JP3022178B2 - Power device chip mounting structure - Google Patents

Power device chip mounting structure

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JP3022178B2 JP6160761A JP16076194A JP3022178B2 JP 3022178 B2 JP3022178 B2 JP 3022178B2 JP 6160761 A JP6160761 A JP 6160761A JP 16076194 A JP16076194 A JP 16076194A JP 3022178 B2 JP3022178 B2 JP 3022178B2
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Abstract

PURPOSE:To reduce the thermal resistance of a module and to enhance reliability of wiring connection while minimizing modification in the compositional elements of an existing semiconductor module while furthermore to realize compaction and reduction in the inductance of wiring. CONSTITUTION:An insulating board 104 is provided on the surface of a module board, i.e., a metal plate 103. An electrode 115 disposed on the surface of a power device chip 101, on the active region side thereof, is connected directly to an electrode, i.e., a metal film 105, disposed on the surface of the insulating board by means of solder 110, for example, thus enhancing the reliability of wiring. Thermal resistance of the module is also reduced because heat, generated from the active region, does not pass through the power device chip but is transmitted directly to the module side.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は電力用半導体モジュー
ルの構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a power semiconductor module.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電力用半導体モジュールとして広
く用いられているものには、図18に示す構造のものが
ある。図において、101は縦型パワーデバイスの半導
体チップであり、ここでは、縦型パワーMOSトランジ
スタを例にとって説明する。この半導体チップ101の
表面にはソース電極(主電極)とゲート電極(制御電
極)が形成されており、図ではソース電極115のみが
示されている。また、半導体チップ101の裏面はドレ
イン電極となる金属膜102が形成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a module widely used as a power semiconductor module has a structure shown in FIG. In the figure, reference numeral 101 denotes a semiconductor chip of a vertical power device. Here, a vertical power MOS transistor will be described as an example. A source electrode (main electrode) and a gate electrode (control electrode) are formed on the surface of the semiconductor chip 101, and only the source electrode 115 is shown in the figure. On the back surface of the semiconductor chip 101, a metal film 102 serving as a drain electrode is formed.

【0003】また、103はモジュールの基板となる金
属製のモジュール基板、104はモジュール基板103
の上に設けられた絶縁板であり、半導体チップ101
は、ドレイン電極108と金属膜1801とを半田11
0により溶接されている。さらに、106は絶縁板10
4上における金属膜1801上に、半田を付着させない
ために形成された保護膜である。なお、絶縁板104
は、半田などによってモジュール基板103に固定され
ている。
[0003] Further, reference numeral 103 denotes a metal module substrate serving as a module substrate, and 104 denotes a module substrate.
Is an insulating plate provided on the semiconductor chip 101
Connects the drain electrode 108 and the metal film 1801 with the solder 11
0 is welded. Further, 106 is an insulating plate 10
4 is a protective film formed on the metal film 1801 to prevent solder from adhering. Note that the insulating plate 104
Are fixed to the module substrate 103 by soldering or the like.

【0004】また、1802Aおよび1802Bは、端
子用のリードである。モジュールには少なくともトラン
ジスタの3つの電極に対応する端子があり、ここでは便
宜上、2つのみを示す。1802Aはドレイン電極の端
子で、金属膜1801を介して半導体チップ101の裏
面電極(電極膜102)と接続している。また、180
2Bはソース電極用の端子であり、半導体チップ101
表面のソース電極115とボンディングワイヤ1803
に接続されている。
[0004] Also, 1802A and 1802B are terminal leads. The module has terminals corresponding to at least three electrodes of the transistor, and here only two are shown for convenience. 1802A is a terminal of the drain electrode, which is connected to the back electrode (electrode film 102) of the semiconductor chip 101 via the metal film 1801. Also, 180
Reference numeral 2B denotes a terminal for a source electrode, and the semiconductor chip 101
Surface source electrode 115 and bonding wire 1803
It is connected to the.

【0005】さらに、111はモジュールのためのプラ
スチックなどの絶縁物からなる箱型をなした外殻ケース
であり、外殻ケース111の上面にはソース端子180
2Bおよびドレイン端子1802Aの一部が外部に露出
し、さらに、これらのソース端子1802Bおよびドレ
イン端子1802Aに対応する部分に、圧着端子等をネ
ジ止めするためのナット112がそれぞれ埋設されてい
る。また、113はモジュール基板103の端部に設け
られ、冷却装置と固定するためのネジ穴である。
[0005] Further, reference numeral 111 denotes a box-shaped outer shell case made of an insulator such as plastic for a module.
2B and a part of the drain terminal 1802A are exposed to the outside. Further, nuts 112 for screwing a crimp terminal or the like are embedded in portions corresponding to the source terminal 1802B and the drain terminal 1802A, respectively. Reference numeral 113 denotes a screw hole provided at an end of the module substrate 103 for fixing to a cooling device.

【0006】ところで、このような縦型パワートランジ
スタにおいては、動作時に発生する熱は、半導体チップ
101の表面付近で発生する。発生した熱は、半導体チ
ップ101自身を通り、金属板1801、絶縁板104
を経てモジュール外に放熱される。このような熱流路に
沿って熱が1次元的に流れたとしたときのモジュールの
熱抵抗等のデータの内訳を図19に示す。なお、図19
における定数は、市販品の代表値を採用している。
Incidentally, in such a vertical power transistor, heat generated during operation is generated near the surface of the semiconductor chip 101. The generated heat passes through the semiconductor chip 101 itself, and passes through the metal plate 1801 and the insulating plate 104.
The heat is radiated out of the module through. FIG. 19 shows a breakdown of data such as the thermal resistance of the module when heat flows one-dimensionally along such a heat flow path. Note that FIG.
Is a representative value of a commercially available product.

【0007】次に、上記における熱抵抗について、図1
9に示したデータに基づいて説明する。モジュール基板
103は一般に厚さ3mm程度の銅材を用い、熱抵抗の
約半分を占めている。また、モジュールは、図18に示
すように、端部において冷却装置の受熱部にネジ締結さ
れるが、接触熱抵抗を低減するためにモジュール基板1
03はある程度の剛性が必要である。したがって、モジ
ュール基板103の厚さを薄くすることができない。
Next, the thermal resistance in the above will be described with reference to FIG.
Explanation will be made based on the data shown in FIG. The module substrate 103 is generally made of a copper material having a thickness of about 3 mm and occupies about half of the thermal resistance. The module is screwed to the heat receiving portion of the cooling device at the end as shown in FIG. 18, but the module substrate 1 is used to reduce the contact thermal resistance.
03 needs some rigidity. Therefore, the thickness of the module substrate 103 cannot be reduced.

【0008】また、絶縁板104は熱抵抗の低いセラミ
ックから構成され、図19においては窒化アルミニウム
が用いられており、モジュールの熱抵抗の約1/4を占
めている。絶縁板104の厚さは、絶縁耐圧としては十
分すぎる寸法であるが、これを挟み込む金属板1801
と半導体チップ101との熱応力を受けるため、現状の
材質では、その板厚を薄くすることができない。
The insulating plate 104 is made of ceramic having a low thermal resistance. In FIG. 19, aluminum nitride is used, and occupies about 1/4 of the thermal resistance of the module. Although the thickness of the insulating plate 104 is too large for the withstand voltage, the metal plate 1801
And the semiconductor chip 101 are subjected to thermal stress, so that the thickness of the current material cannot be reduced.

【0009】さらに、図19に示したデータから、熱抵
抗の約1/6が半導体チップ101自身の熱抵抗であ
り、残りが半田110等の熱抵抗である。このようにパ
ワーデバイスのモジュール内における熱抵抗を低減しよ
うとすると、上記の理由によりモジュールの構成要素の
寸法を変更することが困難となる。したがって、一般に
はチップの厚さをなるべく薄くする方策がとられてい
る。すなわち、半導体ウェハは数百μmの厚さがある
が、トランジスタとして機能しているのはせいぜい表面
の10〜100μmであり、残りの部分は単なる構造体
としての機能しか持っていない。このため、ウェハ状態
で表面にトランジスタをほぼ作りこんだ時点で、ウェハ
を裏面から研削して厚みを減らすという方法がとられて
いる。しかし、この方法においても、ウェハの厚さを半
分程度にするのが限界である。
Further, from the data shown in FIG. 19, about 1/6 of the thermal resistance is the thermal resistance of the semiconductor chip 101 itself, and the rest is the thermal resistance of the solder 110 and the like. In order to reduce the thermal resistance of the power device in the module, it is difficult to change the dimensions of the components of the module for the above-described reason. Therefore, measures are generally taken to reduce the thickness of the chip as much as possible. That is, although the semiconductor wafer has a thickness of several hundreds of μm, the functioning as a transistor is at most 10 to 100 μm on the surface, and the remaining portion has only a function as a mere structure. For this reason, a method has been adopted in which, when transistors are substantially formed on the front surface in the wafer state, the wafer is ground from the back surface to reduce the thickness. However, even in this method, the limit is to reduce the thickness of the wafer to about half.

【0010】また、従来の構造において、半導体チップ
101の表面電極からの電流の取り出しは金属ワイヤ1
803によって行われる。すなわち、半導体チップ10
1表面のアルミニウム合金製の電極金属膜に、やはりア
ルミニウム合金製のワイヤを超音波を印加しながら圧着
させる。半導体チップ101の電流容量が増加すると、
ワイヤの本数を増加しなければならないが、反対に、ワ
イヤ本数があまり多くなると信頼性が著しく低下し、さ
らに、ボンディング工数が嵩むことになる。
In the conventional structure, the current is taken out from the surface electrode of the semiconductor chip 101 by the metal wire 1.
803. That is, the semiconductor chip 10
A wire made of an aluminum alloy is pressed against an electrode metal film made of an aluminum alloy on one surface while applying ultrasonic waves. When the current capacity of the semiconductor chip 101 increases,
On the other hand, the number of wires must be increased. On the other hand, if the number of wires is too large, the reliability is significantly reduced, and the number of bonding steps is increased.

【0011】そこで、太いワイヤを用いることになる
が、ワイヤは断面積に比例した電流が流せるかというと
そうではなく、ワイヤ径が太くなると体積に対する表面
積の比率が減少するため放熱性が悪くなり、ワイヤ直径
のおよそ5/3乗に比例した電流しか流すことができな
いことが実験により明らかになっている。したがって、
所望の電流値を確保しようとして太いワイヤを採用する
と、断面積から単純計算した結果より多数のワイヤを必
要とすることになる。
Therefore, a thick wire is used. However, it is not the case that a current proportional to the cross-sectional area can be applied to the wire. If the wire diameter is large, the ratio of the surface area to the volume is reduced, so that the heat radiation becomes poor. Experiments have shown that only a current proportional to the wire diameter to the fifth power can be passed. Therefore,
If a thicker wire is used to secure a desired current value, a larger number of wires will be required than the result of simple calculation from the cross-sectional area.

【0012】また、あまり太いワイヤは剛性が高いので
取扱いが不便になる。さらにボンディング時には、より
強い超音波と圧力を必要とするため、半導体チップ10
1への影響を考慮すると、ワイヤ径はあまり太くするこ
とができず、直径500μmが限界のようである。
[0012] In addition, an excessively thick wire has high rigidity and is inconvenient to handle. Further, since stronger ultrasonic waves and pressure are required at the time of bonding, the semiconductor chip 10
In consideration of the influence on No. 1, the wire diameter cannot be made too large, and a diameter of 500 μm seems to be the limit.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記に示されるような
従来における電力用半導体モジュールにあっては、動作
時に発生する熱がチップ自体を通るため、その熱抵抗が
高く、また構造上の理由からこの熱抵抗を低減させるこ
とができないという問題点があった。
In the conventional power semiconductor module as described above, heat generated during operation passes through the chip itself, so that the heat resistance is high, and because of the structural reasons, There was a problem that this thermal resistance could not be reduced.

【0014】また、ボンディングワイヤによって半導体
チップの表面電極から電流を取り出す構造のため、電流
容量を増やすために、ワイヤの本数を増やせば接続信頼
性が低下し、ワイヤ径を太くしようとすれば半導体チッ
プへのストレスが増加する、という問題点があった。
Further, since a structure is employed in which a current is taken out from the surface electrode of the semiconductor chip by a bonding wire, if the number of wires is increased in order to increase the current capacity, the connection reliability is reduced. There is a problem that stress on the chip increases.

【0015】この発明は、上記の問題点に鑑みてなされ
たもので、モジュールの熱抵抗が低く、同時に高い配線
信頼性を持ち、さらにサイズがコンパクトで、配線イン
ダクタンスの低い、パワーデバイスチップの実装構造を
提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and has a low thermal resistance of a module, high wiring reliability at the same time, a compact size, low wiring inductance, and mounting of a power device chip. It is intended to provide structure.

【0016】[0016]

【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に係るパワーデバイスチップの実装構造
は、金属板の一主面上に比較的熱抵抗が低く、かつ電気
抵抗の高い絶縁板を有し、前記絶縁板の上に前記金属板
とは絶縁された金属膜を1つあるいは複数有し、前記金
属膜の上に絶縁膜を有し、前記それぞれの金属膜につき
前記絶縁膜の所定の領域に、前記金属膜が露出する2種
類のコンタクト窓を有し、前記コンタクト窓のうち、第
1のコンタクト窓では前記金属膜とパワーデバイスチッ
プの電極が接続され、第2のコンタクト窓では前記金属
膜と金属端子が接続され、前記パワーデバイスチップ
は、少なくとも一主面の大半の部分を活性領域とし、前
記活性領域のある主面に、機能の異なる複数の電極を有
し、前記活性領域上のそれぞれの電極は、前記第1のコ
ンタクト窓にて対応する前記金属膜と接続されているも
のである。
In order to achieve the above object, a power device chip mounting structure according to claim 1 has a relatively low thermal resistance and a low electric resistance on one main surface of a metal plate. Having a high insulating plate, having one or more metal films insulated from the metal plate on the insulating plate, having an insulating film on the metal film, In a predetermined region of the insulating film, there are two types of contact windows exposing the metal film, and among the contact windows, a first contact window connects the metal film and an electrode of a power device chip, and a second contact window. In the contact window, the metal film and the metal terminal are connected, and the power device chip has at least a major part of one main surface as an active region, and has a plurality of electrodes having different functions on the main surface having the active region. And on the active area Each electrode is one that is connected to the corresponding one of the metal layer in the first contact window.

【0017】また、請求項2に係るパワーデバイスチッ
プの実装構造は、前記パワーデバイスチップの有する電
極のうち、前記金属膜と対面しない主面にある電極、す
なわち裏面電極に対応する金属端子が前記絶縁板に固定
され、前記裏面電極と金属端子とはリードフレームによ
り電気的に接続されているものである。
According to a second aspect of the present invention, in the power device chip mounting structure, among the electrodes of the power device chip, an electrode on a main surface which does not face the metal film, that is, a metal terminal corresponding to a back surface electrode is provided. The back electrode and the metal terminal are fixed to an insulating plate and are electrically connected by a lead frame.

【0018】また、請求項3に係るパワーデバイスチッ
プの実装構造は、前記パワーデバイスチップの裏面電極
に、対応する金属端子を直接溶接したものである。
According to a third aspect of the present invention, a corresponding metal terminal is directly welded to a back electrode of the power device chip.

【0019】また、請求項4に係るパワーデバイスチッ
プの実装構造は、前記パワーデバイスチップの裏面電極
と対応する金属端子が前記絶縁板上に固定され、前記裏
面電極と前記金属端子との間をワイヤボンディングによ
り接続したものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the power device chip mounting structure, a metal terminal corresponding to a back electrode of the power device chip is fixed on the insulating plate, and a space between the back electrode and the metal terminal is provided. They are connected by wire bonding.

【0020】また、請求項5に係るパワーデバイスチッ
プの実装構造は、金属板の一主面に比較的熱抵抗が低
く、かつ電気抵抗の高い絶縁板を有し、前記絶縁板の上
に前記金属板とは絶縁された金属膜を1つあるいは複数
有し、前記金属膜の上に絶縁膜を有し、前記それぞれの
金属膜につき前記絶縁膜の所定の領域に、前記金属膜が
露出する2種類のコンタクト窓を有し、前記コンタクト
窓のうち、第1のコンタクト窓では前記金属膜とパワー
デバイスチップの電極が接続され、第2のコンタクト窓
では前記金属膜と金属端子が接続された構造体が2つあ
り、前記パワーデバイスチップは、少なくとも一主面の
大半の部分を活性領域とし、前記活性領域のある主面
に、機能の異なる複数の電極を有し、前記活性領域上の
各々の電極は、前記第1のコンタクト窓にて、前記第1
の構造体上の対応する前記金属膜と接続され、前記パワ
ーデバイスチップの他の主面に存在する電極は、前記第
2の構造体上の対応する前記金属膜と接続され、前記パ
ワーデバイスチップを挟み込む前記第1と第2の構造体
の間の距離は、一定の厚さを有する緩衝体によって保持
されているものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a power device chip mounting structure comprising an insulating plate having a relatively low thermal resistance and a high electric resistance on one main surface of a metal plate, wherein the insulating plate is provided on the insulating plate. The metal plate has one or more insulated metal films, an insulating film is provided on the metal film, and the metal film is exposed in a predetermined region of the insulating film for each of the metal films. It has two types of contact windows, of the contact windows, the first contact window connects the metal film and the electrode of the power device chip, and the second contact window connects the metal film and the metal terminal. There are two structures, the power device chip has at least a major part of at least one main surface as an active region, and has a plurality of electrodes having different functions on a main surface having the active region. Each electrode is At the contact window, the first
An electrode present on the other main surface of the power device chip, connected to the corresponding metal film on the second structure, and connected to the corresponding metal film on the second structure, Is sandwiched between the first and second structures by a buffer having a constant thickness.

【0021】また、請求項6に係るパワーデバイスチッ
プの実装構造は、前記構造体の、前記絶縁板と接してい
ない他の主面に放熱フィンを有するものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a power device chip mounting structure, wherein a radiation fin is provided on another main surface of the structure which is not in contact with the insulating plate.

【0022】また、請求項7に係るパワーデバイスチッ
プの実装構造は、前記パワーデバイスチップの電極と前
記金属膜を、半田溶接により接続するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a power device chip mounting structure in which electrodes of the power device chip and the metal film are connected by solder welding.

【0023】[0023]

【作用】特許請求の範囲(請求項1)に係わるパワーデ
バイスチップの実装構造においては、従来同様、電極た
る金属膜をもった絶縁板をモジュール基板たる金属板に
取り付けた構造体に、従来とは逆にパワーデバイスチッ
プの活性領域面上の電極とモジュール側の電極とを直接
半田などで接続することにより、チップの活性領域から
発した熱は、チップ自身を通らずにモジュールに流れ、
熱流がチップ自身を通らないことでモジュール構造全体
の熱抵抗が低減する。さらに、従来はワイヤボンディン
グによっていたチップの活性領域の表面の電極とモジュ
ール側電極との接続を、上記の如くに直接半田等で接続
したことにより、接続点数が減って信頼性が増し、さら
にモジュールのサイズもコンパクトになり、さらにモジ
ュール内の配線インダクタンスも低減する。
In a power device chip mounting structure according to the present invention, a structure in which an insulating plate having a metal film serving as an electrode is attached to a metal plate serving as a module substrate, similarly to the related art. Conversely, by directly connecting the electrode on the active area surface of the power device chip and the electrode on the module side with solder etc., the heat generated from the active area of the chip flows to the module without passing through the chip itself,
Since the heat flow does not pass through the chip itself, the thermal resistance of the entire module structure is reduced. Furthermore, the connection between the electrode on the surface of the active region of the chip and the electrode on the module side, which has conventionally been performed by wire bonding, is directly connected by soldering or the like as described above, thereby reducing the number of connection points and increasing reliability. Is compact, and the wiring inductance in the module is reduced.

【0024】さらに、特許請求の範囲(請求項2)に係
わるパワーデバイスチップの実装構造においては、上記
(請求項1)のように実装したチップの裏面と、対応す
るモジュール側の電極とをリードフレームで接続するこ
とにより、モジュール構造の変更を最小限にとどめなが
ら、裏面電極の接続点数を最小にして信頼性が向上す
る。
Further, in the power device chip mounting structure according to the claims (claim 2), the back surface of the chip mounted as described above (claim 1) and the corresponding electrode on the module side are leaded. By connecting with a frame, the number of connection points of the back surface electrodes is minimized and the reliability is improved while the change in the module structure is minimized.

【0025】さらに、特許請求の範囲(請求項3)に係
わるパワーデバイスチップの実装構造においては、上記
(請求項1)のように実装したチップの裏面と、対応す
るモジュール側の金属端子とを、直接溶接することによ
り、モジュール外形がコンパクトになり、新たにこの金
属端子も副放熱路となる。
Further, in the power device chip mounting structure according to the claims (claim 3), the back surface of the chip mounted as described above (claim 1) and the corresponding metal terminal on the module side are connected. By performing direct welding, the outer shape of the module becomes compact, and this metal terminal also newly serves as a sub-radiator.

【0026】さらに、特許請求の範囲(請求項4)に係
わるパワーデバイスチップの実装構造においては、上記
(請求項1)のように実装したチップの裏面と、対応す
るモジュール側の電極とを、従来同様のワイヤボンディ
ングで接続することにより、実装作業が簡略になる。
Further, in the power device chip mounting structure according to the claims (claim 4), the back surface of the chip mounted as described above (claim 1) and the corresponding module-side electrode are formed as follows. The connection work is simplified by the same wire bonding as in the past, so that the mounting operation is simplified.

【0027】特許請求の範囲(請求項5)に係わるパワ
ーデバイスチップの実装構造においては、(請求項1)
においてチップが実装されている構造体と同様の構造体
をチップ裏面に溶接する、すなわちチップを2つの構造
体によってサンドイッチすることで、放熱効果が向上す
る。また、2つの構造体の間には、チップと共に所定の
間隔を確保する緩衝体が挟在し、外力からチップを守
る。
In the mounting structure of the power device chip according to the claims (claim 5), (claim 1)
By welding a structure similar to the structure on which the chip is mounted to the back surface of the chip, that is, by sandwiching the chip between the two structures, the heat radiation effect is improved. In addition, between the two structures, a buffer that secures a predetermined space is interposed with the chip, and protects the chip from external force.

【0028】さらに、特許請求の範囲(請求項6)に係
わるパワーデバイスチップの実装構造においては、(請
求項5)のように実装した構造の金属板において、前記
絶縁板と接していない他の主面に放熱フィンをもつこと
で、放熱特性が向上する。
Further, in the mounting structure of the power device chip according to the claim (claim 6), in the metal plate having the structure mounted as described in (claim 5), another metal plate not in contact with the insulating plate may be used. By having the radiation fin on the main surface, the radiation characteristic is improved.

【0029】さらに、特許請求の範囲(請求項7)に係
わるパワーデバイスチップの実装構造においては、上記
(請求項1)〜(請求項5)のように実装した構造にお
いて、構造体上の金属膜とチップ側の金属膜とを、半田
で溶接することにより、実装工程が簡便になる。
Further, in the mounting structure of a power device chip according to the claims (claim 7), in the structure mounted as described in the above (claims 1 to 5), the metal on the structure is The mounting process is simplified by welding the film and the metal film on the chip side with solder.

【0030】[0030]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕以下、この発明に係るパワーデバイスチッ
プの実装構造の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。本実施例1は図1〜図7を用いて説明する。中でも
図1〜3は本実施例の基本的構造を示したもので、図1
は実施例であるパワーデバイスの実装構造の一断面図、
図2はこれに使われるパワーデバイスチップの表面電極
を示した表面図、図3はこれが実装されるモジュールの
表面電極構造を示した表面図である。図において、10
1は縦型パワーデバイスである半導体チップであり、本
実施例では縦型パワーMOSトランジスタを例にとって
説明する。この半導体チップ101の裏面はドレイン電
極となる電極膜102が形成されている。また、103
はモジュールの基板となる金属製のモジュール基板、1
04は、このモジュール基板103の上に固定された絶
縁板、105は絶縁板104上に形成された金属膜(電
極膜)で、半導体チップ101上のソース電極に対応す
る。なお、106は半導体チップを実装する際、金属膜
105の余計な部分に半田を付着させないための保護膜
である。
[Embodiment 1] An embodiment of a mounting structure of a power device chip according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3 show the basic structure of the present embodiment.
Is a cross-sectional view of the mounting structure of the power device according to the embodiment,
FIG. 2 is a front view showing a surface electrode of a power device chip used for this, and FIG. 3 is a front view showing a surface electrode structure of a module on which the power device chip is mounted. In the figure, 10
Reference numeral 1 denotes a semiconductor chip which is a vertical power device. In this embodiment, a vertical power MOS transistor will be described as an example. On the back surface of the semiconductor chip 101, an electrode film 102 serving as a drain electrode is formed. Also, 103
Is a metal module substrate serving as a module substrate, 1
Reference numeral 04 denotes an insulating plate fixed on the module substrate 103, and reference numeral 105 denotes a metal film (electrode film) formed on the insulating plate 104, which corresponds to a source electrode on the semiconductor chip 101. Reference numeral 106 denotes a protective film for preventing solder from adhering to an unnecessary portion of the metal film 105 when a semiconductor chip is mounted.

【0031】また、107はソース端子、108はドレ
イン端子、109はドレイン端子108用のリードフレ
ームであり、半導体チップ101のドレイン電極とドレ
イン端子108とに半田110により接続されている。
また、111はモジュールを収納および保護するための
箱型をなした外殻ケースである。これはプラスチックも
しくはセラミックもしくは木材など、比較的堅牢で絶縁
性の高い材質よりなる。外殻ケース111の上面はソー
ス端子107およびドレイン端子108の一部が外部に
露出し、さらに、これらのソース端子107およびドレ
イン端子108に対応する部分に、圧着端子等をネジ止
めするためのナット112がそれぞれ埋設されている。
さらに、113はモジュール基板103の端部に設けら
れ、冷却装置を固定するためのネジ穴、114は半導体
チップ101表面に形成された絶縁膜、115はアルミ
ニウム合金製のソース電極である。
Reference numeral 107 denotes a source terminal, 108 denotes a drain terminal, and 109 denotes a lead frame for the drain terminal 108, which is connected to the drain electrode and the drain terminal 108 of the semiconductor chip 101 by solder 110.
Reference numeral 111 denotes a box-shaped outer shell case for storing and protecting the module. It is made of a relatively strong and highly insulating material such as plastic or ceramic or wood. On the upper surface of the outer shell case 111, a part of the source terminal 107 and the drain terminal 108 is exposed to the outside. Further, a nut for screwing a crimp terminal or the like to a portion corresponding to the source terminal 107 and the drain terminal 108. 112 are respectively buried.
Reference numeral 113 denotes a screw hole provided at an end of the module substrate 103 for fixing a cooling device; 114, an insulating film formed on the surface of the semiconductor chip 101; and 115, a source electrode made of an aluminum alloy.

【0032】図2は、図1の構造を構成する半導体チッ
プ101の表面電極構造を示す平面図であり、半導体チ
ップ101の表面には、ソース電極115とゲート電極
201の2つの電極が存在する(上記図1においてはソ
ース電極115のみ表示している)。また、半導体チッ
プ101の表面には、絶縁膜114が形成されており、
さらに、絶縁膜114には金属膜が露出するコンタクト
用の窓115A、201Aが開けられている。
FIG. 2 is a plan view showing the surface electrode structure of the semiconductor chip 101 constituting the structure of FIG. 1. On the surface of the semiconductor chip 101, there are two electrodes, a source electrode 115 and a gate electrode 201. (Only the source electrode 115 is shown in FIG. 1). Further, an insulating film 114 is formed on the surface of the semiconductor chip 101,
Further, contact windows 115A and 201A through which the metal film is exposed are opened in the insulating film 114.

【0033】図3は、上記図1に示したモジュールの外
殻ケース111と半導体チップ101および各端子を取
り除いた場合における平面図であり、図において、30
1はゲート端子である。また、破線部分で示す位置が半
導体チップ101の実装位置となる。
FIG. 3 is a plan view of the module shown in FIG. 1 when the outer shell case 111, the semiconductor chip 101 and each terminal are removed.
1 is a gate terminal. The position indicated by the broken line is the mounting position of the semiconductor chip 101.

【0034】また、絶縁板104の表面には、半導体チ
ップ101のソース電極115に対応している金属膜1
05と、ゲート電極201に対応している金属膜302
が形成されている。さらに、これらの上には保護膜(絶
縁膜)106が形成されており、図3における105A
および302Aは、保護膜(絶縁膜)106に開けられ
た窓、すなわち、金属部分が露出したコンタクト用の電
極窓である。また、保護膜(絶縁膜)106に設けられ
た電極窓105Aおよび302Aは、半導体チップ10
1の絶縁膜114に設けられた電極窓115Aおよび2
01Aに対応している。
The metal film 1 corresponding to the source electrode 115 of the semiconductor chip 101 is formed on the surface of the insulating plate 104.
05 and the metal film 302 corresponding to the gate electrode 201
Are formed. Further, a protective film (insulating film) 106 is formed on these, and 105A in FIG.
Reference numerals 302A and 302A denote windows opened in the protective film (insulating film) 106, that is, contact electrode windows in which metal portions are exposed. The electrode windows 105A and 302A provided in the protective film (insulating film) 106 are
Electrode windows 115A and 2A provided in one insulating film 114
01A.

【0035】また、図2には図示していないが、絶縁膜
114の電極窓115Aおよび201Aの上にはそれぞ
れ半田層があり、半導体チップ101とモジュールの金
属膜105を溶接する。なお、半導体チップ101上の
ソース電極115およびゲート電極201は、如何なる
金属材料を用いてもよい。この場合、多層金属でもよ
く、例えば、半導体チップ101と接触する層はアルミ
ニウム合金からなり、その上にニッケル層、さらに、該
ニッケル層上に銀の層をもつ多層膜の構造としてもよ
い。
Although not shown in FIG. 2, a solder layer is provided on each of the electrode windows 115A and 201A of the insulating film 114, and the semiconductor chip 101 and the metal film 105 of the module are welded. Note that the source electrode 115 and the gate electrode 201 on the semiconductor chip 101 may use any metal material. In this case, a multilayer metal may be used. For example, the layer in contact with the semiconductor chip 101 may be made of an aluminum alloy, and may have a multilayer structure having a nickel layer thereon and a silver layer on the nickel layer.

【0036】なお、電極窓115Aと電極窓201A、
電極窓105Aと電極窓302Aの間隔は、半田が溶融
した際に短絡しない程度の距離をあけて設けられてい
る。このように、図2および図3を比較してみて明らか
なように、半導体チップ101上の電極窓115Aおよ
び電極窓201Aと、電極窓105Aおよび電極窓30
2Aはそれぞれ対面して重ね合わされるように構成され
ている。
The electrode windows 115A and 201A,
The interval between the electrode window 105A and the electrode window 302A is provided such that a short circuit does not occur when the solder is melted. As is apparent from comparison between FIGS. 2 and 3, the electrode windows 115A and 201A on the semiconductor chip 101, the electrode windows 105A and the electrode windows 30
2A are configured to be superposed face to face.

【0037】また、上記における半田膜は、蒸着やスク
リーン印刷等により形成され、ソース電極115とゲー
ト電極201に対応した半田膜間は、実装時に短絡しな
いように十分な距離が設けられている。また、絶縁板1
02上の金属膜にも、半田が付着してほしくない領域に
は、保護膜106により半田を弾くように構成されてい
る。さらに、モジュール基板103と絶縁板104およ
びその他のリード等の部品は、予め高温半田により所定
の位置に溶接されている。
The above solder film is formed by vapor deposition, screen printing, or the like, and a sufficient distance is provided between the solder film corresponding to the source electrode 115 and the gate electrode 201 so as not to short-circuit during mounting. Insulating plate 1
In a region where the solder is not desired to adhere to the metal film on the metal film 02 as well, the protective film 106 is used to repel the solder. Further, the module substrate 103, the insulating plate 104, and other components such as leads are welded to predetermined positions by high-temperature solder in advance.

【0038】さらに半導体チップは、絶縁板104上の
各金属膜の上に、半導体チップ側の対応する電極がこれ
と重なり合うように配置し、さらに、裏面電極と対応す
る端子をつなぐリードフレーム109を乗せ、加熱して
半田溶接されている。なお、この半田は先にモジュール
を溶接した高温半田に対して低融点の半田を用いる。ま
た、半田溶融に際しては、半導体チップ101と金属膜
間にボイドが発生することを防止するため、真空内にお
いて溶接することもできる。
Further, the semiconductor chip is arranged on each metal film on the insulating plate 104 such that the corresponding electrode on the semiconductor chip side is overlapped therewith. Further, a lead frame 109 for connecting the terminal corresponding to the back electrode is provided. Placed, heated and soldered. This solder uses a solder having a lower melting point than the high-temperature solder to which the module has been previously welded. Further, at the time of melting the solder, welding can be performed in a vacuum in order to prevent generation of voids between the semiconductor chip 101 and the metal film.

【0039】また、図4は他の実施例を示した断面図で
あるが、このように裏面電極に対応する端子を直接、半
導体チップ101の裏面に接続することもできる。この
ようにすることで、この金属端子はあらたな副熱流路と
なり、モジュールの熱抵抗低減に寄与する。さらに図5
は他の実施例を示した断面図であるが、裏面電極と対応
するモジュール側の端子との接続をワイヤボンディング
(金属ワイヤ501)で接続してもよい。これは、例え
ば、ラテラル型パワーデバイスチップにおいて、裏面電
極には大電流は流れないが、アースのみをとっておく必
要がある場合等に対して有効な実装方法である。また、
ワイヤの本数は1本あるいは少数の本数で済み、裏面は
半導体チップ101全面が電極であるため、ワイヤはボ
ンディング時に位置合わせをする必要がなく、実装作業
を簡略化することができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment. In this manner, terminals corresponding to the back electrode can be directly connected to the back surface of the semiconductor chip 101. By doing so, the metal terminal becomes a new auxiliary heat flow path and contributes to a reduction in the thermal resistance of the module. Further FIG.
Is a cross-sectional view showing another embodiment, but the connection between the back surface electrode and the corresponding terminal on the module side may be connected by wire bonding (metal wire 501). This is an effective mounting method in a lateral power device chip, for example, when a large current does not flow through the back surface electrode, but it is necessary to keep only the ground. Also,
Since the number of wires is one or a small number, and the back surface is an electrode on the entire surface of the semiconductor chip 101, the wires do not need to be aligned at the time of bonding, and the mounting operation can be simplified.

【0040】以上のパワーデバイスチップの実装構造に
より、半導体チップ101表面から発熱した熱は、半導
体チップ101自体を通らずに、直接絶縁板104を介
してモジュール基板103へと伝導する。このため、該
熱伝導の分、熱抵抗が低減されることになる。
With the above-described power device chip mounting structure, heat generated from the surface of the semiconductor chip 101 is directly conducted to the module substrate 103 via the insulating plate 104 without passing through the semiconductor chip 101 itself. Therefore, the thermal resistance is reduced by the heat conduction.

【0041】ところで、本実施例のようにワイヤボンデ
ィングを用いずに、半導体チップ101の活性領域を直
接モジュール側の金属膜と接続する構成とすることによ
り、その接続点数を最小限に留めることができ、配線の
信頼性が向上する。また、上記のように、広い面積の半
田接続部分を有するため、その強度はワイヤのボンディ
ング部に対して著しく高くなる。
By employing a configuration in which the active region of the semiconductor chip 101 is directly connected to the metal film on the module side without using wire bonding as in the present embodiment, the number of connection points can be minimized. And the reliability of the wiring is improved. Further, as described above, since the solder connection portion has a large area, its strength is significantly higher than that of the wire bonding portion.

【0042】本実施例による実装方法は、ICチップに
おけるフリップチップ技術における装置を一部改造・転
用することによって、比較的容易に実現することができ
る。フリップチップ技術は、接続点数の多いICの配線
を効率よく実装するために使われているものである。I
Cチップの実装において半田接続される領域はICチッ
プ内の活性領域から離れた場所(主に周辺部)に設けら
れたパッド領域である。これに対し、本実施例の場合、
半田溶接される場所は、直接熱を発する活性領域の上で
あり、半田領域が主電流路であり、かつ、主熱流路であ
る点が、ICの場合と大きく異なる。
The mounting method according to the present embodiment can be realized relatively easily by partially remodeling and diverting a device based on flip chip technology for an IC chip. The flip chip technology is used for efficiently mounting wiring of an IC having a large number of connection points. I
The area to be solder-connected in the mounting of the C chip is a pad area provided at a location (mainly a peripheral part) away from the active area in the IC chip. In contrast, in the case of the present embodiment,
The location where the solder is welded is on the active region that directly generates heat, and the point that the solder region is the main current path and the main heat flow path is greatly different from the case of the IC.

【0043】さらに、従来例において示したワイヤボン
ディングによる接続方法にあっては、アルミニウムある
いはアルミニウム合金からなる電極膜に、アルミニウム
を主成分とするワイヤを、超音波を印加しながら圧力を
加えて接着する。このボンディング時におけるダメージ
を回避するため、従来は活性領域から離れた領域にボン
ディング領域を設けている。この領域はチップ面積のか
なりの部分を占有し、チップサイズを縮小できない1つ
の要因となっている。
Further, in the connection method by wire bonding shown in the conventional example, a wire containing aluminum as a main component is bonded to an electrode film made of aluminum or an aluminum alloy by applying pressure while applying ultrasonic waves. I do. In order to avoid the damage at the time of bonding, a bonding region is conventionally provided in a region apart from the active region. This region occupies a considerable part of the chip area, and is one factor that cannot reduce the chip size.

【0044】従来におけるワイヤボンディング方法にお
いては、ボンディング領域としてワイヤ径の3倍×5倍
の領域が必要であった。そして、ワイヤをなるべく一方
向に揃えて実装することから、ボンディング領域の形状
がチップ上のトランジスタの設計自由度をも制限してい
た。一部に活性領域上の金属膜に直接ワイヤボンディン
グする方法も一般に利用されているが、この場合におい
ても活性領域にダメージを与えないように、ボンディン
グ条件は慎重に設定しなければならない。
In the conventional wire bonding method, a bonding area of 3 × 5 times the wire diameter was required. Since the wires are mounted in one direction as much as possible, the shape of the bonding region also limits the degree of freedom in designing transistors on the chip. Although a method of wire bonding directly to a metal film on the active region is also generally used in some cases, the bonding conditions must be carefully set so that the active region is not damaged in this case.

【0045】上記従来における問題点に対して、本実施
例では電極の接着に半田溶融を用いることにより、接着
部分に圧力をかけずに処理することができる。したがっ
て、活性領域上にダメージを与えずに、容易にチップ外
部との接続を形成することができる。
In contrast to the above-mentioned conventional problems, in the present embodiment, by using solder melting for bonding the electrodes, the processing can be performed without applying pressure to the bonded portions. Therefore, a connection with the outside of the chip can be easily formed without damaging the active region.

【0046】さらに、チップ上の接続面の形状は任意で
ある。図6、7は図2に対応するパワーデバイスチップ
の表面電極構造の他の実施例であるが、図6のように、
パワーデバイスチップの活性領域として使いにくい角部
の領域を制御端子用コンタクトとして利用することがで
きる。また、図7のように、チップの活性領域の一辺に
細長いコンタクト領域(201A)を設けることもでき
る。
Further, the shape of the connection surface on the chip is arbitrary. FIGS. 6 and 7 show another embodiment of the surface electrode structure of the power device chip corresponding to FIG. 2, but as shown in FIG.
A corner region that is difficult to use as an active region of the power device chip can be used as a control terminal contact. Further, as shown in FIG. 7, an elongated contact region (201A) can be provided on one side of the active region of the chip.

【0047】さらに、例えば、通常のバイポーラトラン
ジスタチップで採用している櫛歯形のエミッタ配線とベ
ース配線において、配線上に直接半田接続を持つような
構成も可能である。したがって、このようにチップ設計
における自由度が格段に向上する。また、ワイヤでは実
現できない大面積の接続が可能であり、配線の電気抵抗
を低減することができる。
Further, for example, in the case of a comb-shaped emitter wiring and a base wiring used in a normal bipolar transistor chip, it is also possible to employ a configuration in which a solder connection is directly provided on the wiring. Therefore, the degree of freedom in chip design is significantly improved. Further, a large-area connection that cannot be realized by a wire can be performed, and the electric resistance of the wiring can be reduced.

【0048】また、従来においては、熱抵抗を低減する
ための手段として、チップ自身の厚さを薄くする工夫を
してきたが、本実施例においてはチップ自身が熱流路と
ならない構造のため、このような工程も省略することが
できる。
In the prior art, as a means for reducing the thermal resistance, an attempt has been made to reduce the thickness of the chip itself. However, in the present embodiment, since the chip itself does not serve as a heat flow path, this structure is not used. Such a step can also be omitted.

【0049】また、ワイヤボンディングではn本のワイ
ヤを用いて接続点数が2×n点存在していたのに対し、
大面積の半田接続領域によって接続点数も1点とするこ
とができる。したがって、チップ面積を有効に利用しな
がら、信頼性の高い実装を実現することが可能となる。
さらに、例えば、ラテラル型パワーデバイスチップの場
合のように、金属電極を2層用いた多層配線上に、直接
ワイヤボンディングすることは困難であったが、本実施
例を適用することにより、このような構造であっても半
田接続することが可能となり、チップ面積を最大限に有
効利用することができる。
In the wire bonding, the number of connection points was 2 × n using n wires.
The number of connection points can be reduced to one by the large-area solder connection area. Therefore, it is possible to realize highly reliable mounting while effectively using the chip area.
Further, for example, as in the case of a lateral type power device chip, it is difficult to perform direct wire bonding on a multi-layer wiring using two metal electrodes. Even with a simple structure, it is possible to perform solder connection, and the chip area can be effectively used to the maximum.

【0050】また、IGBTチップのような場合、電流
容量よりはモジュールの放熱能力の制限から、ある程度
のチップ面積を要求される。これに対し、本実施例の実
装構造は、モジュール全体の熱抵抗が、例えば、15%
低減されると、従来の規格内においてチップ面積を15
%低減させることができ、その結果、チップ単価を低減
することができる。
In the case of an IGBT chip, a certain chip area is required rather than the current capacity due to the limitation of the heat radiation capability of the module. On the other hand, in the mounting structure of this embodiment, the thermal resistance of the entire module is, for example, 15%.
When reduced, the chip area can be reduced to 15
%, And as a result, the cost per chip can be reduced.

【0051】〔実施例2〕次に、実施例2について説明
する。実施例2は図8〜図13を用いて説明する。中で
も、図8〜図12はひとつの実施例を示すものである。
図8は図9中の線分A−A’に沿った断面図である。逆
に図9は、図8における線分A−A’に沿って切り開い
たパワーデバイスチップの実装構造の底部にあたる表面
図であり、図10は、これに対応する上部の表面図であ
る。さらに図11は、図9中の線分B−B’に沿った断
面図を示し、図12はこの実装構造の斜視図を示してい
る。図13は図8に対応する、実施例2に係る他の実施
例を示した断面図である。
Second Embodiment Next, a second embodiment will be described. Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. In particular, FIGS. 8 to 12 show one embodiment.
FIG. 8 is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. Conversely, FIG. 9 is a surface view corresponding to the bottom of the mounting structure of the power device chip cut along the line AA ′ in FIG. 8, and FIG. 10 is a corresponding upper surface view. FIG. 11 is a sectional view taken along line BB 'in FIG. 9, and FIG. 12 is a perspective view of the mounting structure. FIG. 13 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 8 and illustrating another embodiment according to the second embodiment.

【0052】本実施例に係る上記各説明図は、実施例1
と同一機能のものについては、同じ符号を付して、その
説明を省略する。実施例2は、実施例1に加えて、裏面
にも絶縁板104’とモジュール基板103’による構
造体を接続する。さらに、絶縁板104と絶縁板10
4’の間隔を一定に保持すための緩衝体801を設け
る。緩衝体801は、半導体チップ101の厚さと、ソ
ース電極側115側の半田の規定厚さと、裏面電極側の
半田の規定厚さを合計した距離を一定範囲内に抑える機
能をもっている。また、この緩衝体801は、モジュー
ルの端子と一体化してもよい。さらに、緩衝体801
は、モジュールに加わる圧力に耐え、上記厚さを保持し
て半導体チップ101にダメージを与えなければ、どの
ような材質を用いてもよい。
Each of the explanatory diagrams according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
Those having the same functions as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the second embodiment, in addition to the first embodiment, a structure composed of an insulating plate 104 'and a module substrate 103' is also connected to the back surface. Further, the insulating plate 104 and the insulating plate 10
A buffer 801 for keeping the interval of 4 'constant is provided. The buffer 801 has a function of keeping the total distance of the thickness of the semiconductor chip 101, the specified thickness of the solder on the source electrode side 115 side, and the specified thickness of the solder on the back electrode side within a certain range. Further, the buffer 801 may be integrated with the terminal of the module. Further, the buffer 801
Any material may be used as long as it can withstand the pressure applied to the module and does not damage the semiconductor chip 101 while maintaining the above thickness.

【0053】図において、緩衝体801は、絶縁板10
4および104’と接触しているが、緩衝体801自体
が絶縁物により構成され、金属膜105あるいは10
5’と接触する位置にあってもよい。さらに、緩衝体8
01は、半導体チップ101を外圧から保護する目的で
あることから、できるだけ半導体チップ101に近い位
置に設けることが好ましい。
In the figure, a buffer 801 is provided on the insulating plate 10.
4 and 104 ', but the buffer 801 itself is made of an insulator, and the metal film 105 or 10'
It may be at a position that contacts 5 ′. Further, the buffer 8
Since 01 is for the purpose of protecting the semiconductor chip 101 from external pressure, it is preferable to provide it at a position as close to the semiconductor chip 101 as possible.

【0054】したがって、上記実施例2の構成にあって
は、両側に絶縁板104,104’とモジュール基板1
03,103’を設けて接続した構造体であるため、半
導体チップ101から発熱した熱は両側に伝導され、こ
のモジュールを2つの冷却装置で挟んで用いることによ
り、さらに半導体チップ101の放熱効果は2倍近くま
で高めることができる。また、緩衝体801を設けるこ
とにより、その間隔を一定に保持することができると共
に、半導体チップ101に対して加わる外圧を阻止する
ことができる。
Therefore, in the configuration of the second embodiment, the insulating plates 104, 104 'and the module substrate 1 are provided on both sides.
03 and 103 ', the heat generated from the semiconductor chip 101 is conducted to both sides. By using this module sandwiched between two cooling devices, the heat dissipation effect of the semiconductor chip 101 is further improved. It can be increased to nearly twice. In addition, by providing the buffer 801, the interval can be kept constant, and external pressure applied to the semiconductor chip 101 can be prevented.

【0055】ところで、上記のように縦型半導体チップ
の2つの主面に放熱板を形成する構成は、従来、サイリ
スタ等において実施されている平型パッケージがある。
これはウェハサイズの円形のデバイスを、電極の溶接で
はなく両面から金属板で押さえつけることにより接続す
るものである。したがって、第1に、表面のMOS構造
のようなデリケートな構造体をもつチップに対しては使
うことができない。
As a configuration in which the heat sink is formed on the two main surfaces of the vertical semiconductor chip as described above, there is a flat package conventionally implemented in a thyristor or the like.
In this method, a wafer-shaped circular device is connected by pressing a metal plate from both sides instead of welding electrodes. Therefore, first, it cannot be used for a chip having a delicate structure such as a MOS structure on the surface.

【0056】また、サイリスタにおける制御電極は、ウ
ェハ表面に掘られた深さ数十μmの溝を伝わって、ウェ
ハの縁あるいは中心から別端子として引き出されてい
る。したがって、第2に、プレーナ技術で作製されたチ
ップをこれに実装することは困難である。
The control electrode of the thyristor is extended as a separate terminal from the edge or the center of the wafer through a groove having a depth of several tens of μm dug in the wafer surface. Therefore, secondly, it is difficult to mount a chip manufactured by the planar technology on the chip.

【0057】さらに、上記従来における構成にあって
は、両金属板が主端子電極であり、かつ、放熱面であ
る。したがって、第3に、これを使用する際には、接触
する冷却装置を電極として用いながら、これを他と絶縁
するか、あるいは冷却装置と電極との間に別の絶縁体を
設ける必要がある。
Further, in the above-described conventional configuration, both metal plates are the main terminal electrodes and the heat radiating surfaces. Therefore, third, when using this, it is necessary to insulate it from others while using the cooling device in contact as an electrode, or to provide another insulator between the cooling device and the electrode. .

【0058】これに対して本実施例においては、モジュ
ールの放熱面の金属は絶縁板104により電極に対して
絶縁されている。したがって、上記平型パッケージにお
ける第3の問題点は当初から存在しないことになる。さ
らに、緩衝体801を設けたことにより、表面にMOS
構造のようなデリケートな構造があるデバイスを実装す
ることが可能となる。
On the other hand, in the present embodiment, the metal on the heat radiation surface of the module is insulated from the electrodes by the insulating plate 104. Therefore, the third problem in the flat package does not exist from the beginning. Furthermore, by providing the buffer body 801, the MOS
A device having a delicate structure such as a structure can be mounted.

【0059】次に、上記構造のモジュールの製造方法に
ついて説明する。半導体チップ101を溶接する工程は
実施例1と同様である。すなわち、低融点半田で半導体
チップ101を固定し、冷却した後、半導体チップ10
1をポリイミド系等、2〜300°Cの耐熱性接着材で
固定する。これによって、半導体チップ101が発熱し
たときに半田が溶融して半導体チップ101が動くこと
を防止し、さらに、半導体チップ101表面への湿気の
進入を阻止することができる。
Next, a method of manufacturing a module having the above structure will be described. The step of welding the semiconductor chip 101 is the same as in the first embodiment. That is, the semiconductor chip 101 is fixed with low melting point solder, and after cooling, the semiconductor chip 10 is fixed.
1 is fixed with a heat-resistant adhesive of 2 to 300 ° C., such as a polyimide-based material. Thus, when the semiconductor chip 101 generates heat, the solder is prevented from melting and the semiconductor chip 101 is prevented from moving, and furthermore, it is possible to prevent moisture from entering the surface of the semiconductor chip 101.

【0060】上記処理工程の後、表面の露出している半
導体チップ101の裏面に半田シートを載せ、絶縁板1
04’上の金属膜105’と溶接する。なお、この場合
における半田シートは、半導体チップ101より面積が
小さく、厚さは数百μmのものを用いる。また、半田が
溶融した際には、半田が半導体チップ101全体に広が
り、該半田の厚さは50μm程度となるように半田シー
トの体積を設定する。
After the above processing steps, a solder sheet is placed on the back surface of the semiconductor chip 101 whose surface is exposed,
Weld with the metal film 105 'on 04'. In this case, the solder sheet having a smaller area than the semiconductor chip 101 and a thickness of several hundred μm is used. When the solder is melted, the volume of the solder sheet is set so that the solder spreads over the entire semiconductor chip 101 and the thickness of the solder is about 50 μm.

【0061】一方、緩衝体801は、半導体チップ10
1の厚さと、ソース電極側115側の半田の規定厚さ
と、裏面電極側の半田の規定厚さとを合計した厚さに設
定されているので、加熱前には緩衝体801が両側の絶
縁板104,104’には接触していないが、加熱によ
り半田が溶融し、該溶融した半田が広がることにより絶
縁板104,104’に接触する。なお、それ以上は絶
縁板同士は接近せず、モジュール基板103’と絶縁板
104’による構造体の重さは半導体チップ101にか
かることがない。
On the other hand, the buffer body 801 is connected to the semiconductor chip 10.
1 and the specified thickness of the solder on the source electrode side 115 and the specified thickness of the solder on the back electrode side. Although not in contact with 104 and 104 ′, the solder melts by heating, and the melted solder spreads and contacts insulating plates 104 and 104 ′. Further, the insulating plates do not approach each other any more, and the weight of the structure by the module substrate 103 ′ and the insulating plate 104 ′ does not cover the semiconductor chip 101.

【0062】図13は、実施例2に係る他の構成例を示
す断面図であり、モジュール基板103’を図示の如く
フィン状にして放熱機能を高めた形状としている。ま
た、一方の主面のモジュール基板103はそのままの形
状で、従来と同様に冷却装置に取り付ける構成である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another configuration example according to the second embodiment, in which the module substrate 103 'is formed into a fin shape as shown in the figure to enhance the heat radiation function. Further, the module substrate 103 on one main surface has the same shape, and is configured to be attached to the cooling device as in the related art.

【0063】以上の構成により、放熱効果をさらに向上
させることができると共に、あらたに放熱フィンを取り
付ける必要がなくなる。なお、図13では、放熱フィン
を形成している側を半導体チップ101の裏面側とした
が、反対側のモジュール基板103にフィンが取付けら
れてもよく、あるいは用途に応じて両側に取付けてもよ
い。
With the above-described structure, the heat radiation effect can be further improved, and it is not necessary to attach a new heat radiation fin. In FIG. 13, the side on which the radiation fins are formed is the back side of the semiconductor chip 101. However, the fins may be mounted on the opposite module substrate 103, or may be mounted on both sides depending on the application. Good.

【0064】さらに、従来におけるモジュールにおいて
は、構造体を冷却装置に密着させるためにモジュールの
端部をネジで締め付けている。このとき、モジュール基
板103がある程度の剛性を有し、金属板が歪まず均一
に冷却装置に密着するため、モジュール基板103はあ
る程度の厚さを必要とする。その結果、金属板は熱抵抗
の大半を占めることになる。これに対して、本実施例で
は、モジュールは二主面の両側から冷却装置に圧着され
る構成となっているため、モジュールを冷却装置に密着
させるためにネジで締めあげる必要がなくなる。したが
って、モジュール基板103の厚さも薄くすることが可
能となり、モジュールの熱抵抗におけるかなりの部分を
削減することができる。
Further, in the conventional module, the end of the module is fastened with a screw in order to bring the structure into close contact with the cooling device. At this time, since the module substrate 103 has a certain degree of rigidity and the metal plate adheres uniformly to the cooling device without distortion, the module substrate 103 needs a certain thickness. As a result, the metal plate occupies most of the thermal resistance. On the other hand, in this embodiment, since the module is configured to be pressure-bonded to the cooling device from both sides of the two main surfaces, it is not necessary to tighten the module with a screw in order to bring the module into close contact with the cooling device. Therefore, the thickness of the module substrate 103 can be reduced, and a considerable part of the thermal resistance of the module can be reduced.

【0065】〔実施例3〕次に、実施例3について説明
する。実施例3は、図14〜図17を用いて説明する。
実施例3では、複数のトランジスタを内蔵するモジュー
ル例に関するものであり、図14〜図17は、インバー
タを構成する際に用いられるような異なる動作がなされ
る2組のトランジスタを持つモジュールである。また、
図17は、上記図14に示したパワーデバイスの等価回
路図である。
Third Embodiment Next, a third embodiment will be described. The third embodiment will be described with reference to FIGS.
The third embodiment relates to an example of a module including a plurality of transistors, and FIGS. 14 to 17 illustrate a module having two sets of transistors that perform different operations as used when configuring an inverter. Also,
FIG. 17 is an equivalent circuit diagram of the power device shown in FIG.

【0066】すなわち、図14は、実施例3に係るパワ
ーデバイスチップの実装構造を断面から示す説明図であ
り、図15におけるA−A’断面を示している。また、
図15は、実施例3に係るパワーデバイスチップの実装
構造を断面から示す説明図であり、図14における2つ
のチップを通過する線分により切り開いた平面図を示し
ている。
That is, FIG. 14 is an explanatory view showing a mounting structure of the power device chip according to the third embodiment from a cross section, and shows an AA ′ cross section in FIG. Also,
FIG. 15 is an explanatory view showing a mounting structure of the power device chip according to the third embodiment from a cross section, and shows a plan view cut out by a line passing through two chips in FIG. 14.

【0067】図において、実施例1および実施例2と同
一機能のものは同じ符号を用いて、その説明を省略す
る。ただし、添字「u」が付いたものはインバータ回路
中における高電位側のトランジスタに関連するもの、添
字「d」の付いたものは低電位側のトランジスタに関連
するものである。また、1401は低電位側のドレイン
電極102dと高電位側のソース電極115uを接続す
るリードである。また、図15および図17における1
501dおよび1501uはそれぞれ還流ダイオードを
示す。
In the figure, components having the same functions as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. However, the one with the suffix “u” relates to the transistor on the high potential side in the inverter circuit, and the one with the suffix “d” relates to the transistor on the low potential side. Reference numeral 1401 denotes a lead connecting the low potential side drain electrode 102d and the high potential side source electrode 115u. 15 and FIG.
Reference numerals 501d and 1501u denote reflux diodes, respectively.

【0068】以上のような構成により従来と比較して、
次のような効果がある。すなわち、従来におけるワイヤ
ボンディングを用いた方法では、上記のように複数の半
導体チップ101u,101dを実装する場合、チップ
の数に比例して実装工数が増加したが、本実施例の構成
とすることにより、半導体チップ101u,101dの
実装は一括処理で行うことができ、コストアップを招か
ない。
With the above configuration, compared with the conventional one,
The following effects are obtained. That is, in the conventional method using wire bonding, when a plurality of semiconductor chips 101u and 101d are mounted as described above, the number of mounting steps increases in proportion to the number of chips. Accordingly, the mounting of the semiconductor chips 101u and 101d can be performed in a batch process, and the cost does not increase.

【0069】また、一方にトランジスタを正立、他方を
倒立となるように配置することにより、底部と天井の電
極を連結するリード1401が不要となる。さらに、以
上の各実施例において、外殻ケース111の内部空間に
シリコーン樹脂等の絶縁物を充填してもよい。また、こ
の実施例に係るモジュールを半導体チップ101として
MOSトランジスタを用いたが、もちろん、バイポーラ
トランジスタやサイリスタ、その他縦型デバイスに限ら
ず、ラテラル型パワーデバイスや、さらには一部に論理
回路を搭載したスマートパワーデバイスのチップにも適
用することができる。
Further, by disposing the transistor on one side and the other on the other side, the lead 1401 for connecting the bottom and ceiling electrodes becomes unnecessary. Further, in each of the above embodiments, the inner space of the outer shell case 111 may be filled with an insulator such as a silicone resin. In addition, although the MOS transistor is used as the semiconductor chip 101 in the module according to this embodiment, it is needless to say that the power supply is not limited to a bipolar transistor, a thyristor, and other vertical devices, but a lateral power device, and a logic circuit is partially mounted. It can be applied to the chip of the smart power device.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上、各実施例を用いて説明してきた本
発明の効果をまとめると、特許請求の範囲(請求項1)
に係わるパワーデバイスチップの実装構造においては、
従来同様、電極たる金属膜をもった絶縁板をモジュール
基板たる金属板に取り付けた構造体に、従来とは逆にパ
ワーデバイスチップの活性領域面を下にして活性領域面
の電極とモジュール側の電極とを直接半田などで溶接す
ることにより、チップの活性領域から発した熱は、チッ
プ自身を通らずにモジュール側に流れる。すなわち、熱
流がチップ自身を通らないことでモジュール構造全体の
熱抵抗を低くすることができる。
The advantages of the present invention, which have been described with reference to the embodiments, are summarized below.
In the mounting structure of the power device chip related to
As before, a structure in which an insulating plate having a metal film serving as an electrode is attached to a metal plate serving as a module substrate, and the active region surface of the power device chip is turned down and the electrodes on the active region surface and the module side are mounted, contrary to the conventional method. By directly welding the electrodes with solder or the like, heat generated from the active region of the chip flows to the module side without passing through the chip itself. That is, since the heat flow does not pass through the chip itself, the thermal resistance of the entire module structure can be reduced.

【0071】さらに、従来はワイヤボンディングによっ
ていたチップの活性領域表面の電極とモジュール側電極
との接続を、上記の如くに直接半田等で溶接したことに
よって接続点数が減り、かつ接着強度も増して信頼性が
向上する。また、従来は活性領域内の電流の不均一によ
って起こる局所的な加熱がデバイスチップの安全動作領
域を制限していたが、上記の如く活性領域上の金属電極
が広い面積で直接つながってることから、この安全動作
領域が広がるという効果もある。
Furthermore, the connection between the electrode on the surface of the active region of the chip and the electrode on the module side, which has conventionally been performed by wire bonding, is directly welded with solder or the like as described above, so that the number of connection points is reduced and the bonding strength is increased. Reliability is improved. Conventionally, local heating caused by non-uniform current in the active region has limited the safe operation area of the device chip, but as described above, the metal electrodes on the active region are directly connected with a large area. This also has the effect of expanding the safe operation area.

【0072】また、同時に複数のワイヤを実装していた
手間が1回の溶接工程で済むので、実装コストも低減さ
れる。また、従来はデバイスチップ自身が熱流路に組み
込まれていたので、熱抵抗を低減するためにチップの厚
さを薄くする工程があったが、これを行う必要がなくな
ったので、製造工程ひいてはチップコストが軽減されう
るという効果もある。また、このように実装構造の熱抵
抗が低減することにより、従来、放熱面積を確保するた
めに敢えて大きくしていたチップサイズを適正な大きさ
に縮小することができ、チップコストを低減することが
できる。
Further, since the time for mounting a plurality of wires at the same time can be reduced to one welding step, the mounting cost can be reduced. Conventionally, the device chip itself was incorporated in the heat flow path, so there was a process of reducing the thickness of the chip in order to reduce the thermal resistance.However, it was no longer necessary to perform this process. There is also an effect that costs can be reduced. In addition, by reducing the thermal resistance of the mounting structure in this manner, the chip size, which was conventionally increased to secure a heat radiation area, can be reduced to an appropriate size, and the chip cost can be reduced. Can be.

【0073】さらに、特許請求の範囲(請求項2)に係
わるパワーデバイスチップの実装構造においては、上記
(請求項1)のように実装したチップの裏面と、対応す
るモジュール側の電極とをリードフレームで接続するこ
とにより、モジュール構造の変更を最小限にとどめなが
ら、裏面電極の接続点数を最小にして信頼性を向上する
ことができる。
Further, in the mounting structure of the power device chip according to the claims (claim 2), the back surface of the chip mounted as described in (claim 1) and the corresponding electrode on the module side are leaded. By connecting with a frame, it is possible to improve the reliability by minimizing the change in the module structure and minimizing the number of connection points of the back surface electrodes.

【0074】さらに、特許請求の範囲(請求項3)に係
わるパワーデバイスチップの実装構造においては、上記
(請求項1)のように実装したチップの裏面と、対応す
るモジュール側の金属端子とを、直接溶接することによ
り、モジュール外形がコンパクトになり、さらには、新
たにこの金属端子も熱流路として機能するので、放熱性
が向上する。
Further, in the power device chip mounting structure according to the claims (claim 3), the back surface of the chip mounted as described above (claim 1) and the corresponding metal terminal on the module side are connected. By performing direct welding, the outer shape of the module becomes compact, and furthermore, the metal terminal also functions as a heat flow path, so that the heat dissipation is improved.

【0075】さらに、特許請求の範囲(請求項4)に係
わるパワーデバイスチップの実装構造においては、上記
(請求項1)のように実装したチップの裏面と、対応す
るモジュール側の電極とを、従来同様のワイヤボンディ
ングで接続することにより、実装作業が簡略になる。こ
のような構成は、低電流容量のパワーデバイス、もしく
はラテラル型パワーデバイスチップにおいて裏面電極は
アースを取るだけでよいような場合に、特に有効であ
る。
Further, in the power device chip mounting structure according to the claims (claim 4), the back surface of the chip mounted as described above (claim 1) and the corresponding electrode on the module side are formed as follows. The connection work is simplified by the same wire bonding as in the past, so that the mounting operation is simplified. Such a configuration is particularly effective when the back electrode only needs to be grounded in a power device having a low current capacity or a lateral power device chip.

【0076】特許請求の範囲(請求項5)に係わるパワ
ーデバイスチップの実装構造においては、(請求項1)
においてチップが実装されている構造体と同様の構造体
をチップ裏面に溶接する、すなわちチップを2つの構造
体によってサンドイッチすることで、放熱効果が約2倍
に向上する。また、モジュールの主電流である金属膜が
平行平板を構成することから、モジュールのインダクタ
ンスは低減する。また従来、2次元平面に展開していた
モジュール側の電極を立体的に配置することができるの
で、モジュールサイズを大幅に縮小することができる。
また、2つの構造体の間には、チップと共に所定の間隔
を確保する緩衝体が挟在し、外力からチップを守るの
で、MOS構造などデリケート表面構造を持つデバイス
チップでも、安全に実装・使用することができる。
In the power device chip mounting structure according to the claims (claim 5), (claim 1)
By welding a structure similar to the structure on which the chip is mounted to the back surface of the chip, that is, by sandwiching the chip between the two structures, the heat radiation effect is approximately doubled. Further, since the metal film, which is the main current of the module, forms a parallel plate, the inductance of the module is reduced. In addition, since the electrodes on the module side, which have been conventionally developed on a two-dimensional plane, can be arranged three-dimensionally, the module size can be significantly reduced.
In addition, between the two structures, a buffer that secures a predetermined distance with the chip is interposed to protect the chip from external force, so even device chips having a delicate surface structure such as a MOS structure can be safely mounted and used. can do.

【0077】さらに、特許請求の範囲(請求項6)に係
わるパワーデバイスチップの実装構造においては、(請
求項5)のように実装した構造の金属板において、前記
絶縁板と接していない他の主面に放熱フィンをもつこと
で、放熱特性を簡便に向上させることができる。
Further, in the power device chip mounting structure according to the claims (claim 6), in the metal plate having the structure mounted as described in (claim 5), another metal plate not in contact with the insulating plate may be used. By having the radiation fins on the main surface, the radiation characteristics can be easily improved.

【0078】さらに、特許請求の範囲(請求項7)に係
わるパワーデバイスチップの実装構造においては、上記
(請求項1)〜(請求項5)のように実装した構造にお
いて、構造体上の金属膜とチップ側の金属膜とを、従来
どおり半田で溶接することにより、実装工程が簡便にな
る。
Further, in the mounting structure of the power device chip according to the claims (claim 7), in the structure mounted as described in the above (claims 1 to 5), the metal on the structure is The mounting process is simplified by welding the film and the metal film on the chip side with solder as before.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1に係るパワーデバイスチップの実装構
造を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure of a power device chip according to a first embodiment.

【図2】図1に示したモジュールに実装される半導体チ
ップの表面電極構造を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a surface electrode structure of a semiconductor chip mounted on the module shown in FIG. 1;

【図3】図1に示したモジュールの外殻ケースと半導体
チップおよび各端子を取り除いた場合を示す平面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view showing a case where an outer shell case, a semiconductor chip, and each terminal of the module shown in FIG. 1 are removed.

【図4】実施例1に係る他の実装構造例を示す断面図で
ある。
FIG. 4 is a sectional view showing another example of a mounting structure according to the first embodiment.

【図5】実施例1に係る他の実装構造例を示す断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view showing another example of a mounting structure according to the first embodiment.

【図6】図2に示した半導体チップの表面電極構造の他
の実施例を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing another embodiment of the surface electrode structure of the semiconductor chip shown in FIG. 2;

【図7】図2に示した半導体チップの表面電極構造の他
の実施例を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing another embodiment of the surface electrode structure of the semiconductor chip shown in FIG. 2;

【図8】実施例2に係るパワーデバイスチップの実装構
造を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure of a power device chip according to a second embodiment.

【図9】実施例2に係るパワーデバイスチップの実装構
造を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure of a power device chip according to a second embodiment.

【図10】図9に示した断面の反対側を示す断面図であ
る。
FIG. 10 is a sectional view showing the opposite side of the section shown in FIG. 9;

【図11】実施例2に係るパワーデバイスチップの実装
構造を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a mounting structure of a power device chip according to a second embodiment.

【図12】実施例2に係るモジュールの外形を示す斜視
図である。
FIG. 12 is a perspective view illustrating an outer shape of a module according to a second embodiment.

【図13】実施例2に係る他の実装構造例を示す断面図
である。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating another example of a mounting structure according to the second embodiment.

【図14】実施例3に係るパワーデバイスチップの実装
構造を示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view illustrating a mounting structure of a power device chip according to a third embodiment.

【図15】実施例3に係るパワーデバイスチップの実装
構造を示す断面図である。
FIG. 15 is a sectional view illustrating a mounting structure of a power device chip according to a third embodiment.

【図16】図15に示した断面図の反対側を示す断面図
である。
16 is a sectional view showing the opposite side of the sectional view shown in FIG.

【図17】図14に示した断面図に対応する等価回路図
である。
17 is an equivalent circuit diagram corresponding to the cross-sectional view shown in FIG.

【図18】従来における電力用半導体モジュールの構造
を示す断面図である。
FIG. 18 is a sectional view showing the structure of a conventional power semiconductor module.

【図19】従来の電力用半導体モジュールにおける構成
要素毎の熱抵抗値等のデータの内訳を示す説明図であ
る。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a breakdown of data such as a thermal resistance value for each component in a conventional power semiconductor module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半導体チップ 103,103’ モジュール基板 104,104’ 絶縁板 105,105’ 金属膜 108 ドレイン端子 110 半田 115A,201A 電極窓 105A,302A 電極窓 801 緩衝体 101 semiconductor chip 103, 103 'module substrate 104, 104' insulating plate 105, 105 'metal film 108 drain terminal 110 solder 115A, 201A electrode window 105A, 302A electrode window 801 buffer

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 金属板の一主面上に比較的熱抵抗が低
く、かつ電気抵抗の高い絶縁板を有し、前記絶縁板の上
に前記金属板とは絶縁された金属膜を1つあるいは複数
有し、前記金属膜の上に絶縁膜を有し、前記それぞれの
金属膜につき前記絶縁膜の所定の領域に、前記金属膜が
露出する2種類のコンタクト窓を有し、前記コンタクト
窓のうち、第1のコンタクト窓では前記金属膜とパワー
デバイスチップの電極が接続され、第2のコンタクト窓
では前記金属膜と金属端子が接続され、前記パワーデバ
イスチップは、少なくとも一主面の大半の部分を活性領
域とし、前記活性領域のある主面に、機能の異なる複数
の電極を有し、前記活性領域上のそれぞれの電極は、前
記第1のコンタクト窓にて対応する前記金属膜と接続さ
れたことを特徴とするパワーデバイスチップの実装構
造。
1. An insulating plate having a relatively low thermal resistance and a high electric resistance is provided on one main surface of a metal plate, and one metal film insulated from the metal plate is provided on the insulating plate. Or a plurality of contact windows having an insulating film on the metal film, and having two types of contact windows exposing the metal film in a predetermined region of the insulating film for each metal film; In the first contact window, the metal film and the electrode of the power device chip are connected, and in the second contact window, the metal film and the metal terminal are connected, and the power device chip has at least most of one main surface. Is an active region, a plurality of electrodes having different functions are provided on a main surface of the active region, and each electrode on the active region is provided with the metal film corresponding to the first contact window. Characterized by being connected Power device chip mounting structure.
【請求項2】 前記パワーデバイスチップの有する電極
のうち、前記金属膜と対面しない主面にある電極、すな
わち裏面電極に対応する金属端子が前記絶縁板に固定さ
れ、前記裏面電極と金属端子とはリードフレームにより
電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載
のパワーデバイスチップの実装構造。
2. Among the electrodes of the power device chip, the electrode on the main surface not facing the metal film, that is, the metal terminal corresponding to the back electrode is fixed to the insulating plate, and the back electrode and the metal terminal The power device chip mounting structure according to claim 1, wherein the power device chips are electrically connected by a lead frame.
【請求項3】 前記パワーデバイスチップの裏面電極
に、対応する金属端子を直接溶接したことを特徴とする
請求項1記載のパワーデバイスチップの実装構造。
3. The mounting structure of a power device chip according to claim 1, wherein a corresponding metal terminal is directly welded to a back electrode of the power device chip.
【請求項4】 前記パワーデバイスチップの裏面電極と
対応する金属端子が前記絶縁板上に固定され、前記裏面
電極と前記金属端子との間をワイヤボンディングにより
接続したことを特徴とする請求項1記載のパワーデバイ
スチップの実装構造。
4. The power device chip according to claim 1, wherein a metal terminal corresponding to the back electrode is fixed on the insulating plate, and the back electrode and the metal terminal are connected by wire bonding. The mounting structure of the described power device chip.
【請求項5】 金属板の一主面に比較的熱抵抗が低く、
かつ電気抵抗の高い絶縁板を有し、前記絶縁板の上に前
記金属板とは絶縁された金属膜を1つあるいは複数有
し、前記金属膜の上に絶縁膜を有し、前記それぞれの金
属膜につき前記絶縁膜の所定の領域に、前記金属膜が露
出する2種類のコンタクト窓を有し、前記コンタクト窓
のうち、第1のコンタクト窓では前記金属膜とパワーデ
バイスチップの電極が接続され、第2のコンタクト窓で
は前記金属膜と金属端子が接続された構造体が2つあ
り、前記パワーデバイスチップは、少なくとも一主面の
大半の部分を活性領域とし、前記活性領域のある主面
に、機能の異なる複数の電極を有し、前記活性領域上の
各々の電極は、前記第1のコンタクト窓にて、前記第1
の構造体上の対応する前記金属膜と接続され、前記パワ
ーデバイスチップの他の主面に存在する電極は、前記第
2の構造体上の対応する前記金属膜と接続され、前記パ
ワーデバイスチップを挟み込む前記第1と第2の構造体
の間の距離は、一定の厚さを有する緩衝体によって保持
されていることを特徴とするパワーデバイスチップの実
装構造。
5. The heat resistance of one main surface of the metal plate is relatively low,
And having an insulating plate having a high electric resistance, having one or more metal films insulated from the metal plate on the insulating plate, and having an insulating film on the metal film; In a predetermined region of the insulating film, the metal film has two types of contact windows exposing the metal film. Of the contact windows, the first contact window connects the metal film and an electrode of a power device chip. In the second contact window, there are two structures in which the metal film and the metal terminal are connected. In the power device chip, at least a major part of one main surface is an active region, and the power device chip has a main region having the active region. A plurality of electrodes having different functions are provided on the surface, and each electrode on the active region is connected to the first contact window at the first contact window.
An electrode present on the other main surface of the power device chip, connected to the corresponding metal film on the second structure, and connected to the corresponding metal film on the second structure, A distance between the first and second structures sandwiching the first and second structures is held by a buffer having a constant thickness.
【請求項6】前記構造体の、前記絶縁板と接していない
他の主面に放熱フィンを有することを特徴とする請求項
5記載のパワーデバイスチップの実装構造。
6. The mounting structure of a power device chip according to claim 5, wherein a heat radiation fin is provided on another main surface of said structure that is not in contact with said insulating plate.
【請求項7】 前記パワーデバイスチップの電極と前記
金属膜を、半田溶接により接続することを特徴とする請
求項1または5記載のパワーデバイスチップの実装構
造。
7. The mounting structure of a power device chip according to claim 1, wherein an electrode of the power device chip and the metal film are connected by solder welding.
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