JPH0778933A - 半導体装置の内部配線構造 - Google Patents

半導体装置の内部配線構造

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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体チップの故障が基で過電流が流れた際
に、内部配線を素早く断路してケースの破壊,および被
害が当該半導体装置に組合わせた周辺の制御回路に及ぶ
のを回避できるようにした半導体装置の内部配線構造を
提供する。 【構成】絶縁基板2の導体パターン3上にマウントした
半導体チップ4と外部導出端子5との間にワイヤをボン
ディングして内部配線した半導体装置において、少なく
とも入力側の外部導出端子と半導体チップの間の内部配
線経路に導電性を付与したSiの中継電極9を設け、該中
継電極を経由して半導体チップと外部導出端子との間に
Alワイヤ6,10をボンディングするとともに、中継電
極と外部導出端子との間に配線したワイヤ10の本数
を、中継電極と半導体チップとの間に配線したワイヤ6
の本数よりも少なく選定して速断部を構成し、過電流の
通流時にワイヤ10のボンディング部を速やかに溶断し
て過電流の通電を絶つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータ装置などに
適用するパワートランジスタモジュール,ダイオードモ
ジュールなどを対象とする半導体装置の内部配線構造に
関する。
【0002】
【従来の技術】まず、図4(a),(b)に表したダイオ
ードモジュール,パワートランジスタモジュール(図中
で、Dはダイオード, Trはパワートランジスタ, FDはフ
ライホイールダイオードを表す) などを対象とした半導
体装置の従来における組立構造を図3に示す。図におい
て、1は放熱用金属ベース板、2は絶縁基板、3は絶縁
基板2に形成した導体パターン、4は導体パターン3に
マウントした半導体チップ、5は入力側(電源側)の外
部導出端子、6は半導体チップ4の主面に形成したAl電
極と外部導出端子5との間にボンディングした内部配線
用のAlワイヤ、7は樹脂ケース、8はケース内に充填し
た封止樹脂である。
【0003】かかる半導体装置(パワートランジスタモ
ジュール)をインバータ装置などに適用する場合には、
前記構成のパワーモジュールを制御回路部と組合わせて
プリント配線板に実装してインバータ装置を構成するよ
うにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記構成のパワーモジ
ュールを適用したインバータ装置などで実使用時に半導
体チップに短絡などの故障(例えば、エレクトロマイグ
レーションが原因で発生する短絡)が発生した場合に
は、電源との間の外部回路に接続した保護ヒューズが作
動するまでの間に半導体チップに過電流が流れ続ける。
そのために、モジュール内で半導体チップの発熱量が増
大するほか、半導体チップの電極に接続したワイヤが溶
断し、これに伴って発生する内部圧力の急激な異常増加
によってケースが破損してその破片,封止樹脂が周囲に
飛散したり、また半導体チップの短絡に伴う過電流が制
御回路に回り込むなどして、被害がパワーモジュール自
身に止まらずに周辺の制御回路部品まで拡大することが
ある。
【0005】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は前記課題を解決し、半導体チップの
故障が基で過電流が流れた際に、内部配線を素早く断路
してケース破壊,および被害が周辺の制御回路部品にま
で拡大するのを回避できるようにした半導体装置の内部
配線構造を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
り、少なくとも入力側の外部導出端子と半導体チップの
間の内部配線経路に過電流の通電に伴って速やかに溶断
する速断部を設けることにより達成される。ここで、前
記構成における速断部は、具体的に次記のような構造で
実施することかできる。
【0007】(1)半導体チップと外部導出端子との間
の内部配線経路に中継電極を設け、該中継電極を経由し
て半導体チップと外部導出端子との間にワイヤをボンデ
ィングするとともに、中継電極と外部導出端子との間に
配線したワイヤを、中継電極と半導体チップとの間に配
線したワイヤよりも少ない本数に選定して速断部を構成
する。
【0008】(2)前項(1)において、中継電極の材
料が導電性を付与したシリコン、ワイヤがAlワイヤであ
る。 (3)前項(1)または(2)において、中継電極を基
板の導体パターン上にマウントするとともに、半導体チ
ップから引出したワイヤを前記の導体パターンにボンデ
ィングし、外部導出端子との間に配線したワイヤを中継
電極の上面にボンディングする。
【0009】
【作用】上記の構成の半導体装置を適用したインバータ
装置などで、半導体チップの故障に伴って過電流が流れ
ると、電源側に通じる半導体チップの入力側に構築した
速断部が速やかに溶断して内部配線を断路し、半導体チ
ップに過電流が継続的に流れるのを阻止する。これによ
り、過電流による半導体チップの異常加熱も少なくな
り、過電流の続流に起因する内部圧力の急激な異常増加
でケースが破壊したり、制御回路などの周辺部品へ被害
が拡大することが回避される。
【0010】ここで、速断部として、半導体チップと外
部導出端子との間の内部配線経路に中継電極を設け、該
中継電極を経由して半導体チップと外部導出端子との間
にワイヤをボンディングするとともに、中継電極と外部
導出端子との間に配線したワイヤを、中継電極と半導体
チップとの間に配線したワイヤよりも少ない本数に選定
すれば、過電流が流れた際に本数の少ないワイヤが速や
かに溶断する。
【0011】また、前記の中継電極の材料に導電性を付
与したSi、ワイヤにAlワイヤを用いた上で、Si中継電極
の電極面にメタライズしたAl被膜にAlワイヤをボンディ
ングした構成を採用すれば、よく知られているように、
AlとSiとが接するコンタクト部にはAl,Siの相互拡散に
よって融点の低いAl−Siの合金層が生成するために、過
電流の通流によって発生する中継電極での抵抗発熱と相
まってAlワイヤのボンディング部が溶断し易くなるの
で、これにより速断部の機能が確実なものとなる。ま
た、この場合に前記Si中継電極を基板の導体パターン上
にマウントするとともに、半導体チップから引出したAl
ワイヤを前記の導体パターンにボンディングし、外部導
出端子との間に配線したAlワイヤを中継電極の上面にボ
ンディングすれば、Si中継電極に対して電流が上下の電
極面の間のSi層内を貫流するので、過電流による中継電
極の抵抗発熱が増してAlワイヤの速やかな溶断がより一
層確実なものとなる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例の構成を図面に基づい
て説明する。なお、各実施例において、図3と対応する
同一部材には同じ符号が付してある。 実施例1:図1において、絶縁基板2に形成した導体パ
ターン3に対して、そのパターン部3aには半導体チッ
プ4が、パターン部3bには入力側の外部導出端子5が
マウントされ、さらにパターン部3aと3bとの間に形
成したパターン部3cにはチップ状の中継電極9がマウ
ントされており、この中継電極9を中継して半導体チッ
プ4,および外部導出端子5との間にまたがってそれぞ
れAlワイヤ6,10がボンディングされている。ここ
で、前記の中継電極9は、不純物をドーピングして導電
性を付与したP形ないしN形のSiチップであり、かつ中
継電極9と外部導出端子5との間に配線したAlワイヤ1
0の本数を中継電極9と半導体チップ4との間に配線し
たAlワイヤ6の本数よりも少ない本数に選定し、これら
で半導体チップ4に対する入力側内部配線路の速断部を
構成している。
【0013】実施例2:図2は図1に示した実施例1を
改良した別な実施例を示すものであり、この実施例にお
いては、Si中継電極9のチップを導体パターン3のパタ
ーン部3cにマウントした上で、半導体チップ1から引
出したAlワイヤ6をパターン部3cにボンディングする
とともに、外部導出端子5との間に配線したAlワイヤ1
0をSi中継電極9の上面側電極面にボンディングして速
断部を構成している。
【0014】この構成によれば、電流が中継電極9のSi
層内を貫流して流れるので、過電流の通流による中継電
極9での抵抗発熱が大きくなり、これによりAlワイヤ1
0のボンディング部の溶断が一層確実となる。
【0015】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、半
導体装置の内部配線、特に電源に通じる入力側の内部配
線経路に中継電極を経由してワイヤを半導体チップと外
部導出端子との間に配線して構築した速断部を設けたこ
とにより、半導体チップの故障が基で過電流が流れた際
には、この速断部が速やかに溶断して半導体チップへの
過電流通流を絶つので、これにより過電流の継続による
半導体装置のケース破壊,並びに当該半導体装置と組合
わせた周辺の制御回路などへ被害が拡大するのを防止で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1による半導体装置の内部配線
構造の組立図
【図2】本発明の実施例2による半導体装置の内部配線
構造の組立図
【図3】従来における半導体装置の内部配線構造の組立
【図4】本発明の実施対象となる半導体装置の回路図で
あり、(a)はダイオードモジュールの回路図、(b)
はパワートランジスタモジュールの回路図
【符号の説明】
2 絶縁基板 3 導体パターン 4 半導体チップ 5 外部導出端子 6 ワイヤ 7 ケース 9 中継電極 10 ワイヤ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の導体パターン上にマウントした半導
    体チップと外部導出端子との間にワイヤをボンディング
    して内部配線した半導体装置において、少なくとも入力
    側の外部導出端子と半導体チップの間の内部配線経路に
    過電流の通電に伴って速やかに溶断する速断部を設けた
    ことを特徴とする半導体装置の内部配線構造。
  2. 【請求項2】請求項1記載の内部配線構造において、半
    導体チップと外部導出端子との間の内部配線経路に中継
    電極を設け、該中継電極を経由して半導体チップと外部
    導出端子との間にワイヤをボンディングするとともに、
    中継電極と外部導出端子との間に配線したワイヤを、中
    継電極と半導体チップとの間に配線したワイヤよりも少
    ない本数に選定して速断部を構成したことを特徴とする
    半導体装置の内部配線構造。
  3. 【請求項3】請求項2記載の内部配線構造において、中
    継電極の材料が導電性を付与したシリコン、ワイヤがAl
    ワイヤであることを特徴とする半導体装置の内部配線構
    造。
  4. 【請求項4】請求項2または3記載の内部配線構造にお
    いて、中継電極を基板の導体パターン上にマウントする
    とともに、半導体チップから引出したワイヤを前記の導
    体パターンにボンディングし、外部導出端子との間に配
    線したワイヤを中継電極の上面にボンディングしたこと
    を特徴とする半導体装置の内部配線構造。
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