JP2002203941A - 半導体実装構造 - Google Patents

半導体実装構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップと金属電極板をむすぶ複数線の
金属ワイヤの長さを短くし、均一にする。 【解決手段】 金属電極板10、20に半導体チップ3
a、3bを接合し、金属電極板20の上方に金属電極板
30が配される。金属電極板20は金属電極板10の上
方に延び、延設部25、26で半導体チップ3aを囲
み、2分した金属ワイヤ5aで半導体チップ上面と接続
される。同様に金属電極板30は半導体チップ3bを延
設部35、36で囲み、2分した金属ワイヤ5bで半導
体チップ上面と接続される。金属ワイヤを2分している
ので金属ワイヤの各線を均一の長さにでき、電流集中が
防止される。また、各半導体チップの上面と金属電極板
表面との高さ差が小さく金属ワイヤが短くて、応答性が
よい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを金
属電極板に装着する半導体実装構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体チップの実装構造として、
例えば図14、図15に示すようなものがある。これ
は、MOSFETの半導体チップ2個を用いて形成され
るインバータ回路の1相分を、1つの実装ユニットとし
たものである。実装ユニット100は、樹脂ベース70
に、金属電極板1a、1bおよび1cをモールドして形
成されている。金属電極板1aと1bは高さ位置が同層
で横に並べて配置され、、金属電極板1cは金属電極板
1aの上側に一部重ねられて、各金属電極板は互いに離
間して絶縁されている。
【0003】半導体チップ3aと3bが、それぞれ半田
によって金属電極板1aと1bの上面に接合されてい
る。半導体チップ3a、3bはそれぞれ金属電極板に接
合される裏面がドレイン電極とされ、上面がソース電極
とゲート電極となっている。半導体チップ3aの上面ソ
ース電極と金属電極板1bが複数本の金属ワイヤ72a
によって接続されており、また、半導体チップ3aの上
面ゲート電極はゲート端子6aと金属ワイヤ73aによ
って接続されている。
【0004】半導体チップ3bのソース電極と金属電極
板1cが複数本の金属ワイヤ72bによって接続されて
おり、また、半導体チップ3bのゲート電極はゲート端
子6bと金属ワイヤ73bによって接続されている。こ
れにより、図3に示されるように、半導体チップ3aと
3bが直列に接続された回路が形成される。金属電極板
1aが回路の高電源側に接続されるP端子になり、金属
電極板1cが低電源側に接続されるN端子、金属電極板
1bが出力のINV端子となる。
【0005】金属電極板1a、1bが露出した樹脂ベー
ス70の底面には、電気的な絶縁性を有する放熱シート
7を介してヒートシンク8が取り付けられている。これ
により、半導体チップ3a、3bが動作する際に発生す
る熱はヒートシンク8に伝達され、放熱される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体実装構造では、半導体チップ3a、3bと金
属ワイヤ72a、72bで接続されるべき金属電極板1
b、1cが、4辺形の半導体チップの1辺のみにそって
配置されており、半導体チップの上面と金属電極板を接
続する複数本の金属ワイヤ72aや72bの各線は、と
くに図15に明らかなように、半導体チップ表面の接続
点によって金属電極板との距離が異なるため、それぞれ
長さが不均一となる。
【0007】このため、金属ワイヤの各線にかかわるイ
ンピーダンスおよびインダクタンスに違いが生じ、イン
ピーダンスの小さい線への電流集中が発生する。この電
流集中が発生すると電流が多く流れた線が発熱し、線膨
張による伸縮のため疲労して寿命が低下するという問題
がある。同じく発熱により、金属ワイヤが焼損すれば回
路がオープンとなってしまい、あるいは半導体チップが
故障したときにもオープンまたはショート状態となって
しまう。
【0008】また、半導体チップ3aの上面と接続先の
金属電極板1bとは高さの差が大きいのに対して、半導
体チップ3bの上面と接続先の金属電極板1cとは高さ
の差が小さいため、半導体チップ3aの上面と金属電極
板1bとを接続する金属ワイヤ72aと、半導体チップ
3bの上面と金属電極板1cとを接続する金属ワイヤ7
2bとの距離が異なることになる。その結果、金属ワイ
ヤの抵抗値が異なることにより、回路のバランスが崩れ
るため、動作タイミングにずれが生じるおそれがあると
いう問題もある。したがって、本発明は、上記従来の問
題点に鑑み、半導体チップと金属電極板をむすぶ金属ワ
イヤの長さを均一にできる半導体実装構造を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1の本
発明は、互いに絶縁された複数の金属電極板を備え、一
方の金属電極板に半導体チップの裏面の電極を導電性接
合材で接合し、半導体チップの上面の電極を他方の金属
電極板に複数線の金属ワイヤで接続する半導体実装構造
であって、上記他方の金属電極板が半導体チップの少な
くも2辺にそれぞれ対向する延設部を備え、複数線の金
属ワイヤが分割されて上記少なくも2辺にそってそれぞ
れ半導体チップの上面の電極と延設部の間に張り渡され
ているものとした。
【0010】請求項2の発明は、第1の金属電極板上に
第1の半導体チップの裏面の電極を導電性接合材で接合
し、第2の金属電極板上に第2の半導体チップの裏面の
電極を導電性接合材で接合し、第1の半導体チップの上
面の電極を第2の金属電極板に複数線の第1の金属ワイ
ヤで接続し、第2の半導体チップの上面の電極を第3の
金属電極板に複数線の第2の金属ワイヤで接続した半導
体実装構造において、第2の金属電極板の第2の半導体
チップを接合した領域と第1の金属電極板とが略同層と
され、第2の金属電極板は第2の半導体チップを接合し
た領域から上方へオフセットして第1の金属電極板より
高い位置へ延び、第3の金属電極板は第2の金属電極板
の第2の半導体チップを接合した領域より高い位置に設
けられているものとした。
【0011】請求項3の発明では、第2の金属電極板は
第1の金属電極板より高い位置に延びた領域に、第1の
半導体チップの少なくも2辺にそれぞれ対向する延設部
を備え、複数線の第1の金属ワイヤが分割されて第1の
半導体チップの上記少なくも2辺にそってそれぞれ当該
第1の半導体チップの上面の電極と第2の金属電極板の
延設部の間に張り渡され、第3の金属電極板は第2の半
導体チップの少なくも2辺にそれぞれ対向する延設部を
備え、複数線の第2の金属ワイヤが分割されて第2の半
導体チップの上記少なくも2辺にそってそれぞれ当該第
2の半導体チップの上面の電極と第3の金属電極板の延
設部の間に張り渡されているものとした。
【0012】請求項4の発明は、第2または第3の金属
電極板の延設部は、前記第1または第2の半導体チップ
の対向する2辺に対向し、それぞれ第2または第3の金
属電極板の端部に形成される外部接続部から等距離の位
置に設けられているものとした。
【0013】請求項5の発明は、第1、第2、および第
3の金属電極板が互いに上下方向に重ねられているもの
とした。
【0014】請求項6の発明は、第1の金属電極板の端
部に形成される外部接続部と第3の金属電極板の端部に
形成される外部接続部とをそれぞれ立ち上げて、互いに
対向させているものとした。
【0015】請求項7の発明は、第1の金属電極板上に
その外部接続部にそって第1の半導体チップを複数個接
合し、第2の金属電極板上にはその外部接続部にそって
第1の半導体チップに対応させた複数個の第2の半導体
チップを接合し、第2の金属電極板の延設部は複数個の
第1の半導体チップごとに設けられ、第3の金属電極板
の延設部は複数個の第2の半導体チップごとに設けられ
ているものとした。
【0016】請求項8の発明は、第1の金属電極板が複
数個の第1の半導体チップを個別に接合した領域別に分
離され、第2の金属電極板は各第1の半導体チップに対
応する延設部を含む領域および第1の半導体チップに対
応する各第2の半導体チップを個別に接合した領域別に
分離され、第3の金属電極板は各第2の半導体チップに
対応する延設部を含む領域別に分離され、第2の金属電
極板は分離された各領域ごとにそれぞれの延設部から等
距離の位置に外部接続部を備え、第3の金属電極板の分
離された各領域はそれぞれの延設部から等距離の位置で
共通の外部接続部に接続しているものとした。
【0017】
【発明の効果】請求項1の発明は、他方の金属電極板に
半導体チップの少なくも2辺にそれぞれ対向する延設部
を備えて、複数線の金属ワイヤを分割して半導体チップ
の上面の電極と各延設部との間に張り渡すものとしたの
で、金属ワイヤの各線を均一の長さにでき、電流集中が
防止される。したがって発熱に起因する故障などのおそ
れがなく、金属ワイヤの総線数も少なくすることもでき
る。
【0018】請求項2の発明は、第1、第2の金属電極
板に第1、第2の半導体チップを接合し、第1の半導体
チップの上面の電極を第2の金属電極板に複数線の第1
の金属ワイヤで接続し、第2の半導体チップの上面の電
極を第3の金属電極板に複数線の第2の金属ワイヤで接
続する半導体実装構造において、第2の金属電極板を第
1の金属電極板より高い位置へ延ばし、第3の金属電極
板は第2の金属電極板より高い位置に設けたので、各半
導体チップの上面と接続先の金属電極板表面との高さの
差が小さくて金属ワイヤの長さが短く、かつ両半導体チ
ップについて金属ワイヤの長さが均等にできる。これに
より、両半導体チップ間の動作のタイミングずれがな
く、応答性のよい小型のインバータ回路用の実装ユニッ
トが得られる。
【0019】請求項3の発明は、請求項2の構成におい
て、第2の金属電極板が第1の半導体チップの少なくも
2辺にそれぞれ対向する延設部を備え、複数線の第1の
金属ワイヤを分割して第1の半導体チップの上面の電極
と各延設部との間に張り渡し、第3の金属電極板も第2
の半導体チップの少なくも2辺にそれぞれ対向する延設
部を備え、複数線の第2の金属ワイヤを分割して第2の
半導体チップの上面の電極と第3の金属電極板の各延設
部との間に張り渡すものとしたので、請求項2の発明と
同じ効果を有するとともに、個々の半導体チップについ
ても金属ワイヤの各線を均一の長さにでき、電流集中が
防止される。したがって発熱に起因する故障などのおそ
れがなく、金属ワイヤの総線数も少なくすることもでき
る。
【0020】請求項4の発明は、第2または第3の金属
電極板の延設部が、前記第1または第2の半導体チップ
の対向する2辺に対向し、第2または第3の金属電極板
におけるそれぞれ2つの延設部は各金属電極板端部の外
部接続部から等距離の位置に設けられるものとしたの
で、各外部接続部から2つの延設部までの両電流経路の
抵抗値が同じとなり、延設部までの経路別での電流集中
も防止される。
【0021】請求項5の発明は、各金属電極板を互いに
上下に重ねたものとしたので、平面投影面積が低減され
てコンパクトな半導体実装構造が得られる。また、各金
属電極板が重なって面で対向するため、インダクタンス
が低減するという効果を有する。また、請求項6の発明
は、第1の金属電極板の端部に形成される外部接続部と
第3の金属電極板の端部に形成される外部接続部とをそ
れぞれ立ち上げて、互いに対向させるものとしたので、
これら外部接続部相互間の間隔を近づけることにより、
一層インダクタンスの低減効果が大きい。
【0022】請求項7の発明は、第1、第2の金属電極
板上に第1、第2の半導体チップをそれぞれ対応させて
各複数個接合し、第2、第3の金属電極板の延設部を複
数個の第1、第2の各半導体チップごとに設けたので、
金属電極板の枚数を3枚に保持しながら複数の回路が形
成され、例えば並列回路を少ない部品点数で実現でき、
回路全体を小型に構成できる。
【0023】請求項8の発明は、第1、第2、第3の金
属電極板が複数個の第1の半導体チップおよび第2の半
導体チップに対応する領域別に分離されて、第2の金属
電極板は分離された各領域ごとにそれぞれの延設部から
等距離の位置を外部接続部とし、第3の金属電極板の分
離された各領域はそれぞれの延設部から等距離の位置で
共通の外部接続部に接続したものとしたので、例えばイ
ンバータ回路の3相分を小型の1ユニットに構成でき、
また個々の半導体チップにかかる延設部への電流の流れ
が均等で滑らかに規制されたものとなる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例により説明する。図1は本発明をインバータ回路の実
装ユニットに適用した第1の実施例を示し、(a)は上
面図、(b)は(a)におけるA−A部断面図である。
また、図2は本実装ユニットにおける金属電極板の位置
関係を示す斜視図であり、樹脂ベース、放熱シートおよ
びヒートシンクを省略している。実装ユニット1は、全
体が上方に開口したケース状を呈する樹脂ベース2に、
Cu(銅)、Al(アルミニウム)若しくはこれらを含
む合金からなる金属電極板10、20および30をモー
ルドして形成されている。
【0025】金属電極板10と20はそれぞれ樹脂ベー
ス2の底面を略2分して露出しており、金属電極板1
0、20が露出した樹脂ベース2の底面には、電気的な
絶縁性を有する放熱シート7を介してヒートシンク8が
取り付けられている。これにより、金属電極板10、2
0に接合される後述の半導体チップ3a、3bが動作す
る際に発生する熱は、ヒートシンク8に伝達され、放熱
される。
【0026】金属電極板20は、金属電極板10の端縁
と対向する点で金属電極板10と同レベルの低段部21
から上方へオフセットし、金属電極板10の上側を当該
金属電極板10に対して平行に所定間隙だけ離間した状
態で延びる高段部22を形成している。そして、金属電
極板20の外部との接続部(以下、外部接続部)23が
金属電極板10とは反対側に樹脂ベース2から外方へ突
出している。金属電極板10はその外部接続部13を、
平面図上後述する金属電極板30の外部接続部33と重
ねて、金属電極板20の外部接続部23の突出方向とは
反対側に樹脂ベース2から外方へ突出している。
【0027】樹脂ベース2の底面上にある金属電極板1
0と、金属電極板20における樹脂ベース2の底面上に
ある低段部21との各上面には、金属電極板10と20
の各外部接続部13、23が外方へ突出している長手方
向にそった同一線上に、MOSFETからなる半導体チ
ップ3a、3bが半田により接合されている。金属電極
板20における金属電極板10の上側に延びている高段
部22には、内縁がコ字形をした囲み部24が形成され
ている。囲み部24は金属電極板10上に接合された半
導体チップ3aの3辺を所定間隙で囲み、上記長手方向
に対して横方向に開口している。
【0028】金属電極板30は、金属電極板20の上方
に所定間隙だけ離間して平行に延びて、金属電極板20
の低段部21に対応する低段部31と高段部22に対応
する高段部32とを有している。金属電極板30の低段
部31には内縁がコ字形をした囲み部34が形成されて
いる。囲み部34は金属電極板20上に接合された半導
体チップ3bの3辺を所定間隙で囲み、囲み部24と同
方向に開口している。また、金属電極板30の高段部3
2は金属電極板20の囲み部24における半導体チップ
3aを挟んで対向する延設部25、26を避けて金属電
極板20の上方を延び、外部接続部33として樹脂ベー
ス2から外方へ突出している。なお、各金属電極板の外
部接続部13、23、33は互いに略同幅となってい
る。さらに、金属電極板20、30の囲み部24、34
の開口側には、半導体チップ3a、3bに対応させて、
ゲート端子6a、6bが樹脂ベース2にモールドされて
いる。
【0029】半導体チップ3a、3bはそれぞれ金属電
極板に接合される裏面がドレイン電極とされ、上面がソ
ース電極とゲート電極となっている。半導体チップ3a
の上面のソース電極と金属電極板20が金属ワイヤ5a
によって接続されており、また、半導体チップ3aのゲ
ート電極はゲート端子6aと金属ワイヤ9aによって接
続されている。金属ワイヤ5aは、半導体チップ3aの
対向する2辺にそって、囲み部24の延設部25、26
との間に、同一長さの複数本が並列に張り渡されてい
る。
【0030】半導体チップ3b上面のソース電極と金属
電極板30が金属ワイヤ5bによって接続されており、
また、半導体チップ3bのゲート電極はゲート端子6b
と金属ワイヤ9bによって接続されている。金属ワイヤ
5bも、半導体チップ3bの対向する2辺にそって、囲
み部34の半導体チップ3bを挟んで対向する延設部3
5、36との間に、同一長さの複数本が並列に張り渡さ
れている。これにより、図3に示されるように、半導体
チップ3aと3bが直列に接続された回路が形成され
る。金属電極板10の外部接続部13が回路のP端子に
なり、金属電極板30の外部接続部33がN端子、金属
電極板20の外部接続部23が出力のINV端子とな
る。
【0031】本実施例は以上のように構成され、半導体
チップ3aと3bの上面と接続すべき金属電極板20、
30に各半導体チップの3辺を囲む囲み部24、34を
形成し、それぞれ半導体チップの対向する2辺にそっ
て、それぞれ2分した金属ワイヤ5aあるいは5bで半
導体チップ3aと金属電極板20の2つの延設部25、
26間を接続し、半導体チップ3bと金属電極板30の
2つの延設部35、36間を接続するものとしたので、
金属ワイヤ5a、5bをすべて同一長さあるいは略同一
とすることができる。この結果、金属ワイヤ5a、5b
の各線のインピーダンスがほぼ同じとなるから、一部の
インピーダンスの小さい線に電流が集中する現象がなく
なる。
【0032】また、金属電極板20、30の囲み部の延
設部25と26、35と36が金属電極板10、20の
半導体チップ3a、3bを接合した面よりもそれぞれ高
い位置になっているので、延設部の上面と半導体チップ
の上面との高さの差が小さくなって、これらの間を接続
する金属ワイヤ5a、5bの絶対的な長さが短縮され、
全体のインピーダンスが小さくなって金属ワイヤでの発
熱損失が低減する。同じく抵抗値が小さくなることによ
って、金属ワイヤ5a、5bの各線当たりの電流量を増
せるので、金属ワイヤの総本数を低減することもでき
る。
【0033】さらに、本実施例では金属電極板10、2
0、30を上下に重ねて配置したので、平面投影面積が
小さく、コンパクトな実装ユニットが得られる。また、
半導体チップ3a、3bの上面と裏面、すなわちソース
とドレインに接続される金属電極板20と10、あるい
は金属電極板30と20が対向して重なり合っているの
で、半導体チップ3a、3bの動作時に金属電極板に発
生するインダクタンスが、対向している間の相互誘導作
用により打ち消されるという利点を有している。
【0034】つぎに、第2の実施例について説明する。
図4の(a)は第2の実施例を示す上面図、(b)は
(a)におけるB−B部断面図である。また、図5は本
実施例における金属電極板の位置関係を示す斜視図であ
り、樹脂ベース、放熱シートおよびヒートシンクを省略
している。本実装ユニット1Aも樹脂ベースに3枚の金
属電極板を備える。金属電極板10Aと20Aはそれぞ
れ樹脂ベース2Aの底面を略2分して、放熱シート7お
よびヒートシンク8側へ露出している。
【0035】金属電極板20Aは、金属電極板10Aの
端縁と対向する点で金属電極板10Aと同レベルの低段
部21Aから上方へオフセットし、金属電極板10Aの
上側を当該金属電極板10Aに対して平行に所定間隙だ
け離間した状態で延びる高段部22Aを形成している。
金属電極板10Aと、金属電極板20Aの低段部21A
とのそれぞれ中央部には、半導体チップ3a、3bが半
田により接合されている。
【0036】金属電極板20Aは、低段部21Aからオ
フセットする手前で切り欠かれて、金属電極板10A上
の半導体チップ3aを囲む囲み部24Aを形成し、高段
部22Aは半導体チップ3aを所定間隙で挟んで対向す
る延設部25A、26Aを構成している。囲み部24A
は半導体チップ3a、3bを結ぶ長手方向に開口してい
る。金属電極板10Aの低段部21A寄りの端縁から
は、外部接続部13Aが囲み部24Aを通って樹脂ベー
ス2Aから立上がっている。また、金属電極板20Aの
外部接続部23Aは金属電極板10Aとは反対側に、半
導体チップ3a、3bを結ぶ線上で樹脂ベース2Aから
外方へ突出している。
【0037】金属電極板30Aは、金属電極板20Aの
低段部21Aの上方に所定間隙だけ離間して平行に延び
ている。金属電極板30Aには囲み部34Aが形成され
ている。囲み部34Aは金属電極板20A上に接合され
た半導体チップ3bの対向する2辺を延設部35A、3
6Aが所定間隙で挟んでいる。金属電極板30Aの金属
電極板10A寄りの端縁からは、半導体チップ3a、3
bを結ぶ線上で金属電極板10Aの外部接続部13Aと
同幅の外部接続部33Aが立ち上がっており、外部接続
部13Aと離間して対向している。さらに、金属電極板
20A、30Aの囲み部24A、34Aの開口側には、
半導体チップ3a、3bに対応させて、ゲート端子6
a、6bが樹脂ベース2Aにモールドされている。
【0038】半導体チップ3a上面のソース電極と金属
電極板20Aの延設部25A、26Aが同一長さの複数
本の金属ワイヤ5aによって並列に接続されており、ま
た、半導体チップ3a上面のゲート電極はゲート端子6
aと金属ワイヤ9aによって接続されている。半導体チ
ップ3bのソース電極と金属電極板30Aの延設部35
A、36Aも同一長さの複数本の金属ワイヤ5bによっ
て並列に接続されており、また、半導体チップ3bのゲ
ート電極はゲート端子6bと金属ワイヤ9bによって接
続されている。これにより、先の図3に示された回路が
形成される。金属電極板10Aの外部接続部13Aが回
路のP端子になり、金属電極板30Aの外部接続部33
AがN端子、金属電極板20Aの外部接続部23Aが出
力のINV端子となる。
【0039】本実施例は以上のように構成され、とくに
金属電極板20Aの外部接続部23Aおよび金属電極板
30Aの外部接続部33Aが半導体チップ3a、3bを
結ぶ線上に延びあるいは立上がって、延設部25A、2
6Aから外部接続部23Aまでの距離が等しく、延設部
35A、36Aから外部接続部33Aまでの距離が等し
いので、半導体チップ3a、3bのそれぞれ2辺に分岐
された延設部から外部接続部までの経路の抵抗値が等し
くなり、金属ワイヤ5aや5bにおける電流集中のおそ
れをさらに低くできる。また、全体として金属電極板の
重なりが2層であるから、前実施例に比較して実装ユニ
ットの高さが低くなるという利点を有する。
【0040】図6は、第2の実施例における第1の変形
例を示す、図5相当の斜視図である。これは、1枚の金
属電極板に接合するMOSFETからなる半導体チップ
3a、3bのかわりに、それぞれIGBT(絶縁ゲート
バイポーラトランジスタ)とFWD(フリーホイールダ
イオード)の半導体チップの組としたものである。金属
電極板10B、20B、30BはIGBTとFWDを並
べるに要する分だけそれぞれ若干長いほかは金属電極板
10A、20A、30Aと同形状である。
【0041】金属電極板10B上には、金属電極板20
Bの囲み部24B内にその開口側から順にIGBT40
a、FWD41aが半田で接合されている。IGBT4
0aは半田接合面をコレクタとし、上面のエミッタ電極
が囲み部24Bの延設部25B、26Bと、IGBT4
0aの対向する2辺にそって、同一長さの複数本の金属
ワイヤ45aによって並列に接続されている。また、I
GBT40a上面のゲート電極はゲート端子46aと金
属ワイヤ49aによって接続されている。FWD41a
は半田接合面をカソードとし、上面のアノード電極が延
設部25B、26Bと、対向する2辺にそって、同一長
さの複数本の金属ワイヤ43aによって並列に接続され
ている。
【0042】金属電極板20B上には、金属電極板30
Bの囲み部34B内にその開口側から順にIGBT40
b、FWD41bが半田で接合されている。IGBT4
0bも上面のエミッタ電極が囲み部の延設部35B、3
6Bと、IGBT40bの対向する2辺にそって、同一
長さの複数本の金属ワイヤ45bによって並列に接続さ
れている。また、ゲート電極はゲート端子46bと金属
ワイヤ49bによって接続されている。FWD41bは
上面のアノード電極が延設部35B、36Bと、対向す
る2辺にそって、同一長さの複数本の金属ワイヤ43b
によって並列に接続されている。その他の構成は、樹脂
ベース、放熱シートおよびヒートシンクを含めて第2の
実施例と同じである。
【0043】この変形例によっても、IGBTとFWD
の並列接続がダイオードを内蔵するMOSFETと同機
能を果たすので、図3の回路と同様のインバータ回路1
相分の実装ユニットが構成される。そして、IGBT4
0a、40bを金属電極板と接続する金属ワイヤ45
a、45bの各線が同じ長さにでき、またFWD41
a、41bを金属電極板と接続する金属ワイヤ43a、
43bの各線も同じ長さにできるので、第2の実施例と
同じ効果を得られる。
【0044】図7は、さらに第2の変形例を示す、図5
相当の斜視図である。これは、1枚の金属電極板に接合
する半導体チップを2個ずつとしたものである。金属電
極板10C、20C、30CはMOSFETの半導体チ
ップを2個ずつ並べるに要する分だけそれぞれ若干長い
ほかは金属電極板10A、20A、30Aと同形状であ
る。
【0045】金属電極板10C上には、金属電極板20
Cの囲み部24C内に半導体チップ3a、3aが開口方
向、すなわち実装ユニットの長手方向に並べて半田で接
合されている。2個の半導体チップ3a、3a間の間隙
部分の上方には、半導体チップ3a、3aおよび金属電
極板10Cと離間させて2つのゲート端子6a、6aが
設けられている。半導体チップ3a、3aはそれぞれ上
面のソース電極が囲み部の延設部25C、26Cと、各
半導体チップの対向する2辺にそって、同一長さの複数
本の金属ワイヤ5a、5aによって並列に接続されてい
る。これによって、半導体チップ3a、3aは回路上も
並列となる。
【0046】一方の半導体チップ3aのゲート電極は一
方のゲート端子6aと金属ワイヤ9aによって接続さ
れ、他方の半導体チップ3aのゲート電極は他方のゲー
ト端子6aと金属ワイヤ9aによって接続されている。
【0047】金属電極板20C上には、金属電極板30
Cの囲み部34C内に半導体チップ3b、3bが開口方
向に並べて半田で接合されている。2個の半導体チップ
3b、3b間の間隙部分の上方には、半導体チップ3
b、3bおよび金属電極板20Cと離間させて2つのゲ
ート端子6b、6bが設けられている。半導体チップ3
b、3bはそれぞれ上面のソース電極が囲み部の延設部
35C、36Cと、各半導体チップの対向する2辺にそ
って、同一長さの複数本の金属ワイヤ5b、5bによっ
て並列に接続されている。半導体チップ3b、3bも回
路上並列となる。
【0048】一方の半導体チップ3bのゲート電極は一
方のゲート端子6bと金属ワイヤ9bによって接続さ
れ、他方の半導体チップ3bのゲート電極は他方のゲー
ト端子6bと金属ワイヤ9bによって接続されている。
これにより、図8に示す回路が形成される。金属電極板
10Cの外部接続部13Cが回路のP端子になり、金属
電極板30Cの外部接続部33CがN端子、金属電極板
20Cの外部接続部23Cが出力のINV端子となる。
その他の構成は、樹脂ベース、放熱シートおよびヒート
シンクを含めて第2の実施例と同じである。
【0049】この変形例によれば、各半導体チップのそ
れぞれ2辺に分岐された延設部から外部接続部までの経
路の抵抗値が等しく第2の実施例と同じ効果を有すると
ともに、とくに半導体チップが並列接続されるので、回
路の容量が増す。そしてさらに、並列に接続された半導
体チップ3aと3a、あるいは半導体チップ3bと3b
に対するゲート端子が互いの間隙部分に配置されている
ので、半導体チップ3a、3aのゲート電極とゲート端
子6a、6aを接続する金属ワイヤ9a、9aの長さを
互いに同一にでき、また半導体チップ3b、3bのゲー
ト電極とゲート端子6b、6bを接続する金属ワイヤ9
b、9bの長さを互いに同一にできる。これにより、ゲ
ートの抵抗値のばらつきがなく、並列接続された半導体
チップ3a、3a間、あるいは3b、3b間のゲート信
号のタイミングずれが防止される。
【0050】つぎに第3の変形例について説明する。こ
れは第2の変形例が組にする半導体チップを実装ユニッ
トの長手方向に並べたのに対して、横方向に並べたもの
である。図9は第3の変形例を示す、図5相当の斜視図
である。金属電極板10D、20D、30Dは、MOS
FETの半導体チップを横に並べるに要する分だけ図5
に示した金属電極板10A、20A、30Aより横に幅
広となっている。
【0051】金属電極板20Dは金属電極板10Dの上
方に重なる高段部22Dを3本の延設部25D、26
D、27Dとして、これらの間に2つの囲み部50D、
51Dを形成している。そして、金属電極板10D上に
は、延設部25Dと26Dの間、および延設部26Dと
27Dの間に、それぞれ半導体チップ3a、3aが接合
されている。各半導体チップ3aはその対向する2辺を
両側の延設部25Dと26D、および26Dと27Dに
平行とし、各延設部との間隙を同一にしている。すなわ
ち、延設部26Dは2個の半導体チップ3a、3aに対
応する延設部として機能している。
【0052】半導体チップ3a、3aのそれぞれ上面の
ソース電極は延設部25Dと26Dならび延設部26D
と27Dに、各半導体チップの対向する2辺にそって、
同一長さの複数本の金属ワイヤ5a、5aによって並列
に接続されている。さらに、金属電極板20Dの囲み部
50D、51Dの開口側には、半導体チップ3a、3a
に対応させて、ゲート端子6a、6aが図示省略の樹脂
ベースにモールドされている。それぞれ対応する半導体
チップ3aのゲート電極とゲート端子6aが金属ワイヤ
9a、9aで接続されている。
【0053】金属電極板10Dの低段部21D寄りの端
縁からは、外部接続部13Dが囲み部50D、51Dを
通って立上がっている。外部接続部13Dは金属電極板
20Dの延設部26Dを中心として両側に延びている
が、外部接続部13Dの根元中間にはとくに図示しない
が当該延設部26Dを通過させる穴が設けられる。
【0054】金属電極板30Dは、金属電極板20Dの
低段部21Dの上方に重なって3本の延設部35D、3
6D、37Dを備え、これらの間に2つの囲み部52
D、53Dを形成している。そして、金属電極板20D
上には、延設部35Dと36Dの間、および延設部36
Dと37Dの間に挟まれてそれぞれ半導体チップ3b、
3bが接合されている。各半導体チップ3bはその対向
する2辺を両側の延設部35Dと36D、および36D
と37Dに平行とし、各延設部との間隙を同一にしてい
る。すなわち、延設部36Dも2個の半導体チップ3
b、3bに対応する延設部として機能している。
【0055】半導体チップ3b、3bのそれぞれ上面の
ソース電極は延設部35Dと36Dならび延設部36D
と37Dに、各半導体チップの対向する2辺にそって、
同一長さの複数本の金属ワイヤ5b、5bによって並列
に接続されている。さらに、金属電極板30Dの囲み部
52D、53Dの開口側には、半導体チップ3b、3b
に対応させて、ゲート端子6b、6bが樹脂ベースに配
置されている。そして、それぞれ対応する半導体チップ
3bのゲート電極とゲート端子6bが金属ワイヤ9b、
9bで接続されている。
【0056】金属電極板30Dの金属電極板10D寄り
の端縁からは、金属電極板10Dの外部接続部13Dと
同幅の外部接続部33Dが離間して立ち上がっており、
外部接続部13Dと対向している。また、金属電極板2
0Dの外部接続部23Dは金属電極板10Dとは反対側
に、延設部26D、36Dを結ぶ線を中心として外部接
続部13Dおよび33Dと同幅で樹脂ベースから外方へ
突出する。
【0057】以上の構成になる本変形例では、第2の変
形例と同じく図8の回路が形成されるが、P端子につな
がる半導体チップ3a、3aのゲート端子6a、6aを
当該半導体チップ間の間隙に配置することなく、各半導
体チップを設けた囲み部ごとにその開口側に配置したの
で、半導体チップ3a、3aとゲート端子6a、6aを
接続する金属ワイヤ9a、9aの長さを互いに同一にす
ることがとくに容易である。N端子につながる半導体チ
ップ3b、3bのゲート端子6b、6bの配置について
も同様である。
【0058】つぎに第3の実施例について説明する。こ
れは、インバータ回路の3相分を1つの実装ユニットと
したものである。図10は第3の実施例を示す、図5相
当の斜視図である。まず、第2の実施例における金属電
極板20Aを互いに離間させて横方向に3枚並べ、この
並べられた3枚の幅にわたる横幅を有する金属電極板1
0Eを、金属電極板20Aの高段部22Aの下側に、低
段部21Aと同レベルで配置してある。
【0059】金属電極板10E上には、各金属電極板2
0Aの囲み部24A内に半導体チップ3aが接合され、
半導体チップ3aの対向する2辺が延設部25A、26
Aとの間に同一間隙を有するように配置されている。ま
た、金属電極板10Eの低段部寄りの端縁からは、外部
接続部13Eが各囲み部24Aを通って立上がり、横方
向に連なっている。なお、外部接続部13Eの根元には
とくに図示しないが横幅内に位置する延設部25Aある
いは26Aを通過させる穴が設けられる。
【0060】各金属電極板20Aの低段部21Aには、
金属電極板10E上の半導体チップ3aと長手方向同一
線上に、半導体チップ3bが接合されている。3枚の金
属電極板20Aの低段部21Aの上方には、3枚の幅に
わたる横幅を有する金属電極板30Eが所定間隙だけ離
間して平行に延びている。金属電極板30Eには、各金
属電極板20A上の半導体チップ3bの対向する2辺を
延設部35E、36Eが同一の所定間隙で挟む囲み部3
4Eが形成されている。
【0061】金属電極板30Eの金属電極板10E寄り
の端縁からは、金属電極板10Eの外部接続部13Eと
同幅の外部接続部33Eが立ち上がっており、外部接続
部13Aと離間して対向している。さらに、金属電極板
20A、30Eの囲み部24A、34Eの開口側には、
半導体チップ3a、3bに対応させて、ゲート端子6
a、6bが樹脂ベースにモールドされている。
【0062】各半導体チップ3a上面のソース電極と金
属電極板20Aの当該半導体チップを挟む延設部25
A、26Aが同一長さの複数本の金属ワイヤ5aによっ
て並列に接続されており、また、半導体チップ3a上面
のゲート電極は対応するゲート端子6aと金属ワイヤ9
aによって接続されている。半導体チップ3bのソース
電極と金属電極板30Eの当該半導体チップを挟む延設
部35E、36Eも同一長さの複数本の金属ワイヤ5b
によって並列に接続されており、また、半導体チップ3
bのゲート電極は対応するゲート端子6bと金属ワイヤ
9bによって接続されている。
【0063】これにより、図11に示された回路が形成
される。金属電極板10Eの外部接続部13Eが回路の
P端子になり、金属電極板30Eの外部接続部33Eが
N端子となる。そして、各金属電極板20Aの外部接続
部23Aが出力のU、VおよびW端子となる。
【0064】本実施例は以上のように構成され、インバ
ータ回路の3相分が実装ユニット1つに構成されるとと
もに、各相のP端子を形成して金属ワイヤ5a、5a、
5aを接続する電極板が1枚の金属電極板10Eで構成
され、各相のN端子を形成して金属ワイヤ5b、5b、
5bを接続する電極板が1枚の金属電極板30Eで構成
されるので、部品点数が少なくて済み、インバータ回路
全体として小型化される。なお、実装ユニット内におけ
る電流により発生するインダクタンスについては、P端
子およびN端子を形成する外部接続部13Eと33Eが
近接して対向していることにより、相互の誘導作用で互
いに打ち消される。
【0065】図12は第3の実施例の変形例を示す。先
の図10に示した構成のうち、金属電極板20Aはその
ままとし、金属電極板10E、30Eを新たな金属電極
板10F、30Fに変更している。金属電極板30F
は、金属電極板10F寄りの端縁から外部接続部33F
が立ち上がっており、金属電極板30Eにおいてそれぞ
れ囲み部34Eを形成した3つの領域Rの相互間に外部
接続部33Fが立ち上がる端縁までスリット38が形成
されている。これにより、各囲み部34Eは互いに分離
独立した形態となり、各領域Rの横幅は金属電極板20
Aの横幅と同一となっている。
【0066】同様に金属電極板10Fは、金属電極板2
0Aの囲み部24Aごとに対応する領域S間に、図示さ
れないスリットが外部接続部13Fまで形成されている
ほかは金属電極板10Eと同じである。これにより、各
領域Sの横幅は金属電極板20Aの横幅と同一となって
いる。
【0067】囲み部24A内で、金属電極板10Fの領
域S上に半導体チップ3aが接合され、囲み部34E内
で、金属電極板20A上に半導体チップ3bが接合され
る。金属電極板10Fの外部接続部13Fは先の金属電
極板10Eにおける外部接続部13Eと同一で、根元部
において金属電極板20Aの各囲み部24Aの延設部2
5Aと26Aの間を通る横幅をもって立上がったあと横
方向に連なっている。金属電極板30Fの外部接続部3
3Fは、半導体チップ3a、3bを結ぶ長手方向の線上
で、外部接続部13Fの根元部の立上がり部分と同幅X
で立上がっている。幅Xの立上がり部間はスリット38
に連なる切り欠き39となっている。金属ワイヤ5a、
5b、9a、9aにより接続関係を含め、その他の構成
は図10に示したものと同じである。
【0068】この変形例は以上のように構成され、N端
子をなす外部接続部33Fへの各半導体チップ3bから
の電流経路がスリット38により分離され、同様にP端
子をなす外部接続部13Fへの各半導体チップ3aから
の電流経路もスリットにより分離されるので、個々の半
導体チップにかかる電流の流れが滑らかに規制されたも
のとなる。
【0069】なお、上述の第1の実施例では、半導体チ
ップと囲み部の基本的な関係を図13の(a)に示すも
のとし、第2以降の実施例では同図の(b)に示すもの
としたが、このほか(c)に示すように、半導体チップ
3の4辺すべてを等間隔で囲んで、各辺に沿って分割し
た金属ワイヤ5を配するものとすることもできる。ま
た、第2の実施例における第1の変形例においては、半
導体チップとしてMOSFETのかわりにIGBTとF
WDの組を用いた例を示したが、このIGBTとFWD
の組への置き換えは他の実施例並びに変形例においても
適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す上面図である。
【図2】実施例における金属電極板の位置関係を示す斜
視図である。
【図3】実施例を適用したインバータの1相分の回路図
である。
【図4】第2の実施例を示す上面図である。
【図5】第2の実施例における金属電極板の位置関係を
示す斜視図である。
【図6】第2の実施例における第1の変形例を示す斜視
図である。
【図7】第2の変形例を示す斜視図である。
【図8】第2の変形例で形成される回路図である。
【図9】第3の変形例を示す斜視図である。
【図10】第3の実施例を示す斜視図である。
【図11】第3の実施例で形成される回路図である。
【図12】第3の実施例の変形例を示す斜視図である。
【図13】他の変形例を示す図である。
【図14】従来例を示す図である。
【図15】図14におけるC−C部断面図である。
【符号の説明】
1、1A 実装ユニット 2、2A 樹脂ベース 3a 半導体チップ(第1の半導体チップ) 3b 半導体チップ(第2の半導体チップ) 5a 金属ワイヤ(第1の金属ワイヤ) 5b 金属ワイヤ(第2の金属ワイヤ) 6a、6b ゲート端子 7 放熱シート 8 ヒートシンク 9a、9b 金属ワイヤ 10、10A、10B、10C 金属電極板(第1の
金属電極板) 10D、10E、10F 金属電極板(第1の金属電
極板) 13、13A、13C、13D、13E、13F 外
部接続部 20、20A、20B、20C 金属電極板(第2の
金属電極板) 20D 金属電極板(第2の金属電極板) 21、21A、21D、31 低段部 22、22A、22D、32 高段部 23、23A、23C、23D 外部接続部 24、24A、24B、24C、34、34A、34B
囲み部 25、25A、25B、25C、25D 延設部 26、26A、26B、26C、26D、27D 延
設部 30、30A、30B、30C 金属電極板(第3の
金属電極板) 30D、30E、30F 金属電極板(第3の金属電
極板) 33、33A、33C、33D、33E、33F 外
部接続部 34C、34E、50D、51D、52D、53D
囲み部 35A、35B、35C、35D、35E 延設部 36A、36B、36C、36D、36E、37D
延設部 38 スリット 39 切り欠き 40a IGBT(第1の半導体チップ) 40b IGBT(第2の半導体チップ) 41a FWD(第1の半導体チップ) 41b FWD(第2の半導体チップ) 43a、45a 金属ワイヤ(第1の金属ワイヤ) 43b、45b 金属ワイヤ(第2の金属ワイヤ) 46a、46b ゲート端子 49a、49b 金属ワイヤ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに絶縁された複数の金属電極板を備
    え、一方の金属電極板に半導体チップの裏面の電極を導
    電性接合材で接合し、前記半導体チップの上面の電極を
    他方の金属電極板に複数線の金属ワイヤで接続する半導
    体実装構造であって、前記他方の金属電極板が前記半導
    体チップの少なくも2辺にそれぞれ対向する延設部を備
    え、前記複数線の金属ワイヤが分割されて前記少なくも
    2辺にそってそれぞれ前記半導体チップの上面の電極と
    前記延設部の間に張り渡されていることを特徴とする半
    導体実装構造。
  2. 【請求項2】 第1の金属電極板上に第1の半導体チッ
    プの裏面の電極を導電性接合材で接合し、第2の金属電
    極板上に第2の半導体チップの裏面の電極を導電性接合
    材で接合し、第1の半導体チップの上面の電極を第2の
    金属電極板に複数線の第1の金属ワイヤで接続し、第2
    の半導体チップの上面の電極を第3の金属電極板に複数
    線の第2の金属ワイヤで接続した半導体実装構造におい
    て、前記第2の金属電極板の第2の半導体チップを接合
    した領域と第1の金属電極板とが略同層とされ、前記第
    2の金属電極板は前記第2の半導体チップを接合した領
    域から上方へオフセットして前記第1の金属電極板より
    高い位置へ延び、前記第3の金属電極板は第2の金属電
    極板の第2の半導体チップを接合した領域より高い位置
    に設けられていることを特徴とする半導体実装構造。
  3. 【請求項3】 前記第2の金属電極板は前記第1の金属
    電極板より高い位置に延びた領域に、前記第1の半導体
    チップの少なくも2辺にそれぞれ対向する延設部を備
    え、前記複数線の第1の金属ワイヤが分割されて第1の
    半導体チップの前記少なくも2辺にそってそれぞれ当該
    第1の半導体チップの上面の電極と前記第2の金属電極
    板の延設部の間に張り渡され、前記第3の金属電極板は
    前記第2の半導体チップの少なくも2辺にそれぞれ対向
    する延設部を備え、前記複数線の第2の金属ワイヤが分
    割されて第2の半導体チップの前記少なくも2辺にそっ
    てそれぞれ当該第2の半導体チップの上面の電極と前記
    第3の金属電極板の延設部の間に張り渡されていること
    を特徴とする請求項2記載の半導体実装構造。
  4. 【請求項4】 前記第2または第3の金属電極板の延設
    部は、前記第1または第2の半導体チップの対向する2
    辺に対向し、それぞれ第2または第3の金属電極板の端
    部に形成される外部接続部から等距離の位置に設けられ
    ていることを特徴とする請求項3記載の半導体実装構
    造。
  5. 【請求項5】 前記第1、第2、および第3の金属電極
    板が互いに上下方向に重ねられていることを特徴とする
    請求項2、3または4記載の半導体実装構造。
  6. 【請求項6】 前記第1の金属電極板の端部に形成され
    る外部接続部と第3の金属電極板の端部に形成される外
    部接続部とをそれぞれ立ち上げて、互いに対向させてい
    ることを特徴とする請求項2、3、4または5記載の半
    導体実装構造。
  7. 【請求項7】 前記第1の金属電極板上にはその外部接
    続部にそって前記第1の半導体チップを複数個接合し、
    第2の金属電極板上にはその外部接続部にそって前記第
    1の半導体チップに対応させた複数個の第2の半導体チ
    ップを接合し、前記第2の金属電極板の延設部は前記複
    数個の第1の半導体チップごとに設けられ、前記第3の
    金属電極板の延設部は前記複数個の第2の半導体チップ
    ごとに設けられていることを特徴とする請求項6記載の
    半導体実装構造。
  8. 【請求項8】 前記第1の金属電極板は前記複数個の第
    1の半導体チップを個別に接合した領域別に分離され、
    前記第2の金属電極板は前記各第1の半導体チップに対
    応する延設部を含む領域および前記第1の半導体チップ
    に対応する各第2の半導体チップを個別に接合した領域
    別に分離され、前記第3の金属電極板は前記各第2の半
    導体チップに対応する延設部を含む領域別に分離され、
    前記第2の金属電極板は分離された各領域ごとにそれぞ
    れの延設部から等距離の位置に外部接続部を備え、前記
    第3の金属電極板の分離された各領域はそれぞれの延設
    部から等距離の位置で共通の外部接続部に接続している
    ことを特徴とする請求項7記載の半導体実装構造。
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