JPS63308361A - 電力用半導体装置における電極接続部構造 - Google Patents
電力用半導体装置における電極接続部構造Info
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- JPS63308361A JPS63308361A JP62145825A JP14582587A JPS63308361A JP S63308361 A JPS63308361 A JP S63308361A JP 62145825 A JP62145825 A JP 62145825A JP 14582587 A JP14582587 A JP 14582587A JP S63308361 A JPS63308361 A JP S63308361A
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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。
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〕・
この発明は、電力用半導体装置における電極接続部構造
に関し、さらに詳しくは、サイリスタなどの電力用半導
体チップの電極部と、同半導体チップを固着支持する金
属フレームの外部電極部とのＪｆｆ続線を用いた電極接
続部構造の改良に係るものである。
に関し、さらに詳しくは、サイリスタなどの電力用半導
体チップの電極部と、同半導体チップを固着支持する金
属フレームの外部電極部とのＪｆｆ続線を用いた電極接
続部構造の改良に係るものである。
従来のこの種の電力用半導体装置の例として、こ〜では
ＴＯ２２０外形に収納させた３〜１８Ａクラスの中電力
用サイリスタにおける電極接続部構造を第４図に示しで
ある。
ＴＯ２２０外形に収納させた３〜１８Ａクラスの中電力
用サイリスタにおける電極接続部構造を第４図に示しで
ある。
すなわち、この第４図従来例構造において、符号１．２
および３はそれぞれに金属フレーム７に設けた外部電極
部としてのカソード、７ノードおよびゲートの各金属リ
ードであり、４１は金属フレーム７の端部にポンディン
グ固定された電力用サイリスタ６のカソードメタライズ
ｉ！極８ ａとカソードリードｌの端部電極部１ａとを
電気的に結線する接続線としてのアルミニウムからなる
ワイヤ、こ−では、アルミの太線（直径３００ 終程度
）ワイヤを示し、また、５は同様に電力用サイリスタ６
のゲートメタライズ電極８ｂとゲートリード３の端部、
電極部３ａとを電気的に結線する接続線としての、こ−
でも、アルミの太線（直径２００ＩＬ程度）ワイヤであ
る。
および３はそれぞれに金属フレーム７に設けた外部電極
部としてのカソード、７ノードおよびゲートの各金属リ
ードであり、４１は金属フレーム７の端部にポンディン
グ固定された電力用サイリスタ６のカソードメタライズ
ｉ！極８ ａとカソードリードｌの端部電極部１ａとを
電気的に結線する接続線としてのアルミニウムからなる
ワイヤ、こ−では、アルミの太線（直径３００ 終程度
）ワイヤを示し、また、５は同様に電力用サイリスタ６
のゲートメタライズ電極８ｂとゲートリード３の端部、
電極部３ａとを電気的に結線する接続線としての、こ−
でも、アルミの太線（直径２００ＩＬ程度）ワイヤであ
る。
このように従来例構造において、電力用サイリスタθの
電極部、殊にサイリスタの主電流である７ノード電流が
流れるアルミメタライズ処理されたカソード電極６ａと
、その外部電極部であるカソードリード１の端部電極部
１ａとは、アルミの太線ワイヤ４１を用い、一般に超音
波ワイヤポンド法により結線させており、この場合、ア
ルミの太線ワイヤ４１には２例えば、定格電流５Ａ、非
繰返しサージオン電流１００Ａに十分な耐量を有するよ
うに、直径３００４程度のものを用いてボンディング（
ウェッジポンド）がなされ、かつそのメタライズについ
ても、過電流による高温上昇とか長期通電による信頼性
に十分な７ｐ層程度の厚みが選定される。
電極部、殊にサイリスタの主電流である７ノード電流が
流れるアルミメタライズ処理されたカソード電極６ａと
、その外部電極部であるカソードリード１の端部電極部
１ａとは、アルミの太線ワイヤ４１を用い、一般に超音
波ワイヤポンド法により結線させており、この場合、ア
ルミの太線ワイヤ４１には２例えば、定格電流５Ａ、非
繰返しサージオン電流１００Ａに十分な耐量を有するよ
うに、直径３００４程度のものを用いてボンディング（
ウェッジポンド）がなされ、かつそのメタライズについ
ても、過電流による高温上昇とか長期通電による信頼性
に十分な７ｐ層程度の厚みが選定される。
従って、この構成の電力用サイリスタを用いる場合、何
らかのトラブルがあって、たとえその電気回路上に規定
を越える過電流が流れることがあっても、カソード電極
６ａ側では、その組立て上。
らかのトラブルがあって、たとえその電気回路上に規定
を越える過電流が流れることがあっても、カソード電極
６ａ側では、その組立て上。
特にアルミ太線ワイヤ４１とか、そのポンディングに直
接関与する部分で破断などを生ずることのないように、
余裕をもった設計がなされており、また、ゲート電極ｅ
ｂ側については、通常、その電流が１００Ａ以下である
ために、所要の機械的強度がありさえすれば、特に問題
を生ずることがなかった。
接関与する部分で破断などを生ずることのないように、
余裕をもった設計がなされており、また、ゲート電極ｅ
ｂ側については、通常、その電流が１００Ａ以下である
ために、所要の機械的強度がありさえすれば、特に問題
を生ずることがなかった。
このように３〜１８Ａ程度のサイリスタなどの中電力用
半導体装置においては、従来、高信頼性を得るために、
その過電流耐湯を大きくさせ、瞬間的に定格を越える電
流が流れても、これに十分耐え得るようにすることが、
設計の際の再優先事項とされており、過電流によって万
一火災などの事故を発生する惧れのある装置に関しては
、そのセットの電気回路上で電流遮断をなすような工夫
がなされている。
半導体装置においては、従来、高信頼性を得るために、
その過電流耐湯を大きくさせ、瞬間的に定格を越える電
流が流れても、これに十分耐え得るようにすることが、
設計の際の再優先事項とされており、過電流によって万
一火災などの事故を発生する惧れのある装置に関しては
、そのセットの電気回路上で電流遮断をなすような工夫
がなされている。
しかし一方で、現時点では、セットの小型軽量化、低コ
スト化など−か、あるいは一層の安全確保と云う観点、
それに家電製品などへの応用拡大に伴なって、半導体装
置自体においても、過電流に対してフェイルセーフとな
るように、万一の時に回路構成がオープンモードとなる
ような配慮が必要になってきている。
スト化など−か、あるいは一層の安全確保と云う観点、
それに家電製品などへの応用拡大に伴なって、半導体装
置自体においても、過電流に対してフェイルセーフとな
るように、万一の時に回路構成がオープンモードとなる
ような配慮が必要になってきている。
この発明は従来のこのような問題点を解消するためにな
されたものであって、その目的とするところは、装置の
信頼性を損なうことなしに、過電流に対してフェイルセ
ーフとなるように配慮した構成の安全対策に優れる。こ
の種の電力用半導体装置、特にその電極接続部構造を提
供することである。
されたものであって、その目的とするところは、装置の
信頼性を損なうことなしに、過電流に対してフェイルセ
ーフとなるように配慮した構成の安全対策に優れる。こ
の種の電力用半導体装置、特にその電極接続部構造を提
供することである。
前記目的を達成するために、この発明に係る電力用半導
体装置における電極接続部構造は、サイリスタなどの電
力用半導体チップの電極部と、同半導体チップを固着支
持する金属フレームに設けた外部電極部とを、接続線に
より結線してなる電力用半導体装置において、前記接続
線での部９公的切除により、同部分の断面積を所定の電
気抵抗値に収まるまで小さくしてヒユーズ作用を与え、
同部分を所望電流値で溶断し得るようにしたものである
。
体装置における電極接続部構造は、サイリスタなどの電
力用半導体チップの電極部と、同半導体チップを固着支
持する金属フレームに設けた外部電極部とを、接続線に
より結線してなる電力用半導体装置において、前記接続
線での部９公的切除により、同部分の断面積を所定の電
気抵抗値に収まるまで小さくしてヒユーズ作用を与え、
同部分を所望電流値で溶断し得るようにしたものである
。
すなわち、この発明においては、電力用半導体チップの
電極部と外部電極部とを結線する接続線の一部を切除し
、同切除部分の断面積を所定の電気抵抗値に収まるまで
小さくしてヒユーズ作用を与えであるために、過電流の
通電により同切除部分を溶断して回路保護、ひいては装
置のフェイルセーフをなし得るのである。
電極部と外部電極部とを結線する接続線の一部を切除し
、同切除部分の断面積を所定の電気抵抗値に収まるまで
小さくしてヒユーズ作用を与えであるために、過電流の
通電により同切除部分を溶断して回路保護、ひいては装
置のフェイルセーフをなし得るのである。
以下、この発明に係る電力用半導体装置における′ｉ！
極接続部構造の一実施例につき、第１図ないし第３図を
参照して詳細に説明する。
極接続部構造の一実施例につき、第１図ないし第３図を
参照して詳細に説明する。
第１図はこの実施例装置の概要構成を示す斜視図、第２
図および第３図は同上装置でのアルミワイヤによる接続
部構造をそれぞれに示した平面および側面説明図であり
、これらの第１図ないし第３図に示す実施例構造におい
て、前記第４図に示す従来例構造と同一符号は同一また
は相当部分を表わしている。
図および第３図は同上装置でのアルミワイヤによる接続
部構造をそれぞれに示した平面および側面説明図であり
、これらの第１図ないし第３図に示す実施例構造におい
て、前記第４図に示す従来例構造と同一符号は同一また
は相当部分を表わしている。
すなわち、この第１図実施例構造においても、符号１．
２および３はそれぞれに外部電極部としてのカソード、
アノードおよびゲートの各金属リードを示し、４は金属
フレーム７の端部にボンディング固定された電力用サイ
リスタ６での主電流が流れるカソードメタライズ電極８
ａとカソードリード１の端部電極部１ａとを電気的に結
線する。同様に接続線としての直径３００ ｇ程度のア
ルミニウムからなる太線ワイヤであって、長さ方向のは
ぐ中間部を部分的に切除し、その断面積を所定の電気抵
抗値に収まるまで小さくした小断面積部１０を有してお
り、また、５は電力用サイリスタＢでのゲートメタライ
ズ電極６ｂとゲートリード３の端部電極部３ａとを電気
的に結線する。同様に接続線としての直径２００ｘ程度
のアルミニウムからなる太線ワイヤである。
２および３はそれぞれに外部電極部としてのカソード、
アノードおよびゲートの各金属リードを示し、４は金属
フレーム７の端部にボンディング固定された電力用サイ
リスタ６での主電流が流れるカソードメタライズ電極８
ａとカソードリード１の端部電極部１ａとを電気的に結
線する。同様に接続線としての直径３００ ｇ程度のア
ルミニウムからなる太線ワイヤであって、長さ方向のは
ぐ中間部を部分的に切除し、その断面積を所定の電気抵
抗値に収まるまで小さくした小断面積部１０を有してお
り、また、５は電力用サイリスタＢでのゲートメタライ
ズ電極６ｂとゲートリード３の端部電極部３ａとを電気
的に結線する。同様に接続線としての直径２００ｘ程度
のアルミニウムからなる太線ワイヤである。
しかしてこの実施例構造の場合、前記主電流が流れるカ
ソードのアルミ太線ワイヤ４での小断面積部ｌＯの形成
は、第２図および第３図に示したように、アルミ太線ワ
イヤ４の両端接続部であるウェッジポンド部４ｂ、４ｂ
を除く太線部４ａのうち、そのはＣ中間部４Ｃを偏平に
圧延したのち１両側部を切除部Ｕ、Ｕで範囲４ｄに亘り
切除して小断面積部ｌＯを形成させるようにするか、あ
るいは接続前に同様な手段で小断面積部ｌＯを形成させ
、この残された小断面積部ｌＯが所定の電気抵抗値、こ
の場合には、過電流対応に溶断し得る電気抵抗値になる
ようにするのである。
ソードのアルミ太線ワイヤ４での小断面積部ｌＯの形成
は、第２図および第３図に示したように、アルミ太線ワ
イヤ４の両端接続部であるウェッジポンド部４ｂ、４ｂ
を除く太線部４ａのうち、そのはＣ中間部４Ｃを偏平に
圧延したのち１両側部を切除部Ｕ、Ｕで範囲４ｄに亘り
切除して小断面積部ｌＯを形成させるようにするか、あ
るいは接続前に同様な手段で小断面積部ｌＯを形成させ
、この残された小断面積部ｌＯが所定の電気抵抗値、こ
の場合には、過電流対応に溶断し得る電気抵抗値になる
ようにするのである。
つまり具体的には、アルミ太線ワイヤ４について、その
各ポンディング点であるウェッジポンド部４ｂ、４ｂ間
の電気抵抗値をモニターしながら、切除部１１．１１を
例えばレーザ光応用による周知のトリミング技術などに
より溶融切除して小断面積部ｌＯを形成させ、最終的に
この小断面積部１０を目的とするアルミの溶断電流値に
対応する所定の電気抵抗値とするのである。なおこの場
合、電力用サイリスタ６にはＰＮ接合が存在し、そのイ
ンピーダンスが十分に大きいので、前記のようにウェッ
ジポンド部４ｂ、４ｂ間での電気抵抗値のモニターが可
能である。
各ポンディング点であるウェッジポンド部４ｂ、４ｂ間
の電気抵抗値をモニターしながら、切除部１１．１１を
例えばレーザ光応用による周知のトリミング技術などに
より溶融切除して小断面積部ｌＯを形成させ、最終的に
この小断面積部１０を目的とするアルミの溶断電流値に
対応する所定の電気抵抗値とするのである。なおこの場
合、電力用サイリスタ６にはＰＮ接合が存在し、そのイ
ンピーダンスが十分に大きいので、前記のようにウェッ
ジポンド部４ｂ、４ｂ間での電気抵抗値のモニターが可
能である。
従って、この実施例による電極接続部構造においては、
電力用サイリスタ６に過大な主電流、こ−ではカソード
のアルミ太線ワイヤ４に過大な７ノード電流が流れた場
合にも、切除部Ｕ、ｔｔのトリミングによって残された
小断面積部１０が、恰かもヒユーズとしての役割りを果
し、これが溶断して電流を遮断することにより１回路構
成をオープンモードにし得るもので、電力用回路セット
、もしくは電力用サイリスタのトラブルに基ずく過電流
に対してフェイルセーフとなり、十分な安全対策を講す
ることができる。
電力用サイリスタ６に過大な主電流、こ−ではカソード
のアルミ太線ワイヤ４に過大な７ノード電流が流れた場
合にも、切除部Ｕ、ｔｔのトリミングによって残された
小断面積部１０が、恰かもヒユーズとしての役割りを果
し、これが溶断して電流を遮断することにより１回路構
成をオープンモードにし得るもので、電力用回路セット
、もしくは電力用サイリスタのトラブルに基ずく過電流
に対してフェイルセーフとなり、十分な安全対策を講す
ることができる。
なお、前記実施例においては、中電力用サイリスタにつ
いて述べたが、その他の半導体装置に対しても適用でき
るもので、例えば対象装置がトランジスタであれば、コ
レクタ電流を流すためのエミッタワイヤに適用すること
で同様な目的を達成し得る。また、接続線についても、
必ずしもアルミワイヤに限られず、かつその小断面積部
の形成についても、レーザトリミングによる切除以外の
手段を用いてもよく、さらには、ワイヤの一部に一層電
気抵抗の大きな他の材料を介在させるのも一つの手段で
ある。
いて述べたが、その他の半導体装置に対しても適用でき
るもので、例えば対象装置がトランジスタであれば、コ
レクタ電流を流すためのエミッタワイヤに適用すること
で同様な目的を達成し得る。また、接続線についても、
必ずしもアルミワイヤに限られず、かつその小断面積部
の形成についても、レーザトリミングによる切除以外の
手段を用いてもよく、さらには、ワイヤの一部に一層電
気抵抗の大きな他の材料を介在させるのも一つの手段で
ある。
以上詳述したようにこの発明によれば、サイリスタなど
の電力用半導体チップの電極部と、回生。
の電力用半導体チップの電極部と、回生。
導体チップを固着支持する金属フレームに設けた外部電
極部とを、接続線により結線してなる電力用半導体装置
において、電力用半導体チップの電極部と外部電極部と
を結線する接続線の一部、殊に主電流の流れる接続線の
一部を切除することにより、同切除部分の断面積を所定
の電気抵抗値に収まるまで小さくしてヒユーズ作用を与
え、過電流の通電に伴ない、同切除部分を溶断して電流
遮断をなし得るようにしであるため、この過電流による
回路破壊などで、万一火災などの事故を発生する惧れの
ある装置に対して、そのセットの回路保護とか、感電事
故の防１Ｆは勿論のこと、ひいては装置のフェイルセー
フによる安全対策が可で敞になり、しかも構造自体も極
めて簡単で容易かつ安価に実施できるなどの種々の優れ
た特長を有するものである。
極部とを、接続線により結線してなる電力用半導体装置
において、電力用半導体チップの電極部と外部電極部と
を結線する接続線の一部、殊に主電流の流れる接続線の
一部を切除することにより、同切除部分の断面積を所定
の電気抵抗値に収まるまで小さくしてヒユーズ作用を与
え、過電流の通電に伴ない、同切除部分を溶断して電流
遮断をなし得るようにしであるため、この過電流による
回路破壊などで、万一火災などの事故を発生する惧れの
ある装置に対して、そのセットの回路保護とか、感電事
故の防１Ｆは勿論のこと、ひいては装置のフェイルセー
フによる安全対策が可で敞になり、しかも構造自体も極
めて簡単で容易かつ安価に実施できるなどの種々の優れ
た特長を有するものである。
第１図はこの発明に係る電力用半導体装置における電極
接続部構造の一実施例による概要構成を示す斜視図、第
２図および第３図は同上装置でのアルミワイヤによる接
続部構造をそれぞれに示した平面および側面説明図であ
り、また、第４図は従来例による同上電極接続部構造の
概要構成を示す斜視図である。 １・・・・装置のカソードリード、２・・・・同アノー
ドリード、３・・・・同ゲートリード、４・・・・カソ
ードのアルミ太線ワイヤ、 ４ａ・・・・同太線部、
４ｂ・・・・同ウェッジポンド部、４Ｃ・・・・同中間
圧延部、４ｄ・・・・同切除範囲、４ｅ・・・・、５・
・・・７ノードのアルミ太線ワイヤ、６・・・・電力用
サイリスタ、ｌＯ・・・・小断面積部、１１・・・・切
除部。 代理人 大 岩 増 雄 ３；グ・−１リード′６；１樺乙〃ｍ？イ１ノス／第２
図 ４ｃ；ｔｌ’Ｔ篩Ｌ＋Ｆし１；Ｚ７１ｆｆｐｑ第３図 第４図
接続部構造の一実施例による概要構成を示す斜視図、第
２図および第３図は同上装置でのアルミワイヤによる接
続部構造をそれぞれに示した平面および側面説明図であ
り、また、第４図は従来例による同上電極接続部構造の
概要構成を示す斜視図である。 １・・・・装置のカソードリード、２・・・・同アノー
ドリード、３・・・・同ゲートリード、４・・・・カソ
ードのアルミ太線ワイヤ、 ４ａ・・・・同太線部、
４ｂ・・・・同ウェッジポンド部、４Ｃ・・・・同中間
圧延部、４ｄ・・・・同切除範囲、４ｅ・・・・、５・
・・・７ノードのアルミ太線ワイヤ、６・・・・電力用
サイリスタ、ｌＯ・・・・小断面積部、１１・・・・切
除部。 代理人 大 岩 増 雄 ３；グ・−１リード′６；１樺乙〃ｍ？イ１ノス／第２
図 ４ｃ；ｔｌ’Ｔ篩Ｌ＋Ｆし１；Ｚ７１ｆｆｐｑ第３図 第４図
Claims (3)
- （１）サイリスタなどの電力用半導体チップの電極部と
、同半導体チップを固着支持する金属フレームに設けた
外部電極部とを、接続線により結線してなる電力用半導
体装置において、前記接続線での部分的切除により、同
部分の断面積を所定の電気抵抗値に収まるまで小さくし
てヒューズ作用を与え、同部分を所望電流値で溶断し得
るようにしたことを特徴とする電力用半導体装置におけ
る電極接続部構造。 - （２）接続線がアルミワイヤであることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の電力用半導体装置における
電極接続部構造。 - （３）部分的切除された接続線が、主電流の流れる電極
部間の接続線であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項、または第２項に記載の電力用半導体装置における
電極接続部構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62145825A JPS63308361A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 電力用半導体装置における電極接続部構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62145825A JPS63308361A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 電力用半導体装置における電極接続部構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63308361A true JPS63308361A (ja) | 1988-12-15 |
Family
ID=15393994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62145825A Pending JPS63308361A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 電力用半導体装置における電極接続部構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63308361A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH033355A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 混成集積回路 |
| US5536968A (en) * | 1992-12-18 | 1996-07-16 | At&T Global Information Solutions Company | Polysilicon fuse array structure for integrated circuits |
| US6013938A (en) * | 1996-07-19 | 2000-01-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Power control device |
| JP2015018856A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | 株式会社Ihi | 半導体パワーモジュール |
-
1987
- 1987-06-10 JP JP62145825A patent/JPS63308361A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH033355A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 混成集積回路 |
| JP2730975B2 (ja) * | 1989-05-31 | 1998-03-25 | 三洋電機株式会社 | 混成集積回路 |
| US5536968A (en) * | 1992-12-18 | 1996-07-16 | At&T Global Information Solutions Company | Polysilicon fuse array structure for integrated circuits |
| US6013938A (en) * | 1996-07-19 | 2000-01-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Power control device |
| JP2015018856A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | 株式会社Ihi | 半導体パワーモジュール |
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