(57)【要約】【課題】配線部材のインダクタンスを低減することができる半導体装置の端子接続構造を提供することを課題とする。【解決手段】互いに逆方向の電流が流される第１配線部材８及び第２配線部材９は、それぞれ平板形状を有すると共に互いに近接して対向するように配置されているため、相互インダクタンスの効果により第１配線部材８及び第２配線部材９のインダクタンスが低減される。また、第１配線部材８の接合部８ａ及び第２配線部材９の接合部９ａはそれぞれ半導体装置１の正極端子３及び負極端子４に超音波接合により接合されるため、第１配線部材８の接合部８ａ及び第２配線部材９の接合部９ａは、従来のようにネジ止め用部分を設ける必要がなく、小さい面積を有する。これにより第１配線部材８及び第２配線部材９のインダクタンスを低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部機器の一対の電極端子と半導体装置の対応する電極端子との間をそれぞれ接続すると共に互いに逆方向の電流が流される一対の配線部材を有する半導体装置の端子接続構造において、
前記一対の配線部材はそれぞれ平板形状を有すると共に互いに近接して対向するように配置され、
前記一対の配線部材と前記半導体装置の対応する電極端子とはそれぞれ超音波接合または抵抗溶接またははんだ付けにより接合されている
ことを特徴とする半導体装置の端子接続構造。
【請求項２】
前記外部機器の一対の電極端子はそれぞれ電源コンデンサの正極端子及び負極端子である請求項１に記載の半導体装置の端子接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置の端子接続構造に係り、特に互いに逆方向の電流が流される外部機器の一対の電極端子と半導体装置の対応する電極端子とをそれぞれ接続する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、インバータ装置を構成するためのパワーモジュール等として用いられる半導体装置が開示されており、この装置では、ケース内に収容されて互いに逆方向の電流が流される一対の内部配線部を互いに近接して対向するように配置し、相互インダクタンスの効果によりそれぞれの内部配線部のインダクタンスを低減している。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−６９４１５号公報
【０００４】
また、この半導体装置では、一対の内部配線部に接続された正極端子及び負極端子がケースの外部にまで引き出されてそれぞれケース上面に並設されており、正極端子及び負極端子にそれぞれネジ止め用孔が形成されている。このような半導体装置では、外部機器の正極端子及び負極端子に接続される一対の配線部材にもそれぞれネジ止め用孔を形成し、これら一対の配線部材と対応する半導体装置の電極端子とをネジ止めすることにより、半導体装置と外部機器の正極端子同士及び負極端子同士を一対の配線部材を介して電気的に接続することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一対の配線部材にそれぞれネジ止め用孔を形成するためのネジ止め用部分を設ける必要があると共に、これら一対の配線部分のネジ止め用部分がそれぞれ半導体装置のケース上面に並設された正極端子及び負極端子にネジ止めされるため、特許文献１の内部配線部のように一対の配線部材を互いに近接して対向配置することができずにインダクタンスが大きくなるという問題があった。したがって、例えば半導体装置によりスイッチングする時に、配線部材のインダクタンスに起因して大きなサージ電圧が発生することがあり、このサージ電圧が半導体装置の耐圧を超えると、装置内の半導体素子の破損等の不具合を生じるおそれがあった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、配線部材のインダクタンスを低減することができる半導体装置の端子接続構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る半導体装置の端子接続構造は、外部機器の一対の電極端子と半導体装置の対応する電極端子との間をそれぞれ接続すると共に互いに逆方向の電流が流される一対の配線部材を有する半導体装置の端子接続構造において、一対の配線部材はそれぞれ平板形状を有すると共に互いに近接して対向するように配置され、一対の配線部材と半導体装置の対応する電極端子とがそれぞれ超音波接合または抵抗溶接またははんだ付けにより接合されたものである。
【０００７】
また、外部機器の一対の電極端子として電源コンデンサの正極端子及び負極端子をそれぞれ配線部材を介して半導体装置の対応する電極端子に接続することができる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、配線部材のインダクタンスを低減することができる半導体装置の端子接続構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係る半導体装置の端子接続構造を示す。この半導体装置１は、インバータ装置を構成するためのパワーモジュールとして用いられるものであり、樹脂等からなるケース２を有している。このケース２の内部には図示しない半導体回路が収容されており、この半導体回路に接続されてケース２の外部にまで引き出される正極端子３及び負極端子４がそれぞれケース２上面に配置されている。
【００１０】
また、半導体装置１の近傍に外部機器としての電源コンデンサ５が配置されており、この電源コンデンサ５の正極端子６及び負極端子７がそれぞれ第１配線部材８及び第２配線部材９を介して、半導体装置１の正極端子３及び負極端子４に電気的に接続されている。ここで、第１配線部材８及び第２配線部材９は、ほぼ矩形の平板形状を有すると共に互いに近接して対向するように配置されている。また、第１配線部材８の一端部に電源コンデンサ５の正極端子６が接続されると共に、第２配線部材９の一端部に電源コンデンサ５の負極端子７が接続されている。また、第１配線部材８及び第２配線部材９の他端部にはそれぞれ小さい面積を有する接合部８ａ及び９ａが互いに重ならない位置に設けられており、これら第１配線部材８の接合部８ａ及び９ａと半導体装置１の正極端子３及び負極端子４とがそれぞれ超音波接合の一種であるリボンボンディングにより互いに接合されている。
なお、半導体装置１のケース２上面には、ケース２内の図示しない半導体回路に接続されてケース２の外部にまで引き出される中点電極端子１０も配置されている。
【００１１】
図２に示されるように、第１配線部材８の接合部８ａと半導体装置１の正極端子３とはリボン部材８ｂを介して接合部分８ｃにより互いに接合されると共に、第２配線部材９の接合部９ａと半導体装置１の負極端子４とはリボン部材９ｂを介して接合部分９ｃにより互いに接合されている。
第１配線部材８の接合部８ａ及び半導体装置１の正極端子３とリボン部材８ｂとに鉛直方向の静的圧力を加えると共に超音波発振器の振動を付加する事により互いに摩擦させて接合させればよい。同様に、第２配線部材９の接合部９ａ及び半導体装置１の正極端子４とリボン部材９ｂとに鉛直方向の静的圧力を加えると共に超音波発振器の振動を付加する事により互いに摩擦させて接合させればよい。
【００１２】
ここで、図３に示されるように、半導体装置１のケース２の内部には、一つの相の上アーム及び下アームを構成する２つの主回路素子１１及び１２が互いに直列接続されて収容されている。この回路において、点Ａから半導体装置１の正極端子３が引き出されると共に、点Ｂから半導体装置１の負極端子４が引き出されている。なお、点Ｃから半導体装置１の中点電極端子１０が引き出されている。この半導体装置１を３つ用いることにより３相構成のインバータ主回路を形成することができる。
【００１３】
次に、この発明の実施の形態１に係る半導体装置の端子接続構造の作用について説明する。上アームの主回路素子１１及び下アームの主回路素子１２をスイッチング動作させることにより、電源コンデンサ５の正極端子６及び半導体装置１の正極端子３の間を接続する第１配線部材８と、電源コンデンサ５の負極端子７及び半導体装置１の負極端子４の間を接続する第２配線部材９とに、互いに逆方向の電流が流れることとなる。このように、互いに逆方向の電流が流される第１配線部材８及び第２配線部材９は、それぞれ平板形状を有すると共に互いに近接して対向するように配置されているため、相互インダクタンスの効果により第１配線部材８及び第２配線部材９におけるインダクタンスをそれぞれ低減することができる。
また、第１配線部材８の接合部８ａ及び第２配線部材９の接合部９ａはそれぞれ半導体装置１の正極端子３及び負極端子４に超音波接合により接合されるため、第１配線部材８の接合部８ａ及び第２配線部材９の接合部９ａは、従来のようにネジ止め用部分を設ける必要がなく、小さい面積を有する。これにより第１配線部材８及び第２配線部材９のインダクタンスを低減することができる。
【００１４】
したがって、例えば半導体装置１によるスイッチング時に、第１配線部材８及び第２配線部材９のインダクタンスに起因したサージ電圧により装置１内の半導体素子が破損する等の不具合を防止することができる。また、サージ電圧の値が小さく抑えられるため、装置１内の半導体素子等として耐圧の小さいものを用いることができ、これにより製造コストを低減することができる。
また、半導体装置１の正極端子３及び負極端子４も、ネジ止めする場合に比べて、小さい面積を有する部材から形成することができ、半導体装置１の小型化及び製造コストの低減が可能になる。
【００１５】
実施の形態２．
次に図４を参照して、この発明の実施の形態２に係る半導体装置の端子接続構造を説明する。この実施の形態２は、上述の実施の形態１において、超音波接合の代わりに、抵抗溶接により第１配線部材８の接合部８ａ及び第２配線部材９の接合部９ａをそれぞれ半導体装置１の正極端子２１及び負極端子２２に接合するものである。
ここで、半導体装置１の正極端子２１及び負極端子２２はそれぞれケース２上面から上方に向かって突出した形状を有しており、第１配線部材８の接合部８ａ及び第２配線部材９の接合部９ａもこれら正極端子２１及び負極端子２２に対向するようにそれぞれ上方に向かって屈曲されている。
第１配線部材８の接合部８ａと半導体装置１の正極端子２１、及び第２配線部材９の接合部９ａと半導体装置１の負極端子２２とをそれぞれ互いに接触させた状態で電流を流し、接触部分の電気抵抗による発熱を利用して溶解させると共に加圧してそれぞれ接合部分８ｃ及び９ｃにより接合させればよい。
【００１６】
このように抵抗溶接により接合しても、上述の実施の形態１と同様に、第１配線部材８及び第２配線部材９が互いに近接して対向すると共に、第１配線部材８の接合部８ａ及び第２配線部材９の接合部９ａはネジ止め用部分を設ける必要がなく、小さい面積を有するため、第１配線部材８及び第２配線部材９のインダクタンスを低減することができる。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。
加えて、この実施の形態２では、互いに対向する第１配線部材８の接合部８ａと半導体装置１の正極端子２１との接合部分８ｃ付近においてこれら第１配線部材８の接合部８ａと半導体装置１の正極端子２１とに、図４に一点鎖線で示されるように、互いに逆方向の電流ｉが流れることとなる。同様に、互いに対向する第２配線部材９の接合部９ａと半導体装置１の負極端子２２との接合部分９ｃ付近においてもこれら第２配線部材９の接合部９ａと半導体装置１の負極端子２２とに互いに逆方向の電流が流れることとなる。そのため、それらの部分におけるインダクタンスをも低減することができる。
なお、第１配線部材８の接合部８ａと半導体装置１の正極端子２１、及び第２配線部材９の接合部９ａと半導体装置１の負極端子２２とを、抵抗溶接の代わりに、超音波接合により互いに直接に接合することもできる。
【００１７】
実施の形態３．
次に図５を参照して、この発明の実施の形態３に係る半導体装置の端子接続構造を説明する。この実施の形態３は、上述の実施の形態１において、超音波接合の代わりに、はんだ付けにより第１配線部材８の接合部８ａ及び第２配線部材９の接合部９ａをそれぞれ半導体装置１の正極端子３及び負極端子４に接合するものである。
ここで、第１配線部材８の接合部８ａと半導体装置１の正極端子３とをはんだ３１を介して接合すると共に、第２配線部材９の接合部９ａと半導体装置１の負極端子４とをはんだ３２を介して接合することができる。
【００１８】
このようにはんだ付けにより接合しても、上述の実施の形態１と同様に、第１配線部材８及び第２配線部材９が互いに近接して対向すると共に、第１配線部材８の接合部８ａ及び第２配線部材９の接合部９ａはネジ止め用部分を設ける必要がなく、小さい面積を有するため、第１配線部材８及び第２配線部材９のインダクタンスを低減することができる。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。
なお、図４に示したように、半導体装置１の正極端子２１及び負極端子２２がそれぞれケース２上面から上方に向かって突出し、これら正極端子２１及び負極端子２２に対向するように第１配線部材８の接合部８ａ及び第２配線部材９の接合部９ａもそれぞれ上方に向かって屈曲された構造においても、第１配線部材８の接合部８ａと半導体装置１の正極端子２１、及び第２配線部材９の接合部９ａと半導体装置１の負極端子２２とをそれぞれはんだ付けにより接合することもできる。
【００１９】
なお、上述の実施の形態１〜３において、インバータ主回路の一つの相を構成する回路の代わりに、チョッパー回路等を半導体装置１のケース２内に収容することもできる。
また、超音波接合、抵抗溶接及びはんだ接合に限定されず、機械的接合を用いないで接合することができる各種の接合方法を用いて、第１配線部材８の接合部８ａ及び第２配線部材９の接合部９ａをそれぞれ半導体装置１の正極端子３及び負極端子４に接合してもよい。
【００２０】
また、電源コンデンサ５として、電解コンデンサや、その他各種のコンデンサを用いることができる。
また、外部機器は電源コンデンサ５に限定されず、第１配線部材８及び第２配線部材９を介して半導体装置の対応する電極端子にそれぞれ接続される一対の電極端子を有すると共に第１配線部材８及び第２配線部材９に互いに逆方向の電流が流されるものであれば、直流電源ライン等、その他各種の機器を外部機器として接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る半導体装置の端子接続構造を示す平面図である。
【図２】実施の形態１における半導体装置の端子近傍の構造を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１におけるケース内の構造を示す回路図である。
【図４】実施の形態２における半導体装置の端子近傍の構造を示す斜視図である。
【図５】実施の形態３における半導体装置の端子近傍の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  半導体装置、２  ケース、３，６，２１  正極端子、４，７，２２  負極端子、５  電源コンデンサ、８  第１配線部材、８ａ，９ａ  接合部、８ｂ，９ｂ  リボン部材、８ｃ，９ｃ  接合部分、９  第２配線部材、１０  中点電極端子、１１，１２  主回路素子、３１，３２  はんだ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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