(57)【要約】【課題】破壊時に開放状態にならず、多直列接続して使用できるモジュール型半導体素子を提供する。【解決手段】モジュール内部に設けられた複数の半導体チップ４と並列に１以上の加圧接触用半導体チップ１２を設け、加圧接触用半導体チップ１２と２つの内部主電極の一方７との間を加圧接触電極１４で接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの内部主電極の一方と複数の第１半導体チップとの間をボンディングワイヤで接続したモジュール型半導体素子であって、
モジュール内部に前記複数の第１半導体チップと並列に１以上の第２半導体チップを設け、前記第２半導体チップと前記２つの内部主電極の一方との間を加圧接触電極で接続したことを特徴とするモジュール型半導体素子。
【請求項２】
前記加圧接触電極は前記第２半導体チップに加圧接触させるための加圧部材を備えることを特徴とする請求項１記載のモジュール型半導体素子。
【請求項３】
前記加圧部材は、
一端がモジュールの加圧面側に固定され、他端に前記加圧接触電極を取り付けることにより前記加圧接触電極を前記第２半導体チップに加圧接触させる絶縁体の支柱であることを特徴とする請求項２記載のモジュール型半導体素子。
【請求項４】
前記加圧部材は、
モジュールを覆う絶縁パッケージに設けられたねじ穴に前記絶縁パッケージの外部から貫通させることにより前記加圧接触電極を前記第２半導体チップに加圧接触させるねじ込み式の部材であることを特徴とする請求項２記載のモジュール型半導体素子。
【請求項５】
前記加圧部材は、
モジュールを覆う絶縁パッケージと前記加圧接触電極との間に配置され、前記絶縁パッケージを閉じることにより前記加圧接触電極を前記第２半導体チップに加圧接触させる板状の弾性部材であることを特徴とする請求項２記載のモジュール型半導体素子。
【請求項６】
前記加圧部材は、
モジュールを覆う絶縁パッケージと前記加圧接触電極との間に配置され、前記絶縁パッケージを閉じることにより前記加圧接触電極を前記第２半導体チップに加圧接触させる皿バネであることを特徴とする請求項２記載のモジュール型半導体素子。
【請求項７】
２つの内部主電極の一方と複数の第１半導体チップとの間をボンディングワイヤで接続したモジュール型半導体素子であって、
モジュール外部に前記複数の第１半導体チップと並列に１以上の第２半導体チップを設け、前記第２半導体チップと前記モジュール外部に設けられた２つの外部主電極の一方との間を第１加圧接触電極で接続し、前記第２半導体チップと前記２つの外部主電極の他方との間を第２加圧接触電極で接続したことを特徴とするモジュール型半導体素子。
【請求項８】
前記第１加圧接触電極及び前記第２加圧接触電極を前記第２半導体チップに加圧接触させるための加圧部材を備えることを特徴とする請求項７記載のモジュール型半導体素子。
【請求項９】
前記加圧部材は、
一端が前記第２加圧接触電極に固定され、他端に前記第１加圧接触電極を取り付けることにより前記第１加圧接触電極及び前記第２加圧接触電極を前記第２半導体チップに加圧接触させる絶縁体の支柱であることを特徴とする請求項８記載のモジュール型半導体素子。
【請求項１０】
前記加圧部材は、
前記第２半導体チップの加圧接触部を覆う絶縁パッケージに設けられたねじ穴に前記絶縁パッケージの外部から貫通させることにより前記第１加圧接触電極及び第２加圧接触電極を前記第２半導体チップに加圧接触させるねじ込み式の部材であることを特徴とする請求項８記載のモジュール型半導体素子。
【請求項１１】
前記加圧部材は、
前記第２半導体チップの加圧接触部を覆う絶縁パッケージと前記第１加圧接触電極との間に配置され、前記絶縁パッケージを閉じることにより前記第１加圧接触電極及び前記第２加圧接触電極を前記第２半導体チップに加圧接触させる板状の弾性部材であることを特徴とする請求項８記載のモジュール型半導体素子。
【請求項１２】
前記加圧部材は、
前記第２半導体チップの加圧接触部を覆う絶縁パッケージと前記第１加圧接触電極との間に配置され、前記絶縁パッケージを閉じることにより前記第１加圧接触電極及び前記第２加圧接触電極を前記第２半導体チップに加圧接触させる皿バネであることを特徴とする請求項８記載のモジュール型半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの主電極の一方と半導体チップとの間をボンディングワイヤで接続したモジュール型半導体素子に関し、特にボンディングワイヤが断線した場合にも開放状態にならないようにする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧の電力変換器では、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子を大きな部品でスタックして使用する圧接型半導体素子が使用されていたが、近年は半導体素子を冷却板にボルト止めして使用することができるモジュール型の半導体素子の需要が大きくなっている。
【０００３】
従来のモジュール型半導体素子は、圧接型半導体素子のように半導体の電極を加圧して接続するものとは異なり、回路基板上に形成された２つの主電極の一方と半導体チップとの間をボンディングワイヤを使用して接続している。
【０００４】
図２８は従来のモジュール型半導体素子を多直列接続で使用した単相ブリッジ型の電力変換器の構成図である。図２８に示すように、このモジュール型半導体素子１１０は、互いに並列に接続された複数の半導体チップ４で構成され、複数の半導体チップ４とエミッタ電極Ｅとの間をボンディングワイヤ１５で接続している。
【０００５】
また、この電力変換器１００は、従来のモジュール型半導体素子１１０を多直列接続したものを１相のアームとし、Ｕ相アーム１０１、Ｖ相アーム１０２、Ｘ相アーム１０３、Ｙ相アーム１０４の４相のアームと負荷１０５とをブリッジに組んだものである。この電力変換器１００は、通常、ある信号パターンでＵ相アーム１０１−負荷１０５−Ｙ相アーム１０４と電流を流した後、Ｖ相アーム１０２−負荷１０５−Ｘ相アーム１０３と電流を流し、これを繰り返して運転される。
【特許文献１】特開２００４−１１１９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２８に示した従来のモジュール型半導体素子は、複数の半導体チップ４とエミッタ電極Ｅとの間をボンディングワイヤ１５で接続している。しかしながら、ボンディングワイヤ１５は過電流等により断線しやすいため、圧接型半導体素子が短絡状態で破壊するのに対して、従来のモジュール型半導体素子はボンディングワイヤ１５が断線して、開放状態で破壊する。
【０００７】
従って、図２８に示すように、高電圧の電力変換器１００で従来のモジュール型半導体素子を多直列接続して使用すると、例えばＹ相アーム１０４の１素子が破壊した場合、Ｙ相アーム１０４が非導通状態となり、電力変換器１００は運転が継続できなくなってしまう。
【０００８】
本発明は、破壊時に開放状態にならず、多直列接続して使用できるモジュール型半導体素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係るモジュール型半導体素子は、２つの内部主電極の一方と複数の第１半導体チップとの間をボンディングワイヤで接続したモジュール型半導体素子であって、モジュール内部に前記複数の第１半導体チップと並列に１以上の第２半導体チップを設け、前記第２半導体チップと前記２つの内部主電極の一方との間を加圧接触電極で接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るモジュール型半導体素子によれば、複数の第１半導体チップと並列に１以上の第２半導体チップを設け、第２半導体チップと２つの主電極の一方との間を加圧接触電極で接続したので、破壊時に開放状態にならず、多直列接続して使用したときにモジュール型半導体素子の一部が破壊した場合にも直列接続された他のモジュール型半導体素子が非導通状態になることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例に係るモジュール型半導体素子を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、背景技術の欄で説明したモジュール型半導体素子の構成部分と同一又は相当部分には、背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１〜図４は本発明の実施例１に係るモジュール型半導体素子を示す構造図である。図１は上面図、図２は図１のＡ−Ａ間の断面図、図３は図１のＢ−Ｂ間の断面図、図４は図１のＣ−Ｃ間の断面図である。
【００１３】
図１〜図４に示すように、本発明の実施例１に係るモジュール型半導体素子は、放熱用金属板１上にＤＢＣ（Direct Bond Copper）基板２及び絶縁板３が接着されている。ＤＢＣ基板２上には、複数の半導体チップ４、コレクタ電極５が接着されている。また、ＤＢＣ基板２上には、絶縁板６を介してエミッタ電極７が接着され、絶縁板８を介してゲート電極９が接着されている。ボンディング部１６では、図３に示すように、半導体チップ４とエミッタ電極７との間及び半導体チップ４とゲート電極９との間は、ボンディングワイヤ１５で電気的に接続されている。
【００１４】
加圧電極部１７では、図２に示すように、絶縁板３上にコレクタ電極１０が接着され、コレクタ電極１０上にはＭｏ板１１が接着され、Ｍｏ板１１上には加圧接触用半導体チップ１２が接着され、加圧接触用半導体チップ１２上にはＭｏ板１３が接着され、Ｍｏ板１３上には加圧接触電極１４が接着されている。
【００１５】
加圧接触電極１４は、図４に示すように、略Ｌ字型に形成された板状の導体であり、加圧接触によりＭｏ板１３を介して加圧接触用半導体チップ１２と電気的に接続されるとともにエミッタ電極７と電気的に接続されている。また、加圧接触電極１４は、ボンディングワイヤ１５に比べて、過電流等により断線しにくいので、例えば加圧接触用半導体チップ１２が破壊して、過電流が流れた場合にも断線することはない。
【００１６】
また、加圧接触用半導体チップ１２とコレクタ電極１０とはＭｏ板１１を介して接続され、Ｍｏ板１３とゲート電極９との間はボンディングワイヤ１５で接続され、加圧接触用半導体チップ１２とゲート電極９とはＭｏ板１３を介して接続されている。
【００１７】
即ち、加圧接触用半導体チップ１２は、両面の主電極面をＭｏ板１１とＭｏ板１３とに挟まれた状態で加圧接触電極１４により加圧され、加圧接触によりエミッタ電極３２及びコレクタ電極３１に接続され、ボンディングワイヤ１５によりゲート電極９に接続されている。
【００１８】
また、放熱用金属板１上には、モジュール全体を覆うように、絶縁パッケージ１９が設けられ、絶縁パッケージ１９内には絶縁性のゲルが充填されている。絶縁パッケージ１９は、例えば、エンジニアリングプラスチック等の硬い、絶縁性材料で形成されている。
【００１９】
なお、図１〜図４に示したモジュール型半導体素子は、半導体チップ４と並列に１つの加圧接触用半導体チップ１２を設けるものとしたが、加圧電極部１７には、加圧接触用半導体チップ１２を互いに並列に複数設けるものとしても良い。
【００２０】
また、Ｍｏ板１１及び１３は、それぞれ加圧接触電極１４及びコレクタ電極１０と加圧接触用半導体チップ１２との熱膨張係数差によるひずみ等を軽減するための熱緩衝板であり、材料はＭｏに限定されるものではない。
【００２１】
図５〜図７は加圧接触電極１４の加圧方法の第１の例を示す構造図である。図５は上面図、図６は図５のＤ−Ｄ間の断面図、図７は図５のＥ−Ｅ間の断面図である。図５〜図７に示すように、この加圧方法は、一端がモジュールの加圧面側に固定された支柱１８の他端に加圧接触電極１４を取り付けることにより、加圧接触電極１４を加圧接触用半導体チップ１２に加圧接触させるものである。
【００２２】
支柱１８は絶縁体からなり、一端が加圧接触用半導体チップ１２を挟む点で放熱用金属板１にボルト止め等により固定されている。加圧接触電極１４は、支柱１８の他端に例えばボルト止めにより取り付けられる。
【００２３】
図８〜図１０は加圧接触電極１４の加圧方法の第２の例を示す構造図である。図８は上面図、図９は図８のＦ−Ｆ間の断面図、図１０は図８のＧ−Ｇ間の断面図である。図８〜図１０に示すように、この加圧方法は、モジュールを覆う絶縁パッケージ１９に設けられたねじ穴２１に絶縁パッケージ１９の外部からねじ２０（ねじ込み式の部材）を貫通させて、ねじ２０により加圧接触電極１４を加圧接触用半導体チップ１２に加圧接触させるものである。
【００２４】
ねじ穴２１は、加圧接触用半導体チップ１２と略対向する位置に設けられている。ねじ２０は、絶縁性を有し、ねじ穴２１に螺合させて貫通させていくことにより、ねじ２０の底部で加圧接触電極１４を押圧して、加圧接触電極１４を加圧接触用半導体チップ１２に加圧接触させる。
【００２５】
図１１〜図１３は加圧接触電極１４の加圧方法の第３の例を示す構造図である。図１１は上面図、図１２は図１１のＨ−Ｈ間の断面図、図１３は図１１のＩ−Ｉ間の断面図である。図１１〜図１３に示すように、この加圧方法は、モジュールを覆う絶縁パッケージ１９と加圧接触電極１４との間に配置された板バネ２２（板状の弾性部材）により加圧接触電極１４を加圧接触用半導体チップ１２に加圧接触させるものである。
【００２６】
板バネ２２は、ステンレス等の弾性力の高い板状の部材を加工したもので、図１３に示すように、絶縁パッケージ１９に設けられたガイド１９ａの間に設けられる。ガイド１９ａは、板バネ２２が加圧接触用半導体チップ１２と略対向する位置になるように、絶縁パッケージ１９の内面に設けられている。ガイド１９ａの間に板バネ２２を設けた状態で、絶縁パッケージ１９を閉じると、加圧接触電極１４は、板バネ２２により加圧接触用半導体チップ１２に加圧接触される。
【００２７】
図１４〜図１６は加圧接触電極１４の加圧方法の第４の例を示す構造図である。図１４は上面図、図１５は図１４のＪ−Ｊ間の断面図、図１６は図１４のＫ−Ｋ間の断面図である。図１４〜図１６に示すように、この加圧方法は、モジュールを覆う絶縁パッケージ１９と加圧接触電極１４との間に配置された皿バネ２３により加圧接触電極１４を加圧接触用半導体チップ１２に加圧接触させるものである。
【００２８】
皿バネ２３は、例えば市販されている皿バネを利用することができ、図１６に示すように、絶縁パッケージ１９に設けられたガイド１９ａの間に設けられる。ガイド１９ａは、皿バネ２３が加圧接触用半導体チップ１２と略対向する位置になるように、絶縁パッケージ１９の内面に設けられている。ガイド１９ａの間に皿バネ２３を設けた状態で、絶縁パッケージ１９を閉じると、加圧接触電極１４は、皿バネ２３により加圧接触用半導体チップ１２に加圧接触される。
【００２９】
即ち、実施例１のモジュール型半導体素子は、ボンディング部１６で、モジュール内部に形成されたエミッタ電極７と複数の半導体チップ４との間をボンディングワイヤ１５で接続し、加圧電極部１７で、加圧接触用半導体チップ１２とエミッタ電極７との間を加圧接触電極１４で接続している。
【００３０】
図２７は本発明のモジュール型半導体素子を多直列接続で使用した単相ブリッジ型の電力変換器の構成図である。本発明のモジュール型半導体素子は、上述したように、半導体チップ４と並列に加圧接触用半導体チップ１２を備え、加圧接触用半導体チップ１２とエミッタ電極Ｅとの間を加圧接触電極１４で接続している。なお、図２７では半導体チップ４及び加圧接触用半導体チップ１２としてＩＧＢＴを使用しているが、他の半導体素子としてもよい。
【００３１】
また、この電力変換器５０は、本発明のモジュール型半導体素子６０を多直列接続したものを１相のアームとし、Ｕ相アーム５１、Ｖ相アーム５２、Ｘ相アーム５３、Ｙ相アーム５４の４相のアームと負荷５５とをブリッジに組んだものである。この電力変換器５０は、通常、ある信号パターンでＵ相アーム５１−負荷５５−Ｙ相アーム５４と電流を流した後、Ｖ相アーム５２−負荷５５−Ｘ相アーム５３と電流を流し、これを繰り返して運転される。
【００３２】
ここで、例えばＹ相アームの１素子の半導体チップ４及び加圧接触用半導体チップ１２が破壊した場合、過電流等によりボンディングワイヤ１５は断線するが、加圧接触電極１４は断線しない。即ち、本発明のモジュール型半導体素子６０は半導体チップ４及び加圧接触用半導体チップ１２が破壊した場合、短絡状態で破壊する。従って、この電力変換器５０は、例えばＹ相アーム５４の１素子が破壊した場合にも、Ｙ相アーム５４は非導通状態にならず、運転を継続することができる。
【００３３】
このように、本発明の実施例１に係るモジュール型半導体素子は、複数の半導体チップ４と並列に１以上の加圧接触用半導体チップ１２を設け、加圧接触用半導体チップ１２とエミッタ電極７との間を加圧接触電極１４で接続した。従って、破壊時に開放状態にならず、多直列接続して使用したときにモジュール型半導体素子の一部が破壊した場合にも直列接続された他のモジュール型半導体素子が非導通状態になることを防ぐことができる。このため、電力変換器等に本発明のモジュール型半導体素子を適用することで、運転継続性が高まり、高い信頼性が確保できる。
【００３４】
また、本発明の実施例１に係るモジュール型半導体素子は、絶縁パッケージ１９内にボンディング部１６及び加圧電極部１７を備えているため、半導体素子としての取り扱いがしやすい。
【００３５】
なお、上記の説明で、加圧接触電極１４は、加圧接触用半導体チップ１２とエミッタ電極７との間を接続するものとしたが、エミッタ電極７とコレクタ電極１０とを入れ替えて、加圧接触用半導体チップ１２とコレクタ電極１０との間を接続するものとしても良いことは勿論である。
【実施例２】
【００３６】
本発明の実施例２に係るモジュール型半導体素子は、既存のモジュール型半導体素子の外部に加圧接触電極により加圧接触用半導体チップを接続したものである。
【００３７】
図１７及び図１８は本発明の実施例２に係るモジュール型半導体素子を示す構造図である。図１７は上面図、図１８は図１７のＬ−Ｌ間の断面図である。図１８に示すように、実施例２に係るモジュール型半導体素子は、既存のモジュール型半導体素子１１０の外部主電極に加圧電極部４５を外付けしたものである。
【００３８】
加圧電極部４５は、外付け用のモジュールであり、加圧接触電極３４及び３５、Ｍｏ板３６及び３８、加圧接触用半導体チップ３７、絶縁パッケージ４０で構成されている。加圧接触電極３５はモジュール外部のエミッタ電極３２に接続されている。加圧接触電極３５上には、Ｍｏ板３６が接着され、Ｍｏ板３６上には加圧接触用半導体チップ３７が接着され、加圧接触用半導体チップ３７上にはＭｏ板３８が接着され、Ｍｏ板３８上には、加圧接触電極３４が接着されている。加圧接触電極３４は、モジュール外部のコレクタ電極３１に接続されている。
【００３９】
即ち、加圧接触用半導体チップ３７は、両面の主電極面をＭｏ板３６とＭｏ板３８とに挟まれ、加圧接触電極３４と加圧接触電極３５とにより加圧され、加圧接触によりコレクタ電極３１及びエミッタ電極３２に接続されている。このように、加圧接触用半導体チップ３７は、既存のモジュール型半導体素子１１０と並列に接続されている。
【００４０】
また、加圧接触電極３５上には、Ｍｏ板３６、加圧接触用半導体チップ３７、Ｍｏ板３８の加圧接触部を覆うように、絶縁パッケージ４０が設けられ、絶縁パッケージ４０内には絶縁性のゲルが充填されている。絶縁パッケージ４０は、例えば、エンジニアリングプラスチック等の硬い、絶縁性材料で形成されている。
【００４１】
なお、図１７及び図１８に示したモジュール型半導体素子は、既存のモジュール型半導体素子１１０の半導体チップと並列に１つの加圧接触用半導体チップ３７を設けるものとしたが、加圧接触用半導体チップ３７を互いに並列に複数設けるものとしても良い。
【００４２】
既存のモジュール型半導体素子１１０は、モジュール内部に設けられた複数の半導体チップと内部のエミッタ電極またはコレクタ電極との間がボンディングワイヤで接続されている。モジュール内部の電極とモジュール外部の電極とは電気的に接続されている。モジュール型半導体素子のモジュール内部の構成は、図１のボンディング部１６と略同様であるため、図示を省略する。
【００４３】
図１９及び図２０は加圧接触電極３４の加圧方法の第１の例を示す構造図である。図１９は上面図、図２０は図１９のＭ−Ｍ間の断面図である。図１９及び図２０に示すように、この加圧方法は、一端が加圧接触電極３５に固定された支柱３９の他端に加圧接触電極３４を取り付けることにより、加圧接触電極３４及び３５を加圧接触用半導体チップ３７に加圧接触させるものである。
【００４４】
支柱３９は絶縁体からなり、一端が加圧接触用半導体チップ３７を挟む点で加圧接触電極３５にボルト止め等により固定されている。加圧接触電極３４は、支柱３９の他端に例えばボルト止めにより取り付けられる。
【００４５】
図２１及び図２２は加圧接触電極３４の加圧方法の第２の例を示す構造図である。図２１は上面図、図２２は図２１のＮ−Ｎ間の断面図である。図２１及び図２２に示すように、この加圧方法は、加圧接触用半導体チップ３７の加圧接触部を覆う絶縁パッケージ４０に設けられたねじ穴４２に絶縁パッケージ４０の外部からねじ４１（ねじ込み式の部材）を貫通させて、ねじ４１により加圧接触電極３４及び３５を加圧接触用半導体チップ３７に加圧接触させるものである。
【００４６】
ねじ穴４２は、加圧接触用半導体チップ３７と略対向する位置に設けられている。ねじ４１は、絶縁性を有し、ねじ穴４２に螺合させて貫通させていくことにより、ねじ４１の底部で加圧接触電極３４を押圧して、加圧接触電極３４及び３５を加圧接触用半導体チップ３７に加圧接触させる。
【００４７】
図２３及び図２４は加圧接触電極３４の加圧方法の第３の例を示す構造図である。図２３は上面図、図２４は図２３のＯ−Ｏ間の断面図である。図２３及び図２４に示すように、この加圧方法は、加圧接触用半導体チップ３７の加圧接触部を覆う絶縁パッケージ４０と加圧接触電極３４との間に配置された板バネ４３（板状の弾性部材）により加圧接触電極３４及び３５を加圧接触用半導体チップ３７に加圧接触させるものである。
【００４８】
板バネ４３は、ステンレス等の弾性力の高い板状の部材を加工したもので、図２４に示すように、絶縁パッケージ４０に設けられたガイド４０ａの間に設けられる。ガイド４０ａは、板バネ４３が加圧接触用半導体チップ３７と略対向する位置になるように、絶縁パッケージ４０の内面に設けられている。ガイド４０ａの間に板バネ４３を設けた状態で、絶縁パッケージ４０を閉じると、加圧接触電極３４及び３５は、板バネ４３により加圧接触用半導体チップ３７に加圧接触される。
【００４９】
図２５及び図２６は加圧接触電極３４の加圧方法の第４の例を示す構造図である。図２５は上面図、図２６は図２５のＰ−Ｐ間の断面図である。図２５及び図２６に示すように、加圧接触用半導体チップ３７の加圧接触部を覆う絶縁パッケージ４０と加圧接触電極３４との間に配置された皿バネ４４により加圧接触電極３４及び３５を加圧接触用半導体チップ３７に加圧接触させるものである。
【００５０】
皿バネ４４は、例えば市販されている皿バネを利用することができ、図２６に示すように、絶縁パッケージ４０に設けられたガイド４０ａの間に設けられる。ガイド４０ａは、皿バネ４４が加圧接触用半導体チップ３７と略対向する位置になるように、絶縁パッケージ４０の内面に設けられている。ガイド４０ａの間に皿バネ４４を設けた状態で、絶縁パッケージ４０を閉じると、加圧接触電極３４及び３５は、皿バネ４４により加圧接触用半導体チップ３７に加圧接触される。
【００５１】
即ち、実施例２のモジュール型半導体素子は、図１８に示すように、加圧電極部４５において、加圧接触用半導体チップ３７とコレクタ電極３１との間を加圧接触電極３４で接続し、加圧接触用半導体チップ３７とエミッタ電極３２との間を加圧接触電極３５で接続している。
【００５２】
このため、本発明の実施例２のモジュール型半導体素子は、既存のモジュール型半導体素子１１０の半導体チップ４及び加圧電極部４５の加圧接触用半導体チップ３７が破壊した場合、実施例１のモジュール型半導体素子と同様に短絡状態で破壊する。従って、実施例２のモジュール型半導体素子を多直列接続したときに、一部のモジュール型半導体素子が破壊しても直列接続された他のモジュール型半導体素子が非導通状態になることはない。
【００５３】
このように、本発明の実施例２に係るモジュール型半導体素子は、既存のモジュール型半導体素子１１０の外部に、モジュール型半導体素子１１０の内部に設けられた複数の半導体チップ４と並列に１以上の加圧接触用半導体チップ３７を設け、加圧接触用半導体チップ３７とモジュール外部に設けられたコレクタ電極３１及びエミッタ電極３２との間を加圧接触電極３４及び３５で接続した。従って、破壊時に開放状態にならず、多直列接続して使用したときにモジュール型半導体素子の一部が破壊した場合にも直列接続された他のモジュール型半導体素子が非導通状態になることを防ぐことができる。このため、電力変換器等に本発明のモジュール型半導体素子を適用することで、運転継続性が高まり、高い信頼性が確保できる。
【００５４】
また、実施例２に係るモジュール型半導体素子は、既存のモジュール型半導体素子１１０に加圧電極部４５を外付けしたものであるので、既存のモジュール型半導体素子１１０を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１に係るモジュール型半導体素子の構造を示す上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ間の断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ間の断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ間の断面図である。
【図５】本発明の実施例１に係るモジュール型半導体素子の加圧接触電極の加圧方法の第１の例を示す構造図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ間の断面図である。
【図７】図５のＥ−Ｅ間の断面図である。
【図８】本発明の実施例１に係るモジュール型半導体素子の加圧接触電極の加圧方法の第２の例を示す構造図である。
【図９】図８のＦ−Ｆ間の断面図である。
【図１０】図８のＧ−Ｇ間の断面図である。
【図１１】本発明の実施例１に係るモジュール型半導体素子の加圧接触電極の加圧方法の第３の例を示す構造図である。
【図１２】図１１のＨ−Ｈ間の断面図である。
【図１３】図１１のＩ−Ｉ間の断面図である。
【図１４】本発明の実施例１に係るモジュール型半導体素子の加圧接触電極の加圧方法の第４の例を示す構造図である。
【図１５】図１４のＪ−Ｊ間の断面図である。
【図１６】図１４のＫ−Ｋ間の断面図である。
【図１７】本発明の実施例２に係るモジュール型半導体素子の構造を示す上面図である。
【図１８】図１７のＬ−Ｌ間の断面図である。
【図１９】本発明の実施例２に係るモジュール型半導体素子の加圧接触電極の加圧方法の第１の例を示す構造図である。
【図２０】図１９のＭ−Ｍ間の断面図である。
【図２１】本発明の実施例２に係るモジュール型半導体素子の加圧接触電極の加圧方法の第２の例を示す構造図である。
【図２２】図２１のＮ−Ｎ間の断面図である。
【図２３】本発明の実施例２に係るモジュール型半導体素子の加圧接触電極の加圧方法の第３の例を示す構造図である。
【図２４】図２３のＯ−Ｏ間の断面図である。
【図２５】本発明の実施例２に係るモジュール型半導体素子の加圧接触電極の加圧方法の第４の例を示す構造図である。
【図２６】図２５のＰ−Ｐ間の断面図である。
【図２７】本発明の実施例１または実施例２に係るモジュール型半導体素子を多直列接続して使用した単相ブリッジ型の電力変換器の構成図である。
【図２８】従来のモジュール型半導体素子を多直列接続して使用した単相ブリッジ型の電力変換器の構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…放熱用金属板
２…ＤＢＣ基板
３、６、８…絶縁板
４…半導体チップ
５、１０、３１…コレクタ電極
７、３２…エミッタ電極
９、３３…ゲート電極
１１、１３、３６、３８…Ｍｏ板
１２、３７…加圧接触用半導体チップ
１４、３４，３５…加圧接触電極
１５…ボンディングワイヤ
１６…ボンディング部
１７、４５…加圧電極部
１８、３９…支柱
１９、４０…絶縁パッケージ
１９ａ、４０ａ…ガイド
２０、４１…ねじ
２１、４２…ねじ穴
２２、４３…板バネ
２３、４４…皿バネ
５０、１００…電力変換器
５１、１０１…Ｕ相アーム
５２、１０２…Ｖ相アーム
５３、１０３…Ｘ相アーム
５４、１０４…Ｙ相アーム
５５、１０５…負荷
６０、１１０…モジュール型半導体素子
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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