JP3258200B2 - 圧接型半導体装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、制御電極を有する複
数の半導体チップを一括して圧接した状態で使用する圧
接型半導体装置に関する。
数の半導体チップを一括して圧接した状態で使用する圧
接型半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、圧接型半導体装置としては、単一
の半導体チップを圧接電極板で挟んだ構造が広く知られ
ている。しかしながら、この種の圧接型半導体装置にあ
っては、定格電流を増大させるためには、チップサイズ
を大きくする必要があるため、大容量化に伴って修復不
可能な欠陥が発生する可能性も高くなり、製造歩留まり
が低下するという問題がある。
の半導体チップを圧接電極板で挟んだ構造が広く知られ
ている。しかしながら、この種の圧接型半導体装置にあ
っては、定格電流を増大させるためには、チップサイズ
を大きくする必要があるため、大容量化に伴って修復不
可能な欠陥が発生する可能性も高くなり、製造歩留まり
が低下するという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の圧
接型半導体装置は、大容量化が難しいという問題があっ
た。また、大容量化に伴って修復不可能な欠陥が発生す
る可能性も高くなり、製造歩留まりが低下するという問
題があった。
接型半導体装置は、大容量化が難しいという問題があっ
た。また、大容量化に伴って修復不可能な欠陥が発生す
る可能性も高くなり、製造歩留まりが低下するという問
題があった。
【0004】この発明は上記のような事情に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、大容量化が容易
にでき、且つ製造歩留まりの向上にも寄与できる圧接型
半導体装置を提供することにある。
れたもので、その目的とするところは、大容量化が容易
にでき、且つ製造歩留まりの向上にも寄与できる圧接型
半導体装置を提供することにある。
【0005】また、この発明の他の目的は、複数の半導
体チップを圧接した構造を採用した場合に輸送時の振動
等によるゲート配線の断線や短絡を防止でき、信頼性を
向上できる圧接型半導体装置を提供することにある。
体チップを圧接した構造を採用した場合に輸送時の振動
等によるゲート配線の断線や短絡を防止でき、信頼性を
向上できる圧接型半導体装置を提供することにある。
【0006】この発明の更に他の目的は、複数の半導体
チップを圧接した構造においてインテリジェント化がで
きる圧接型半導体装置を提供することにある。
チップを圧接した構造においてインテリジェント化がで
きる圧接型半導体装置を提供することにある。
【0007】この発明の請求項1に記載した圧接型半導
体装置は、各々が制御電極を有し、同一平面上にハンダ
を用いずに配置された複数の半導体チップと、前記複数
の半導体チップを一括して圧接する第1,第2の圧接電
極板と、前記第1,第2の圧接電極板間に配置され、前
記各半導体チップの主表面と第1の圧接電極板との接触
部に開口を有する絶縁基板と、前記絶縁基板に設けら
れ、前記各半導体チップの制御電極とそれぞれ電気的に
接続される圧接電極と、前記絶縁基板に固着され、前記
各半導体チップを制御する制御信号を前記圧接電極を介
して各半導体チップの制御電極に供給する制御配線とを
具備することを特徴としている。
体装置は、各々が制御電極を有し、同一平面上にハンダ
を用いずに配置された複数の半導体チップと、前記複数
の半導体チップを一括して圧接する第1,第2の圧接電
極板と、前記第1,第2の圧接電極板間に配置され、前
記各半導体チップの主表面と第1の圧接電極板との接触
部に開口を有する絶縁基板と、前記絶縁基板に設けら
れ、前記各半導体チップの制御電極とそれぞれ電気的に
接続される圧接電極と、前記絶縁基板に固着され、前記
各半導体チップを制御する制御信号を前記圧接電極を介
して各半導体チップの制御電極に供給する制御配線とを
具備することを特徴としている。
【0008】この発明の請求項10に記載した圧接型半
導体装置は、同一平面上にハンダを用いずに配置された
第1の半導体チップ群と、各々が制御電極を有し、前記
第1の半導体チップ群と同一平面上で、且つ前記第1の
半導体チップ群の周囲に配置された第2の半導体チップ
群と、前記第1,第2の半導体チップ群を一括して圧接
する第1,第2の圧接電極板と、前記第1,第2の圧接
電極板間に配置され、前記第1,第2の半導体チップ群
の主表面と前記第1の圧接電極板との接触部に開口を有
する絶縁基板と、前記絶縁基板に設けられ、前記第2の
半導体チップ群の制御電極とそれぞれ電気的に接続され
る圧接電極と、前記絶縁基板に固着され、前記第2の半
導体チップ群を制御する制御信号を前記圧接電極を介し
て第2の半導体チップ群の制御電極に供給する制御配線
とを具備することを特徴とする。
導体装置は、同一平面上にハンダを用いずに配置された
第1の半導体チップ群と、各々が制御電極を有し、前記
第1の半導体チップ群と同一平面上で、且つ前記第1の
半導体チップ群の周囲に配置された第2の半導体チップ
群と、前記第1,第2の半導体チップ群を一括して圧接
する第1,第2の圧接電極板と、前記第1,第2の圧接
電極板間に配置され、前記第1,第2の半導体チップ群
の主表面と前記第1の圧接電極板との接触部に開口を有
する絶縁基板と、前記絶縁基板に設けられ、前記第2の
半導体チップ群の制御電極とそれぞれ電気的に接続され
る圧接電極と、前記絶縁基板に固着され、前記第2の半
導体チップ群を制御する制御信号を前記圧接電極を介し
て第2の半導体チップ群の制御電極に供給する制御配線
とを具備することを特徴とする。
【0009】また、この発明の請求項22に記載した圧
接型半導体装置は、各々が制御電極を有し、同一平面上
にハンダを用いずに配置された複数の半導体チップと、
前記複数の半導体チップを一括して圧接する第1,第2
の圧接電極板と、前記第1,第2の圧接電極板間に配置
され、前記各半導体チップの主表面と第1の圧接電極板
との接触部に開口を有する絶縁基板と、前記絶縁基板に
設けられ、前記各半導体チップの制御電極とそれぞれ電
気的に接続される圧接電極と、前記絶縁基板に固着さ
れ、前記各半導体チップを制御する制御信号を前記圧接
電極を介して各半導体チップの制御電極に供給する制御
配線と、前記絶縁基板に実装される発振防止用の抵抗、
温度検出用のサーミスタ、過電流を検出するための電流
検出素子、過電流検出回路及び前記各半導体チップを保
護する保護回路の少なくともいずれか1つとを具備する
ことを特徴している。
接型半導体装置は、各々が制御電極を有し、同一平面上
にハンダを用いずに配置された複数の半導体チップと、
前記複数の半導体チップを一括して圧接する第1,第2
の圧接電極板と、前記第1,第2の圧接電極板間に配置
され、前記各半導体チップの主表面と第1の圧接電極板
との接触部に開口を有する絶縁基板と、前記絶縁基板に
設けられ、前記各半導体チップの制御電極とそれぞれ電
気的に接続される圧接電極と、前記絶縁基板に固着さ
れ、前記各半導体チップを制御する制御信号を前記圧接
電極を介して各半導体チップの制御電極に供給する制御
配線と、前記絶縁基板に実装される発振防止用の抵抗、
温度検出用のサーミスタ、過電流を検出するための電流
検出素子、過電流検出回路及び前記各半導体チップを保
護する保護回路の少なくともいずれか1つとを具備する
ことを特徴している。
【0010】
【0011】
【作用】請求項1、10及び22の構成は、いずれも複
数の半導体チップを第1,第2の圧接電極板で圧接して
おり、定格電流を増大させる際には半導体チップの数を
増やせば良いので大容量化が容易にでき、且つ小さいサ
イズの半導体チップを多数形成して良品のみを抽出して
用いれば良いので、製造歩留まりの向上にも寄与でき
る。
数の半導体チップを第1,第2の圧接電極板で圧接して
おり、定格電流を増大させる際には半導体チップの数を
増やせば良いので大容量化が容易にでき、且つ小さいサ
イズの半導体チップを多数形成して良品のみを抽出して
用いれば良いので、製造歩留まりの向上にも寄与でき
る。
【0012】また、請求項1のような構成によれば、制
御配線を絶縁基板に固着して配線するので、複数の半導
体チップを圧接する構造で多数の制御配線を形成した構
造であっても振動等に強くなり、制御配線の信頼性を向
上できる。
御配線を絶縁基板に固着して配線するので、複数の半導
体チップを圧接する構造で多数の制御配線を形成した構
造であっても振動等に強くなり、制御配線の信頼性を向
上できる。
【0013】請求項10の構成では、制御配線を絶縁基
板に固着して配線するので、複数の半導体チップを圧接
する構造で多数の制御配線を形成した構造であっても振
動等に強くなり、制御配線の信頼性を向上できる。しか
も、周辺部に制御電極を有する第2の半導体チップ群を
配置したので、圧接電極を絶縁基板に容易に設けること
ができ、且つ制御配線の配線長を短くできるので配線が
容易で且つ断線や短絡の可能性が低くなり、より信頼性
を向上できる。
板に固着して配線するので、複数の半導体チップを圧接
する構造で多数の制御配線を形成した構造であっても振
動等に強くなり、制御配線の信頼性を向上できる。しか
も、周辺部に制御電極を有する第2の半導体チップ群を
配置したので、圧接電極を絶縁基板に容易に設けること
ができ、且つ制御配線の配線長を短くできるので配線が
容易で且つ断線や短絡の可能性が低くなり、より信頼性
を向上できる。
【0014】請求項22のような構成によれば、発振防
止用の抵抗、温度検出用のサーミスタ、過電流を検出す
るための電流検出素子、過電流検出回路及び上記各半導
体チップを保護する保護回路の少なくともいずれか1つ
を絶縁基板に実装するので容易にインテリジェント化で
きる。上記各素子や各回路は絶縁基板に実装するので、
振動等にも強く信頼性も高い。
止用の抵抗、温度検出用のサーミスタ、過電流を検出す
るための電流検出素子、過電流検出回路及び上記各半導
体チップを保護する保護回路の少なくともいずれか1つ
を絶縁基板に実装するので容易にインテリジェント化で
きる。上記各素子や各回路は絶縁基板に実装するので、
振動等にも強く信頼性も高い。
【0015】
【0016】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1は、この発明の第1の実施例に係
る圧接型半導体装置の断面図である。図2は図1の圧接
型半導体装置を外囲器から取り出して分解した状態の要
部を示す分解図である。この第1実施例では、複数の圧
接型IGBTチップと、これらIGBTチップにそれぞ
れ通電方向を逆にして並列接続される複数のFRD(フ
リーホイールダイオード)チップとを圧接してマルチチ
ップ圧接型半導体装置を構成している。
照して説明する。図1は、この発明の第1の実施例に係
る圧接型半導体装置の断面図である。図2は図1の圧接
型半導体装置を外囲器から取り出して分解した状態の要
部を示す分解図である。この第1実施例では、複数の圧
接型IGBTチップと、これらIGBTチップにそれぞ
れ通電方向を逆にして並列接続される複数のFRD(フ
リーホイールダイオード)チップとを圧接してマルチチ
ップ圧接型半導体装置を構成している。
【0017】図1及び図2において、10は例えばセラ
ミック製の外囲器、11,11,…はIGBTチップ、
12,12,…はFRDチップ、13,13,…は各チ
ップ11,11,…,12,12,…の四辺を固定し、
水平方向に対する位置ずれを防止するための枠状のチッ
プフレームである。これらチップフレーム13,13,
…は、シリコーン樹脂やポリエーテルイミド等からな
り、各チップ11,11,…,12,12,…に接着剤
等を用いて固着される。また、14,14,…は厚さが
1〜2mmのモリブデン板等からなる熱緩衝板(エミッ
タ側熱緩衝板)で、この熱緩衝板14,14,…は、各
チップ11,11,…,12,12,…のコーナー部に
荷重が集中するのを防止するために、四隅が0.2〜1
mmの曲率半径になっている。15は円板型熱緩衝板
(コレクタ側熱緩衝板)、16は樹脂フレーム、17は
リングフレームである。上記樹脂フレーム16の中央部
には各チップ11,11,…,12,12,…に対応す
る位置に開口18,18,…が設けられ、格子状の枠が
形成されており、外周部には爪19,19,…が設けら
れている。一方、リングフレーム17には上記円板型熱
緩衝板15に対応する開口20が設けられ、且つ上記爪
19,19,…に対応する位置に係合穴21,21,…
が設けられており、上記爪19,19,…と係合穴2
1,21,…とを係止することにより、樹脂フレーム1
6とリングフレーム17とによって熱緩衝板14,1
4,…、チップフレーム13,13,…、IGBTチッ
プ11,11,…、FRDチップ12,12,…、及び
円板型熱緩衝板15を挟持する。
ミック製の外囲器、11,11,…はIGBTチップ、
12,12,…はFRDチップ、13,13,…は各チ
ップ11,11,…,12,12,…の四辺を固定し、
水平方向に対する位置ずれを防止するための枠状のチッ
プフレームである。これらチップフレーム13,13,
…は、シリコーン樹脂やポリエーテルイミド等からな
り、各チップ11,11,…,12,12,…に接着剤
等を用いて固着される。また、14,14,…は厚さが
1〜2mmのモリブデン板等からなる熱緩衝板(エミッ
タ側熱緩衝板)で、この熱緩衝板14,14,…は、各
チップ11,11,…,12,12,…のコーナー部に
荷重が集中するのを防止するために、四隅が0.2〜1
mmの曲率半径になっている。15は円板型熱緩衝板
(コレクタ側熱緩衝板)、16は樹脂フレーム、17は
リングフレームである。上記樹脂フレーム16の中央部
には各チップ11,11,…,12,12,…に対応す
る位置に開口18,18,…が設けられ、格子状の枠が
形成されており、外周部には爪19,19,…が設けら
れている。一方、リングフレーム17には上記円板型熱
緩衝板15に対応する開口20が設けられ、且つ上記爪
19,19,…に対応する位置に係合穴21,21,…
が設けられており、上記爪19,19,…と係合穴2
1,21,…とを係止することにより、樹脂フレーム1
6とリングフレーム17とによって熱緩衝板14,1
4,…、チップフレーム13,13,…、IGBTチッ
プ11,11,…、FRDチップ12,12,…、及び
円板型熱緩衝板15を挟持する。
【0018】また、22は各チップ11,11,…,1
2,12,…に対応する位置に開口22aが形成された
枠状の樹脂基板で、この樹脂基板22の裏面側には各I
GBTチップ11,11,…のゲート電極に対応する位
置にゲート圧接電極23,23,…、及び各IGBTチ
ップ11,11,…を制御する制御信号を上記ゲート圧
接電極23を介して各IGBTチップ11,11,…の
ゲート電極に供給するためのゲート配線が設けられてい
る。上記ゲート圧接電極23,23,…は、図示しない
バネによって各IGBTチップ11,11,…のゲート
電極に圧接される。上記ゲート配線は樹脂基板22に固
着されており、上記開口22aに対応する形状の開口2
4aを有する樹脂製の保護カバー24によって保護され
ている。すなわち、樹脂基板22の外周部には係合穴2
5,25,…が設けられ、保護カバー24の上記係合穴
25,25,…に対応する位置には爪26,26,…が
設けられ、これら係合穴24,24,…と爪26,2
6,…とを係止することにより、ゲート配線を保護する
ようになっている。
2,12,…に対応する位置に開口22aが形成された
枠状の樹脂基板で、この樹脂基板22の裏面側には各I
GBTチップ11,11,…のゲート電極に対応する位
置にゲート圧接電極23,23,…、及び各IGBTチ
ップ11,11,…を制御する制御信号を上記ゲート圧
接電極23を介して各IGBTチップ11,11,…の
ゲート電極に供給するためのゲート配線が設けられてい
る。上記ゲート圧接電極23,23,…は、図示しない
バネによって各IGBTチップ11,11,…のゲート
電極に圧接される。上記ゲート配線は樹脂基板22に固
着されており、上記開口22aに対応する形状の開口2
4aを有する樹脂製の保護カバー24によって保護され
ている。すなわち、樹脂基板22の外周部には係合穴2
5,25,…が設けられ、保護カバー24の上記係合穴
25,25,…に対応する位置には爪26,26,…が
設けられ、これら係合穴24,24,…と爪26,2
6,…とを係止することにより、ゲート配線を保護する
ようになっている。
【0019】なお、27はエミッタ圧接電極板、28は
コレクタ圧接電極板で、上記エミッタ圧接電極板27の
裏面側には、各IGBTチップ11,11,…、及びF
RDチップ12,12,…に対応する位置に柱状の突起
部が形成され、この突起部が上記樹脂基板22の開口2
2a、保護カバー24の開口24a、樹脂フレーム16
の開口18,18,…、熱緩衝板14,14,…、及び
チップフレーム13,13,…を介して各チップ11,
11,…,12,12,…の主表面を圧接するようにな
っている。そして、このエミッタ圧接電極板27とコレ
クタ圧接電極板28とに高い圧力を印加して圧接した状
態で用いられる。
コレクタ圧接電極板で、上記エミッタ圧接電極板27の
裏面側には、各IGBTチップ11,11,…、及びF
RDチップ12,12,…に対応する位置に柱状の突起
部が形成され、この突起部が上記樹脂基板22の開口2
2a、保護カバー24の開口24a、樹脂フレーム16
の開口18,18,…、熱緩衝板14,14,…、及び
チップフレーム13,13,…を介して各チップ11,
11,…,12,12,…の主表面を圧接するようにな
っている。そして、このエミッタ圧接電極板27とコレ
クタ圧接電極板28とに高い圧力を印加して圧接した状
態で用いられる。
【0020】図3は、上記図1及び図2における各チッ
プの配置を示す平面図である。図示するようにFRDチ
ップ12,12,…は中央部に配置され、IGBTチッ
プ11,11,…はFRDチップ12,12,…を囲む
ように周辺部に配置されている。そして、各FRDチッ
プ12,12,…は、IGBTチップ11,11,…に
逆並列に接続される。
プの配置を示す平面図である。図示するようにFRDチ
ップ12,12,…は中央部に配置され、IGBTチッ
プ11,11,…はFRDチップ12,12,…を囲む
ように周辺部に配置されている。そして、各FRDチッ
プ12,12,…は、IGBTチップ11,11,…に
逆並列に接続される。
【0021】図4は、上記図1及び図2における樹脂基
板22を裏面側から見た平面図である。この樹脂基板2
2には、各IGBTチップ11,11,…のゲート電極
に対応する位置にゲート圧接電極23,23,…が設け
られ、これらゲート圧接電極23,23,…にはゲート
配線29,29,…が接続されている。ゲート配線2
9,29,…は1箇所でまとめられて外部に導出され
る。そして、このゲート配線29,29,…から制御信
号が入力され、ゲート圧接電極23,23,…を介して
各IGBTチップ11,11,…のゲート電極に供給さ
れることによりオン/オフ制御される。
板22を裏面側から見た平面図である。この樹脂基板2
2には、各IGBTチップ11,11,…のゲート電極
に対応する位置にゲート圧接電極23,23,…が設け
られ、これらゲート圧接電極23,23,…にはゲート
配線29,29,…が接続されている。ゲート配線2
9,29,…は1箇所でまとめられて外部に導出され
る。そして、このゲート配線29,29,…から制御信
号が入力され、ゲート圧接電極23,23,…を介して
各IGBTチップ11,11,…のゲート電極に供給さ
れることによりオン/オフ制御される。
【0022】図5(a)は図1及び図2における樹脂フ
レーム16の平面図、図5(b)は図5(a)に示した
樹脂フレーム16のY−Y´線に沿った断面図、図5
(c)は図5(b)に示した樹脂フレーム16の端部を
拡大して示す断面図である。図5(a)に示すように、
破線で示すIGBTチップ11,11,…及びFRDチ
ップ12,12,…の境界位置に格子状の枠が形成さ
れ、これらチップ11,11,…,12,12,…を樹
脂フレーム16で上方向から加圧して保持するようにな
っている。
レーム16の平面図、図5(b)は図5(a)に示した
樹脂フレーム16のY−Y´線に沿った断面図、図5
(c)は図5(b)に示した樹脂フレーム16の端部を
拡大して示す断面図である。図5(a)に示すように、
破線で示すIGBTチップ11,11,…及びFRDチ
ップ12,12,…の境界位置に格子状の枠が形成さ
れ、これらチップ11,11,…,12,12,…を樹
脂フレーム16で上方向から加圧して保持するようにな
っている。
【0023】上記のような構成によれば、複数のIGB
Tチップ11,11,…を圧接しており、定格電流を増
大させる際にはチップ11,11,…の数を増やせば良
いので大容量化が容易にでき、且つ小さいサイズのIG
BTチップ11,11,…を多数形成して良品のみを抽
出して用いれば良いので、製造歩留まりの向上にも寄与
できる。また、ゲート電極配線29,29,…を樹脂基
板22に固着して配線するので振動等に強くなり、輸送
時にゲート電極配線が短絡したり断線する恐れがほとん
どなく、ゲート電極配線29,29,…の信頼性を向上
できる。しかも、IGBTチップ11,11,…を周辺
部に配置したので、ゲート圧接電極23,23,…を樹
脂基板22に容易に設けることができ、且つゲート電極
配線29,29,…の配線長を短くできるので配線が容
易で且つ断線や短絡の可能性がより低くなり、この点か
らも信頼性を向上できる。ゲート電極配線29,29,
…の配線長を短くできるので、インダクタンス成分の低
減も図れる。更に、樹脂フレーム16とリングフレーム
17とで、熱緩衝板14,14,…、チップフレーム1
3,13,…、IGBTチップ11,11,…、FRD
チップ12,12,…、及び円板型熱緩衝板15を上下
方向から挟むことにより、各チップ11,11,…,1
2,12,…の上下方向の位置出し及び固定を行うの
で、両圧接電極板27,28に圧力が印加されていない
状態、例えば輸送する時の振動等によるチップの位置ず
れを防止でき、誤圧接による不良を防止して信頼性を向
上できる。
Tチップ11,11,…を圧接しており、定格電流を増
大させる際にはチップ11,11,…の数を増やせば良
いので大容量化が容易にでき、且つ小さいサイズのIG
BTチップ11,11,…を多数形成して良品のみを抽
出して用いれば良いので、製造歩留まりの向上にも寄与
できる。また、ゲート電極配線29,29,…を樹脂基
板22に固着して配線するので振動等に強くなり、輸送
時にゲート電極配線が短絡したり断線する恐れがほとん
どなく、ゲート電極配線29,29,…の信頼性を向上
できる。しかも、IGBTチップ11,11,…を周辺
部に配置したので、ゲート圧接電極23,23,…を樹
脂基板22に容易に設けることができ、且つゲート電極
配線29,29,…の配線長を短くできるので配線が容
易で且つ断線や短絡の可能性がより低くなり、この点か
らも信頼性を向上できる。ゲート電極配線29,29,
…の配線長を短くできるので、インダクタンス成分の低
減も図れる。更に、樹脂フレーム16とリングフレーム
17とで、熱緩衝板14,14,…、チップフレーム1
3,13,…、IGBTチップ11,11,…、FRD
チップ12,12,…、及び円板型熱緩衝板15を上下
方向から挟むことにより、各チップ11,11,…,1
2,12,…の上下方向の位置出し及び固定を行うの
で、両圧接電極板27,28に圧力が印加されていない
状態、例えば輸送する時の振動等によるチップの位置ず
れを防止でき、誤圧接による不良を防止して信頼性を向
上できる。
【0024】なお、上記第1実施例では、各チップ1
1,11,…,12,12,…上に熱緩衝板14,1
4,…を設けたが、各チップ11,11,…,12,1
2,…とこれら熱緩衝板14,14,…との間にそれぞ
れ、Cu等からなる軟金属箔を介在させれば電気的な接
触を良好にできる。更に、エミッタ圧接電極板27と熱
緩衝板14,14,…との間、及び各チップ11,1
1,…,12,12,…と円板型熱緩衝板15との間の
少なくとも一方に銀シートを介在させれば、各チップ1
1,11,…,12,12,…と熱緩衝板14,14,
…の厚さのばらつきによる圧接圧力のばらつきを吸収で
き、圧接時に各チップ11,11,…,12,12,…
に均一な圧力を印加できる。
1,11,…,12,12,…上に熱緩衝板14,1
4,…を設けたが、各チップ11,11,…,12,1
2,…とこれら熱緩衝板14,14,…との間にそれぞ
れ、Cu等からなる軟金属箔を介在させれば電気的な接
触を良好にできる。更に、エミッタ圧接電極板27と熱
緩衝板14,14,…との間、及び各チップ11,1
1,…,12,12,…と円板型熱緩衝板15との間の
少なくとも一方に銀シートを介在させれば、各チップ1
1,11,…,12,12,…と熱緩衝板14,14,
…の厚さのばらつきによる圧接圧力のばらつきを吸収で
き、圧接時に各チップ11,11,…,12,12,…
に均一な圧力を印加できる。
【0025】また、上記第1実施例では、樹脂フレーム
16とリングフレーム17を係止すると共に、樹脂基板
22と保護カバー24を係止したが、更にリングフレー
ム17と保護カバー24、及び樹脂フレーム16と樹脂
基板22の少なくとも一方を係止するようにしても良
い。
16とリングフレーム17を係止すると共に、樹脂基板
22と保護カバー24を係止したが、更にリングフレー
ム17と保護カバー24、及び樹脂フレーム16と樹脂
基板22の少なくとも一方を係止するようにしても良
い。
【0026】図6は、この発明の第2の実施例に係る圧
接型半導体装置について説明するためのもので、IGB
Tチップ11,11,…(FRDチップ12,12,…
も同様)、チップフレーム13,13,…、熱緩衝板1
4,14,…及び樹脂フレーム16の接合部近傍を抽出
して示している。すなわち、チップフレーム13の外周
に切り欠き部13a,13a,…を設け、且つ樹脂フレ
ーム16のチップフレーム13との接触部に対応する形
状の突起部16a,16a,…を設け、チップフレーム
13と樹脂フレーム16と係止することにより、各チッ
プ11,11,…の上下方向の位置出し及び固定に加え
て、チップ毎に水平方向の位置出しも行えるようにした
ものである。
接型半導体装置について説明するためのもので、IGB
Tチップ11,11,…(FRDチップ12,12,…
も同様)、チップフレーム13,13,…、熱緩衝板1
4,14,…及び樹脂フレーム16の接合部近傍を抽出
して示している。すなわち、チップフレーム13の外周
に切り欠き部13a,13a,…を設け、且つ樹脂フレ
ーム16のチップフレーム13との接触部に対応する形
状の突起部16a,16a,…を設け、チップフレーム
13と樹脂フレーム16と係止することにより、各チッ
プ11,11,…の上下方向の位置出し及び固定に加え
て、チップ毎に水平方向の位置出しも行えるようにした
ものである。
【0027】このような構成によれば、上下方向と水平
方向の位置出しとチップの固定ができるので、両圧接電
極板27,28に圧力が印加されていない状態、例えば
輸送時の振動等によりチップ11,11,…,12,1
2,…の位置ずれが生じることはなく、誤圧接による不
良を確実に防止できる。
方向の位置出しとチップの固定ができるので、両圧接電
極板27,28に圧力が印加されていない状態、例えば
輸送時の振動等によりチップ11,11,…,12,1
2,…の位置ずれが生じることはなく、誤圧接による不
良を確実に防止できる。
【0028】図7は、この発明の第3の実施例に係る圧
接型半導体装置について説明するためのもので、樹脂基
板22上に抵抗30,30,…、サーミスタ31、及び
電流検出素子32等を設けている。抵抗30,30,…
は、IGBTチップが発振するのを防止するゲート抵抗
であり、ゲート配線29,29,…とゲート圧接電極2
3,23,…との間に介在されている。サーミスタ31
は、圧接型半導体装置の温度を監視して異常な高温にな
るのを防止するためのもので、外部の温度検出回路に接
続される。電流検出素子32は、IGBTチップ11に
流れる電流を監視して過電流が流れるのを防止するため
のもので、外部の過電流検出回路に接続される。
接型半導体装置について説明するためのもので、樹脂基
板22上に抵抗30,30,…、サーミスタ31、及び
電流検出素子32等を設けている。抵抗30,30,…
は、IGBTチップが発振するのを防止するゲート抵抗
であり、ゲート配線29,29,…とゲート圧接電極2
3,23,…との間に介在されている。サーミスタ31
は、圧接型半導体装置の温度を監視して異常な高温にな
るのを防止するためのもので、外部の温度検出回路に接
続される。電流検出素子32は、IGBTチップ11に
流れる電流を監視して過電流が流れるのを防止するため
のもので、外部の過電流検出回路に接続される。
【0029】このような構成によれば、樹脂基板22に
各種の素子を実装できるので、インテリジェント化が容
易に実現できる。また、振動に対しても耐性が高い。な
お、IGBTのゲート,エミッタ間にゲート過電圧防止
用のために30V程度のツェナーダイオードを接続した
り、ゲート,エミッタ間にコンデンサを挿入しても良
い。これらツェナーダイオードやコンデンサは樹脂基板
22に実装する。また、電流検出素子32だけでなく他
の素子も含む過電流検出回路やIGBTチップ11,1
1,…を保護するための保護回路等を実装することもで
きる。
各種の素子を実装できるので、インテリジェント化が容
易に実現できる。また、振動に対しても耐性が高い。な
お、IGBTのゲート,エミッタ間にゲート過電圧防止
用のために30V程度のツェナーダイオードを接続した
り、ゲート,エミッタ間にコンデンサを挿入しても良
い。これらツェナーダイオードやコンデンサは樹脂基板
22に実装する。また、電流検出素子32だけでなく他
の素子も含む過電流検出回路やIGBTチップ11,1
1,…を保護するための保護回路等を実装することもで
きる。
【0030】図8は、この発明の第4の実施例に係る圧
接型半導体装置について説明するためのもので、上記第
1ないし第3の実施例では各IGBTチップ11,1
1,…がセンターゲートの場合の構成を例にとって説明
したが、コーナーゲートのIGBTチップに適用する場
合の樹脂基板22の構成例を示している。コーナーゲー
トのIGBTチップを用いると、センターゲートのIG
BTチップに比してゲート配線29,29,…をより短
縮することができ、配線が容易で且つ断線や短絡の可能
性が低くなり、より信頼性を向上できる。しかも、ゲー
ト配線29,29,…のインダクタンスも低減できる。
接型半導体装置について説明するためのもので、上記第
1ないし第3の実施例では各IGBTチップ11,1
1,…がセンターゲートの場合の構成を例にとって説明
したが、コーナーゲートのIGBTチップに適用する場
合の樹脂基板22の構成例を示している。コーナーゲー
トのIGBTチップを用いると、センターゲートのIG
BTチップに比してゲート配線29,29,…をより短
縮することができ、配線が容易で且つ断線や短絡の可能
性が低くなり、より信頼性を向上できる。しかも、ゲー
ト配線29,29,…のインダクタンスも低減できる。
【0031】なお、この発明は上述した第1ないし第4
の実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施可能である。例えば上記各実施
例では圧接型半導体装置の一例として逆導通圧接型IG
BTを例にとって説明したが、他の素子を用いた圧接型
半導体装置にも同様に適用可能なのは勿論である。
の実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施可能である。例えば上記各実施
例では圧接型半導体装置の一例として逆導通圧接型IG
BTを例にとって説明したが、他の素子を用いた圧接型
半導体装置にも同様に適用可能なのは勿論である。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、大容量化が容易にでき、且つ製造歩留まりの向上に
も寄与できる圧接型半導体装置が得られる。また、複数
の半導体チップを圧接した構造を採用した場合に輸送時
の振動等によるゲート配線の断線や短絡を防止でき、信
頼性を向上できる圧接型半導体装置が得られる。
ば、大容量化が容易にでき、且つ製造歩留まりの向上に
も寄与できる圧接型半導体装置が得られる。また、複数
の半導体チップを圧接した構造を採用した場合に輸送時
の振動等によるゲート配線の断線や短絡を防止でき、信
頼性を向上できる圧接型半導体装置が得られる。
【0033】複数の半導体チップを圧接した構造におい
てインテリジェント化が容易な圧接型半導体装置が得ら
れる。
てインテリジェント化が容易な圧接型半導体装置が得ら
れる。
【図1】この発明の第1の実施例に係る圧接型半導体装
置の断面図。
置の断面図。
【図2】図1の圧接型半導体装置を外囲器から取り出し
て分解した時の要部を抽出して示す分解図。
て分解した時の要部を抽出して示す分解図。
【図3】図1及び図2における各チップの配置を示す平
面図。
面図。
【図4】図1及び図2における樹脂基板を裏面から見た
時の平面図。
時の平面図。
【図5】図1及び図2における樹脂フレームについて説
明するためのもので、(a)図は平面図、(b)図は
(a)図のY−Y´線に沿った断面図、(c)図は
(b)図の端部を拡大して示す断面図。
明するためのもので、(a)図は平面図、(b)図は
(a)図のY−Y´線に沿った断面図、(c)図は
(b)図の端部を拡大して示す断面図。
【図6】この発明の第2の実施例に係る圧接型半導体装
置について説明するためのもので、IGBTチップ、チ
ップフレーム、熱緩衝板及び樹脂フレームの接合部近傍
を抽出して示す断面図。
置について説明するためのもので、IGBTチップ、チ
ップフレーム、熱緩衝板及び樹脂フレームの接合部近傍
を抽出して示す断面図。
【図7】この発明の第3の実施例に係る圧接型半導体装
置について説明するためのもので、樹脂基板の他の構成
例を示す平面図。
置について説明するためのもので、樹脂基板の他の構成
例を示す平面図。
【図8】この発明の第4の実施例に係る圧接型半導体装
置について説明するためのもので、コーナーゲートのI
GBTチップに適用する場合の樹脂基板の更に他の構成
例を示す平面図。
置について説明するためのもので、コーナーゲートのI
GBTチップに適用する場合の樹脂基板の更に他の構成
例を示す平面図。
11,11,… …IGBTチップ(半導体チップ、第
2の半導体チップ群)、12,12,… …FRDチッ
プ(半導体チップ、第1の半導体チップ群)、13,1
3,… …チップフレーム、14,14,… …熱緩衝
板、15…円板型熱緩衝板、16…樹脂フレーム(絶縁
性フレーム)、17…リングフレーム、18,18,…
…開口、19,19,… …爪、20…開口、21,
21,……係合穴、22…樹脂基板(絶縁基板)、2
3,23,… …ゲート圧接電極(圧接電極)、24…
保護カバー、25,25,… …係合穴、26,26,
……爪、27…エミッタ圧接電極板(第1の圧接電極
板)、28…コレクタ圧接電極板(第2の圧接電極
板)、29,29,… …ゲート配線(制御配線)、3
0,30,… …ゲート抵抗、31…サーミスタ、32
…電流検出素子。
2の半導体チップ群)、12,12,… …FRDチッ
プ(半導体チップ、第1の半導体チップ群)、13,1
3,… …チップフレーム、14,14,… …熱緩衝
板、15…円板型熱緩衝板、16…樹脂フレーム(絶縁
性フレーム)、17…リングフレーム、18,18,…
…開口、19,19,… …爪、20…開口、21,
21,……係合穴、22…樹脂基板(絶縁基板)、2
3,23,… …ゲート圧接電極(圧接電極)、24…
保護カバー、25,25,… …係合穴、26,26,
……爪、27…エミッタ圧接電極板(第1の圧接電極
板)、28…コレクタ圧接電極板(第2の圧接電極
板)、29,29,… …ゲート配線(制御配線)、3
0,30,… …ゲート抵抗、31…サーミスタ、32
…電流検出素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/52 H01L 25/07
Claims (32)
- 【請求項1】 各々が制御電極を有し、同一平面上にハ
ンダを用いずに配置された複数の半導体チップと、 前記複数の半導体チップを一括して圧接する第1,第2
の圧接電極板と、 前記第1,第2の圧接電極板間に配置され、前記各半導
体チップの主表面と第1の圧接電極板との接触部に開口
を有する絶縁基板と、 前記絶縁基板に設けられ、前記各半導体チップの制御電
極とそれぞれ電気的に接続される圧接電極と、 前記絶縁基板に固着され、前記各半導体チップを制御す
る制御信号を前記圧接電極を介して各半導体チップの制
御電極に供給する制御配線とを具備することを特徴とす
る圧接型半導体装置。 - 【請求項2】 前記絶縁基板に固着された制御配線を保
護する保護カバーを更に具備することを特徴とする請求
項1に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項3】 前記複数の半導体チップと前記第2の圧
接電極板との間に介在される円板型熱緩衝板を更に具備
することを特徴とする請求項1または2に記載の圧接型
半導体装置。 - 【請求項4】 前記複数の半導体チップの各々の主表面
と前記第1の圧接電極板との間にそれぞれ介在される複
数の熱緩衝板を更に具備することを特徴とする請求項1
乃至3いずれか1項に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項5】 前記複数の半導体チップの各々の主表面
と前記複数の熱緩衝板との間にそれぞれ介在される複数
の銀シートを更に具備することを特徴とする請求項4に
記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項6】 前記複数の半導体チップは中央部に配置
されたFRDチップと、前記FRDチップを囲むように
配置されたIGBTチップとを含み、前記各FRDチッ
プはそれぞれ前記各IGBTチップと通電方向を逆にし
て並列接続されることを特徴とする請求項1乃至5いず
れか1項に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項7】 前記複数の半導体チップの主表面と前記
第1の圧接電極板との間に介在され、前記各半導体チッ
プの水平方向の位置出し及び固定を行う枠状のチップフ
レームを更に具備することを特徴とする請求項1乃至6
いずれか1項に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項8】 前記複数の半導体チップの主表面側に設
けられ、前記各半導体チップに対応する位置に開口を有
する絶縁性フレームを更に具備し、前記チップフレーム
は、外周に切り欠き部を有し、前記絶縁性フレームは、
前記チップフレームの切り欠き部に係合される突起部を
有し、前記チップフレームと前記絶縁性フレームと係止
することにより、前記各半導体チップの上下方向の位置
出し及び固定を行うことを特徴とする請求項7に記載の
圧接型半導体装置。 - 【請求項9】 前記第1の圧接電極板は、前記各半導体
チップに対応する位置に柱状の突起部を有し、この突起
部で前記各半導体チップの主表面を圧接することを特徴
とする請求項1乃至8いずれか1項に記載の圧接型半導
体装置。 - 【請求項10】 同一平面上にハンダを用いずに配置さ
れた第1の半導体チップ群と、 各々が制御電極を有し、前記第1の半導体チップ群と同
一平面上で、且つ前記第1の半導体チップ群の周囲に配
置された第2の半導体チップ群と、 前記第1,第2の半導体チップ群を一括して圧接する第
1,第2の圧接電極板と、 前記第1,第2の圧接電極板間に配置され、前記第1,
第2の半導体チップ群の主表面と前記第1の圧接電極板
との接触部に開口を有する絶縁基板と、 前記絶縁基板に設けられ、前記第2の半導体チップ群の
制御電極とそれぞれ電気的に接続される圧接電極と、 前記絶縁基板に固着され、前記第2の半導体チップ群を
制御する制御信号を前記圧接電極を介して第2の半導体
チップ群の制御電極に供給する制御配線とを具備するこ
とを特徴とする圧接型半導体装置。 - 【請求項11】 前記絶縁基板に固着された制御配線を
保護する保護カバーを更に具備することを特徴とする請
求項10に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項12】 前記保護カバーは、前記絶縁基板に係
止されることを特徴とする請求項11に記載の圧接型半
導体装置。 - 【請求項13】 前記第1,第2の半導体チップ群と前
記第2の圧接電極板との間に介在される円板型熱緩衝板
を更に具備することを特徴とする請求項10乃至12い
ずれか1項に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項14】 前記第1,第2の半導体チップ群と前
記円板型熱緩衝板との間にそれぞれ介在される複数の銀
シートを更に具備することを特徴とする請求項13に記
載の圧接型半導体装置。 - 【請求項15】 前記第1,第2の半導体チップ群の各
々の主表面と前記第1の圧接電極板との間にそれぞれ介
在される複数の熱緩衝板を更に具備することを特徴とす
る請求項10乃至14いずれか1項に記載の圧接型半導
体装置。 - 【請求項16】 前記第1,第2の半導体チップ群の各
々の主表面と前記複数の熱緩衝板との間にそれぞれ介在
される複数の銀シートを更に具備することを特徴とする
請求項15に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項17】 前記複数の熱緩衝板と前記第1,第2
の半導体チップ群との間にそれぞれ介在される低抵抗の
軟金属箔を更に具備することを特徴とする請求項15ま
たは16に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項18】 前記第1の半導体チップ群はそれぞれ
FRDチップであり、前記第2の半導体チップ群はそれ
ぞれIGBTチップであり、前記各FRDチップはそれ
ぞれ前記各IGBTチップと通電方向を逆にして並列接
続されることを特徴とする請求項10乃至17いずれか
1項に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項19】 前記第1,第2の半導体チップ群の主
表面と前記第1の圧接電極板との間に介在され、前記第
1,第2の半導体チップ群の水平方向の位置出し及び固
定を行う枠状のチップフレームを更に具備することを特
徴とする請求項10乃至18いずれか1項に記載の圧接
型半導体装置。 - 【請求項20】 前記第1,第2の半導体チップ群の各
主表面側に設けられ、前記第1,第2の半導体チップ群
に対応する位置に開口を有する絶縁性フレームを更に具
備し、前記チップフレームは、外周に切り欠き部を有
し、前記絶縁性フレームは、前記チップフレームの切り
欠き部に係合される突起部を有し、前記チップフレーム
と前記絶縁性フレームと係止することにより、前記第
1,第2の半導体チップ群の上下方向の位置出し及び固
定を行うことを特徴とする請求項19に記載の圧接型半
導体装置。 - 【請求項21】 前記第1の圧接電極板は、前記第1,
第2の半導体チップ群に対応する位置に柱状の突起部を
有し、この突起部で前記第1,第2の半導体チップの主
表面を圧接することを特徴とする請求項10乃至20い
ずれか1項に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項22】 各々が制御電極を有し、同一平面上に
ハンダを用いずに配置された複数の半導体チップと、 前記複数の半導体チップを一括して圧接する第1,第2
の圧接電極板と、 前記第1,第2の圧接電極板間に配置され、前記各半導
体チップの主表面と第1の圧接電極板との接触部に開口
を有する絶縁基板と、 前記絶縁基板に設けられ、前記各半導体チップの制御電
極とそれぞれ電気的に接続される圧接電極と、 前記絶縁基板に固着され、前記各半導体チップを制御す
る制御信号を前記圧接電極を介して各半導体チップの制
御電極に供給する制御配線と、 前記絶縁基板に実装される発振防止用の抵抗、温度検出
用のサーミスタ、過電流を検出するための電流検出素
子、過電流検出回路及び前記各半導体チップを保護する
保護回路の少なくともいずれか1つとを具備することを
特徴とする圧接型半導体装置。 - 【請求項23】 前記絶縁基板に固着された制御配線、
及び前記絶縁基板に実装される発振防止用の抵抗、温度
検出用のサーミスタ、過電流を検出するための電流検出
素子、過電流検出回路及び前記各半導体チップを保護す
る保護回路の少なくともいずれか1つを保護する保護カ
バーを更に具備することを特徴とする請求項22に記載
の圧接型半導体装置。 - 【請求項24】 前記保護カバーは、前記絶縁基板に係
止されることを特徴とする請求項23に記載の圧接型半
導体装置。 - 【請求項25】 前記複数の半導体チップと前記第2の
圧接電極板との間に介在される円板型熱緩衝板を更に具
備することを特徴とする請求項22乃至24いずれか1
項に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項26】 前記複数の半導体チップと前記円板型
熱緩衝板との間にそれぞれ介在される複数の銀シートを
更に具備することを特徴とする請求項25に記載の圧接
型半導体装置。 - 【請求項27】 前記複数の半導体チップの各々の主表
面と前記第1の圧接電極板との間にそれぞれ介在される
複数の熱緩衝板を更に具備することを特徴とする請求項
22乃至26いずれか1項に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項28】 前記複数の半導体チップの各々の主表
面と前記複数の熱緩衝板との間にそれぞれ介在される複
数の銀シートを更に具備することを特徴とする請求項2
7に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項29】 前記複数の熱緩衝板と前記複数の半導
体チップとの間にそれぞれ介在される低抵抗の軟金属箔
を更に具備することを特徴とする請求項27または28
に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項30】 前記複数の半導体チップは中央部に配
置されたFRDチップと、前記FRDチップを囲むよう
に配置されたIGBTチップとを含み、前記各FRDチ
ップはそれぞれ前記各IGBTチップと通電方向を逆に
して並列接続されることを特徴とする請求項22乃至2
9いずれか1項に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項31】 前記複数の半導体チップの主表面と前
記第1の圧接電極板との間に介在され、前記各半導体チ
ップの水平方向の位置出し及び固定を行う枠状のチップ
フレームを更に具備することを特徴とする請求項22乃
至30いずれか1項に記載の圧接型半導体装置。 - 【請求項32】 前記第1の圧接電極板は、前記各半導
体チップに対応する位置に柱状の突起部を有し、この突
起部で前記半導体チップの主表面を圧接することを特徴
とする請求項22乃至31いずれか1項に記載の圧接型
半導体装置。
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