(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのパワー半導体素子が配置された支持プレート（２）と、少なくとも１つの前記パワー半導体素子とともに前記支持プレートを少なくとも部分的に包囲するハウジング（１）と、を有し、少なくとも１つの前記パワー半導体素子が前記ハウジング（１）から引き出された電源端子および制御端子（４〜１２）と電気的に接続されており、冷却体に組み付けられるパワー半導体と、前記冷却体との組立体において、
前記電源端子（４，５，６）は前記ハウジング（１）の一方の側で１列に配置されており、前記制御端子（７，８，９，１０，１１，１２）は前記ハウジング（１）の他方の側で１列に配置されており、互いに隣接する前記電源端子（４，５，６）間の間隔（ａ）は、互いに隣接する前記制御端子（７，８，９，１０，１１，１２）間の間隔（ｂ）よりも広く、
前記支持プレートの上に２つの前記パワー半導体素子が配置されており、該パワー半導体素子は、前記ハウジング（１）の前記一方の側に配置された共通の前記電源端子（４，５，６）と、個別の前記制御端子（７，８，９，１０，１１，１２）と、を有しており、
該制御端子のうち、第１のパワー半導体素子に属する制御端子（７，８，９）は、前記ハウジングの前記他方の側で第１の列をなすように並んで配置されており、第２のパワー半導体素子に属する制御端子（１０，１１，１２）は、前記ハウジングの前記他方の側で第２の列をなすように並んで配置されており、
前記制御端子（７，８，９，１０，１１，１２）の前記第１の列と前記第２の列との間の間隔（ｃ）は、前記第１の列および前記第２の列の前記制御端子（７，８，９，１０，１１，１２）間の前記間隔（ｂ）よりも広く、
前記制御端子（７，８，９，１０，１１，１２）の前記第１の列と前記第２の列との間の前記間隔（ｃ）は、互いに隣接する前記電源端子間の前記間隔（ａ）以下であり、
前記支持プレート（２）は、絶縁性のセラミック基板からなり、前記ハウジング（１）の底面（３）を形成し、前記ハウジング（１）の方に向いた面と前記ハウジング（１）と反対に向いた面の両方に金属層を備えており、
前記電源端子（４，５，６）と前記制御端子（７，８，９，１０，１１，１２）は、表面実装部品の端子として構成され、前記ハウジング（１）から側方に延びる第１の部分（Ａ）と、前記第１の部分から配線板へ向けて延びる第２の部分（Ｂ）と、前記第２の部分から外部に向けて側方に延びる第３の部分（Ｃ）と、を有し、
前記冷却体の方を向けられる前記支持プレート（２）の側面は、前記ハウジング（１）の底面（３）と同一平面上で終端しており、前記ハウジングの方に向いた面に備えられている金属層は回路構造の導体路に基づき構造化されていることを特徴とする、パワー半導体と冷却体との組立体。
【請求項２】
前記パワー半導体素子の前記電源端子（４，５，６）は前記制御端子（７，８，９，１０，１１，１２）よりも大きい断面を有していることを特徴とする、請求項１に記載のパワー半導体と冷却体との組立体。
【請求項３】
少なくとも１つの前記パワー半導体素子はＩＧＢＴであることを特徴とする、請求項１または２に記載のパワー半導体と冷却体との組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング、電源端子および制御端子を備えるパワー半導体に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば公知のＩＧＢＴをも含むパワー半導体は、電子工学のさまざまな分野、たとえば電動モータの駆動制御装置で使用されている。
【０００３】
特許文献１および特許文献２は、それぞれ、電気的に絶縁性の基板を有し、その上にパワー半導体素子を備える回路構造が配置されたパワー半導体モジュールを開示している。基板は、回路構造を取り囲むプラスチックハウジングの底面を形成する。回路構造と接続される半導体素子の電気的な電源端子は、ハウジングを通って外部に延びている。ハウジングは、回路構造を保護するためにグラウト材により充填されている。ハウジングへの取付点は、冷却体とモジュールをねじ止めする役目をする。
【０００４】
特許文献３は、ハウジングの底面を形成する絶縁性のセラミック基板からなる支持プレートを有するパワー半導体を開示している。支持プレートは金属層を有する上面および下面を備えており、上側の金属層は導体路を形成するように構造化されている。パワー半導体素子と、半導体素子の電源端子および制御端子とが、導体路と接続されている。電源端子および制御端子は、ハウジングから側方へ引き出されている。パワー半導体の電源端子および制御端子は、ＳＭＤ（Surface-Mounted Device）とも呼ばれる表面実装部品の接続部として構成されている。ＳＭＤ部品は、配線板の上に組み付けられる。
【０００５】
ハウジングの内部にある電源端子および制御端子の区域と支持体との間、およびハウジングの外部にある電源端子および制御端子の区域と配線板との間で、電気的な動作に要求される空間距離・沿面距離のための絶縁間隔を確保するため、電源端子および制御端子は、これらの接続部がハウジングの内部でまず支持プレートから垂直方向に離れるように延び、次いで、ハウジングから側方に向けて外部へと延び、それから、配線板に対して垂直に延びるように構成されている。この場合、すべての電源端子および制御端子が等しい間隔を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０５１３４１０Ｂ１号明細書
【特許文献２】ドイツ特許第１９６４６３９６Ｃ２号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１９７６３５８Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、改善された工学特性を持ったパワー半導体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、本発明による請求項１に記載の特徴によって達成される。従属請求項は、本発明の好ましい実施態様に関するものである。
【０００９】
本発明によるパワー半導体は、少なくとも１つのパワー半導体素子が配置された支持プレートを備えている。少なくとも１つのパワー半導体素子とともに支持プレートは、ハウジングによって少なくとも部分的に包囲されている。少なくとも１つのパワー半導体素子と、ハウジングから引き出された電源端子および制御端子とが、電気的に接続されている。
【００１０】
本発明によるパワー半導体は、電源端子がハウジングの一方の側で１列に配置されており、制御端子はハウジングの他方の側で１列に配置されており、互いに隣接する電源端子間の間隔は、互いに隣接する制御端子間の間隔よりも広いことを特徴とする。ハウジングの両側における電源端子および制御端子のこの特別な配置によって、特に電圧および電流が高い場合に、改善された電気特性が得られる。それは、空間距離・沿面距離のための絶縁間隔が、公知のパワー半導体の場合よりも広くなるからである。
【００１１】
１つの好ましい実施態様では、電源端子は制御端子よりも大きい断面を有しており、それにより、パワー半導体は高い電流を作用するのに適している。
【００１２】
電源端子および制御端子の上述した配置のほか、接続部そのものの特別な構成によって、クリティカルな空間距離または沿面距離が回避される。別の好ましい実施態様では、電源端子および制御端子は、ハウジングから側方に延びる第１の部分と、第１の部分から配線板へ延びる第２の部分と、第２の部分から外部に向けて側方に延びる第３の部分と、を有している。個々の部分は、約９０°の角度をなしていることが好ましい。
【００１３】
支持プレート上には、複数のパワー半導体素子が配置されていてよい。特に好ましい実施態様では、支持プレート上に２つのパワー半導体素子が配置されている。このとき、パワー半導体素子は、ハウジングの一方の側に配置された共通の電源端子と、ハウジングの他方の側に配置された別々の制御端子と、を有している。第１のパワー半導体素子に属する制御端子は、ハウジングの第１の列に沿って並んで配置されており、第２のパワー半導体素子に属する制御端子は、第２の列に沿って並んで配置されている。制御端子の第１の列と第２の列との間の間隔は、第１の列および第２の列における互いに隣接する制御端子間の間隔よりも広いことが好ましい。このような特に好ましい配置によって、制御端子が個々のグループに区分され、各々のグループの接続部が１つのパワー半導体だけに属する。それにより、電位が互いに著しく相違することがある異なるグループの制御端子が、十分な絶縁間隔をおいて配置されることが保証される。それに対して、電位が互いにさほど相違することがない同じグループの制御端子は、密接に並んで配置される。制御端子の第１の列と第２の列との間の間隔は、互いに隣接する電源端子間の間隔と同等であるか、またはこれよりも狭くてよい。
【００１４】
パワー半導体モジュールがどのような構成であるかは、本発明にとって基本的に重要ではない。パワー半導体モジュールは、たとえばＩＧＢＴあるいはＭＯＳＦＥＴあるいはその他の周知のパワー半導体素子であってよい。
【００１５】
冷却体への組付けのため、冷却体の方を向けられる支持体の側面は、ハウジングと同一平面上で終端しているのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるパワー半導体の実施形態を裏面から示す斜視図である。
【図２】図１に示すパワー半導体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
本発明によるパワー半導体デバイスは、たとえばエポキシ素材のような絶縁性材料から形成されることが好ましいハウジング１を有している。あるいはハウジング１は、少なくとも部分的に金属から形成されていてもよい。図１および図２は、パワー半導体のハウジングを異なる視点から示している。パワー半導体自体は周知なので、パワー半導体素子とそのハウジング内部での接続についての説明は省略する。本実施形態では、長方形状の平坦なハウジングは２５ｍｍ×２３ｍｍ×５．５ｍｍの寸法を有している。
【００１９】
ハウジング１は、絶縁性のセラミック基板からなる支持プレート２を部分的に包囲しており、支持プレート２はハウジング１の底面３を形成する。支持プレート２は、ハウジングの方に向いた面だけでなく、ハウジングと反対に向いた面にも金属層を備えており、ハウジングの方を向いた金属層は、回路構造の導体路に基づき構造化されている。このように構造化された金属層の上に、本実施形態では、不図示の２つのパワー半導体素子、たとえばＩＧＢＴが配置されている。パワー半導体素子は、当該パワー半導体素子の下面で、構造化された金属層とはんだ付けされていてよい。パワー半導体素子の上面では、パワー半導体素子は、不図示のボンディングワイヤによって、構造化された金属層の導体路と電気的に接続されており、ボンディングワイヤの端部はパワー半導体素子と導体路にそれぞれはんだ付けされている。パワー半導体は不図示の冷却体に組み付けられており、ハウジングの底面３が冷却体の上に載せられている。
【００２０】
両方のパワー半導体モジュールは、電源端子４，５，６および制御端子７，８，９，１０，１１，１２を備えている。両方のパワー半導体素子の電源端子４，５，６は、本実施形態では、ハウジング１から側方に引き出された３つの共通の電源端子にまとめられている。その一方で、両方のパワー半導体素子は、ハウジング１から引き出された、それぞれ３つの別々の制御端子７，８，９および１０，１１，１２を有している。
【００２１】
電源端子および制御端子４〜１２は、表面実装部品すなわちＳＭＤ部品（Surface-Mounted Device）の端子として構成された、ラグ状に構成された端子であって良い。すべての端子は、ハウジング１から外部に向けて側方へ延びる第１の部分Ａを有している。第１の部分Ａの次には、第１の部分に対して約９０°の角度をなす、図示しない配線板の方に延びる第２の部分Ｂが続いている。第２の部分Ｂは、第２の部分Ｂに対して約９０°の角度をなす、外部の方へ延びた第３の部分Ｃへと移行している。各々の端子の第３の部分は、不図示の配線板と電気的に接続されている。電源端子と制御端子４〜１２のそれぞれの断面は異なっており、電源端子４，５，６は制御端子７，８，９，１０，１１，１２よりも大きい断面を有している。
【００２２】
電源端子４，５，６は、ハウジングの一方の長辺に一定の間隔ａをおいて１列に配置されており、それに対して、隣接する制御端子７，８，９，１０，１１，１２はハウジングの他方の長辺に間隔ｂをおいて１列に配置されている。互いに隣接する電源端子４，５，６間の間隔ａは、外側の電源端子とハウジングの縁部との間隔よりも広い。両方のパワー半導体素子の互いに隣接する制御端子７，８，９，１０，１１，１２は、ハウジング１の他方の長辺に並んで配置され、互いに隣接する制御端子４，５，６間の間隔ｂよりも広い間隔ｃをおいて配置された第１のグループ７，８，９と第２のグループ１０，１１，１２を形成している。このとき、間隔ｃは間隔ａと同様であるか、または間隔ａよりも狭くて良い。電源端子および制御端子の上記の特別な配置だけでなく、特別な構成によっても、高い電圧および電流での電気的な動作のために十分な空間距離および沿面距離が確保されるので、半導体素子の電気特性が改善される。
【符号の説明】
【００２３】
１  ハウジング
２  支持プレート
３  底面
４，５，６  電源端子
７，８，９，１０，１１，１２  制御端子
【図１】
0006513326.tif 000002
【図２】
0006513326.tif 000003