし、これらピーク−ピーク間の電
流や電圧が小さいものほどノイズ抑制効果が効いて各チ
ップ間で安定動作し、アンバランス現象が解消されてい
るものと言える。
チング波形を観測した。具体的な測定方法として、上記
測定条件におけるコレクタ電流Ｉc ［Ａ］、コレクタ・
エミッタ間電圧Ｖce［Ｖ］を測定し図９に示すピーク−
ピーク間（ｐｐ）の値を測定することによりノイズ抑制
効果を検証した。なお、このピーク−ピーク間のコレク
タ電流をＩc p.p ［Ａ］、コレクタ・エミッタ間電圧を
Ｖce p.p［Ｖ］で表わし、これらピーク−ピーク間の電
流や電圧が小さいものほどノイズ抑制効果が効いて各チ
ップ間で安定動作し、アンバランス現象が解消されてい
るものと言える。
【００３０】（比較例１）比較のためパーマロイで、実
施例１と同様のサイズ（パーマロイは薄く作れないので
積層枚数を２９枚にし、厚さ３ｍｍのリアクトルを作成
した）のリアクトルを作成し、同条件で同様の測定を行
った。
施例１と同様のサイズ（パーマロイは薄く作れないので
積層枚数を２９枚にし、厚さ３ｍｍのリアクトルを作成
した）のリアクトルを作成し、同条件で同様の測定を行
った。
【００３１】
【表１】
【００３２】測定結果を表１に示す、本発明のリアクト
ルを用いた場合は、用いない場合やパーマロイ製リアク
トルを用いた場合と比較してＩc p.p ［Ａ］、 Ｖce
p.p［Ｖ］とも良好な結果を得ている。
ルを用いた場合は、用いない場合やパーマロイ製リアク
トルを用いた場合と比較してＩc p.p ［Ａ］、 Ｖce
p.p［Ｖ］とも良好な結果を得ている。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の非晶質合
金又は微細結晶構造を有する磁性合金からなる積層型リ
アクトルを半導体回路素子、特にＩＧＢＴを複数備えた
回路素子に装着することにより電磁ノイズを低減し、素
子間の相互干渉現象を抑制する。また、リアクトルにギ
ャップを設けることにより装着工程の簡素化といった効
果を得ることも可能である。
金又は微細結晶構造を有する磁性合金からなる積層型リ
アクトルを半導体回路素子、特にＩＧＢＴを複数備えた
回路素子に装着することにより電磁ノイズを低減し、素
子間の相互干渉現象を抑制する。また、リアクトルにギ
ャップを設けることにより装着工程の簡素化といった効
果を得ることも可能である。
【図１】発明のリング状リアクトルを表わす図であり、
（ａ）は上面図、（ｂ）は斜面図である。
（ａ）は上面図、（ｂ）は斜面図である。
【図２】本発明の多角形状リアクトルの一例を表わす図
であり、（ａ）は４角形状のリアクトル、（ｂ）は６角
形状のリアクトルである。
であり、（ａ）は４角形状のリアクトル、（ｂ）は６角
形状のリアクトルである。
【図３】本発明のギャップを有する円形状リアクトルの
一例を表わす図である。
一例を表わす図である。
【図４】本発明のギャップを有する四角形状リアクトル
の一例を表わす図である。（ａ）は角部にギャップを設
けたもの、（ｂ）は１辺上にギャップを設けたもの。
の一例を表わす図である。（ａ）は角部にギャップを設
けたもの、（ｂ）は１辺上にギャップを設けたもの。
【図５】本発明のギャップを有する六角形状リアクトル
の一例を表わす図である。（ａ）は角部にギャップを設
けたもの、（ｂ）は１辺上にギャップを設けたもの。
の一例を表わす図である。（ａ）は角部にギャップを設
けたもの、（ｂ）は１辺上にギャップを設けたもの。
【図６】本発明のギャップ形状の一例を表わす図であ
る。
る。
【図７】本発明のリアクトルを装着したＩＧＢＴを表わ
す図である。
す図である。
【図８】本発明の実施例におけるスイッチング波形観測
用回路の図である。
用回路の図である。
【図９】本発明の実施例におけるピーク−ピーク間を表
わす図である。
わす図である。
１…リアクトル ２…ギャップ ３…ＩＧＢＴ素子のゲート部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/78 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６５７Ｇ
Claims (10)
- 【請求項１】 リング形状からなる軟磁性体を積層した
ことを特徴とする半導体回路素子用リアクトル。 - 【請求項２】 多角形のリング形状からなる軟磁性体を
積層したことを特徴とする半導体回路素子用リアクト
ル。 - 【請求項３】 リング形状の一部にギャップを設けたこ
とを特徴とする請求項１〜２記載の半導体回路素子用リ
アクトル。 - 【請求項４】 軟磁性体が非晶質合金であることを特徴
とする請求項１〜３記載の半導体回路素子用リアクト
ル。 - 【請求項５】 軟磁性体が微細結晶構造を有する磁性合
金であることを特徴とする請求項１〜３記載の半導体回
路素子用リアクトル。 - 【請求項６】 軟磁性体に絶縁層を設けたことを特徴と
する請求項１〜５記載の半導体回路素子用リアクトル。 - 【請求項７】 リング状軟磁性体のギャップを多角形状
の１角に設けたことを特徴とする請求項３〜６記載の半
導体回路素子用リアクトル。 - 【請求項８】 リング状軟磁性体の一部にギャップを設
けたリアクトルを具備したことを特徴とする半導体回路
素子。 - 【請求項９】 リング状軟磁性体の一部にギャップを設
けたリアクトルを具備した半導体装置において、半導体
装置のゲート部にリング状磁性体のギャップが配置され
るようにしたことを特徴とする半導体回路素子。 - 【請求項１０】 半導体装置が、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８〜９記
載の半導体回路素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3692098A JPH11238844A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 半導体回路素子用リアクトル及びそれを用いた半導体回路素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3692098A JPH11238844A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 半導体回路素子用リアクトル及びそれを用いた半導体回路素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238844A true JPH11238844A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=12483208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3692098A Pending JPH11238844A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 半導体回路素子用リアクトル及びそれを用いた半導体回路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11238844A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005064133A (ja) * | 2003-08-08 | 2005-03-10 | Toyota Motor Corp | リアクトル装置 |
| US7425757B2 (en) | 2003-12-22 | 2008-09-16 | Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. | Semiconductor power module |
| US7719092B2 (en) | 2005-06-20 | 2010-05-18 | Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. | Power semiconductor module |
-
1998
- 1998-02-19 JP JP3692098A patent/JPH11238844A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005064133A (ja) * | 2003-08-08 | 2005-03-10 | Toyota Motor Corp | リアクトル装置 |
| US7425757B2 (en) | 2003-12-22 | 2008-09-16 | Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. | Semiconductor power module |
| US7719092B2 (en) | 2005-06-20 | 2010-05-18 | Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. | Power semiconductor module |
| DE102006028358B4 (de) | 2005-06-20 | 2018-12-27 | Fuji Electric Co., Ltd. | Leistungshalbleitermodul |
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