JP2005012028A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ベアチップの搭載スペースが小さく、装置全体を小型化できる半導体装置を提供する。
【解決手段】上面にバンプ１６を形成したベアチップ１５と、このベアチップ１５のバンプ１６の上面に配置された第１，第３バスバー１３，１７とを有し、このバスバー１３，１７をベアチップ１５のバンプ１６に圧接することにより電気的に接続した。即ち、バスバー１３，１７とベアチップ１５との間を、第１磁性体２０と第２磁性体２１間の磁力の反発力によって圧接した。
【選択図】 図１
【解決手段】上面にバンプ１６を形成したベアチップ１５と、このベアチップ１５のバンプ１６の上面に配置された第１，第３バスバー１３，１７とを有し、このバスバー１３，１７をベアチップ１５のバンプ１６に圧接することにより電気的に接続した。即ち、バスバー１３，１７とベアチップ１５との間を、第１磁性体２０と第２磁性体２１間の磁力の反発力によって圧接した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワー半導体素子への電流通路としてバスバーを用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置としては、例えば自動車の自動変速機の交流モータに駆動電流を供給するインバータ装置がある。このインバータ装置では、パワー半導体素子の発熱が大きく、耐熱性及び省スペース化に優れたバスバーを電流経路として使用する。バスバーを使用した従来のパワー半導体素子の搭載構造が図４に示されている。
【０００３】
図４に示すように、第１バスバー１、絶縁性の接着層２、第２バスバー３の順に上に積層され、第２バスバー３の上面に半田層４を介してパワー半導体であるベアチップ５が配置されている。そして、ベアチップ５の上面と第１バスバー１とはワイヤ線６を介して接続されている。
【０００４】
つまり、ベアチップ５と第１バスバー１とはワイヤボンディングによって電気的に接続されている。このようなワイヤボンディング法の類似技術は、特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１１２０１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のインバータ装置では、ワイヤ線６を用いるためにベアチップ５の搭載スペースＳ１が大きくなり、装置全体を小型化できないという問題があった。
【０００７】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ベアチップの搭載スペースが小さくて装置全体を小型化できる半導体装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、上面にバンプを形成したベアチップと、このベアチップの前記バンプの上面に配置されたバスバーとを有し、このバスバーを前記ベアチップの前記バンプに圧接することにより電気的に接続したことを趣旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、ベアチップの上面のバンプがバスバーに直接に接触することで電気的に接続されるため、ベアチップ自体の大きさがベアチップの搭載スペースとなる。従って、ベアチップの搭載スペースが小さく、装置全体を小型化できる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記バスバーと前記ベアチップとの間を、磁力発生手段の磁力によって圧接した構成としている。
【００１１】
上記構成によれば、ベアチップに局所的に大きな応力を作用させることなくバスバーに圧接できる。従って、ベアチップの破損防止及び信頼性向上等に寄与する。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記磁力発生手段は、前記バスバーの上面側に固定された第１磁性体と、この第１磁性体の上方に配置され、前記第１磁性体との間で反発力を発生させる第２磁性体とからなる構成としている。
【００１３】
上記構成によれば、磁力発生手段を簡単な構成で製造できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具現化した一実施形態について図面参照して説明する。
【００１５】
図１〜図３は本発明を半導体装置であるインバータ装置に適用した場合を示し、図１はインバータ装置１０の要部の構成図、図２はインバータ装置１０の分解斜視図、図３はベアチップ１５の搭載箇所の拡大構成図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、インバータ装置１０のケース１１は、上面が開口された箱状のケース本体１１ａとこの上面を被う上蓋１１ｂとから構成され、内部が部品収容室１１ｃとされている。部品収容室１１ｃの底面にはヒートシンク１２が配置され、このヒートシンク１２の上面に第１バスバー１３が配置されている。
【００１７】
第１バスバー１３は、例えば、ストレートな銅板を一部折り曲げることにより下段面部１３ａと、これより１段高い上段面部１３ｂとから形成され、下段面部１３ａが絶縁性の接着剤（図示せず）を介してヒートシンク１２に固定されている。上段面部１３ｂは、シートシンク１２の上面より上方位置に配置され、上段面部１３ｂが上方に配置されたヒートシンク１２の上面には第２バスバー１４が絶縁性の接着剤（図示せず）を介して固定されている。第２バスバー１４は、例えばストレートな銅板より形成されている。
【００１８】
第１バスバー１３の下段面部１３ａの上面、及び、第２バスバー１４の上面にはパワー半導体素子（例えばＩＧＢＴ，ＦＥＴ）であるベアチップ１５がそれぞれ配置されている。各ベアチップ１５の下面は第１バスバー１３や第２バスバー１４に半田付けされている。各ベアチップ１５の上面にはバンプ１６が形成されている。バンプ１６は、多数のボール状の半田バンプより形成されている。第１バスバー１３上のベアチップ１５のバンプ１６の上面には第３バスバー１７が配置されている。第３バスバー１７は、例えばストレートな銅板より形成されている。第２バスバー１４上のベアチップ１５のバンプ１６の上面には第１バスバー１３の上段面部１３ｂが密接状態で配置されている。
【００１９】
第３バスバー１７の上面は、第１バスバー１３の上段面部１３ｂの上面と同一高さに設定され、第３バスバー１７の上面と第１バスバー１３の上段面部１３ｂの上面には絶縁プレート体１８が跨って配置されている。この絶縁プレート体１８の上方に磁力発生手段１９が設けられている。
【００２０】
磁力発生手段１９は、絶縁プレート体１８の上面に固定された第１磁性体２０と、この第１磁性体２０の上方位置で上蓋１１ｂに固定された第２磁性体２１とから構成されている。第１磁性体２０と第２磁性体２１は所定の間隙を介して対向配置され、その互いの対向面間で反発力が発生するように着磁されている。この磁力発生手段１９の反発力によって第３バスバー１７と第１バスバー１３の上段面部１３ｂがそれぞれ下方のベアチップ１５のバンプ１６に圧接されている。
【００２１】
以上、上記インバータ装置１０では、ベアチップ１５の上面のバンプ１６が第１バスバー１３や第３バスバー１７に直接に接触することで電気的に接続されるため、図３に示すように、ベアチップ１５自体の大きさがベアチップ１５の搭載スペースＳ２となる。従って、ベアチップ１５の搭載スペースＳ２が小さく、インバータ装置１０の全体を小型化できる。また、ワイヤーボンディングの場合に比べて、ベアチップ１５のマウント時間の短縮化、電流経路の短縮による応答速度の向上やノイズ低減化、耐許容電流値の拡大化等を図ることができる。
【００２２】
上記実施形態では、第３バスバー１７とベアチップ１５との間、及び、第１バスバー１３とベアチップ１５との間は、磁力発生手段１９の発生する磁力によって圧接する構成としている。従って、ベアチップ１５に局所的に大きな応力を作用させることなく第３バスバー１７や第１バスバー１３に圧接できるため、ベアチップ１５の破損防止、信頼性向上等に寄与する。
【００２３】
上記実施形態では、磁力発生手段は、第３バスバー１７及び第１バスバー１３の上面側に固定された第１磁性体２０と、この第１磁性体２０の上方に間隙を介して配置され、第１磁性体２０との間で反発力を発生させる第２磁性体２１とからなる構成とした。従って、磁力発生手段１９を簡単な構成で製造できる。
【００２４】
尚、上記実施形態では、バンプ１６は、多数のボール状の半田バンプより形成されているが、多数のボール状の金バンプにて形成しても良い。
【００２５】
尚、この発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態において上記実施形態と同様な作用及び効果を得ることができる。
【００２６】
（１）上記実施形態において、第３バスバー１７とベアチップ１５との間、及び、第１バスバー１３とベアチップ１５との間は、磁力発生手段１９の発生する磁力によって圧接する構成とした。これに対し、第３バスバー１７とベアチップ１５との間、及び、第１バスバー１３とベアチップ１５との間は、ボルトとナットなどの締結手段の締結力によって圧接する構成にしても良い。このような構成とすることにより、第３バスバー１７とベアチップ１５との間、及び、第１バスバー１３とベアチップ１５との間を確実に、且つ、強固に圧接できるという効果が得られる。
【００２７】
また、第３バスバー１７とベアチップ１５との間、及び、第１バスバー１３とベアチップ１５との間は、スプリング力によって圧接する構成にしても良い。
【００２８】
このように構成することにより、圧接の場合と同様に、ベアチップ１５に局所的に大きな応力を作用させることなく第３バスバー１７や第１バスバー１３に圧接できるため、ベアチップ１５の破損防止、信頼性向上等に寄与する。
【００２９】
（２）上記実施形態において、半導体装置がインバータ装置である場合について説明したが、本発明は大電流が供給される半導体装置であればインバータ装置以外にも同様に適用できる。
【００３０】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００３１】
（イ）請求項１に記載の半導体装置において、バスバーとベアチップとの間は、締結力で圧接したことを特徴とする装置。
【００３２】
（ロ）請求項１に記載の装置において、バスバーとベアチップとの間は、スプリング力で圧接したことを特徴とする装置。
【００３３】
（ハ）請求項１〜請求項３に記載の半導体装置において、バンプは、半田バンプであることを特徴とする装置。
【００３４】
（ニ）請求項１〜請求項３に記載の半導体装置において、同一のバスバーに複数のベアチップを圧接したことを特徴とする装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、インバータ装置の要部の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示し、インバータ装置の要部の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示し、ベアチップの搭載箇所の拡大構成図である。
【図４】従来例を示し、ベアチップの搭載箇所の拡大構成図である。
【符号の説明】
１０ インバータ装置（半導体装置）
１３ 第１バスバー（バスバー）
１５ ベアチップ
１６ バンプ
１７ 第３バスバー（バスバー）
１９ 磁力発生手段
２０ 第１磁性体
２１ 第２磁性体
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワー半導体素子への電流通路としてバスバーを用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置としては、例えば自動車の自動変速機の交流モータに駆動電流を供給するインバータ装置がある。このインバータ装置では、パワー半導体素子の発熱が大きく、耐熱性及び省スペース化に優れたバスバーを電流経路として使用する。バスバーを使用した従来のパワー半導体素子の搭載構造が図４に示されている。
【０００３】
図４に示すように、第１バスバー１、絶縁性の接着層２、第２バスバー３の順に上に積層され、第２バスバー３の上面に半田層４を介してパワー半導体であるベアチップ５が配置されている。そして、ベアチップ５の上面と第１バスバー１とはワイヤ線６を介して接続されている。
【０００４】
つまり、ベアチップ５と第１バスバー１とはワイヤボンディングによって電気的に接続されている。このようなワイヤボンディング法の類似技術は、特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１１２０１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のインバータ装置では、ワイヤ線６を用いるためにベアチップ５の搭載スペースＳ１が大きくなり、装置全体を小型化できないという問題があった。
【０００７】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ベアチップの搭載スペースが小さくて装置全体を小型化できる半導体装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、上面にバンプを形成したベアチップと、このベアチップの前記バンプの上面に配置されたバスバーとを有し、このバスバーを前記ベアチップの前記バンプに圧接することにより電気的に接続したことを趣旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、ベアチップの上面のバンプがバスバーに直接に接触することで電気的に接続されるため、ベアチップ自体の大きさがベアチップの搭載スペースとなる。従って、ベアチップの搭載スペースが小さく、装置全体を小型化できる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記バスバーと前記ベアチップとの間を、磁力発生手段の磁力によって圧接した構成としている。
【００１１】
上記構成によれば、ベアチップに局所的に大きな応力を作用させることなくバスバーに圧接できる。従って、ベアチップの破損防止及び信頼性向上等に寄与する。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記磁力発生手段は、前記バスバーの上面側に固定された第１磁性体と、この第１磁性体の上方に配置され、前記第１磁性体との間で反発力を発生させる第２磁性体とからなる構成としている。
【００１３】
上記構成によれば、磁力発生手段を簡単な構成で製造できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具現化した一実施形態について図面参照して説明する。
【００１５】
図１〜図３は本発明を半導体装置であるインバータ装置に適用した場合を示し、図１はインバータ装置１０の要部の構成図、図２はインバータ装置１０の分解斜視図、図３はベアチップ１５の搭載箇所の拡大構成図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、インバータ装置１０のケース１１は、上面が開口された箱状のケース本体１１ａとこの上面を被う上蓋１１ｂとから構成され、内部が部品収容室１１ｃとされている。部品収容室１１ｃの底面にはヒートシンク１２が配置され、このヒートシンク１２の上面に第１バスバー１３が配置されている。
【００１７】
第１バスバー１３は、例えば、ストレートな銅板を一部折り曲げることにより下段面部１３ａと、これより１段高い上段面部１３ｂとから形成され、下段面部１３ａが絶縁性の接着剤（図示せず）を介してヒートシンク１２に固定されている。上段面部１３ｂは、シートシンク１２の上面より上方位置に配置され、上段面部１３ｂが上方に配置されたヒートシンク１２の上面には第２バスバー１４が絶縁性の接着剤（図示せず）を介して固定されている。第２バスバー１４は、例えばストレートな銅板より形成されている。
【００１８】
第１バスバー１３の下段面部１３ａの上面、及び、第２バスバー１４の上面にはパワー半導体素子（例えばＩＧＢＴ，ＦＥＴ）であるベアチップ１５がそれぞれ配置されている。各ベアチップ１５の下面は第１バスバー１３や第２バスバー１４に半田付けされている。各ベアチップ１５の上面にはバンプ１６が形成されている。バンプ１６は、多数のボール状の半田バンプより形成されている。第１バスバー１３上のベアチップ１５のバンプ１６の上面には第３バスバー１７が配置されている。第３バスバー１７は、例えばストレートな銅板より形成されている。第２バスバー１４上のベアチップ１５のバンプ１６の上面には第１バスバー１３の上段面部１３ｂが密接状態で配置されている。
【００１９】
第３バスバー１７の上面は、第１バスバー１３の上段面部１３ｂの上面と同一高さに設定され、第３バスバー１７の上面と第１バスバー１３の上段面部１３ｂの上面には絶縁プレート体１８が跨って配置されている。この絶縁プレート体１８の上方に磁力発生手段１９が設けられている。
【００２０】
磁力発生手段１９は、絶縁プレート体１８の上面に固定された第１磁性体２０と、この第１磁性体２０の上方位置で上蓋１１ｂに固定された第２磁性体２１とから構成されている。第１磁性体２０と第２磁性体２１は所定の間隙を介して対向配置され、その互いの対向面間で反発力が発生するように着磁されている。この磁力発生手段１９の反発力によって第３バスバー１７と第１バスバー１３の上段面部１３ｂがそれぞれ下方のベアチップ１５のバンプ１６に圧接されている。
【００２１】
以上、上記インバータ装置１０では、ベアチップ１５の上面のバンプ１６が第１バスバー１３や第３バスバー１７に直接に接触することで電気的に接続されるため、図３に示すように、ベアチップ１５自体の大きさがベアチップ１５の搭載スペースＳ２となる。従って、ベアチップ１５の搭載スペースＳ２が小さく、インバータ装置１０の全体を小型化できる。また、ワイヤーボンディングの場合に比べて、ベアチップ１５のマウント時間の短縮化、電流経路の短縮による応答速度の向上やノイズ低減化、耐許容電流値の拡大化等を図ることができる。
【００２２】
上記実施形態では、第３バスバー１７とベアチップ１５との間、及び、第１バスバー１３とベアチップ１５との間は、磁力発生手段１９の発生する磁力によって圧接する構成としている。従って、ベアチップ１５に局所的に大きな応力を作用させることなく第３バスバー１７や第１バスバー１３に圧接できるため、ベアチップ１５の破損防止、信頼性向上等に寄与する。
【００２３】
上記実施形態では、磁力発生手段は、第３バスバー１７及び第１バスバー１３の上面側に固定された第１磁性体２０と、この第１磁性体２０の上方に間隙を介して配置され、第１磁性体２０との間で反発力を発生させる第２磁性体２１とからなる構成とした。従って、磁力発生手段１９を簡単な構成で製造できる。
【００２４】
尚、上記実施形態では、バンプ１６は、多数のボール状の半田バンプより形成されているが、多数のボール状の金バンプにて形成しても良い。
【００２５】
尚、この発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態において上記実施形態と同様な作用及び効果を得ることができる。
【００２６】
（１）上記実施形態において、第３バスバー１７とベアチップ１５との間、及び、第１バスバー１３とベアチップ１５との間は、磁力発生手段１９の発生する磁力によって圧接する構成とした。これに対し、第３バスバー１７とベアチップ１５との間、及び、第１バスバー１３とベアチップ１５との間は、ボルトとナットなどの締結手段の締結力によって圧接する構成にしても良い。このような構成とすることにより、第３バスバー１７とベアチップ１５との間、及び、第１バスバー１３とベアチップ１５との間を確実に、且つ、強固に圧接できるという効果が得られる。
【００２７】
また、第３バスバー１７とベアチップ１５との間、及び、第１バスバー１３とベアチップ１５との間は、スプリング力によって圧接する構成にしても良い。
【００２８】
このように構成することにより、圧接の場合と同様に、ベアチップ１５に局所的に大きな応力を作用させることなく第３バスバー１７や第１バスバー１３に圧接できるため、ベアチップ１５の破損防止、信頼性向上等に寄与する。
【００２９】
（２）上記実施形態において、半導体装置がインバータ装置である場合について説明したが、本発明は大電流が供給される半導体装置であればインバータ装置以外にも同様に適用できる。
【００３０】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００３１】
（イ）請求項１に記載の半導体装置において、バスバーとベアチップとの間は、締結力で圧接したことを特徴とする装置。
【００３２】
（ロ）請求項１に記載の装置において、バスバーとベアチップとの間は、スプリング力で圧接したことを特徴とする装置。
【００３３】
（ハ）請求項１〜請求項３に記載の半導体装置において、バンプは、半田バンプであることを特徴とする装置。
【００３４】
（ニ）請求項１〜請求項３に記載の半導体装置において、同一のバスバーに複数のベアチップを圧接したことを特徴とする装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、インバータ装置の要部の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示し、インバータ装置の要部の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示し、ベアチップの搭載箇所の拡大構成図である。
【図４】従来例を示し、ベアチップの搭載箇所の拡大構成図である。
【符号の説明】
１０ インバータ装置（半導体装置）
１３ 第１バスバー（バスバー）
１５ ベアチップ
１６ バンプ
１７ 第３バスバー（バスバー）
１９ 磁力発生手段
２０ 第１磁性体
２１ 第２磁性体
Claims (3)
- 上面にバンプを形成したベアチップと、このベアチップの前記バンプの上面に配置されたバスバーとを有し、このバスバーを前記ベアチップの前記バンプに圧接することにより電気的に接続したことを特徴とする半導体装置。
- 前記バスバーと前記ベアチップとの間を、磁力発生手段の磁力によって圧接したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
- 前記磁力発生手段は、前記バスバーの上面側に固定された第１磁性体と、この第１磁性体の上方に配置され、前記第１磁性体との間で反発力を発生させる第２磁性体とから成ることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003175475A JP2005012028A (ja) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003175475A JP2005012028A (ja) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005012028A true JP2005012028A (ja) | 2005-01-13 |
Family
ID=34098650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003175475A Pending JP2005012028A (ja) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005012028A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012054513A (ja) * | 2010-09-03 | 2012-03-15 | Toshiba Corp | 半導体パッケージ |
| CN111095768A (zh) * | 2017-09-27 | 2020-05-01 | 爱信艾达株式会社 | 逆变器模块 |
| JPWO2021095239A1 (ja) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 |
-
2003
- 2003-06-19 JP JP2003175475A patent/JP2005012028A/ja active Pending
Cited By (7)
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