JP2000236677A - 半導体スタック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高耐圧スイッチング素子を使用した半導体ス
タックの配線構造の簡素化，絶縁性能及び組立性の改
善。 【解決手段】 第１及び第２スイッチング素子１，２の
各主電極面Ｓ１，Ｓ２上に搭載された側壁３ａやリブ３
ｂを有する底部絶縁体３上に、その一端部が垂直方向に
折り曲げられて交流端子Ｌを形成する交流導体４と、内
部絶縁体５と、断面形状がＬ字型の第１及び第２フレク
シブル絶縁体６，７と、垂直方向に折り曲げられた上で
更に水平方向に折り曲げられてコの字型の断面形状を有
するＰ側及びＮ側導体８，９とを順次に積層して組み立
てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＩＧＢＴ等のス
イッチング素子で構成される半導体スタックの低インダ
クタンス配線構造の改良に関するものであり、特に信頼
度が高く保守性の良好な低インダクタンス配線構造を有
する半導体スタックを提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スイッチング素子を接続して構
成されるインバータスタックにおいては、スイッチング
素子にかかる過電圧を抑制するために、ＤＣ電源回路の
電解コンデンサやスナバ回路とスイッチング素子とから
なる閉回路のインダクタンスを極力小さくすることが配
線上極めて重要な課題となっている。これによって、素
子の過電圧抑制のため接続されるスナバ回路の省略やス
ナバ容量の低減が可能となり、インバータ装置の小型化
やコストが可能となる大きな利点があるからである。

【０００３】図６は、スイッチング素子１，２，２３及
び２４を接続して構成された一般的な単相インバータ回
路の電気的構成を表わしている（尚、図６は本発明の実
施の形態１においても援用される）。ここでは、スイッ
チング素子１，２，２３，２４がＩＧＢＴより成る例が
示されており、各スイッチング素子１，２，２３，２４
はそれぞれ記号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４で表わされる。
尚、記号Ｃはコレクタ、Ｅはエミッタである。又、Ｐ，
Ｎはそれぞれ直流入力のプラス端子（Ｐ端子），マイナ
ス端子（Ｎ端子）であり、Ｌ１及びＬ２は出力端子（交
流端子）である。また、２５はスナバコンデンサＣｓ、
２６は電解コンデンサＣｅである。

【０００４】このようなインバータ回路を構成するイン
バータスタックにおいては、例えばＣｓ→Ｇ１→Ｇ２→
Ｃｓ，Ｃｓ→Ｇ３→Ｇ４→Ｃｓに至る閉回路や、Ｃｅ→
Ｇ１→Ｇ２→Ｃｅ及びＣｅ→Ｇ３→Ｇ４→Ｃｅに至る閉
回路の、インダクタンス低減が重要となる。

【０００５】これを達成するためには、例えば特開平８
−１９２４５号公報に示されるように、スタック内各部
の配線導体として平板導体を使用し、これらを絶縁層を
介して至近距離で対抗させて往復線路を形成するのが一
般的である。

【０００６】図７は、図６に示された単相インバータ回
路の中で、ＩＧＢＴ（第１スイッチング素子に該当）Ｇ
１，ＩＧＢＴ（第２スイッチング素子に該当）Ｇ２を含
む一点鎖線内（以降、ハーフブリッジと称す）を構成す
る従来の低インダクタンス配線構造スタックの実施の形
態を示す図であり、その内、（ａ）は上面図であり、
（Ｂ）は上面図（ａ）に示されたＡ−Ａ部断面図であ
る。

【０００７】図７において、１及び２はそれぞれＩＧＢ
Ｔ素子Ｇ１及びＧ２であり、両素子Ｇ１，Ｇ２は共にヒ
ートシンク２０上に取付け固定されている。又、３１，
３３，３５及び３７は絶縁板、３２は交流導体、３４は
Ｐ側導体、３６はＮ側導体、３２ａ，３２ｂは交流導体
３２に接続された円筒状導体、３４ａ，３６ａもそれぞ
れＰ側導体３４，Ｎ側導体３６に接続された円筒状導体
である。１２は、円筒状導体３２ａ，３６ａ，３４ａ，
３２ｂをスイッチング素子Ｇ１，Ｇ２のエミッタ端子Ｅ
及びコレクタ端子Ｃへ接続するための締め付けネジであ
る。絶縁板３１，３３，３５，３７及び導体３２，３
４，３６は積層されて接着等により固着一体化されるの
で、積層導体と呼ばれる。

【０００８】なお、ここでＰ，Ｎ側端子及び交流端子３
４，３６及び３２が図７の（ａ）の上下方向に突出して
いるが、これは、図７の（ａ）の左右方向には制御端子
Ｇ１及びＧ２がつくため、この上のスペースが使用でき
ないからである。

【０００９】図７において、ハーフブリッジを構成する
閉回路は、Ｐ側導体３４→円筒状導体３４ａ→スイッチ
ング素子１（Ｇ１）のコレクタ端子Ｃ→スイッチング素
子Ｇ１の内部→スイッチング素子Ｇ１のエミッタ端子Ｅ
→円筒導体３２ａ→交流導体３２→円筒状導体３２ｂ→
スイッチング素子２（Ｇ２）のコレクタ端子Ｃ→スイッ
チング素子Ｇ２の内部→スイッチング素子Ｇ２のエミッ
タ端子Ｅ→円筒状導体３６ａ→Ｎ側導体３６の経路で形
成される。

【００１０】このように、平板導体を絶縁層を介して積
層することにより、配線の低インダクタンス化が達成さ
れている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ように構成された従来の積層導体による配線構造におい
ては、次のような問題点があった。

【００１２】（１） 積層部が全面において導体部３
層、絶縁部４層となっているので、各積層部材の加工が
複雑となり、部材コストが上昇する。

【００１３】（２） スイッチング素子のエミッタ・コ
レクタ間（すなわち、積層導体の円筒状導体３２ａ−３
２ｂ間）に存在する絶縁体の外部沿面距離が近年の高耐
圧素子に対しては短く、絶縁性能上問題がある。

【００１４】（３） 全面積層導体構造においては、入
出力端子（Ｐ，Ｎ側端子及び交流端子）の取り出し位置
が積層導体の端面からでるため、ハーフブリッジスタッ
クを２台あるいは３台接続して、単相ブリッジあるいは
３相ブリッジ回路を構成しようとする場合、Ｐ側及びＮ
側導体の外部接続が容易でない。そのため、単相ブリッ
ジは単相ブリッジ用の、３相ブリッジでは３相ブリッジ
用の、すなわち回路毎に一括して積層導体を製作する必
要があった。

【００１５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、その目的は、積層数が少な
く、絶縁性に優れ、組立が容易で、且つ外部での接続が
容易な半導体スタックを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
第１及び第２スイッチング素子をヒートシンク上に取り
付けた上で前記第１及び第２スイッチング素子を互いに
直列接続してハーフブリッジを構成する半導体スタック
であって、前記第１スイッチング素子の第１電極端子面
及び第２電極端子面上と、前記第１スイッチング素子の
前記第１電極端子面に隣り合った前記第２スイッチング
素子の第１電極端子面上とに、底部絶縁体、交流導体及
び内部絶縁体が順次に積層され、前記内部絶縁体の表面
中で前記第１スイッチング素子側の部分上に第１フレク
シブル絶縁体及びＰ側導体が順次に積層され、前記内部
絶縁体の前記表面中で前記第２スイッチング素子側の部
分上に第２フレクシブル絶縁体及びＮ側導体が順次に積
層されており、前記第１フレクシブル絶縁体と、その下
の前記内部絶縁体、前記交流導体及び前記底部絶縁体と
を貫通して前記第１スイッチング素子の前記第１電極端
子面と接触し、且つ前記交流導体とは絶縁された導体ス
ペーサを介して、前記Ｐ側導体の一方の端部は前記第１
スイッチング素子の第１電極端子に接続され、前記交流
導体の一方の端部側の部分に設けられた第１凸部はその
下の前記底部絶縁体を貫通して前記第１スイッチング素
子の前記第２電極端子面と接触しており、前記交流導体
の他方の端部に設けられた第２凸部はその下の前記底部
絶縁体を貫通して前記第２スイッチング素子の前記第１
電極端子面と接触しており、前記Ｎ側導体の一方の端部
は前記内部絶縁体の端面を越えて前記第２スイッチング
素子の第２電極端子面へ向けて延びており、前記第２ス
イッチング素子の前記第２電極端子面に接触したＮ側導
体用導電スペーサを介して、前記Ｎ側導体の前記一方の
端部は前記第２スイッチング素子の第２電極端子に接続
されていると共に、前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体との間
は、前記第１スイッチング素子の前記第１及び第２電極
端子面に対して垂直方向に延びた前記第１フレクシブル
絶縁体の一方の端部と、前記第２スイッチング素子の前
記第１及び第２電極端子面に対して垂直方向に且つ前記
第１フレクシブル絶縁体の前記一方の端部と平行に延び
た前記第２フレクシブル絶縁体の一方の端部とによっ
て、絶縁されていることを特徴とする。

【００１７】請求項２に係る発明は、請求項１記載の半
導体スタックであって、前記底部絶縁体の周辺端部は、
その断面がＬ字型である側壁として構成されており、前
記側壁で囲まれた前記底部絶縁体の表面上に前記交流導
体が搭載されていることを特徴とする。

【００１８】請求項３に係る発明は、請求項１又は２記
載の半導体スタックであって、前記第１スイッチング素
子の前記第１及び第２電極端子面間の溝部に嵌合するリ
ブが前記底部絶縁体に形成されていることを特徴とす
る。

【００１９】請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の
何れかに記載の半導体スタックであって、前記第１スイ
ッチング素子の前記第１及び第２電極端子面間の溝部上
方に位置する前記内部絶縁体の表面上に、前記内部絶縁
体と一体的に、上方に突出したリブが形成されており、
前記第１フレクシブル絶縁体及び前記Ｐ側導体は、前記
内部絶縁体の前記リブの内側の前記内部絶縁体の前記表
面上に順次に積層されていることを特徴とする。

【００２０】請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の
何れかに記載の半導体スタックであって、前記第２スイ
ッチング素子の前記第２電極端子面側の前記第２フレク
シブル絶縁体の他方の端部は、前記内部絶縁体の前記端
面を越えて前記Ｎ側導体の前記一方の端部と分離しつ
つ、前記第２スイッチング素子の前記第１及び第２電極
端子面間の溝部に嵌め込まれていることを特徴とする。

【００２１】請求項６に係る発明は、請求項１乃至５の
何れかに記載の半導体スタックであって、少なくとも前
記底部絶縁体、前記交流導体及び前記内部絶縁体は一体
的に形成されていることを特徴とする。

【００２２】請求項７に係る発明は、請求項１乃至６の
何れかに記載の半導体スタックであって、前記交流導体
の前記一方の端部は、前記第１スイッチング素子の前記
第１及び第２電極端子面に対して垂直方向に折り曲げら
れて交流端子を形成しており、前記Ｐ側導体及び前記Ｎ
側導体はそれぞれ、前記第１スイッチング素子の前記第
１電極端子面と前記第２スイッチング素子の前記第１電
極端子面間の略中央部より、前記第１フレクシブル絶縁
体の前記一方の端部と前記第２フレクシブル絶縁体の前
記一方の端部とを介して互いに平行となる様に垂直方向
に折り曲げられ、更に前記第１フレクシブル絶縁体の前
記一方の端部及び前記第２フレクシブル絶縁体の前記一
方の端部から離れて断面形状がコの字型となる様に水平
方向に向けて折り曲げられて、前記Ｐ側導体の他方の端
部及び前記Ｎ側導体の他方の端部はそれぞれＰ及びＮ端
子を形成していることを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、この発明
の実施の形態１を図１〜図４に従って説明する。図１の
（ａ）及び（ｂ）は、図６の回路図に一点鎖線で示され
たハーフブリッジスタックの実施の形態であり、図１の
（ａ）は上面図であり、図１の（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ
線に関する縦断面図である。

【００２４】図１において、１は例えば第１ＩＧＢＴＧ
１より成る第１スイッチング素子、２は例えば第２ＩＧ
ＢＴＧ２より成る第２スイッチング素子であり、両素子
１，２はヒートシンク２０上に取り付けられた上で互い
に直列接続されてハーフブリッジを成す。又、Ｓ１及び
Ｓ２はそれぞれ第１，第２スイッチング素子１，２の第
１及び第２主電極面であり、両面Ｓ１，Ｓ２は同一寸法
（同一高さ）・同一形状を有する。即ち、第１主電極面
Ｓ１は、第１スイッチング素子１のエミッタ端子（第２
電極端子）Ｅに接続された凸状のエミッタ端子面（第２
電極端子面）Ｓ１Ｅと、コレクタ端子（第１電極端子）
Ｃに接続された、同一高さの凸状のコレクタ端子面（第
１電極端子面）Ｓ１Ｃとを有する。同時に、第２主電極
面Ｓ２は、上記面Ｓ１Ｃに隣り合って対面した、第２ス
イッチング素子２のコレクタ端子（第１電極端子）Ｃに
接続されたコレクタ端子面（第１電極端子面）Ｓ２Ｃ
と、エミッタ端子（第２電極端子）Ｅに接続されたエミ
ッタ端子面（第２電極端子面）Ｓ２Ｅとを有する。

【００２５】又、３は上記端子面Ｓ１Ｅ，Ｓ１Ｃ，Ｓ２
Ｃ上に搭載された底部絶縁体であり、４は底部絶縁体３
の周辺端部を垂直方向に折り曲げて形成された側壁３ａ
によって囲まれた同部３の表面上に積層された交流導体
であり、交流導体４の一方の端部は垂直方向に折り曲げ
られて外部に突出した交流端子Ｌを成しており、当該一
方の端部側の近傍部分には、その下の底部絶縁体３を貫
通してエミッタ端子面Ｓ１Ｅに接触した第１凸部４ａが
形成されている。これに対して、交流導体４の他方の端
部には、同じくその下の底部絶縁体３を貫通してコレク
タ端子面Ｓ２Ｃに接触した第２凸部４ｂが形成されてい
る。又、５は、側壁３ａで囲まれた交流導体４の表面上
に積層された、且つ、その一方の端部（エミッタ端子面
Ｓ１Ｅとコレクタ端子面Ｓ１Ｃ間の溝部上方に該当）に
は凸状のリブ５ａが設けられた、内部絶縁体である。

【００２６】更に、６及び７は各々、断面形状がＬ字型
になるように形成された第１及び第２フレクシブル絶縁
体であり、それぞれは、両コレクタ端子面Ｓ１Ｃ，Ｓ２
Ｃ間の略中央部から第１及び第２スイッチング素子１，
２側に該当する、内部絶縁体５の表面内のそれぞれの部
分上に積層されており、しかも、両絶縁体６，７の一方
の端部は共に、上記中央部から上記端子面Ｓ１Ｅ，Ｓ１
Ｃ，Ｓ２Ｃ，Ｓ２Ｅに対して垂直な方向に折り曲げられ
て重ね合わされている。しかも、第２フレクシブル絶縁
体７の他方の端部７ｂは、内部絶縁体５の端面ないしは
側壁３ａを超えて両端子面Ｓ２Ｃ，Ｓ２Ｅ間の溝部に嵌
め込まれている。更に、８は第１フレクシブル絶縁体６
の表面上に積層されたＰ側導体であり、その一方の端部
はリブ５ａに近接しており、その他方の端部側は上記中
央部付近で上記垂直方向に折り曲げられ、更に水平方向
に折り曲げられて、その断面形状がコの字型になってお
り、その他方の端部はＰ端子を成す。又、９は第２フレ
クシブル絶縁体７の表面上に積層されたＮ側導体であ
り、その一方の端部は内部絶縁体５の端面を超えて、導
電スペーサ９ａを介してエミッタ端子面Ｓ２Ｅに接触
し、その他方の端部側は、上記中央部付近で上記垂直方
向に折り曲げられ、更に水平方向に折り曲げられて、そ
の断面形状がコの字型になっており、その他方の端部は
Ｎ端子を成す。

【００２７】又、１０は絶縁スペ−サであり、１１は導
体スペーサであり、１２は締め付けネジであり、２０は
ヒートシンクである。

【００２８】ここで、図２の（ａ）は図１の底部絶縁体
３の上面図を、図２の（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に関す
る断面図を示している。図２中、３ａはこの発明の特徴
となる、上述した側壁の部分を示しており、３ｂは両端
子面Ｓ１Ｅ，Ｓ１Ｃ間の溝部に嵌合しうるように凸状に
形成されたリブを示し、３Ｃ１〜３Ｃ３は、それぞれ第
１凸部４ａ、導電スペーサ１１及び第２凸部４ｂと同一
径の貫通穴を示している。

【００２９】更に、図３は、図１に示された構成部材
中、底部絶縁体３上に順次に積層組み立てられる各部材
４〜１２の分解断面図である。図３において、交流導体
４の一方の端部側近傍部４ａ及び他方の端部４ｂには、
第１，第２スイッチング素子１，２のエミッタ及びコレ
クタ端子Ｅ，Ｃに接続される接触面を有する第１，第２
凸部が形成されている。また、交流導体４は、第１凸部
４ａに隣接する一方の端部において、上記垂直方向に折
り曲げられて交流端子Ｌを形成している。加えて、図３
においては内部絶縁体５の右側端にあたる一方の端部に
も、上記のリブ５ａが形成されていると共に、各スペー
サ１０，１１と略同一径の貫通穴５Ｃ１，５Ｃ２も形成
されている。又、第１，第２フレクシブル絶縁体６及び
７は例えば柔軟性に富む絶縁シートであり、平板導体
（３，４，５）に沿って折り曲げ可能なものを両絶縁体
６，７用に使用することができる。更に、Ｐ側導体８及
びＮ側導体９は、図３に示すように、縦断面形状がコの
字形状になるように加工されており、上面にあたる他方
の端部にＰ及びＮ端子を形成している。そして、Ｎ側導
体９の一方の端部に形成された部分９ａは、第２スイッ
チング素子２のエミッタ端子Ｅに接続されるＮ側導体用
の導電スペーサである。

【００３０】図１の半導体スタックは上記の各部材２〜
１１を順次積層して組立ることができるが、底部絶縁体
３、交流導体４、内部絶縁体５、絶縁スペーサ１０、及
び導電スペーサ１１の５部材（少なくとも底部絶縁体
３、交流導体４、内部絶縁体５の３部材）を予め固着に
より、あるいはモールド成形により、一体化しておくこ
とが望ましい。図４は、これらの部材３，４，５，１
０，１１を固着により一体化した例を示している。ここ
で、１３は絶縁性の優れた接着剤であり、例えば樹脂や
ゴム系材料が用いられる。この接着剤１３は、上記各
部材の固着とともに、交流導体４と直流導体（Ｐ側導
体８）に接続される導電スペーサ１１との間隙をも充填
して絶縁性の強化を図るという、重要な役割を果たす。

【００３１】図１の半導体スタックを組み立てるには、
まず第１に、図４に示された上記の一体化された組立体
を第１及び第２スイッチング素子１（Ｇ１）及び２（Ｇ
２）の端子面Ｓ１Ｅ，Ｓ１Ｃ，Ｓ２Ｃの位置にあわせて
両素子１，２の主端子面Ｓ１，Ｓ２上に搭載し、第１ス
イッチング素子１のエミッタ端子Ｅと第２スイッチング
素子２のコレクタ端子Ｃとを共にネジ１２で締め付け固
定する。

【００３２】次に、第１フレクシブル絶縁体６を導体ス
ペーサ１１に嵌め込んで置き、その上にＰ側導体８を載
せて、両部材６，８を第２スイッチング素子２のコレク
タ端子Ｃにネジ１２により固定する。

【００３３】更に、第２フレクシブル絶縁体７を絶縁ス
ペーサ１０に嵌め込んで置き、他方の端部７ｂを第２ス
イッチング素子２のコレクタ端子面Ｓ２Ｃとエミッタ端
子面Ｓ２Ｅ間の溝部に嵌め込む。この部分７ｂは、後述
するように、絶縁対策上重要な部分となる。次に、Ｎ側
端子９を絶縁スペーサ１０に嵌め込んで第２フレクシブ
ル絶縁体７の表面上に載せ、両部分７，９を第２スイッ
チング素子２のエミッタ端子Ｅにネジ１２により固定す
る。これにより、Ｐ側及びＮ側導体８，９の他方の端部
側部分は、その途中に形成される垂直部によって第１，
第２フレクシブル絶縁体６及び７を挟んで対向し、ま
た、第１，第２フレクシブル絶縁体６，７の上部６ａ及
び７ａは、絶縁を確保するために、Ｐ側及びＮ側端子面
（Ｐ側及びＮ側導体８，９の他方の端部に該当）よりも
上に突出した形状となる。

【００３４】この発明による図１の半導体スタックにお
いては、ハーフブリッジを構成する閉回路は、Ｐ側導体
８→導電スペーサ１１→第１スイッチング素子１（Ｇ
１）のコレクタ端子Ｃ→同素子１（Ｇ１）の内部→同素
子１（Ｇ１）のエミッタ端子Ｅ→第１凸部４ａ→交流導
体４の本体→第２凸部４ｂ→第２スイッチング素子２
（Ｇ２）のコレクタ端子Ｃ→同素子２（Ｇ２）の内部→
同素子２（Ｇ２）のエミッタ端子Ｅ→導電スペーサ９ｂ
→Ｎ側導体９という経路で構成される。

【００３５】ここで、図１の半導体スタックと従来例の
図７のそれとを比較すれば、本スタックでは平板導体と
絶縁体の積層総数は４層で済み、積層構造が従来例より
も著しく簡易化されており、従って、積層構造の部材コ
ストを格段に低減できることは明らかである。特に、両
スイッチング素子１，２のエミッタ端子面Ｓ１Ｅ，Ｓ２
Ｅの上方部分が従来に比べて格段に簡素化されているこ
とがわかる。

【００３６】この発明では、スタックの組立性を改善す
るために、図４に示す様に、底部絶縁体３、交流導体
４、内部絶縁体５、絶縁スペーサ１０及び導体スペーサ
１１の５部材を予め固着又はモールド成形により一体化
することを、提案している。これによって、スタックの
組立は極めて容易になるのである。

【００３７】また装置全体の絶縁性能を改善するため
に、本スタックでは、底部絶縁体３に側壁３ａとリブ３
ｂとを形成している。ここで、側壁３ａは、図４に示
す５部材３〜５，１０，１１の組立を一体化するために
極めて重要であり、接着剤１３の流れ止めとして作用す
るほか、積層導体の端面ないしは交流導体４の端面の
絶縁性を確実に確保せしめる作用を奏する。又、リブ３
ｂは、第１スイッチング素子１のコレクタ端子面Ｓ１Ｃ
とエミッタ端子面Ｓ１Ｅ間の溝部に嵌合し、この間の沿
面距離を広げる役割がある。高耐圧のスイッチング素子
では耐圧が３ｋＶ〜４ｋＶのものも出現しているので、
このような高耐圧のスイッチング素子のコレクタ・エミ
ッタ間に従来の図７のような平坦面が存在するときに
は、スイッチング素子の端子間溝部の沿面距離が損なわ
れ、絶縁性が著しく劣化する場合も生じるが、本スタッ
クによれば上記部材３ａ，３ｂの存在によって、このよ
うな問題点の発生を未然に防ぐことが可能である。以上
の通り、内部絶縁体５に形成されたリブ５ａも同様に沿
面距離を広げるという効果を奏する。

【００３８】更に、この発明の特徴点は、独自の端子形
状と端子配置とを設けた点にもある。即ち、交流導体４
は第１スイッチング素子１のエミッタ端子面Ｓ１Ｅの近
傍より垂直に折れ曲がって交流端子Ｌを形成しており、
Ｐ側導体８及びＮ側導体９は、両スイッチング素子１，
２のほぼ中央部から、第１，第２フレクシブル絶縁体
６，７の一方の端部（垂直部分）を介して互いに対向す
るように垂直方向に折り曲げられ、更に水平方向に曲げ
られて断面形状がコの字型となって、それぞれの他方の
端部がＰ及びＮ端子を形成しているのである。以上のよ
うに構成されているので、半導体スタックを２台あるい
は３台組み合わせて容易に単相ブリッジ（単相インバー
タ）や３相ブリッジ（３相インバータ）の接続（複合化
という応用面）を実現することが可能である。図５は３
相ブリッジの例であり、図１に示したハーフブリッジユ
ニット３台を並べて、Ｌ字状断面を有する外部直流導体
２７，２８により、３台のユニットの各Ｐ側端子８を互
いに接続すると共に各Ｎ側端子９を互いに接続してい
る。尚、両導体２７，２８間には、絶縁体２９が挿入さ
れている。

【００３９】又、同様に図１の半導体スタックを複数台
並べてそれぞれのＰ側，Ｎ側，交流端子をブスバで接続
して並列接続することも容易にできる。これに対して、
図７に例示した様な従来の構造では、このように複数台
を組み合わせ接続することが困難であることは明白であ
る。

【００４０】この発明においては、第１，第２フレクシ
ブル絶縁体６及び７も極めて有効に作用する。というの
は、これらの部材６，７は、Ｐ側、Ｎ側導体８，９に
沿って折り曲げが可能である他、第２スイッチング素
子２のエミッタ・コレクタ間に溝部に第２フレクシブル
絶縁体７の他方の端部７ｂが嵌め込まれることにより、
第２スイッチング素子２のコレクタ端子ＣとＮ側導体９
間の絶縁を強化できるからである。

【００４１】（変形例） （１） 以上、実施の形態１においては、ハーフブリッ
ジ構成のスタックについて述べたが、単相ブリッジや３
相ブリッジ構成を一括した配線構造にも適用できること
は言うまでもない。

【００４２】（２） また、実施の形態１に示した各ス
イッチング素子の端子配置に限定されるものでもなく、
各種形状のスイッチング素子に適用できるものである。

【００４３】（３） 又、第１，第２スイッチング素子
としては、ＩＧＢＴＧ１，Ｇ２の他に、ＭＯＳＦＥＴや
バイポーラトランジスタ等の他のトランジスタを用いて
も良い。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、各導体と
各絶縁体との積層総数を４層とすることができるので、
従来技術と較べて積層構造を簡素化して積層部分の部材
のコストを格段に低減することができる。特に、第１及
び第２スイッチング素子の各第２電極端子面上の構造を
著しく簡素化することができる。

【００４５】請求項２記載の発明によれば、底部絶縁体
の側壁によって交流導体の端面の絶縁性を確実に確保す
ることができるので、従来技術と較べて装置全体の絶縁
性能を向上させることができる。

【００４６】請求項３記載の発明によれば、底部絶縁体
のリブによって第１スイッチング素子の第１電極端子と
第２電極端子間の沿面距離を広げることができるので、
従来技術と較べて装置全体の絶縁性能を向上させること
ができる。

【００４７】請求項４記載の発明によれば、内部絶縁体
のリブによって第１スイッチング素子の第１電極端子と
第２電極端子間の沿面距離を広げることができるので、
従来技術と較べて装置全体の絶縁性能を向上させること
ができる。

【００４８】請求項５記載の発明によれば、第２スイッ
チング素子の第１電極端子と第２電極端子間の絶縁性を
強化することができるので、従来技術と較べて装置全体
の絶縁性能を向上させることができる。

【００４９】請求項６記載の発明によれば、一体化によ
り半導体スタックの組み立てを極めて容易にすることが
できる。

【００５０】請求項７記載の発明によれば、半導体スタ
ックの外部に同一構造の別の半導体スタックを組み合わ
せて、単相ブリッジや３相ブリッジ等の複合化（応用性
の向上）を容易に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による半導体スタッ
クの配線構造を示す図である。

【図２】 この発明の構成部品となる底部絶縁体を示す
図である。

【図３】 図１に示された底部絶縁体を除く構成部材の
分解断面図である。

【図４】 図１に示された配線構造の部分組立断面図で
ある。

【図５】 この発明の応用例である３相ブリッジの接続
例を示す図である。

【図６】 この発明の説明に関連する単相インバータの
主回路を示す図である。

【図７】 従来の半導体装置の配線構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 第１スイッチング素子、２ 第２スイッチング素
子、３ 底部絶縁体、３ａ 側壁、３ｂ，５ａ リブ、
４ 交流導体、４ａ 第１凸部、４ｂ 第２凸部、５
内部絶縁体、６ 第１フレクシブル絶縁体、７ 第２フ
レクシブル絶縁体、７ｂ 他方の端部、８ Ｐ側導体、
９ Ｎ側導体、Ｌ 交流端子、９ａ，１１導電スペー
サ、１０ 絶縁スペーサ、２０ ヒートシンク。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２スイッチング素子をヒート
   シンク上に取り付けた上で前記第１及び第２スイッチン
   グ素子を互いに直列接続してハーフブリッジを構成する
   半導体スタックであって、 前記第１スイッチング素子の第１電極端子面及び第２電
   極端子面上と、前記第１スイッチング素子の前記第１電
   極端子面に隣り合った前記第２スイッチング素子の第１
   電極端子面上とに、底部絶縁体、交流導体及び内部絶縁
   体が順次に積層され、 前記内部絶縁体の表面中で前記第１スイッチング素子側
   の部分上に第１フレクシブル絶縁体及びＰ側導体が順次
   に積層され、 前記内部絶縁体の前記表面中で前記第２スイッチング素
   子側の部分上に第２フレクシブル絶縁体及びＮ側導体が
   順次に積層されており、 前記第１フレクシブル絶縁体と、その下の前記内部絶縁
   体、前記交流導体及び前記底部絶縁体とを貫通して前記
   第１スイッチング素子の前記第１電極端子面と接触し、
   且つ前記交流導体とは絶縁された導体スペーサを介し
   て、前記Ｐ側導体の一方の端部は前記第１スイッチング
   素子の第１電極端子に接続され、 前記交流導体の一方の端部側の部分に設けられた第１凸
   部はその下の前記底部絶縁体を貫通して前記第１スイッ
   チング素子の前記第２電極端子面と接触しており、 前記交流導体の他方の端部に設けられた第２凸部はその
   下の前記底部絶縁体を貫通して前記第２スイッチング素
   子の前記第１電極端子面と接触しており、 前記Ｎ側導体の一方の端部は前記内部絶縁体の端面を越
   えて前記第２スイッチング素子の第２電極端子面へ向け
   て延びており、 前記第２スイッチング素子の前記第２電極端子面に接触
   したＮ側導体用導電スペーサを介して、前記Ｎ側導体の
   前記一方の端部は前記第２スイッチング素子の第２電極
   端子に接続されていると共に、 前記Ｐ側導体と前記Ｎ側導体との間は、前記第１スイッ
   チング素子の前記第１及び第２電極端子面に対して垂直
   方向に延びた前記第１フレクシブル絶縁体の一方の端部
   と、前記第２スイッチング素子の前記第１及び第２電極
   端子面に対して垂直方向に且つ前記第１フレクシブル絶
   縁体の前記一方の端部と平行に延びた前記第２フレクシ
   ブル絶縁体の一方の端部とによって、絶縁されているこ
   とを特徴とする、半導体スタック。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体スタックであっ
   て、 前記底部絶縁体の周辺端部は、その断面がＬ字型である
   側壁として構成されており、 前記側壁で囲まれた前記底部絶縁体の表面上に前記交流
   導体が搭載されていることを特徴とする、半導体スタッ
   ク。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の半導体スタックで
   あって、 前記第１スイッチング素子の前記第１及び第２電極端子
   面間の溝部に嵌合するリブが前記底部絶縁体に形成され
   ていることを特徴とする、半導体スタック。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかに記載の半導体
   スタックであって、 前記第１スイッチング素子の前記第１及び第２電極端子
   面間の溝部上方に位置する前記内部絶縁体の表面上に、
   前記内部絶縁体と一体的に、上方に突出したリブが形成
   されており、 前記第１フレクシブル絶縁体及び前記Ｐ側導体は、前記
   内部絶縁体の前記リブの内側の前記内部絶縁体の前記表
   面上に順次に積層されていることを特徴とする、半導体
   スタック。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかに記載の半導体
   スタックであって、 前記第２スイッチング素子の前記第２電極端子面側の前
   記第２フレクシブル絶縁体の他方の端部は、前記内部絶
   縁体の前記端面を越えて前記Ｎ側導体の前記一方の端部
   と分離しつつ、前記第２スイッチング素子の前記第１及
   び第２電極端子面間の溝部に嵌め込まれていることを特
   徴とする、半導体スタック。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５の何れかに記載の半導体
   スタックであって、 少なくとも前記底部絶縁体、前記交流導体及び前記内部
   絶縁体は一体的に形成されていることを特徴とする、半
   導体スタック。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６の何れかに記載の半導体
   スタックであって、前記交流導体の前記一方の端部は、
   前記第１スイッチング素子の前記第１及び第２電極端子
   面に対して垂直方向に折り曲げられて交流端子を形成し
   ており、 前記Ｐ側導体及び前記Ｎ側導体はそれぞれ、前記第１ス
   イッチング素子の前記第１電極端子面と前記第２スイッ
   チング素子の前記第１電極端子面間の略中央部より、前
   記第１フレクシブル絶縁体の前記一方の端部と前記第２
   フレクシブル絶縁体の前記一方の端部とを介して互いに
   平行となる様に垂直方向に折り曲げられ、 更に前記第１フレクシブル絶縁体の前記一方の端部及び
   前記第２フレクシブル絶縁体の前記一方の端部から離れ
   て断面形状がコの字型となる様に水平方向に向けて折り
   曲げられて、前記Ｐ側導体の他方の端部及び前記Ｎ側導
   体の他方の端部はそれぞれＰ及びＮ端子を形成している
   ことを特徴とする、半導体スタック。