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JP2002270710A - Semiconductor package and its drive device - Google Patents

Semiconductor package and its drive device

Info

Publication number
JP2002270710A
JP2002270710A JP2001068669A JP2001068669A JP2002270710A JP 2002270710 A JP2002270710 A JP 2002270710A JP 2001068669 A JP2001068669 A JP 2001068669A JP 2001068669 A JP2001068669 A JP 2001068669A JP 2002270710 A JP2002270710 A JP 2002270710A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
layer
electrode side
gate
side wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001068669A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsuhiko Kuzumaki
淳彦 葛巻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2001068669A priority Critical patent/JP2002270710A/en
Publication of JP2002270710A publication Critical patent/JP2002270710A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電力用半導体素子とドライブ装置
の特に接続部分の配線インダクタンスを低減することを
目的とする。 【解決手段】 ゲート配線基板2はゲート電極側配線4
a,4b又はエミッタ電極側配線5a,5bを各層に持
つ2層以上からなることを特徴とする。
An object of the present invention is to reduce the wiring inductance of a power semiconductor element and a drive device, particularly at a connection portion. SOLUTION: A gate wiring substrate 2 has a gate electrode side wiring 4.
a, 4b or emitter electrode side wirings 5a, 5b in each layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電力用半導体素子
をパッケージングした半導体パッケージおよびそのドラ
イブ装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor package in which a power semiconductor element is packaged and a drive device for the semiconductor package.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電力用半導体素子は大容量化、高
速化が行われている。この高速化を行うには、電力用半
導体素子に接続されるドライブ装置を高速駆動する必要
がある。しかし、ドライブ装置から電力用半導体素子の
ゲート電極までの間にインダクタンスが存在すると、高
速駆動が行えない。また、高速駆動が行えないことで電
力用半導体素子の損失が増加して、これを冷却するため
の冷却器が大型化し、電力用半導体素子及びドライブ装
置が適用される電力変換装置等のコストが上昇してしま
う。これまで、電力用半導体素子のゲート電極とドライ
ブ装置の接続はリード線等で行われていたが、インダク
タンスを低減するために半導体パッケージ内のゲート電
極及びエミッタ電極配線は基板化されている。以下、こ
のような従来の電力用半導体素子とドライブ装置の接続
構造を図8、図9を参照して説明する。
2. Description of the Related Art In recent years, power semiconductor devices have been increased in capacity and speed. To increase the speed, it is necessary to drive a drive device connected to the power semiconductor element at a high speed. However, if an inductance exists between the drive device and the gate electrode of the power semiconductor element, high-speed driving cannot be performed. In addition, the loss of the power semiconductor element increases due to the inability to perform high-speed driving, the size of a cooler for cooling the power semiconductor element increases, and the cost of the power semiconductor element and the power converter to which the drive device is applied is reduced. Will rise. Heretofore, the connection between the gate electrode of the power semiconductor element and the drive device has been made by a lead wire or the like, but the gate electrode and the emitter electrode wiring in the semiconductor package are formed into a substrate in order to reduce the inductance. Hereinafter, such a conventional connection structure between a power semiconductor element and a drive device will be described with reference to FIGS.

【0003】図8は、電力変換装置における従来の電力
用半導体素子とドライブ装置の接続を示している。同図
において、電力用半導体素子11におけるゲート電極か
らのゲート電極側配線14及びエミッタ電極からのエミ
ッタ電極側配線15がそれぞれゲート側接続端子16及
びエミッタ側接続端子17を介してドライブ装置13に
接続されている。
FIG. 8 shows a conventional connection between a power semiconductor device and a drive device in a power converter. In the figure, a gate electrode side wiring 14 from a gate electrode and an emitter electrode side wiring 15 from an emitter electrode in a power semiconductor element 11 are connected to a drive device 13 via a gate side connection terminal 16 and an emitter side connection terminal 17, respectively. Have been.

【0004】図9は、従来の電力用半導体素子とドライ
ブ装置の接続構造を示している。同図において、電力用
半導体素子11内にあるゲート配線基板12上のゲート
電極側配線14とエミッタ電極側配線15が表裏で平行
に配置されている場合、ゲート電極側配線14に流れる
電流とエミッタ電極側配線15に流れる電流は互いに逆
方向で磁束を相殺するため、配線インダクタンスは殆ど
増加しない。しかし、接続端子16,17へ配線するた
めにゲート配線基板12の接続部分では表裏で平行に配
線できない。少なくともゲート電極側配線14とエミッ
タ電極側配線15は、接続端子16,17の幅の2つ分
以上離れた構造となっている。また、接続されるドライ
ブ装置13も同様に接続端子16,17に配線するた
め、ドライブ装置13上にてゲート電極側配線14とエ
ミッタ電極側配線15を表裏で平行に配線できないた
め、接続端子16,17の幅の2つ分以上離れた構造と
なっている。
FIG. 9 shows a conventional connection structure between a power semiconductor device and a drive device. In the figure, when the gate electrode side wiring 14 and the emitter electrode side wiring 15 on the gate wiring substrate 12 in the power semiconductor element 11 are arranged in front and back in parallel, the current flowing through the gate electrode side wiring 14 and the emitter Since the currents flowing through the electrode side wirings 15 cancel the magnetic fluxes in opposite directions, the wiring inductance hardly increases. However, since the wiring is made to the connection terminals 16 and 17, the wiring cannot be made in parallel at the connection part of the gate wiring substrate 12 on the front and back. At least the gate electrode side wiring 14 and the emitter electrode side wiring 15 have a structure separated by at least two widths of the connection terminals 16 and 17. Also, since the drive device 13 to be connected is also wired to the connection terminals 16 and 17, the gate electrode side wire 14 and the emitter electrode side wire 15 cannot be wired in parallel on the drive device 13 on the front and back. , 17 are separated from each other by two or more widths.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来は、電力用半導体
素子とドライブ装置の特に接続部分の配線インダクタン
スは大きくなってしまう。配線インダクタンスが大きい
と電力用半導体素子に過電圧が発生し、素子破壊に至る
こともある。また、電力用半導体素子を高速駆動でき
ず、電力用半導体素子の損失も増加してしまう。電力用
半導体素子の損失が増加すると、これを冷却するための
冷却器が大型化し、電力用半導体素子及びドライブ装置
を組み込んだ電力変換装置のコストが上昇してしまう。
Conventionally, the wiring inductance of the power semiconductor element and the drive device, especially at the connection portion, becomes large. If the wiring inductance is large, an overvoltage occurs in the power semiconductor element, which may lead to element destruction. In addition, the power semiconductor element cannot be driven at high speed, and the loss of the power semiconductor element increases. When the loss of the power semiconductor element increases, the size of a cooler for cooling the power semiconductor element increases, and the cost of the power converter incorporating the power semiconductor element and the drive device increases.

【0006】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
電力用半導体素子とドライブ装置の特に接続部分の配線
インダクタンスを低減することができ、電力用半導体素
子に加わる過電圧発生を抑制することができ、電力用半
導体素子を高速駆動することができ、さらに電力用半導
体素子の損失を低減することができて、その冷却器を小
型化し、電力変換装置のコストを低減することが可能な
半導体パッケージおよびそのドライブ装置を提供するこ
とを目的とする。
[0006] The present invention has been made in view of the above,
It is possible to reduce the wiring inductance of the power semiconductor element and the drive device, particularly at the connection portion, suppress the occurrence of overvoltage applied to the power semiconductor element, drive the power semiconductor element at high speed, and further reduce the power consumption. It is an object of the present invention to provide a semiconductor package capable of reducing the loss of a semiconductor element for use, reducing the size of its cooler, and reducing the cost of a power converter, and a drive device for the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の半導体パッケージは、電力用半導体
素子と、この電力用半導体素子におけるゲート電極から
のゲート電極側配線及びエミッタ電極からのエミッタ電
極側配線を設けたゲート配線基板とを備えてなる半導体
パッケージにおいて、前記ゲート配線基板は前記ゲート
電極側配線又は前記エミッタ電極側配線を各層に持つ2
層以上からなることを要旨とする。この構成により、各
層のゲート電極側配線とエミッタ電極側配線とを平行配
置したとき、ゲート電極側配線に流れる電流とエミッタ
電極側配線に流れる電流とは互いに逆方向で磁束を相殺
するので、配線インダクタンスを低減することが可能と
なる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor package comprising a power semiconductor element, a gate electrode side wiring from the gate electrode and an emitter electrode in the power semiconductor element. And a gate wiring board provided with the emitter electrode side wiring of the above, wherein the gate wiring board has the gate electrode side wiring or the emitter electrode side wiring in each layer.
The point is that it consists of layers or more. With this configuration, when the gate electrode side wiring and the emitter electrode side wiring of each layer are arranged in parallel, the current flowing through the gate electrode side wiring and the current flowing through the emitter electrode side wiring cancel out magnetic flux in mutually opposite directions. The inductance can be reduced.

【0008】請求項2記載の半導体パッケージは、請求
項1記載の半導体パッケージにおいて、前記ゲート配線
基板を4層としてなることを要旨とする。この構成によ
り、磁束の相殺作用が増して配線インダクタンスを一層
低減することが可能となる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor package according to the first aspect, wherein the gate wiring substrate comprises four layers. With this configuration, the canceling action of the magnetic flux increases and the wiring inductance can be further reduced.

【0009】請求項3記載の半導体パッケージは、請求
項2記載の半導体パッケージにおいて、前記ゲート配線
基板の第1層の配線と第3層の配線を並列に接続し、第
2層の配線と第4層の配線を並列に接続してなることを
要旨とする。この構成により、各層の配線に流れる電流
が交互に逆方向となって磁束の相殺作用が増し、配線イ
ンダクタンスが低減する。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor package according to the second aspect, the first layer wiring and the third layer wiring of the gate wiring substrate are connected in parallel, and the second layer wiring and the third layer wiring are connected to each other. The gist is that four layers of wiring are connected in parallel. With this configuration, the current flowing through the wiring of each layer is alternately reversed, so that the magnetic flux canceling action is increased and the wiring inductance is reduced.

【0010】請求項4記載の半導体パッケージは、請求
項2又は3記載の半導体パッケージにおいて、前記第1
層と第3層をゲート電極側配線又はエミッタ電極側配線
とし、前記第2層と第4層をエミッタ電極側配線又はゲ
ート電極側配線としてなることを要旨とする。この構成
により、各層にゲート電極側配線とエミッタ電極側配線
が交互に配置されて各層の配線に流れる電流が交互に逆
方向となり、配線インダクタンスが低減する。
The semiconductor package according to claim 4 is the semiconductor package according to claim 2 or 3, wherein
The gist is that the layer and the third layer are used as a gate electrode side wiring or an emitter electrode side wiring, and the second layer and the fourth layer are used as an emitter electrode side wiring or a gate electrode side wiring. With this configuration, the gate electrode side wiring and the emitter electrode side wiring are alternately arranged in each layer, and the current flowing through the wiring in each layer is alternately reversed, so that the wiring inductance is reduced.

【0011】請求項5記載の半導体パッケージは、請求
項1乃至4記載の半導体パッケージにおいて、前記ゲー
ト電極側配線及び前記エミッタ電極側配線の外部接続端
子を、前記ゲート配線基板端部に隣接して配置してなる
ことを要旨とする。この構成により、ドライブ装置等と
の接続部分インダクタンスが低減する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor package according to the first to fourth aspects, external connection terminals of the gate electrode side wiring and the emitter electrode side wiring are arranged adjacent to an end of the gate wiring substrate. The gist is to arrange them. With this configuration, the inductance at the connection portion with the drive device or the like is reduced.

【0012】請求項6記載の半導体パッケージは、請求
項2乃至5記載の半導体パッケージにおいて、前記第2
層と第3層のゲート電極側配線及びエミッタ電極側配線
における前記外部接続端子近傍の配線幅を、前記第1層
と第4層の配線幅よりも広くしてなることを要旨とす
る。この構成により、積層方向の間隔の狭い第2層と第
3層の配線における外部接続端子近傍の配線幅を広くす
ることで、十分に磁束が相殺されてドライブ装置等との
接続部分インダクタンスが一層低減する。
The semiconductor package according to claim 6 is the semiconductor package according to claims 2 to 5, wherein
The gist is that the wiring width in the vicinity of the external connection terminal in the gate electrode side wiring and the emitter electrode side wiring in the layer and the third layer is made wider than the wiring width in the first layer and the fourth layer. With this configuration, by increasing the wiring width near the external connection terminal in the wiring of the second layer and the third layer having a small interval in the stacking direction, the magnetic flux is sufficiently canceled out, and the inductance at the connection with the drive device or the like is further increased. Reduce.

【0013】請求項7記載の半導体パッケージは、請求
項2乃至6の何れかに記載の半導体パッケージにおい
て、前記第2層と第3層のゲート電極側配線及びエミッ
タ電極側配線における前記外部接続端子近傍の配線幅
を、前記第1層と第4層の配線幅方向配線端部で当該第
1層と第4層の配線幅を含む配線幅方向最大距離と同等
以上の配線幅としてなることを要旨とする。この構成に
より、上記請求項6記載の半導体パッケージと略同様の
作用がある。
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor package according to any one of the second to sixth aspects, the external connection terminals in the gate electrode side wiring and the emitter electrode side wiring of the second and third layers are provided. The wiring width in the vicinity is to be a wiring width equal to or greater than the maximum distance in the wiring width direction including the wiring widths of the first and fourth layers at the wiring width direction wiring ends of the first and fourth layers. Make a summary. According to this configuration, the same operation as the semiconductor package according to the sixth aspect is obtained.

【0014】請求項8記載の半導体パッケージは、請求
項2乃至7の何れかに記載の半導体パッケージにおい
て、前記ゲート電極側配線およびエミッタ電極側配線の
第1層と第4層の配線を前記第2層と第3層の各配線幅
に収めて配置し、4層を積層してなることを要旨とす
る。この構成により、第1層と第2層の配線間及び第3
層と第4層の配線間でも効果的な磁束の相殺作用が生じ
て配線インダクタンスが一層低減する。
According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor package according to any one of the second to seventh aspects, the first layer wiring and the fourth layer wiring of the gate electrode side wiring and the emitter electrode side wiring are connected to the first layer. The gist of the present invention is that two layers and a third layer are accommodated in each wiring width and four layers are stacked. With this configuration, the wiring between the first and second layers and the third
An effective magnetic flux canceling action occurs between the wirings of the layer and the fourth layer, and the wiring inductance is further reduced.

【0015】請求項9記載のドライブ装置は、請求項1
乃至8の何れかに記載の半導体パッケージに接続される
ドライブ装置であって、前記ゲート配線基板との接続部
分の構造が請求項1乃至7の何れかに記載の構造を有す
ることを要旨とする。この構成により、半導体パッケー
ジに接続されるドライブ装置側においても接続部分のイ
ンダクタンスが低減する。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a drive device according to the first aspect.
A drive device connected to the semiconductor package according to any one of claims 1 to 8, wherein a structure of a connection portion with the gate wiring substrate has a structure according to any one of claims 1 to 7. . With this configuration, the inductance of the connection portion on the drive device side connected to the semiconductor package is also reduced.

【0016】請求項10記載のドライブ装置は、請求項
9記載のドライブ装置において、電力変換装置に組み込
んでなることを要旨とする。この構成により、電力変換
装置に接続部分等のインダクタンスが低減した電力用半
導体素子とドライブ装置を組み込むことで、電力用半導
体素子に加わる過電圧発生の抑制、電力用半導体素子の
高速駆動、電力用半導体素子の損失が低く冷却器の小型
化を可能とした電力変換装置が実現される。
According to a tenth aspect of the present invention, in the drive device according to the ninth aspect, the drive device is incorporated in a power converter. With this configuration, by incorporating the power semiconductor device and the drive device with the reduced inductance of the connection part and the like into the power converter, it is possible to suppress the occurrence of overvoltage applied to the power semiconductor device, drive the power semiconductor device at high speed, and use the power semiconductor. A power conversion device is realized that has a small element loss and enables a cooler to be downsized.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1及び図2は本発明の第1の実施の形態
を示す図である。まず、本実施の形態の半導体パッケー
ジの構成を説明すると、図1において、電力用半導体素
子1におけるゲート電極からのゲート電極側配線及びエ
ミッタ電極からのエミッタ電極側配線を設けたゲート配
線基板2は4層基板となっており、上から順に第1層〜
第4層となっている。第1層はゲート電極側配線4a、
第2層はエミッタ電極側配線5a、第3層はゲート電極
側配線4b、第4層はエミッタ電極側配線5bである。
第1層のゲート電極側配線4aと第4層のエミッタ電極
側配線5bとの間に第2層のエミッタ電極側配線5aと
第3層のゲート電極側配線4bが配置され、第2層エミ
ッタ電極側配線5a及び第3層ゲート電極側配線4bが
それぞれ第4層エミッタ電極側配線5b及び第1層ゲー
ト電極側配線4aと接続されている。接続はスルーホー
ルで導通される6a−6b及び7a−7bで行われても
よい。ドライブ装置との接続部分における第2層と第3
層の配線幅「A」が、第1層と第4層の配線幅方向配線
端部で第1層と第4層の配線幅を含む配線幅方向最大距
離「B」と同じ配線幅になっている。これにより、第1
層と第4層の配線は第2層と第3層の両方の配線幅に収
まって配置され、4層の配線が積層されることになる。
なお、基板の上下は逆転してもよい。
FIG. 1 and FIG. 2 are views showing a first embodiment of the present invention. First, the configuration of the semiconductor package of the present embodiment will be described. In FIG. 1, a gate wiring substrate 2 provided with a gate electrode side wiring from a gate electrode and an emitter electrode side wiring from an emitter electrode in a power semiconductor element 1 It is a four-layer substrate, the first layer to
It is the fourth layer. The first layer is a gate electrode side wiring 4a,
The second layer is the emitter electrode side wiring 5a, the third layer is the gate electrode side wiring 4b, and the fourth layer is the emitter electrode side wiring 5b.
A second-layer emitter electrode-side wiring 5a and a third-layer gate electrode-side wiring 4b are arranged between the first-layer gate-electrode-side wiring 4a and the fourth-layer emitter-electrode-side wiring 5b. The electrode side wiring 5a and the third layer gate electrode side wiring 4b are connected to the fourth layer emitter electrode side wiring 5b and the first layer gate electrode side wiring 4a, respectively. Connections may be made at 6a-6b and 7a-7b which are conducted through holes. The second layer and the third layer in the connection portion with the drive device
The wiring width “A” of the layer has the same wiring width as the maximum distance “B” in the wiring width direction including the wiring widths of the first and fourth layers at the wiring end portions in the wiring width direction of the first and fourth layers. ing. Thereby, the first
The wiring of the layer and the fourth layer are arranged within the wiring width of both the second layer and the third layer, and the wiring of the four layers is stacked.
The substrate may be turned upside down.

【0019】図2は、図1のゲート配線基板2にあるゲ
ート電極側配線4a,4b及びエミッタ電極側配線5
a,5bの分解図である。第2層及び第3層の配線幅
「A」を、第1層と第4層の配線幅方向配線端部で第1
層と第4層の配線幅を含む配線幅方向最大距離「B」と
等しくしてある。
FIG. 2 shows the gate electrode side wirings 4a and 4b and the emitter electrode side wiring 5 on the gate wiring substrate 2 of FIG.
It is an exploded view of a and 5b. The wiring width “A” of the second layer and the third layer is set to the first width at the wiring width direction wiring ends of the first layer and the fourth layer.
It is equal to the maximum distance "B" in the wiring width direction including the wiring width of the layer and the fourth layer.

【0020】次に、上述のように構成された本実施の形
態の作用を説明する。ゲート電極側配線4a,4bとエ
ミッタ電極側配線5a,5bが平行に配置されている場
合、ゲート電極側配線に流れる電流と、エミッタ電極側
配線に流れる電流は互いに逆方向で磁束を相殺するた
め、配線インダクタンスは殆ど増加しない。しかし、接
続端子6a,6b及び7a,7bへ配線するためにゲー
ト配線基板2の表裏で平行に配線できず、ゲート電極側
配線に流れる電流と、エミッタ電極側配線に流れる電流
は互いに逆方向ではあるが、磁束を相殺することができ
ず、配線インダクタンスが増加してしまう。インダクタ
ンスを増加させない接続構造とするため、図1の接続構
造とすれば、第2層のエミッタ電極側配線5aと第3層
のゲート電極側配線4bがそれぞれ第1層のゲート電極
側配線4aと第4層のエミッタ電極側配線5bの磁束を
相殺することができ、並列間の正の相互インダクタンス
を小さくし、並列化によるインダクタンス低減が十分発
揮されるようになる。
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. When the gate electrode side wirings 4a and 4b and the emitter electrode side wirings 5a and 5b are arranged in parallel, the current flowing through the gate electrode side wiring and the current flowing through the emitter electrode side wiring cancel magnetic flux in opposite directions. In addition, the wiring inductance hardly increases. However, since the wires are connected to the connection terminals 6a, 6b and 7a, 7b, they cannot be wired in parallel on the front and back sides of the gate wiring board 2, and the current flowing through the gate electrode side wiring and the current flowing through the emitter electrode side wiring are opposite to each other. However, the magnetic flux cannot be canceled out and the wiring inductance increases. In order to obtain a connection structure that does not increase inductance, if the connection structure shown in FIG. 1 is used, the second-layer emitter electrode-side wiring 5a and the third-layer gate electrode-side wiring 4b are respectively connected to the first-layer gate electrode-side wiring 4a. The magnetic flux of the fourth-layer emitter electrode-side wiring 5b can be offset, the positive mutual inductance between the parallel layers can be reduced, and the reduction in inductance due to the parallelization can be sufficiently exhibited.

【0021】図3には、本発明の第2の実施の形態を示
す。図3は、前記図1のゲート配線基板2に設けられた
ゲート電極側配線4a,4b及びエミッタ電極側配線5
a,5bの断面図に相当する。本実施の形態は、第2層
及び第3層の配線幅「A」を、第1層と第4層の配線幅
「C」より大きくしている。第1層ゲート電極側配線4
aと第4層エミッタ電極側配線5bは積層方向の間隔が
広いため十分に磁束を相殺できない。そこで、それぞれ
並列に接続された積層方向の間隔の狭い第2層エミッタ
電極側配線5a及び第3層ゲート電極側配線4bで磁束
を相殺する。また、第2層及び第3層の配線幅を広くす
ることにより十分磁束を相殺できる。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. FIG. 3 shows the gate electrode side wirings 4a and 4b and the emitter electrode side wiring 5 provided on the gate wiring substrate 2 of FIG.
a, 5b correspond to the sectional views. In the present embodiment, the wiring width “A” of the second and third layers is larger than the wiring width “C” of the first and fourth layers. First layer gate electrode side wiring 4
a and the fourth-layer emitter-electrode-side wiring 5b cannot sufficiently cancel the magnetic flux because the distance in the stacking direction is wide. Therefore, the magnetic flux is canceled by the second-layer emitter electrode-side wiring 5a and the third-layer gate electrode-side wiring 4b which are connected in parallel and have a small interval in the stacking direction. Further, the magnetic flux can be sufficiently canceled by increasing the wiring width of the second layer and the third layer.

【0022】図4には、本発明の第3の実施の形態を示
す。図4は、前記図1のゲート配線基板2に設けられた
ゲート電極側配線4a,4b及びエミッタ電極側配線5
a,5bの断面図に相当する。本実施の形態は、第2層
及び第3層の配線幅「A」を、第1層と第4層の配線幅
方向配線端部で第1層と第4層の配線幅を含む配線幅方
向最大距離「B」と等しくするかそれ以上としている。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the gate electrode side wirings 4a and 4b and the emitter electrode side wiring 5 provided on the gate wiring substrate 2 of FIG.
a, 5b correspond to the sectional views. In this embodiment, the wiring width “A” of the second layer and the third layer is set to the wiring width including the wiring width of the first layer and the fourth layer at the wiring width direction wiring ends of the first layer and the fourth layer. The distance is equal to or longer than the maximum distance “B” in the direction.

【0023】第1層ゲート電極側配線4aと第4層エミ
ッタ電極側配線5bは積層方向の間隔が広く、さらに表
裏で平行に配線されていないため十分に磁束を相殺でき
ない。そこで、それぞれ並列に接続された積層方向の間
隔の狭い第2層及び第3層の配線幅をA≧Bとなるよう
に広くすることで十分磁束を相殺できる。
The first-layer gate electrode side wiring 4a and the fourth-layer emitter electrode side wiring 5b have a large space in the stacking direction and are not wired in parallel on the front and back sides, so that the magnetic flux cannot be sufficiently canceled. Therefore, the magnetic flux can be sufficiently canceled by increasing the wiring width of the second layer and the third layer, which are connected in parallel and have a small interval in the stacking direction, so that A ≧ B.

【0024】図5には、本発明の第4の実施の形態を示
す。図5は、前記図1のゲート配線基板2に設けられた
ゲート電極側配線4a,4b及びエミッタ電極側配線5
a,5bの図1中X−X’断面図に相当する。本実施の
形態は、第1層と第4層の配線幅「C」を第2層と第3
層の両方の配線幅「A」に収めて配置し4層を積層して
いる。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. FIG. 5 shows the gate electrode side wirings 4a and 4b and the emitter electrode side wiring 5 provided on the gate wiring substrate 2 of FIG.
a and 5b correspond to a cross-sectional view taken along line XX 'in FIG. In the present embodiment, the wiring width “C” of the first layer and the fourth layer is changed to the third layer and the third layer.
The layers are arranged within the wiring width “A” of both layers, and four layers are stacked.

【0025】第1層ゲート電極側配線4aと第4層エミ
ッタ電極側配線5bは積層方向の間隔が広く、さらに表
裏で平行に配線されていないため十分に磁束を相殺でき
ない。そこで、それぞれ並列に接続された積層方向の間
隔の狭い第2層エミッタ電極側配線5a及び第3層ゲー
ト電極側配線4bを図5に示すように配置することで、
第1層と第2層及び第3層と第4層間でも磁束を相殺で
きる。
The first-layer gate electrode side wiring 4a and the fourth-layer emitter electrode side wiring 5b have a large space in the stacking direction and are not wired in parallel on the front and back sides, so that the magnetic flux cannot be sufficiently offset. Therefore, the second-layer emitter electrode-side wiring 5a and the third-layer gate electrode-side wiring 4b, which are connected in parallel and have a small interval in the stacking direction, are arranged as shown in FIG.
Magnetic flux can also be canceled between the first and second layers and between the third and fourth layers.

【0026】図6には、本発明の第5の実施の形態を示
す。本実施の形態は、ドライブ装置3におけるゲート配
線基板2との接続部分の構造を前記図1〜図5の何れか
と同様な構造として、電力用半導体素子1とドライブ装
置3とを接続している。これにより、半導体パッケージ
に接続されるドライブ装置3側においても接続部分のイ
ンダクタンスが低減する。
FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the power semiconductor element 1 and the drive device 3 are connected by setting the structure of the connection portion between the drive device 3 and the gate wiring substrate 2 to be the same as any of the above-described FIGS. . Thus, the inductance of the connection portion on the drive device 3 side connected to the semiconductor package is also reduced.

【0027】そして、上述した接続部分のインダクタン
スが低減した電力用半導体素子1とドライブ装置3を電
力変換装置に組み込むことで、電力用半導体素子1に加
わる過電圧発生の抑制、電力用半導体素子1の高速駆
動、電力用半導体素子1の損失が低く冷却器の小型化を
可能とした電力変換装置を実現することができる。
By incorporating the power semiconductor element 1 having the reduced inductance at the connection portion and the drive device 3 into a power converter, the generation of overvoltage applied to the power semiconductor element 1 is suppressed, and the power semiconductor element 1 It is possible to realize a power converter that can be driven at high speed and has a small loss of the power semiconductor element 1 and a small cooler.

【0028】図7は、上述した各実施の形態における接
続部分の配線インダクタンス解析結果である。ゲート配
線基板を2層とした場合に比べ、4層とも同じ配線幅と
した場合は10%の改善が見られる。また、図1〜図6
による半導体パッケージ及びドライブ装置の構成とした
場合(第4、第5の実施の形態)接続部分のインダクタ
ンスは半減する。第2層と第3層の配線幅を第1層と第
4層の配線幅より広くし、第1層と第4層の配線を第2
層と第3層の両方の配線幅に収めて配置して4層を積層
することで大幅にインダクタンスを低減できることがわ
かる。
FIG. 7 shows a result of analysis of the wiring inductance of the connection portion in each of the above-described embodiments. An improvement of 10% can be seen when the same wiring width is used for all four layers as compared with the case where the gate wiring substrate has two layers. 1 to 6
(Fourth and fifth embodiments), the inductance of the connection portion is halved. The wiring width of the second and third layers is made wider than the wiring width of the first and fourth layers, and the wiring of the first and fourth layers is
It can be seen that the inductance can be greatly reduced by arranging four layers and arranging them within the wiring width of both the layer and the third layer.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、半導体パッケージ
の発明によれば、ゲート配線基板は2層以上の例えば4
層とし、各層にゲート電極側配線とエミッタ電極側配線
を交互に配置した構成としたので、各層の配線に流れる
電流が交互に逆方向となって磁束が相殺され、配線イン
ダクタンスを低減することができる。
As described above, according to the invention of the semiconductor package, the gate wiring substrate has two or more layers, for example, four layers.
Since the gate electrode side wiring and the emitter electrode side wiring are arranged alternately in each layer, the current flowing in the wiring of each layer is alternately reversed, the magnetic flux is canceled out, and the wiring inductance can be reduced. it can.

【0030】また、第2層と第3層の各配線における外
部接続端子近傍の配線幅を、第1層と第4層の配線幅に
対し同等以上としたので、積層方向の間隔の狭い第2層
と第3層の配線間で十分に磁束が相殺されてドライブ装
置等との接続部分インダクタンスを十分に低減すること
ができる。
Further, the wiring width in the vicinity of the external connection terminal in each wiring of the second layer and the third layer is equal to or greater than the wiring width of the first layer and the fourth layer. The magnetic flux is sufficiently canceled between the wirings of the second layer and the third layer, so that the inductance at the connection with the drive device or the like can be sufficiently reduced.

【0031】ドライブ装置の発明によれば、ゲート配線
基板との接続部分の構造を、上記した半導体パッケージ
側の構造と同様にしたので、ドライブ装置側においても
接続部分のインダクタンスを低減することができる。
According to the invention of the drive device, the structure of the connection portion with the gate wiring substrate is made similar to the structure of the semiconductor package side described above, so that the inductance of the connection portion can be reduced also on the drive device side. .

【0032】また、上記の半導体パッケージを接続した
ドライブ装置を電力変換装置に組み込むことで、電力用
半導体素子に加わる過電圧発生を抑制し、電力用半導体
素子を高速駆動することができ、さらには電力用半導体
素子の損失を低減することができて、その冷却器を小型
化し、電力変換装置のコストを低減することが可能とな
る。
Further, by incorporating the drive device connected with the above-mentioned semiconductor package into a power converter, it is possible to suppress the occurrence of overvoltage applied to the power semiconductor device and to drive the power semiconductor device at high speed. It is possible to reduce the loss of the semiconductor element for use, to reduce the size of the cooler, and to reduce the cost of the power converter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態である半導体パッケ
ージにおけるゲート配線基板接続部分の構造を示す斜視
図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a connection portion of a gate wiring board in a semiconductor package according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1におけるゲート配線基板接続部分のゲート
電極側配線及びエミッタ電極側配線の分解図である。
FIG. 2 is an exploded view of a gate electrode side wiring and an emitter electrode side wiring of a gate wiring substrate connection portion in FIG.

【図3】本発明の第2の実施の形態を示すゲート配線基
板に設けられたゲート電極側配線及びエミッタ電極側配
線の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a gate electrode side wiring and an emitter electrode side wiring provided on a gate wiring substrate according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施の形態を示すゲート配線基
板に設けられたゲート電極側配線及びエミッタ電極側配
線の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a gate electrode side wiring and an emitter electrode side wiring provided on a gate wiring substrate according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施の形態を示す断面図で図1
中X−X’断面に相当する図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention;
It is a figure corresponding to a middle XX 'cross section.

【図6】本発明の第5の実施の形態であるゲート配線基
板とドライブ装置の接続部分の構造を示す斜視図であ
る。
FIG. 6 is a perspective view showing a structure of a connection portion between a gate wiring board and a drive device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の各実施の形態における接続部分の配線
インダクタンス解析結果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a wiring inductance analysis result of a connection portion in each embodiment of the present invention.

【図8】電力変換装置における従来の電力用半導体素子
とドライブ装置の接続を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a connection between a conventional power semiconductor element and a drive device in a power converter.

【図9】従来のゲート配線基板とドライブ装置の接続部
分の構造を示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a structure of a connection portion between a conventional gate wiring substrate and a drive device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電力用半導体素子 2 ゲート配線基板 3 ドライブ装置 4a 第1層ゲート電極側配線 4b 第3層ゲート電極側配線 5a 第2層エミッタ電極側配線 5b 第4層エミッタ電極側配線 6a,6b ゲート側接続端子 7a,7b エミッタ側接続端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power semiconductor element 2 Gate wiring board 3 Drive device 4a First layer gate electrode side wiring 4b Third layer gate electrode side wiring 5a Second layer emitter electrode side wiring 5b Fourth layer emitter electrode side wiring 6a, 6b Gate side connection Terminal 7a, 7b Emitter side connection terminal

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電力用半導体素子と、この電力用半導体
素子におけるゲート電極からのゲート電極側配線及びエ
ミッタ電極からのエミッタ電極側配線を設けたゲート配
線基板とを備えてなる半導体パッケージにおいて、前記
ゲート配線基板は前記ゲート電極側配線又は前記エミッ
タ電極側配線を各層に持つ2層以上からなることを特徴
とする半導体パッケージ。
1. A semiconductor package comprising: a power semiconductor element; and a gate wiring substrate provided with a gate electrode side wiring from a gate electrode and an emitter electrode side wiring from an emitter electrode in the power semiconductor element. A semiconductor package, wherein the gate wiring substrate comprises two or more layers each having the gate electrode side wiring or the emitter electrode side wiring in each layer.
【請求項2】 前記ゲート配線基板を4層としてなるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。
2. The semiconductor package according to claim 1, wherein said gate wiring substrate comprises four layers.
【請求項3】 前記ゲート配線基板の第1層の配線と第
3層の配線を並列に接続し、第2層の配線と第4層の配
線を並列に接続してなることを特徴とする請求項2記載
の半導体パッケージ。
3. The gate wiring substrate according to claim 1, wherein a first layer wiring and a third layer wiring are connected in parallel, and a second layer wiring and a fourth layer wiring are connected in parallel. The semiconductor package according to claim 2.
【請求項4】 前記第1層と第3層をゲート電極側配線
又はエミッタ電極側配線とし、前記第2層と第4層をエ
ミッタ電極側配線又はゲート電極側配線としてなること
を特徴とする請求項2又は3記載の半導体パッケージ。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first and third layers are a gate electrode side wiring or an emitter electrode side wiring, and the second and fourth layers are an emitter electrode side wiring or a gate electrode side wiring. The semiconductor package according to claim 2.
【請求項5】 前記ゲート電極側配線及び前記エミッタ
電極側配線の外部接続端子を、前記ゲート配線基板端部
に隣接して配置してなることを特徴とする請求項1乃至
4記載の半導体パッケージ。
5. The semiconductor package according to claim 1, wherein external connection terminals of said gate electrode side wiring and said emitter electrode side wiring are arranged adjacent to an end of said gate wiring substrate. .
【請求項6】 前記第2層と第3層のゲート電極側配線
及びエミッタ電極側配線における前記外部接続端子近傍
の配線幅を、前記第1層と第4層の配線幅よりも広くし
てなることを特徴とする請求項2乃至5記載の半導体パ
ッケージ。
6. A wiring width in the vicinity of the external connection terminal in the gate electrode side wiring and the emitter electrode side wiring of the second and third layers is made wider than the wiring width of the first and fourth layers. 6. The semiconductor package according to claim 2, wherein:
【請求項7】 前記第2層と第3層のゲート電極側配線
及びエミッタ電極側配線における前記外部接続端子近傍
の配線幅を、前記第1層と第4層の配線幅方向配線端部
で当該第1層と第4層の配線幅を含む配線幅方向最大距
離と同等以上の配線幅としてなることを特徴とする請求
項2乃至6の何れかに記載の半導体パッケージ。
7. The wiring width near the external connection terminal in the gate electrode side wiring and the emitter electrode side wiring of the second layer and the third layer is set at the wiring width direction wiring end of the first layer and the fourth layer. 7. The semiconductor package according to claim 2, wherein the wiring width is equal to or more than a maximum distance in a wiring width direction including the wiring widths of the first and fourth layers.
【請求項8】 前記ゲート電極側配線およびエミッタ電
極側配線の第1層と第4層の配線を前記第2層と第3層
の各配線幅に収めて配置し、4層を積層してなることを
特徴とする請求項2乃至7の何れかに記載の半導体パッ
ケージ。
8. The wiring of the first layer and the fourth layer of the gate electrode side wiring and the emitter electrode side wiring are arranged within the respective wiring widths of the second layer and the third layer, and four layers are laminated. The semiconductor package according to claim 2, wherein:
【請求項9】 請求項1乃至8の何れかに記載の半導体
パッケージに接続されるドライブ装置であって、前記ゲ
ート配線基板との接続部分の構造が請求項1乃至7の何
れかに記載の構造を有することを特徴とするドライブ装
置。
9. A drive device connected to the semiconductor package according to claim 1, wherein a structure of a connection portion with the gate wiring substrate is configured as described in claim 1. A drive device having a structure.
【請求項10】 電力変換装置に組み込んでなることを
特徴とする請求項9記載のドライブ装置。
10. The drive device according to claim 9, wherein the drive device is incorporated in a power conversion device.
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