JP2017034053A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体装置の信頼性を向上する。【解決手段】制御回路が形成された半導体チップCHP3と、複数のIGBTチップのうちの半導体チップCHP1(HU)とが、ハイサイド用中継基板RB1を介して電気的に接続されている。すなわち、半導体チップCHP1(HU)と半導体チップCHP3とが、ワイヤW1と、ハイサイド用中継基板RB1と、ワイヤW2と、を介して電気的に接続されている。同様に、制御回路が形成された半導体チップCHP3と、複数のIGBTチップのうちの半導体チップCHP1(LW)とが、ローサイド用中継基板RB2を介して電気的に接続されている。すなわち、半導体チップCHP1(LW)と半導体チップCHP3とが、ワイヤW1と、ローサイド用中継基板RB2と、ワイヤW2と、を介して電気的に接続されている。【選択図】図11

Description

本発明は、半導体装置(半導体モジュール)に関し、例えば、ある電子部品と他の電子部品とを部材を介して電気的に接続する半導体装置に関する。
特開2011−134990号公報(特許文献1)には、マイコンとパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を含む半導体装置に関する技術が記載されている。この技術では、チップ搭載部上に配線基板が搭載され、配線基板上にマイコンを構成する半導体チップが積層配置されている。
特開平11−233712号公報(特許文献2)には、インバータの実装構成に関する技術が記載されている。具体的に、特許文献2には、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が形成されたIGBTチップやダイオードが形成されたダイオードチップをチップ搭載部上に搭載し、IGBTのスイッチング動作を制御する制御回路が形成された制御チップやチップ部品(ゲート抵抗などの受動部品)を配線基板上に搭載する技術が記載されている。
特開2015−65339号公報(特許文献3)には、6個のIGBTを2個の制御ICで制御する技術が記載されている。すなわち、ハイサイド用の3個のIGBTはハイサイド用の制御ICで制御され、ローサイド用の3つのIGBTはローサイド用の制御ICで制御される技術が記載されている。
特開2011−134990号公報 特開平11−233712号公報 特開2015−65339号公報
例えば、モータを制御するインバータを構成する半導体装置の実装構成としては、上述した特許文献1〜3に示すような構成がある。この構成に関し、本発明者が検討したところ、半導体装置の製造コストの削減や半導体装置の信頼性の向上を考慮すると、上述した特許文献1〜3に示される構成では、改善すべき事項があることを本発明者は見出した。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態における半導体装置では、複数の第2電子部品のうちの一部の第2電子部品と第1電子部品とが、第1電子部品と基板とを接続する第1ワイヤと、基板と、基板と一部の第2電子部品とを接続する第2ワイヤと、を介して電気的に接続されている。
一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上することができる。
実施の形態におけるインバータ回路および3相誘導モータを含むモータ回路の構成を示す回路図である。 IGBTが形成された半導体チップの外形形状を示す平面図である。 実施の形態におけるIGBTのデバイス構造を示す断面図である。 ダイオードが形成された半導体チップの外形形状を示す平面図である。 ダイオードのデバイス構造を示す断面図である。 ゲート制御回路の回路ブロック構成を示す図である。 関連技術において、3相インバータ回路を実現する半導体装置の実装構成例を模式的に示す平面図である。 実施の形態における半導体装置の回路ブロック構成を示す図である。 図8に示すゲート制御回路の内部ブロック構成を示す図である。 図9に示すゲート制御回路を具現化する半導体チップの構成を示す模式図である。 実施の形態における半導体装置の実装構成を模式的に示す平面図である。 図11のA−A線で切断した断面図である。 実施の形態における半導体装置の製造工程の流れを示すフローチャートである。 実施の形態における半導体装置の製造工程を示す平面図である。 図14に続く半導体装置の製造工程を示す平面図である。 図15に続く半導体装置の製造工程を示す平面図である。 図16に続く半導体装置の製造工程を示す平面図である。 図17に続く半導体装置の製造工程を示す平面図である。 図18に続く半導体装置の製造工程を示す平面図である。 図19に続く半導体装置の製造工程を示す平面図である。 (a)は、図20に続く半導体装置の製造工程を示す平面図であり、(b)は側面図である。 変形例1における半導体装置の実装構成を示す平面図である。 変形例2における半導体装置の実装構成を示す平面図である。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
<用語の説明>
本明細書において、「電子部品」とは、電子を利用した部品を意味し、特に、半導体内の電子を利用した部品は「半導体部品」となる。この「半導体部品」の例としては、半導体チップを挙げることができる。したがって、「半導体チップ」を包含する語句が「半導体部品」であり、「半導体部品」の上位概念が「電子部品」となる。
また、本明細書において、「半導体装置」とは、半導体部品と、この半導体部品と電気的に接続された外部接続端子とを備える構造体であり、かつ、半導体部品が封止体で覆われている構造体を意味する。特に、「半導体装置」は、外部接続端子によって、外部装置と電気的に接続可能に構成されている。
さらに、本明細書において、「パワートランジスタ」とは、複数の単位トランジスタ(セルトランジスタ)を並列接続することによって(例えば、数千個から数万個の単位トランジスタを並列接続する)、単位トランジスタの許容電流よりも大きな電流においても、単位トランジスタの機能を実現する単位トランジスタの集合体を意味する。例えば、単位トランジスタがスイッチング素子として機能する場合、「パワートランジスタ」は、単位トランジスタの許容電流よりも大きな電流にも適用可能なスイッチング素子となる。特に、本明細書において、「パワートランジスタ」という用語は、例えば、「パワーMOSFET」と「IGBT」の両方を包含する上位概念を示す語句として使用している。
<3相インバータ回路の構成例>
本実施の形態における半導体装置は、例えば、エアコンなどに使用される3相誘導モータの駆動回路に使用されるものである。具体的に、この駆動回路には、インバータ回路が含まれ、このインバータ回路は直流電力を交流電力に変換する機能を有する回路である。
図1は、本実施の形態におけるインバータ回路および3相誘導モータを含むモータ回路の構成を示す回路図である。図1において、モータ回路は、3相誘導モータMTおよびインバータ回路INVを有している。3相誘導モータMTは、位相の異なる3相の電圧により駆動するように構成されている。具体的に、3相誘導モータMTでは、位相が120度ずれたU相、V相、W相と呼ばれる3相交流を利用して導体であるロータRTの回りに回転磁界を発生させる。この場合、ロータRTの回りを磁界が回転することになる。このことは、導体であるロータRTを横切る磁束が変化することを意味する。この結果、導体であるロータRTに電磁誘導が生じて、ロータRTに誘導電流が流れる。そして、回転磁界中で誘導電流が流れるということは、フレミングの左手の法則によって、ロータRTに力が加わることを意味し、この力によって、ロータRTが回転することになる。このように3相誘導モータMTでは、3相交流を利用することにより、ロータRTを回転させることができることがわかる。つまり、3相誘導モータMTでは、3相交流が必要となる。そこで、モータ回路では、直流から交流を作り出すインバータ回路INVを利用することにより、誘導モータに交流電力を供給している。そして、本実施の形態では、1つのインバータ回路INVにて3種類(U相、V相、W相)の交流電力を生成し、3相誘導モータに供給している。
以下に、このインバータ回路INVの構成例について説明する。図1に示すように、例えば、本実施の形態におけるインバータ回路INVには、3相に対応してIGBTQ1とダイオードFWDが設けられている。すなわち、本実施の形態におけるインバータ回路INVでは、例えば、図1に示すようなIGBTQ1とダイオードFWDを逆並列接続した構成により、インバータ回路INVの構成要素となるスイッチング素子を実現している。
具体的には、第1レグLG1の上アームおよび下アーム、第2レグLG2の上アームおよび下アーム、第3レグLG3の上アームおよび下アームのそれぞれは、IGBTQ1とダイオードFWDを逆並列接続した構成要素から構成されることになる。
言い換えれば、本実施の形態におけるインバータ回路INVでは、正電位端子PTと3相誘導モータMTの各相(U相、V相、W相)との間にIGBTQ1とダイオードFWDが逆並列に接続されており、かつ、3相誘導モータMTの各相と負電位端子NTとの間にもIGBTQ1とダイオードFWDが逆並列に接続されている。すなわち、単相ごとに2つのIGBTQ1と2つのダイオードFWDが設けられている。この結果、本実施の形態におけるインバータ回路INVは、合計6つのIGBTQ1と6つのダイオードFWDを有している。そして、個々のIGBTQ1のゲート電極には、ゲート制御回路GCCが接続されており、このゲート制御回路GCCによって、IGBTQ1のスイッチング動作が制御されるようになっている。このように構成されたインバータ回路INVにおいて、ゲート制御回路GCCでIGBTQ1のスイッチング動作を制御することにより、直流電力を3相交流電力に変換して、この3相交流電力を3相誘導モータMTに供給するようになっている。
<ダイオードの必要性>
上述したように、本実施の形態におけるインバータ回路INVには、スイッチング素子として、IGBTQ1が使用されているが、このIGBTQ1と逆並列接続するようにダイオードFWDが設けられている。単に、スイッチング素子によってスイッチ機能を実現する観点から、スイッチング素子としてのIGBTQ1は必要であるが、ダイオードFWDを設ける必要性はないものと考えられる。この点に関し、インバータ回路INVに接続される負荷にインダクタンスが含まれている場合には、ダイオードFWDを設ける必要があるのである。以下に、この理由について説明する。
ダイオードFWDは、負荷がインダクタンスを含まない純抵抗である場合、還流するエネルギーがないため不要である。しかし、負荷にモータのようなインダクタンスを含む回路が接続されている場合、オンしているスイッチとは逆方向に負荷電流が流れるモードがある。すなわち、負荷にインダクタンスが含まれている場合、負荷のインダクタンスからインバータ回路INVへエネルギーが戻ることがある(電流が逆流することがある)。
このとき、IGBTQ1単体では、この還流電流を流し得る機能をもたないので、IGBTQ1と逆並列にダイオードFWDを接続する必要がある。すなわち、インバータ回路INVにおいて、モータ制御のように負荷にインダクタンスを含む場合、IGBTQ1をターンオフしたとき、インダクタンスに蓄えられたエネルギー(1/2LI)を必ず放出しなければならない。ところが、IGBTQ1単体では、インダクタンスに蓄えられたエネルギーを開放するための還流電流を流すことができない。そこで、このインダクタンスに蓄えられた電気エネルギーを還流するため、IGBTQ1と逆並列にダイオードFWDを接続する。つまり、ダイオードFWDは、インダクタンスに蓄えられた電気エネルギーを開放するために還流電流を流すという機能を有している。以上のことから、インダクタンスを含む負荷に接続されるインバータ回路においては、スイッチング素子であるIGBTQ1と逆並列にダイオードFWDを設ける必要性があることがわかる。このダイオードFWDは、フリーホイールダイオードと呼ばれる。
<IGBTの構造>
本実施の形態におけるインバータ回路INVを構成するIGBTQ1とダイオードFWDの構造について図面を参照しながら説明することにする。本実施の形態におけるインバータ回路INVには、IGBTQ1が含まれ、かつ、ダイオードFWDが含まれる。
図2は、IGBTQ1が形成された半導体チップCHP1の外形形状を示す平面図である。図2では、半導体チップCHP1の主面(表面)が示されている。図2に示すように、本実施の形態における半導体チップCHP1の平面形状は、例えば、正方形形状をしている。そして、正方形形状をした半導体チップCHP1の表面には、エミッタ電極パッドEPとゲート電極パッドGPとが形成されている。一方、図2では、図示されないが、半導体チップCHP1の表面とは反対側の裏面には、コレクタ電極が形成されている。
<IGBTのデバイス構造>
続いて、IGBTQ1のデバイス構造について説明する。図3は、本実施の形態におけるIGBTQ1のデバイス構造を示す断面図である。図3において、IGBTQ1は、半導体チップの裏面に形成されたコレクタ電極CEを有し、このコレクタ電極CE上にp型半導体領域PR1が形成されている。p型半導体領域PR1上にはn型半導体領域NR1が形成され、このn型半導体領域NR1上にn型半導体領域NR2が形成されている。そして、n型半導体領域NR2上にはp型半導体領域PR2が形成され、このp型半導体領域PR2を貫通し、n型半導体領域NR2に達するトレンチTRが形成されている。さらに、トレンチTRに整合してエミッタ領域となるn型半導体領域ERが形成されている。トレンチTRの内部には、例えば、酸化シリコン膜よりなるゲート絶縁膜GOXが形成され、このゲート絶縁膜GOXを介してゲート電極GEが形成されている。このゲート電極GEは、例えば、ポリシリコン膜から形成され、トレンチTRを埋め込むように形成されている。また、図3においては、トレンチゲート構造を示したが、それに限定されることはなく、例えば、図示していないが、シリコン基板上に形成されるプレーナゲート構造を用いたIGBTでもよい。
このように構成されたIGBTQ1において、ゲート電極GEは、図2に示すゲート電極パッドGPを介して、ゲート端子GTと接続されている。同様に、エミッタ領域となるn型半導体領域ERは、エミッタ電極EE(エミッタ電極パッドEP)を介して、エミッタ端子ETと電気的に接続されている。コレクタ領域となるp型半導体領域PR1は、半導体チップの裏面に形成されているコレクタ電極CEと電気的に接続されている。
このように構成されているIGBTQ1は、パワーMOSFETの高速スイッチング特性および電圧駆動特性と、バイポーラトランジスタの低オン電圧特性を兼ね備えている。
なお、n型半導体領域NR1は、バッファ層と呼ばれる。このn型半導体領域NR1は、IGBTQ1がターンオフしているときに、p型半導体領域PR2からn型半導体領域NR2内に成長する空乏層が、n型半導体領域NR2の下層に形成されているp型半導体領域PR1に接触してしまうパンチスルー現象を防止するために設けられている。また、p型半導体領域PR1からn型半導体領域NR2へのホール注入量の制限などの目的のために、n型半導体領域NR1が設けられている。
<IGBTの動作>
次に、本実施の形態におけるIGBTQ1の動作について説明する。まず、IGBTQ1がターンオンする動作について説明する。図3において、ゲート電極GEと、エミッタ領域となるn型半導体領域ERの間に充分な正の電圧を印加することにより、トレンチゲート構造をしたMOSFETがターンオンする。この場合、コレクタ領域を構成するp型半導体領域PR1とn型半導体領域NR2の間が順バイアスされ、p型半導体領域PR1からn型半導体領域NR2へ正孔注入が起こる。続いて、注入された正孔のプラス電荷と同じだけの電子がn型半導体領域NR2に集まる。これにより、n型半導体領域NR2の抵抗低下が起こり(伝導度変調)、IGBTQ1はオン状態となる。
オン電圧には、p型半導体領域PR1とn型半導体領域NR2との接合電圧が加わるが、n型半導体領域NR2の抵抗値が伝導度変調により1桁以上低下するため、オン抵抗の大半を占めるような高耐圧では、パワーMOSFETよりもIGBTQ1の方が低オン電圧となる。したがって、IGBTQ1は、高耐圧化に有効なデバイスであることがわかる。すなわち、パワーMOSFETでは、高耐圧化を図るためにドリフト層となるエピタキシャル層の厚さを厚くする必要があるが、この場合、オン抵抗も上昇することになる。これに対し、IGBTQ1においては、高耐圧化を図るために、n型半導体領域NR2の厚さを厚くしても、IGBTQ1のオン動作時には伝導度変調が生じる。このため、パワーMOSFETよりもオン抵抗を低くすることができるのである。つまり、IGBTQ1によれば、パワーMOSFETと比較して、高耐圧化を図る場合であっても、低オン抵抗なデバイスを実現することができるのである。
続いて、IGBTQ1がターンオフする動作について説明する。ゲート電極GEと、エミッタ領域となるn型半導体領域ERの間の電圧を低下させると、トレンチゲート構造をしたMOSFETがターンオフする。この場合、p型半導体領域PR1からn型半導体領域NR2への正孔注入が停止し、すでに注入された正孔も寿命がつきて減少する。残留している正孔は、エミッタ電極EE側へ直接流出して(テイル電流)、流出が完了した時点でIGBTQ1はオフ状態となる。このようにしてIGBTQ1をオン/オフ動作させることができる。
<ダイオードの構造>
次に、図4は、ダイオードFWDが形成された半導体チップCHP2の外形形状を示す平面図である。図4では、半導体チップCHP2の主面(表面)が示されている。図4に示すように、本実施の形態における半導体チップCHP2の平面形状は、正方形形状をしている。そして、正方形形状をした半導体チップCHP2の表面には、アノード電極パッドADPが形成されている。一方、図示はしないが、半導体チップCHP2の表面とは反対側の裏面全体にわたって、カソード電極パッドが形成されている。
続いて、ダイオードFWDのデバイス構造について説明する。図5は、ダイオードFWDのデバイス構造を示す断面図である。図5において、半導体チップの裏面には、カソード電極CDEが形成されており、このカソード電極CDE上にn型半導体領域NR3が形成されている。そして、n型半導体領域NR3上にn型半導体領域NR4が形成されており、n型半導体領域NR4上に、p型半導体領域PR3が形成されている。p型半導体領域PR3とp型半導体領域PR4上には、アノード電極ADE(アノード電極パッドADP)が形成されている。アノード電極ADEは、例えば、アルミニウム−シリコンから構成されている。
<ダイオードの動作>
このように構成されたダイオードFWDによれば、アノード電極ADEに正電圧を印加し、カソード電極CDEに負電圧を印加すると、n型半導体領域NR4とp型半導体領域PR3の間のpn接合が順バイアスされ電流が流れる。一方、アノード電極ADEに負電圧を印加し、カソード電極CDEに正電圧を印加すると、n型半導体領域NR4とp型半導体領域PR3の間のpn接合が逆バイアスされ電流が流れない。このようにして、整流機能を有するダイオードFWDを動作させることができる。
<ゲート制御回路の構成>
続いて、図6は、ゲート制御回路GCCの回路ブロック構成を示す図である。図6では、3相誘導モータMTを駆動するインバータ回路INVの3相のうちの1相を例に挙げて、この1相を制御するゲート制御回路GCCの構成について説明する。図6において、高圧電源(600V)と電気的に接続される端子VCCと、グランドと電気的に接続される端子COMとの間に、例えば、インバータ回路INVの1相分を構成するハイサイドIGBT(HQ1)とローサイドIGBT(LQ1)とが直列接続されている。そして、ハイサイドIGBT(HQ1)とローサイドIGBT(LQ1)との間の中間ノードが端子Vsを介して3相誘導モータMTと電気的に接続されている。
ここで、ゲート制御回路GCCは、ハイサイドIGBT(HQ1)のオン/オフ動作とローサイドIGBT(LQ1)のオン/オフ動作を制御するように構成されている。例えば、ゲート制御回路GCCは、ハイサイドIGBT(HQ1)のゲート電極に印加するゲート電圧を制御することにより、ハイサイドIGBT(HQ1)のオン/オフ動作を実現し、かつ、ローサイドIGBT(LQ1)のゲート電極に印加するゲート電圧を制御することにより、ローサイドIGBT(LQ1)のオン/オフ動作を実現する。
具体的に、ゲート制御回路GCCは、低圧電源と電気的に接続される端子VDDおよびグランドと電気的に接続される端子Vssと接続されている。そして、ゲート制御回路GCCは、インバータ回路INVの端子HINおよび端子LINから入力される入力信号を処理する入力信号処理回路ISCと、レベルシフト回路LSCと、ローサイド駆動回路LDCと、ハイサイド駆動回路HDCとを有している。
そして、ローサイド駆動回路LDCは、入力信号処理回路ISCから出力される処理信号に基づいて、ローサイドIGBT(LQ1)のゲート電極に印加するゲート電圧を制御する。例えば、ローサイド駆動回路LDCは、端子VssからGND電位(グランド電位)を入力し、このGND電位を基準に生成されたゲート電圧をローサイドIGBT(LQ1)のゲート電極に供給する。ここで、ゲート電極に供給されるゲート電圧が、GND電位に対してしきい値電圧以上の場合、ローサイドIGBT(LQ1)はオンする一方、ゲート電極に供給されるゲート電圧が、GND電位に対してしきい値電圧未満の場合、ローサイドIGBT(LQ1)はオフする。このようにして、ローサイドIGBT(LQ1)のオン/オフ動作がローサイド駆動回路LDCによって制御されることになる。
一方、ハイサイド駆動回路HDCは、入力信号処理回路ISCの処理信号をレベルシフト回路LSCに入力した後、このレベルシフト回路LSCからの出力信号に基づいて、ハイサイドIGBT(HQ1)のゲート電極に印加するゲート電極を制御する。例えば、ハイサイド駆動回路HDCは、端子Vsから基準となる基準電位を入力する。すなわち、ハイサイド駆動回路HDCでも、ハイサイドIGBT(HQ1)のゲート電極に印加するゲート電圧を生成する必要があるが、このゲート電圧を生成する際には、基準電位が必要となる。この点に関し、例えば、ローサイド駆動回路LDCで使用している端子Vssから入力されるGND電位を、ハイサイド駆動回路HDCで使用することが考えられるが、ハイサイド駆動回路HDCでは、端子Vssから入力されるGND電位を基準電位として使用することはできないのである。つまり、図6において、ローサイドIGBT(LQ1)は、ローサイドIGBT(LQ1)のエミッタ電位に対して、しきい値以上のゲート電圧を印加することにより、ローサイドIGBT(LQ1)をオンさせることができる。このため、ローサイドIGBT(LQ1)のゲート電圧は、ローサイドIGBT(LQ1)のエミッタ電位を基準に生成される。このとき、ローサイドIGBT(LQ1)のエミッタ電位は、GND電位と同電位であることから、ローサイドIGBT(LQ1)のゲート電圧は、端子Vssから入力されるGND電位を基準電圧として生成することができる。
これに対し、図6に示すように、ハイサイドIGBT(HQ1)でも、ハイサイドIGBT(HQ1)のエミッタ電位を基準電位に使用することになるが、このハイサイドIGBT(HQ1)のエミッタ電位は、GND電位から電源電位の間で変動することになる。つまり、ローサイドIGBT(LQ1)がオンしている場合には、ハイサイドIGBT(HQ1)のエミッタ電位は、GND電位と同電位となる。これに対し、ハイサイドIGBT(HQ1)がオンしている場合には、ハイサイドIGBT(HQ1)のエミッタ電位は、電源電位と同電位となる。このことは、ハイサイドIGBT(HQ1)をオンさせるためには、電源電位を基準としてゲート電圧を生成する必要があることを意味し、したがって、端子Vssから入力されるGND電位を基準にして、ハイサイドIGBT(HQ1)のゲート電極に印加するゲート電圧を生成することはできないのである。
このことから、ハイサイド駆動回路HDCでは、ハイサイドIGBT(HQ1)のエミッタ電位を端子Vsから入力して、この端子Vsから入力した電位を基準にして、ハイサイドIGBT(HQ1)のゲート電極に印加するゲート電圧を生成している。したがって、端子Vsから入力する電位は、電源電位まで変動することになることから、この端子Vsから入力する電位を基準として生成されるハイサイドIGBT(HQ1)のゲート電圧は、電源電位よりも高い電位が必要とされる。このことから、ハイサイド駆動回路HDCでは、例えば、端子VBをインバータ回路INV(すなわち、図11に示す半導体装置SA1)の外部に位置する低圧電源LPS(15V)と接続し、この端子VBから入力される電位と、上述した端子Vsから入力される電位とを使用することにより、電源電位よりも高いゲート電圧を生成している。このゲート電圧は、ハイサイド駆動回路HDCからハイサイドIGBT(HQ1)のゲート電極に供給される。以上のようにして、ゲート電極に供給されるゲート電圧が、基準電位に対してしきい値電圧以上の場合、ハイサイドIGBT(HQ1)はオンする一方、ゲート電極に供給されるゲート電圧が、基準電位に対してしきい値電圧未満の場合、ハイサイドIGBT(HQ1)はオフする。このようにして、ハイサイドIGBT(HQ1)のオン/オフ動作がハイサイド駆動回路HDCによって制御されることになる。
<ゲート制御回路を具現化する半導体チップの構成>
上述したゲート制御回路GCCは、例えば、集積回路を形成した半導体チップにより実現することができるが、ゲート制御回路GCCを具現化した半導体チップには、以下に示す特徴点がある。すなわち、ゲート制御回路GCCの構成要素である入力信号処理回路ISCやレベルシフト回路LSCやローサイド駆動回路LDCは、端子Vssから供給されるGND電位を基準にして回路設計されるため、半導体基板に作り込むことができる。これに対し、ハイサイド駆動回路HDCは、端子Vsから供給される電源電位まで変動する電位を基準にして回路設計がされることから、半導体基板(端子Vss)とは分離して形成する必要がある。具体的に、ハイサイド駆動回路HDCは、高耐圧のフローティング構造が採用されて、ローサイド駆動回路LDCから独立した「浮島構造」が使用されている。そして、この「浮島構造」は、ローサイド駆動回路LDCとの信号のやり取りに制限があり、レベルシフト回路LSCを通じてパルス信号だけしか受け渡しができない。このことから、ハイサイド駆動回路HDCに必要とされるパッドは、「浮島構造」に形成する必要がある。以上のようにして、ゲート制御回路GCCを形成した半導体チップには、「浮島構造」が形成されている点に特徴点がある。
<改善の検討>
例えば、モータを制御するインバータを構成する半導体装置の実装構成としては、上述した特許文献1〜3に示すような構成がある。この構成に関し、本発明者が検討したところ、半導体装置の製造コストの削減や半導体装置の信頼性の向上を考慮すると、上述した特許文献1〜3に示される構成では、改善すべき検討事項があることを本発明者は見出した。そこで、以下では、まず、改善すべき検討事項について説明し、その後、改善すべき検討事項に対して工夫を施した本実施の形態における技術的思想について説明する。
例えば、モータを制御するインバータを具現化する半導体装置の構成例として、特許文献1の図5および特許文献2の図4に記載された構成が存在する。すなわち、インバータの構成要素であるIGBT(スイッチング素子)が形成されたIGBTチップやダイオードが形成されたダイオードチップをチップ搭載部(リードフレーム)に搭載する。一方、IGBTのスイッチング動作を制御する制御回路が形成された制御チップ(ドライバICチップ)やチップ部品(例えば、ゲート抵抗などの受動部品)を配線基板(チップ搭載部上に配置された基板)に搭載する。
このような構成の場合、その表面に制御チップおよびチップ部品を平置きで搭載することを考慮して、平面視における外形サイズが比較的に大きい配線基板を準備する必要がある。言い換えると、少なくとも制御チップおよびチップ部品の総面積よりも大きな外形サイズから成る配線基板を使用する必要がある。このような外形サイズの大きな配線基板を使用することは、半導体装置の製造コストの上昇を招くことを意味する。
一方、近年では、制御チップの機能とチップ部品の機能を1つの半導体チップ(電子部品)で実現する技術が開発されている。
このような半導体チップを使用することにより、配線基板を使用することなく、複数の電子部品(少なくとも、制御チップ、IGBTチップ、ダイオードチップ)を含む半導体装置を製造することが可能となる(例えば、特許文献3の図1参照)。
ここで、上述した特許文献3では、6個のIGBTチップを2個の制御チップで制御している。すなわち、ハイサイド用の3個のIGBTチップは、ハイサイド用の制御チップで制御され、ローサイド用の3個のIGBTチップは、ローサイド用の制御チップで制御される。このことから、例えば、2個の制御チップに製造ばらつきが生じた場合、2個の制御チップの性能にもばらつきが生じる可能性がある。具体的には、ハイサイド用のIGBTについてのスイッチング制御のタイミングと、ローサイド用のIGBTについてのスイッチング制御のタイミングにもばらつきが生じてしまうおそれがある。つまり、2個の制御チップを使用する場合、IGBTのコントロール性が低下するおそれがあるのである。この結果、例えば、特許文献3に示す複数の制御チップを使用する構成では、半導体装置の性能向上を図る観点から、改善すべき点がある。
この改善すべき点に対して、例えば、以下に示す関連技術のように、1つの制御チップで、すべてのIGBTのスイッチング動作を制御することが考えられる。ここで、本明細書でいう「関連技術」は、新規に発明者が見出した課題を有する技術であって、公知である従来技術ではないが、新規な技術的思想の前提技術(未公知技術)を意図して記載された技術である。
図7は、関連技術において、3相インバータ回路を実現する半導体装置SA(R)の実装構成例を模式的に示す平面図である。図7に示すように、関連技術における半導体装置SA(R)は、x方向に並ぶように、チップ搭載部TAB1〜TAB4が配列されており、これらのチップ搭載部TAB1〜TAB4の上側(y方向側)にチップ搭載部TAB5が配置されている。そして、チップ搭載部TAB1には、U相に対応したハイサイドIGBTが形成された半導体チップCHP1(HU)と、V相に対応したハイサイドIGBTが形成された半導体チップCHP1(HV)と、W相に対応したハイサイドIGBTが形成された半導体チップCHP1(HW)とが搭載されている。また、チップ搭載部TAB1には、それぞれダイオードが形成された半導体チップCHP2(HU)、CHP2(HV)、CHP2(HW)も搭載されている。
同様に、チップ搭載部TAB2には、U相に対応したローサイドIGBTが形成された半導体チップCHP1(LU)と、ダイオードが形成された半導体チップCHP2(LU)が搭載されている。また、チップ搭載部TAB3には、V相に対応したローサイドIGBTが形成された半導体チップCHP1(LV)と、ダイオードが形成された半導体チップCHP2(LV)が搭載されている。さらに、チップ搭載部TAB4には、W相に対応したローサイドIGBTが形成された半導体チップCHP1(LW)と、ダイオードが形成された半導体チップCHP2(LW)が搭載されている。
一方、導電部材HLに接続されたチップ搭載部TAB5には、3相インバータ回路のゲート制御回路がまとめて形成された半導体チップCHP3が搭載されている。
ここで、3相インバータ回路を構成するIGBTが形成された複数の半導体チップを区別する必要がないときには、本明細書では、単に「IGBTチップ」と呼び、同様に、3相インバータ回路を構成するダイオードが形成された複数の半導体チップを区別する必要がないときには、本明細書では、単に「ダイオードチップ」と呼ぶことにする。
この場合、図7に示すように、半導体チップCHP3と6つのIGBTチップとは、それぞれワイヤWで電気的に接続されている。このとき、図7に示す関連技術において、半導体チップCHP3は、6つのIGBTチップが配列されたx方向の中心に配置されている。言い換えると、封止体MRの長辺(図7に示すx方向に沿って延びる辺)に沿って配置された6つのIGBTチップのうち、向かって左から3番目に配置されたIGBTチップと向かって左から4番目に配置されたIGBTチップとの間を通過するy方向に沿った仮想線上に、半導体チップCHP3は配置されている。この結果、関連技術においては、両端に配置されたIGBTチップと半導体チップCHP3とを接続するワイヤWの長さが長くなる。すなわち、関連技術では、x方向に並ぶように配置された6つのIGBTチップのそれぞれと、x方向の中央部に配置された1つの半導体チップCHP3とを電気的に接続する。このことから、必然的に、一端部に配置されている半導体チップCHP1(HU)と半導体チップCHP3とを接続するワイヤWと、他端部に配置されている半導体チップCHP1(LW)と半導体チップCHP3とを接続するワイヤW1の長さが最も長くなる。このように、ワイヤWの長さが長くなると、例えば、封止体を形成するための樹脂封止工程において、樹脂の注入による圧力によって、長いワイヤWのワイヤ流れが生じやすくなり、隣接するワイヤW間にショート不良が発生するおそれが高まる。さらには、ワイヤWの長さが長くなるということは、ワイヤWの寄生抵抗や寄生インダクタンスが増加することを意味し、これによって、半導体装置の電気的特性が劣化するおそれがある。
すなわち、関連技術では、3相インバータ回路のゲート制御回路をまとめて1つの半導体チップCHP3に形成することにより、ゲート制御回路を複数の半導体チップに分散形成する特許文献3に記載された技術に比べて、半導体装置の性能向上を図ることができる。一方、関連技術では、いままでの技術では顕在化しない改善の余地が顕在化することになる。具体的には、上述したように、1つの半導体チップCHP3と6つのIGBTチップのそれぞれとを電気的に接続しなければならない結果、複数のワイヤWのうちの一部のワイヤWの長さが長くなることに起因して、半導体装置の信頼性および半導体装置の電気的特性の観点から、改善の余地が存在することになるのである。
ここで、図7において、複数のワイヤWのうちの一部のワイヤWの長さが長くなることを抑制するために、IGBTチップのレイアウト配置を変更することが考えられる。例えば、半導体チップCHP3の周囲(図7で言う左辺と右辺と下辺)に沿うように、6個のIGBTチップを分けて配置することが考えられる。この場合、全てのIGBTチップと半導体チップCHP3との間の距離を近づけることができるため、ワイヤWの長さを短くすることができる。ところが、このレイアウト配置を採用すると、リードLDの引き回しが困難となる弊害が生まれる。すなわち、図7においては、半導体チップCHP3の周囲を囲むようにリードLD1が配置されており、このリードLD1と半導体チップCHP3とがワイヤWで接続されている。しかしながら、半導体チップCHP3の周囲(図7で言う左辺と右辺と下辺)に沿うように、6個のIGBTチップを分けて配置すると、6個のIGBTチップが障害となって、半導体チップCHP3の近傍にまでリードLD1を引き延ばすことができなくなる。この場合、半導体チップCHP3とリードLD1とを接続するワイヤWは、IGBTチップを飛び越えて形成する必要がある。このことは、半導体チップCHP3とリードLD1とを接続するワイヤWの長さが長くなることを意味する。つまり、半導体チップCHP3の周囲(図7で言う左辺と右辺と下辺)に沿うように、6個のIGBTチップを分けて配置するレイアウトでは、半導体チップCHP3とIGBTチップとを接続するワイヤWの長さを短くできる一方、リードLD1の引き回しが困難となる結果、半導体チップCHP3とリードLD1とを接続するワイヤWの長さが長くなるという弊害が生じるのである。このことから、ワイヤWの長さを短くするために、半導体チップCHP3の周囲(図7で言う左辺と右辺と下辺)に沿うように、6個のIGBTチップを分けて配置するレイアウト配置を採用することが有効とは言えないのである。したがって、図7に示すように、6個のIGBTチップをx方向に沿って略一列に配置するというレイアウトを採用しながら、複数のワイヤWのうちの一部のワイヤWの長さが長くなることを抑制する工夫が必要となる。
そこで、本実施の形態では、関連技術と同様に、3相インバータ回路のゲート制御回路をまとめて1つの半導体チップCHP3に形成する構成で、かつ、x方向に沿って6個のIGBTチップを略一列に配置する構成を前提として、一部のワイヤWの長さが長くなることに起因する半導体装置の信頼性の低下および半導体装置の電気的特性の劣化を抑制する工夫を施している。以下に、この工夫を施した本実施の形態における技術的思想について、図面を参照しながら説明する。
<実施の形態における半導体装置の構成>
<<回路ブロック構成>>
図8は、本実施の形態における半導体装置の回路ブロック構成を示す図である。この図8は、図1に示すインバータ回路INVを実現する回路ブロック構成であり、図8において、本実施の形態における半導体装置は、6個のIGBTと6個のダイオードとゲート制御回路GCCを有しているとともに、25個の外部端子を備えている。番号1と番号13〜17と番号25の端子は、ノンコネクトの端子NCである。また、番号2〜4の端子は、ゲート制御回路GCCと接続された端子VB1〜VB3であり、番号5〜7の端子は、ゲート制御回路GCCに入力信号を入力する端子HIN1〜HIN3である。さらに、番号8の端子は、ゲート制御回路GCCに低圧電源を供給する端子VDDであり、番号9の端子は、ゲート制御回路GCCにグランド電位を供給する端子Vssである。また、番号10〜12の端子は、ゲート制御回路GCCに入力信号を入力する端子LIN1〜LIN3である。一方、番号18の端子は、グランド電位と接続される端子NW(端子COM)であり、番号19の端子も、グランド電位と接続される端子NV(端子COM)であり、番号20の端子も、グランド電位と接続される端子NU(端子COM)である。また、番号21の端子は、3相モータのW相と接続される端子W(端子Vs3)であり、番号22の端子は、3相モータのV相と接続される端子V(端子Vs2)であり、番号23の端子は、3相モータのU相と接続される端子U(端子Vs1)である。さらに、番号24の端子は、高圧電源と接続される端子P(端子VCC)である。
図9は、図8に示すゲート制御回路GCCの内部ブロック構成を示す図である。図9に示すように、ゲート制御回路GCCは、図6に示す単位ブロック構成がU相とV相とW相の各相に対応して設けられている。このとき、図9においては、図6に示す単位ブロック構成に示される符号の末尾に「1」が付されたものがU相に対応し、図6に示す単位ブロック構成に示される符号の末尾に「2」が付されたものがV相に対応し、図6に示す単位ブロック構成に示される符号の末尾に「3」が付されたものがW相に対応している。
<<ゲート制御回路を具現化する半導体チップの構成>>
図10は、図9に示すゲート制御回路GCCを具現化する半導体チップCHP3の構成を示す模式図である。図10に示すように、半導体チップCHP3には、U相に対応したハイサイド駆動回路HDC1が形成された「浮島構造」と、V相に対応したハイサイド駆動回路HDC2が形成された「浮島構造」と、W相に対応したハイサイド駆動回路HDC2が形成された「浮島構造」が形成されている。このとき、本実施の形態における半導体チップCHP3では、3つの「浮島構造」は、y方向に並ぶようにレイアウト配置されている。そして、「浮島構造」以外の領域に、ローサイド駆動回路LDC1〜3と、レベルシフト回路LSC1〜3と、入力信号処理回路ISC1〜3が形成されている。
このように構成された本実施の形態における半導体チップCHP3によれば、3相インバータ回路を構成するゲート制御回路GCCを1つの半導体チップCHP3にまとめることができるため、3相インバータ回路を構成する半導体装置の製造コストを削減することができる利点を得ることができる。さらに、チップ間の性能ばらつきを考慮する必要がなくなるため、本実施の形態における半導体チップCHP3を使用することにより、ゲート制御回路GCCによるIGBTのコントロール性の向上を図ることができる。
<<実施の形態における半導体装置の実装構成>>
次に、本実施の形態における半導体装置の実装構成について説明する。図11は、本実施の形態における半導体装置SA1の実装構成を模式的に示す平面図である。なお、図11では、例えば、矩形形状をした封止体MRを透視している。図11において、本実施の形態における半導体装置SA1は、まず、矩形形状をした封止体MRを有し、この封止体MRは、辺S1と、この辺S1と対向する辺S2と、辺S1および辺S2に交差する辺S3と、辺S3と対向する辺S4とを有しており、これらの辺S1〜辺S4によって、封止体MRの裏面が形成されている。すなわち、図11は、封止体MRの裏面側から見た平面図であり、図12において向かって左側の面、すなわち、半導体チップCHP1(LU)、CHP2(LU)が搭載されているチップ搭載部TAB2の裏面BS側および半導体チップCHP3が搭載されているチップ搭載部TAB5の裏面BS側に位置する封止体MRの裏面BS(MR)側から見た平面図である。また、図12に示すように、この裏面BS(MR)の反対の面が封止体MRの表面FS(MR)となっており、裏面BS(MR)と表面FS(MR)とに挟まれた面が側面SS1(MR)および側面SS2(MR)である。このとき、半導体装置SA1が実装基板に実装された際、封止体MRの裏面BS(MR)は、実装基板の半導体装置SA1が搭載された面と対向する面である。
次に、本実施の形態における半導体装置SA1は、−x方向に並ぶように配置されたチップ搭載部TAB1とチップ搭載部TAB2とチップ搭載部TAB3とチップ搭載部TAB4とを有している。そして、本実施の形態では、平面視において、辺S1と対向する封止体MRの辺S2に沿って複数のリードLD2(第2リード群)が配置されている。
チップ搭載部TAB1〜TAB4は、それぞれリードLD2と電気的に接続されて、リードLD2と一体的に形成されている。このリードLD2は、封止体MRの第2辺(側面)から突出しており、複数のリードLD2には、チップ搭載部TAB1〜TAB4のそれぞれと一体的に形成されたリードLD2の他に、例えば、GND電位(接地電位)が供給可能なグランドリードも含まれている。つまり、図11に示す番号18〜25のそれぞれがリードLD2を構成している。特に、番号18〜20のそれぞれがグランドリードであり、番号21がW相と接続されるリードLD2であり、番号22がV相と接続されるリードLD2であり、番号23がU相と接続されるリードLD2である。また、番号24は、電源電位が供給可能なリードLD2であり、番号25は、どこにも電気的に接続されていないノンコネクトリードである。
一方、x方向に並んだチップ搭載部TAB1〜TAB4の+y方向側に、チップ搭載部TAB5が配置されている。そして、このチップ搭載部TAB5は、支持リードSLによって固定されている。そして、例えば、図11に示すように、平面視において、封止体MRの辺S1に沿って複数のリードLD1(第1リード群)が配置されている。封止体MRの辺S1からは、複数のリードLD1が突出しており、図11では、番号1〜17に示す17本のリードLD1が設けられている。
以上のことから、図11に示すように、平面視において、x方向に並んで配置された複数のリード(リード群)LD1と、複数のリードLD1とはy方向に離間しながら、x方向に並んで配置された複数のリード(リード群)LD2との間にチップ搭載部TAB5が配置されている。そして、図11に示すように、平面視において、複数のリード(リード群)LD1と複数のリード(リード群)LD2との間であって、かつ、チップ搭載部TAB5と複数のリード(リード群)LD2との間に、x方向に並ぶように複数のチップ搭載部TAB1〜TAB4が配置されていることになる。
続いて、図11に示すように、チップ搭載部TAB1には、U相に対応したハイサイドIGBTが形成された半導体チップCHP1(HU)と、V相に対応したハイサイドIGBTが形成された半導体チップCHP1(HV)と、W相に対応したハイサイドIGBTが形成された半導体チップCHP1(HW)とが搭載されている。また、チップ搭載部TAB1には、それぞれダイオードが形成された半導体チップCHP2(HU)、半導体チップCHP2(HV)、半導体チップCHP2(HW)も搭載されている。
同様に、チップ搭載部TAB2には、U相に対応したローサイドIGBTが形成された半導体チップCHP1(LU)と、ダイオードが形成された半導体チップCHP2(LU)が搭載されている。また、チップ搭載部TAB3には、V相に対応したローサイドIGBTが形成された半導体チップCHP1(LV)と、ダイオードが形成された半導体チップCHP2(LV)が搭載されている。さらに、チップ搭載部TAB4には、W相に対応したローサイドIGBTが形成された半導体チップCHP1(LW)と、ダイオードが形成された半導体チップCHP2(LW)が搭載されている。
このとき、6個のIGBTチップである半導体チップCHP1(HU)と、半導体チップCHP1(HV)と、半導体チップCHP1(HW)と、半導体チップCHP1(LU)と、半導体チップCHP1(LV)と、半導体チップCHP1(LW)とは、図11に示すように、封止体MRの辺S2に沿って略一列に配置されていることになる。同様に、6個のダイオードチップである半導体チップCHP2(HU)と、半導体チップCHP2(HV)と、半導体チップCHP2(HW)と、半導体チップCHP2(LU)と、半導体チップCHP2(LV)と、半導体チップCHP2(LW)とは、図11に示すように、封止体MRの辺S2に沿って略一列に配置されている。また、各IGBTチップの平面形状は四角形から成り、その外形サイズは、例えば3.0mm×3.0mmである。一方、各ダイオードチップの平面形状は四角形から成り、その外形サイズは、例えば2.5mm×2.5mmである。
なお、図11に示すように、チップ搭載部TAB1〜TAB4のそれぞれに搭載されているIGBTチップは、IGBT(パワートランジスタ)を備え、IGBTのゲート電極と電気的に接続されたゲート電極パッドが配置された表面を有する。このIGBTチップの表面は、封止体MRの裏面と対向する面ということができる。
次に、図11に示すように、チップ搭載部TAB5には、IGBTのオン/オフ動作(スイッチング動作)を制御するゲート制御回路が形成された半導体チップCHP3が搭載されているとともに、平面視において、この半導体チップCHP3の隣に位置するように中継基板が配置されている。この中継基板は、例えば、PCB(Printed Circuit Board)を構成する材料と同一の材料や、半導体チップCHPと同じ材料であるシリコンなどから構成され、この中継基板には、複数の配線が形成されている。つまり、この中継基板は、複数の配線が形成された配線基板ということができる。
具体的に、図11に示すように、例えば、中継基板は2個存在し、一方の中継基板であるハイサイド用中継基板RB1が、半導体チップCHP3の右側の位置に配置され、他方の中継基板であるローサイド用中継基板RB2が、半導体チップCHP3の左側の位置に配置されている。したがって、平面視において、半導体チップCHP3は、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2との間に配置されていることになる。言い換えれば、平面視において、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2は、半導体チップCHP3を挟むように配置されているということもできる。なお、半導体チップCHP3の平面形状は四角形から成り、その外形サイズは、例えば3.5mm×3.5mmである。一方、ハイサイド用中継基板RB1およびローサイド用中継基板RB2のそれぞれの平面形状は四角形から成り、その外形サイズは、例えば4.5mm×3.0mmである。
ここで、例えば、ハイサイド用中継基板RB1には、複数の配線WL1が形成され、ローサイド用中継基板RB2には、複数の配線WL2が形成されている。このとき、例えば、図11に示すように、ハイサイド用中継基板RB1に形成されている複数の配線WL1の配線パターンは、ローサイド用中継基板RB2に形成されている複数の配線WL2の配線パターンとは異なっている。ただし、ハイサイド用中継基板RB1に形成されている複数の配線WL1の配線パターンと、ローサイド用中継基板RB2に形成されている複数の配線WL2の配線パターンとを等しく構成することもできる。
なお、チップ搭載部TAB5に搭載されている半導体チップCHP3は、IGBTチップに形成されているIGBTのゲート電極を制御するゲート制御回路を備え、このゲート制御回路と電気的に接続された電極パッドが配置された表面を有する。この半導体チップCHP3の表面は、封止体MRの裏面と対向する面ということができる。
本実施の形態における半導体装置SA1では、図11に示すように、平面視において、封止体MRの辺S1および辺S2と交差する方向(y方向)に延在する仮想線VLを境界とする一方の領域側(右側領域)に3個のハイサイド用半導体チップである半導体チップCHP1(HU)と半導体チップCHP1(HV)と半導体チップCHP1(HW)とが配置されている。一方、図11に示すように、平面視において、仮想線VLを境界とする他方の領域側(左側領域)に3個のローサイド用半導体チップである半導体チップCHP1(LU)と半導体チップCHP1(LV)と半導体チップCHP1(LW)とが配置されている。そして、図11に示すように、平面視において、チップ搭載部TAB5上に配置されている半導体チップCHP3は、仮想線VL上に配置されている。言い換えると、封止体MRの長辺(図11に示すx方向に沿って延びる辺S2)に沿って配置された6つのIGBTチップのうち、向かって左から3番目に配置されたIGBTチップ(半導体チップCHP1(LU))と向かって左から4番目に配置されたIGBTチップ(半導体チップCHP1(HW))との間を通過するy方向に沿った仮想線VL上に、半導体チップCHP3は配置されている。さらに、平面視において、仮想線VLを境界とする一方の領域側(右側領域)にハイサイド用中継基板RB1が配置されている。言い換えると、封止体MRの長辺(図11に示すx方向に沿って延びる辺S2)に沿って配置された6つのIGBTチップのうち、向かって右から2番目に配置されたIGBTチップ(半導体チップCHP1(HV))を通過するy方向に沿った仮想線VL2上にハイサイド用中継基板RB1は配置されている。また、平面視において、仮想線VLを境界とする他方の領域側(左側領域)にローサイド用基板RB2が配置されている。言い換えると、封止体MRの長辺(図11に示すx方向に沿って延びる辺S2)に沿って配置された6つのIGBTチップのうち、向かって左から2番目に配置されたIGBTチップ(半導体チップCHP1(LV))を通過するy方向に沿った仮想線VL3上にローサイド用中継基板RB2は配置されている。
続いて、図11に示すように、半導体チップCHP3と複数のリードLD1の一部とは、電気的に接続されている。また、半導体チップCHP3と複数のIGBTチップのそれぞれは、電気的に接続されている。さらに、複数のIGBTチップと複数のリードLD2の一部とは、電気的に接続されている。
以下に、この接続関係について具体的に説明する。図11において、例えば、番号5〜番号9に対応するリードLD1と半導体チップCHP3とは、直接ワイヤW4を介して電気的に接続されている。一方、番号2〜番号4に対応するリードLD1と半導体チップCHP3とは、半導体チップCHP3とハイサイド用中継基板RB1の配線WL1とを接続するワイヤW1と、ハイサイド用中継基板RB1の配線WL1と、ハイサイド用中継基板RB1の配線WL1とリードLD1とを接続するワイヤW3と、を介して互いに電気的に接続されている。さらに、番号10〜番号12に対応するリードLD1と半導体チップCHP3とは、半導体チップCHP3とローサイド用中継基板RB2の配線WL2とを接続するワイヤW1と、ローサイド用中継基板RB2の配線WL2と、ローサイド用中継基板RB2の配線WL2とリードLD1とを接続するワイヤW3と、を介して互いに電気的に接続されている。したがって、本実施の形態においては、複数のリードLD1のうちの少なくとも1つのリードLD1と半導体チップCHP3とは、複数のワイヤW1、W3と、中継基板と、を介して電気的に接続されているということができる。
次に、図11において、半導体チップCHP1(HW)と半導体チップCHP3とは、直接ワイヤW5を介して互いに電気的に接続され、かつ、半導体チップCHP1(LU)と半導体チップCHP3とは、直接ワイヤW5を介して互いに電気的に接続されている。一方、半導体チップCHP1(HU)と半導体チップCHP3とは、半導体チップCHP3とハイサイド用中継基板RB1の配線WL1とを接続するワイヤW1と、ハイサイド用中継基板RB1の配線WL1と、ハイサイド用中継基板RB1の配線WL1と半導体チップCHP1(HU)とを接続するワイヤW2と、を介して互いに電気的に接続されている。さらに、半導体チップCHP1(HV)と半導体チップCHP3も、半導体チップCHP3とハイサイド用中継基板RB1の配線WL1とを接続するワイヤW1と、ハイサイド用中継基板RB1の配線WL1と、ハイサイド用中継基板RB1の配線WL1と半導体チップCHP1(HV)とを接続するワイヤW2と、を介して互いに電気的に接続されている。
これに対し、半導体チップCHP1(LV)と半導体チップCHP3とは、半導体チップCHP3とローサイド用中継基板RB2の配線WL2とを接続するワイヤW1と、ローサイド用中継基板RB2の配線WL2と、ローサイド用中継基板RB2の配線WL2と半導体チップCHP1(LV)とを接続するワイヤW2と、を介して互いに電気的に接続されている。さらに、半導体チップCHP1(LW)と半導体チップCHP3も、半導体チップCHP3とローサイド用中継基板RB2の配線WL2とを接続するワイヤW1と、ローサイド用中継基板RB2の配線WL2と、ローサイド用中継基板RB2の配線WL2と半導体チップCHP1(LW)とを接続するワイヤW2と、を介して互いに電気的に接続されている。
さらに詳細には、図11に示すように、3個のハイサイド用半導体チップ(半導体チップCHP1(HU)、CHP1(HV)、CHP1(HW))のうちの少なくとも1つのハイサイド用半導体チップと半導体チップCHP3とは、以下に示す2つの経路で電気的に接続されている。すなわち、半導体チップCHP3とハイサイド用中継基板RB1とを接続するワイヤW1と、ハイサイド用中継基板RB1と、ハイサイド用中継基板RB1とハイサイド用半導体チップのゲート電極パッドとを接続するワイヤW2と、を介する経路で接続されている。また、半導体チップCHP3とハイサイド用中継基板RB1とを接続するワイヤW1と、ハイサイド用中継基板RB1と、ハイサイド用中継基板RB1とハイサイド用半導体チップのエミッタ電極パッドとを接続するワイヤW2と、を介する別の経路でも接続されている。
一方、3個のローサイド用半導体チップ(半導体チップCHP1(LU)、CHP1(LV)、CHP1(LW))のうちの少なくとも1つのローサイド用半導体チップと半導体チップCHP3とは、以下に示す1つの経路で電気的に接続されている。すなわち、半導体チップCHP3とローサイド用中継基板RB2とを接続するワイヤW1と、ローサイド用中継基板RB2と、ローサイド用基板RB2とローサイド用半導体チップのゲート電極パッドとを接続するワイヤW2と、を介して電気的に接続されている。
以上のことから、図11に示すように、本実施の形態における半導体装置SA1では、6個のIGBTチップのうちの少なくとも1つのIGBTチップと半導体チップCHP3とは、複数のワイヤW1、W2と、中継基板と、を介して互いに電気的に接続されている。
続いて、図11に示すように、本実施の形態における半導体装置SA1では、6個のIGBTチップのそれぞれと、6個のダイオードチップのそれぞれと、リードLD2とが、ワイヤW6で一体的に接続されている。具体的には、図11に示すように、半導体チップCHP1(HU)のエミッタ電極パッドと、半導体チップCHP2(HU)のアノード電極パッドと、番号23のリードLD2とが1つのワイヤW6で一体的に接続され、半導体チップCHP1(HV)のエミッタ電極パッドと、半導体チップCHP2(HV)のアノード電極パッドと、番号22のリードLD2とが1つのワイヤW6で一体的に接続されている。同様に、半導体チップCHP1(HW)のエミッタ電極パッドと、半導体チップCHP2(HW)のアノード電極パッドと、番号21のリードLD2とが1つのワイヤW6で一体的に接続され、半導体チップCHP1(LU)のエミッタ電極パッドと、半導体チップCHP2(LU)のアノード電極パッドと、番号20のリードLD2とが1つのワイヤW6で一体的に接続されている。また、半導体チップCHP1(LV)のエミッタ電極パッドと、半導体チップCHP2(LV)のアノード電極パッドと、番号19のリードLD2とが1つのワイヤW6で一体的に接続され、半導体チップCHP1(LW)のエミッタ電極パッドと、半導体チップCHP2(LW)のアノード電極パッドと、番号18のリードLD2とが1つのワイヤW6で一体的に接続されている。
ここで、ワイヤW1〜W5のそれぞれは、例えば、金線や銅線から形成される一方、ワイヤW6は、例えば、アルミニウム線から形成され、ワイヤW1〜W5のそれぞれの径は、ワイヤW6の径よりも細くなっている。言い換えれば、ワイヤW6の径は、ワイヤW1〜W5のそれぞれの径よりも太くなっている。具体的な一例として、ワイヤW1〜W5のそれぞれの径は、約30μm程度であり、ワイヤW6の径は、約300μm程度である。
次に、図12は、図11のA−A線で切断した断面図である。図12において、封止体MRで封止された内部には、チップ搭載部TAB5が配置されており、このチップ搭載部TAB5の裏面BS上に、接着部材ADH1を介して半導体チップCHP3が搭載されている。さらに、封止体MRで封止された内部には、チップ搭載部TAB2が配置されており、このチップ搭載部TAB2の裏面BS上に、接着部材ADH2を介して半導体チップCHP1(LU)および半導体チップCHP2(LU)が搭載されている。なお、半導体チップCHP2(LU)は、図11および図12に示すように、半導体チップCHP1(LU)の隣に配置されている。
さらに、封止体MRからは、リードLD1の一部分とリードLD2の一部分とが突出している。具体的に説明すると、封止体MRは、チップ搭載部TAB2、TAB5の表面FS(裏面BSとは反対側の面)側に位置する表面FS(MR)と、この表面FS(MR)とは反対側の裏面BS(MR)(チップ搭載部TAB2、TAB5の裏面BS側に位置する面)と、表面FS(MR)と裏面BS(MR)の間に位置する側面SS1(MR)、SS2(MR)と、を有している。そして、リードLD1は側面SS1(MR)から突出し、さらに、封止体MRの外側において封止体MRの裏面BS(MR)側に向かって折り曲げられている。一方、リードLD2は、リードLD1が突出する側面SS1(MR)とは反対側の側面SS2(MR)から突出し、さらに、封止体MRの外側において封止体MRの裏面BS(MR)側に向かって折り曲げられている。
そして、リードLD1と半導体チップCHP3とは、ワイヤ(銅ワイヤ)W4で電気的に接続され、かつ、半導体チップCHP3と半導体チップCHP1(LU)とは、ワイヤ(銅ワイヤ)W5で電気的に接続されている。また、半導体チップCHP1(LU)と半導体チップCHP2(LU)とは、ワイヤ(アルミニウムワイヤ)W6で電気的に接続され、かつ、半導体チップCHP2(LU)とリードLD2とは、ワイヤ(アルミニウムワイヤ)W6で電気的に接続されている。
ここで、接着部材ADH1と接着部材ADH2とは、同種類の接着部材から構成してもよいし、異なる種類の接着部材から構成してもよい。
以上のようして、本実施の形態における半導体装置SA1が実装構成されている。
<実施の形態における特徴>
次に、本実施の形態における特徴点について説明する。本実施の形態における特徴点は、複数の第2電子部品のうちの一部の第2電子部品と第1電子部品とが、第1電子部品と基板とを接続する第1ワイヤと、基板と、基板と第2電子部品とを接続する第2ワイヤと、を介して電気的に接続されている点にある。つまり、本実施の形態における特徴点は、複数の第2電子部品のうちの一部の第2電子部品と第1電子部品とが、中継基板に形成された配線を介して、電気的に接続されている点にある。
具体的には、例えば、図11に示すように、IGBTのオン/オフ動作を制御する制御回路が形成された半導体チップCHP3(第1電子部品)と、複数のIGBTチップのうちの半導体チップCHP1(HU)(第2電子部品)とが、ハイサイド用中継基板RB1を介して電気的に接続されている。すなわち、半導体チップCHP1(HU)と半導体チップCHP3とが、ワイヤW1と、ハイサイド用中継基板RB1と、ワイヤW2と、を介して電気的に接続されている。同様に、例えば、図11に示すように、IGBTのオン/オフ動作を制御する制御回路が形成された半導体チップCHP3と、複数のIGBTチップのうちの半導体チップCHP1(LW)とが、ローサイド用中継基板RB2を介して電気的に接続されている。すなわち、半導体チップCHP1(LW)と半導体チップCHP3とが、ワイヤW1と、ローサイド用中継基板RB2と、ワイヤW2と、を介して電気的に接続されている。これにより、本実施の形態における半導体装置SA1によれば、以下に示す利点を得ることができる。
(1)例えば、図7に示す関連技術における半導体装置SA(R)では、x方向に沿って一列に配列された6つのIGBTチップのそれぞれと、1つの半導体チップCHP3とを直接ワイヤWで接続する構成が採用されている。この構成の場合、例えば、図7に示すように、半導体チップCHP3から離れた半導体チップCHP1(HU)と半導体チップCHP3との接続に使用されるワイヤWの長さが長くなってしまう。このように、ワイヤWの長さが長くなると、例えば、封止体を形成するための樹脂封止工程において、樹脂の注入による圧力によって、長いワイヤWのワイヤ流れが生じやすくなり、隣接するワイヤW間にショート不良が発生するおそれがある。さらには、ワイヤWの長さが長くなるということは、ワイヤWの寄生抵抗や寄生インダクタンスが増加することを意味し、これによって、半導体装置の電気的特性が劣化することになる。すなわち、6つのIGBTチップのそれぞれと、1つの半導体チップCHP3とを直接ワイヤWで接続する関連技術に示す構成では、複数のワイヤWのうちの一部のワイヤWの長さが長くなることに起因して、半導体装置SA(R)の信頼性の低下や電気的特性の劣化を招くことになるのである。
これに対し、本実施の形態における半導体装置SA1では、例えば、図11に示すように、半導体チップCHP3が搭載されたチップ搭載部TAB5上であって、半導体チップCHP3の隣にハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを配置している。そして、半導体チップCHP3から離れた半導体チップCHP1(HU)と半導体チップCHP3とを、直接ワイヤで接続するのではなく、半導体チップCHP3とハイサイド用中継基板RB1とを接続するワイヤW1と、ハイサイド用中継基板RB1と、ハイサイド用中継基板RB1と半導体チップCHP1(HU)とを接続するワイヤW2と、を介して電気的に接続している。同様に、半導体チップCHP3から離れた半導体チップCHP1(LW)と半導体チップCHP3とを、直接ワイヤで接続するのではなく、半導体チップCHP3とローサイド用中継基板RB2とを接続するワイヤW1と、ローサイド用中継基板RB2と、ローサイド用中継基板RB2と半導体チップCHP1(LW)とを接続するワイヤW2と、を介して電気的に接続している。
これにより、本実施の形態によれば、半導体チップCHP3と半導体チップCHP1(HU)とを直接ワイヤで接続する構成に比べて、ワイヤW1やワイヤW2の長さを短くすることができる。同様に、本実施の形態によれば、半導体チップCHP3と半導体チップCHP1(LW)とを直接ワイヤで接続する構成に比べて、ワイヤW1やワイヤW2の長さを短くすることができる。この結果、本実施の形態によれば、ワイヤの長さが長くなることに起因するワイヤ流れによるショート不良や、寄生抵抗と寄生インダクタンスの増加を抑制することができる。このように、本実施の形態における特徴点によれば、制御チップである半導体チップCHP3とIGBTチップとの接続に、ハイサイド用中継基板RB1やローサイド用中継基板RB2を介在させることによって、ワイヤの長さを短くすることができるため、半導体装置SA1の信頼性向上および性能向上を図ることができる。
(2)さらに、本実施の形態では、例えば、半導体チップCHP3から離れた番号2のリードLD1と半導体チップCHP3とを、直接ワイヤで接続するのではなく、半導体チップCHP3とハイサイド用中継基板RB1とを接続するワイヤW1と、ハイサイド用中継基板RB1と、ハイサイド用中継基板RB1とリードLD2とを接続するワイヤW3と、を介して電気的に接続している。同様に、例えば、半導体チップCHP3から離れた番号12のリードLD1と半導体チップCHP3とを、直接ワイヤで接続するのではなく、半導体チップCHP3とローサイド用中継基板RB2とを接続するワイヤW1と、ローサイド用中継基板RB2と、ローサイド用中継基板RB2とリードLD1とを接続するワイヤW3と、を介して電気的に接続している。
これにより、本実施の形態によれば、半導体チップCHP3と番号2のリードLD1とを直接ワイヤで接続する構成に比べて、ワイヤW1やワイヤW3の長さを短くすることができる。同様に、本実施の形態によれば、半導体チップCHP3と番号12のリードLD1とを直接ワイヤで接続する構成に比べて、ワイヤW1やワイヤW3の長さを短くすることができる。この結果、本実施の形態によれば、ワイヤの長さが長くなることに起因するワイヤ流れによるショート不良や、寄生抵抗と寄生インダクタンスの増加を抑制することができる。このことから、本実施の形態における特徴点によれば、制御チップである半導体チップCHP3と一部のリードLD1との接続に、ハイサイド用中継基板RB1やローサイド用中継基板RB2を介在させることによって、ワイヤの長さを短くすることができるため、半導体装置SA1の信頼性向上および性能向上を図ることができる。
このように、本実施の形態における特徴点によれば、半導体チップCHP3と一部のIGBTチップとの接続だけでなく、半導体チップCHP3と一部のリードLD1との接続にも、ハイサイド用中継基板RB1やローサイド用中継基板RB2を介在させている。この結果、本実施の形態によれば、半導体チップCHP3と一部のIGBTチップとの接続するワイヤ(W1、W2)の長さを短くできるだけでなく、半導体チップCHP3と一部のリードLD1とを接続するワイヤ(W1、W3)の長さも短くすることができる。したがって、この点からも、本実施の形態によれば、半導体装置SA1の信頼性向上および性能向上を図ることができることになる。
(3)特に、本実施の形態では、半導体チップCHP3と一部のリードLD1との接続にも、ハイサイド用中継基板RB1やローサイド用中継基板RB2を使用することによって、ワイヤ(W1、W3)の長さを短くすることができるだけでなく、リードLD1の長さも短くすることができる。以下に、この点について説明する。
例えば、図7に示す関連技術では、リードLD1と半導体チップCHP3とを接続するワイヤWを短くするために、半導体チップCHP3が搭載されているチップ搭載部TAB5の近傍にまで、リードLD1を延在させている。この場合、リードLD1の長さが長くなる。リードLD1の長さが長くなると、樹脂封止工程における樹脂の注入圧力や搬送工程における外力によって、リードLD1が変形しやすくなり、ワイヤボンディング工程におけるボンダビリティの低下を招くおそれがある。すなわち、リードLD1の長さが長くなることは、半導体装置SA1の信頼性の低下を招く要因となるのである。
この点に関し、本実施の形態では、図11に示すように、半導体チップCHP3が搭載されるチップ搭載部TAB5の平面サイズを大きくして、ハイサイド用中継基板RB1やローサイド用中継基板RB2を配置している、このため、本実施の形態では、関連技術に比べて、リードLD1の長さを長くすることなく、チップ搭載部TAB5の周囲近傍にリードLD1を配置できることになる。このことは、本実施の形態によれば、リードLD1の長さを短くすることができることを意味する。この結果、本実施の形態によれば、リードLD1の長さが長くなることに起因するリードLD1の変形を抑制することができることになり、これによって、ワイヤボンディング工程におけるボンダビリティの低下を抑制することができる。すなわち、本実施の形態によれば、ワイヤ(W1、W2、W3)の長さを短くできるだけでなく、リードLD1の長さを短くできることによっても、半導体装置SA1の信頼性を向上することができるのである。
(4)例えば、半導体チップCHP3を搭載するチップ搭載部TAB5自体を大面積の配線基板から構成することも考えられるが、この構成の場合、リードフレームの他に、平面サイズの大きな配線基板が必要となり、半導体装置の製造コストの上昇を招くことになる。これに対し、本実施の形態では、図11に示すように、リードフレームを構成するチップ搭載部TAB5を使用することを前提として、このチップ搭載部TAB5上に半導体チップCHP3を搭載しているとともに、ハイサイド用中継基板RB1およびローサイド用中継基板RB2を配置している。この場合、ハイサイド用中継基板RB1およびローサイド用中継基板RB2自体のサイズを必要最小限に小さくすることが可能となり、これによって、半導体装置SA1の製造コストの上昇を抑制することができる。つまり、本実施の形態では、チップ搭載部TAB5自体を大型の配線基板から構成するのではなく、小型のハイサイド用中継基板RB1およびローサイド用中継基板RB2をチップ搭載部TAB5上で半導体チップCHP3の隣に配置する構成を採用している。この結果、本実施の形態によれば、ハイサイド用中継基板RB1およびローサイド用中継基板RB2自体のサイズを縮小化することができることから、ハイサイド用中継基板RB1およびローサイド用中継基板RB2の製造コストが安価となり、これによって、半導体装置SA1の製造コストの上昇を抑制することができることになる。
(5)さらに、本実施の形態では、チップ搭載部TAB5と半導体チップCHP3とを接着部材で接着するとともに、チップ搭載部TAB5とハイサイド用中継基板RB1とを接着部材で接着し、チップ搭載部TAB5とローサイド用中継基板RB2とを接着部材で接着している。このとき、例えば、チップ搭載部TAB5と半導体チップCHP3とを接着する接着部材と、チップ搭載部TAB5とハイサイド用中継基板RB1(ローサイド用中継基板RB2)とを接着する接着部材とを同種類の接着部材から構成することができる。例えば、接着部材としては、半田や銀ペーストや絶縁ペーストなどを使用することができる。同種類の接着部材を使用する場合、チップ搭載部TAB上に半導体チップCHP3とハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを搭載する組立工程を簡略化することができることになり、これによって、半導体装置SA1の製造コストを削減できる。ただし、本実施の形態では、これに限らず、チップ搭載部TAB5と半導体チップCHP3とを接着する接着部材と、チップ搭載部TAB5とハイサイド用中継基板RB1(ローサイド用中継基板RB2)とを接着する接着部材とを異なる種類の接着部材から構成することもできる。なお、半導体装置SA1の製造コストの削減効果を高める観点からは、チップ搭載部TAB5とハイサイド用中継基板RB1(ローサイド用中継基板RB2)とを接着する接着部材を、IGBTチップやダイオードチップの接着に使用される接着部材と同種類の接着部材(半田や銀ペーストなどの導電性接着部材)とすることもでき、この場合、さらに、組立工程の簡略化を図ることができる。
(6)また、本実施の形態によれば、リードフレームを変更することなく、ハイサイド用中継基板RB1に形成されている配線WL1のパターン変更やローサイド用中継基板RB2に形成されている配線WL2のパターン変更によって、異なるリードLD1への接続変更、半導体チップCHP3の変更、IGBTチップの変更などに対応することができる。すなわち、本実施の形態によれば、ハイサイド用中継基板RB1やローサイド用中継基板RB2のパターン変更によって、半導体装置SA1の設計変更に対して、フレキシブルに対応することが可能となる。このように、本実施の形態における半導体装置SA1は、信頼性向上や性能向上を図ることができるだけでなく、汎用性に優れた技術を提供できる点でも有用な技術的思想である。
(7)次に、本実施の形態におけるさらなる特徴点は、図11に示すように、中継基板として、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを別々に設けている点にある。例えば、ハイサイド用中継基板RB1は、番号2〜番号4のリードLD1と電気的に接続されるが、この番号2〜番号4のリードLD1には、600V程度の高電圧が印加される。したがって、ハイサイド用中継基板RB1に形成されている複数の配線WL1間の絶縁耐圧を確保する必要がある。この点に関し、本実施の形態では、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを別々に設けているため、ハイサイド用中継基板RB1に対して、高電圧に対する絶縁耐性を充分に確保する観点から専用設計することができる。さらに、図11に示すように、ハイサイドスイッチング素子を構成する2個のIGBTチップ(半導体チップCHP1(HU)、CHP1(HV))は、それぞれ、ゲート用ワイヤ(W2)とエミッタ用ワイヤ(W2)の2本のワイヤによって、ハイサイド用中継基板RB1と電気的に接続されている。したがって、ハイサイド用中継基板RB1に形成される配線WL1の本数も多くなる。この観点からも、本実施の形態では、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを別々に設けているため、ハイサイド用中継基板RB1に対して、配線パターンを最適化することができる。すなわち、本実施の形態では、高電圧に対する絶縁耐性と、配線WL1の本数とを考慮して、ハイサイド用中継基板RB1の構成を最適化することができる。
一方、ローサイド用中継基板RB2は、例えば、15V程度の低電圧が印加されるリードLD1と電気的に接続されている。このため、ローサイド用中継基板RB2は、ハイサイド用中継基板RB1よりも絶縁耐性を確保する必要がなくなる。さらには、図11に示すように、ローサイドスイッチング素子を構成する2個のIGBTチップ(半導体チップCHP1(LV)、CHP1(LW))は、それぞれ、ゲート用ワイヤ(W2)の1本のワイヤによって、ローサイド用中継基板RB2と電気的に接続されている。したがって、ローサイド用中継基板RB2に形成されている配線WL2の本数は、ハイサイド用中継基板RB1に形成される配線WL1の本数よりも少なくなる。このように、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とに要求される機能が異なる。このため、本実施の形態のように、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを別々に設けている構成を採用すると、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2のそれぞれを最適化することができる。例えば、ローサイド用中継基板RB2は、ハイサイド用中継基板RB1に比べて、配線間の絶縁距離を確保する必要がなくなる点と、配線の本数が減少する結果、小型化を図ることができる。
(8)さらに、本実施の形態では、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを別々に設けることを前提として、図11に示すように、半導体チップCHP3を挟むように、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを配置している。これは、以下に示す理由による。すなわち、図11において、仮想線VLの右側領域にハイサイドスイッチング素子を構成する3個のIGBTチップ(半導体チップCHP1(HU)、CHP1(HV)、CHP1(HW))が配置され、仮想線VLの左側領域にローサイドスイッチング素子を構成する3個のIGBTチップ(半導体チップCHP1(LU)、CHP1(LV)、CHP1(LW))が配置されている。
この構成を前提として、ワイヤ(W1、W2)の長さを短くすることを考えると、例えば、図11に示す半導体チップCHP3の両側にハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを配置することが望ましいことになる。なぜなら、半導体チップCHP3を仮想線VL上に配置し、仮想線VLの右側領域にハイサイド用中継基板RB1を配置し、かつ、仮想線VLの左側領域にローサイド用中継基板RB2を配置する構成は、半導体チップCHP3による6個のIGBTチップの制御性を確保しながら、ワイヤ(W1、W2)の長さを短くできる最も自然な配置と考えることができるからである。
そして、本実施の形態では、半導体チップCHP3を挟むように、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを配置する構成を前提として、特に、半導体チップCHP3とハイサイド用中継基板RB1とを接続するワイヤW1を短くするため、半導体チップCHP3内のレイアウト配置にも工夫を施している。すなわち、図11に示すように、半導体チップCHP3のハイサイド用中継基板RB1側の辺に、ハイサイド用中継基板RB1と接続される3つの「浮島構造」を配置している。これにより、本実施の形態によれば、図11に示すように、半導体チップCHP3内の3つの「浮島構造」とハイサイド用中継基板RB1との間の距離を近づけることができ、これによって、「浮島構造」とハイサイド用中継基板RB1とを接続するワイヤW1の長さを短くすることができる。
(9)本実施の形態では、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを別々に設けている。このとき、それぞれの中継基板(ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2)の機能の最適化を図る場合には、ハイサイド用中継基板RB1の平面サイズおよび配線パターンと、ローサイド用中継基板RB2の平面サイズと配線パターンは相違することになる。ただし、本実施の形態における技術的思想は、これに限らず、ハイサイド用中継基板RB1の平面サイズおよび配線パターンと、ローサイド用中継基板RB2の平面サイズと配線パターンとを共通化することもできる。この場合、例えば、ローサイド用中継基板RB2においては、不要な配線も存在することになるが、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2の共通化を図ることによって、製造コストを削減することができる効果が得られる。
<実施の形態における半導体装置の製造方法>
本実施の形態における半導体装置は、上記のように構成されており、以下に、その製造方法について、図面を参照しながら説明する。
まず、本実施の形態における半導体装置の製造工程について、フローチャートを参照しながら簡単に説明し、その後、各工程に対応した図面を参照しながら詳細に説明する。
図13は、本実施の形態における半導体装置の製造工程の流れを示すフローチャートである。図13において、集積回路が形成されたウェハを準備し、このウェハに対してダイシングを実施することにより、ウェハに形成されているチップ領域を個片化して、ウェハから複数の半導体チップを取得する(S101)。
次に、複数のチップ搭載部および複数のリードを備えるリードフレーム(L/F)を準備する。そして、このリードフレームに形成されている複数のチップ搭載部上にIGBTチップとダイオードチップとを搭載する(IGBT/FWDダイアタッチ)(S102)。その後、他のチップ搭載部上に、制御チップ(HVIC)および中継基板を搭載する(HVIC/中継基板ダイアタッチ)(S103)。
続いて、IGBTチップとダイオードチップとリードとをアルミニウムワイヤ(Alワイヤ)で電気的に接続する(Alワイヤボンディング)(S104)。その後、制御チップとリード、制御チップとIGBTチップ、制御チップと中継基板、中継基板とIGBTチップとを銅ワイヤ(Cuワイヤ)で電気的に接続する(Cuワイヤボンディング)(S105)。
そして、IGBTチップ、ダイオードチップ、制御チップ、中継基板、アルミニウムワイヤ、銅ワイヤ、リードの一部分を封止体で封止する(S106)。次に、封止体から露出しているリードの表面にメッキ膜を形成する(S107)。その後、封止体の上面にマークを形成した後、リードフレームを切断して、封止体から露出するリードを成形することにより、半導体装置を取得する。(S108)。続いて、この半導体装置に対して、電気的特性検査や外観検査などのテスト工程を実施した後(S109)、テスト工程で良品と判断された半導体装置を梱包し(S110)、梱包された半導体装置を出荷する(S111)。以上のようにして、本実施の形態における半導体装置を製造することができる。
以下では、具体的に、図面を参照しながら、本実施の形態における半導体装置の製造工程について説明する。
1.リードフレームの準備工程
まず、図14に示すように、例えば、銅材などから構成されるリードフレームLFを準備する。このリードフレームLFには、チップ搭載部TAB1〜TAB5と複数のリードLD1と複数のリードLD2と支持リードSLが設けられている。このとき、複数のリードLD2の一部とチップ搭載部TAB1〜TAB4のそれぞれとは一体的に形成されており、複数のリードLD2は、リードフレームLFの枠体と接続されている。また、複数のリードLD1もリードフレームLFの枠体と接続されている。また、支持リードSLによって、チップ搭載部TAB5が支持されている。チップ搭載部TAB1〜TAB4は、x方向に沿って配置されている。言い換えれば、チップ搭載部TAB1〜TAB4は、複数のリードLD2が配列されている方向に沿って配置されているということもできる。そして、チップ搭載部TAB5は、複数のリードLD1と、少なくともx方向に並んで配置されたチップ搭載部TAB1〜TAB3との間に配置されている。
2.ダイボンディング工程
続いて、図15に示すように、チップ搭載部TAB1上に、例えば、導電性接着部材(融点が300℃程度の高融点半田や銀ペースト)を介して、インバータのハイサイドスイッチング素子(U相、V相、W相)として機能するIGBTが形成された半導体チップCHP1(HU)、半導体チップCHP1(HV)、半導体チップCHP1(HW)を搭載する。同様に、チップ搭載部TAB1上に、導電性接着部材を介して、ダイオードが形成された半導体チップCHP2(HU)、半導体チップCHP2(HV)、半導体チップCHP2(HW)を搭載する。また、チップ搭載部TAB2上に、導電性接着部材を介して、インバータのローサイドスイッチング素子(U相)として機能するIGBTが形成された半導体チップCHP1(LU)を搭載するとともに、ダイオードが形成された半導体チップCHP2(LU)を搭載する。同様に、チップ搭載部TAB3上に、導電性接着部材を介して、インバータのローサイドスイッチング素子(V相)として機能するIGBTが形成された半導体チップCHP1(LV)を搭載するとともに、ダイオードが形成された半導体チップCHP2(LV)を搭載する。また、チップ搭載部TAB4上に、導電性接着部材を介して、インバータのローサイドスイッチング素子(W相)として機能するIGBTが形成された半導体チップCHP1(LW)を搭載するとともに、ダイオードが形成された半導体チップCHP2(LW)を搭載する。
その後、図16に示すように、チップ搭載部TAB5上に、導電性接着部材を介して、ゲート制御回路が形成された制御チップである半導体チップCHP3を搭載する。また、チップ搭載部TAB5上に、導電性接着部材を介して、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2も搭載する。このとき、図16に示すように、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とに挟まれるように、半導体チップCHP3が配置される。本実施の形態では、ハイサイド用中継基板RB1に複数の配線WL1が形成され、かつ、ローサイド用中継基板RB2に複数の配線WL2が形成されている。ここで、例えば、図16に示すように、ハイサイド用中継基板RB1に形成されている複数の配線WL1のパターンと、ローサイド用中継基板RB2に形成されている複数の配線WL2のパターンとが同一パターンとすることができる。すなわち、ハイサイド用中継基板RB1およびローサイド用中継基板RB2として、共通の配線パターンを有する中継基板を使用することができる。この場合、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2として、個別の中継基板を用意する必要がなくなるため、製造コストの削減を図ることができる。つまり、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2との部品の共通化によって、半導体装置の製造コストを削減することができる。
さらに、本実施の形態では、チップ搭載部TAB1〜TAB4とIGBTチップ(ダイオードチップ)とを接着する導電性接着部材と、チップ搭載部TAB5と半導体チップCHP3とを接着する導電性接着部材と、チップ搭載部TAB5と中継基板(ハイサイド用中継基板RB1およびローサイド用中継基板RB2)とを接着する導電性接着部材との共通化を図っている。これにより、本実施の形態によれば、ダイボンディング工程の簡略化を図ることができ、これによって、半導体装置の製造コストを削減することができる。
3.ワイヤボンディング工程
次に、図17に示すように、IGBTチップとダイオードチップとリードLD2とを、例えば、アルミニウムワイヤからなるワイヤW6によって電気的に接続する。具体的には、半導体チップCHP1(HU)のエミッタ電極パッドと、半導体チップCHP2(HU)のアノード電極パッドと、1本のリードLD2とをワイヤW6で電気的に接続する。同様に、半導体チップCHP1(HV)のエミッタ電極パッドと、半導体チップCHP2(HV)のアノード電極パッドと、1本のリードLD2とをワイヤW6で電気的に接続する。また、半導体チップCHP1(HW)のエミッタ電極パッドと、半導体チップCHP2(HW)のアノード電極パッドと、1本のリードLD2とをワイヤW6で電気的に接続する。さらに、半導体チップCHP1(LU)のエミッタ電極パッドと、半導体チップCHP2(LU)のアノード電極パッドと、1本のリードLD2とをワイヤW6で電気的に接続する。同様に、半導体チップCHP1(LV)のエミッタ電極パッドと、半導体チップCHP2(LV)のアノード電極パッドと、1本のリードLD2とをワイヤW6で電気的に接続する。また、半導体チップCHP1(LW)のエミッタ電極パッドと、半導体チップCHP2(LW)のアノード電極パッドと、1本のリードLD2とをワイヤW6で電気的に接続する。
続いて、図18に示すように、半導体チップCHP3とハイサイド用中継基板RB1とを、金線や銅線からなる複数本のワイヤW1で電気的に接続し、かつ、半導体チップCHP3とローサイド用中継基板RB2とを、複数本のワイヤW1で電気的に接続する。
さらに、ハイサイド用中継基板RB1と半導体チップCHP1(HU)とを2本のワイヤW2(ゲート用ワイヤ+エミッタ用ワイヤ)で電気的に接続し、かつ、ハイサイド用中継基板RB1と半導体チップCHP1(HV)とを2本のワイヤW2(ゲート用ワイヤ+エミッタ用ワイヤ)で電気的に接続する。
また、半導体チップCHP3と半導体チップCHP1(HW)とを2本のワイヤW5(ゲート用ワイヤ+エミッタ用ワイヤ)で電気的に接続する。
さらに、半導体チップCHP3と半導体チップCHP1(LU)とを1本のワイヤW5で電気的に接続する。また、ローサイド用中継基板RB2と半導体チップCHP1(LV)とを1本のワイヤW2(ゲート用ワイヤ)で電気的に接続し、かつ、ローサイド用中継基板RB2と半導体チップCHP1(LW)とを1本のワイヤW2(ゲート用ワイヤ)で電気的に接続する。
また、半導体チップCHP3と複数のリードLD1の一部とを複数のワイヤW4で電気的に接続し、かつ、ハイサイド用中継基板RB1と複数のリードLD1の一部とを複数本のワイヤW3で電気的に接続する。
このようにして、本実施の形態におけるワイヤボンディング工程が実施される。本実施の形態におけるワイヤボンディング工程によれば、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを使用することにより、ワイヤW1〜W5の中に、長さが長くなるワイヤの発生を抑制することができる。つまり、本実施の形態におけるワイヤボンディング工程では、1本のワイヤによる接続ではワイヤ長が長くなってしまう部品間の接続を、ハイサイド用中継基板RB1やローサイド用中継基板RB2を介在させた複数本のワイヤ接続で置き換えることより、ワイヤ長の長いワイヤの発生を抑制している。すなわち、本実施の形態によれば、ワイヤW1〜W5のすべてのワイヤ長を短くすることができる。
4.モールド工程(封止工程)
次に、図19に示すように、半導体チップCHP1(HU)、CHP1(HV)、CHP1(HW)、半導体チップCHP1(LU)、CHP1(LV)、CHP1(LW)、半導体チップCHP2(HU)、CHP2(HV)、CHP2(HW)、半導体チップCHP2(LU)、CHP2(LV)、CHP2(LW)を樹脂からなる封止体MRで封止する。ここで、封止体MRによって、チップ搭載部TAB1〜TAB5、ワイヤW1〜W6、複数のリードLD1のそれぞれの一部分、複数のリードLD2のそれぞれの一部分も封止される。
ワイヤW1〜W6には、モールド工程における樹脂の注入圧力が加わることになるが、本実施の形態では、ワイヤW1〜W6のワイヤ長が短くなっている。このため、樹脂の注入圧力に起因するワイヤ流れが発生しにくく、隣接するワイヤ間のショート不良を抑制することができる。この結果、本実施の形態における半導体装置の製造方法によれば、半導体装置の信頼性を向上することができるとともに、半導体装置の製造歩留りを向上できる。
5.外装メッキ工程
その後、図示はしないが、リードフレームLFに設けられているタイバーを切断する。そして、図20に示すように、封止体MRから露出する複数のリードLD1のそれぞれの一部分の表面と、複数のリードLD2のそれぞれの一部分の表面とに導体膜であるメッキ膜PFを形成する。
6.マーキング工程
次に、図21(a)に示すように、樹脂からなる封止体MRの表面に製品名や型番などの情報(マーク)を形成する。なお、マークの形成方法としては、印刷方式により印字する方法やレーザを封止体の表面に照射することによって刻印する方法を使用できる。
7.個片化工程+リード成形工程
その後、リードLD1およびリードLD2を切断した後、図21(b)に示すように、リードLD1およびリードLD2に対して折り曲げ加工を施すことにより、リードLD1およびリードLD2を成形する。
そして、例えば、電気的特性検査や外観検査などのテスト工程を実施した後、良品と判定された半導体装置が梱包されて出荷される。以上のようにして、本実施の形態における半導体装置を製造することができる。
<変形例>
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
<<変形例1>>
図22は、前記実施の形態の変形例1における半導体装置SA2の平面構成を示す平面図である。図22に示す本変形例1における半導体装置SA2と、図11に示す前記実施の形態における半導体装置SA1の構成上の相違点は、以下の点にある。すなわち、図11に示す前記実施の形態における半導体装置SA1では、チップ搭載部TAB5の裏面上に、半導体チップCHP3を挟むようにハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2が配置されている。これに対し、図22に示す本変形例1における半導体装置SA2では、チップ搭載部TAB5の左側に偏って半導体チップCHP3が配置され、この半導体チップCHP3の右隣に1個の中継基板RB3が配置されている。そして、この中継基板RB3は、複数の配線WL3を有し、かつ、半導体チップCHP3の高耐圧部である「浮島構造」とワイヤW1で電気的に接続されているともに、半導体チップCHP3の低耐圧部ともワイヤW1とも電気的に接続されている。さらに、本変形例1における中継基板RB3は、インバータのハイサイドスイッチング素子を構成するIGBTが形成された半導体チップCHP1(HU)、CHP1(HV)、CHP1(HW)とワイヤW2で電気的に接続され、かつ、インバータのローサイドスイッチング素子を構成するIGBTが形成された半導体チップCHP1(LU)ともワイヤW2で電気的に接続されている。一方、本変形例1においても、中継基板RB3は、複数のリードLD1の一部とワイヤW3で電気的に接続されている。
このように構成されている本変形例1における半導体装置SA2でも、1本のワイヤによる接続ではワイヤ長が長くなってしまう部品間の接続を、中継基板RB3を介在させた複数本のワイヤ接続で置き換えることより、ワイヤ長の長いワイヤの発生を抑制することができる。したがって、本変形例1における半導体装置SA2でも、前記実施の形態における半導体装置SA1とほぼ同様の効果を得ることができる。
ただし、本変形例1における中継基板RB3は、前記実施の形態における中継基板のように、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とが別れていない。このため、ハイサイド用やローサイド用に適した専用設計による絶縁耐性の最適化や配線本数の最適化を図る観点からは、前記実施の形態における半導体装置SA1の方が望ましい。一方、ハイサイド用中継基板RB1とローサイド用中継基板RB2とを分ける場合には、無駄なダミー配線を設けることなく中継基板の共通化を図ることが難しくなる。この点に関し、本変形例1における中継基板RB3によれば、1種類の中継基板しか使用しないため、無駄なダミー配線を設けることなく、中継基板の共通化を図ることができる。
<<変形例2>>
前記実施の形態では、「パワートランジスタ」として、IGBTを使用する例について説明したが、前記実施の形態における技術的思想は、これに限らず、例えば、「パワートランジスタ」として、パワーMOSFETを使用する構成にも適用することができる。パワーMOSFETには、必然的に寄生ダイオードであるボディダイオードが形成され、このボディダイオードがフリーホイールダイオードの機能を果たすことになることから、例えば、図23に示すように、ダイオードを設ける必要はなくなる。
<<変形例3>>
前記実施の形態では、半導体装置のパッケージ構造として、例えば、DIP(Dual Inline package)を例に挙げて説明したが、前記実施の形態における技術的思想は、これに限らず、SOP(Small Outline Package)やSON(Small Outline Non-Leaded Package)のパッケージ構造にも適用することができる。
<<変形例4>>
前記実施の形態では、中継基板として、配線を有する基板を例に挙げて説明したが、前記実施の形態における技術的思想は、これに限らず、例えば、前記実施の形態で説明したリードフレームと同様の材料を中継基板として適用することもできる。但し、リードフレームを中継基板として用いる場合には、チップ搭載部TAB5と導通しないよう、絶縁性の接着部材(絶縁ペースト)を介してリードフレームから成る中継基板をチップ搭載部TAB5上に搭載することが好ましい。
<<変形例5>>
前記実施の形態における半導体装置は、インバータを実現する電子部品から構成されていたが、さらに、付加機能を実現する電子部品を含んでいてもよい。
<<変形例6>>
前記実施の形態では、例えば、図11に示すように、封止体MRの長辺(図11に示すx方向に沿って延びる辺S2)に沿って配置された6つのIGBTチップのうち、向かって右から2番目に配置されたIGBTチップ(半導体チップCHP1(HV))を通過するy方向に沿った仮想線VL2上にハイサイド用中継基板RB1を配置する例について説明した。ただし、前記実施の形態における技術的思想は、これに限らず、6つのIGBTチップのうち、向かって右から1番目に配置されたIGBTチップ(半導体チップCHP1(HU))と、向かって右から2番目に配置されたIGBTチップ(半導体チップCHP1(HV))との間を通過するy方向に沿った仮想線上にハイサイド用中継基板RB1を配置してもよい。
同様に、前記実施の形態では、例えば、図11に示すように、封止体MRの長辺(図11に示すx方向に沿って延びる辺S2)に沿って配置された6つのIGBTチップのうち、向かって左から2番目に配置されたIGBTチップ(半導体チップCHP1(LV))を通過するy方向に沿った仮想線VL3上にローサイド用中継基板RB2を配置する例について説明した。ただし、前記実施の形態における技術的思想は、これに限らず、6つのIGBTチップのうち、向かって左から1番目に配置されたIGBTチップ(半導体チップCHP1(LW))と、向かって左から2番目に配置されたIGBTチップ(半導体チップCHP1(LV))との間を通過するy方向に沿った仮想線上にローサイド用中継基板RB2を配置してもよい。
<<変形例7>>
前記実施の形態では、例えば、図11に示すように、半導体チップCHP1(HV)と半導体チップCHP3とをワイヤW1とハイサイド用中継基板RB1とワイヤW2を介して電気的に接続する構成例について説明した。ただし、半導体チップCHP3の外形サイズが大きく、半導体チップCHP1(HV)と半導体チップCHP3との距離が近くなる場合には、半導体チップCHP1(HV)と半導体チップCHP3とを直接ワイヤW5で電気的に接続してもよい。
同様に、前記実施の形態では、例えば、図11に示すように、半導体チップCHP1(LV)と半導体チップCHP3とをワイヤW1とローサイド用中継基板RB2とワイヤW2を介して電気的に接続する構成例について説明した。ただし、半導体チップCHP3の外形サイズが大きく、半導体チップCHP1(LV)と半導体チップCHP3との距離が近くなる場合には、半導体チップCHP1(LV)と半導体チップCHP3とを直接ワイヤW5で電気的に接続してもよい。
<<変形例8>>
前記実施の形態で説明した技術的思想の要旨を逸脱しない範囲内において、変形例同士を組み合わせることもできる。
前記実施の形態は、以下の形態を含む。
(付記1)
以下の工程を含む、半導体装置の製造方法:
(a)平面視において、第1方向に沿って配置された第1リード群と、前記第1リード群とは離間して、前記第1方向に沿って配置された第2リード群と、前記第1リード群と前記第2リード群との間に配置された第1部品搭載部と、前記第1リード群と前記第2リード群との間に配置され、かつ、前記第1部品搭載部と前記第2リード群との間に配置された複数の第2部品搭載部と、を有するリードフレームを準備する工程、
(b)前記複数の第2部品搭載部に、前記第1方向に沿って複数の第2電子部品を搭載する工程、
(c)前記第1部品搭載部に、第1電子部品と、平面視において前記第1電子部品の隣に配置される基板とを搭載する工程、
(d)前記第2電子部品と前記第2リード群の一部とを電気的に接続する工程、
(e)前記第1電子部品と前記第1リード群の一部とを電気的に接続し、かつ、前記第1電子部品と前記複数の第2電子部品のそれぞれとを電気的に接続する工程、
(f)前記第1電子部品と前記基板と前記第2電子部品とを封止体で封止する工程、
ここで、前記(e)工程は、前記複数の第2電子部品のうちの一部の第2電子部品と前記第1電子部品とを、前記第1電子部品と前記基板とを接続する第1ワイヤと、前記基板と、前記基板と前記一部の第2電子部品とを接続する第2ワイヤと、を介して電気的に接続する工程を含む。
ADH1 接着部材(第1接着部材、第2接着部材)
ADH2 接着部材(第3接着部材)
CHP1(HU) 半導体チップ(第2電子部品、ハイサイド用半導体チップ)
CHP1(HV) 半導体チップ(第2電子部品、ハイサイド用半導体チップ)
CHP1(HW) 半導体チップ(第2電子部品、ハイサイド用半導体チップ)
CHP1(LU) 半導体チップ(第2電子部品、ローサイド用半導体チップ)
CHP1(LV) 半導体チップ(第2電子部品、ローサイド用半導体チップ)
CHP1(LW) 半導体チップ(第2電子部品、ローサイド用半導体チップ)
CHP2(HU) 半導体チップ(第3電子部品)
CHP2(HV) 半導体チップ(第3電子部品)
CHP2(HW) 半導体チップ(第3電子部品)
CHP2(LU) 半導体チップ(第3電子部品)
CHP2(LV) 半導体チップ(第3電子部品)
CHP2(LW) 半導体チップ(第3電子部品)
CHP3 半導体チップ(第1電子部品)
LD1 リード(第1リード)
LD2 リード(第2リード)
MR 封止体
RB1 ハイサイド用中継基板(基板、ハイサイド用基板)
RB2 ローサイド用中継基板(基板、ローサイド用基板)
TAB1〜4 チップ搭載部(第2部品搭載部)
TAB5 チップ搭載部(第1部品搭載部)
VL 仮想線
VL2 仮想線
VL3 仮想線
W1 ワイヤ(第1ワイヤ、第3ワイヤ、第1ゲート用ワイヤ、第3ゲート用ワイヤ、第1エミッタ用ワイヤ)
W2 ワイヤ(第2ワイヤ、第2ゲート用ワイヤ、第4ゲート用ワイヤ、第2エミッタ用ワイヤ))
W3 ワイヤ(第4ワイヤ)
W4 ワイヤ
W5 ワイヤ
W6 ワイヤ
WL1 配線
WL2 配線
WL3 配線

Claims (16)

  1. 平面形状が矩形形状からなる封止体と、
    平面視において、前記封止体の第1辺に沿って配置された第1リード群と、
    平面視において、前記第1辺と対向する前記封止体の第2辺に沿って配置された第2リード群と、
    平面視において、前記第1リード群と前記第2リード群との間に配置された第1部品搭載部と、
    平面視において、前記第1リード群と前記第2リード群との間に配置され、かつ、前記第1部品搭載部と前記第2リード群との間に配置された複数の第2部品搭載部と、
    前記封止体で封止され、かつ、前記第1部品搭載部に搭載された第1電子部品と、
    前記封止体で封止され、かつ、前記第1部品搭載部に搭載され、かつ、平面視において前記第1電子部品の隣に配置された基板と、
    前記封止体で封止され、かつ、前記複数の第2部品搭載部に搭載された複数の第2電子部品と、
    を含み、
    前記複数の第2電子部品は、前記封止体の前記第2辺に沿って配置され、
    前記第1電子部品と前記第1リード群の一部とは、電気的に接続され、
    前記第1電子部品と前記複数の第2電子部品のそれぞれは、電気的に接続され、
    前記第2電子部品と前記第2リード群の一部とは、電気的に接続され、
    前記複数の第2電子部品のうちの一部の第2電子部品と前記第1電子部品とは、前記第1電子部品と前記基板とを接続する第1ワイヤと、前記基板と、前記基板と前記一部の第2電子部品とを接続する第2ワイヤと、を介して電気的に接続されている、半導体装置。
  2. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記基板には、配線が形成され、
    前記第1ワイヤは、前記第1電子部品と前記基板の前記配線とを接続し、
    前記第2ワイヤは、前記第2電子部品と前記基板の前記配線とを接続する、半導体装置。
  3. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記基板は、複数存在する、半導体装置。
  4. 請求項3に記載の半導体装置において、
    複数の前記基板のそれぞれには、配線が形成され、
    複数の前記基板のそれぞれに形成されている前記配線のパターンは異なる、半導体装置。
  5. 請求項3に記載の半導体装置において、
    複数の前記基板のそれぞれには、配線が形成され、
    複数の前記基板のそれぞれに形成されている前記配線のパターンは等しい、半導体装置。
  6. 請求項3に記載の半導体装置において、
    前記基板は、2個存在し、
    平面視において、前記第1電子部品は、2個の前記基板の間に配置されている、半導体装置。
  7. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記第1部品搭載部と前記第1電子部品とは、第1接着部材で接着され、
    前記第1部品搭載部と前記基板とは、第2接着部材で接着され、
    前記第1接着部材と、前記第2接着部材とは、同種類の材料から構成されている、半導体装置。
  8. 請求項7に記載の半導体装置において、
    前記第2部品搭載部と前記第2電子部品とは、第3接着部材で接着され、
    前記第1接着部材と、前記第2接着部材と、前記第3接着部材とは、同種類の材料から構成されている、半導体装置。
  9. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記第1リード群のうちの一部の第1リードと前記第1電子部品とは、前記第1電子部品と前記基板とを接続する第3ワイヤと、前記基板と、前記基板と前記一部の第1リードとを接続する第4ワイヤと、を介して電気的に接続されている、半導体装置。
  10. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記半導体装置は、インバータの構成要素である、半導体装置。
  11. 請求項10に記載の半導体装置において、
    前記複数の第2電子部品のそれぞれは、前記インバータのスイッチング素子として機能するパワートランジスタが形成された第2半導体チップであり、
    前記第1電子部品は、前記第2半導体チップに形成されている前記パワートランジスタのオン/オフ動作を制御する制御回路が形成された第1半導体チップである、半導体装置。
  12. 請求項11に記載の半導体装置において、
    前記インバータは、前記パワートランジスタと逆並列に接続されたダイオードを有し、
    複数の前記第2半導体チップのそれぞれに形成されている前記パワートランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタであり、
    前記半導体装置は、前記複数の第2部品搭載部に搭載された複数の第3電子部品を含み、
    前記複数の第3電子部品のそれぞれは、前記ダイオードが形成された第3半導体チップである、半導体装置。
  13. 請求項11に記載の半導体装置において、
    前記半導体装置は、3相インバータの構成要素であり、
    複数の前記第2半導体チップは、ハイサイドスイッチング素子として機能する前記パワートランジスタが形成された3個のハイサイド用半導体チップと、ローサイドスイッチング素子として機能する前記パワートランジスタが形成された3個のローサイド用半導体チップから構成されている、半導体装置。
  14. 請求項13に記載の半導体装置において、
    平面視において、前記封止体の前記第1辺および前記第2辺と交差する方向に延在する仮想線を境界とする一方の領域側に前記3個のハイサイド用半導体チップが配置され、
    平面視において、前記仮想線を境界とする他方の領域側に前記3個のローサイド用半導体チップが配置されている、半導体装置。
  15. 請求項14に記載の半導体装置において、
    前記基板は、2個存在し、
    2個の前記基板は、ハイサイド用基板とローサイド用基板であり、
    平面視において、前記第1半導体チップは、前記仮想線上に配置され、
    平面視において、前記仮想線を境界とする前記一方の領域側に前記ハイサイド用基板が配置され、
    平面視において、前記仮想線を境界とする前記他方の領域側に前記ローサイド用基板が配置されている、半導体装置。
  16. 請求項15に記載の半導体装置において、
    前記パワートランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタであり、
    前記3個のハイサイド用半導体チップのうちの一部のハイサイド用半導体チップと前記第1半導体チップとは、前記第1半導体チップと前記ハイサイド用基板とを接続する第1ゲート用ワイヤと、前記ハイサイド用基板と、前記ハイサイド用基板と前記一部のハイサイド用半導体チップのゲート電極パッドとを接続する第2ゲート用ワイヤと、を介して電気的に接続され、かつ、前記第1半導体チップと前記ハイサイド用基板とを接続する第1エミッタ用ワイヤと、前記ハイサイド用基板と、前記ハイサイド用基板と前記一部のハイサイド用半導体チップのエミッタ電極パッドとを接続する第2エミッタ用ワイヤと、を介して電気的に接続され、
    前記3個のローサイド用半導体チップのうちの一部のローサイド用半導体チップと前記第1半導体チップとは、前記第1半導体チップと前記ローサイド用基板とを接続する第3ゲート用ワイヤと、前記ローサイド用基板と、前記ローサイド用基板と前記一部のローサイド用半導体チップのゲート電極パッドとを接続する第4ゲート用ワイヤと、を介して電気的に接続されている、半導体装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019064874A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017022798A (ja) * 2015-07-07 2017-01-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電力変換装置および駆動装置
JP6633859B2 (ja) * 2015-07-31 2020-01-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
JP6591228B2 (ja) * 2015-08-11 2019-10-16 エイブリック株式会社 電子回路および半導体装置
JP6770452B2 (ja) * 2017-01-27 2020-10-14 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US10872846B2 (en) 2017-06-22 2020-12-22 Renesas Electronics America Inc. Solid top terminal for discrete power devices
US10439606B2 (en) * 2017-08-15 2019-10-08 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor module
CN107742620B (zh) * 2017-09-30 2024-03-29 杭州士兰微电子股份有限公司 用于电机驱动的集成功率模块和智能功率模块
CN107658283B (zh) * 2017-09-30 2024-05-07 杭州士兰微电子股份有限公司 用于电机驱动的集成功率模块和智能功率模块
CN108257936B (zh) * 2018-01-03 2020-07-03 四川明泰电子科技有限公司 一种dip16多芯片封装异形引线框架及其封装方法
JP2020047725A (ja) * 2018-09-18 2020-03-26 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
US11955906B2 (en) * 2019-11-25 2024-04-09 Aisin Corporation Miniaturization of control boards with flexibility in desposition of parts and wiring
JP7316968B2 (ja) * 2020-03-27 2023-07-28 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP7313315B2 (ja) * 2020-05-19 2023-07-24 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法及び電力制御回路の製造方法
US11659697B2 (en) * 2020-10-29 2023-05-23 Toyota Motor Engineering And Manufacturing North America, Inc. Power electronics assembly having a gate drive device disposed between a plurality of transistors
CN117673061B (zh) * 2023-11-30 2024-05-17 海信家电集团股份有限公司 智能功率模块和电子设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010171278A (ja) * 2009-01-23 2010-08-05 Sanken Electric Co Ltd 半導体装置及びリードフレーム
JP2014090006A (ja) * 2012-10-29 2014-05-15 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュール

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11233712A (ja) * 1998-02-12 1999-08-27 Hitachi Ltd 半導体装置及びその製法とそれを使った電気機器
JP5499774B2 (ja) * 2009-03-04 2014-05-21 信越化学工業株式会社 光半導体封止用組成物及びそれを用いた光半導体装置
JP2011134990A (ja) 2009-12-25 2011-07-07 Renesas Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
JP5684491B2 (ja) * 2010-04-27 2015-03-11 セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー 半導体装置及びその製造方法
US9471773B2 (en) * 2013-07-23 2016-10-18 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Apparatus, system, and method for context-sensitive rolling password generation
JP2015065339A (ja) 2013-09-25 2015-04-09 三菱電機株式会社 半導体装置
JP2015216263A (ja) * 2014-05-12 2015-12-03 マイクロン テクノロジー, インク. 半導体装置
JP6633859B2 (ja) * 2015-07-31 2020-01-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010171278A (ja) * 2009-01-23 2010-08-05 Sanken Electric Co Ltd 半導体装置及びリードフレーム
JP2014090006A (ja) * 2012-10-29 2014-05-15 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュール

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019064874A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP2019068534A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
US11127695B2 (en) 2017-09-29 2021-09-21 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Power conversion device for reducing an inductance difference between control signal wires of a power semiconductor and suppressing a current unbalancing of the control signals

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Publication number Publication date
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