JPH0878619A - Semiconductor device for electric power - Google Patents

Semiconductor device for electric power

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JPH0878619A
JPH0878619A JP21401294A JP21401294A JPH0878619A JP H0878619 A JPH0878619 A JP H0878619A JP 21401294 A JP21401294 A JP 21401294A JP 21401294 A JP21401294 A JP 21401294A JP H0878619 A JPH0878619 A JP H0878619A
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JP
Japan
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electrode pattern
semiconductor device
power semiconductor
emitter
chip
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Application number
JP21401294A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Koike
義彦 小池
Ryuichi Saito
隆一 齋藤
Shigeki Sekine
茂樹 関根
Shinya Koike
信也 小池
Hideya Kokubu
秀弥 国分
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Hitachi Ltd
Hitachi Power Semiconductor Device Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Haramachi Electronics Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a compact, high-reliability semiconductor device by using metal wires having an almost equal length independently from the area of semiconductor chip. CONSTITUTION: In a semiconductor device for electric power with semiconductor chips 2 and 14 and electrode pattern arranged on a supporting substrate, which has semiconductor chips 2 and 14 with a plurality of bonding pads 17, a plurality of electrode patterns, and a plurality of metal wires 8 for connecting by bridging a plurality of pads 17 to electrode patterns, the pads 17 in a plurality of rows are arranged in parallel on the semiconductor chips 2 and 14. And first and second electrode patterns 15a and 15b are arranged almost in parallel to each row of the pads 17 at both the sides of the semiconductor chips 2 and 14, and metal wires 8 are respectively connected by bridging between the first electrode pattern 15a and the pads 17 in one or more rows adjacent to said patterns 15a and between the second electrode patterns 15b and the pads 17 in one or more rows adjacent to said patterns 15b.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電力用半導体装置に係
り、特に、高い周波数帯で使用することができ、かつ、
大電力を処理することが可能なモジュール構造の電力用
半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power semiconductor device, and more particularly, it can be used in a high frequency band and
The present invention relates to a power semiconductor device having a module structure capable of processing a large amount of power.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電力用半導体装置には、IGBT
(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)、ダイオー
ド、GTOサイリスタ(ゲートターンオフサイリス
タ)、電力用トランジスタ等の電力用半導体スイッチン
グ素子を絶縁容器内に密封したモジュール構造のものが
知られている。このモジュール構造の電力用半導体装置
は、内蔵の電力用半導体スイッチング素子の耐圧や電流
容量特性に対応して、各種のインバータ装置等に使用さ
れており、この中で、電力用半導体スイッチング素子と
してIGBTを備えるモジュール構造の電力用半導体装
置は、IGBTが電圧制御型であるため、制御が容易で
あり、高周波領域で大電流の処理が可能である等の点か
ら各種の電力用機器の制御回路に多く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, IGBTs have been used for power semiconductor devices.
There is known a module structure in which a power semiconductor switching element such as (insulated gate bipolar transistor), diode, GTO thyristor (gate turn-off thyristor), and power transistor is sealed in an insulating container. This power semiconductor device having a module structure is used in various inverter devices and the like in accordance with the withstand voltage and current capacity characteristics of a built-in power semiconductor switching element. Among them, as a power semiconductor switching element, an IGBT is used. A power semiconductor device having a module structure including a power supply is used as a control circuit for various power devices from the viewpoint that the IGBT is a voltage-controlled type, and therefore is easy to control and can process a large current in a high frequency region. Many are used.

【0003】かかるモジュール構造の電力用半導体装置
の多くは、使用上の利便のために、支持基板と回路構成
部とが電気的に絶縁された構造のものであって、支持基
板上に絶縁板を溶接積層させ、その絶縁板上に半導体チ
ップや電極パターン等からなる回路構成部を設けている
ものである。また、このモジュール構造の電力用半導体
装置は、回路構成部を構成する半導体チップや電極パタ
ーンと外部導出端子とを導電接続する場合、圧接方式ま
たは接合方式を採用している。ここで、圧接方式とは半
導体チップの導出電極と外部導出端子とを機械的に押し
付けて接合させる構造もので、この圧接方式は、半導体
チップの導出電極と外部導出端子との接合界面における
劣化は殆んど生じないという利点がある反面、圧接構造
であるために機械的構造が複雑になる。一方、接合方式
とは半導体チップや電極パターンと外部導出端子とを半
田や金属ワイヤによって導電接続させる構造のもので、
この接合方式は、組立が比較的容易であるという利点を
有する反面、使用条件によっては金属ワイヤの接合部あ
るいは半田層に劣化が生じるようになる。
Most of the power semiconductor devices having such a module structure have a structure in which a supporting substrate and a circuit component are electrically insulated from each other for convenience of use, and an insulating plate is provided on the supporting substrate. Are welded and laminated, and a circuit component portion including a semiconductor chip, an electrode pattern and the like is provided on the insulating plate. In addition, this power semiconductor device having a module structure employs a pressure welding method or a joining method when conductively connecting a semiconductor chip or an electrode pattern forming a circuit component and an external lead terminal. Here, the pressure contact method is a structure in which the lead electrode of the semiconductor chip and the external lead terminal are mechanically pressed to bond them, and this pressure contact method does not cause deterioration at the bonding interface between the lead electrode of the semiconductor chip and the external lead terminal. Although it has the advantage that it hardly occurs, the mechanical structure is complicated due to the pressure contact structure. On the other hand, the bonding method is a structure in which a semiconductor chip or an electrode pattern and an external lead terminal are conductively connected by solder or a metal wire,
This joining method has the advantage of being relatively easy to assemble, but it may cause deterioration of the joining portion of the metal wire or the solder layer depending on the use conditions.

【0004】IGBT等のように、半導体チップを一枚
のシリコン(Si)ウエハを切り出しによって作成し、
しかも、1つの構造内に複数の半導体チップを並列接続
させるモジュール構造の電力用半導体装置においては、
半導体チップや電極パターンと外部導出端子とを導電接
続する場合、通常接合方式が採用されている。また、ダ
イオード等のように、半導体チップの表面全体が共通電
極を構成するモジュール構造の電力用半導体装置におい
ては、半導体チップと電極パターンとを導電接続する場
合、通常半田等による直接的な導電接続が採用されてい
る。一方、IGBT等のように、エミッタ導出端子とゲ
ート導出端子とが半導体チップの表面に混在しているモ
ジュール構造の電力用半導体装置においては、エミッタ
導出端子やゲート導出端子とそれに対応するエミッタ電
極パターンやゲート電極パターンとを導電接続する場
合、主として、エミッタ電極導出端子とエミッタ電極パ
ターンとの間、及び、ゲート電極導出端子とゲート電極
パターンとの間をそれぞれ個別に金属ワイヤで接続して
いる。ところが、モジュール構造の電力用半導体装置に
金属ワイヤによる接続手段を用いた場合は、前述のよう
に金属ワイヤの接合部あるいは半田層接合部に劣化が生
じる。かかる劣化の原因は、通電による温度変化、即
ち、金属ワイヤ接合部の温度の上下に基づく劣化、及
び、周囲環境の変化(例えば、振動の印加、腐食の発生
等)に基づく劣化である。この場合、通電による温度変
化に基づいた劣化を抑えるには、使用する金属ワイヤの
径を太くし、断線に至るまでの時間を長くする手段や、
金属ワイヤ1本当りの通流電流量を小さくするため、複
数の金属ワイヤを並列接続する手段を採用すればよく、
また、振動や腐食に基づく劣化を抑えるには、使用する
金属ワイヤをイオン性不純物の極めて少ないゲル状の弾
力剤で覆う手段を採用すればよい。
Like an IGBT or the like, a semiconductor chip is prepared by cutting out one silicon (Si) wafer,
Moreover, in a power semiconductor device having a module structure in which a plurality of semiconductor chips are connected in parallel in one structure,
When a semiconductor chip or electrode pattern is electrically conductively connected to an external lead terminal, a joining method is usually adopted. Further, in a power semiconductor device having a module structure in which the entire surface of the semiconductor chip constitutes a common electrode such as a diode, when conductively connecting the semiconductor chip and the electrode pattern, direct conductive connection is usually made by soldering or the like. Has been adopted. On the other hand, in a power semiconductor device having a module structure in which an emitter lead-out terminal and a gate lead-out terminal are mixed on the surface of a semiconductor chip, such as an IGBT, an emitter lead-out terminal or a gate lead-out terminal and an emitter electrode pattern corresponding thereto are provided. When conductively connecting the gate electrode pattern and the gate electrode pattern, metal wires are mainly connected between the emitter electrode lead terminal and the emitter electrode pattern, and between the gate electrode lead terminal and the gate electrode pattern, respectively. However, when the connecting means by the metal wire is used in the power semiconductor device having the module structure, the joint portion of the metal wire or the joint portion of the solder layer is deteriorated as described above. The cause of such deterioration is temperature change due to energization, that is, deterioration due to temperature rise and fall of the metal wire joint, and deterioration due to changes in the ambient environment (for example, application of vibration, occurrence of corrosion, etc.). In this case, in order to suppress deterioration due to temperature change due to energization, a means for increasing the diameter of the metal wire used and increasing the time until disconnection,
In order to reduce the amount of flowing current per metal wire, a means for connecting a plurality of metal wires in parallel may be adopted.
Further, in order to suppress deterioration due to vibration or corrosion, a means for covering the metal wire to be used with a gel-like elastic agent containing extremely few ionic impurities may be adopted.

【0005】ところで、モジュール構造の電力用半導体
装置において、複数の半導体チップを並列接続して使用
する場合の耐電圧は、各半導体チップの外周部に設けた
ターミネーションリング(FLR)の数によって決ま
り、半導体チップの高耐圧化を図るには、このFLRの
本数を増やし、リング間の電界を均等に分配させればよ
い。一方、半導体チップの電流容量は、半導体チップの
実効面積、即ち、半導体チップのFLR形成部を除いた
部分の面積にほぼ比例するので、FLR形成部の面積が
増えると、その分、半導体チップの有効面積が小さくな
ってしまう。ここで、半導体チップの電流量の大きさを
確保するには、並列接続される半導体チップの数を多く
するか、1つの半導体チップの面積を大きくすれば足り
るが、1つの半導体チップの面積を大きくすると、半導
体チップ内を流れる電流量にアンバランスが生じるの
で、かかる電流量のアンバランスの発生を防ぐ手段が必
要になる。
By the way, in a power semiconductor device having a module structure, the withstand voltage when a plurality of semiconductor chips are connected in parallel is determined by the number of termination rings (FLR) provided on the outer periphery of each semiconductor chip. In order to increase the breakdown voltage of the semiconductor chip, the number of FLRs may be increased and the electric field between the rings may be evenly distributed. On the other hand, the current capacity of the semiconductor chip is substantially proportional to the effective area of the semiconductor chip, that is, the area of the semiconductor chip excluding the FLR forming portion. Therefore, if the area of the FLR forming portion increases, the semiconductor chip's current capacity increases accordingly. The effective area becomes small. Here, in order to secure the amount of current of the semiconductor chips, it is sufficient to increase the number of semiconductor chips connected in parallel or increase the area of one semiconductor chip. When the value is increased, the amount of current flowing through the semiconductor chip becomes unbalanced, and therefore a means for preventing such an amount of current imbalance is required.

【0006】ここにおいて、図8は、半導体チップ内の
電流量のアンバランスの発生を防ぐ既知の手段の一例を
示す構成図であって、半導体チップがIGBTを構成し
ている例を示すものであり、(a)は半導体チップが小
型の場合、(b)は半導体チップが大型の場合である。
Here, FIG. 8 is a block diagram showing an example of a known means for preventing the imbalance of the current amount in the semiconductor chip, showing an example in which the semiconductor chip constitutes an IGBT. Yes, (a) shows the case where the semiconductor chip is small, and (b) shows the case where the semiconductor chip is large.

【0007】図8(a)、(b)に示されるように、半
導体チップ51は、複数のセル(IGBTセル)52に
分割され、分割された各セル52にそれぞれエミッタボ
ンディングパッド53が設けられる。また、半導体チッ
プ51の中央部分には、各セル52に共通のゲートボン
ディングパッド54が設けられる。そして、各エミッタ
ボンディングパッド53は、各別に金属ワイヤ(図示な
し)を介して共通のエミッタ電極パターン(同じく図示
なし)に接続することによって各セル52を並列接続さ
せ、各セル52を流れる電流が均一になるようにしてい
るものである。この構成において、セル52の分割数を
増やし、即ち、並列接続されるセル52の数を増やせ
ば、半導体チップ51内の電流量のアンバランスを有効
に解消させることができるが、セル52の分割数を増や
せば、以下に述べるように種々の問題が生じてくる。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the semiconductor chip 51 is divided into a plurality of cells (IGBT cells) 52, and each of the divided cells 52 is provided with an emitter bonding pad 53. . Further, a gate bonding pad 54 common to each cell 52 is provided in the central portion of the semiconductor chip 51. Then, each of the emitter bonding pads 53 is connected to a common emitter electrode pattern (also not shown) via a metal wire (not shown) separately so that the cells 52 are connected in parallel and the current flowing through each cell 52 is It is intended to be uniform. In this configuration, if the number of cells 52 to be divided is increased, that is, the number of cells 52 connected in parallel is increased, the imbalance of the amount of current in the semiconductor chip 51 can be effectively eliminated. Increasing the number causes various problems as described below.

【0008】第1の問題は、モジュール構造の電力用半
導体装置の全体構成が複雑になるとともに、金属ワイヤ
を含む配線部分のインダクタンスが増加し、スイッチン
グ動作を行うときに、損失が増大する点である。第2の
問題は、並列接続される各セル52間の特性のばらつき
や、各セル52のエミッタボンディングパッド53の配
置位置とエミッタ電極パターン(図示なし)との配置位
置の不均衡により、各セル52間において電流量にアン
バランスを生じる点である。第3の問題は、各セル52
の分割数が増えると、半導体チップ51が大型になり、
モジュール構造の電力用半導体装置も大型化する点であ
る。第4の問題は、セル52の分割数が増えると、モジ
ュール構造の電力用半導体装置の製造上の歩留りが低下
する点である。
The first problem is that the overall structure of the power semiconductor device having a module structure becomes complicated, the inductance of the wiring portion including the metal wire increases, and the loss increases when performing the switching operation. is there. The second problem is that due to variations in characteristics between the cells 52 connected in parallel, and imbalance between the arrangement positions of the emitter bonding pads 53 of each cell 52 and the emitter electrode pattern (not shown), This is a point where an imbalance occurs in the amount of current between 52. The third problem is that each cell 52
As the number of divisions increases, the semiconductor chip 51 becomes larger,
The point is that the power semiconductor device having a module structure also becomes larger. The fourth problem is that as the number of divisions of the cell 52 increases, the manufacturing yield of the power semiconductor device having a module structure decreases.

【0009】これらの問題点に対して、前記第2の問題
である電流量のアンバランスの点を解決するようにした
モジュール構造の電力用半導体装置は、既に、特開昭6
1−13905号等に開示されている。また、前記第3
の問題である大型化の点を解決するようにしたものとし
て、図9に示すようなモジュール構造の電力用半導体装
置が知られている。この内、特開昭61−13905号
に開示のモジュール構造の電力用半導体装置は、複数の
半導体チップを並列接続する場合に、これら半導体チッ
プからモジュールの外部取出端子までを各半導体チップ
間で等価な状態になるように接続させたものである。ま
た、図9に示すようなモジュール構造の電力用半導体装
置は、支持基板61上に絶縁板62が積層配置され、絶
縁板62上にコレクタ電極パターン63、エミッタ電極
パターン64、ゲート電極パターン65が設けられ、さ
らに、コレクタ電極パターン63上にダイオードチップ
66とIGBTチップ67が並設された構造のものであ
る。そして、並設されたダイオードチップ66とIGB
Tチップ67の一方の側にエミッタ電極パターン64が
配置され、IGBTチップ67の他方の側にゲート電極
パターン65が配置されている。コレクタ電極パターン
63の一隅にコレクタ外部取出端子69、エミッタ電極
パターン64の中程にエミッタ外部取出端子70、ゲー
ト電極パターン65の端部にゲート外部取出端子71が
それぞれ設けられる。また、ダイオードチップ66上に
4つのアノードパッド(図示なし)が設けられ、IGB
Tチップ67上に4つのエミッタパッド72と1つのゲ
ートパッド73が設けられている。4つのアノードパッ
ド及び4つのエミッタパッド72とエミッタ電極パター
ン64との間にそれぞれ金属ワイヤ74が接続され、1
つのゲートパッド73とゲート電極パターン65との間
にも金属ワイヤ74が接続された構造のものである。
In order to solve these problems, a power semiconductor device having a module structure, which solves the second problem of imbalance in the amount of current, has already been disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
No. 1-13905 and the like. Also, the third
As a device that solves the problem of large size, which is a problem of (1), a power semiconductor device having a module structure as shown in FIG. 9 is known. Among these, the power semiconductor device having a module structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-13905 is equivalent to each semiconductor chip from these semiconductor chips to the external lead terminals of the module when a plurality of semiconductor chips are connected in parallel. It is connected so that it will be in a proper state. In a power semiconductor device having a module structure as shown in FIG. 9, an insulating plate 62 is laminated on a supporting substrate 61, and a collector electrode pattern 63, an emitter electrode pattern 64, and a gate electrode pattern 65 are formed on the insulating plate 62. The diode chip 66 and the IGBT chip 67 are provided side by side on the collector electrode pattern 63. Then, the diode chip 66 and the IGB arranged side by side
The emitter electrode pattern 64 is arranged on one side of the T chip 67, and the gate electrode pattern 65 is arranged on the other side of the IGBT chip 67. A collector external lead terminal 69 is provided at one corner of the collector electrode pattern 63, an emitter external lead terminal 70 is provided in the middle of the emitter electrode pattern 64, and a gate external lead terminal 71 is provided at the end of the gate electrode pattern 65. Further, four anode pads (not shown) are provided on the diode chip 66,
Four emitter pads 72 and one gate pad 73 are provided on the T chip 67. Metal wires 74 are respectively connected between the four anode pads and the four emitter pads 72 and the emitter electrode pattern 64.
The metal wire 74 is also connected between one gate pad 73 and the gate electrode pattern 65.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記特開昭
61−13905号に開示のモジュール構造の電力用半
導体装置は、複数の半導体チップを並列接続する際に、
複数の半導体チップの電流量のアンバランスの発生を避
けることができるものの、並列接続される複数の半導体
チップの総数を減らすため、それぞれの半導体チップの
面積を大きくする場合については、何等の考慮されてい
ない。特に、半導体チップが大面積になると、1つの半
導体チップと1つの電極パターンとの間を接続する複数
の金属ワイヤの長さが異なるようになり、それによって
各金属ワイヤに種々の振動が発生したり、通電によって
金属ワイヤが自己発熱したり、各金属ワイヤ間でインダ
クタンス値が異なったりして、モジュール構造の電力用
半導体装置の動作時に多くの悪影響が生じるようになる
が、前記特開昭61−13905号に開示のモジュール
構造の電力用半導体装置においては、未だ、このような
悪影響の発生について何等の考慮も払われていないとい
う問題を有している。
By the way, the power semiconductor device having the module structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-13905 has a problem in that when a plurality of semiconductor chips are connected in parallel,
Although it is possible to avoid the occurrence of an imbalance in the current amount of multiple semiconductor chips, what is considered when increasing the area of each semiconductor chip in order to reduce the total number of multiple semiconductor chips connected in parallel. Not not. In particular, when a semiconductor chip has a large area, a plurality of metal wires connecting one semiconductor chip and one electrode pattern have different lengths, which causes various vibrations in each metal wire. Alternatively, the metal wire self-heats due to energization, or the inductance value is different among the metal wires, so that many adverse effects occur during the operation of the power semiconductor device having the module structure. The power semiconductor device having the module structure disclosed in No. -13905 has a problem that no consideration has been given to the occurrence of such an adverse effect.

【0011】また、図9に示すようなモジュール構造の
電力用半導体装置は、それ以前のモジュール構造の電力
用半導体装置に比べれば、一応、小型化を達成すること
ができるが、IGBTチップ67に接続された金属ワイ
ヤ74の状態に示されるように、エミッタパッド72及
びエミッタ電極パターン64間に接続される金属ワイヤ
74と、ゲートパッド73及びゲート電極パターン65
間に接続される金属ワイヤ74とは、互いに反対方向に
延びるように配置にした場合、同じIGBTチップ67
に接続される金属ワイヤ74の長さは、長いものと短い
ものとの間に約3倍程度の差が生じるようになる。そし
て、金属ワイヤ74は、長さが長いもの程、振動の発生
や通電による自己発熱によって、接合界面強度が速く劣
化し、一旦、劣化の発生により接合面積が小さくなる
と、その小さい部分に電流集中が起こり、加速状態で寿
命が低下するために、これら長さの異なる金属ワイヤ7
4間で寿命のアンバランスが発生するという問題を有し
ている。
Further, the power semiconductor device having the module structure as shown in FIG. 9 can be reduced in size to some extent as compared with the power semiconductor device having the module structure before that, but the IGBT chip 67 has the same structure. As shown in the state of the connected metal wire 74, the metal wire 74 connected between the emitter pad 72 and the emitter electrode pattern 64, the gate pad 73 and the gate electrode pattern 65.
When the metal wires 74 connected between them are arranged so as to extend in directions opposite to each other, the same IGBT chip 67 is provided.
As for the length of the metal wire 74 connected to the long wire, the difference between the long wire and the short wire is about three times. The longer the metal wire 74 is, the faster the joint interface strength deteriorates due to vibration or self-heating due to energization, and once the joint area becomes small due to deterioration, current concentration concentrates on the smaller portion. Occurs, and the life is shortened in an accelerated state.
However, there is a problem in that there is an imbalance in life between the four.

【0012】本発明は、かかる問題点を除去するもので
あって、その目的は、半導体チップの面積に係わりな
く、長さの略等しい接続用金属ワイヤを用いて、小型で
かつ高信頼性を有する電力用半導体装置を提供すること
にある。
The present invention eliminates such a problem, and its object is to achieve small size and high reliability by using connecting metal wires having substantially the same length regardless of the area of the semiconductor chip. It is to provide a power semiconductor device having the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記目的の達成のため
に、本発明は、複数のボンディングパッドを有する1個
以上の半導体チップと、前記半導体チップの近傍に設け
られた1個以上の電極パターンと、前記半導体チップの
複数のボンディングパッド及びそれに対応する前記電極
パターンとの間に橋絡接続された複数の金属ワイヤとを
有し、前記1個以上の半導体チップ及び1個以上の電極
パターンが共通の支持基板上に配置された電力用半導体
装置において、前記半導体チップに複数列のボンディン
グパッドを並列に配置形成し、前記半導体チップの両側
に、前記各列のボンディングパッドに略平行に前記半導
体チップに対応した第1及び第2の電極パターンをそれ
ぞれ配置し、前記第1の電極パターンとこの第1の電極
パターンに近接する少なくとも1列のボンディングパッ
ドとの間、及び、前記第2の電極パターンとこの第2の
電極パターン近接した少なくとも1列のボンディングパ
ッドとの間にそれぞれ金属ワイヤを橋絡接続した手段を
備える。
In order to achieve the above object, the present invention provides one or more semiconductor chips having a plurality of bonding pads, and one or more electrode patterns provided in the vicinity of the semiconductor chips. And a plurality of metal wires bridge-connected between the plurality of bonding pads of the semiconductor chip and the corresponding electrode patterns, wherein the one or more semiconductor chips and the one or more electrode patterns are In a power semiconductor device arranged on a common support substrate, a plurality of rows of bonding pads are arranged and formed in parallel on the semiconductor chip, and the semiconductors are provided on both sides of the semiconductor chip substantially parallel to the bonding pads of each row. First and second electrode patterns corresponding to the chip are respectively arranged, and the first electrode pattern and the first electrode pattern are arranged close to each other. Between one row bonding pads even without, and comprises means to bridge connecting the metal wires respectively between said second at least one row bonding pad of the electrode patterns adjacent the second electrode pattern.

【0014】[0014]

【作用】前記手段によれば、半導体チップに複数列のボ
ンディングパッドを並列に配置形成し、かつ、この半導
体チップの両側に、これら複数列のボンディングパッド
に略平行になるように、この半導体チップに対応した第
1及び第2の電極パターンをそれぞれ配置し、第1の電
極パターンとこの第1の電極パターンに近接配置された
少なくとも1列のボンディングパッドとの間、及び、第
2の電極パターンとこの第2の電極パターンに近接配置
された少なくとも1列のボンディングパッドとの間にそ
れぞれ金属ワイヤを橋絡接続しているので、半導体チッ
プから見たとき、金属ワイヤは半導体チップの両側に導
出され、しかも、各列のボンディングパッドとそれに対
応する電極パターンとの間の距離は配置上最短になり、
それぞれの金属ワイヤの長さは最小限のもので、かつ、
それらの長さは略等しくなる。
According to the above means, a plurality of rows of bonding pads are arranged and formed in parallel on the semiconductor chip, and the semiconductor chips are arranged on both sides of the semiconductor chip so as to be substantially parallel to the plurality of rows of bonding pads. And a second electrode pattern between the first electrode pattern and at least one row of bonding pads arranged in proximity to the first electrode pattern. Since the metal wires are bridge-connected to the semiconductor chip and at least one row of bonding pads arranged close to the second electrode pattern, the metal wires are led out to both sides of the semiconductor chip when viewed from the semiconductor chip. Moreover, the distance between each row of bonding pads and the corresponding electrode pattern is the shortest in terms of placement,
The length of each metal wire is minimal, and
Their lengths are approximately equal.

【0015】このように、前記手段によれば、半導体チ
ップに接続される各金属ワイヤの長さが短く、かつ、略
等しいものになるので、金属ワイヤにおける振動の発生
や通電による自己発熱の影響を大幅に除去することがで
き、かつ、これら金属ワイヤの寿命を既知のものに比べ
て向上させ、小型で高信頼性の電力用半導体装置を得る
ことができる。
As described above, according to the above-mentioned means, the length of each metal wire connected to the semiconductor chip is short and the lengths are substantially equal to each other. Therefore, the vibration of the metal wire and the influence of self-heating due to energization are caused. Can be significantly removed, and the lifespan of these metal wires can be improved as compared with known ones, and a small-sized and highly reliable power semiconductor device can be obtained.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明に係わる電力用半導体装置
の第1の実施例を示す構造図であって、(a)は上面
図、(b)はその上面図のA−A’線部分の断面図、
(c)は外部導出端子接続部を示す斜視図であり、半導
体チップがダイオードチップを構成している例を示すも
のである。
1A and 1B are structural views showing a first embodiment of a power semiconductor device according to the present invention. FIG. 1A is a top view and FIG. 1B is a top view of the line AA '. Cross section of
(C) is a perspective view showing an external lead-out terminal connecting portion, and shows an example in which a semiconductor chip constitutes a diode chip.

【0018】図1(a)乃至(c)において、1は支持
基板、2はダイオードチップ(半導体チップ)、3は絶
縁板、4はカソード電極パターン、5aは第1のアノー
ド電極パターン、5bは第2のアノード電極パターン、
6はカソード端子、7aは第1のアノード端子、7bは
第2のアノード端子、8は金属ワイヤ、9は金属箔、1
0、11、13は半田層、12は半田止めスリットであ
る。
1A to 1C, 1 is a supporting substrate, 2 is a diode chip (semiconductor chip), 3 is an insulating plate, 4 is a cathode electrode pattern, 5a is a first anode electrode pattern, and 5b is A second anode electrode pattern,
6 is a cathode terminal, 7a is a first anode terminal, 7b is a second anode terminal, 8 is a metal wire, 9 is a metal foil, 1
Reference numerals 0, 11, and 13 are solder layers, and 12 is a solder stop slit.

【0019】そして、支持基板1は、金属製の基板であ
って、放熱板を兼用している。絶縁板3は、窒化アルミ
ニウム(AlN)、アルミナ(Al23)等の絶縁材料
からなる基板であって、支持基板1上にニッケル(N
i)めっきした銅(Cu)からなる金属箔9を介して半
田層10によって接合され、支持基板1と絶縁板3上に
取付けられる各電気部品または電気回路部との間を絶縁
するものである。カソード電極パターン4、第1のアノ
ード電極パターン5a、第2のアノード電極パターン5
bは、いずれも、絶縁板3上に金属ろう材等によって接
合され、中央部にカソード電極パターン4が、その両側
に第1のアノード電極パターン5a、第2のアノード電
極パターン5bがそれぞれ配置される。ダイオードチッ
プ2は、カソード側がカソード電極パターン4に半田層
11を介して接合され、ダイオードチップ2の素子内で
電流が均一になるように平行配置の2列のアノードボン
ディングパッドが均等に設けられている。カソード端子
6は、カソード電極パターン4の露出した端面の中程に
半田層13を介して接合され、第1のアノード端子7a
は、第1のアノード電極パターン5aの露出した端部に
同じく半田層13を介して接合され、第2のアノード端
子7bも、第2のアノード電極パターン5bの露出した
端部に同じく半田層13を介して接合される。第1のア
ノード電極パターン5aとそれに近い側の1方の列のア
ノードボンディングパッドとの間、及び、第2のアノー
ド電極パターン5bとそれに近い側の他方の列のアノー
ドボンディングパッドとの間に、それぞれ、金属ワイヤ
8が最短距離を結ぶようにして橋絡接続される。また、
カソード端子6が接合された部分に近いカソード電極パ
ターン4上、第1のアノード端子7aが接合された部分
に近い第1のアノード電極パターン5a上及び第2のア
ノード端子7bが接合された部分に近い第2のアノード
電極パターン5b上には、それぞれ、半田止めスリット
12が設けられ、カソード端子6、第1のアノード端子
7a、第2のアノード端子7bを、カソード電極パター
ン4、第1のアノード電極パターン5a、第2のアノー
ド電極パターン5bに半田付けする際に、半田がカソー
ド電極パターン4、第1のアノード電極パターン5a、
第2のアノード電極パターン5bに流れ出すのを防いで
いる。なお、図1(a)乃至(c)には、図示されてい
ないが、ダイオードチップ2やカソード電極パターン
4、第1のアノード電極パターン5a、第2のアノード
電極パターン5b等は、支持基板1に接合配置された状
態で絶縁容器内に密封され、カソード端子4に接続され
るカソード外部導出端子や、第1及び第2のアノード端
子5a、5bにそれぞれ接続されるアノード外部導出端
子を設けた状態で、モジュール構造に形成される。
The support substrate 1 is a metal substrate which also serves as a heat dissipation plate. The insulating plate 3 is a substrate made of an insulating material such as aluminum nitride (AlN) and alumina (Al 2 O 3 ), and nickel (N
i) It is joined by a solder layer 10 via a metal foil 9 made of plated copper (Cu), and insulates between the supporting substrate 1 and each electric component or electric circuit portion mounted on the insulating plate 3. . Cathode electrode pattern 4, first anode electrode pattern 5a, second anode electrode pattern 5
Each of b is joined to the insulating plate 3 by a metal brazing material or the like, and the cathode electrode pattern 4 is arranged in the central portion, and the first anode electrode pattern 5a and the second anode electrode pattern 5b are arranged on both sides thereof. It In the diode chip 2, the cathode side is joined to the cathode electrode pattern 4 via the solder layer 11, and two rows of anode bonding pads arranged in parallel are evenly provided so that the current is uniform in the element of the diode chip 2. There is. The cathode terminal 6 is bonded via the solder layer 13 in the middle of the exposed end surface of the cathode electrode pattern 4, and the first anode terminal 7a is formed.
Is also bonded to the exposed end of the first anode electrode pattern 5a via the solder layer 13 as well, and the second anode terminal 7b is also connected to the exposed end of the second anode electrode pattern 5b by the same solder layer 13. Are joined through. Between the first anode electrode pattern 5a and the anode bonding pad on one side closer to it, and between the second anode electrode pattern 5b and the anode bonding pad on the other side closer to it, Each of the metal wires 8 is bridge-connected so as to connect the shortest distance. Also,
On the cathode electrode pattern 4 near the portion where the cathode terminal 6 is joined, on the first anode electrode pattern 5a near the portion where the first anode terminal 7a is joined, and on the portion where the second anode terminal 7b is joined. Solder stop slits 12 are provided on the second anode electrode patterns 5b close to each other, and the cathode terminals 6, the first anode terminals 7a, and the second anode terminals 7b are connected to the cathode electrode patterns 4, the first anodes. When soldering to the electrode pattern 5a and the second anode electrode pattern 5b, the solder is the cathode electrode pattern 4, the first anode electrode pattern 5a,
It is prevented from flowing out to the second anode electrode pattern 5b. Although not shown in FIGS. 1A to 1C, the diode chip 2, the cathode electrode pattern 4, the first anode electrode pattern 5a, the second anode electrode pattern 5b, and the like are not shown in the supporting substrate 1. A cathode external lead-out terminal connected to the cathode terminal 4 and an anode external lead-out terminal connected to the first and second anode terminals 5a and 5b, respectively, which are sealed in an insulating container in a state of being joined to and are provided. In the state, it is formed into a modular structure.

【0020】前記構成にすれば、ダイオードチップ2の
アノード側に設けられた一方の列のアノードボンディン
グパッド及び第1のアノード電極パターン5a、それ
に、他方の列のアノードボンディングパッド及び第2の
アノード電極パターン5bは、いずれも、平行状態で、
かつ、近接した配置になっているので、一方の列のアノ
ードボンディングパッドと第1のアノード電極パターン
5aとの間にそれぞれ接続される金属ワイヤ8、及び、
他方の列のアノードボンディングパッドと第2のアノー
ド電極パターン5bとの間にそれぞれ接続される金属ワ
イヤ8は、ともに、略同じ長さのものが使用でき、か
つ、それらの長さを最短にすることができる。換言すれ
ば、これら金属ワイヤ8の長さは、ダイオードチップ2
の一辺の長さの半分以下になる。
According to the above structure, one row of anode bonding pads and the first anode electrode pattern 5a provided on the anode side of the diode chip 2 and the other row of the anode bonding pads and the second anode electrode are provided. Both patterns 5b are in a parallel state,
In addition, since they are arranged close to each other, the metal wires 8 respectively connected between the anode bonding pads on one row and the first anode electrode pattern 5a, and
The metal wires 8 connected between the anode bonding pad on the other row and the second anode electrode pattern 5b can be of substantially the same length, and the length can be minimized. be able to. In other words, the length of these metal wires 8 is
It is less than half the length of one side.

【0021】このように、本実施例によれば、ダイオー
ドチップ2に接続される各金属ワイヤ8の長さを、最短
で、かつ、略同じにすることができるので、インダクタ
ンス値や実効抵抗値の違いを最小にして各金属ワイヤ8
間の電流量のバラツキをなくし、自己発熱による劣化の
発生を低減かつ均一化できる、各金属ワイヤ8の相互間
隔を拡げて各金属ワイヤ8間に生じる電磁誘導に伴う振
動の発生を低減できる、各金属ワイヤ8が重ならないよ
うに、かつ、同じ高さにあるように配置することによ
り、振動の発生に伴う劣化を低減でき、各金属ワイヤ8
の寿命を既知のものに比べて確実に延ばすことができ、
ダイオードチップ2の面積の大きさに係わりなく、高信
頼性の電力用半導体装置を得ることができる。
As described above, according to this embodiment, the length of each metal wire 8 connected to the diode chip 2 can be made the shortest and substantially the same, so that the inductance value and the effective resistance value can be reduced. Each metal wire 8
It is possible to eliminate the variation in the amount of current flowing between the metal wires 8 and reduce and equalize the occurrence of deterioration due to self-heating, expand the mutual intervals of the metal wires 8 and reduce the occurrence of vibrations caused by electromagnetic induction between the metal wires 8. By arranging the metal wires 8 so that they do not overlap and are at the same height, it is possible to reduce the deterioration caused by the occurrence of vibrations.
The life of the can be extended reliably compared to known ones,
It is possible to obtain a highly reliable power semiconductor device regardless of the area of the diode chip 2.

【0022】次に、図2は、本発明に係わる電力用半導
体装置の第2の実施例を示す構造図であって、(a)は
上面図、(b)はその上面図のA−A’線部分の断面
図、(c)は電気的な等価回路を示す回路図であり、2
つの半導体チップがそれぞれ絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタチップ(IGBTチップ)とダイオードチッ
プを構成している例を示すものである。
Next, FIG. 2 is a structural view showing a second embodiment of a power semiconductor device according to the present invention, where (a) is a top view and (b) is a top view thereof. 2 is a cross-sectional view of the line portion, and (c) is a circuit diagram showing an electrical equivalent circuit.
It shows an example in which one semiconductor chip constitutes an insulated gate bipolar transistor chip (IGBT chip) and a diode chip, respectively.

【0023】図2(a)乃至(c)において、4’はコ
レクタ電極パターン兼カソード電極パターン(以下、こ
れをコレクタ電極パターンという)、6’はコレクタ端
子兼カソード端子(以下、これをコレクタ端子とい
う)、14はIGBTチップ(半導体チップ)、15a
は第1のエミッタ電極パターン兼第1のアノード電極パ
ターン(以下、これを第1のエミッタ電極パターンとい
う)、15bは第2のエミッタ電極パターン兼第2のア
ノード電極パターン(以下、これを第2のエミッタ電極
パターンという)、16はゲート電極パターン、17は
複数のエミッタボンディングパッド、18はゲートボン
ディングパッド、19aは第1のエミッタ端子兼第1の
アノード端子(以下、これを第1のエミッタ端子とい
う)、19bは第2のエミッタ端子兼第2のアノード端
子(以下、これを第2のエミッタ端子という)、20は
ゲート端子であり、その他、図1(a)乃至(c)に示
されている構成要素と同じ構成要素については同じ符号
を付けている。なお、この第2の実施例の電力用半導体
装置は、図2(c)に示されるように、等価的に、IG
BTのコレクタ・エミッタ間にダイオードが並列接続さ
れたものである。
In FIGS. 2A to 2C, 4'is a collector electrode pattern / cathode electrode pattern (hereinafter referred to as collector electrode pattern), and 6'is a collector terminal / cathode terminal (hereinafter referred to as collector terminal). , 14 is an IGBT chip (semiconductor chip), 15a
Is a first emitter electrode pattern / first anode electrode pattern (hereinafter, referred to as a first emitter electrode pattern), and 15b is a second emitter electrode pattern / second anode electrode pattern (hereinafter, referred to as a second emitter electrode pattern). Of the emitter electrode pattern), 16 is a gate electrode pattern, 17 is a plurality of emitter bonding pads, 18 is a gate bonding pad, and 19a is a first emitter terminal and a first anode terminal (hereinafter, referred to as a first emitter terminal). , 19b is a second emitter terminal and a second anode terminal (hereinafter, referred to as a second emitter terminal), 20 is a gate terminal, and others are shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c). The same components as those shown in FIG. The power semiconductor device of the second embodiment is equivalent to the IG as shown in FIG.
A diode is connected in parallel between the collector and the emitter of the BT.

【0024】そして、支持基板1上には、金属箔9を介
して半田層10により絶縁板3が接合される。絶縁板3
上には、コレクタ電極パターン4’、第1及び第2のエ
ミッタ電極パターン15a、15b、ゲート電極パター
ン16がそれぞれ接合され、中央部にコレクタ電極パタ
ーン4’が配置され、その長辺部の一方の側に第1のエ
ミッタ電極パターン15aが配置され、その長辺部の他
方の側に第2のエミッタ電極パターン15bが配置さ
れ、その短辺部の一方の側にゲート電極パターン16が
配置される。ダイオードチップ2のカソード側及びIG
BTチップ14のコレクタ側は、いずれもコレクタ電極
パターン4’に半田層11を介して接合される。ダイオ
ードチップ2は、ダイオードチップ2の素子内で電流が
均一になるように平行配置の2列のアノードボンディン
グパッドが均等に設けられる。IGBTチップ14は、
図2(a)乃至(c)には図示されていないが、全体が
複数のIGBTセルに分割され、各IGBTセルに対応
して平行配置の2列のエミッタボンディングパッド17
が設けられ、各IGBTセルに共通のゲートボンディン
グパッド18が設けられる。コレクタ端子6’は、コレ
クタ電極パターン4’の露出した端面の中程に半田層1
3を介して接合され、第1のエミッタ端子19aは、第
1のエミッタ電極パターン15aの中央に半田層13を
介して接合される。第2のエミッタ端子19bは、第2
のエミッタ電極パターン15bの中央に半田層13を介
して接合され、ゲート端子20は、ゲート電極パターン
16の端部に半田層13を介して接合される。ダイオー
ドチップ2側には、第1のエミッタ電極パターン15a
とそれに近い側の1方の列のアノードボンディングパッ
ドとの間、及び、第2のエミッタ電極パターン15bと
それに近い側の他方の列のアノードボンディングパッド
との間に、それぞれ、金属ワイヤ8が最短距離を結ぶよ
うにして橋絡接続される。また、IGBT14側にも、
第1のエミッタ電極パターン15aとそれに近い側の1
方の列のエミッタボンディングパッド17との間、及
び、第2のエミッタ電極パターン15bとそれに近い側
の他方の列のエミッタボンディングパッド17との間、
それにゲート電極パターン16とゲートボンディングパ
ッド18との間に、それぞれ、金属ワイヤ8が最短距離
を結ぶようにして橋絡接続される。なお、この図2
(a)乃至(c)においても図示されていないが、ダイ
オードチップ2及びIGBTチップ14や第1及び第2
のエミッタ電極パターン15a、15b、ゲート電極パ
ターン16等は、支持基板1に接合配置された状態で絶
縁容器内に密封され、コレクタ端子4’に接続されたコ
レクタ外部導出端子、第1及び第2のエミッタ端子19
a、19bにそれぞれ接続されるエミッタ外部導出端
子、ゲート端子20に接続されるゲート外部導出端子を
それぞれ設けた状態で、モジュール構造に形成される。
Then, the insulating plate 3 is bonded onto the supporting substrate 1 by the solder layer 10 via the metal foil 9. Insulation plate 3
The collector electrode pattern 4 ′, the first and second emitter electrode patterns 15a and 15b, and the gate electrode pattern 16 are bonded to each other on the upper side, and the collector electrode pattern 4 ′ is arranged in the center part, and one of the long side parts The first emitter electrode pattern 15a is disposed on the side of, the second emitter electrode pattern 15b is disposed on the other side of the long side portion thereof, and the gate electrode pattern 16 is disposed on one side of the short side portion thereof. It Cathode side of diode chip 2 and IG
The collector side of each of the BT chips 14 is bonded to the collector electrode pattern 4'via the solder layer 11. In the diode chip 2, two rows of anode bonding pads arranged in parallel are evenly provided so that the current is uniform in the element of the diode chip 2. The IGBT chip 14 is
Although not shown in FIGS. 2A to 2C, the entire emitter cell is divided into a plurality of IGBT cells, and two rows of emitter bonding pads 17 are arranged in parallel corresponding to each IGBT cell.
, And a gate bonding pad 18 common to each IGBT cell is provided. The collector terminal 6'is formed on the solder layer 1 in the middle of the exposed end surface of the collector electrode pattern 4 '.
3, the first emitter terminal 19a is joined to the center of the first emitter electrode pattern 15a via the solder layer 13. The second emitter terminal 19b has a second
Is bonded to the center of the emitter electrode pattern 15b via the solder layer 13, and the gate terminal 20 is bonded to the end of the gate electrode pattern 16 via the solder layer 13. The first emitter electrode pattern 15a is provided on the diode chip 2 side.
The metal wire 8 is shortest between the second emitter electrode pattern 15b and the other side anode bonding pad on the side closer to the second emitter electrode pattern 15b. A bridge connection is made to connect the distance. Also, on the IGBT14 side,
1st emitter electrode pattern 15a and 1 on the side close to it
Between the emitter bonding pad 17 in one row, and between the second emitter electrode pattern 15b and the emitter bonding pad 17 in the other row near the second emitter electrode pattern 15b,
Further, the metal wires 8 are bridge-connected between the gate electrode pattern 16 and the gate bonding pad 18 so as to connect the shortest distance. In addition, this FIG.
Although not shown in (a) to (c), the diode chip 2 and the IGBT chip 14 and the first and second chips are also shown.
The emitter electrode patterns 15a and 15b, the gate electrode pattern 16 and the like are sealed in an insulating container in a state of being bonded to the support substrate 1 and are connected to the collector terminal 4 ', collector external lead-out terminals, first and second Emitter terminal 19
A module structure is formed in a state where an emitter external lead terminal connected to each of a and 19b and a gate external lead terminal connected to the gate terminal 20 are provided.

【0025】前記構成にすれば、ダイオードチップ2側
において、一方の列のアノードボンディングパッド及び
第1のエミッタ電極パターン15a、他方の列のアノー
ドボンディングパッド及び第2のエミッタ電極パターン
15bは、いずれも、平行状態で、かつ、近接した配置
状態になっており、また、IGBTチップ14側におい
て、一方の列のエミッタボンディングパッド17及び第
1のエミッタ電極パターン15a、他方の列のエミッタ
ボンディングパッド17及び第2のエミッタ電極パター
ン15bは、いずれも、平行状態で、かつ、近接した配
置状態になっており、その上、ゲートボンディングパッ
ド18及びゲート電極パターン16も近接した配置状態
になっているので、一方の列のアノードボンディングパ
ッド及び第1のエミッタ電極パターン15aとの間にそ
れぞれ接続される金属ワイヤ8、他方の列のアノードボ
ンディングパッド及び第2のエミッタ電極パターン15
bとの間にそれぞれ接続される金属ワイヤ8、一方の列
のエミッタボンディングパッド17及び第1のエミッタ
電極パターン15aとの間にそれぞれ接続される金属ワ
イヤ8、他方の列のエミッタボンディングパッド17及
び第2のエミッタ電極パターン15bとの間にそれぞれ
接続される金属ワイヤ8、ゲートボンディングパッド1
8及びゲート電極パターン16との間に接続される金属
ワイヤ8は、いずれも、略同じ長さのものが使用でき、
かつ、それらの長さを最短にすることができる。
According to the above structure, on the diode chip 2 side, the anode bonding pad and the first emitter electrode pattern 15a in one row and the anode bonding pad and the second emitter electrode pattern 15b in the other row are all formed. , In a parallel state and in a closely arranged state, and on the IGBT chip 14 side, the emitter bonding pad 17 and the first emitter electrode pattern 15a in one row, the emitter bonding pad 17 in the other row, and Since the second emitter electrode patterns 15b are both in a parallel state and in a closely arranged state, and the gate bonding pad 18 and the gate electrode pattern 16 are also in a closely arranged state, One row of anode bonding pads and the first Jitter electrode metal wires 8 are connected between the patterns 15a, the anode bonding pad and the second emitter electrode pattern 15 in the other row
b, the metal wires 8 connected to each of them, the emitter bonding pads 17 of one row and the metal wires 8 connected to each of the first emitter electrode patterns 15a, the emitter bonding pads 17 of the other row, and A metal wire 8 and a gate bonding pad 1 which are respectively connected to the second emitter electrode pattern 15b.
8 and the metal wire 8 connected between the gate electrode pattern 16 and the metal wire 8 may have substantially the same length,
In addition, their length can be minimized.

【0026】このように、本実施例によれば、ダイオー
ドチップ2及びIGBTチップ14に接続される各金属
ワイヤ8の長さを、最短で、かつ、略同じにすることが
できるので、第1の実施例と同様に、インダクタンス値
や実効抵抗値の違いを最小にして各金属ワイヤ8間の電
流量のバラツキをなくし、自己発熱による劣化の発生を
低減かつ均一化できる、各金属ワイヤ8の相互間隔を拡
げて各金属ワイヤ8間に生じる電磁誘導に伴う振動の発
生を低減できる、各金属ワイヤ8を重ならないように、
かつ、同じ高さに配置することにより、振動の発生に伴
う劣化を低減できるようになり、各金属ワイヤ8の寿命
を既知のものに比べて確実に延ばすことができ、ダイオ
ードチップ2の面積の大きさに係わりなく、高信頼性の
電力用半導体装置を得ることができる。
As described above, according to this embodiment, the lengths of the metal wires 8 connected to the diode chip 2 and the IGBT chip 14 can be made the shortest and substantially the same. In the same manner as in the above example, the difference in the inductance value or the effective resistance value is minimized to eliminate the variation in the amount of current between the metal wires 8, and the occurrence of deterioration due to self-heating can be reduced and made uniform. The mutual spacing can be expanded to reduce the occurrence of vibrations due to electromagnetic induction occurring between the metal wires 8, so that the metal wires 8 do not overlap each other.
Moreover, by arranging them at the same height, it becomes possible to reduce the deterioration due to the occurrence of vibration, and it is possible to extend the life of each metal wire 8 more reliably than that of a known one, and to reduce the area of the diode chip 2. A highly reliable power semiconductor device can be obtained regardless of its size.

【0027】また、本実施例によれば、IGBTチップ
14側において、エミッタボンディングパッド17に接
続される金属ワイヤ8と、ゲートボンディングパッド1
8に接続される金属ワイヤ8とは、略直交するような接
続配置になっているので、各金属ワイヤ8の通電時に、
エミッタボンディングパッド17に接続される金属ワイ
ヤ8とゲートボンディングパッド18に接続される金属
ワイヤ8との間に相互干渉が生じることが少なくなり、
ノイズ等による誤動作の発生を防ぐことができるもので
あり、さらに、第1及び第2のエミッタ端子19a、1
9bをダイオードチップ2とIGBTチップ14との間
に設けるようにしたので、全体的に電力用半導体装置の
小型化が図れるものである。
Further, according to this embodiment, the metal wire 8 connected to the emitter bonding pad 17 and the gate bonding pad 1 on the IGBT chip 14 side.
Since the connection arrangement is such that the metal wires 8 connected to 8 are substantially orthogonal to each other, when each metal wire 8 is energized,
Mutual interference is less likely to occur between the metal wire 8 connected to the emitter bonding pad 17 and the metal wire 8 connected to the gate bonding pad 18,
It is possible to prevent malfunction due to noise or the like, and further, the first and second emitter terminals 19a, 1
Since 9b is provided between the diode chip 2 and the IGBT chip 14, the overall size of the power semiconductor device can be reduced.

【0028】続く、図3は、本発明に係わる電力用半導
体装置の第3の実施例を示す上面図であって、図2に図
示された第2の実施例のダイオードチップ2とIGBT
チップ14とからなる部分を2個並列に配置させた例を
示すものである。
Next, FIG. 3 is a top view showing a third embodiment of the power semiconductor device according to the present invention. The diode chip 2 and the IGBT of the second embodiment shown in FIG.
It shows an example in which two parts each including the chip 14 are arranged in parallel.

【0029】図3において、図2に示されている構成要
素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。
In FIG. 3, the same components as those shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals.

【0030】この第3の実施例は、第2の実施例に示さ
れたダイオードチップ2とIGBTチップ14とからな
る部分(電力用半導体ユニット)を同一の支持基板1上
に2個並列的に接続配置させたもので、電流容量の大き
な1つの電力用半導体装置を構成したものである。
In the third embodiment, two parts (power semiconductor units), which are the diode chip 2 and the IGBT chip 14 shown in the second embodiment, are arranged in parallel on the same supporting substrate 1. They are connected and arranged, and constitute one power semiconductor device having a large current capacity.

【0031】そして、第3の実施例の構成及び動作は、
既に述べた第2の実施例の構成及び動作の説明から自ず
と明らかであるので、この第3の実施例の構成及び動作
についての説明は、省略する。
The configuration and operation of the third embodiment are as follows.
Since it is apparent from the above description of the configuration and operation of the second embodiment, the description of the configuration and operation of the third embodiment will be omitted.

【0032】第3の実施例によれば、第2の実施例で期
待できる効果の他に、並列接続される電力用半導体ユニ
ットの数を増やせば、外部端子数を増やすことなく、電
力用半導体装置の電流容量を段階的に増大させることが
可能になるという効果も期待できる。
According to the third embodiment, in addition to the effect that can be expected in the second embodiment, if the number of power semiconductor units connected in parallel is increased, the power semiconductor can be increased without increasing the number of external terminals. An effect that the current capacity of the device can be increased stepwise can be expected.

【0033】次いで、図4は、本発明に係わる電力用半
導体装置の第4の実施例を示す上面図であって、図3に
図示された第3の実施例の電力用半導体装置において、
隣同志に配置の電力用半導体ユニットにおけるエミッタ
電極パターンを共用させ、共通の電極パターンにした例
を示すものである。
Next, FIG. 4 is a top view showing a fourth embodiment of the power semiconductor device according to the present invention. In the power semiconductor device of the third embodiment shown in FIG.
This is an example in which the emitter electrode patterns of the power semiconductor units arranged adjacent to each other are shared to form a common electrode pattern.

【0034】図4において、15’は共用される共通の
エミッタ電極パターン兼アノード電極パターン、19’
は共通のエミッタ端子、20’は共通のゲート端子であ
り、その他、図3に示されている構成要素と同じ構成要
素については同じ符号を付けている。
In FIG. 4, 15 'is a common common emitter electrode pattern and anode electrode pattern, and 19'
Is a common emitter terminal, 20 'is a common gate terminal, and other components that are the same as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

【0035】第4の実施例は、図3に図示されている第
3の実施例において、右側に配置される第1の高電力半
導体ユニットと、左側に配置されるの第2の高電力半導
体ユニットとの隣接部分の構成部品及び回路部品を共用
化したものである。即ち、第1の高電力半導体ユニット
の第2のエミッタ電極パターン15bと第2の高電力半
導体ユニットの第1のエミッタ電極パターン15aとを
共用させ、共通のエミッタ電極パターン15’とし、さ
らに、第1の高電力半導体ユニットの第2のエミッタ端
子19bと第2の高電力半導体ユニットの第1のエミッ
タ端子19aとを共用させ、共通のエミッタ端子19’
にするとともに、第1の高電力半導体ユニットのゲート
端子20と第2の高電力半導体ユニットのゲート端子2
0とを共用させ、共通のゲート端子20’としたもので
ある。そして、第4の実施例の構成は、これらの構成を
除けば、第3の実施例の構成と同じであるので、第4の
実施例の構成については、これ以上の説明を省略する。
The fourth embodiment differs from the third embodiment shown in FIG. 3 in that the first high power semiconductor unit is arranged on the right side and the second high power semiconductor unit is arranged on the left side. The component parts and circuit parts of the part adjacent to the unit are shared. That is, the second emitter electrode pattern 15b of the first high power semiconductor unit and the first emitter electrode pattern 15a of the second high power semiconductor unit are commonly used as a common emitter electrode pattern 15 ', and further, The second emitter terminal 19b of the first high power semiconductor unit and the first emitter terminal 19a of the second high power semiconductor unit are commonly used, and the common emitter terminal 19 'is used.
And the gate terminal 20 of the first high power semiconductor unit and the gate terminal 2 of the second high power semiconductor unit.
0 is commonly used to form a common gate terminal 20 '. Since the configuration of the fourth embodiment is the same as the configuration of the third embodiment except for these configurations, further description of the configuration of the fourth embodiment will be omitted.

【0036】また、第4の実施例の動作は、前記第3の
実施例の動作とほぼ同じであり、しかも、既に述べた第
2の実施例の動作の説明からも自ずと明らかであるの
で、この第4の実施例の動作については、その説明を省
略する。
The operation of the fourth embodiment is almost the same as the operation of the third embodiment, and moreover, it is obvious from the description of the operation of the second embodiment already given. The description of the operation of the fourth embodiment will be omitted.

【0037】第4の実施例によれば、第3の実施例で期
待できる効果の他に、共通のエミッタ電極パターン1
5’の幅を第1及び第2のエミッタ電極パターン15
a、15bの幅よりも広くなるように構成すれば、共通
のエミッタ電極パターン15’とその両側に配置のダイ
オードチップ2のアノードボンディングパッドとの間の
金属ワイヤ8の橋絡接続、及び、共通のエミッタ電極パ
ターン15’とその両側に配置されたIGBTチップ1
4のエミッタボンディングパッド17との間の金属ワイ
ヤ8の橋絡接続を同時に行うことが可能になり、第3の
実施例のに比べて、全体の構成が簡略になり、小型化が
図れるという効果が期待できる。
According to the fourth embodiment, in addition to the effects expected from the third embodiment, the common emitter electrode pattern 1
The width of 5'is set to the first and second emitter electrode patterns 15
If it is configured to be wider than the widths of a and 15b, the bridging connection of the metal wire 8 between the common emitter electrode pattern 15 'and the anode bonding pads of the diode chip 2 arranged on both sides thereof, and the common connection Emitter electrode pattern 15 'and IGBT chips 1 arranged on both sides thereof
It is possible to simultaneously perform the bridging connection of the metal wire 8 with the emitter bonding pad 17 of No. 4, and the overall configuration is simpler and the size can be reduced as compared with the third embodiment. Can be expected.

【0038】続いて、図5は、本発明に係わる電力用半
導体装置の第5の実施例を示す上面図であって、電力用
半導体装置に3つの半導体チップが配置され、その中
で、2つがIGBTチップであり、他の1つがダイオー
ドチップである例を示すものである。
Next, FIG. 5 is a top view showing a fifth embodiment of the power semiconductor device according to the present invention, in which three semiconductor chips are arranged in the power semiconductor device. One is an IGBT chip, and the other one is a diode chip.

【0039】図5において、21は第2のIGBTチッ
プ、23はゲート電極パターン、24は第2のエミッタ
ボンディングパッド、25は第2のゲートボンディング
パッドであり、その他、図2に示された構成要素と同じ
構成要素については同じ符号を付けている。
In FIG. 5, 21 is a second IGBT chip, 23 is a gate electrode pattern, 24 is a second emitter bonding pad, 25 is a second gate bonding pad, and other components shown in FIG. The same components as those of the elements are designated by the same reference numerals.

【0040】第5の実施例は、図2に図示されている第
2の実施例に、第2のIGBTチップ21を付加配置さ
せ、その付加配置に伴って、一部の構成部品の配置個所
等を変更させたものである。即ち、第2のIGBTチッ
プ24が、ダイオードチップ2とIGBTチップ14と
の間に配置されており、第2のIGBTチップ24の両
側に、第1のエミッタ電極パターン15aと第2のエミ
ッタ電極パターン15bがそれぞれ配置される。ゲート
電極パターン23が、第2のエミッタ電極パターン15
bに平行の位置に配置される。この場合、図5に図示さ
れていないが、第2のIGBTチップ24は、全体が複
数のIGBTセルに分割され、これらIGBTセルに対
応して2列の第2のエミッタボンディングパッド24
が、第1のエミッタ電極パターン15a及び第2のエミ
ッタ電極パターン15bに平行になるように設けられ、
同時に、これらIGBTセルに共通の1つのゲートボン
ディングパッド25が設けられる。第1のエミッタ電極
パターン15aとそれに近い側の一方の列の第2のエミ
ッタボンディングパッド24との間、及び、第2のエミ
ッタ電極パターン15bとそれに近い側の他方の列の第
2のエミッタボンディングパッド24との間には、それ
ぞれ、最短距離で結ばれるように金属ワイヤ8が橋絡接
続され、ゲート電極パターン23とIGBTチップ14
のゲートボンディングパッド18との間、及び、ゲート
電極パターン23と第2のIGBTチップ24のゲート
ボンディングパッド25の間にも、それぞれ、金属ワイ
ヤ8が橋絡接続される。また、第2のIGBTチップ2
4の付加配置に伴って、第1のエミッタ電極パターン1
5aとダイオードチップ2の一方の列のアノードボンデ
ィングパッドとの間、及び、第2のエミッタ電極パター
ン15bとダイオードチップ2の他方の列のアノードボ
ンディングパッドとの間には、それぞれ、前述の第2の
実施例の同個所に接続されている金属ワイヤ8の数の約
2倍の数の金属ワイヤ8が橋絡接続されている。そし
て、第5の実施例の構成は、これらの構成部分を除け
ば、第2の実施例の構成と同じであるので、第5の実施
例の構成については、これ以上の説明を省略する。
In the fifth embodiment, the second IGBT chip 21 is additionally arranged in the second embodiment shown in FIG. 2, and the arrangement positions of some of the components are accompanied by the additional arrangement. Etc. have been changed. That is, the second IGBT chip 24 is arranged between the diode chip 2 and the IGBT chip 14, and the first emitter electrode pattern 15a and the second emitter electrode pattern 15a are provided on both sides of the second IGBT chip 24. 15b are arranged respectively. The gate electrode pattern 23 is the second emitter electrode pattern 15
It is arranged in a position parallel to b. In this case, although not shown in FIG. 5, the second IGBT chip 24 is entirely divided into a plurality of IGBT cells, and two rows of the second emitter bonding pads 24 corresponding to the IGBT cells are formed.
Are provided so as to be parallel to the first emitter electrode pattern 15a and the second emitter electrode pattern 15b,
At the same time, one gate bonding pad 25 common to these IGBT cells is provided. Between the first emitter electrode pattern 15a and the second emitter bonding pad 24 on one side closer thereto, and between the second emitter electrode pattern 15b and the second emitter bonding on the other side closer thereto. The metal wires 8 are bridge-connected to the pads 24 so as to be connected to each other at the shortest distance, and the gate electrode pattern 23 and the IGBT chip 14 are connected.
The metal wire 8 is bridge-connected to the gate bonding pad 18 of the second IGBT chip 24 and to the gate bonding pad 25 of the second IGBT chip 24. In addition, the second IGBT chip 2
In accordance with the additional arrangement of No. 4, the first emitter electrode pattern 1
5a and the anode bonding pad on one side of the diode chip 2 and between the second emitter electrode pattern 15b and the anode bonding pad on the other side of the diode chip 2 respectively. About twice as many metal wires 8 as the number of the metal wires 8 connected to the same place in this embodiment are bridge-connected. The configuration of the fifth embodiment is the same as the configuration of the second embodiment except for these components, so further description of the configuration of the fifth embodiment will be omitted.

【0041】第5の実施例の動作は、IGBTチップ1
4と第2のIGBTチップ24の2つが並列接続されて
おり、このIGBTチップ部分の電流容量が大きくなっ
ている点において第2の実施例とやや異なっているもの
の、既に述べた第2の実施例の動作の説明から自ずと明
らかであるので、第5の実施例の動作についても、その
説明を省略する。
The operation of the fifth embodiment is based on the IGBT chip 1
4 and the second IGBT chip 24 are connected in parallel, and the current capacity of this IGBT chip portion is slightly different from the second embodiment, but the second embodiment already described. Since it is obvious from the description of the operation of the example, the description of the operation of the fifth embodiment will be omitted.

【0042】第5の実施例によれば、第2の実施例で期
待できる効果の他に、動作時に2つのIGBTチップ1
4と第2のIGBTチップ24の各IGBTセルを流れ
る電流のアンバランスがなくなり、各IGBTセルに接
続された金属ワイヤ8の発熱に伴う温度変化の差を小さ
くでき、半田層11の寿命のばらつきを小さくすること
ができる他に、ゲート電極パターン23を、第2のエミ
ッタ電極パターン15bに並列配置しているので、モジ
ュール構造の電力用半導体装置の長さ方向(ゲート電極
パターン23等の長さ方向)に制限がある場合に、ゲー
ト電極20の共通化を図って全体構成を小型にすること
ができ、ゲート電極パターン23に接続される電流容量
の小さな金属ワイヤ8に比べ、第2のエミッタ電極パタ
ーン15bに接続される電流容量の大きな金属ワイヤ8
の劣化を有効に防止できるという効果が期待できる。
According to the fifth embodiment, in addition to the effects expected from the second embodiment, the two IGBT chips 1 during operation are also provided.
4 and the second IGBT chip 24, there is no imbalance in the current flowing through each IGBT cell, the difference in temperature change due to heat generation of the metal wire 8 connected to each IGBT cell can be reduced, and the life of the solder layer 11 varies. Besides, the gate electrode pattern 23 is arranged in parallel with the second emitter electrode pattern 15b, so that the length direction of the power semiconductor device having the module structure (the length of the gate electrode pattern 23 etc. In the case where there is a limitation in the direction), the gate electrode 20 can be made common and the overall configuration can be made small, and the second emitter can be made smaller than the metal wire 8 connected to the gate electrode pattern 23 and having a small current capacity. Metal wire 8 with a large current capacity connected to the electrode pattern 15b
It can be expected that the effect of effectively preventing the deterioration can be expected.

【0043】次に、図6は、本発明に係わる電力用半導
体装置の第6の実施例を示す構造図であって、(a)は
その上面図、(b)は上面図のA−A’線部分の断面図
であり、図2に図示されている第2の実施例の各電極パ
ターンの絶縁状態の確保のために、絶縁板3と各電極パ
ターンとの間に第2の絶縁板を配置したものである。
Next, FIG. 6 is a structural view showing a sixth embodiment of the power semiconductor device according to the present invention, in which (a) is its top view and (b) is its top view. FIG. 3 is a cross-sectional view of the line portion of FIG. 2, in order to secure the insulating state of each electrode pattern of the second embodiment shown in FIG. 2, a second insulating plate is provided between the insulating plate 3 and each electrode pattern. Is arranged.

【0044】図6(a)、(b)において、26は第2
の絶縁板、27は半田層、28は第2の金属層であり、
その他、図2に示された構成要素と同じ構成要素につい
ては同じ符号を付けている。
In FIGS. 6A and 6B, 26 is a second
Is an insulating plate, 27 is a solder layer, 28 is a second metal layer,
In addition, the same components as those shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals.

【0045】第6の実施例は、第2の実施例における第
1及び第2のエミッタ電極パターン15a、15bを絶
縁板3上に形成する場合に、絶縁特性の確保のために、
第2の絶縁板26を介在配置させたものである。即ち、
絶縁板3上に、銅(Cu)箔等からなる第2の金属層2
8が接合され、この第2の金属層28上に半田層27を
介して第2の絶縁板26が接合配置され、さらに、この
第2の絶縁板26上に半田層27を介して第1及び第2
のエミッタ電極パターン15a、15bがそれぞれ接合
配置されているものである。そして、第6の実施例の構
成は、これらの構成部分を除けば、第2の実施例の構成
と同じであるので、第6の実施例の構成については、こ
れ以上の説明を省略する。
In the sixth embodiment, when the first and second emitter electrode patterns 15a and 15b in the second embodiment are formed on the insulating plate 3, in order to secure the insulation characteristic,
The second insulating plate 26 is arranged in between. That is,
The second metal layer 2 made of copper (Cu) foil or the like is formed on the insulating plate 3.
8 is joined, a second insulating plate 26 is joined and arranged on the second metal layer 28 via a solder layer 27, and further, a first insulating plate 26 is placed on the second insulating plate 26 via a solder layer 27. And the second
The emitter electrode patterns 15a and 15b are arranged in a junction. The configuration of the sixth embodiment is the same as the configuration of the second embodiment except for these components, so further description of the configuration of the sixth embodiment will be omitted.

【0046】第6の実施例の動作は、既に述べた第2の
実施例の動作の説明から自ずと明らかであるので、第6
の実施例の動作についても、その説明を省略する。
The operation of the sixth embodiment is naturally obvious from the above-described explanation of the operation of the second embodiment.
The description of the operation of the embodiment is omitted.

【0047】第6の実施例によれば、第2の実施例で期
待できる効果の他に、第1及び第2のエミッタ電極パタ
ーン15a、15bの支持基板1に対する絶縁特性が向
上するという効果が期待できる。
According to the sixth embodiment, in addition to the effect that can be expected in the second embodiment, there is an effect that the insulation characteristics of the first and second emitter electrode patterns 15a and 15b with respect to the support substrate 1 are improved. Can be expected.

【0048】なお、第6の実施例においては、第2の絶
縁板26を第1及び第2のエミッタ電極パターン15
a、15bに介在配置させた例を挙げて説明したが、ゲ
ート電極パターン16にも同様に第2の絶縁板26を介
在配置させるようにしてもよい。
In the sixth embodiment, the second insulating plate 26 is used as the first and second emitter electrode patterns 15
Although the example in which the second insulating plate 26 is disposed in the a and 15b is described, the second insulating plate 26 may be similarly disposed in the gate electrode pattern 16.

【0049】また、第6の実施例において、ダイオード
チップ2のアノード電流容量やIGBTチップ14のエ
ミッタ電流容量が大きく、第1及び第2のエミッタ電極
パターン15a、15b等の放熱を行う場合には、第2
の絶縁板26がこの放熱機能の妨げになるので、第1及
び第2のエミッタ電極パターン15a、15bには第2
の絶縁板26を介在配置させず、ゲート電極パターン1
6だけに第2の絶縁板26を介在配置させるようにして
もよい。
In addition, in the sixth embodiment, when the anode current capacity of the diode chip 2 and the emitter current capacity of the IGBT chip 14 are large and heat is dissipated from the first and second emitter electrode patterns 15a and 15b, etc. , Second
Since the insulating plate 26 of FIG. 2 interferes with this heat radiation function, the second and third emitter electrode patterns 15a and 15b are not provided with the second.
Of the gate electrode pattern 1 without interposing the insulating plate 26 of
You may make it arrange | position the 2nd insulating plate 26 only in 6.

【0050】さらに、図7は、前記第2乃至第6の各実
施例において、IGBTチップ14(及び/または第2
のIGBTチップ24)の各IGBTセルの配置状態の
他の例を示す上面図である。
Further, FIG. 7 shows the IGBT chip 14 (and / or the second embodiment) in each of the second to sixth embodiments.
FIG. 6 is a top view showing another example of the arrangement state of each IGBT cell of the IGBT chip 24) of FIG.

【0051】図7において、図2に示された構成要素と
同じ構成要素には同じ符号を付けている。
In FIG. 7, the same components as those shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals.

【0052】第7の実施例は、IGBTチップ14にお
ける第1のエミッタ電極パターン15a側に、第1のエ
ミッタ電極パターン15aに平行に第1の2列のエミッ
タボンディングパッド17が形成されるように、また、
第2のエミッタ電極パターン15b側に、第2のエミッ
タ電極パターン15bに平行に第2の2列のエミッタボ
ンディングパッド17が形成されるように各IGBTセ
ルを配置構成し、各IGBTセルに共通のゲートボンデ
ィングパッド18を略中央部分に形成したものである。
そして、第1のエミッタ電極パターン15aと第1の2
列のエミッタボンディングパッド17との間にはそれぞ
れ金属ワイヤ8が橋絡接続され、第2のエミッタ電極パ
ターン15bと第2の2列のエミッタボンディングパッ
ド17との間にもそれぞれ金属ワイヤ8が橋絡接続さ
れ、ゲート電極パターン16と共通のゲートボンディン
グパッド18の間にも金属ワイヤ8が橋絡接続される。
In the seventh embodiment, the first two rows of emitter bonding pads 17 are formed on the first emitter electrode pattern 15a side of the IGBT chip 14 in parallel with the first emitter electrode pattern 15a. ,Also,
The IGBT cells are arranged on the second emitter electrode pattern 15b side so that the second two rows of the emitter bonding pads 17 are formed in parallel to the second emitter electrode pattern 15b, and are shared by the respective IGBT cells. The gate bonding pad 18 is formed in a substantially central portion.
Then, the first emitter electrode pattern 15a and the first 2
The metal wires 8 are bridge-connected to the emitter bonding pads 17 in the rows, and the metal wires 8 are also bridged to the second emitter electrode patterns 15b and the emitter bonding pads 17 in the second two rows. The metal wire 8 is also bridge-connected and also bridge-connected between the gate electrode pattern 16 and the common gate bonding pad 18.

【0053】この場合、各金属ワイヤ8は、第1及び第
2の2列のエミッタボンディングパッド17に接続され
るものの中で、第1及び第2のエミッタ電極パターン1
5a、15bに近い側の列のエミッタボンディングパッ
ド17に接続されるものの長さが、第1及び第2のエミ
ッタ電極パターン15a、15bに遠い側の列のエミッ
タボンディングパッド17に接続されるものの長さに比
べて若干長くなるが、全体的に見て、各金属ワイヤ8の
長さの間に大きなバラツキがあるということはできない
ものであって、図2等に図示されているIGBTチップ
14(及び/または第2のIGBTチップ24)と同様
に使用し、同等の機能を発揮させることが可能である。
In this case, each of the metal wires 8 is connected to the first and second rows of the emitter bonding pads 17, and the first and second emitter electrode patterns 1 are formed.
The length of the one connected to the emitter bonding pad 17 on the side closer to 5a and 15b is longer than the length connected to the emitter bonding pad 17 on the side far from the first and second emitter electrode patterns 15a and 15b. Although it is slightly longer than the above, it cannot be said that there is a large variation between the lengths of the metal wires 8 as a whole, and the IGBT chip 14 (shown in FIG. And / or it can be used in the same manner as the second IGBT chip 24) to exert the same function.

【0054】なお、以上の各実施例においては、半導体
チップとして、ダイオードチップ2のみを用いた例、及
び、ダイオードチップ2と1つ以上のIGBTチップ1
4、24とを用いた例を挙げて説明したが、本発明の電
力用半導体装置は、半導体チップとして、ダイオードチ
ップ2やIGBTチップ14、24を用いた例に限定さ
れるものではなく、既知の他の機能を有するチップ、例
えば、GTO(ゲートターンオフ)サイリスタチップを
用いてもよいことは勿論である。また、本発明の電力用
半導体装置において、使用される半導体チップの数は、
前記各実施例に示された数のものに限られるものではな
く、任意の数の半導体チップを用いることができる。
In each of the above-described embodiments, an example in which only the diode chip 2 is used as the semiconductor chip, and the diode chip 2 and one or more IGBT chips 1 are used.
However, the power semiconductor device of the present invention is not limited to the example using the diode chip 2 or the IGBT chips 14 and 24 as a semiconductor chip, and is known. Needless to say, a chip having another function of, for example, a GTO (gate turn off) thyristor chip may be used. In the power semiconductor device of the present invention, the number of semiconductor chips used is
The number of semiconductor chips is not limited to the number shown in each of the embodiments, and any number of semiconductor chips can be used.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体チップ2、14、24に複数列のボンディングパ
ッド17を並列に配置形成し、かつ、この半導体チップ
2、14、24の両側に、これら複数列のボンディング
パッド17に略平行に、この半導体チップ2、14、2
4に対応した第1及び第2の電極パターン5a、5b、
15a、15b、22a、22bをそれぞれ配置し、第
1の電極パターン5a、15a、22aとこの第1の電
極パターン5a、15a、22aに近接配置された少な
くとも1列のボンディングパッド17との間、及び、第
2の電極パターン5b、15b、22bとこの第2の電
極パターン5b、15b、22bに近接配置された少な
くとも1列のボンディングパッド17との間にそれぞれ
金属ワイヤ8を橋絡接続したので、半導体チップ2、1
4、24から見たとき、金属ワイヤ8は半導体チップ
2、14、24の両側に導出され、しかも、各列のボン
ディングパッド17とそれに対応する電極パターン5
a、5b、15a、15b、22a、22bとの間の距
離は配置上最短になり、それぞれの金属ワイヤ8の長さ
は最小限のもので、かつ、それらの長さは略等しくなる
という効果がある。
As described above, according to the present invention,
A plurality of rows of bonding pads 17 are arranged and formed on the semiconductor chips 2, 14, 24 in parallel, and the semiconductor chips are provided on both sides of the semiconductor chips 2, 14, 24 substantially parallel to the plurality of rows of bonding pads 17. 2, 14, 2
4 corresponding to the first and second electrode patterns 5a, 5b,
15a, 15b, 22a, 22b are respectively arranged, and between the first electrode patterns 5a, 15a, 22a and at least one row of bonding pads 17 arranged in proximity to the first electrode patterns 5a, 15a, 22a, Since the metal wires 8 are bridge-connected between the second electrode patterns 5b, 15b, 22b and at least one row of the bonding pads 17 arranged in the vicinity of the second electrode patterns 5b, 15b, 22b, respectively. , Semiconductor chips 2, 1
When viewed from 4, 24, the metal wires 8 are led out to both sides of the semiconductor chips 2, 14, 24, and moreover, the bonding pads 17 in each row and the corresponding electrode patterns 5 are formed.
The distance between a, 5b, 15a, 15b, 22a, and 22b is the shortest in terms of placement, the length of each metal wire 8 is minimum, and their lengths are substantially equal. There is.

【0056】また、本発明によれば、半導体チップ2、
14、24に接続される各金属ワイヤ8の長さが短く、
かつ、略等しいものになるので、金属ワイヤ8における
振動の発生や通電による自己発熱の影響を大幅に除去す
ることができ、かつ、これら金属ワイヤ8の寿命を既知
のものに比べて大幅に向上させることができ、全体的に
小型で、かつ、高信頼性を有する電力用半導体装置を得
ることができるという効果がある。
According to the present invention, the semiconductor chip 2,
The length of each metal wire 8 connected to 14, 24 is short,
In addition, since they are substantially equal to each other, it is possible to largely eliminate the influence of vibration generation in the metal wire 8 and self-heating due to energization, and the life of these metal wires 8 is significantly improved as compared with the known ones. Therefore, there is an effect that it is possible to obtain a power semiconductor device having a small size and high reliability as a whole.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係わる電力用半導体装置の第1の実施
例を示す構造図である。
FIG. 1 is a structural diagram showing a first embodiment of a power semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明に係わる電力用半導体装置の第2の実施
例を示す構造図である。
FIG. 2 is a structural diagram showing a second embodiment of the power semiconductor device according to the present invention.

【図3】本発明に係わる電力用半導体装置の第3の実施
例を示す上面図である。
FIG. 3 is a top view showing a third embodiment of the power semiconductor device according to the present invention.

【図4】本発明に係わる電力用半導体装置の第4の実施
例を示す上面図である。
FIG. 4 is a top view showing a fourth embodiment of the power semiconductor device according to the present invention.

【図5】本発明に係わる電力用半導体装置の第5の実施
例を示す上面図である。
FIG. 5 is a top view showing a fifth embodiment of the power semiconductor device according to the present invention.

【図6】本発明に係わる電力用半導体装置の第6の実施
例を示す構造図である。
FIG. 6 is a structural diagram showing a sixth embodiment of the power semiconductor device according to the present invention.

【図7】第2乃至第6の各実施例において、IGBTチ
ップの各IGBTセルの配置状態の他の例を示す上面図
である。
FIG. 7 is a top view showing another example of the arrangement state of each IGBT cell of the IGBT chip in each of the second to sixth embodiments.

【図8】半導体チップ内の電流量のアンバランスの発生
を防ぐようにした既知の手段の一例を示す構成図であ
る。
FIG. 8 is a configuration diagram showing an example of known means for preventing an imbalance of current amounts in a semiconductor chip.

【図9】既知のモジュール構造の電力用半導体装置の配
置の一例を示す上面図である。
FIG. 9 is a top view showing an example of an arrangement of known power semiconductor devices having a modular structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 支持基板 2 ダイオードチップ(半導体チップ) 3 絶縁板 4 カソード電極パターン 4’ コレクタ電極パターン兼カソード電極パターン 5a 第1のアノード電極パターン 5b 第2のアノード電極パターン 6 カソード端子 6’ コレクタ端子兼カソード端子 7a 第1のアノード端子 7b 第2のアノード端子 8 金属ワイヤ 9 金属箔 10、11、13、27 半田層 12 半田止めスリット 14 IGBTチップ(半導体チップ) 15a 第1のエミッタ電極パターン 15b 第2のエミッタ電極パターン 15’ 共通のエミッタ電極パターン 16 ゲート電極パターン 17 エミッタボンディングパッド 18 ゲートボンディングパッド 19a 第1のエミッタ端子兼第1のアノード端子 19b 第2のエミッタ端子兼第2のアノード端子 19’ 共通のエミッタ端子 20 ゲート端子 20’ 共通のゲート端子 21 第2のIGBTチップ 23 ゲート電極パターン 24 第2のエミッタボンディングパッド 25 第2のゲートボンディングパッド 26 第2の絶縁板 28 第2の金属層 1 Supporting Substrate 2 Diode Chip (Semiconductor Chip) 3 Insulating Plate 4 Cathode Electrode Pattern 4'Collector Electrode Pattern / Cathode Electrode Pattern 5a First Anode Electrode Pattern 5b Second Anode Electrode Pattern 6 Cathode Terminal 6'Collector Terminal / Cathode Terminal 7a First Anode Terminal 7b Second Anode Terminal 8 Metal Wire 9 Metal Foil 10, 11, 13, 27 Solder Layer 12 Solder Stop Slit 14 IGBT Chip (Semiconductor Chip) 15a First Emitter Electrode Pattern 15b Second Emitter Electrode pattern 15 'Common emitter electrode pattern 16 Gate electrode pattern 17 Emitter bonding pad 18 Gate bonding pad 19a First emitter terminal / first anode terminal 19b Second emitter terminal / second anode terminal 9'Common emitter terminal 20 Gate terminal 20 'Common gate terminal 21 Second IGBT chip 23 Gate electrode pattern 24 Second emitter bonding pad 25 Second gate bonding pad 26 Second insulating plate 28 Second metal layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 茂樹 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小池 信也 東京都日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 国分 秀弥 東京都日立市弁天町三丁目10番2号 日立 原町電子工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Shigeki Sekine, Inventor Shigaki Sekine, 1-1, Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. (72) Inventor Shinya Koike, 3-chome, Saiwaicho, Hitachi, Tokyo No. 1 Hitachi Ltd., Hitachi Works (72) Inventor Hideya Kokubun 3-10-2 Bentencho, Hitachi City, Tokyo Hitachi, Haramachi Electronics Co., Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のボンディングパッドを有する1個
以上の半導体チップと、前記半導体チップの近傍に設け
られた1個以上の電極パターンと、前記半導体チップの
複数のボンディングパッド及びそれに対応する前記電極
パターンとの間に橋絡接続された複数の金属ワイヤとを
有し、前記1個以上の半導体チップ及び1個以上の電極
パターンが共通の支持基板上に配置された電力用半導体
装置において、前記半導体チップに複数列のボンディン
グパッドを並列に配置形成し、前記半導体チップの両側
に、前記各列のボンディングパッドに略平行に前記半導
体チップに対応した第1及び第2の電極パターンをそれ
ぞれ配置し、前記第1の電極パターンとこの第1の電極
パターンに近接する少なくとも1列のボンディングパッ
ドとの間、及び、前記第2の電極パターンとこの第2の
電極パターン近接した少なくとも1列のボンディングパ
ッドとの間にそれぞれ金属ワイヤを橋絡接続したことを
特徴とする電力用半導体装置。
1. One or more semiconductor chips having a plurality of bonding pads, one or more electrode patterns provided in the vicinity of the semiconductor chips, a plurality of bonding pads of the semiconductor chip, and the electrodes corresponding thereto. A plurality of metal wires bridge-connected to a pattern, wherein the one or more semiconductor chips and the one or more electrode patterns are arranged on a common supporting substrate, A plurality of rows of bonding pads are arranged and formed in parallel on the semiconductor chip, and first and second electrode patterns corresponding to the semiconductor chips are arranged on both sides of the semiconductor chip substantially parallel to the bonding pads of each row. Between the first electrode pattern and at least one row of bonding pads adjacent to the first electrode pattern, and A power semiconductor device characterized in that a metal wire is bridgingly connected between the second electrode pattern and at least one row of bonding pads adjacent to the second electrode pattern.
【請求項2】 前記半導体チップに単独のボンディング
パッドを設け、前記第1及び第2の電極パターンの配置
方向に直交した前記半導体チップの一側に第3の電極パ
ターンを配置し、前記単独のボンディングパッドと前記
第3の電極パターンとの間に前記金属ワイヤを橋絡接続
したことを特徴とする請求項1に記載の電力用半導体装
置。
2. A single bonding pad is provided on the semiconductor chip, and a third electrode pattern is arranged on one side of the semiconductor chip orthogonal to the arrangement direction of the first and second electrode patterns. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the metal wire is bridge-connected between the bonding pad and the third electrode pattern.
【請求項3】 前記半導体チップに単独のボンディング
パッドを設け、前記第1及び第2の電極パターンの中の
いずれか一方の外側に、前記第1及び第2の電極パター
ンに平行して第3の電極パターンを配置し、前記単独の
ボンディングパッドと前記第3の電極パターンとの間に
前記金属ワイヤを橋絡接続したことを特徴とする請求項
1に記載の電力用半導体装置。
3. A single bonding pad is provided on the semiconductor chip, and a third bonding pad is provided outside one of the first and second electrode patterns in parallel with the first and second electrode patterns. 2. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the electrode pattern is arranged, and the metal wire is bridge-connected between the single bonding pad and the third electrode pattern.
【請求項4】 前記半導体チップは電圧制御型トランジ
スタからなり、前記独立のボンディングパッド及び前記
第3の電極パターンは前記電圧制御型トランジスタの制
御電極用のものであることを特徴とする請求項2乃至3
のいずれかに記載の電力用半導体装置。
4. The semiconductor chip comprises a voltage control type transistor, and the independent bonding pad and the third electrode pattern are for control electrodes of the voltage control type transistor. Through 3
The power semiconductor device according to any one of 1.
【請求項5】 前記共通の支持基板上に前記半導体チッ
プを2個以上並列的に配置し、これら半導体チップの両
側にそれぞれ第1及び第2の電極パターンを配置したこ
とを特徴とする請求項1に記載の電力用半導体装置。
5. The two or more semiconductor chips are arranged in parallel on the common support substrate, and the first and second electrode patterns are arranged on both sides of these semiconductor chips, respectively. 1. The power semiconductor device according to 1.
【請求項6】 前記共通の支持基板上に前記半導体チッ
プを2個以上並列的に配置し、互いに隣接配置した2つ
の半導体チップの間に設けられる2つの電極パターンの
一方を省き、他方を前記2つの半導体チップに共用させ
たことを特徴とする請求項1に記載の電力用半導体装
置。
6. Two or more of the semiconductor chips are arranged in parallel on the common support substrate, one of two electrode patterns provided between two semiconductor chips adjacent to each other is omitted, and the other of the two is arranged as the above-mentioned. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the power semiconductor device is shared by two semiconductor chips.
【請求項7】 前記第1乃至第3の電極パターンの中の
少なくとも1つは、前記支持基板上に付加絶縁板を介し
て配置された高耐絶縁構造のものであることを特徴とす
る請求項1に記載の電力用半導体装置。
7. At least one of the first to third electrode patterns has a high insulation resistance structure which is arranged on the supporting substrate via an additional insulating plate. Item 2. The power semiconductor device according to Item 1.
【請求項8】 前記半導体チップは電圧制御型トランジ
スタからなり、前記電圧制御型トランジスタの制御電極
用の前記第3の電極パターンだけが前記支持基板上に前
記付加絶縁板を介して配置された高耐絶縁構造のもので
あることを特徴とする請求項1に記載の電力用半導体装
置。
8. The semiconductor chip comprises a voltage control type transistor, and only the third electrode pattern for a control electrode of the voltage control type transistor is disposed on the supporting substrate via the additional insulating plate. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the power semiconductor device has an insulating structure.
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