(57)【要約】【課題】半導体チップの故障につながる過電流を外観によって容易に判別できるようにする。【解決手段】半導体チップ５を含む一対の部位５，３の間を、主電流配線６と、この主電流配線６に並列な補助配線１１とで接続し、この補助配線１１を、ケース１２の目視窓１３から目視できるようにしておく。補助配線１１の電流容量は主電流配線６よりも小さく設定される。半導体チップ５に流れる電流が所定の規定値を越えると、主電流配線６より先に補助配線１１が溶断し、ケース１２の目視窓１３を通して外部から視認する。電気特性の検査なしで半導体応用装置の交換の要否を判断できる。【選択図】図１
2006093278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一の半導体チップと、
前記半導体チップを含む一対の部位の間に形成されて当該部位同士を接続する主電流配線と、
前記主電流配線よりも電流容量が小さく設定され、前記一対の部位同士の間に形成されて、前記主電流配線に並列に前記部位同士を接続する補助配線と
を備える半導体応用装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体応用装置であって、
前記一対の部位、前記主電流配線及び前記補助配線を収納するとともに、前記補助配線を外部から目視可能に形成された目視窓が形成されたケースをさらに備える半導体応用装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体応用装置であって、
前記補助配線が複数設けられたことを特徴とする半導体応用装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体応用装置であって、
複数の前記補助配線の電流容量が異なって設定されたことを特徴とする半導体応用装置。
【請求項５】
請求項２に記載の半導体応用装置であって、
前記補助配線が溶断したか否かによって点灯状態と消灯状態とを変化させる発光素子をさらに備える半導体応用装置。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体応用装置であって、
前記補助配線がアルミニウム製である、半導体応用装置。
【請求項７】
請求項２に記載の半導体応用装置であって、
前記ケースと前記目視窓とが同時成形で一体形成された単一部品である、半導体応用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一の半導体チップを備える半導体応用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電鉄等に使用されるインバータ回路を始めとした半導体応用装置において、システム構成時には大電流・高耐圧等の必要性のため、数個から数十個の半導体チップを使用して１ユニットを形成することが多い。
【０００３】
この半導体応用装置に使用する半導体チップが１つでも異常になるとシステム全体に影響が出ることになるため、個々の半導体チップが正常であるかどうかを定期的に電気特性で検査し、異常なものは交換することが行なわれている。
【０００４】
しかし、このようなユニットでは半導体チップの周辺を外部ブスバ、制御基板、平滑コンデンサ等の部品が取り囲んでおり、これらを取り外して半導体チップの電気特性を一つ一つ検査することは、多大な作業量と時間を要する。
【０００５】
また、この検査においても半導体チップがその電流容量を超えた過電流を受けているかどうかまでは十分に確認できず、過電流履歴により破壊直前まで疲労が進んでいる半導体チップが良品と判断されて再度ユニットに組み込まれ、再稼動後すぐに破壊してしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、従来においては、例えば特許文献１のように、ワイヤを半導体チップと外部導出端子との間に配線し、半導体チップの故障が基で過電流が流れた際には、このワイヤが速やかに溶断して半導体チップへの過電流の通流を絶つ技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平０７−０７８９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の技術では、ワイヤを溶断して半導体チップへの過電流の通流を絶つことにより、半導体チップの破壊を防止することができる。
【０００９】
しかしながら、ワイヤが溶断することにより半導体応用装置が停止してしまい、その故障を未然に防ぐことができなかった。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、半導体チップの故障につながる過電流の有無を外観によって容易に判別できるようにすることで、半導体チップの電気特性を一つ一つ検査する必要性をなくすとともに、過電流の要因となる外部ノイズや定常電流の抑制などの適切な処置を行なうことで、半導体応用装置の故障を未然に防ぐことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決すべく、この発明は、少なくとも一の半導体チップと、前記半導体チップを含む一対の部位の間に形成されて当該部位同士を接続する主電流配線と、前記主電流配線よりも電流容量が小さく設定され、前記一対の部位同士の間に形成されて、前記主電流配線に並列に前記部位同士を接続する補助配線とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の半導体応用装置では、補助配線の電流容量が主電流配線よりも小さく設定されているので、半導体チップに流れる電流が所定の規定値を越えると、主電流配線より先に補助配線が溶断する。このように、補助配線の溶断有無を外観で調べることが可能であるので、主電流配線に規定値以上の電流が加わっているかどうかを判別でき、電気特性の検査を行うことをせずに半導体応用装置の交換が必要であるといった判断を行うことができる。この場合、補助配線が溶断しても、主電流配線が溶断しなければ、半導体応用装置の動作は正常に行なわれるため、例えば定期点検時に補助配線が溶断しているか否かを確認し、補助配線が溶断している半導体応用装置だけを交換するなどの取り扱いが可能となる。したがって、補助配線が形成されていない場合に比べると、主電流配線が突然に溶断し半導体応用装置の動作を停止してしまったり、半導体応用装置内の半導体チップ等に電流が集中して破壊を起こしたりする事態を未然に防止できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
｛実施の形態１｝
図１は本発明の実施の形態１に係る半導体応用装置の構造を示す平面図、図２は同じくその等価回路を示す概略回路図、図３は同じくその外観を示す平面図、図４は同じくその断面図である。
【００１４】
この半導体応用装置は、図１の如く、絶縁基板１上に、コレクタパターン２、エミッタパターン３及びゲートパターン４が形成され、コレクタパターン２上に半導体チップ５が搭載されている。この半導体チップ５の上面とエミッタパターン３の上面とは、複数の主電流配線６によって接続され、また半導体チップ５の上面からゲートパターン４の上面にかけては、ゲート配線７が形成されている。さらに、コレクタパターン２、エミッタパターン３及びゲートパターン４のそれぞれの上面には、コレクタ接合部８、エミッタ接合部９及びゲート接合部１０がそれぞれ形成されている。
【００１５】
そして、この半導体応用装置では、図１及び図２の如く、半導体チップ５の上面からエミッタパターン３の上面との間に、上記の主電流配線６と電気的に並列に補助配線１１が形成されており、この補助配線１１の電流容量が主電流配線６より小さく設定されている。これにより、半導体チップ５とエミッタパターン３との間に流れる電流がある規定値を越えると、主電流配線６より先に補助配線１１が溶断するように設定される。
【００１６】
ここで、主電流配線６がＮ本で構成され、この主電流配線６が最大電流Ａまで耐久する場合、１本あたりの主電流配線６の電流容量がＡ／Ｎで表されることから、１本の補助配線１１の電流容量Ｘは「Ｘ＜Ａ／Ｎ」に設定される。例えば、この１本の補助配線１１の電流容量Ｘは、上記の「Ａ／Ｎ」に対して５０％程度に設定される。
【００１７】
また、補助配線１１の電流容量Ｘを各主電流配線６より小さくする方法としては、補助配線１１の直径や断面積を各主電流配線６よりも小さくしたり、補助配線１１の材料としてＡｌ化合物等の融点の低い（ただし電気伝導率は主電流配線６とほぼ同じ）材料を用いたりする方法を採用する。
【００１８】
ここで、補助配線１１として例えばアルミニウム製のワイヤを使用する場合、直径が４００μｍと仮定すると、「長さ／電流」は「１５ｍｍ／２４Ａ」「２５ｍｍ／１７Ａ」「３５ｍｍ／１３Ａ」等となる。また、補助配線１１の溶断電流は、断面積の２乗に反比例し、例えば直径が２００μｍの場合は４００μｍの場合に比べて１／４の電流で溶断される。これらのことを考慮して、補助配線１１の径や長さ等が設定される。
【００１９】
また、補助配線１１をアルミニウムで形成することで、補助配線１１を安価に形成できる利点がある。
【００２０】
さらに、図３及び図４の如く、この半導体応用装置はケース１２を備えており、このケース１２には目視窓１３が形成されており、この目視窓１３を通して、補助配線１１が溶断したか否かを装置外部から視認することが可能となっている。尚、目視窓１３は、例えば透明のアクリル等の樹脂またはガラス等を用いて例えばケース１２と別部品のものとして形成されており、ケース１２に形成された窓孔に填め込まれるなどして設置される。
【００２１】
尚、ケース１２内は、図４の如く、例えば下層に透明のシリコンゲル１３ａが封入され、上層に例えば黒色のエポキシ樹脂１３ｂ等が封入されて、目視窓１３の下方に透明のシリコンゲル１３ａまでを中空状に保つための筒体１３ｃを形成するなど、補助配線１１の溶断の有無を目視窓１３で目視することが可能なようにしておく。あるいは、透明のシリコンゲル１３ａのみが封入されても差し支えない。
【００２２】
以上の構成の半導体応用装置では、半導体チップ５が動作すると、半導体チップ５とエミッタパターン３との間に、複数の主電流配線６を通って電流が流れるとともに、補助配線１１にも電流が流れる。
【００２３】
ここで、この電流が主電流配線６の持つ容量を超えて大きくなると、主電流配線６に過電流が流れるとともに、補助配線１１にも過電流が流れる。
【００２４】
そして、半導体チップ５とエミッタパターン３との間の電流が所定の規定値を越えると、主電流配線６より先に補助配線１１が溶断する。かかる補助配線１１の溶断は、半導体応用装置のケース１２に形成された目視窓１３を通して外部から視認することができる。
【００２５】
このように、補助配線１１の溶断有無を外観で調べることにより、主電流配線６に規定値以上の電流が加わっているかどうかを判別でき、電気特性の検査を行うことをせずに半導体応用装置の交換が必要であるといった判断を行うことができる。
【００２６】
この場合、補助配線１１が溶断しても、主電流配線６が溶断しなければ、半導体応用装置の動作は正常に行なわれるため、例えば定期点検時に補助配線１１が溶断しているか否かを確認し、補助配線１１が溶断している半導体応用装置だけを交換するという取り扱いが可能である。
【００２７】
また、目視窓１３を通じて補助配線１１の溶断を発見した場合には、半導体応用装置に加わる外部ノイズを減らしたり、半導体チップ５とエミッタパターン３との間の電流の値を下げるなどの処置を行なうことにより、半導体応用装置の停止や破壊を未然に防ぐことができる。
【００２８】
以上のことから、補助配線１１が形成されていない場合に比べると、主電流配線６が異常に加熱して突然に溶断し半導体応用装置の動作を停止してしまったり、半導体応用装置内の半導体チップ５等に電流が集中して破壊を起こしたりする事態を防止できる。
【００２９】
｛実施の形態２｝
図５は本発明の実施の形態２に係る半導体応用装置の一部の構造を示す平面図である。なお、図５では実施の形態１と同様の機能を有する要素については同一符号を付している。
【００３０】
この実施の形態の半導体応用装置は、図５の如く、エミッタパターン３とゲートパターン４とが、コレクタパターン２が形成された絶縁基板１上に形成されるのではなく、ケース１２に内蔵された構成となっている。
【００３１】
その他の構成は、実施の形態１と同様である。特に、半導体チップ５とエミッタパターン３との間に、主電流配線６に並列に補助配線１１を形成している点、及びこの補助配線１１がケース１２（図３）の目視窓１３で目視できる点が、実施の形態１と同様である。
【００３２】
かかる実施の形態でも、実施の形態１と同様の利点がある。
【００３３】
｛実施の形態３｝
図６は本発明の実施の形態３に係る半導体応用装置の構造を示す平面図である。なお、図６では実施の形態１と同様の機能を有する要素については同一符号を付している。
【００３４】
この実施の形態の半導体応用装置は、図６の如く、半導体チップ５とエミッタパターン３との間に、主電流配線６に並列に複数の補助配線１１が形成されたものである。この複数の補助配線１１は、ケース１２（図３）の目視窓１３で目視できる点は、実施の形態１と同様である。
【００３５】
この実施の形態では、複数の補助配線１１のうちの何本が溶断したかを目視窓１３で目視して調べることで、過電流の大小を知ることができる。
【００３６】
｛実施の形態４｝
本発明の実施の形態４に係る半導体応用装置は、図６に示した実施の形態３の構造と基本的には類似しているが、複数の補助配線１１のワイヤ径が異なるなどして、各補助配線１１の電流容量が異なって設定されている。
【００３７】
この場合において、半導体チップ５とエミッタパターン３との間に過電流が流れると、相対的にワイヤ径の細い補助配線１１が、相対的にワイヤ径の太い補助配線１１よりも先に溶断する。したがって、どのワイヤ径の補助配線１１が溶断したかを調べることで、過電流の大小を詳細に目視窓１３で目視することができる。
【００３８】
｛実施の形態５｝
図７は本発明の実施の形態５に係る半導体応用装置の構造を示す平面図、図８は同じくその外観を示す平面図である。なお、図７及び図８では実施の形態１と同様の機能を有する要素については同一符号を付している。
【００３９】
この実施の形態の半導体応用装置は、図７及び図８の如く、ケース１２内に発光素子１４が設置され、この発光素子１４の一端が補助配線１１ａを通じて半導体チップ５に接続され、他端が補助配線１１ｂを通じてエミッタパターン３に電気的に接続されている。即ち、半導体チップ５とエミッタパターン３との間に、主電流配線６と並列に発光素子１４が接続されていることになる。
【００４０】
そして、発光素子１４は、少なくともいずれか一方の補助配線１１ａ，１１ｂが溶断されない限り、半導体チップ５とエミッタパターン３との間に電流が流れることで点灯し、少なくともいずれか一方の補助配線１１ａ，１１ｂが溶断されたときに発光素子１４が消灯する。
【００４１】
また、ケース１２の目視窓１３は、発光素子１４に対応する位置に形成されている。
【００４２】
したがって、例えば半導体チップ５の通電時において、目視窓１３を通して発光素子１４が消灯していることを目視することにより、半導体チップ５とエミッタパターン３との間に過電流が流れていることを容易に認識できる。
【００４３】
｛実施の形態６｝
本発明の実施の形態６に係る半導体応用装置は、目視窓１３が、透明度の高い樹脂を使用して、ケース１２に対して二色成型で形成されており、これにより目視窓１３とケース１２とが別部品でなく単一部品として構成されている。
【００４４】
具体的に、この半導体応用装置では、ひとつの金型に２つの射出装置を備えた金型成形装置を用いて、一方からケース１２用の黒色ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等を射出すると共に、目視窓１３用の透明ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）等を射出して、ケース１２と目視窓１３とを同時に成形すればよい。
【００４５】
ケース１２の内部の構成は、上記の実施の形態１〜５のいずれかと同様である。
【００４６】
この実施の形態でも、上記の実施の形態１〜５と同様の利点があるとともに、目視窓１３を安価に製造できる利点がある。
【００４７】
尚、上記の実施の形態５では、発光素子１４は、少なくともいずれか一方の補助配線１１ａ，１１ｂが溶断されない限り、半導体チップ５とエミッタパターン３との間に電流が流れることで点灯し、少なくともいずれか一方の補助配線１１ａ，１１ｂが溶断されたときに発光素子１４が消灯するようになっていたが、逆に、発光素子１４が、少なくともいずれか一方の補助配線１１ａ，１１ｂが溶断されない限り消灯し、少なくともいずれか一方の補助配線１１ａ，１１ｂが溶断されたときに点灯するようにしてもよい。
【００４８】
例えば図９の如く、補助配線１１が溶断されていないときには、この補助配線１１によりトランジスタ１５のベースが接地されるなどしてオフすることで、発光素子１４に流れる電流が遮断される一方、補助配線１１が溶断されたときには、トランジスタ１５のベースがハイ状態になってオンとなり、発光素子１４に電流が流れて点灯する構成であれば、正常状態で発光素子１４が消灯し、補助配線１１が溶断したときに始めて発光素子１４を点灯させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体応用装置の構造を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体応用装置の等価回路を示す概略回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体応用装置の外観を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体応用装置の外観を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る半導体応用装置の構造を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る半導体応用装置の構造を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る半導体応用装置の構造を示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る半導体応用装置の外観を示す平面図である。
【図９】本発明の他の実施例に係る半導体応用装置の一部を示す等価回路図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  絶縁基板，２  コレクタパターン，３  エミッタパターン，４  ゲートパターン，５  半導体チップ，６  主電流配線，７  ゲート配線，８  コレクタ接合部，９  エミッタ接合部，１０  ゲート接合部，１１，  １１ａ，１１ｂ  補助配線，１２  ケース，１３  目視窓，１３ａ  シリコンゲル，１３ｂ  エポキシ樹脂，１３ｃ  筒体，１４  発光素子，１５  トランジスタ。
【図１】
2006093278.tif 000003
【図２】
2006093278.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006093278.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006093278.tif 000009
【図８】
2006093278.tif 000010
【図９】
2006093278.tif 000011