JP2014170800A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
半導体装置の例として、樹脂封止型の半導体装置が知られている(非特許文献1参照)。このような半導体装置では、ダイパッドに搭載された半導体チップが、ワイヤを介して電極端子に接続される。 As an example of a semiconductor device, a resin-sealed semiconductor device is known (see Non-Patent Document 1). In such a semiconductor device, a semiconductor chip mounted on a die pad is connected to an electrode terminal via a wire.
しかし、半導体チップと電極端子との間をワイヤで接続する場合、空間内でワイヤの形状を任意に設計することは困難であるので、半導体装置の設計の自由度を高めることができない。 However, when connecting the semiconductor chip and the electrode terminal with a wire, it is difficult to arbitrarily design the shape of the wire in the space, and thus the degree of freedom in designing the semiconductor device cannot be increased.
本発明は、設計の自由度が高い半導体装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a high degree of design freedom.
本発明の一側面に係る半導体装置は、トランジスタを含む少なくとも1つの半導体チップと、前記少なくとも1つの半導体チップが搭載されるチップ搭載面を有するチップ搭載基板と、前記少なくとも1つの半導体チップ上に設けられた第1配線板と、を備え、前記第1配線板は、第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板上に設けられ、前記トランジスタに電気的に接続された第1導電層と、を備える。 A semiconductor device according to an aspect of the present invention is provided on at least one semiconductor chip including a transistor, a chip mounting substrate having a chip mounting surface on which the at least one semiconductor chip is mounted, and the at least one semiconductor chip. A first insulating layer, and a first conductive layer provided on the first insulating substrate and electrically connected to the transistor. Prepare.
この半導体装置では、第1配線板の厚み方向から見た第1配線板の形状を任意に設計できるので、半導体装置の設計の自由度が高い。 In this semiconductor device, since the shape of the first wiring board viewed from the thickness direction of the first wiring board can be arbitrarily designed, the degree of freedom in designing the semiconductor device is high.
一実施形態において、前記第1配線板がフレキシブルプリント配線板であってもよい。 In one embodiment, the first wiring board may be a flexible printed wiring board.
この場合、第1配線板をフレキシブルに変形させることができるので、半導体装置の設計の自由度が更に高くなる。例えば第1配線板の第1導電層とトランジスタとを接続する際に、第1配線板を変形させることができるので、作業性が向上する。例えば半導体チップの位置ずれがあっても、第1配線板を変形させることにより、第1配線板の第1導電層とトランジスタとを接続し易くなる。 In this case, since the first wiring board can be flexibly deformed, the degree of freedom in designing the semiconductor device is further increased. For example, when connecting the first conductive layer of the first wiring board and the transistor, the first wiring board can be deformed, so that workability is improved. For example, even if the semiconductor chip is misaligned, the first conductive layer of the first wiring board and the transistor can be easily connected by deforming the first wiring board.
一実施形態において、前記少なくとも1つの半導体チップが複数の半導体チップであってもよい。 In one embodiment, the at least one semiconductor chip may be a plurality of semiconductor chips.
複数の半導体チップのそれぞれにワイヤを接続する場合、ワイヤの本数が増えるため、ワイヤ同士が接触する可能性が高まる。配線としてワイヤに代えて第1配線板が用いられているので、配線同士が接触する可能性を低減できる。 When wires are connected to each of a plurality of semiconductor chips, the number of wires increases, so the possibility that the wires come into contact with each other increases. Since the 1st wiring board is used instead of a wire as wiring, possibility that wiring will contact can be reduced.
一実施形態において、前記少なくとも1つの半導体チップの材料が、ワイドバンドギャップ半導体を含んでもよい。 In one embodiment, the material of the at least one semiconductor chip may include a wide band gap semiconductor.
シリコン(Si)では、半導体チップに小さい電流しか流れないので、多数の配線を使用する必要性は低い。しかし、ワイドバンドギャップ半導体では、半導体チップに流れる電流がシリコンよりも大きいので、電流の集中を抑制するために配線の本数を増やす必要性が高い。また、ワイドバンドギャップ半導体では、シリコンよりも低い製造歩留まりに起因して半導体チップの大型化が難しい。このため、ワイドバンドギャップ半導体では、小型の半導体チップに多数の配線が接続される。そのような場合でも、配線としてワイヤに代えて第1配線板が用いられているので、配線同士が接触する可能性を低減できる。 In silicon (Si), only a small current flows through the semiconductor chip, so the necessity for using a large number of wirings is low. However, in a wide bandgap semiconductor, the current flowing through the semiconductor chip is larger than that in silicon, so that there is a high need to increase the number of wirings in order to suppress current concentration. Further, in the wide band gap semiconductor, it is difficult to increase the size of the semiconductor chip due to the manufacturing yield lower than that of silicon. For this reason, in the wide band gap semiconductor, a large number of wirings are connected to a small semiconductor chip. Even in such a case, since the 1st wiring board is used instead of a wire as wiring, possibility that wiring will contact can be reduced.
一実施形態において、前記第1導電層の材料が、銅を含んでもよい。 In one embodiment, the material of the first conductive layer may include copper.
この場合、第1導電層の放熱性が高くなる。 In this case, the heat dissipation of the first conductive layer is increased.
一実施形態において、前記第1導電層が前記トランジスタのソース又はエミッタに電気的に接続されてもよい。 In one embodiment, the first conductive layer may be electrically connected to the source or emitter of the transistor.
この場合、第1導電層に大電流が流れることによって、熱が発生する。そのような場合であっても、第1導電層の表面積を大きくすることによって、第1導電層の放熱性を高くすることができる。 In this case, heat is generated by a large current flowing through the first conductive layer. Even in such a case, the heat dissipation of the first conductive layer can be increased by increasing the surface area of the first conductive layer.
一実施形態において、前記トランジスタの第1端子が前記チップ搭載基板に電気的に接続されており、前記トランジスタの第2端子が前記第1導電層に電気的に接続されており、前記第1絶縁基板が前記チップ搭載基板と前記第1導電層との間に配置されてもよい。 In one embodiment, a first terminal of the transistor is electrically connected to the chip mounting substrate, a second terminal of the transistor is electrically connected to the first conductive layer, and the first insulation A substrate may be disposed between the chip mounting substrate and the first conductive layer.
この場合、第1絶縁基板によってチップ搭載基板と第1導電層との間の絶縁性を高めることができる。 In this case, the insulation between the chip mounting substrate and the first conductive layer can be enhanced by the first insulating substrate.
一実施形態において、前記第1配線板が、第2絶縁基板を更に備え、前記第1導電層が前記第1絶縁基板と前記第2絶縁基板との間に配置されてもよい。 In one embodiment, the first wiring board may further include a second insulating substrate, and the first conductive layer may be disposed between the first insulating substrate and the second insulating substrate.
この場合、第2絶縁基板によって第1導電層の酸化が抑制される。 In this case, oxidation of the first conductive layer is suppressed by the second insulating substrate.
一実施形態において、前記第1導電層の厚みが12〜50μmであってもよい。 In one embodiment, the first conductive layer may have a thickness of 12 to 50 μm.
この場合、第1導電層の放熱性が高くなる。 In this case, the heat dissipation of the first conductive layer is increased.
一実施形態において、前記第1絶縁基板の材料が、ポリイミド又はソルダレジストを含んでもよい。 In one embodiment, the material of the first insulating substrate may include polyimide or a solder resist.
この場合、第1絶縁基板の放熱性が高くなるので、第1導電層に大電流が流れることによって発生した熱が第1絶縁基板を通しても放出され易くなる。 In this case, since the heat dissipation of the first insulating substrate is increased, heat generated by a large current flowing through the first conductive layer is easily released through the first insulating substrate.
一実施形態において、前記第1導電層と前記少なくとも1つの半導体チップとの間にめっき層が配置され、前記めっき層が、前記第1導電層のうち前記第1絶縁基板に覆われていない領域にコーティングされており、前記めっき層が、前記第1導電層及び前記少なくとも1つの半導体チップに電気的に接続されており、前記めっき層が、ニッケル層及び金層を含むか、又はニッケル層を含んでもよい。 In one embodiment, a plating layer is disposed between the first conductive layer and the at least one semiconductor chip, and the plating layer is not covered with the first insulating substrate in the first conductive layer. And the plating layer is electrically connected to the first conductive layer and the at least one semiconductor chip, and the plating layer includes a nickel layer and a gold layer, or a nickel layer is formed. May be included.
この場合、第1導電層と半導体チップとの間の電気的な接続安定性が向上する。 In this case, the electrical connection stability between the first conductive layer and the semiconductor chip is improved.
一実施形態において、前記第1導電層が前記トランジスタのソース又はエミッタに電気的に接続されており、前記少なくとも1つの半導体チップ上に設けられた第2配線板を更に備え、前記第2配線板は、ゲート用絶縁基板と、前記ゲート用絶縁基板上に設けられ、前記トランジスタのゲートに電気的に接続された第2導電層と、を備えてもよい。 In one embodiment, the first conductive layer is further connected to a source or an emitter of the transistor, and further includes a second wiring board provided on the at least one semiconductor chip, and the second wiring board May comprise a gate insulating substrate and a second conductive layer provided on the gate insulating substrate and electrically connected to the gate of the transistor.
この場合、第2配線板の厚み方向から見た第2配線板の形状を任意に設計できるので、半導体装置の設計の自由度が更に高まる。 In this case, since the shape of the second wiring board viewed from the thickness direction of the second wiring board can be arbitrarily designed, the degree of freedom in designing the semiconductor device is further increased.
一実施形態において、前記第1配線板の厚み方向から見て、前記第1配線板と前記第2配線板とが少なくとも部分的に重なっていてもよい。 In one embodiment, when viewed from the thickness direction of the first wiring board, the first wiring board and the second wiring board may overlap at least partially.
この場合、第1配線板の厚み方向から見て半導体装置を小型化できる。 In this case, the semiconductor device can be downsized as viewed from the thickness direction of the first wiring board.
一実施形態において、前記第1配線板と前記第2配線板とが一体化されていてもよい。 In one embodiment, the first wiring board and the second wiring board may be integrated.
この場合、半導体装置を小型化できる。 In this case, the semiconductor device can be reduced in size.
一実施形態において、前記少なくとも1つの半導体チップが複数の半導体チップであり、前記複数の半導体チップのそれぞれに前記第1配線板が分岐しており、分岐した前記第1配線板が前記複数の半導体チップのそれぞれに電気的に接続されていてもよい。 In one embodiment, the at least one semiconductor chip is a plurality of semiconductor chips, the first wiring board is branched to each of the plurality of semiconductor chips, and the branched first wiring board is the plurality of semiconductors. It may be electrically connected to each of the chips.
一実施形態において、前記少なくとも1つの半導体チップが複数の半導体チップであり、前記複数の半導体チップにわたって前記第1配線板が延在しており、前記第1配線板が前記複数の半導体チップのそれぞれに電気的に接続されていてもよい。 In one embodiment, the at least one semiconductor chip is a plurality of semiconductor chips, the first wiring board extends over the plurality of semiconductor chips, and the first wiring board is each of the plurality of semiconductor chips. May be electrically connected.
一実施形態において、前記第1導電層が前記トランジスタのゲートに電気的に接続されてもよい。 In one embodiment, the first conductive layer may be electrically connected to the gate of the transistor.
本発明によれば、設計の自由度が高い半導体装置が提供され得る。 According to the present invention, a semiconductor device having a high degree of design freedom can be provided.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and redundant descriptions are omitted.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る半導体装置を模式的に示す平面図である。図1には、XYZ直交座標系が示されている。図2(a)は、図1のIIa−IIa線に沿った半導体装置の断面図である。図2(b)は、図1のIIb−IIb線に沿った半導体装置の断面図である。図1及び図2に示される半導体装置10は、樹脂封止型の半導体装置である。半導体装置10は、チップ搭載基板としてのダイパッド12と、複数の半導体チップ(又は半導体素子)14と、半導体チップ14上に設けられた第1配線板22及び第2配線板30とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view schematically showing the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 1 shows an XYZ orthogonal coordinate system. FIG. 2A is a cross-sectional view of the semiconductor device along the line IIa-IIa in FIG. FIG. 2B is a cross-sectional view of the semiconductor device along the line IIb-IIb in FIG. A
半導体装置10は、電極端子としてのリード16,18及び20を備えてもよい。リード16,18,20はX方向に沿って配列される。リード16は、リード18,20の間に位置する。リード16,18、20及びダイパッド12は、リードフレームを構成し得る。半導体装置10は、例えば電源等に使用される電力用半導体装置である。半導体装置10のパッケージ形態の例は一般的なTOシリーズである。TOシリーズの例はTO−247、TO−220、TO−263(D2―PAK)、TO−252(D−PAK)を含む。
The
ダイパッド12は、半導体チップ14が搭載されるチップ搭載面12aを有する。ダイパッド12は、半導体チップ14と電気的に接続され得る。ダイパッド12は例えば板状を呈している。チップ搭載面12aは、例えば長方形である。ダイパッド12の材料の例は、銅(Cu)及び銅合金等の金属を含む。ダイパッド12には、板厚方向にダイパッド12を貫通する貫通孔26が形成され得る。貫通孔26は、例えば螺子によって半導体装置10を他の部材に固定する際に、螺子を通すための孔である。
The
半導体チップ14は、チップ搭載面12aの所定位置に搭載される。半導体チップ14の例は、バイポーラトランジスタ、MOS−FET、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)等のトランジスタを含む。トランジスタは、縦型トランジスタであってもよいし、横型トランジスタであってもよい。半導体チップ14は、鉛入り金属半田、鉛を含まない金属半田又は導電性樹脂等を含む材料から構成される接着層32を介してチップ搭載面12aに実装され得る。半導体チップ14の材料の例は、ワイドバンドギャップ半導体、シリコンその他の半導体を含む。ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンのバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する。ワイドバンドギャップ半導体の例は、シリコンカーバイド(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、ダイヤモンドを含む。
The
リード16の内側端部は、ダイパッド12に機械的に一体的に連結されている。ダイパッド12は導電性を有するので、リード16とダイパッド12とは電気的に接続されている。リード16の材料の例はダイパッド12の材料と同じ材料を含む。リード18,20の材料の例は、銅及び銅合金等の金属を含む。
The inner end of the
リード20は、第1配線板22を介して半導体チップ14に接続される。第1配線板22は、半導体チップ14のそれぞれに分岐している。分岐した第1配線板22は、半導体チップ14のそれぞれに電気的に接続されている。第1配線板22の分岐した第1端部は半導体チップ14の電極パッドSPにそれぞれ接続される。第1配線板22の第2端部はリード20の内側端部に接続される。
The
リード18は、第2配線板30を介して半導体チップ14に接続される。第2配線板30は、半導体チップ14のそれぞれに分岐している。分岐した第2配線板30は、半導体チップ14のそれぞれに電気的に接続されている。第2配線板30の分岐した第1端部は半導体チップ14の電極パッドGPに接続される。第2配線板30の第2端部はリード18の内側端部に接続される。第1配線板22及び第2配線板30は、フレキシブルプリント配線板(フレキシブルプリント回路:FPC)であってもよいし、リジッド配線板であってもよい。
The
図1、図2(a)及び図3に示される第1配線板22は、第1絶縁基板22aと、第1絶縁基板22a上に設けられた第1導電層22bとを備える。第1配線板22は、第2絶縁基板22cを更に備え得る。第1導電層22bは第1絶縁基板22aと第2絶縁基板22cとの間に配置される。これにより、第1導電層22bの酸化が抑制される。第1導電層22bは、半導体チップ14のトランジスタに電気的に接続される。第1導電層22bの分岐した第1端部は、接着層34を介して半導体チップ14に電気的に接続され得る。接着層34の材料の例は、鉛入り金属半田、鉛を含まない金属半田又は導電性樹脂等を含む。金属半田のリフロー温度は例えば300℃である。第1導電層22bの第2端部は、接着層を介してリード20に電気的に接続され得る。接着層の材料の例は、接着層34と同じ材料を含む。
The
図1、図2(b)及び図4に示される第2配線板30は、第3絶縁基板30a(ゲート用絶縁基板)と、第3絶縁基板30a上に設けられた第2導電層30bとを備える。第2配線板30は、第4絶縁基板30cを更に備え得る。第2導電層30bは第3絶縁基板30aと第4絶縁基板30cとの間に配置される。これにより、第2導電層30bの酸化が抑制される。第2導電層30bは、半導体チップ14のトランジスタに電気的に接続される。第2導電層30bの分岐した第1端部は、接着層36を介して半導体チップ14に電気的に接続され得る。接着層36の材料の例は、接着層34と同じ材料を含む。第2導電層30bの第2端部は、接着層を介してリード18に電気的に接続され得る。接着層の材料の例は、接着層36と同じ材料を含む。
The
半導体チップ14のトランジスタのドレイン又はコレクタ(第1端子)はダイパッド12に電気的に接続され得る。ドレイン又はコレクタは、半導体チップ14の下面に形成される。半導体チップ14のトランジスタのソース又はエミッタ(第2端子)は、第1導電層22bに電気的に接続され得る。ソース又はエミッタは、半導体チップ14の上面に形成される。半導体チップ14のトランジスタのゲート(第3端子)は、第2導電層30bに電気的に接続され得る。ゲートは、半導体チップ14の上面に形成される。
The drain or collector (first terminal) of the transistor of the
第1絶縁基板22aはダイパッド12と第1導電層22bとの間に配置され得る。これにより、ダイパッド12と第1導電層22bとの間の絶縁性を高めることができる。第3絶縁基板30aはダイパッド12と第2導電層30bとの間に配置され得る。これにより、ダイパッド12と第2導電層30bとの間の絶縁性を高めることができる。
The first insulating
第1導電層22bと半導体チップ14との間にはめっき層22dが配置され得る。めっき層22dは、第1導電層22bのうち第1絶縁基板22aに覆われていない領域にコーティングされている。めっき層22dは、第1導電層22b及び半導体チップ14に電気的に接続されている。第2導電層30bと半導体チップ14との間にはめっき層30dが配置され得る。めっき層30dは、第2導電層30bのうち第3絶縁基板30aに覆われていない領域にコーティングされている。めっき層30dは、第2導電層30b及び半導体チップ14に電気的に接続されている。めっき層22d及び30dは例えばニッケル層及び金層を含む。めっき層22d及び30dは例えばニッケル層を含む。この場合、第1導電層22b及び第2導電層30bと半導体チップ14との間の電気的な接続安定性が向上する。めっき層22dは、第1導電層22bとリード20との間に配置されてもよい。めっき層30dは、第2導電層30bとリード18との間に配置されてもよい。めっき層22dは、第1導電層22bの一方の面全体にコーティングされてもよいし、第1導電層22bのうち第1絶縁基板22aに覆われていない領域に選択的にコーティングされてもよい。めっき層30dは、第2導電層30bの一方の面全体にコーティングされてもよいし、第2導電層30bのうち第3絶縁基板30aに覆われていない領域に選択的にコーティングされてもよい。
A
第1導電層22b及び第2導電層30bの材料の例は、銅、アルミニウム等の金属を含む。第1導電層22b及び第2導電層30bの材料が銅を含むと、第1導電層22b及び第2導電層30bの放熱性が高くなる。第1導電層22b及び第2導電層30bの厚みは例えば12〜50μmである。この場合、第1導電層22b及び第2導電層30bの放熱性が高くなる。第1絶縁基板22a、第2絶縁基板22c、第3絶縁基板30a、及び第4絶縁基板30cの材料の例は、ポリイミド又はソルダレジスト等の樹脂を含む。この場合、第1絶縁基板22a、第2絶縁基板22c、第3絶縁基板30a、及び第4絶縁基板30cの放熱性が高くなる。よって、第1導電層22bに大電流が流れることによって発生した熱が第1絶縁基板22a及び第2絶縁基板22cを通しても放出され易くなる。第2導電層30bに大電流が流れることによって発生した熱が第3絶縁基板30a及び第4絶縁基板30cを通しても放出され易くなる。
The example of the material of the 1st
第1配線板22の厚み方向(Z方向)から見て、第1配線板22と第2配線板30とは少なくとも部分的に重なっていてもよい。この場合、Z方向から見て半導体装置10を小型化できる。例えば第1配線板22が第2配線板30上に設けられる。第1配線板22と第2配線板30とが一体化されていてもよい。これにより、半導体装置を小型化できる。例えば、第1絶縁基板22aと第4絶縁基板30cとが一体化されていてもよい。
When viewed from the thickness direction (Z direction) of the
半導体チップ14がMOS−FETを含む場合、リード16はドレイン電極端子に対応し、リード18はゲート電極端子に対応し、リード20はソース電極端子に対応し、電極パッドGPはゲート電極パッドに対応し、電極パッドSPはソース電極パッドに対応する。半導体チップ14がIGBTを含む場合、リード16はコレクタ電極端子に対応し、リード18はゲート電極端子に対応し、リード20はエミッタ電極端子に対応し、電極パッドGPはゲート電極パッドに対応し、電極パッドSPはエミッタ電極パッドに対応する。
When the
ダイパッド12及び半導体チップ14は、樹脂部24によって封止され得る。リード16,18,20の内側端部は、樹脂部24に固定される。リード16,18,20のうち樹脂部24の内側の部分は、いわゆるインナーリード部である。リード16,18,20のうち樹脂部24の外側の部分は、アウターリード部である。樹脂部24の外形形状の一例は、略直方体である。樹脂部24の材料の例は、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)、液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂を含む。樹脂部24は、ダイパッド12及び半導体チップ14を熱可塑性樹脂でモールドすることによって形成され得る。樹脂部24には、ダイパッド12の貫通孔26の中心軸線を中心軸線とする貫通孔28が形成されている。貫通孔28は、貫通孔26と同様に螺子止めなどの際などに螺子が通される孔である。貫通孔28の直径は、貫通孔26の直径より小さい。
The
一実施形態において、ダイパッド12のチップ搭載面12aと反対側の面である底面12fは開放され得る。換言すれば、底面12fは樹脂部24によって覆われていない面であり得る。この場合、底面12fは放熱面として機能し得る。
In one embodiment, the
半導体装置10では、Z方向から見た第1配線板22及び第2配線板30の形状を任意に設計できるので、半導体装置10の設計の自由度が高い。また、第1導電層22b及び第2導電層30bでは、ワイヤに比べて表面積を大きくできるので、放熱性が向上する。例えば、第1導電層22b及び第2導電層30bの断面形状が矩形であると、同じ断面積を有する断面形状が円形のワイヤに比べて第1導電層22b及び第2導電層30bの表面積が大きくなる。さらに、第1絶縁基板22a及び第2絶縁基板22cによって第1導電層22bが他の導電部材と接触する可能性を低減できる。第3絶縁基板30a及び第4絶縁基板30cによって第2導電層30bが他の導電部材と接触する可能性を低減できる。
In the
第1配線板22及び第2配線板30がフレキシブルプリント配線板である場合、第1配線板22及び第2配線板30をフレキシブルに変形させることができるので、半導体装置10の設計の自由度が更に高くなる。例えば第1配線板22の第1導電層22bと半導体チップ14のトランジスタとを接続する際に、第1配線板22を変形させることができるので、作業性が向上する。例えば半導体チップ14の位置ずれがあっても、第1配線板22を変形させることにより、第1配線板22の第1導電層22bと半導体チップ14のトランジスタとを接続し易くなる。
When the
通常、複数の半導体チップのそれぞれにワイヤを接続する場合、ワイヤの本数が増えるため、ワイヤ同士が接触する可能性が高まる。しかし、半導体装置10では、配線としてワイヤに代えて第1配線板22及び第2配線板30が用いられているので、配線同士が接触する可能性を低減できる。
Normally, when wires are connected to each of a plurality of semiconductor chips, the number of wires increases, so that the possibility that the wires come into contact with each other increases. However, in the
シリコン(Si)では、半導体チップ14に小さい電流しか流れないので、多数の配線を使用する必要性は低い。しかし、ワイドバンドギャップ半導体では、半導体チップ14に流れる電流がシリコンよりも大きいので、電流の集中を抑制するために配線の本数を増やす必要性が高い。また、ワイドバンドギャップ半導体では、シリコンよりも低い製造歩留まりに起因して半導体チップ14の大型化が難しい。このため、ワイドバンドギャップ半導体では、小型の半導体チップ14に多数の配線が接続される。そのような場合でも、配線としてワイヤに代えて第1配線板22及び第2配線板30が用いられているので、配線同士が接触する可能性を低減できる。
In silicon (Si), since only a small current flows through the
第1導電層22bが半導体チップ14のトランジスタのソース又はエミッタに電気的に接続される場合、第1導電層22bに大電流が流れることによって、熱が発生する。そのような場合であっても、第1導電層22bの表面積を大きくすることによって、第1導電層22bの放熱性を高くすることができる。
When the first
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態に係る半導体装置を模式的に示す平面図である。図5に示される半導体装置110は、第1配線板22に代えて第1配線板122を備えること以外は半導体装置10と同様の構成を備える。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a plan view schematically showing the semiconductor device according to the second embodiment. The
本実施形態において、第1配線板122は、複数の半導体チップ14にわたって延在し、開口部122hを有すること以外は第1配線板22と同様の構造を有する。第1配線板122は、半導体チップ14のそれぞれに電気的に接続されている。第2配線板30は、第1配線板122上に設けられる。第2配線板30の分岐した第1端部は、開口部122hを通って半導体チップ14に接続される。
In the present embodiment, the
図6は、第2実施形態に係る半導体装置の第1配線板を模式的に示す図である。図6に示される第1配線板122は、第1絶縁基板122a、第1導電層122b、及び第2絶縁基板122cを備える。第1導電層122bは第1絶縁基板122aと第2絶縁基板122cとの間に配置される。第1導電層122bは、半導体チップ14のトランジスタに電気的に接続される。第1導電層122bと半導体チップ14との間には、めっき層122dが配置され得る。めっき層122dは、第1導電層122bのうち第1絶縁基板122aに覆われていない領域にコーティングされている。めっき層122dは、第1導電層122b及び半導体チップ14に電気的に接続されている。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the first wiring board of the semiconductor device according to the second embodiment. The
半導体装置110では、少なくとも半導体装置10と同様の作用効果が得られる。
In the
(第3実施形態)
図7は、第3実施形態に係る半導体装置を模式的に示す平面図である。図8は、第3実施形態に係る半導体装置の各部品を模式的に示す図である。図7に示される半導体装置210は、ケース型の半導体装置である。半導体装置210は、チップ搭載基板としての配線基板40と、複数の半導体チップ14と、半導体チップ14上に設けられた第1配線板222及び第2配線板30と、ケース52とを備える。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a plan view schematically showing the semiconductor device according to the third embodiment. FIG. 8 is a diagram schematically showing each part of the semiconductor device according to the third embodiment. A
配線基板40は、半導体チップ14が搭載されるチップ搭載面46aを有する。半導体チップ14は、接着層32を介してチップ搭載面46aに搭載される。配線基板40は、絶縁性基板42と、絶縁性基板42の表面に設けられた配線パターン46,46S,46Gとを備える。半導体チップ14は配線パターン46上に配置される。配線パターン46は、接着層32を介して半導体チップ14に電気的に接続される。配線パターン46Sは、第1配線板222を介して半導体チップ14に電気的に接続される。配線パターン46Gは、第2配線板30を介して半導体チップ14に電気的に接続される。配線パターン46,46S,46Gの材料の例は、銅及び銅合金等の金属を含む。絶縁性基板42の材料の例は、アルミナ等のセラミックを含む。
The
絶縁性基板42の裏面には放熱層が設けられてもよい。放熱層の材料の例は、銅及び銅合金等の金属を含む。放熱層は、例えば半田等からなる接着層を介してヒートシンクに接着される。ヒートシンクの材料の例は、金属を含む。
A heat dissipation layer may be provided on the back surface of the insulating
第1配線板222は、めっき層の位置が異なること以外は第1配線板22と同様の構成を備える。第1配線板222は、第1絶縁基板222a、第1導電層222b、及び第2絶縁基板222cを備える。第1導電層222bは第1絶縁基板222aと第2絶縁基板222cとの間に配置される。第1導電層222bは、半導体チップ14のトランジスタに電気的に接続される。第1導電層222bと半導体チップ14との間には、めっき層222dが配置され得る。めっき層222dは、第1導電層222bのうち第1絶縁基板222aに覆われていない領域にコーティングされている。めっき層222dは、第1導電層222b及び半導体チップ14に電気的に接続されている。
The
半導体装置210は、ドレイン端子DT、ソース端子ST、及びゲート端子GTを備え得る。ドレイン端子DTは、例えばFPC等の配線板48Dを介して配線パターン46に電気的に接続される。ソース端子STは、例えばFPC等の配線板48Sを介して配線パターン46Sに電気的に接続される。ゲート端子GTは、例えばFPC等の配線板48Gを介して配線パターン46Gに電気的に接続される。配線板48G、48D,48Sはワイヤ又はボンディングリボンに置き換えられてもよい。
The
半導体チップ14、配線基板40、第1配線板222、及び第2配線板30は、ケース52に収容される。ケース52は、例えば筒状である。ケース52の一方の開口はヒートシンクによって封止され得る。ケース52の他方の開口は蓋によって封止され得る。ケース52の材料の例は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)又はポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂といったエンジニヤリングプラスチック等の樹脂を含む。蓋の材料の例は熱可塑性樹脂を含む。ケース52の内側には、応力緩和のため、例えばシリコーンゲル等のゲルが注入され得る。
The
ゲート端子GT、ドレイン端子DT、及びソース端子STはケース52の内壁に取り付けられる。ゲート端子GT、ドレイン端子DT、及びソース端子STは、ケース52の内壁に沿って延びており、蓋に形成された開口を通って外部に突出する。ゲート端子GT、ドレイン端子DT、及びソース端子STは、プレス加工等により作製され得る。
The gate terminal GT, the drain terminal DT, and the source terminal ST are attached to the inner wall of the
半導体装置210では、少なくとも半導体装置10と同様の作用効果が得られる。
In the
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。各実施形態の構成要素は任意に組み合わされ得る。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment. The components of each embodiment can be arbitrarily combined.
例えば、半導体装置10,110,210は、単一の半導体チップ14を備えてもよい。半導体装置10では、第2配線板30が第1配線板22上に設けられてもよい。半導体装置110では、第1配線板122が第2配線板30上に設けられてもよい。この場合、第1配線板122の開口部122hは不要になる。半導体装置210では、第2配線板30が第1配線板222上に設けられてもよい。この場合、第1配線板222には、開口部122hと同様の開口部が形成される。
For example, the
第1配線板22、第1配線板122、又は第1配線板222がワイヤ又はボンディングリボンに置き換えられてもよい。この場合、半導体装置10,110,210は、第2配線板30を備える。第2配線板30がワイヤ又はボンディングリボンに置き換えられてもよい。ワイヤ又はボンディングリボンは、例えば超音波又は加圧等を用いたワイヤボンディングによりリード18,20、配線パターン46G,46S及び半導体チップ14に電気的に接続され得る。
The
半導体チップ14が横型トランジスタを含む場合、半導体装置10,110は、半導体チップ14とリード16とを接続する第3配線板を備え得る。半導体装置210は、半導体チップ14と配線パターン46とを接続する第3配線板を備え得る。第3配線板は、第1配線板22と同様の構成を備える。
When the
10,110,210…半導体装置、12…ダイパッド(チップ搭載基板)、12a,46a…チップ搭載面、14…半導体チップ、22,122,222…第1配線板、22a,122a,222a…第1絶縁基板、22b,122b,222b…第1導電層、22c,122c,222c…第2絶縁基板、22d,122d,222d…めっき層、30…第2配線板、30a…第3絶縁基板(ゲート用絶縁基板)、30b…第2導電層、40…配線基板(チップ搭載基板)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110,210 ... Semiconductor device, 12 ... Die pad (chip mounting substrate), 12a, 46a ... Chip mounting surface, 14 ... Semiconductor chip, 22, 122, 222 ... 1st wiring board, 22a, 122a, 222a ... 1st Insulating substrate, 22b, 122b, 222b ... first conductive layer, 22c, 122c, 222c ... second insulating substrate, 22d, 122d, 222d ... plating layer, 30 ... second wiring board, 30a ... third insulating substrate (for gate) Insulating substrate), 30b, second conductive layer, 40, wiring substrate (chip mounting substrate).
Claims (17)
前記少なくとも1つの半導体チップが搭載されるチップ搭載面を有するチップ搭載基板と、
前記少なくとも1つの半導体チップ上に設けられた第1配線板と、
を備え、
前記第1配線板は、第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板上に設けられ、前記トランジスタに電気的に接続された第1導電層と、を備える、半導体装置。 At least one semiconductor chip including a transistor;
A chip mounting substrate having a chip mounting surface on which the at least one semiconductor chip is mounted;
A first wiring board provided on the at least one semiconductor chip;
With
The first wiring board includes a first insulating substrate and a first conductive layer provided on the first insulating substrate and electrically connected to the transistor.
前記トランジスタの第2端子が前記第1導電層に電気的に接続されており、
前記第1絶縁基板が前記チップ搭載基板と前記第1導電層との間に配置される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の半導体装置。 A first terminal of the transistor is electrically connected to the chip mounting substrate;
A second terminal of the transistor is electrically connected to the first conductive layer;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating substrate is disposed between the chip mounting substrate and the first conductive layer.
前記めっき層が、前記第1導電層のうち前記第1絶縁基板に覆われていない領域にコーティングされており、
前記めっき層が、前記第1導電層及び前記少なくとも1つの半導体チップに電気的に接続されており、
前記めっき層が、ニッケル層及び金層を含むか、又はニッケル層を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の半導体装置。 A plating layer is disposed between the first conductive layer and the at least one semiconductor chip;
The plating layer is coated on a region of the first conductive layer that is not covered with the first insulating substrate,
The plating layer is electrically connected to the first conductive layer and the at least one semiconductor chip;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the plating layer includes a nickel layer and a gold layer, or includes a nickel layer.
前記少なくとも1つの半導体チップ上に設けられた第2配線板を更に備え、
前記第2配線板は、ゲート用絶縁基板と、前記ゲート用絶縁基板上に設けられ、前記トランジスタのゲートに電気的に接続された第2導電層と、を備える、請求項1〜11のいずれか一項に記載の半導体装置。 The first conductive layer is electrically connected to a source or emitter of the transistor;
A second wiring board provided on the at least one semiconductor chip;
The said 2nd wiring board is provided with the insulating substrate for gates, and the 2nd conductive layer provided on the said insulating substrate for gates, and was electrically connected to the gate of the said transistor, The any one of Claims 1-11 The semiconductor device according to claim 1.
前記複数の半導体チップのそれぞれに前記第1配線板が分岐しており、
分岐した前記第1配線板が前記複数の半導体チップのそれぞれに電気的に接続されている、請求項1〜14のいずれか一項に記載の半導体装置。 The at least one semiconductor chip is a plurality of semiconductor chips;
The first wiring board is branched to each of the plurality of semiconductor chips;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the branched first wiring board is electrically connected to each of the plurality of semiconductor chips.
前記複数の半導体チップにわたって前記第1配線板が延在しており、
前記第1配線板が前記複数の半導体チップのそれぞれに電気的に接続されている、請求項1〜14のいずれか一項に記載の半導体装置。 The at least one semiconductor chip is a plurality of semiconductor chips;
The first wiring board extends across the plurality of semiconductor chips;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first wiring board is electrically connected to each of the plurality of semiconductor chips.
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