JP7098045B2 - 半導体装置、および、半導体装置の診断方法 - Google Patents

半導体装置、および、半導体装置の診断方法 Download PDF

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Description

本願明細書に開示される技術は、半導体装置、および、半導体装置の診断方法に関するものである。
従来のパワー半導体装置においては、パワー半導体装置の内部におけるワイヤー配線を用いて、発熱に起因する劣化診断またはパワーサイクル寿命の劣化診断を行うものがある。
シリコン（Ｓｉ）チップの線膨張係数とアルミニウムワイヤーの線膨張係数とには差異があるため、繰り返し熱ストレスがかかることによってアルミニウムワイヤーに劣化が生じる。当該繰り返し熱ストレスに起因してアルミニウムワイヤー配線に生じる亀裂に基づいて、上記の劣化診断を行うことができる（たとえば、特許文献１を参照）。
特開２００９－２２０８４号公報
上記のようなワイヤー配線を用いる劣化診断方法を、腐食ガスによる劣化診断に適用しようとすると、下記のような問題点があった。
すなわち、上記のようなワイヤー配線は主に半導体チップの上面などに配置が固定されるため、必ずしも劣化診断に適する箇所、たとえば、劣化が進みやすい箇所に配置することができるわけではなかった。そのため、劣化診断の精度が低くなってしまう場合があった。
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、半導体装置における劣化診断の精度を高めるための技術を提供することを目的とするものである。
本願明細書に開示される技術の第１の態様は、ケースと、前記ケースの内部における半導体チップと、前記半導体チップの上面に接合される金属ワイヤーと、前記ケースの内部における少なくとも１つの試験ピースと、前記ケースの外部に設けられ、かつ、前記試験ピースに接続される一対の端子とを備え、前記試験ピースは、前記ケースの内部において前記金属ワイヤーから離間し、前記半導体チップの下面に接合される電極パターンをさらに備え、一対の前記端子のうちの少なくとも一方は、前記電極パターンにも接続される。
本願明細書に開示される技術の第１の態様によれば、ケースの内部において、金属ワイヤーから離間して設けられた試験ピースの抵抗値の変動量を算出することによって、半導体装置の内部構成の劣化を高い精度で予測することができる。
また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。
実施の形態に関する、半導体装置の構成の例を概略的に示す側面図である。 図１に例が示された構成に対応する上面図である。 図１に例が示された構成に対応する回路図である。 実施の形態に関する、半導体装置の構成の例を概略的に示す側面図である。 図４に例が示された構成に対応する上面図である。 図４に例が示された構成に対応する回路図である。 実施の形態に関する、半導体装置の構成の例を概略的に示す側面図である。 図７に例が示された構成に対応する上面図である。 図７に例が示された構成に対応する回路図である。 実施の形態に関する、半導体装置の構成の例を概略的に示す側面図である。 図１０に例が示された構成に対応する上面図である。 図１０に例が示された構成に対応する回路図である。 実施の形態に関する、半導体装置の構成の例を概略的に示す側面図である。 図１３に例が示された構成に対応する上面図である。 図１３に例が示された構成に対応する回路図である。 実施の形態に関する、半導体装置の構成の例を概略的に示す側面図である。 図１６に例が示された構成に対応する上面図である。 図１６に例が示された構成に対応する回路図である。
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。また、それぞれの実施の形態によって生じる効果の例については、すべての実施の形態に関する説明の後でまとめて記述される。
なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。
また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置と方向とを意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の方向とは関係しないものである。
また、以下に記載される説明において、「…の上面」または「…の下面」と記載される場合、対象となる構成要素の上面自体に加えて、および、対象となる構成要素の上面に他の構成要素が形成された状態も含むものとする。すなわち、たとえば、「甲の上面に設けられる乙」と記載される場合、甲と乙との間に別の構成要素「丙」が介在することを妨げるものではない。
＜第１の実施の形態＞
以下、本実施の形態に関する半導体装置、および、半導体装置の診断方法について説明する。
＜半導体装置の構成について＞
図１は、本実施の形態に関する半導体装置（たとえば、パワーモジュール）の構成の例を概略的に示す側面図である。図１においては、封止材９が一部透視されて記載されている。
図１に例が示されるように、半導体装置は、絶縁基板１（または絶縁シート）と、絶縁基板１の上面に形成された導電性接合材８と、導電性接合材８の上面に配置された導電性材料で構成される電極パターン４と、電極パターン４の上面に導電性接合材８を介して配置された、半導体素子としての金属－酸化膜－半導体電界効果トランジスタ（ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ－ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、すなわち、ＭＯＳＦＥＴ）チップ２と、電極パターン４の上面に導電性接合材８を介して配置された、半導体素子としてのショットキーバリアダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ ｂａｒｒｉｅｒ ｄｉｏｄｅ、すなわち、ＳＢＤ）チップ３と、ＭＯＳＦＥＴチップ２とＳＢＤチップ３とを接続する金属ワイヤー７と、絶縁基板１の下面に接続された放熱板であるベース板１１と、ベース板１１の上面に接着剤１２を介して接続され、絶縁基板１を平面視において囲み、かつ、絶縁基板１の上方を覆って設けられたアウトサートケース１０と、電極パターン４の上面に接続され、かつ、アウトサートケース１０の外部へ接続される主電極端子５Ａ、主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｃと、電極パターン４の上面に接続され、かつ、アウトサートケース１０の外部へ接続される補助電極端子６Ａ、補助電極端子６Ｂおよび補助電極端子６Ｃと、アウトサートケース１０の上面に取り付けられた端子１４および端子１５と、端子１４および端子１５からアウトサートケース１０の内部に達して設けられた試験ピース１３と、アウトサートケース１０の内部に充填された封止材９とを備える。
なお、図１においては、ＭＯＳＦＥＴチップ２とＳＢＤチップ３とが、それぞれ２つずつアウトサートケース１０内に搭載される場合が示されている。
また、封止材９は、たとえば、シリコンゲル、エラストマまたはエポキシ樹脂などで構成される。
ここで、図１における電極パターン４は、絶縁基板１の上面にロウ付けされた銅（Ｃｕ）板が、エッチング加工によって配線状に形成されたものである。しかしながら、電極パターン４は、アルミニウム（Ａｌ）によって形成されていてもよく、または、銅（Ｃｕ）配線の表面がニッケル（Ｎｉ）でめっきされていてもよい。
また、図１における絶縁基板１は、ＡｌＮで構成される絶縁部材である。しかしながら、絶縁基板１は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉ３Ｎ４などによって構成されていてもよい。
また、半導体素子としてのＭＯＳＦＥＴチップ２は、たとえば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、すなわち、ＩＧＢＴ）であってもよいし、フリーホイールダイオード（ｆｒｅｅ－ｗｈｅｅｌｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、すなわち、ＦＷＤ）であってもよい。
なお、半導体素子に用いられる半導体は、珪素（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）などを基材とするものから選択されてもよい。
金属ワイヤー７は、たとえば、直径（φ）が４００μｍのＡｌワイヤーである。しかしながら、金属ワイヤー７は、たとえば、アルミ（Ａｌ）合金で構成される配線であってもよいし、板状のアルミ（Ａｌ）板であってもよいし、銅（Ｃｕ）で構成される良電性の金属ワイヤーであってもよい。
導電性接合材８は、一般的にははんだが用いられる。しかしながら、導電性接合材８には、高温動作対応として、粒子径が数ｎｍ程度である微細な銀（Ａｇ）粒子で構成される焼結体が用いられてもよい。また、小電流用途の半導体装置であれば、導電性接合材８に、導電性フィラーを含有する導電性接着剤が用いられてもよい。
絶縁基板１は、ベース板１１の上面に導電性接合材８を介して接合されていてもよい。また、絶縁基板１は、ベース板１１と一体に形成されていてもよい。
ベース板１１の材料は、たとえば、Ａｌ－ＳｉＣのようなＡｌとセラミックスとからなる複合材であってもよいし、板状の銅（Ｃｕ）板であってもよい。
なお、本実施の形態では、アウトサートケース１０内にＭＯＳＦＥＴチップ２とＳＢＤチップ３とが搭載される２ｉｎ１タイプが開示されるが、アウトサートケース１０内に１つの素子が搭載される１ｉｎ１タイプ、アウトサートケース１０内に４つの素子が搭載される４ｉｎ１タイプ、アウトサートケース１０内に６つの素子が搭載される６ｉｎ１タイプ、または、アウトサートケース１０内に１２個の素子が搭載される１２ｉｎ１などであってもよい。
劣化観測用の試験ピース１３は、半導体装置のアウトサートケース１０の内部に埋め込まれている。そして、試験ピース１３の両端に接続されている抵抗観測用の端子１４および端子１５が、補助電極端子と同様に、アウトサートケース１０の外部へ出されている。
劣化観測用の試験ピース１３は、主に、腐食感度のよいＡｇ（銀）またはＣｕ（銅）で構成される。ただし、腐食のために用いられるガスとの組み合わせによっては、劣化観測用の試験ピース１３は、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｌ（アルミニウム）または他の金属などで構成されていてもよい。
また、劣化観測用の試験ピース１３を構成する金属の純度は高い方が望ましいが、半導体装置に用いられる他の部材の純度または性質に合わせる場合もある。
ここで、図２は、図１に例が示された構成に対応する上面図である。図１は、図２におけるＸ－Ｘ’面の側面図に対応する。
図２に例が示されるように、半導体装置においては、Ｐ側の主電極端子５Ａと、Ｎ側の主電極端子５Ｂと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｃと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｄと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｅと、Ｎ側の主電極端子５Ｆと、Ｐ側の主電極端子５Ｇと、ＭＯＳＦＥＴチップ２のエミッタ端子である補助電極端子６Ａと、ＭＯＳＦＥＴチップ２のゲート端子である補助電極端子６Ｂと、サーミスタ（ここでは、図示せず）に接続される補助電極端子６Ｃと、ＭＯＳＦＥＴチップ２のエミッタ端子である補助電極端子６Ｄと、ＭＯＳＦＥＴチップ２のゲート端子である補助電極端子６Ｅと、ＭＯＳＦＥＴチップ２のコレクタ端子である補助電極端子６Ｆと、端子１４と、端子１５とが、アウトサートケース１０の上面から出て備えられている。
また、図３は、図１に例が示された構成に対応する回路図である。ただし、図３においては、図１におけるＭＯＳＦＥＴチップはＩＧＢＴチップに置き換えられている。
図３に例が示されるように、半導体装置は、互いに直列に接続された２つのＩＧＢＴチップ２００と、ＩＧＢＴチップ２００それぞれと並列に接続されたＳＢＤチップ３と、２つのＩＧＢＴチップ２００の間に接続された主電極端子５Ｃ、主電極端子５Ｄおよび主電極端子５Ｅと、一方のＩＧＢＴチップ２００のコレクタ側に接続された主電極端子５Ａおよび主電極端子５Ｇと、一方のＩＧＢＴチップ２００と主電極端子５Ａおよび主電極端子５Ｇとの間に接続された補助電極端子６Ｆと、一方のＩＧＢＴチップ２００のゲート側に接続された補助電極端子６Ｅと、一方のＩＧＢＴチップ２００のエミッタ側に接続された補助電極端子６Ｄと、他方のＩＧＢＴチップ２００のゲート側に接続された補助電極端子６Ｂと、他方のＩＧＢＴチップ２００のエミッタ側に接続された主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｆと、他方のＩＧＢＴチップ２００と主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｆとの間に接続されたサーミスタ１００と、サーミスタ１００に接続された補助電極端子６Ｃと、他方のＩＧＢＴチップ２００とサーミスタ１００との間に接続された補助電極端子６Ａと、他の配線に接続されず、両端に端子１４および端子１５が接続された試験ピース１３とを備える。
＜半導体装置の劣化診断について＞
半導体装置の初期使用時およびメンテナンス時に、端子１４と端子１５との間の抵抗値を測定する。そして、初期使用時の当該抵抗値とメンテナンス時の当該抵抗値とを比較することによって、抵抗値の変動量を算出する。
さらに、抵抗値の変動量から、アウトサートケース１０の内部に搭載された金属ワイヤー７、主電極端子または補助電極端子などの構成における腐食、または、封止材９の変質および変色の進行度合いを予測する。
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置、および、半導体装置の診断方法について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
＜半導体装置の構成について＞
図４は、本実施の形態に関する半導体装置の構成の例を概略的に示す側面図である。図４においては、封止材９が一部透視されて記載されている。
図４に例が示されるように、半導体装置は、絶縁基板１と、導電性接合材８と、電極パターン４と、ＭＯＳＦＥＴチップ２と、ＳＢＤチップ３と、金属ワイヤー７と、ベース板１１と、アウトサートケース１０と、主電極端子５Ａ、主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｃと、補助電極端子６Ａ、補助電極端子６Ｂおよび補助電極端子６Ｃと、端子１４および端子１５と、試験ピース１３と、端子１４および端子１５とは異なる位置のアウトサートケース１０の上面に取り付けられた端子１４Ａおよび端子１５Ａと、端子１４Ａおよび端子１５Ａからアウトサートケース１０の内部に達して設けられた試験ピース１３Ａと、封止材９とを備える。
試験ピース１３と試験ピース１３Ａとには、同じ種類の金属が用いられてもよいし、異なる種類の金属が用いられてもよい。
ここで、図５は、図４に例が示された構成に対応する上面図である。図４は、図５におけるＸ－Ｘ’面の側面図に対応する。
図５に例が示されるように、半導体装置においては、Ｐ側の主電極端子５Ａと、Ｎ側の主電極端子５Ｂと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｃと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｄと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｅと、Ｎ側の主電極端子５Ｆと、Ｐ側の主電極端子５Ｇと、補助電極端子６Ａと、補助電極端子６Ｂと、補助電極端子６Ｃと、補助電極端子６Ｄと、補助電極端子６Ｅと、補助電極端子６Ｆと、端子１４と、端子１５と、端子１４Ａと、端子１５Ａとが、アウトサートケース１０の上面から出て備えられている。
また、図６は、図４に例が示された構成に対応する回路図である。ただし、図６においては、図４におけるＭＯＳＦＥＴチップはＩＧＢＴチップに置き換えられている。
図６に例が示されるように、半導体装置は、２つのＩＧＢＴチップ２００と、２つのＳＢＤチップ３と、主電極端子５Ｃ、主電極端子５Ｄおよび主電極端子５Ｅと、主電極端子５Ａおよび主電極端子５Ｇと、補助電極端子６Ｆと、補助電極端子６Ｅと、補助電極端子６Ｄと、補助電極端子６Ｂと、主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｆと、サーミスタ１００と、補助電極端子６Ｃと、補助電極端子６Ａと、試験ピース１３と、他の配線に接続されず、両端に端子１４Ａおよび端子１５Ａが接続された試験ピース１３Ａとを備える。
＜半導体装置の劣化診断について＞
半導体装置の初期使用時およびメンテナンス時に、端子１４と端子１５との間の抵抗値、および、端子１４Ａと端子１５Ａとの間の抵抗値をそれぞれ測定する。そして、初期使用時の当該抵抗値とメンテナンス時の当該抵抗値との比較をそれぞれ行うことによって、抵抗値の変動量をそれぞれ算出する。
さらに、抵抗値の変動量から、アウトサートケース１０の内部に搭載された金属ワイヤー７、主電極端子または補助電極端子などの構成における腐食、または、封止材９の変質および変色の進行度合いをそれぞれ予測する。
試験ピース１３および試験ピース１３Ａに用いられる金属の種類によって、反応しやすいガスが異なる。そのため、２種以上の異なる金属を試験ピース１３および試験ピース１３Ａそれぞれに用いることによって、複数種のガスに対する診断感度を高めることができる。
たとえば、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）またはＮｉ（ニッケル）は、硫化系および窒化系の成分に対して劣化を示す。そのため、これらの金属で構成された試験ピース１３または試験ピース１３Ａであれば、硫化系または窒化系の導電性生成物の劣化診断に有効である。
また、試験ピース１３および試験ピース１３Ａに同一種の金属を用いる場合には、感度が高い場所、たとえば、外部に近い表面側と、感度が低い場所、たとえば、より内部側の箇所など、腐食ガスによる影響の大きさが異なる２か所以上に試験ピースを設置すると、複数の試験ピースから測定された抵抗値の差に基づいて、腐食の反応速度または内部の腐食の進行度合いを確認する指標を作成することができる。
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置、および、半導体装置の診断方法について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
＜半導体装置の構成について＞
図７は、本実施の形態に関する半導体装置の構成の例を概略的に示す側面図である。図７においては、封止材９が一部透視されて記載されている。
図７に例が示されるように、半導体装置は、絶縁基板１と、導電性接合材８と、電極パターン４と、ＭＯＳＦＥＴチップ２と、ＳＢＤチップ３と、金属ワイヤー７と、ベース板１１と、アウトサートケース１０と、主電極端子５Ａ、主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｃと、補助電極端子６Ａ、補助電極端子６Ｂおよび補助電極端子６Ｃと、アウトサートケース１０の上面に取り付けられた端子１４Ｂと、補助電極端子６Ｃに接続された端子１５Ｂと、端子１４Ｂおよび端子１５Ｂからアウトサートケース１０の内部に達して設けられた試験ピース１３Ｂと、封止材９とを備える。
なお、図７においては、端子１５Ｂが既存の端子である補助電極端子６Ｃに接続されて共用化されているが、既存の端子と共用化されるのは端子１４Ｂであってもよいし、端子１４Ｂおよび端子１５Ｂの双方であってもよい。
ここで、図８は、図７に例が示された構成に対応する上面図である。図７は、図８におけるＸ－Ｘ’面の側面図に対応する。
図８に例が示されるように、半導体装置においては、Ｐ側の主電極端子５Ａと、Ｎ側の主電極端子５Ｂと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｃと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｄと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｅと、Ｎ側の主電極端子５Ｆと、Ｐ側の主電極端子５Ｇと、補助電極端子６Ａと、補助電極端子６Ｂと、補助電極端子６Ｃと、補助電極端子６Ｄと、補助電極端子６Ｅと、補助電極端子６Ｆと、端子１４Ｂとが、アウトサートケース１０の上面から出て備えられている。
また、図９は、図７に例が示された構成に対応する回路図である。ただし、図９においては、図７におけるＭＯＳＦＥＴチップはＩＧＢＴチップに置き換えられている。
図９に例が示されるように、半導体装置は、２つのＩＧＢＴチップ２００と、２つのＳＢＤチップ３と、主電極端子５Ｃ、主電極端子５Ｄおよび主電極端子５Ｅと、主電極端子５Ａおよび主電極端子５Ｇと、補助電極端子６Ｆと、補助電極端子６Ｅと、補助電極端子６Ｄと、補助電極端子６Ｂと、主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｆと、サーミスタ１００と、補助電極端子６Ｃと、補助電極端子６Ａと、他方のＩＧＢＴチップ２００と主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｆとの間に接続された端子１５Ｂと、端子１５Ｂに接続された試験ピース１３Ｂと、試験ピース１３Ｂに接続された端子１４Ｂとを備える。
＜半導体装置の劣化診断について＞
半導体装置の初期使用時およびメンテナンス時に、補助電極端子６Ｃと端子１４Ｂとの間の抵抗値を測定する。そして、初期使用時の当該抵抗値とメンテナンス時の当該抵抗値との比較を行うことによって、抵抗値の変動量を算出する。
本実施の形態に関する半導体装置によれば、既存の端子を流用して劣化診断を行うことができるため、半導体装置の追加構成を抑えて劣化診断を行うことができる。また、既存の端子を流用して劣化診断のための測定を行うため、測定を効率よく行うことができる。
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置、および、半導体装置の診断方法について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
＜半導体装置の構成について＞
図１０は、本実施の形態に関する半導体装置の構成の例を概略的に示す側面図である。図１０においては、封止材９が一部透視されて記載されている。
図１０に例が示されるように、半導体装置は、絶縁基板１と、導電性接合材８と、電極パターン４と、ＭＯＳＦＥＴチップ２と、ＳＢＤチップ３と、金属ワイヤー７と、ベース板１１と、アウトサートケース１０と、主電極端子５Ａ、主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｃと、補助電極端子６Ａ、補助電極端子６Ｂおよび補助電極端子６Ｃと、アウトサートケース１０の上面に取り付けられた端子１４Ｃと、アウトサートケース１０の上面に取り付けられた端子１５Ｃと、端子１４Ｃおよび端子１５Ｃからアウトサートケース１０の内部の電極パターン４に一体化して設けられた試験ピース１３Ｃと、封止材９とを備える。
なお、図１０においては、端子１４Ｃおよび端子１５Ｃは既存の端子とは別途設けられているが、たとえば、第３の実施の形態に示されたように、端子１４Ｃおよび端子１５Ｃのうちの少なくとも一方が、他の端子と共用化されてもよい。
ここで、図１１は、図１０に例が示された構成に対応する上面図である。図１０は、図１１におけるＸ－Ｘ’面の側面図に対応する。
図１１に例が示されるように、半導体装置においては、Ｐ側の主電極端子５Ａと、Ｎ側の主電極端子５Ｂと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｃと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｄと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｅと、Ｎ側の主電極端子５Ｆと、Ｐ側の主電極端子５Ｇと、補助電極端子６Ａと、補助電極端子６Ｂと、補助電極端子６Ｃと、補助電極端子６Ｄと、補助電極端子６Ｅと、補助電極端子６Ｆと、端子１４Ｃと、端子１５Ｃとが、アウトサートケース１０の上面から出て備えられている。
また、図１２は、図１０に例が示された構成に対応する回路図である。ただし、図１２においては、図１０におけるＭＯＳＦＥＴチップはＩＧＢＴチップに置き換えられている。
図１２に例が示されるように、半導体装置は、２つのＩＧＢＴチップ２００と、２つのＳＢＤチップ３と、主電極端子５Ｃ、主電極端子５Ｄおよび主電極端子５Ｅと、主電極端子５Ａおよび主電極端子５Ｇと、補助電極端子６Ｆと、補助電極端子６Ｅと、補助電極端子６Ｄと、補助電極端子６Ｂと、主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｆと、サーミスタ１００と、補助電極端子６Ｃと、補助電極端子６Ａと、２つのＩＧＢＴチップ２００の間に接続された試験ピース１３Ｃと、試験ピース１３Ｃの両端に接続された端子１４Ｃおよび端子１５Ｃとを備える。
＜半導体装置の劣化診断について＞
半導体装置の初期使用時およびメンテナンス時に、端子１４Ｃと端子１５Ｃとの間の抵抗値を測定する。そして、初期使用時の当該抵抗値とメンテナンス時の当該抵抗値との比較を行うことによって、抵抗値の変動量を算出する。
本実施の形態に関する半導体装置によれば、試験ピース１３Ｃとして電極パターン４を流用して劣化診断を行うことができるため、半導体装置の追加構成を抑えて劣化診断を行うことができる。よって、半導体装置の製造コストの上昇を抑えることができる。また、半導体装置の不良の原因となりやすい電極パターン４における腐食をいち早く認識することができる。
＜第５の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置、および、半導体装置の診断方法について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
＜半導体装置の構成について＞
図１３は、本実施の形態に関する半導体装置の構成の例を概略的に示す側面図である。図１３においては、封止材９が一部透視されて記載されている。
図１３に例が示されるように、半導体装置は、絶縁基板１と、導電性接合材８と、電極パターン４と、ＭＯＳＦＥＴチップ２と、ＳＢＤチップ３と、金属ワイヤー７と、ベース板１１と、アウトサートケース１０と、主電極端子５Ａ、主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｃと、補助電極端子６Ａ、補助電極端子６Ｂおよび補助電極端子６Ｃと、アウトサートケース１０の上面に取り付けられた端子１４Ｄと、アウトサートケース１０の上面に取り付けられた端子１５Ｄと、端子１４Ｄおよび端子１５Ｄからアウトサートケース１０の内部の電極パターン４の上面に設けられた試験ピース１３Ｄと、封止材９とを備える。
なお、図１３においては、端子１４Ｄおよび端子１５Ｄは既存の端子とは別途設けられているが、たとえば、第３の実施の形態に示されたように、端子１４Ｄおよび端子１５Ｄのうちの少なくとも一方が、他の端子と共用化されてもよい。
試験ピース１３Ｄは、複数の金属片からなる。また、それぞれの金属片は、複数種の金属のいずれかによって構成されており、たとえば直列に配列された複数の金属片は、隣り合う金属片同士で、構成する金属が異なる。
また、試験ピース１３Ｄを構成する複数の金属片は、電極パターン４の上面のうちの互いに絶縁される位置にそれぞれ配置される。
そして、端子１４Ｄおよび端子１５Ｄは、試験ピース１３Ｄを構成する複数の金属片のうちの、最も遠い距離に位置する金属片同士のそれぞれに接続される。
なお、図１３においては、試験ピース１３Ｄは、電極パターン４の上面に配置されているが、電極パターン４から離間して配置されていてもよい。
また、試験ピース１３Ｄは、複数設けられていてもよい。
ここで、図１４は、図１３に例が示された構成に対応する上面図である。図１３は、図１４におけるＸ－Ｘ’面の側面図に対応する。
図１４に例が示されるように、半導体装置においては、Ｐ側の主電極端子５Ａと、Ｎ側の主電極端子５Ｂと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｃと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｄと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｅと、Ｎ側の主電極端子５Ｆと、Ｐ側の主電極端子５Ｇと、補助電極端子６Ａと、補助電極端子６Ｂと、補助電極端子６Ｃと、補助電極端子６Ｄと、補助電極端子６Ｅと、補助電極端子６Ｆと、端子１４Ｄと、端子１５Ｄとが、アウトサートケース１０の上面から出て備えられている。
また、図１５は、図１３に例が示された構成に対応する回路図である。ただし、図１５においては、図１３におけるＭＯＳＦＥＴチップはＩＧＢＴチップに置き換えられている。
図１５に例が示されるように、半導体装置は、２つのＩＧＢＴチップ２００と、２つのＳＢＤチップ３と、主電極端子５Ｃ、主電極端子５Ｄおよび主電極端子５Ｅと、主電極端子５Ａおよび主電極端子５Ｇと、補助電極端子６Ｆと、補助電極端子６Ｅと、補助電極端子６Ｄと、補助電極端子６Ｂと、主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｆと、サーミスタ１００と、補助電極端子６Ｃと、補助電極端子６Ａと、他の配線に接続されず、両端に端子１４Ｄおよび端子１５Ｄが接続された試験ピース１３Ｄとを備える。
＜半導体装置の劣化診断について＞
半導体装置の初期使用時およびメンテナンス時に、端子１４Ｄと端子１５Ｄとの間の抵抗値を測定する。そして、初期使用時の当該抵抗値とメンテナンス時の当該抵抗値とを比較することによって、抵抗値の変動量を算出する。
さらに、抵抗値の変動量から、アウトサートケース１０の内部に搭載された金属ワイヤー７、主電極端子または補助電極端子などの構成における腐食の進行度合いを予測する。
本実施の形態に関する半導体装置によれば、２種以上の異なる金属を試験ピース１３Ｄに用いることによって、複数種のガスに対する診断感度を高めることができる。
また、本実施の形態に関する半導体装置によれば、試験ピース１３Ｄを構成する金属片間のマイグレーションの進展によるショートが発生した際に、腐食生成物が進展したと判断することができる。そのため、正確性が高い劣化診断を行うことができる。
＜第６の実施の形態＞
本実施の形態に関する半導体装置、および、半導体装置の診断方法について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
＜半導体装置の構成について＞
図１６は、本実施の形態に関する半導体装置の構成の例を概略的に示す側面図である。図１６においては、封止材９が一部透視されて記載されている。
図１６に例が示されるように、半導体装置は、絶縁基板１と、導電性接合材８と、電極パターン４と、ＭＯＳＦＥＴチップ２と、ＳＢＤチップ３と、金属ワイヤー７と、ベース板１１と、アウトサートケース１０と、主電極端子５Ａ、主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｃと、補助電極端子６Ａ、補助電極端子６Ｂおよび補助電極端子６Ｃと、アウトサートケース１０の上面に取り付けられた端子１４Ｅと、アウトサートケース１０の上面に取り付けられた端子１５Ｅと、端子１４Ｅおよび端子１５Ｅからアウトサートケース１０の内部の電極パターン４の上面に設けられた試験ピース１３Ｅと、封止材９とを備える。
なお、図１６においては、端子１４Ｅおよび端子１５Ｅは既存の端子とは別途設けられているが、たとえば、第３の実施の形態に示されたように、端子１４Ｅおよび端子１５Ｅのうちの少なくとも一方が、他の端子と共用化されてもよい。
試験ピース１３Ｅは、複数の金属片からなる。また、それぞれの金属片は、複数種の金属のいずれかによって構成されており、たとえば並列に配列された複数の金属片は、並列に隣り合う金属片同士で、構成する金属が異なる。一方で、直列に配列された複数の金属片同士は、同じ種類の金属で構成される。
また、試験ピース１３Ｅを構成する複数の金属片のうちの直列に配列される金属片同士は、電極パターン４の上面のうちの互いに絶縁される位置にそれぞれ配置される。
そして、端子１４Ｅおよび端子１５Ｅは、試験ピース１３Ｅを構成する直列に配列される金属片のうちの、最も遠い距離に位置する金属片同士のそれぞれに接続される。
なお、図１６においては、試験ピース１３Ｅは、電極パターン４の上面に配置されているが、電極パターン４から離間して配置されていてもよい。
また、試験ピース１３Ｅは、複数設けられていてもよい。
ここで、図１７は、図１６に例が示された構成に対応する上面図である。図１６は、図１７におけるＸ－Ｘ’面の側面図に対応する。
図１７に例が示されるように、半導体装置においては、Ｐ側の主電極端子５Ａと、Ｎ側の主電極端子５Ｂと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｃと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｄと、ＡＣ電極の主電極端子５Ｅと、Ｎ側の主電極端子５Ｆと、Ｐ側の主電極端子５Ｇと、補助電極端子６Ａと、補助電極端子６Ｂと、補助電極端子６Ｃと、補助電極端子６Ｄと、補助電極端子６Ｅと、補助電極端子６Ｆと、端子１４Ｅと、端子１５Ｅとが、アウトサートケース１０の上面から出て備えられている。
また、図１８は、図１６に例が示された構成に対応する回路図である。ただし、図１８においては、図１６におけるＭＯＳＦＥＴチップはＩＧＢＴチップに置き換えられている。
図１８に例が示されるように、半導体装置は、２つのＩＧＢＴチップ２００と、２つのＳＢＤチップ３と、主電極端子５Ｃ、主電極端子５Ｄおよび主電極端子５Ｅと、主電極端子５Ａおよび主電極端子５Ｇと、補助電極端子６Ｆと、補助電極端子６Ｅと、補助電極端子６Ｄと、補助電極端子６Ｂと、主電極端子５Ｂおよび主電極端子５Ｆと、サーミスタ１００と、補助電極端子６Ｃと、補助電極端子６Ａと、他の配線に接続されず、両端に端子１４Ｅおよび端子１５Ｅが接続された試験ピース１３Ｅとを備える。
＜半導体装置の劣化診断について＞
半導体装置の初期使用時およびメンテナンス時に、端子１４Ｅと端子１５Ｅとの間の抵抗値を測定する。そして、初期使用時の当該抵抗値とメンテナンス時の当該抵抗値とを比較することによって、抵抗値の変動量を算出する。
さらに、抵抗値の変動量から、アウトサートケース１０の内部に搭載された金属ワイヤー７、主電極端子または補助電極端子などの構成における腐食の進行度合いを予測する。
本実施の形態に関する半導体装置によれば、２種以上の異なる金属を試験ピース１３Ｅに用いることによって、複数種のガスに対する診断感度を高めることができる。
また、本実施の形態に関する半導体装置によれば、試験ピース１３Ｅが端子１４Ｅと端子１５Ｅとに対して並列に配列されているため、試験ピース１３Ｅを構成する直列に配列される金属片間のマイグレーションの進展によるショートが少なくとも１つの対で発生した際に、腐食生成物が進展したと判断することができる。そのため、正確性が高い劣化診断を行うことができる。
＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例が示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。
以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置は、ケースと、半導体チップと、金属ワイヤー７と、少なくとも１つの試験ピース１３（または、試験ピース１３Ａ、試験ピース１３Ｂ、試験ピース１３Ｃ、試験ピース１３Ｄ、試験ピース１３Ｅ）と、一対の端子である端子１４および端子１５（または、端子１４Ａおよび端子１５Ａ、端子１４Ｂおよび端子１５Ｂ、端子１４Ｃおよび端子１５Ｃ、端子１４Ｄおよび端子１５Ｄ、端子１４Ｅおよび端子１５Ｅ）とを備える。ここで、ケースは、たとえば、アウトサートケース１０に対応するものである。また、半導体チップは、たとえば、ＭＯＳＦＥＴチップ２およびＳＢＤチップのうちのいずれか１つに対応するものである。ＭＯＳＦＥＴチップ２は、アウトサートケース１０の内部に設けられる。金属ワイヤー７は、ＭＯＳＦＥＴチップ２の上面に接合される。試験ピース１３は、アウトサートケース１０の内部に設けられる。端子１４および端子１５は、アウトサートケース１０の外部に設けられる。また、端子１４および端子１５は、試験ピース１３に接続される。ここで、試験ピース１３は、アウトサートケース１０の内部において金属ワイヤー７から離間する。
半導体素子（たとえば、パワー半導体素子）は、一般的に温度、湿度、または、腐食性のガスの影響を受けやすい素子である。
そのため、上記の実施の形態に示されたような半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ２またはＳＢＤチップ）を有する半導体装置が腐食性のガスが存在する環境下で使用された場合、アウトサートケース１０の内部に腐食性のガスが侵入することによって、半導体装置のそれぞれの部品を劣化させ、その結果として、半導体装置が短絡などに起因する不具合を引き起こす可能性がある。
ここで、金属ワイヤー７は電流を多く流すことができる方が望ましいため、一般に、大電流を流すことができる太さおよび長さで設計されている。そのため、金属ワイヤー７の腐食速度は比較的遅い。したがって、金属ワイヤー７を半導体装置の劣化診断に用いた場合には、抵抗値の変動量が小さくなり、劣化診断の精度が低くなる。
また、金属ワイヤー７は１つの半導体チップ当たりに複数本接合されている場合が多い。そのため、仮に１つの半導体チップに接合されている複数本の金属ワイヤー７のうちの１本が腐食によって切れたとしても、抵抗値の変動を検出することは難しい。したがって、金属ワイヤー７を半導体装置の劣化診断に用いた場合には、劣化診断の精度が低くなる。
これに対し、上記の実施の形態に示された構成によれば、アウトサートケース１０の内部において、金属ワイヤー７から離間して設けられた試験ピース１３の抵抗値の変動量を算出することによって、半導体装置の内部構成の劣化（腐食の進行度合い）を高い精度で予測することができる。
なお、本願明細書に例が示される他の構成のうちの少なくとも１つを、以上に記載された構成に適宜追加した場合、すなわち、以上に記載された構成としては言及されなかった本願明細書に例が示される他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、ＭＯＳＦＥＴチップ２の下面に接合される電極パターン４をさらに備える。このような構成によれば、金属ワイヤー７から離間して設けられた試験ピース１３の抵抗値の変動量を算出することによって、半導体装置の内部構成の劣化（腐食の進行度合い）を高い精度で予測することができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、一対の端子である端子１４Ｂおよび端子１５Ｂのうちの少なくとも一方は、電極パターン４にも接続される。このような構成によれば、試験ピース１３Ｂに接続される端子１４Ｂおよび端子１５Ｂのうちの少なくとも一方を既存の端子である補助電極端子６Ｃを介して電極パターン４にも接続することによって、既存の端子との共用によって構成部品を少なくすることができるため、半導体装置の製造コストを抑えることができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、試験ピース１３Ｃは、ＭＯＳＦＥＴチップ２の下面に接合される電極パターン４の一部である。このような構成によれば、電極パターン４の一部を試験ピース１３Ｃとして流用することによって、構成部品を少なくすることができるため、半導体装置の製造コストを抑えることができる。また、試験ピースとして用いられる金属材料が電極パターン４に用いられる金属材料と異なることに起因する腐食の進行度合いの違いが生じることがないため、試験ピースに適する金属材料の選定の手間が省け、かつ、劣化診断の精度を向上させることができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、試験ピース１３Ｄ（または、試験ピース１３Ｅ）は、互いに絶縁される複数の金属片から構成される。このような構成によれば、試験ピース１３Ｄ（または、試験ピース１３Ｅ）を構成する金属片間のマイグレーションの進展によるショートが発生した際に、腐食生成物が進展したと判断することができる。そのため、正確性が高い劣化診断を行うことができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、複数の金属片のうちの少なくとも２つは、互いに異なる金属で構成される。このような構成によれば、２種以上の異なる金属を試験ピース１３Ｄに用いることによって、複数種のガスに対する診断感度を高めることができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、複数の金属片は、一対の端子である端子１４Ｄと端子１５Ｄとに対して直列に配列される。このような構成によれば、試験ピース１３Ｄを構成する金属片間のマイグレーションの進展によるショートが発生した際に、腐食生成物が進展したと判断することができる。そのため、正確性が高い劣化診断を行うことができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、互いに異なる金属で構成される金属片同士が、交互に直列に配列される。このような構成によれば、試験ピース１３Ｄを構成する金属片間のマイグレーションの進展によるショートが発生した際に、腐食生成物が進展したと判断することができる。それとともに、２種以上の異なる金属を試験ピース１３Ｄに用いることによって、複数種のガスに対する診断感度を高めることができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、複数の金属片は、一対の端子である端子１４Ｅと端子１５Ｅとに対して並列に配列される。このような構成によれば、試験ピース１３Ｅが端子１４Ｅと端子１５Ｅとに対して並列に配列されているため、試験ピース１３Ｅを構成する直列に配列される金属片間のマイグレーションの進展によるショートが少なくとも１つの対で発生した際に、腐食生成物が進展したと判断することができる。そのため、正確性が高い劣化診断を行うことができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、互いに異なる金属で構成される金属片同士が、並列に配列される。このような構成によれば、試験ピース１３Ｅを構成する直列に配列される金属片間のマイグレーションの進展によるショートが少なくとも１つの対で発生した際に、腐食生成物が進展したと判断することができる。そのため、たとえば、金属ごとまたは部品ごとに異なる腐食性のガスに対応して、それぞれの金属または部品の腐食の進行度合いを診断することができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置は、複数の試験ピース１３Ａを備える。そして、複数の試験ピース１３Ａは、互いに離間する。このような構成によれば、半導体装置の複数箇所における腐食性のガスに起因する劣化診断を行うことができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、複数の試験ピース１３Ａは、同種の金属で構成される。このような構成によれば、腐食ガスによる影響の大きさが異なる複数箇所における劣化診断を行うことができる。そのため、たとえば、複数の試験ピースから測定された抵抗値の差に基づいて、腐食の反応速度または内部の腐食の進行度合いを確認する指標を作成することができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、複数の試験ピース１３Ａは、異なる金属で構成される。このような構成によれば、複数種のガスに対する診断感度を高めることができる。
以上に記載された実施の形態によれば、半導体装置の診断方法において、試験ピース１３は、アウトサートケース１０の内部においてＭＯＳＦＥＴチップ２の上面に接合される金属ワイヤー７から離間する。そして、アウトサートケース１０の外部に設けられ、かつ、試験ピース１３と接続される一対の端子である端子１４および端子１５を用いて、ＭＯＳＦＥＴチップ２を含む半導体装置の劣化診断を行う。
このような構成によれば、アウトサートケース１０の内部において、金属ワイヤー７から離間して設けられた試験ピース１３の抵抗値の変動量を算出することによって、半導体装置の内部構成の劣化（腐食の進行度合い）を高い精度で予測することができる。
なお、本願明細書に例が示される他の構成のうちの少なくとも１つを、以上に記載された構成に適宜追加した場合、すなわち、以上に記載された構成としては言及されなかった本願明細書に例が示される他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。
また、特段の制限がない場合には、それぞれの処理が行われる順序は変更することができる。
＜以上に記載された実施の形態における変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施の形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態における構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
また、矛盾が生じない限り、以上に記載された実施の形態において「１つ」備えられるものとして記載された構成要素は、「１つ以上」備えられていてもよいものとする。
さらに、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素は概念的な単位であって、本願明細書に開示される技術の範囲内には、１つの構成要素が複数の構造物から成る場合と、１つの構成要素がある構造物の一部に対応する場合と、さらには、複数の構成要素が１つの構造物に備えられる場合とを含むものとする。
また、以上に記載された実施の形態におけるそれぞれの構成要素には、同一の機能を発揮する限り、他の構造または形状を有する構造物が含まれるものとする。
また、本願明細書における説明は、本技術に関連するすべての目的のために参照され、いずれも、従来技術であると認めるものではない。
また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
１ 絶縁基板、２ ＭＯＳＦＥＴチップ、３ ＳＢＤチップ、４ 電極パターン、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ 主電極端子、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆ 補助電極端子、７ 金属ワイヤー、８ 導電性接合材、９ 封止材、１０ アウトサートケース、１１ ベース板、１２ 接着剤、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ 試験ピース、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ 端子、１００ サーミスタ、２００ ＩＧＢＴチップ。

Claims (16)

  1. ケースと、
    前記ケースの内部における半導体チップと、
    前記半導体チップの上面に接合される金属ワイヤーと、
    前記ケースの内部における少なくとも１つの試験ピースと、
    前記ケースの外部に設けられ、かつ、前記試験ピースに接続される一対の端子とを備え、
    前記試験ピースは、前記ケースの内部において前記金属ワイヤーから離間し、
    前記半導体チップの下面に接合される電極パターンをさらに備え、
    一対の前記端子のうちの少なくとも一方は、前記電極パターンにも接続される、
    半導体装置。
  2. ケースと、
    前記ケースの内部における半導体チップと、
    前記半導体チップの上面に接合される金属ワイヤーと、
    前記ケースの内部における少なくとも１つの試験ピースと、
    前記ケースの外部に設けられ、かつ、前記試験ピースに接続される一対の端子とを備え、
    前記試験ピースは、前記ケースの内部において前記金属ワイヤーから離間し、
    前記試験ピースは、前記半導体チップの下面に接合される電極パターンの一部である、
    半導体装置。
  3. ケースと、
    前記ケースの内部における半導体チップと、
    前記半導体チップの上面に接合される金属ワイヤーと、
    前記ケースの内部における少なくとも１つの試験ピースと、
    前記ケースの外部に設けられ、かつ、前記試験ピースに接続される一対の端子とを備え、
    前記試験ピースは、前記ケースの内部において前記金属ワイヤーから離間し、
    前記試験ピースは、互いに絶縁される複数の金属片から構成される、
    半導体装置。
  4. 複数の前記金属片のうちの少なくとも２つは、互いに異なる金属で構成される、
    請求項３に記載の半導体装置。
  5. 複数の前記金属片は、一対の前記端子に対して直列に配列される、
    請求項３または請求項４に記載の半導体装置。
  6. 互いに異なる金属で構成される前記金属片同士が、交互に直列に配列される、
    請求項５に記載の半導体装置。
  7. 複数の前記金属片は、一対の前記端子に対して並列に配列される、
    請求項３から請求項６のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
  8. 互いに異なる金属で構成される前記金属片同士が、並列に配列される、
    請求項７に記載の半導体装置。
  9. ケースと、
    前記ケースの内部における半導体チップと、
    前記半導体チップの上面に接合される金属ワイヤーと、
    前記ケースの内部における少なくとも１つの試験ピースと、
    前記ケースの外部に設けられ、かつ、前記試験ピースに接続される一対の端子とを備え、
    前記試験ピースは、前記ケースの内部において前記金属ワイヤーから離間し、
    複数の前記試験ピースを備え、
    複数の前記試験ピースは、互いに離間し、
    複数の前記試験ピースは、異なる金属で構成される、
    半導体装置。
  10. 前記半導体チップの下面に接合される電極パターンをさらに備える、
    請求項１から請求項９のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
  11. 複数の前記試験ピースを備え、
    複数の前記試験ピースは、互いに離間する、
    請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
  12. 複数の前記試験ピースは、同種の金属で構成される、
    請求項１１に記載の半導体装置。
  13. ケースの内部における少なくとも１つの試験ピースを用いて、半導体装置の劣化診断を行う診断方法であり、
    前記試験ピースは、前記ケースの内部において半導体チップの上面に接合される金属ワイヤーから離間し、
    前記ケースの外部に設けられ、かつ、前記試験ピースに接続される一対の端子を用いて、前記半導体チップを含む前記半導体装置の劣化診断を行い、
    一対の前記端子のうちの少なくとも一方は、前記半導体チップの下面に接合される電極パターンにも接続される、
    半導体装置の診断方法。
  14. ケースの内部における少なくとも１つの試験ピースを用いて、半導体装置の劣化診断を行う診断方法であり、
    前記試験ピースは、前記ケースの内部において半導体チップの上面に接合される金属ワイヤーから離間し、
    前記ケースの外部に設けられ、かつ、前記試験ピースに接続される一対の端子を用いて、前記半導体チップを含む前記半導体装置の劣化診断を行い、
    前記試験ピースは、前記半導体チップの下面に接合される電極パターンの一部である、
    半導体装置の診断方法。
  15. ケースの内部における少なくとも１つの試験ピースを用いて、半導体装置の劣化診断を行う診断方法であり、
    前記試験ピースは、前記ケースの内部において半導体チップの上面に接合される金属ワイヤーから離間し、
    前記ケースの外部に設けられ、かつ、前記試験ピースに接続される一対の端子を用いて、前記半導体チップを含む前記半導体装置の劣化診断を行い、
    前記試験ピースは、互いに絶縁される複数の金属片から構成される、
    半導体装置の診断方法。
  16. ケースの内部における複数の試験ピースを用いて、半導体装置の劣化診断を行う診断方法であり、
    複数の前記試験ピースは、前記ケースの内部において半導体チップの上面に接合される金属ワイヤーから離間し、
    前記ケースの外部に設けられ、かつ、前記試験ピースに接続される一対の端子を用いて、前記半導体チップを含む前記半導体装置の劣化診断を行い、
    複数の前記試験ピースは、互いに離間し、
    複数の前記試験ピースは、異なる金属で構成される、
    半導体装置の診断方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114325288A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 北一半导体科技(广东)有限公司 一种评估半导体模块功率循环能力的方法和半导体模块
WO2024127629A1 (ja) * 2022-12-16 2024-06-20 三菱電機株式会社 半導体装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000214205A (ja) 1999-01-25 2000-08-04 Toshiba Corp 半導体劣化検出方法、半導体余寿命算出方法、並びにこれらに用いる素子及び基板
WO2016031020A1 (ja) 2014-08-28 2016-03-03 三菱電機株式会社 半導体装置
US20160216318A1 (en) 2015-01-23 2016-07-28 Freescale Semiconductor, Inc. Circuit for monitoring metal degradation on integrated circuit

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005026544A (ja) * 2003-07-04 2005-01-27 Renesas Technology Corp 半導体集積回路およびプローブカード
JP2008147245A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Toshiba Corp 劣化診断回路及び半導体集積回路
JP5245306B2 (ja) 2007-07-11 2013-07-24 富士電機株式会社 半導体装置の劣化保護方法
JP2012018025A (ja) * 2010-07-07 2012-01-26 Fuji Electric Co Ltd 半導体パワーモジュールの劣化診断方法及び劣化診断装置
JP5649478B2 (ja) * 2011-02-16 2015-01-07 三菱電機株式会社 半導体装置及びその試験方法
JP6300236B2 (ja) * 2015-02-26 2018-03-28 株式会社日立製作所 半導体装置、半導体装置の製造方法および電力変換装置
JP6351551B2 (ja) * 2015-07-14 2018-07-04 三菱電機株式会社 半導体装置、半導体装置の劣化評価方法、半導体装置を含むシステム
JP6631114B2 (ja) * 2015-09-17 2020-01-15 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の計測方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000214205A (ja) 1999-01-25 2000-08-04 Toshiba Corp 半導体劣化検出方法、半導体余寿命算出方法、並びにこれらに用いる素子及び基板
WO2016031020A1 (ja) 2014-08-28 2016-03-03 三菱電機株式会社 半導体装置
US20160216318A1 (en) 2015-01-23 2016-07-28 Freescale Semiconductor, Inc. Circuit for monitoring metal degradation on integrated circuit

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