JP6416055B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
基本的に半導体素子2の端部2A〜2Dにおいては他の領域に比べて電界強度が高くなる。このため高い電界強度の影響を受けないようにする観点から、ボンディングワイヤ10はなるべく端部2A〜2Dから離れた位置に(特に半導体素子2の表面からZ方向上方に離れるように)配置されることが好ましい。ところが特に6in1モジュールのように半導体装置全体のサイズが大きくなり、ボンディングワイヤ10の長さが長くなれば、半導体素子2の表面からZ方向上方に大きく離れるような曲線を描くようにボンディングワイヤ10を設けることが困難となる。このためボンディングワイヤ10がすぐに落下したり半導体素子2の表面上に接触する不具合を来したり、ボンディングワイヤ10が半導体素子2の端部の高電界の影響を受ける可能性が高くなる。
(比較例1)
本実施の形態の電力用半導体モジュール100に対する比較例1のサンプルは、以下のように準備された。銅製のリードフレームの一方(Z方向上方)の主表面上に、接合部材18としてのはんだを用いて半導体素子2が実装された。その後半導体素子2の表面上の、図6に示す(−1,0)の座標位置を含むように(すなわち端部2Dを含むように)ゲート電極3が形成され、図2に示すような制御回路基板7が準備された。半導体素子2およびゲート電極3のサイズは実施例1〜実施例4と同様である。
(比較例2)
比較例2においては基本的に実施例1と同一条件で同様の試験がなされているが、電力用半導体モジュール100におけるゲート電極3が、半導体素子2の表面上の、図6に示す(1,0)の座標位置を含む位置(すなわち端部2Aを含む位置)に形成されている。またボンディングワイヤ10の接合角度θ(図8参照)が0°であり、ボンディングワイヤ10の上記最大高さH(図5参照)が4.5mm、端部2Aの真上での高さh(図5参照)が0.22mm、全長L(図5参照)が21mmであった。つまり比較例2においては、ゲート電極3に最も近い端部2Aの真上をボンディングワイヤ10が通っている。以上の点においてのみ比較例2の条件は実施例1と異なっており、他についてはすべて実施例1と同様である。また試験内容についても比較例1とまったく同様である。このためここでは詳細な記載を省略する。
(比較例3)
比較例3においては基本的に実施例1と同一条件で同様の試験がなされているが、電力用半導体モジュール100におけるゲート電極3が、半導体素子2の表面上の、図6に示す(0,0.7)の座標位置を含む位置に形成されている。またボンディングワイヤ10の接合角度θ(図8参照)が90°であり、ボンディングワイヤ10の上記最大高さH(図5参照)が4.5mm、端部2Bの真上での高さh(図5参照)が0.29mm、全長L(図5参照)が23mmであった。つまり比較例3においては、ゲート電極3に最も近く、そのゲート電極3からの距離が半導体素子2のY方向に延びる端部長さの1/3以下である端部2Bの真上をボンディングワイヤ10が通っている。以上の点においてのみ比較例3の条件は実施例1と異なっており、他についてはすべて実施例1と同様である。また試験内容についても比較例1とまったく同様である。このためここでは詳細な記載を省略する。
(比較例4)
比較例4においては基本的に実施例1と同一条件で同様の試験がなされているが、電力用半導体モジュール100におけるゲート電極3が、半導体素子2の表面上の、図6に示す(0,1)の座標位置を含む位置(すなわち端部2Bを含む位置)に形成されている。またボンディングワイヤ10の接合角度θ(図8参照)が90°であり、ボンディングワイヤ10の上記最大高さH(図5参照)が5.5mm、端部2Bの真上での高さh(図5参照)が0.39mm、全長L(図5参照)が25mmであった。つまり比較例4においては、ゲート電極3に最も近い端部2Bの真上をボンディングワイヤ10が通っている。以上の点においてのみ比較例4の条件は実施例1と異なっており、他についてはすべて実施例1と同様である。また試験内容についても比較例1とまったく同様である。このためここでは詳細な記載を省略する。
Claims (16)
- 第1の電極を有し、複数の端部を有する半導体素子と、
第2の電極を有し、前記半導体素子の外側で前記半導体素子の表面より上方に配置された基板と、
前記第1および第2の電極を電気的に接続するワイヤとを備え、
前記ワイヤは、前記半導体素子の複数の前記端部のうち、前記第1の電極から最も近い前記端部以外の他の端部の真上を通るように前記第2の電極に接続され、
前記ワイヤの長さは、前記半導体素子の表面に対する前記ワイヤの最高高さの4倍以上であり、
前記他の端部の真上における前記ワイヤの前記半導体素子の表面に対する高さは0.3mm以上であり、
前記他の端部の真上における前記ワイヤの前記半導体素子の表面に対する高さは、前記半導体素子の表面に対する前記ワイヤの最高高さ未満である、半導体装置。 - 第1の電極を有し、複数の端部を有する半導体素子と、
第2の電極を有し、前記半導体素子の外側に配置された基板と、
前記第1および第2の電極を電気的に接続するワイヤとを備え、
前記ワイヤは、前記半導体素子の複数の前記端部のうち、前記第1の電極から最も近い前記端部以外の他の端部の真上を通るように前記第2の電極に接続され、
前記ワイヤの長さは、前記半導体素子の表面に対する前記ワイヤの最高高さの4倍以上であり、
前記他の端部の真上における前記ワイヤの前記半導体素子の表面に対する高さは0.3mm以上であり、
前記他の端部と、前記第1の電極との距離は、前記第1の電極と前記他の端部とを結ぶ方向に延びる前記半導体素子の前記端部の長さの1/3を超える、半導体装置。 - 第1の電極を有し、複数の端部を有する半導体素子と、
第2の電極を有し、前記半導体素子の外側に配置された基板と、
前記第1および第2の電極を電気的に接続するワイヤとを備え、
前記ワイヤは、前記半導体素子の複数の前記端部のうち、前記第1の電極から最も近い前記端部以外の他の端部の真上を通るように前記第2の電極に接続され、
前記ワイヤの長さは、前記半導体素子の表面に対する前記ワイヤの最高高さの4倍以上であり、
前記他の端部の真上における前記ワイヤの前記半導体素子の表面に対する高さは0.3mm以上であり、
前記第1の電極上に接続された前記ワイヤは、前記半導体素子の複数の前記端部のうち前記第1の電極から最も近い前記半導体素子の端部の方向を向いて延び、かつ前記他の端部の真上を通るように屈曲される、半導体装置。 - 前記第1の電極上に接続された前記ワイヤは、前記半導体素子の複数の前記端部のうち前記第1の電極から最も近い前記半導体素子の端部の方向を向いて延び、かつ前記他の端部の真上を通るように屈曲される、請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記第1の電極の全体が、前記半導体素子の前記基板に最も近い前記端部から離れた位置に配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1の電極は、前記半導体素子の前記基板に最も近い前記端部に対向する前記端部に接するように形成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記半導体素子の複数の前記端部のうち最も短い前記端部の長さが5.0mm以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記半導体素子の定格電流が2.5A以上である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1の電極はゲート電極である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記基板は制御回路基板である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記ワイヤは金、銀、銅、アルミニウム、金と銀と銅とアルミニウムとから選択された任意の2種以上の合金、からなる群から選択されるいずれかにより形成される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記半導体素子、前記基板および前記ワイヤは封止樹脂により封止され、
前記基板の少なくとも一部は前記封止樹脂から露出している、請求項1〜11のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 第1の電極を有し、複数の端部を有する半導体素子と、
第2の電極を有し、前記半導体素子の外側に配置された基板と、
前記第1および第2の電極を電気的に接続するワイヤとを備え、
前記ワイヤは、前記半導体素子の複数の前記端部のうち、前記第1の電極から最も近い前記端部以外の他の端部の真上を通るように前記第2の電極に接続され、
前記ワイヤの長さは、前記半導体素子の表面に対する前記ワイヤの最高高さの4倍以上であり、
前記他の端部の真上における前記ワイヤの前記半導体素子の表面に対する高さは0.3mm以上であり、
前記半導体素子、前記基板および前記ワイヤは封止樹脂により封止され、
前記基板の少なくとも一部は前記封止樹脂から露出している、半導体装置。 - 前記封止樹脂は熱硬化性樹脂である、請求項12または13に記載の半導体装置。
- 前記熱硬化性樹脂は、シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化ホウ素、金属水酸化物からなる群から選択されるいずれかを含有するエポキシ系熱硬化性樹脂である、請求項14に記載の半導体装置。
- 前記封止樹脂はトランスファーモールドにより成形された樹脂である、請求項12〜15のいずれか1項に記載の半導体装置。
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