JP2002270710A - 半導体パッケージおよびそのドライブ装置 - Google Patents
半導体パッケージおよびそのドライブ装置Info
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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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
に基づいて説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
電極側配線及びエミッタ電極側配線の分解図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
中Ｘ−Ｘ’断面に相当する図である。
【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。
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。
【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。
インダクタンス解析結果を示す図である。
【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。
とドライブ装置の接続を示す図である。
【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。
分の構造を示す斜視図である。
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
Claims (10)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001068669A JP2002270710A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | 半導体パッケージおよびそのドライブ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001068669A JP2002270710A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | 半導体パッケージおよびそのドライブ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002270710A true JP2002270710A (ja) | 2002-09-20 |
Family
ID=18926823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001068669A Pending JP2002270710A (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | 半導体パッケージおよびそのドライブ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002270710A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111095760A (zh) * | 2017-09-29 | 2020-05-01 | 日立汽车系统株式会社 | 电力转换装置 |
| CN115148686A (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-04 | 株式会社电装 | 具有内置在电路板中的电气部件的半导体器件 |
-
2001
- 2001-03-12 JP JP2001068669A patent/JP2002270710A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111095760A (zh) * | 2017-09-29 | 2020-05-01 | 日立汽车系统株式会社 | 电力转换装置 |
| CN111095760B (zh) * | 2017-09-29 | 2022-12-20 | 日立安斯泰莫株式会社 | 电力转换装置 |
| CN115148686A (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-04 | 株式会社电装 | 具有内置在电路板中的电气部件的半导体器件 |
| JP2022154937A (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-13 | 株式会社デンソー | 回路基板内に電気部品を内蔵する半導体装置 |
| US12074113B2 (en) | 2021-03-30 | 2024-08-27 | Denso Corporation | Semiconductor device having electric component built in circuit board |
| JP7794571B2 (ja) | 2021-03-30 | 2026-01-06 | 株式会社デンソー | 回路基板内に電気部品を内蔵する半導体装置 |
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