JPS63209198A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS63209198A
JPS63209198A JP62043427A JP4342787A JPS63209198A JP S63209198 A JPS63209198 A JP S63209198A JP 62043427 A JP62043427 A JP 62043427A JP 4342787 A JP4342787 A JP 4342787A JP S63209198 A JPS63209198 A JP S63209198A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外来ノイズが印加されたときの誤動作耐量を
改善した半導体装置に関するものである。
〔従来の技術〕
ホトカプラとパワーデバイス（例えばトライアック、サ
イリスク、トランジスタ等）とを接続し、ホトカプラの
ＬＥＤに電流を流してそれに応答してパワーデバイスを
オン・オフする制御方式は一般によく使用されている。
ソリッドステートリレーという呼び名の製品はこの方式
を用いたものである。この方式による製品或いは回路で
は、入力回路とパワーデバイスが接続されている出力回
路とはホトカプラによって絶縁されている。カプラ内部
の光結合によって信号は伝達されるが、耐圧的には絶縁
されている。ところで、このカプラとパワーデバイスを
結合した半導体装置では、その構造上外来ノイズに弱く
なることがある。
このような従来の半導体装置について、以下、ソリッド
ステートリレーを例にあげて説明していく。
第６図は従来のソリッドステートリレーの断面構造図で
あり、第７図はその回路図である。第７図に示す回路に
おいて、１．２は出力端子、３゜４は入力端子、５はト
ライアックカプラ、６．９゜１０は抵抗器、７はトライ
アック、８はコンデンサである。このような回路構成を
第６図に示す構造の装置に納めである。この第６図中、
端子１゜２．３，４、トライアックカプラ５、トライア
ック７以外の回路部品は示されていない。１１は絶縁基
板、１２は金属板、１３はケース、１４は注型樹脂であ
る。
パワー素子７は電流が流れると大きな電力損失が発生す
るので、絶縁基板１１を通して金属板１２へ放熱される
。更に、この金属板１２は放熱器に取り付けされて放熱
を良（する。絶縁基板１１には、一般にセラミック或い
はプリント基板が使われる。また、金属板と絶縁基板が
一体となったいわゆる金属基板が使われることもある。
いずれにしても、絶縁体１１を通してパワー素子７に発
生する電力損失が放熱される。このため、良好な放熱を
得ようとすれば、この絶縁体１１の厚みはできる限り薄
（する方が良い。あまり薄くすると金属板１２と絶縁基
板１１上の回路間の絶縁耐力がもたなくなるが、その絶
縁耐力に耐える限界まで薄くすることが放熱上望ましい
。しかし、この絶縁基板１１を薄く　（例えば１００μ
ｍ〜５００μｍ程度）すると、金属板１２と絶縁基板１
１上の回路間が容量で結合された状態となり、回路と金
属板１２間に外来ノイズ電圧が印加されるとこの容量を
通して電流が流れ、パワー素子７が誤動作することにな
る。従って、外来ノイズに弱い半導体装置となる。
第８図は上記の装置に外来ノイズが印加された時の回路
図を示している。第７図の回路に負荷１５と交流電源１
６が追加して示されており、また、１７は外来ノイズで
あり、アースと交流電源１６の１端子間に加えられたと
仮定したものである。
Ｃｇは、トライアック７のゲート端子とアース間、即ち
絶縁基板１１に存在する容量を示している。
絶縁基板１１が薄い程この容量が大きくなる。この第８
図において、外来ノイズ１７、例えば立上り数ｎｓ〜１
μｓの中のノイズ電圧が印加されると、Ｃｇに充電電流
が流れ、それがトライアック７のゲー）、’ｒ１端子間
に接続された抵抗１０にも流れ、そこに電圧が現われる
。この充電電流はトライアック７のゲートからＴ１へも
流れて、トリガ信号として働く。この電流でトライアッ
ク７は誤動作してしまうことがある。Ｃｇが小さければ
この充電電流は小さく、外来ノイズ耐量を上げることが
できる。しかし、Ｃｇを小さくするために絶縁基板１１
の厚みを厚くするのでは、トライアック７に発生する電
力損失を放熱できなくなってしまう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の半導体装置は以上のように構成されているので、
良好な放熱を得ようとすると、外来ノイズに弱くなって
しまうという問題点があった。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、放熱が良好であるとともに、外来ノイズ耐量の
高い半導体装置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置は、放熱のための金属板と回
路が形成されるパターンとの間にそれぞれとの間に絶縁
層を介してシールドとなる金属層を介挿してなる絶縁基
板を設け、外来ノイズによる電流をそのシールド金属層
でとらえて、上記回路の一部へこの電流を流すように接
続したものである。
〔作用〕
この発明においては、放熱のための金泥板と回路が形成
されるパターンとの間のシールド金属層により外来ノイ
ズによる電流をとらえて、回路の一部へこの電流を流す
ようにすることにより、絶縁石が薄い場合にも外来ノイ
ズによる電流がパワー素子の誤動作電流となることを防
止できる。
〔実施例〕
第１図は、本発明の一実施例による絶縁基板を示す図で
あり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
図において、１８は３層のメタライズ層を有する構造の
セラミック基板である。セラミック１１２の下面全面に
、メタライズ層１１１がメタライズされ更にＮｉメッキ
がほどこされている。１１３は中間のメタライズ層であ
る。セラミック１１４の上面には、半導体チップ、回路
部品が載るパターン１１５がメタライズとメッキによっ
て描かれている。
このセラミック基板１８がソリッドステートリレーに使
われる場合、放熱のための金属板とメタライズＮ１１１
との間が半田を介して半田付けされ、メタライズ層１１
５の上面に部品を半田付けして回路接続される。なお、
第２図はこのような装置を示す斜視図である。ここで、
このセラミック基板１８の中間メタライズ層１１３が本
実施例の骨子となる点である。メタライズ層１１１はこ
のセラミック基板１８の裏面全面となっており、中間メ
タライズ層１１３もセラミック基板１８の端面より内部
へ僅か距離をとってほぼ全面に形成されている。そして
、メタライズ層１１５ａにトライアックチップが半田付
けされるが、このメタライズ層１１５ａがトライアック
のＴ２電極となる。そして、この電極１１５ａとメタラ
イズ層１１３はスルーホール１１６を介して半田によっ
て電気的に接続される。
このような装置の回路図を第３図に示す。この図におい
て、Ｃｓはメタライズ層１１１とメタライズ層１１３間
の容量であり、その上にメタライズ層１１３とトライア
ック７のゲート極間の容量Ｃｇが存在する。Ｃｇ、！：
Ｃｓ間はスルーホール１１６によってトライアック７の
Ｔ２電極に接続されている。この回路で外来ノイズ１７
が加えられると、Ｃｓを通る充電電流はすべてトライア
ック７のＴ２電極へ流れ、負荷１５．電源１６を通って
外来ノイズ１７の他端子の閉回路を貫流するため、トラ
イア７り７のゲート極へは流れず、誤動作の対象とはな
らない。従って、このセラミック基板１８の絶縁層であ
るセラミック１１２．１１４の厚みを薄くシても、中間
メタライズ層１１３により外来ノイズ１７による誤動作
を防止で・き、放熱性も良くすることができる。
第４図は本発明の他の実施例による絶縁基板を示す図で
ある。この図において、２０はセラミック基板、２０１
は裏面のメタライズ層、２０２は回路部品、半導体チッ
プが載るメタライズ層であり、特にトライアックが半田
付けされるメタライズ層２０２ａのパターン面積は第１
図に示したものに比べ大きくなっている。２０３はフィ
ルム基板であり、メタライズ層２０２上に接着され、そ
のフィルム厚は数十μｍと薄い。フィルム基板２０３の
上にもパターン２０５が描かれている。なお、第５図は
本実施例によるセラミック基板２０を用いたソリッドス
テートリレーを示す断面構造図である。
このような構造の基板は、第１図に示した基板と同じ機
能となっている。即ち、メタライズ層２０２が中間メタ
ライズ層１１３と同じ働きをするパターンとなっている
。トライアック７のゲート極が位置する所の下がトライ
アック７のＴ２電極でシールドされておれば、第１図の
場合と同じ原理によるシールド効果を示す、トライアッ
ク７のゲート極とゲート抵抗１０が搭載されるパターン
２０５はフィルム基板２０３上にあって、トライアック
７のＴ２電極となるパターン２０２ａでシールドされて
いる。なお、第１図の３層のメタライズ層を有するセラ
ミック基Ｆｉ１８は構造上高価とならざるを得ないが、
本実施例によるセラミック基板２０は通常の両面セラミ
ック２０４とフィルム基板２０３で構成されているので
、外来ノイズ耐量は同じで、さらに安価にできる特長を
もっている。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係る半導体装置によれば、放
熱のための金属板と回路が形成されるパターンとの間に
それぞれとの間に絶縁層を介してシールドとなる金属層
を介挿してなる絶縁基板を設け、外来ノイズによる電流
をそのシールド金属層でとらえて、上記回路の一部へこ
の電流を流すように接続したので、絶縁層が薄い場合に
も外来ノイズによる電流がパワー素子の誤動作電流とな
ることを防止でき、放熱性が良好で外来ノイズに強いも
のが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例による半導体装置の絶縁基
板を示す図、第２図はこの発明の一実施例による半導体
装置を示す斜視図、第３図はこの発明の一実施例による
半導体装置の回路図、第４図はこの発明の他の実施例に
よる半導体装置の絶縁基板を示す図、第５図はそれを用
いた半導体装置の断面構造図、第６図は従来の半導体装
置を示す断面構造図、第７図はその回路図、第８図は第
７図の回路に外来ノイズが印加された場合の回路図であ
る。 ５はトライアックカブラ、７はトライアック、１２は金
属板、１７は外来ノイズ、１８．２０はセラミック基板
、１１２．１１“４．２０４はセラミック、１１３，１
１５，２０２はメタライズ層、２０３はフィルム基板、
２０５はパターン。 なお、図中同一符号は、同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ホトカプラとパワー素子を結合してなる半導体装
    置において、 放熱のための金属板と回路が形成されるパターンとの間
    にそれぞれとの間に絶縁層を介してシールドとなる金属
    層を介挿してなる絶縁基板を備え、外来ノイズによる電
    流を上記シールド金属層でとらえ、該電流を上記回路の
    一部へ流すように接続してなることを特徴とする半導体
    装置。
  2. （２）上記両絶縁層はともにセラミックからなるもので
    あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
    体装置。
  3. （３）上記金属板とシールド金属層との間の絶縁層はセ
    ラミックからなり、上記回路が形成されるパターンはフ
    ィルム基板からなる絶縁層の上に形成されたものである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装
    置。
  4. （４）上記パワー素子はトライアックからなり、上記シ
    ールド金属層は該トライアックのゲート側とは反対側の
    端子に接続されてなることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項ないし第３項のいずれかに記載の半導体装置。
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