JPS62150871A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS62150871A
JPS62150871A JP60290611A JP29061185A JPS62150871A JP S62150871 A JPS62150871 A JP S62150871A JP 60290611 A JP60290611 A JP 60290611A JP 29061185 A JP29061185 A JP 29061185A JP S62150871 A JPS62150871 A JP S62150871A
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JP
Japan
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gto
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chip
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JP60290611A
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Eiji Harada
原田 英次
Hitoshi Matsuzaki
均 松崎
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は自己消弧機能を有する高速スイッチング素子の
チップ直接並列接続に係り、特に、GTOサイリスタ、
パワートランジスタ、パワーMO5FET、SIサイク
スタ等の半導体装置に関する。
〔発明の背景〕
lパッケージ内チップ直接並列接続において、直接並列
接続される主回路素子チップ数が4個の場合の従来例に
ついて、内部配線、主回路素子チップ、外部引き出シリ
ードの配置関係を第5図に示す。又その等価回路を第6
図に示す。主回路素子チップは自己消弧機能を有する素
子でこの例ではGTOサイリスタで示す。
この従来例においては、外部端子から各々のGTOチッ
プに到るまでの配線長が異なるため、第6図の等価回路
におけるGTOチップを含む閉回路ループ内の回路要素
が、各GTOチップによって異なっている。各素子が並
列動作を行なう場合、上述した各回路要素の非等価性が
並列動作時の電流アンバランス発生要因となる。回路要
素としては抵抗成分でμΩオーダー、リアクタンス成分
でnHオーダーであるが、このレベルの回路要素子バラ
ツキで、理想的に電流バランスした時の電流値に対し、
0〜20%のアンバランスが発生することを実験にて確
認している。
上述した様に、従来の1パツゲ内チップ直接並列接続構
成においては、GTOチップを含むパッケージ内配線に
対構性がない。このため、パッケージ内開回路の回路要
素にバラツキが発生し、この回路要素のバラツキが原因
で発生する電流アンバランスが並列動作の効率を低下さ
せるという欠点がある。
高速スイッチング素子の直接並列接続を実施した従来装
置には、特願昭57−106872号、特願昭57−1
10339号等があるが、制御回路を含む直接並列接続
全体の回路要素のバラツキを抑える事については充分な
配慮がなされていなかった。
このため、並列動作時の電流アンバランスによる効率低
下は、1パツケ一ジ内チツプ直接並列接続構造による大
電流化において大きな問題点となっている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、自己消弧機能を有する高速スイッチン
グ素子の大電流化を可能とする。
安価で、高性能の大電流高速スイッチングモジュールの
半導体装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、自己消弧機能を有する半導体素子のシリコン
チップが複数個電気的に並列接続された状態で搭載され
るパッケージ型モジュールにおいて、電気的に並列接続
される各々の前記シリコンチップがそれぞれ同心円上に
幾何学的対称に配置されており、電気的に並列接続され
た前記シリコンチップの同種の電極を集中接続した内部
電極と。
パッケージ外部での外部接続用端子とを結ぶ外部引出し
リードが、同心円の中心線近傍に配置され。
前記シリコンチップの有する電極部の数だけある前記外
部引出しリードが、同軸ケーブル上に集中配置されてな
ることを特徴とする。
そのためには、lパッケージ内チップ直接並列接続にお
いては。
■ 各々のGTOを含む内部配線が各外部電極端子(A
、に、G、KG)に対して幾可学的に対称配置となって
いること。
■ 各々のGTOのオン電圧特性をそろえることが必要
となる。
上記■が、従来例で述べた電流アンバランスを防止する
対策となる。実際の完全対称配置としては、各々のGT
Oの同心円配置が好適である。
各々のGTOを同心円配置した場合のGTOの位置と外
部引出しリードとの関係を、並列接続されるGTOの数
が4個、6個、8個の場合について第7図に示す。
本発明は上述した考え方に沿って、1パツケージ内の主
回路素子(上述の場合はGTO)チップの直接並列接続
で、主回路素子チップを同心円に配置し、その中心線上
もしくはその近傍上にチップ電極と外部端子とを接続す
る外部引出しリードを同軸ケーブル状に集中配置するパ
ッケージ構造に関するものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実施例を、主回路素子チップをGTOと
し、1パツケ一ジ内8並列接続の場合を例にとり構造お
よび組立プロセスについて説明する。第1図に上述の場
合のチップ平面配置例を示す。ヒートシンク(1)上に
ろう付された絶縁板(4)があり絶縁板(4)の上面は
第3図の如く斜線部に金属メタライズが施されており、
GTOチップ(2)、ダイオードチップ(3)がアノー
ド電極板上(8)へろう付されている。又円筒状のカソ
ードリード(6)のカソード電極部(6′)が、該絶縁
板(4)のカソード電極上(16)へ、円筒状のゲート
リード(5)のゲート電極部(5′)が、該絶縁板(4
)のゲート電極部(15)へ、円柱状のアノードリード
(7)が該絶縁板上のアノード電極(17)上へそれぞ
れろう付されている。GTOチップ(2)上のカソード
電極と該絶縁板(4)上にろう付されたカソード電極(
6′)との間、GTO(2)チップ(2)上のゲート電
極(5)と該絶縁板(4)にろう付されたゲート電極と
の間、ダイオードチップの表面電極と該カソード電極(
5°)との間はそれぞれAQワイヤ(9)で配線されて
いる。第7図は見易くするためにAQ線を各々1本で表
現しているが、AQ線(9)の本数は、該GTOチップ
(2)の電流容量にて設定すれば良い。又ここでのダイ
オードチップ(3)はフリ ーホイーリングダイオードと呼ばれ、GTO(2)チッ
プと逆並列に接続されている。このダイオードの実装時
の機能は公知であるので、詳細説明は省略する。
上述した、各種リードとチップのろう付の状況を第2図
に示す。この方法でのろう付は半田付が一般であり容易
にろう付可能であり、ろう付後アノードリード(7)、
カソードリード(6)、ゲートリード(5)が、同軸ケ
ーブル状に同心円配置された格好となる。
その結果、該GT○チップを含む各々の内部配線が幾可
学的に完全対称配置となるためアノード、カソード、ゲ
ートの各配線の抵抗成分、リアクタンス成分が全く等し
くなる。
この同軸ケーブル状リードが前記した外部引き出し端子
となり、外部端子と接続されることになる。主電流の流
れるアノードリード(7)、カソードリード(6)は電
流の方向が逆数、各々の電流変化による磁界を互いに相
殺する機能を有している。このため、配線におけるL成
分を非常に小さく出来る。又、アノードリード(7)と
カソードリード(6)にはさまれたゲートリード(5)
も同様の効果で、主電流の変化による磁界の影響を受け
づらくなる。
上述したプロセスで組立だサブアセンブリ構造にプラス
チックケース(l O)を接着し、AQワイヤ(9)を
保護するための低弾性率レジン(21)、および外部と
の連間を目的としたハードレジン(11)でモールドす
る。このモールド後の構造を第1図の断面図に示す。
この時、各種リード間を絶縁するための絶縁リング(1
2,13,14)が必要である。この絶縁リング(12
,13,14)はセラミック、エポキシ等の材質で、モ
ールド時に挿入しても良いし、リード状態で表面処理的
に装着する方法もあり、効率の良い装着法を選べば良い
又、ゲートリード、カソードリード、アノードリードの
形状についても円筒状、円柱状に限る必要はなく、並列
接続チップ数(n)に応じた、正n角形を用いても良い
以上に述べて来たプロセス、および構造の物に外部端子
(18,19,20)を装着したものを第4図に示す。
第3図は、パッケージとしての完成図である。
カソードリード(6)にカソード端子(20)がろう付
されアノードリード(7)にアノード端子(18)が、
ろう付され、ゲートリード(5)にはゲート端子(19
)がろう付されている。
本構造およびプロセスで製作されたパッケージ型モジュ
ールは、搭載するGTOチップの各々のオン電圧特性の
みを合わせることにより、並列動作が良好となる。従っ
て、該パッケージ型モジュールは搭載した単品のGTO
チップの電流容量の7〜8倍の電流容量がとれる。この
該パッケージ型モジュールは大電流高速スイッチング機
能を有し、かつ安価に製造出来るという大きなメリット
を持つことになる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、自己消弧機能を有する高速スイッチン
グ素子の大電流化を可能とする。
安価で、高性能の大電流高速スイッチングモジュールの
半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のチップ平面配置とモールド
後のパッケージ断面の関係を示す説明図。 第2図は同軸ケーブルリード、チップのろう付性説明図
、第3図は絶縁板上面図、第4図は完成図、第5図は1
パツケ一ジ内チツプ直接並列接続状況模式図、第6図は
第5図の等価回路図、第7図はチップと外部引き出しリ
ードの配置関係図である。 l・・・ヒートシング、2・・・GTOチップ、3・・
・FWDチップ、4・・・絶縁板、5・・・ゲートリー
ド、6・・・カソードリード、7・・・アノードリード
、8・・・アノード電極、9・・・AQワイヤ、10・
・・プラスチックケース、11・・・ハードレジン、1
2,13゜14・・・絶縁リング、15・・・ゲート電
極、16・・・カソード電極、17・・・アノード電極
、18・・・アノード端子、19・・・ゲート端子、2
0・・・カソード端子、21・・・低弾性率レジン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、自己消弧機能を有する半導体素子のシリコンチップ
    が複数個電気的に並列接続された状態で搭載されるパッ
    ケージ型モジュールにおいて、電気的に並列接続される
    各々の前記シリコンチップがそれぞれ同心円上に幾何学
    的対称に配置されており、電気的に並列接続された前記
    シリコンチップの同種の電極を集中接続した内部電極と
    、パッケージ外部での外部接続用端子とを結ぶ外部引出
    しリードが、同心円の中心線近傍に配置され、前記シリ
    コンチップの有する電極種の数だけある前記外部引出し
    リードが、同軸ケーブル上に集中配置されてなることを
    特徴とする半導体装置。
JP60290611A 1985-12-25 1985-12-25 半導体装置 Pending JPS62150871A (ja)

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