(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用半導体素子が実装された基板と、
前記基板に対する封止空間を形成する絶縁ケースと、
前記絶縁ケースに挿入支持され前記電力用半導体素子を流れる電流を検出する電流検出用抵抗と、
を備え、
前記電流検出用抵抗は、
帯板状に形成され、その一端側にワイヤ接続部が形成され、その他端側に電極端子部が形成され、当該電流検出用抵抗の一方の長辺が前記絶縁ケースの周壁の内側から露出すると共に前記電極端子部の先端部が前記周壁の上端面から突出する様に前記周壁に挿入され、露出された前記長辺における前記ワイヤ接続部と前記電極端子部との間の部分において、２つの電流検出用のボンディングワイヤが通電方向に沿って互いに間隔を空けて接続されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記電流検出用抵抗は、前記絶縁ケースに挿入支持された電極端子と一体的に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記電流検出用抵抗は、該電流検出用抵抗に直接に接続されたボンディングワイヤを介して接続対象に接続されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記電流検出用抵抗に前記ボンディングワイヤの接続位置を規定する凸部を複数形成することで、前記ボンディングワイヤの前記電流検出用抵抗に対する接続位置を変更自在にすることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁ケース内に電流検出用抵抗器を備えた電力用半導体装置（パワーモジュール）の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の電力用半導体装置の平面図であり、図７は、図６のVII−VII断面図であり、図８は、従来の電力用半導体装置を構成する基板部であり、図９は、図８のIX−IX断面図である。
【０００３】
従来より、パワートランジスタ等の電力用半導体素子を過電流から保護すべく、その電力用半導体素子とともに過電流検出回路を備えた電力用半導体装置が知られている。その電力用半導体装置１は、図６に示すように、基板部２の上面（部品が実装される面）側に、電極端子Ｐ，Ｎ１，Ｎ２がインサート形成されてなるインサートケース３が配設されている。そして、インサートケース３内は樹脂４で封止されている。
【０００４】
基板部２は、図８に示すように、放熱および絶縁の機能等を有し少なくともその一方の面に配線パターンが形成されてなる絶縁放熱基板６を有している。そして、この絶縁放熱基板６上には、外部負荷を駆動するためのパワートランジスタ等の電力用半導体素子７と、電力用半導体素子７が介装される外部負荷駆動のための母線電流路（図示せず）に流れる母線電流を検出する電流検出用抵抗器８と、ＩＣ（集積回路）で構成され母線電流が所定の値以上になると電力用半導体素子７をオフするコントロール部９が配設されている。
【０００５】
それら電力用半導体素子７、電流検出用抵抗器８、コントロール部９等の実装部品は、絶縁放熱基板６の配線パターンとは半田で接合されている。また、図６に示すように、電力用半導体素子７、電極端子Ｐ，Ｎ１，Ｎ２及び一部の配線パターンは、アルミボンディングワイヤ（以下アルミワイヤという）１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを介して相互に接続されている。
【０００６】
電流検出用抵抗器８の抵抗値は、顧客が要求する保護電流値、即ち顧客が決めた電力用半導体素子７に流れる許容電流の上限、に応じて決定される。即ち、その保護電流値の電流が通れた際に電流検出用抵抗器８に生じる電圧降下が、後述するコントロール部９に設定されるしきい値となるように選定される。
【０００７】
コントロール部９には、電力用半導体素子７を過電流から保護するためのしきい値が予め設定されている。即ち、コントロール部９は、電流検出用抵抗器８の電圧降下がそのしきい値以上になると、電力用半導体素子７をオフさせる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の電力用半導体装置１では、電流検出用抵抗器８に大きな母線電流が流れるため、電力損失を減らすために抵抗値を小さくすると、電流検出用抵抗器８そのものが大きくなり、絶縁放熱基板６上において大きな領域を必要とし、電力用半導体装置１の小型化を妨げるという問題が生じる。
【０００９】
更に、各顧客から要求される保護電流値に応じて電流検出用抵抗器８を入れ替える必要があるため、手間及びコストがかかるという問題もある。
【００１０】
更に、電流検出用抵抗器８は絶縁放熱基板６の配線パターンに半田により接続されており、その配線パターンに接続されたアルミワイヤ１０ｄを介して電流検出用抵抗器８の電圧降下がコントロール部９に入力されるため、半田の接続状態によりコントロール部９に入力される電圧にばらつきが生じ、実際に生じている電圧降下が正確にコントロール部９に入力されないという接続上の信頼性の問題もある。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、接続上の信頼性を確実なものとするとともに、構造を簡素化し且つ小型化して安価な半導体装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためには、この請求項１に記載の発明は、電力用半導体素子が実装された基板と、前記基板に対する封止空間を形成する絶縁ケースと、前記絶縁ケースに挿入支持され前記電力用半導体素子を流れる電流を検出する電流検出用抵抗と、を備え、前記電流検出用抵抗は、帯板状に形成され、その一端側にワイヤ接続部が形成され、その他端側に電極端子部が形成され、当該電流検出用抵抗の一方の長辺が前記絶縁ケースの周壁の内側から露出すると共に前記電極端子部の先端部が前記周壁の上端面から突出する様に前記周壁に挿入され、露出された前記長辺における前記ワイヤ接続部と前記電極端子部との間の部分において、２つの電流検出用のボンディングワイヤが通電方向に沿って互いに間隔を空けて接続される半導体装置である。
【００１３】
請求項２の発明は、前記電流検出用抵抗は、前記絶縁ケースに挿入支持された電極端子と一体的に形成される半導体装置である。
【００１４】
請求項３の発明は、前記電流検出用抵抗は、該電流検出用抵抗に直接に接続されたボンディングワイヤを介して接続対象に接続される電力用半導体装置である。
【００１５】
請求項４の発明は、前記電流検出用抵抗に前記ボンディングワイヤの接続位置を規定する凸部を複数形成することで、前記ボンディングワイヤの前記電流検出用抵抗に対する接続位置を変更自在にする半導体装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の平面図であり、図２は、図１のII-II断面図であり、図３は、第１実施形態に係る半導体装置の要部の平面図であり、図４は、図３のIV-IV断面図であり、図５は、第１実施形態に係る半導体装置の回路の腰部を説明する図である。
【００１７】
この実施形態に係る半導体装置１Ａは、外部負荷を駆動するためのパワートランジスタ等の電力用半導体素子７とともにその電力用半導体素子７を過電流から保護する回路が備えられたものであり、図１に示すように、回路部品が実装された絶縁放熱基板６に、当該基板６に対する封止空間を形成するインサートケース３Ａが取り付けられて構成される。
【００１８】
インサートケース３Ａは、図１及び図２に示すように、絶縁性の樹脂により周壁１４を有する例えば矩形の枠体に形成される。そして、その周壁１４内に、少なくとも電極端子一体型電流検出抵抗１５と電極端子Ｐとがインサート形成されて構成される。また、インサートケース３Ａの開放した下面は絶縁放熱基板６が嵌合するように形成されている。
【００１９】
電極端子一体型電流検出抵抗１５は、図３及び図４に示すように、例えば帯板状の抵抗部（電流検出用抵抗）１６と、この抵抗部１６の長手方向の例えば両端側（図では一方の長辺１７の両端側）にそれぞれ電極端子部Ｎ１，Ｎ２が立設されて形成される。これら抵抗部１６及び電極端子部Ｎ１，Ｎ２は同一部材により一体的に形成される。
【００２０】
そして、電極端子一体型電流検出抵抗１５は、図１及び図２に示すように、その抵抗部１６の他方の長辺１９をインサートケース３Ａの周壁１４の内側から露出させるとともに、その電極端子部Ｎ１，Ｎ２の先端部が周壁１４の上端面１４ａから突出されるように周壁１４内に挿入されて支持される。
【００２１】
この露出された抵抗部１６の長辺１９のうち、例えば電極端子部Ｎ２側の領域１９Ｌは、電極端子部Ｎ２を電力用半導体素子７に接続すべくアルミワイヤ１０ｅが接続されるワイヤ接続部（以後、ワイヤ接続部１９Ｌという）を形成する。そして、例えば抵抗部１６の長辺１９のうちワイヤ接続部１９Ｌ以外の領域１９Ｒが、実質的な電流検出用抵抗として用いられる。この領域１９Ｒには、電流検出用のアルミワイヤ１０ｆ，１０ｇの接続位置を規定する凸部２０が複数形成されている。
【００２２】
なお、この実施形態では、図３を参照して、抵抗部１６には、ワイヤ接続部１９Ｌから電流がへ入力される。その入力された電流は、抵抗部１６を長手方向に通電して電極端子部Ｎ１から外部へ出力される。従って、例えば凸部２０ｆ，２０ｇに電流検出用のアルミワイヤ１０ｆ，１０ｇを接続した場合には（図１参照）、抵抗部１６のうち、その凸部２０ｆ，２０ｇ間で区切られる部分が実質的な電流検出用抵抗として機能し、その部分に生じる電圧降下がアルミワイヤ１０ｆ，１０ｇを介して後述するようにコントロール部９へ出力される。実質的な電流検出用抵抗の大きさを変更する場合は、図１に示すように、アルミワイヤ１０ｇの接続位置を例えば点線で図示したアルミワイヤ１０ｈの接続位置へ変更する、つまり２本のアルミワイヤ１０ｆ，１０ｇの接続位置の間隔を変更することで、電流電検出用抵抗の大きさの変更が行える。
【００２３】
電極端子Ｐは、図１及び図４に示すように、断面Ｌ形状に形成されており、その垂直部２２の先端を周壁１４から露出させるとともに、ワイヤ接続部を形成する水平部２３（以後ワイヤ接続部２３とする）の先端を周壁の内側から露出させるように周壁１４内に埋設される。
【００２４】
絶縁放熱基板６は、図１に示すように、放熱および絶縁の機能等を有し、少なくともその一方の面に配線パターンが形成されている。絶縁放熱基板６には、少なくとも、上述の電力用半導体素子７と、ＩＣ（集積回路）で構成されたコントロール部９とが実装されている。そして、絶縁放熱基板６は、半導体素子７等が実装された面を、インサートケース３Ａの開口下面に嵌合して配設される。そして、図２に示すように、絶縁放熱基板６がインサートケース３Ａに配設された状態で、インサートケース３Ａ内には、封止のための樹脂４が充填される。
【００２５】
電力用半導体素子７は、図１及び図５に示すように、そのコレクタを図示されない絶縁放熱基板６上の配線パターン及びアルミワイヤ１０ａを介して電極端子Ｐのワイヤ接続部２３に接続し、そのベースを図示されない絶縁放熱基板６上の配線パターンを介してコントロール部９に接続し、そのエミッタをアルミワイヤ１０ｅを介して電極端子一体型電流検出抵抗１５のワイヤ接続部１９Ｌ（図３参照）に接続する。電極端子Ｐから半導体素子７を介して電極端子Ｎ１に外部負荷を駆動するための母線電流が流れ、その母線電流が電極端子一体型電流検出抵抗１５の抵抗部１６にも流れる。
【００２６】
コントロール部９には、半導体素子７を過電流から保護するためのしきい値が予め設定されている。即ち、コントロール部９は、上述した電流検出用のアルミワイヤ１０ｆ，１０ｇを介して入力される電極端子一体型電流検出抵抗１５の抵抗部１６での電圧降下がそのしきい値以上になると、エラー信号を出し、電力用半導体素子７をオフさせる。これにより電力用半導体素子７に保護電流値以上の電流が流れることが防止される。
【００２７】
以上のように構成された半導体装置１Ａによれば、電流検出用の抵抗部１６がインサートケース３Ａに挿入支持されているため、従来装置のように、高価な絶縁放熱基板６上に電流検出用抵抗器８を配置する領域を確保する必要がなくなり、その分絶縁放熱基板６を小型化でき、これにより半導体装置１Ａのシュリンク化が図れるとともにコストの削減が図れる。
【００２８】
更に、半導体装置１Ａでは、電極端子Ｎ１，Ｎ２と抵抗部１６とが一体的に形成されているため、従来装置のように電極端子Ｎ１，Ｎ２と電流検出用抵抗器８とをアルミワイヤ１０ｃ等で接続する必要が無くなり、その分のコストが削減できるとともに構造の簡素化を図ることができる。
【００２９】
更に、半導体装置１Ａでは、抵抗部１６に直接に電流検出用のアルミワイヤ１０ｆ，１０ｇを接続し、従来のように絶縁放熱基板６に対する電流検出用抵抗器８の半田付けを介さないため、半田付けの状態によって検出される電圧降下にばらつきの生じることが防止されて接続上の信頼性を高めることができる。
【００３０】
更に、半導体装置１Ａでは、電極端子部Ｎ１，Ｎ２と抵抗部１６とが同一部材により形成されているため、従来装置のように電極端子Ｎ１，Ｎ２と電流検出用抵抗器８とが別部材で構成されるよりもコストを抑えることができる。
【００３１】
更に、電流検出用のアルミワイヤ１０ｆ，１０ｇの接続位置が変更自在であるため、抵抗部１６の抵抗値を簡単に変更できる。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、電流検出用抵抗がインサートケースに挿入支持されているため、基板を小型化でき、これにより電力用半導体装置のシュリンク化が図れるとともにコストの削減が図れる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、電極端子と電流検出用抵抗とが一体的に形成されているため、従来のように電極端子と電流検出用抵抗とをボンディングワイヤで接続する必要が無くなり、その分のコストが削減できるとともに構造の簡素化を図ることができる。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、電流検出用抵抗に直接に電流検出用のボンディングワイヤを接続し、従来のように半田付けを介さないため、半田付けの状態によって検出される電圧降下にばらつきの生じることが防止されて接続上の信頼性を高めることができる。
【００３５】
請求項４に記載の発明によれば、前記電流検出用抵抗に前記ボンディングワイヤの接続位置を規定する凸部を複数形成することで、前記ボンディングワイヤの前記電流検出用抵抗に対する接続位置を変更自在にするため、各顧客から要求される保護電流値に応じて電流検出用の抵抗を個々に入れ替える必要が無くなり、その手間及びコストの削減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る電力用半導体装置の平面図である。
【図２】図１のII-II断面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る電力用半導体装置に用いられる電極端子一体型電流検出抵抗の平面図である。
【図４】図３のIV-IV断面図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る回路の腰部を説明する図である。
【図６】従来の電力用半導体装置の平面図である。
【図７】図６のVII−VII断面図である。
【図８】従来の電力用半導体装置を構成する基板部を示す図である。
【図９】図８のIX−IX断面図である。
【符号の説明】
１Ａ  電力用半導体装置、２  基板部、３Ａ  インサートケース、４  樹脂、６  絶縁放熱基板、７  電力用半導体素子、９  コントロール部、１０ａ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ  アルミワイヤ、１４  周壁、１５  電極端子一体型電流検出抵抗、１６  抵抗部、Ｐ  電極端子、Ｎ１，Ｎ２  電極端子部。
【図１】
0004209070.tif 000002
【図２】
0004209070.tif 000003
【図３】
0004209070.tif 000004
【図４】
0004209070.tif 000005
【図５】
0004209070.tif 000006
【図６】
0004209070.tif 000007
【図７】
0004209070.tif 000008
【図８】
0004209070.tif 000009
【図９】
0004209070.tif 000010