JP2004095769A - 電力用半導体装置 - Google Patents

電力用半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2004095769A
JP2004095769A JP2002253668A JP2002253668A JP2004095769A JP 2004095769 A JP2004095769 A JP 2004095769A JP 2002253668 A JP2002253668 A JP 2002253668A JP 2002253668 A JP2002253668 A JP 2002253668A JP 2004095769 A JP2004095769 A JP 2004095769A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode terminal
connection conductor
circuit pattern
semiconductor device
power semiconductor
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.)
Granted
Application number
JP2002253668A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3958156B2 (ja
Inventor
Junji Yamada
山田 順治
Seiji Saeki
佐伯 聖司
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2002253668A priority Critical patent/JP3958156B2/ja
Priority to US10/648,347 priority patent/US7291928B2/en
Publication of JP2004095769A publication Critical patent/JP2004095769A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3958156B2 publication Critical patent/JP3958156B2/ja
Priority to US11/873,030 priority patent/US7663252B2/en
Priority to US12/647,162 priority patent/US7969025B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01005Boron [B]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01006Carbon [C]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01014Silicon [Si]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01015Phosphorus [P]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013Alloys
    • H01L2924/014Solder alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191Disposition
    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107Disposition of discrete passive components off-chip wires
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/30107Inductance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

【課題】放熱性が改善され、外部導電板との接続が容易になり、全体として小型化、高容量化対応が容易な電力用半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体チップと電極端子(6a, 6b)とをワイヤボンディングにより接続するとともに、電極端子(6b, 6c)と回路パターン(3a, 3b)とを接続する接続導体(60b, 60c)が電極端子(6b, 6c)の一部を部分的に延在させた延在部(60b, 60c)と回路パターン(3a, 3b)とを半田付け接続する構成とし、電極端子のワイヤボンディングを行う箇所が少なくでき、電気抵抗値が小さくなり、発熱と電圧降下を抑制することができる。
【選択図】    図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ制御やインバータなどに使用される電力用半導体装置に関し、特に、放熱性を改善し、外部導電板との接続が容易であり、小型化、高容量化対応が可能な電力用半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電力用半導体装置(以下、「半導体パワーモジュール」とも呼ぶ)は、半導体を利用して直流入力を任意の周波数の交流に変換して出力するもので、モータ制御や各種用途に応じたインバータ、または無停電電源(UPS)などに使用されている。
【0003】
従来、複数のICチップを1つのパッケージに搭載した半導体装置として、ICチップ間の電気的接合をとるのに、中間に中継電極板部を設け、この中継電極板を介してICチップ間の電気的接続を行うとともに、外部との接続も行うことが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、電極板を、基板上に電極板の中心線を境にして対称形状に配置する構成が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
図3および図4は本発明者等による先行出願である特願2001−330810に記載した半導体パワーモジュールの平面図および部分側面断面図である。図3および図4に示す半導体パワーモジュール10において、2a,2bは複数のICチップを搭載した左右一対のダイパッド絶縁基板、3a,3bはダイパッド絶縁基板上に形成された回路パターン、4a,4bは回路パターン3a,3b上に実装された半導体チップ、6は積層電極板組立体である。積層電極板組立体6は、3層の電極端子板6a,6b,6cと、電極端子板6a,6b,6c間に交互に介在する絶縁層7a,7b,7cより構成されている。11は冷却用金属ベース、21a,21bと22a,22bは金属線(ワイヤ)である。
【0005】
図示の構成では、冷却用金属ベース11に絶縁基板2a,2bが固着され、絶縁基板の表面に回路パターン3a,3bが固着されている。回路パターン3a,3bには複数の半導体チップ4a,4bが半田などで接続実装されている。図示のように半導体チップ4a,4bは、四辺形形状の冷却用金属ベース11の図の縦方向に延びる一対の対向する辺に沿ってそれぞれ配列されており、積層電極板組立体6が、前記一対の対向する辺と平行に、半導体チップ4a,4bの2つの配列の中間に配置され、これら半導体チップ4a,4b間の電気的接合は、ダイパッド絶縁基板上に形成された3層の電極端子板6a,6b,6cを中継して行われる。
【0006】
図4では、側方から見た積層電極板組立体6の構造と半導体チップ4a,4bとの接続状態を示している。3層の電極端子板6a、6b、6cの各々には、半導体チップ4a,4bの各端子と、回路パターン3a,3bとがそれぞれ接続されている。具体的には、金属線(ワイヤ)21a,21bは電極端子板6a,6bと半導体チップ4a,4bとをワイヤボンディングし、金属線(ワイヤ)22a,22bは電極端子板6b,6cと半導体チップ3a,3bとをそれぞれワイヤボンディングしている。
【0007】
このように構成された半導体モジュールを組み立てる場合、先ず、金属線22a,22bを配線して電極端子板6b,6cと半導体チップ3a,3bとを電気的に接続し、その次に金属線21a,21bを配線して電極端子板6a,6bと半導体チップ4a,4bとをそれぞれ電気的に接続する。各電極端子板6a、6b、6cは、それらの下に配置された絶縁層7a、7b、7cと共にラミネート構造を形成しており、これら絶縁層7a、7b、7cによって相互に絶縁されている。
【0008】
各電極端子板6a、6b、6cは樹脂ケース(図示せず)の外部に延び、例えば半導体パワーモジュール10の上面でそれぞれ外部接続用主回路端子であるP端子、N端子、交流端子等を形成する(図示せず)。なお、樹脂ケースに囲まれた内部の空間はシリコンゲルなどの充填材が充填されている。
【0009】
このような内部構造の半導体パワーモジュール10では、積層電極板組立体6をラミネート構造としたことにより、各電極端子板6a、6b、6c間の相互インダクタンスを極力小さくするとともに、半導体パワーモジュール10の起動時や遮断時、もしくは電圧変動時における逆誘導起電力に基づく障害を抑制している。
【0010】
【特許文献1】
特開平8−264596号公報(第4−5ページ、第1図)
【特許文献2】
特開2000−323647号公報(段落0035、第1図)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の半導体パワーモジュールにおいては、図4に示すように、金属線21a,21bと金属線22a,22bがそれぞれ近接した構造となるため、所定領域内に設置可能な金属線の配線数量に限界があり、その結果、一本の金属線に流れる電流が大きくなり、金属線の発熱や金属線の電圧降下が生じるといった問題があった。
【0012】
また、大型の半導体パワーモジュールを組み立てる場合は金属配線の数量がさらに増加し、配線のために必要な時間が大きくなり、生産効率が低下するといった問題があった。
【0013】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、金属線の発熱や金属線の電圧降下を抑制し、生産効率を向上させる半導体パワーモジュールを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体パワーモジュールでは、従来構成の金属線によるワイヤボンディング形態の電気接続の一部を、電極端子板をそのまま延在させて直接回路パターンに接続する構成に置き換えて、上記課題を解決するものである。即ち、金属線によるワイヤボンディング形態の電気接続構成と、電極端子板を延長して直接回路パターンに半田付けする形態の電気接続構成とを併用したことを特徴とする。
【0015】
本発明の第1の態様による電力用半導体装置は、絶縁基板の上主面に形成された回路パターンと、前記回路パターン上に搭載された半導体チップと、該半導体チップの電極と所定位置に配設された第1の電極端子とをワイヤボンディングで接続する第1の接続導体と、前記第1の電極端子より低い位置に配設された第2の電極端子と前記回路パターンとを接続する第2の接続導体とを備えた電力用半導体装置において、前記第2の接続導体は、前記第1の接続導体の下側に前記第1の接続導体と互いに間隔をおいて配設され、前記第2の電極端子の一部を部分的に水平に延在させた延在部と前記回路パターンとを半田付け接続する構成としたことを特徴とする。
【0016】
上記構成により、第1の接続導体と、第2の接続導体とをともにワイヤボンディングしたものに比べ、前記第2の接続導体の形状が的確で安定したものとなるため、前記第1の接続導体と、前記第2の接続導体とのワイヤボンディングのルーピング形状不良による不良品の発生を従来に比べ顕著に低減できるとともに、前記第1の接続導体と、前記第2の接続導体とを近接させることができ、結果的に小型化を図ることができる。また、前記第1の接続導体と、前記第2の接続導体とをともにワイヤボンディングしたものに比べ、生産性の向上、接続信頼性の向上が図れる等の実用上極めて優れた効果が得られる。
【0017】
本発明の第2の態様による電力用半導体装置は、第1および第2の絶縁基板の上主面にそれぞれ形成された第1および第2の回路パターンと、前記第1および第2の回路パターン上に搭載された第1および第2の半導体チップと、前記第1の絶縁基板と前記第2の絶縁基板との間に配設された電極端子と、前記第1および第2の半導体チップと前記電極端子とをワイヤボンディングにより接続する第1の接続導体と、前記電極端子と前記第2の回路パターンとを接続する第2の接続導体を備えた電力用半導体装置において、前記第2の接続導体は、前記電極端子の一部を部分的に延在させた延在部と前記第2の回路パターンとを半田付け接続する構成としたことを特徴とする。
【0018】
上記構成により、第1の接続導体と、第2の接続導体とをともにワイヤボンディングしたものに比べ、前記電極端子のワイヤボンディングを行う箇所が少ないため前記電極端子の接続面の高精度領域を少なくすることができ、前記電極端子の生産性向上、コスト低減を図ることができるといった効果を奏する。
【0019】
本発明の第3の態様による電力用半導体装置は、上記第1または第2の態様において、前記電極端子の延在部は、水平方向の延在部と前記回路パターンに向かって垂直下方に折り曲げた折り曲げ部を有し、その折り曲げ部の先端を前記回路パターンに半田付け接続したことを特徴とする。
【0020】
上記構成により、折り曲げ部の長さを所定の長さとすることで、電極端子と回路パターンとを所定の距離だけ(高さ方向に)離れた位置に容易に配設できる効果がある。
【0021】
本発明の第4の態様による電力用半導体装置は、上記第1または第2の態様において、前記電極端子の延在部は水平方向の延在部のみにより構成され、前記電極端子と同一板厚で直線状の延在部であり、その裏面の所定箇所と前記回路パターンとを半田付け接続したことを特徴とする。
上記構成により、電極端子の形状が単純平板形状であるため、生産性に優れ、安価な電力用半導体装置を提供できる効果を奏する。
【0022】
本発明の第5の態様による電力用半導体装置は、上記第2の態様において、前記電極端子は短冊状であり、該電極端子の一側辺部に複数の半導体チップを配設し、該電極端子の片側のみにワイヤボンディング面を設けたことを特徴とする。上記構成により、短冊状電極端子のワイヤボンディング領域が直線状となるので、端子の加工処理が容易であり、また、第1の接続導体および第2の接続導体の接続の作業性が極めて優れた電力用半導体装置を提供できる効果を奏する。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明の実施の形態では図示の半導体パワーモジュールを用いた場合を例示して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の半導体チップを1つのパッケージに搭載した他の複合半導体装置を用いた場合にも適用可能である。なお、各図において共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明については省略している。
【0024】
図1は本発明の実施の形態1に係る半導体パワーモジュールの内部断面構造を示す。図1に示す半導体パワーモジュール1は、図3および図4に示す従来の半導体パワーモジュール10とその基本構成は同じであり、主な相違点は、本実施の形態では各回路パターン上の所定端子位置と電極端子板の延在部とを半田付け等により接続し、その分だけワイヤボンディング数を削減したことである。
【0025】
図1に示す半導体パワーモジュール1において、3a,3bはダイパッド絶縁基板(図3参照)上に積層された第1および第2の回路パターンであり、4a,4bはそれぞれ回路パターン3a,3b上に実装された第1および第2の半導体チップである。即ち、図示の構成では、絶縁基板の表面に回路パターン3a,3bが固着され、回路パターン3a,3bには複数の半導体チップ4a,4bが半田などで接続、実装されている。
【0026】
6は積層電極板組立体であり、積層電極板組立体6は、第1乃至第3の積層された3層の電極端子板6a,6b,6cと、それらの下に配置された絶縁層7a、7b、7cと共にラミネート構造を形成し、これら絶縁層7a、7b、7cによって相互に絶縁されている。21a,21bは第1の電気接続手段(ワイヤボンディング)として機能する金属線(ワイヤ)である。さらに31a,31bは電極端子板6b,6cの延在部と回路パターン3a,3bとを接続するためにそれぞれ回路パターン3a,3b上に設けられた半田であり、本願ではこれを第2の電気接続手段(延在部の半田付け接続)と呼ぶ。
【0027】
図示のように半導体チップ4a,4bは、例えば、四辺形形状の冷却用金属ベース(図3参照)の縦方向に延びる一対の対向する辺に沿ってそれぞれ配列されており、積層電極板組立体6が、前記一対の対向する辺と平行に、半導体チップ4a,4bの2つの配列の中間に配置されている。
【0028】
図1では、側方から見た積層電極板組立体6の構造と半導体チップ4a,4bとの接続状態を示し、3層の電極端子板6a、6b、6cの各々には、半導体チップ4a,4bの各端子と、回路パターン3a,3bとがそれぞれ接続される。具体的には、金属線(ワイヤ)21a,21bにより電極端子板6a,6bと半導体チップ4a,4bとをそれぞれ電気的に接続(ワイヤボンディング)している。一方、第2の電極端子板6bの延在部60bは半田31aを介して半導体チップ3aと電気的に接続(延在部の半田付け接続)し、第3の電極端子板6cの延在部60cも同様に半田31bを介して半導体チップ3bと電気的に接続(延在部の半田付け接続)している。
【0029】
このように図1に示す構成では、第1および第2の電極端子板6a,6bはそれぞれ金属線(ワイヤ)21a,21bを介して第1および第2の半導体チップ4a,4bと電気的に接続され、金属線21a,21bは半導体チップ4a,4bの電極と、所定位置に配設された電極端子板6a,6bとをワイヤボンディングで接続する第1の接続導体手段として機能している。
【0030】
本実施の形態では、回路パターン3a,3bはそれぞれ半田31a,31bを介して電極端子板6b,6cの延在部60b,60cと接続し(延在部の半田付け接続)、図4に示す従来構成で使用した金属線22a,22bによるワイヤボンディングを削減したことを特徴としている。よって、第1の半導体チップ4aは、第1の回路パターン3a及び半田31aを介して第2の電極端子板6bに電気的に接続し(延在部の半田付け接続、即ち、第2の接続導体手段)、さらに電極端子板6bの中心線を挟んで反対側に電気的に接続された金属線21bを介して第2の半導体チップ4bに電気的に接続し(ワイヤボンディング、即ち、第1の接続導体手段)、さらに第2の回路パターン3b及び半田31bを介して第3の電極板6cに電気的に接続している(延在部の半田付接続、即ち、第2の接続導体手段)。
【0031】
具体的には、本実施の形態では、第1の電極端子板6aより低い位置に配設された第2の電極端子板6bと第1の回路パターン3aとを接続する第2の接続導体手段を、第2の電極端子板6bの一部を一体的に延在させた延在部60bとして構成している。この第2の電極端子板6bの延在部60bは、絶縁基板に対する鉛直方向の投影の少なくとも一部が金属線21aと重なるように金属線21aの下側に金属線21aと互いに間隔をおいて配設されている。
【0032】
上記構成により、第1および第2の接続導体を両方ともワイヤボンディング構成(21a,22a)とした図4の従来構成のものに比べ、本実施の形態では、第2の接続導体を第2の電極端子板6bの延在部60bと回路パターンとを半田付けする構成としたことにより、その形状が的確で安定したものとなるため、ワイヤボンディングのルーピング形状不良による不良品の発生を従来構成に比べ顕著に低減できる。
【0033】
また、金属線21aによるワイヤボンディングの第1の接続導体構成と、第2の電極端子6bの延在部60bと回路パターンとを半田付けする第2の接続導体構成とを近接させることができ、結果的に小型化を図ることができる。また、第1の接続導体と、第2の接続導体とをともにワイヤボンディング21a,22aとした従来構成に比べ、生産性の向上、接続信頼性の向上が図れる等、実用上極めて優れた効果が得られる。
【0034】
本発明の実施の形態2では、図1に示すように、第1および第2の半導体チップの電極4a,4bと第1および第2の電極端子6a,6bとを接続する第1の接続導体として金属線21a,21bによるワイヤボンディング構成とするとともに、第3の電極端子6cと第2の回路パターン3bとを接続する第2の接続導体についても同様に、第3の電極端子6cの一部を部分的に延在させた延在部60cを一体的に形成し、この延在部60cと第2の回路パターン3bとを半田付けし(31b)、この延在部60cと回路パターン3bとの半田付け接続により上記第2の接続導体を実質的に構成している。
【0035】
このように構成することにより、金属線21a,21bによるワイヤボンディング構成の第1の接続導体と、第3の電極端子6cの一部を延在させた延在部60cで構成した第2の接続導体とを備えることにより、第1および第2の接続導体をともにワイヤボンディングとした図4の従来構成(21b,22b)に比べ、電極端子のワイヤボンディングを行う箇所が少ない(22bがない)ため、第3の電極端子6cの接続面の高精度領域を少なくすることができ、電極端子の生産性向上、コスト低減を図ることができるといった効果を奏する。
【0036】
また、本発明の好ましい実施の形態3では、図1に示すように、第2および第3の電極端子板6b,6cの延在部60b,60cがそれぞれ水平方向の延在部61b,61cと回路パターン3a,3bに向かって垂直下方に折り曲げた折り曲げ部62b,62cを有する構成とし、その折り曲げ部62b,62cの先端を回路パターン3a,3bに半田付け31a,31bにより接続してもよい。
【0037】
このように構成することにより、折り曲げ部62b,62cの長さを所定の長さとすることで、電極端子板(6b, 6c)と回路パターン(3a, 3b)とを所定の距離だけ(高さ方向に)離れた位置に容易に配設できる効果がある。
【0038】
さらに、本発明の好ましい実施の形態4では、図2(a),(b)に示すように、第2および第3の電極端子板6b,6cの延在部60b,60cは水平方向の延在部のみにより構成され、それぞれ第2および第3の電極端子板6b,6cと同一板厚で直線状の延在部であり(下方折り曲げ部はない)、その裏面の所定箇所を回路パターンに半田付けしてもよい。
【0039】
このように構成することにより、電極端子6b,6cの形状が単純平板形状となるため、生産性に優れ、安価な電力用半導体装置を提供できる効果を奏する。
【0040】
なお、本実施の形態1〜4では、半導体チップ4a,4bは、四辺形形状の冷却用金属ベースの縦方向に延びる一対の対向する辺に沿ってそれぞれ配列され、積層電極板組立体6が、前記一対の対向する辺と平行に、半導体チップ4a,4bの2つの配列の中間に配置した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電極端子板を短冊状とし、電極端子板の片側のみに複数の電力用半導体チップを配設し、電極端子板の片側のみにワイヤボンディング面を設けた構成としてもよい。
【0041】
上記構成により、短冊状電極端子のワイヤボンディング領域が直線状となるので、端子の加工処理が容易であり、また、ワイヤボンディングおよび電極板延材部の半田付け接続の作業性が極めて優れた電力用半導体装置を提供できる効果を奏する。
【0042】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【0043】
請求項1に記載した構成により、第1の接続導体と、第2の接続導体とをともにワイヤボンディングしたものに比べ、前記第2の接続導体の形状が的確で安定したものとなるため、前記第1の接続導体と、前記第2の接続導体とのワイヤボンディングのルーピング形状不良による不良品の発生を従来に比べ顕著に低減できるとともに、前記第1の接続導体と、前記第2の接続導体とを近接させることができ、結果的に小型化を図ることができる。また、前記第1の接続導体と、前記第2の接続導体とをともにワイヤボンディングしたものに比べ、生産性の向上、接続信頼性の向上が図れる等の実用上極めて優れた効果が得られる。
【0044】
また、請求項2に記載した構成により、第1の接続導体と、第2の接続導体とをともにワイヤボンディングしたものに比べ、前記電極端子のワイヤボンディングを行う箇所が少ないため前記電極端子の接続面の高精度領域を少なくすることができ、前記電極端子の生産性向上、コスト低減を図ることができる。
【0045】
また、請求項3に記載した構成により、折り曲げ部の長さを所定の長さとすることで、電極端子と回路パターンとを所定の距離だけ(高さ方向に)離れた位置に容易に配設できる。
【0046】
さらに、請求項4に記載した構成により、電極端子の形状が単純平板形状であるため、生産性に優れ、安価な電力用半導体装置を提供できる。
【0047】
また、請求項5に記載した構成により、短冊状電極端子のワイヤボンディング領域が直線状となるので、端子の加工処理が容易であり、また、第1の接続導体および第2の接続導体の接続の作業性が極めて優れた電力用半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる1実施の形態の半導体パワーモジュールの内部構造を示す部分側面断面図である。
【図2】本発明にかかる他の実施の形態の半導体パワーモジュールの内部構造を示す部分側面断面図で、(a)はその左側部分、(b)は右側部分である。
【図3】先行技術に記載の半導体パワーモジュールを示す平面図である。
【図4】図3に示す半導体パワーモジュールの内部構造を示す部分側面断面図である。
【符号の説明】
2a,2b 絶縁基板、  3a,3b 回路パターン、  4a,4b 半導体チップ、  6 積層電極板組立体、  6a、6b、6c 電極端子板、  7a、7b、7c 絶縁層、  1、10 半導体パワーモジュール、
11 冷却用金属ベース、  21a,21b,22a,22b 金属線、
31a,31b 半田、  60b,60c 電極端子延材部、  61b,61c 水平延材部、  62b,62c 垂直折り曲げ部。

Claims (5)

  1. 絶縁基板の上主面に形成された回路パターンと、
    前記回路パターン上に搭載された半導体チップと、
    該半導体チップの電極と所定位置に配設された第1の電極端子とをワイヤボンディングで接続する第1の接続導体と、
    前記第1の電極端子より低い位置に配設された第2の電極端子と前記回路パターンとを接続する第2の接続導体とを備えた電力用半導体装置において、
    前記第2の接続導体は、前記第1の接続導体の下側に前記第1の接続導体と互いに間隔をおいて配設され、前記第2の電極端子の一部を部分的に水平に延在させた延在部と前記回路パターンとを半田付け接続する構成としたことを特徴とする電力用半導体装置。
  2. 第1および第2の絶縁基板の上主面にそれぞれ形成された第1および第2の回路パターンと、
    前記第1および第2の回路パターン上に搭載された第1および第2の半導体チップと、
    前記第1の絶縁基板と前記第2の絶縁基板との間に配設された電極端子と、
    前記第1および第2の半導体チップと前記電極端子とをワイヤボンディングにより接続する第1の接続導体と、
    前記電極端子と前記第2の回路パターンとを接続する第2の接続導体を備えた電力用半導体装置において、
    前記第2の接続導体は、前記電極端子の一部を部分的に延在させた延在部と前記第2の回路パターンとを半田付け接続する構成としたことを特徴とする電力用半導体装置。
  3. 前記電極端子の延在部は、水平方向の延在部と前記回路パターンに向かって垂直下方に折り曲げた折り曲げ部を有し、その折り曲げ部の先端を前記回路パターンに半田付け接続したことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の電力用半導体装置。
  4. 前記電極端子の延在部は水平方向の延在部のみにより構成され、前記電極端子と同一板厚で直線状の延在部であり、その裏面の所定箇所と前記回路パターンとを半田付け接続したことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の電力用半導体装置。
  5. 前記電極端子は短冊状であり、該電極端子の一側辺部に複数の半導体チップを配設し、該電極端子の片側のみにワイヤボンディング面を設けたことを特徴とする請求項2記載の電力用半導体装置。
JP2002253668A 2002-08-30 2002-08-30 電力用半導体装置 Expired - Lifetime JP3958156B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002253668A JP3958156B2 (ja) 2002-08-30 2002-08-30 電力用半導体装置
US10/648,347 US7291928B2 (en) 2002-08-30 2003-08-27 Electric power semiconductor device
US11/873,030 US7663252B2 (en) 2002-08-30 2007-10-16 Electric power semiconductor device
US12/647,162 US7969025B2 (en) 2002-08-30 2009-12-24 Electric power semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002253668A JP3958156B2 (ja) 2002-08-30 2002-08-30 電力用半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004095769A true JP2004095769A (ja) 2004-03-25
JP3958156B2 JP3958156B2 (ja) 2007-08-15

Family

ID=31972801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002253668A Expired - Lifetime JP3958156B2 (ja) 2002-08-30 2002-08-30 電力用半導体装置

Country Status (2)

Country Link
US (3) US7291928B2 (ja)
JP (1) JP3958156B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013118336A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Rohm Co Ltd 半導体装置
JP2016054330A (ja) * 2016-01-13 2016-04-14 富士電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
US10192820B2 (en) 2015-02-26 2019-01-29 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005142189A (ja) * 2003-11-04 2005-06-02 Toyota Industries Corp 半導体装置
US7151309B2 (en) * 2004-08-27 2006-12-19 Texas Instruments Incorporated Apparatus for improved power distribution in wirebond semiconductor packages
US7327024B2 (en) 2004-11-24 2008-02-05 General Electric Company Power module, and phase leg assembly
JP2010192680A (ja) * 2009-02-18 2010-09-02 Elpida Memory Inc 半導体装置
US8076696B2 (en) * 2009-10-30 2011-12-13 General Electric Company Power module assembly with reduced inductance
WO2012039114A1 (ja) * 2010-09-24 2012-03-29 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド 回路装置
CN103222053A (zh) * 2010-09-24 2013-07-24 半导体元件工业有限责任公司 电路装置
CN103262238B (zh) * 2010-09-24 2016-06-22 半导体元件工业有限责任公司 电路装置
KR101278393B1 (ko) * 2010-11-01 2013-06-24 삼성전기주식회사 파워 패키지 모듈 및 그의 제조방법
US8622754B2 (en) * 2011-07-31 2014-01-07 General Electric Company Flexible power connector
CN103779348A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 嘉兴斯达微电子有限公司 一种平板式功率半导体模块
CN103779341B (zh) * 2014-01-24 2016-07-27 嘉兴斯达微电子有限公司 一种大功率半桥模块
JP7346178B2 (ja) * 2019-09-05 2023-09-19 株式会社東芝 半導体装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5422435A (en) * 1992-05-22 1995-06-06 National Semiconductor Corporation Stacked multi-chip modules and method of manufacturing
JPH0685154A (ja) * 1992-09-07 1994-03-25 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
JP3304672B2 (ja) 1995-03-28 2002-07-22 セイコーエプソン株式会社 半導体装置及びその製造方法
US6054754A (en) * 1997-06-06 2000-04-25 Micron Technology, Inc. Multi-capacitance lead frame decoupling device
JP2000164800A (ja) 1998-11-30 2000-06-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体モジュール
JP2000323647A (ja) 1999-05-12 2000-11-24 Toshiba Corp モジュール型半導体装置及びその製造方法
JP4102541B2 (ja) 2000-10-30 2008-06-18 三菱電機株式会社 半導体装置
JP2003013515A (ja) 2001-06-28 2003-01-15 Okamura Corp 電磁波吸収用パネル
JP3851138B2 (ja) 2001-10-29 2006-11-29 三菱電機株式会社 電力用半導体装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013118336A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Rohm Co Ltd 半導体装置
US10192820B2 (en) 2015-02-26 2019-01-29 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
US10490494B2 (en) 2015-02-26 2019-11-26 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
US10892218B2 (en) 2015-02-26 2021-01-12 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
JP2016054330A (ja) * 2016-01-13 2016-04-14 富士電機株式会社 半導体装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US7663252B2 (en) 2010-02-16
US20080164621A1 (en) 2008-07-10
US20040041253A1 (en) 2004-03-04
US7969025B2 (en) 2011-06-28
US7291928B2 (en) 2007-11-06
JP3958156B2 (ja) 2007-08-15
US20100096758A1 (en) 2010-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7663252B2 (en) Electric power semiconductor device
JP4640213B2 (ja) 電力半導体装置及びそれを使用したインバータブリッジモジュール
JP5287359B2 (ja) 半導体モジュール
US20060138633A1 (en) Semiconductor device
US20230171909A1 (en) Semiconductor device with stacked terminals
JP2004208411A (ja) ハーフブリッジ回路用半導体モジュール
US8040707B2 (en) Power converter
JP2004047850A (ja) パワー半導体装置
JP2002026251A (ja) 半導体装置
WO2005119896A1 (ja) インバータ装置
US11894290B2 (en) Packaged stackable electronic power device for surface mounting and circuit arrangement
KR20200044635A (ko) 반도체 서브 어셈블리 및 반도체 파워 모듈
JP2010287737A (ja) 半導体装置
JP2005252305A (ja) 電力用半導体装置
WO2022059272A1 (ja) 半導体装置
CN220233181U (zh) 一种功率模块
JP2009141288A (ja) 電力用半導体モジュール
JP4039258B2 (ja) 電力用半導体装置
JP2021182575A (ja) 半導体装置内部スナバ回路接続構造及びこれを用いたパワーモジュール構造
JP2021082794A (ja) 電子部品および電子装置
US10304770B2 (en) Semiconductor device with stacked terminals
JP2004022968A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP4150508B2 (ja) 電力用半導体装置
WO2024080089A1 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP7428679B2 (ja) パワー半導体装置および電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041130

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060502

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060627

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070501

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070509

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 3958156

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100518

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110518

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110518

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120518

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120518

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130518

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140518

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term