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Description
本発明は、対向する例えば2枚の放熱板の間に半導体チップを設けると共に、前記半導体チップ及び前記放熱板を樹脂でモールドしてなる半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor chip is provided between, for example, two heat sinks facing each other, and the semiconductor chip and the heat sink are molded with a resin.
半導体チップの両面から放熱を行う構成として、特許文献1に記載された半導体装置が知られている。この半導体装置は、2枚の放熱板の間にIGBTチップとFWDチップとを設けると共に、これらチップ及び放熱板を樹脂でモールドして構成したパワー素子パッケージである。
上記構成の半導体装置の場合、ワイヤボンディング用の隙間を確保するために、IGBTチップ及びFWDチップの各一方の面と一方の放熱板との間にそれぞれスペーサを介在させている。IGBTチップとFWDチップは、製造するウエハが異なるため、厚み寸法が異なる。半導体装置の2枚の放熱板は、冷却器と良好に接触させるために、平行に構成する必要がある。 In the case of the semiconductor device having the above-described configuration, a spacer is interposed between each surface of the IGBT chip and the FWD chip and one heat sink in order to secure a gap for wire bonding. The IGBT chip and the FWD chip have different thickness dimensions because different wafers are manufactured. The two heat sinks of the semiconductor device need to be configured in parallel to make good contact with the cooler.
このため、IGBTチップの厚み寸法をt1、FWDチップの厚み寸法をt2、IGBTチップ用のスペーサの厚み寸法をt3、FWDチップ用のスペーサの厚み寸法をt4としたとき、t1+t3=t2+t4が成立するように、各部品の寸法を管理しなければならなかった。このため、部品点数が多くなり、製造工程が複雑になるという問題点があった。 Therefore, when the thickness dimension of the IGBT chip is t1, the thickness dimension of the FWD chip is t2, the thickness dimension of the spacer for the IGBT chip is t3, and the thickness dimension of the spacer for the FWD chip is t4, t1 + t3 = t2 + t4 is established. So we had to manage the dimensions of each part. For this reason, there are problems that the number of parts increases and the manufacturing process becomes complicated.
尚、上記特許文献1の構成は、1個のIGBTチップと1個のFWDチップを1対の放熱板で挟んで樹脂モールドする構造であるが、例えば2in1構造の半導体装置の場合、2個のIGBTチップと2個のFWDチップ(インバータ回路を構成する上相スイッチング素子と下相スイッチング素子)を対向する放熱板で挟んで樹脂モールドする構造であるため、部品点数がより一層多くなり、製造工程がより一層複雑になる。更に、6in1構造の半導体装置の場合には、6個のIGBTチップと6個のFWDチップ(インバータ回路を構成する3相分の上相スイッチング素子及び下相スイッチング素子)を対向する放熱板で挟んで樹脂モールドする構造であるため、部品点数が更に一層多くなり、製造工程が更に一層複雑になる。
The configuration of
そこで、本発明の目的は、部品点数を削減すると共に、製造工程を簡単化することができ、また、寄生インダクタンスを低減することができる半導体装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device that can reduce the number of components, simplify the manufacturing process, and reduce parasitic inductance.
請求項1の発明によれば、半導体チップを、FWDを内蔵したIGBTチップで構成したので、部品点数を削減すると共に、製造工程を簡単化することができる。
さらに、請求項1の発明によれば、対向する放熱板の間に半導体チップを複数個設けたので、例えば2in1構造の半導体装置や6in1構造の半導体装置などを容易に製造することができ、また、寄生インダクタンスを低減することができる。
加えて、請求項1の発明によれば、前記複数個の半導体チップは、同一のウエハから製造されたものであるように構成したので、複数個の半導体チップを挟む2枚の放熱板の平行度を高めることができる。
According to the first aspect of the present invention, since the semiconductor chip is composed of an IGBT chip with a built-in FWD, the number of parts can be reduced and the manufacturing process can be simplified.
Furthermore, according to the invention of
In addition, according to the first aspect of the present invention, since the plurality of semiconductor chips are manufactured from the same wafer, the two heat sinks sandwiching the plurality of semiconductor chips are arranged in parallel. The degree can be increased.
請求項4の発明によれば、前記複数個の半導体チップは、同一のウエハの中の近接した部分から製造されたものであるように構成したので、複数個の半導体チップを挟む2枚の放熱板の平行度をより一層高めることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, since the plurality of semiconductor chips are manufactured from adjacent parts in the same wafer, two heat dissipations sandwiching the plurality of semiconductor chips are performed. The parallelism of the plate can be further increased.
以下、本発明の第1の実施例について、図1を参照しながら説明する。図1は、本実施例の半導体装置1の縦断面図である。本実施例の半導体装置1は、パワー素子パッケージであり、図1に示すように、対向する例えば2枚の放熱板(ヒートシンク)2、3と、これら2枚の放熱板2、3の間に設けられた半導体チップ4と、この半導体チップ4及び放熱板2、3をモールドする樹脂5とから構成されている。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a
放熱板2、3は、例えばアルミや銅等の金属板材で構成されている。放熱板2は、半導体チップ4よりも大きい部材であり、その上面のほぼ中央部に半導体チップ4が半田6付けされている。放熱板3は、半導体チップ4よりも少し小さい程度の大きさの部材であり、半導体チップ4の上面に半田6付けされている。これにより、半導体チップ4の両面に放熱板2、3が取り付けられる構成となっている。
The
上記半導体チップ4は、FWDを内蔵したIGBTチップで構成されている。半導体チップ4の下面には、IGBTのコレクタ(FWDのカソード)のパッドが形成されており、このパッドは放熱板2に接続されている。半導体チップ4の上面のうちの放熱板3が半田付けされた部分には、IGBTのエミッタ(FWDのアノード)のパッドが形成されており、このパッドは放熱板3に接続されている。
The
半導体チップ4の上面のうちの放熱板3が半田付けされていない部分(図1中の左端部)には、IGBTのゲートのパッドが形成されており、このパッドはワイヤ7ボンディングにより制御用端子(リードフレーム)8に接続されている。
A portion of the upper surface of the
そして、半導体チップ4、放熱板2、3、制御用端子8は、樹脂5でモールドされている。この場合、放熱板2の下面及び放熱板3の上面は、モールド樹脂5から露出するように構成されている。制御用端子8の左端部は、モールド樹脂5から露出(突出)するように構成されている。
The
このような構成の本実施例によれば、半導体チップ4を、FWDを内蔵したIGBTチップで構成したので、2枚の放熱板2、3の間に挟むチップの個数を1個とすることが可能となるから、従来構成とは異なり、スペーサの個数を減らすことができる、特に、本実施例では、スペーサをなくすように構成した。これにより、部品点数を削減することができると共に、製造工程を簡単化することができる。
According to the present embodiment having such a configuration, since the
図2は、本発明の第2の実施例を示すものである。尚、第1の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第2の実施例においては、図2に示すように、半導体チップ4の上面に取り付ける放熱板9として、半導体チップ4の下面に取り付ける放熱板2とほぼ同じ大きさのものを用いるように構成した。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the second embodiment, as shown in FIG. 2, a
上記放熱板9の下面のほぼ中央部には、第1の実施例の放熱板3とほぼ同じ大きさの凸部9aが形成されており、この凸部9aの下面を半導体チップ4の上面に半田6付けしている。上述した以外の第2の実施例の構成は、第1の実施例の構成と同じ構成となっている。
A
従って、第2の実施例においても、第1の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第2の実施例によれば、半導体チップ4の上面側の放熱板9の放熱面積を、下面側の放熱板2の放熱面積とほぼ同じになるように構成したので、放熱性能を高くすることができる。尚、放熱板9に凸部9aを形成する理由は、半導体チップ4のゲートパッドにワイヤボンディングを実行するための高さ(隙間)を確保する必要があるためである。
Therefore, in the second embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained. In particular, according to the second embodiment, since the heat radiation area of the
また、上記第2の実施例では、放熱板9に凸部9aを形成したが、これに代えて、放熱板9に凸部9aを形成することを止めて、平板状の放熱板の下面と半導体チップ4の上面との間にスペーサ(凸部9aとほぼ同じ大きさ且つほぼ同じ厚さのスペーサ)を介装するように構成しても良い。
Moreover, in the said 2nd Example, although the
図3及び図4は、本発明の第3の実施例を示すものである。尚、第1の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第3の実施例においては、図3に示すように、対向する例えば3枚の放熱板2、3、3の間に、複数である例えば2個の半導体チップ4を設けるように構成した。2個の半導体チップ4は、それぞれ第1の実施例の半導体チップ4と同じ構成の半導体チップであり、FWDを内蔵したIGBTチップである。
3 and 4 show a third embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the third embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of, for example, two
上記構成の場合、放熱板2の上面に2個の半導体チップ4を並べて半田6付けし、各半導体チップ4の上面に放熱板3、3を半田6付けしている。そして、2個の半導体チップ4の上面のうちの放熱板3、3が半田付けされていない部分には、IGBTのゲートのパッドが形成されており、このパッドはワイヤ7ボンディングにより制御用端子(リードフレーム)8、8に接続されている。
In the case of the above configuration, two
更に、半導体チップ4、4、放熱板2、3、3、制御用端子8、8は、樹脂5でモールドされている。この場合、放熱板2の下面、放熱板3、3の上面、制御用端子8の左端部、制御用端子8の右端部は、モールド樹脂5から露出するように構成されている。尚、2個の半導体チップ4、4としては、同一のウエハから製造されたもの、即ち、即ち、厚み寸法がほぼ等しいものを用いるように構成されている。
Further, the
また、図4の等価回路に示すように、上記2個の半導体チップ4のIGBT10及びFWD11は、並列接続されている。この場合、2個のIGBT10のコレクタ(FWD11のカソード)の共通接続点(即ち、端子A1)が、放熱板2に対応し、2個のIGBT10のエミッタ(FWD11のアノード)の共通接続点(即ち、端子A2)が、放熱板3、3に対応している。2個のIGBT10のゲートの端子A3、A4が、制御用端子8、8に対応している。
Further, as shown in the equivalent circuit of FIG. 4, the
尚、上述した以外の第3の実施例の構成は、第1の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第3の実施例においても、第1の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第3の実施例によれば、樹脂モールドした半導体装置1(即ち、いわゆるパワーカード)の中で、2個のFWD内蔵IBGTチップ(半導体チップ)4を並列接続する構成であるので、接続配線による寄生インダクダンスを大幅に低減することができる。ちなみに、IBGTチップとFWDチップを各1個内蔵し樹脂モールドした半導体装置(特許文献1参照)を、2個並列接続するように構成すると、接続配線によりかなり大きな寄生インダクダンスが発生してしまう。 The configuration of the third embodiment other than that described above is the same as that of the first embodiment. Accordingly, in the third embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained. In particular, according to the third embodiment, two FWD built-in IBGT chips (semiconductor chips) 4 are connected in parallel in the resin-molded semiconductor device 1 (that is, so-called power card). Parasitic inductance due to wiring can be greatly reduced. Incidentally, if two IBGT chips and one FWD chip are embedded and resin-molded semiconductor devices (see Patent Document 1) are connected in parallel, a considerably large parasitic inductance is generated by the connection wiring.
また、上記第3の実施例では、2個の半導体チップ4、4として、同一のウエハから製造されたものを用いるように構成したので、2個の半導体チップ4、4を挟む対向する3枚の放熱板2、3、3の平行度を高めることができる。
In the third embodiment, since the two
尚、上記第3の実施例においては、2個の半導体チップ4、4として、同一のウエハから製造されたものを用いるように構成したが、これに代えて、2個の半導体チップ4、4として、同一のウエハの中の近接した部分から製造されたものを用いるように構成しても良い。
In the third embodiment, the two
図5は、本発明の第4の実施例を示すものである。尚、第3の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第4の実施例においては、図5に示すように、2個の半導体チップ4、4の上側に取り付ける放熱板12を、下側の放熱板2とほぼ同じ大きさの1枚の放熱板で構成している。この放熱板12の下面における2個の半導体チップ4、4と対応する部位に、第3の実施例の放熱板3、3とほぼ同じ大きさの凸部12a、12aを設け、これら凸部12a、12aを2個の半導体チップ4、4の上面に半田付けしている。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. The same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals. In the fourth embodiment, as shown in FIG. 5, the
尚、上述した以外の第4の実施例の構成は、第3の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第4の実施例においても、第3の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第4の実施例によれば、半導体チップ4の上面側の放熱板12の放熱面積を、下面側の放熱板2の放熱面積とほぼ同じになるように構成したので、放熱性能を高くすることができる。
The configuration of the fourth embodiment other than that described above is the same as the configuration of the third embodiment. Accordingly, in the fourth embodiment, substantially the same operational effects as in the third embodiment can be obtained. In particular, according to the fourth embodiment, since the heat radiation area of the
また、上記第4の実施例では、放熱板12に凸部12aを形成したが、これに代えて、放熱板12に凸部12aを形成することを止めて、平板状の放熱板の下面と半導体チップ4、4の上面との各間にスペーサ(凸部12aとほぼ同じ大きさ且つほぼ同じ厚さのスペーサ)を介装するように構成しても良い。
Moreover, in the said 4th Example, although the
図6及び図7は、本発明の第5の実施例を示すものである。尚、第1の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第5の実施例の半導体装置13は、2in1構造の半導体装置、即ち、インバータ回路を構成する上相スイッチング素子と下相スイッチング素子を対向する放熱板で挟んで樹脂モールドする構造の半導体装置である。この2in1構造の半導体装置13の等価回路を、図7に示す。
6 and 7 show a fifth embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The
上記半導体装置13は、図6に示すように、図6(b)中の下側の図示する形状の放熱板14の上面に2個の半導体チップ4、4を半田付けしている。この場合、図6(b)中の右の半導体チップ4は、上下逆にして配置しており、図6(b)中の右の半導体チップ4のIGBTのエミッタと、図6(b)中の左の半導体チップ4のコレクタを放熱板14に接続している。
As shown in FIG. 6, the
そして、図6(b)中の左の半導体チップ4の上面(IGBTのエミッタ)に図示する形状の放熱板15を半田付けし、図6(b)中の右の半導体チップ4の上面(IGBTのコレクタ)に図示する形状の放熱板16を半田付けしている。更に、図6(b)中の左の半導体チップ4の上面のIGBTのゲートパッドと、制御用端子8とをワイヤボンディングすると共に、図6(b)中の右の半導体チップ4の下面のIGBTのゲートパッドと、制御用端子17とをワイヤボンディングしている。
6B is soldered to the upper surface of the left semiconductor chip 4 (IGBT emitter) in FIG. 6B, and the upper surface of the
そして、これら全体を樹脂5でモールドしている。図6(b)に示すように、放熱板14の下面、放熱板15、16の上面は、モールド樹脂5から露出している。図6(a)に示すように、放熱板14、15、16の一部及び制御用端子8、17の一部は、モールド樹脂5から外方へ突出している。
These are all molded with the
尚、上述した以外の第5の実施例の構成は、第1の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第5の実施例においても、第1の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。 The configuration of the fifth embodiment other than that described above is the same as that of the first embodiment. Accordingly, in the fifth embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained.
また、上記第5の実施例においては、例えば2in1構造の半導体装置13に適用したが、これに限られるものではなく、例えば6in1構造の半導体装置等に適用しても良い。
In the fifth embodiment, the present invention is applied to the
また、上記各実施例においては、放熱板2、3、12、14、15、16と半導体チップ4を半田付けするように構成したが、これに限られるものではなく、接着剤等を用いて接着しても良いし、圧接構造を用いて固着(接合)するように構成しても良い。
Moreover, in each said Example, although it comprised so that the
図面中、1は半導体装置、2、3は放熱板、4は半導体チップ、5は樹脂、6は半田、7はワイヤ、8は制御用端子、9は放熱板、9aは凸部、10はIGBT、11はFWD、12は放熱板、13は半導体装置、14は放熱板、15は放熱板、16放熱板は、17は制御用端子を示す。 In the drawings, 1 is a semiconductor device, 2 and 3 are heat sinks, 4 is a semiconductor chip, 5 is resin, 6 is solder, 7 is a wire, 8 is a control terminal, 9 is a heat sink, 9a is a convex portion, 10 is IGBT, 11 is FWD, 12 is a heat sink, 13 is a semiconductor device, 14 is a heat sink, 15 is a heat sink, 16 is a heat sink, and 17 is a control terminal.
Claims (4)
前記半導体チップを、FWDを内蔵したIGBTチップで構成するとともに、前記対向する放熱板の間に前記半導体チップを複数個設け寄生インダクタンスを低減し、更に、
前記複数個の半導体チップは、同一のウエハから製造されたものであることを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device in which a semiconductor chip is provided between opposing heat sinks, and the semiconductor chip and the heat sink are molded with a resin,
The semiconductor chip is composed of an IGBT chip with a built-in FWD, and a plurality of the semiconductor chips are provided between the opposing heat sinks to reduce parasitic inductance ,
The semiconductor device, wherein the plurality of semiconductor chips are manufactured from the same wafer .
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