JPH1012806A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH1012806A JPH1012806A JP16304096A JP16304096A JPH1012806A JP H1012806 A JPH1012806 A JP H1012806A JP 16304096 A JP16304096 A JP 16304096A JP 16304096 A JP16304096 A JP 16304096A JP H1012806 A JPH1012806 A JP H1012806A
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- semiconductor chip
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大電力をスイッチングする半導体モジュール
において、ヒューズは外付けされているが、システムの
コストが高くなり、システムが大型になり、配線インダ
クタンスが大きくなる。 【解決手段】 半導体モジュール内に過電流が流れたと
きに所定のボンディングワイヤ6が最初に溶断されるよ
うにし、そのボンディングワイヤ6の周囲に消弧剤9を
充填する。
において、ヒューズは外付けされているが、システムの
コストが高くなり、システムが大型になり、配線インダ
クタンスが大きくなる。 【解決手段】 半導体モジュール内に過電流が流れたと
きに所定のボンディングワイヤ6が最初に溶断されるよ
うにし、そのボンディングワイヤ6の周囲に消弧剤9を
充填する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特にパワー半導体モジュールに係わる。
し、特にパワー半導体モジュールに係わる。
【0002】
【従来の技術】図4は、大電流をスイッチングする従来
のパワー半導体モジュールを示す。図4(a)及び図4
(b)はそれぞれ従来のパワー半導体モジュールの断面
図と斜視図を示す。図4(a)に示すように、金属ベー
ス1上に絶縁性の基板2が設けられる。基板2には例え
ば銅によりパターンが形成されている。半導体チップ3
は、例えば半田により基板2のパターン上に設置され
る。樹脂ケース4は、基板2を囲み、金属ベース1に接
着されている。樹脂ケース4に設けられたボンディング
パッド5は、ボンディングワイヤ6により、半導体チッ
プ3上の図示せぬ端子と接続されている。また、樹脂ケ
ース4内にはシリコーンゲル7が充填され、さらに、樹
脂ケース4内のシリコーンゲル7上にエポキシ樹脂8が
設けられ、樹脂ケース4が封止されている。ボンディン
グパッド5は、図4(b)に示すように、樹脂ケース7
外に設けられた電力端子13や制御端子14と電気的に
接続されている。
のパワー半導体モジュールを示す。図4(a)及び図4
(b)はそれぞれ従来のパワー半導体モジュールの断面
図と斜視図を示す。図4(a)に示すように、金属ベー
ス1上に絶縁性の基板2が設けられる。基板2には例え
ば銅によりパターンが形成されている。半導体チップ3
は、例えば半田により基板2のパターン上に設置され
る。樹脂ケース4は、基板2を囲み、金属ベース1に接
着されている。樹脂ケース4に設けられたボンディング
パッド5は、ボンディングワイヤ6により、半導体チッ
プ3上の図示せぬ端子と接続されている。また、樹脂ケ
ース4内にはシリコーンゲル7が充填され、さらに、樹
脂ケース4内のシリコーンゲル7上にエポキシ樹脂8が
設けられ、樹脂ケース4が封止されている。ボンディン
グパッド5は、図4(b)に示すように、樹脂ケース7
外に設けられた電力端子13や制御端子14と電気的に
接続されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のパワー半導体モ
ジュールでは、ヒューズ等を外付けしている。使用時に
何らかの原因で過電流が流れると、この外付けヒューズ
により過電流が遮断され、過電流によりボンディングワ
イヤが破壊され、その際に発生するアーク放電によりパ
ワー半導体モジュールが発火または爆発することを防い
でいる。しかし、外付けのヒューズを用いると、システ
ムのコストが上昇し、システムが大型になり、さらに配
線インダクタンスが大きくなり、システム全体の特性を
悪化させるという問題がある。
ジュールでは、ヒューズ等を外付けしている。使用時に
何らかの原因で過電流が流れると、この外付けヒューズ
により過電流が遮断され、過電流によりボンディングワ
イヤが破壊され、その際に発生するアーク放電によりパ
ワー半導体モジュールが発火または爆発することを防い
でいる。しかし、外付けのヒューズを用いると、システ
ムのコストが上昇し、システムが大型になり、さらに配
線インダクタンスが大きくなり、システム全体の特性を
悪化させるという問題がある。
【0004】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、大電力をスイッチングする半導体装置において、外
部にヒューズを付加することなく、半導体モジュール内
部で過電流を遮断し、半導体装置が発火または爆発する
ことを防ぐことを目的とする。
で、大電力をスイッチングする半導体装置において、外
部にヒューズを付加することなく、半導体モジュール内
部で過電流を遮断し、半導体装置が発火または爆発する
ことを防ぐことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、導体パターンを有する絶縁性基板と、絶縁
性基板上に設置され、電極を有する半導体チップと、絶
縁性基板の周囲を囲むケースと、絶縁性基板の導体パタ
ーン及び半導体チップの電極のうち少なくとも一方と電
気的に接続されるボンディングワイヤと、ケース内を充
填し、少なくとも前記ボンディングワイヤを封止する消
弧剤とを具備する。
決するため、導体パターンを有する絶縁性基板と、絶縁
性基板上に設置され、電極を有する半導体チップと、絶
縁性基板の周囲を囲むケースと、絶縁性基板の導体パタ
ーン及び半導体チップの電極のうち少なくとも一方と電
気的に接続されるボンディングワイヤと、ケース内を充
填し、少なくとも前記ボンディングワイヤを封止する消
弧剤とを具備する。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施例を
示す。以下、同一の構成要素には同一の符号を付し、説
明を省略する。この実施例において、金属ベース1上に
絶縁性の基板2が設けられる。基板2には例えば銅によ
りパターンが形成されている。半導体チップ3は、例え
ば半田により基板2のパターン上に設置される。樹脂ケ
ース4は、基板2を囲み、金属ベース1に接着されてい
る。例えば半導体チップ3上の図示せぬ電極と樹脂ケー
ス4に設けられたボンディングパッド5とは、ボンディ
ングワイヤ6により接続されている。ボンディングパッ
ド5は、電力端子13や制御端子14と電気的に接続さ
れている。樹脂ケース4の内側は、例えばシリカである
消弧剤9が封止される。さらに、消弧剤9上にモールド
樹脂8が設けられ、ケース4が封止される。
示す。以下、同一の構成要素には同一の符号を付し、説
明を省略する。この実施例において、金属ベース1上に
絶縁性の基板2が設けられる。基板2には例えば銅によ
りパターンが形成されている。半導体チップ3は、例え
ば半田により基板2のパターン上に設置される。樹脂ケ
ース4は、基板2を囲み、金属ベース1に接着されてい
る。例えば半導体チップ3上の図示せぬ電極と樹脂ケー
ス4に設けられたボンディングパッド5とは、ボンディ
ングワイヤ6により接続されている。ボンディングパッ
ド5は、電力端子13や制御端子14と電気的に接続さ
れている。樹脂ケース4の内側は、例えばシリカである
消弧剤9が封止される。さらに、消弧剤9上にモールド
樹脂8が設けられ、ケース4が封止される。
【0007】本実施例では、過電流が半導体装置に流れ
るとボンディングワイヤ6が溶融され破壊される。ボン
ディングワイヤ6が破壊するときに発生するアークは、
ボンディングワイヤ6の周囲に存在する消弧材によって
消され、半導体モジュールが発火または爆発することを
防ぐことができる。
るとボンディングワイヤ6が溶融され破壊される。ボン
ディングワイヤ6が破壊するときに発生するアークは、
ボンディングワイヤ6の周囲に存在する消弧材によって
消され、半導体モジュールが発火または爆発することを
防ぐことができる。
【0008】図2(a)及び図2(b)は、本発明の第
2の実施例を示す。なお、図1と同一の部分には同一の
符号を付す。図2(a)及び図2(b)に示した実施例
において、絶縁性基板2上に図示せぬCuよりなるパタ
ーンが形成されている。半導体チップ3は、基板2上の
パターン上に例えば半田により固着されている。その結
果、基板2上のパターンは、半導体チップ3の裏面と電
気的に接続され、コレクタ端子として機能する。
2の実施例を示す。なお、図1と同一の部分には同一の
符号を付す。図2(a)及び図2(b)に示した実施例
において、絶縁性基板2上に図示せぬCuよりなるパタ
ーンが形成されている。半導体チップ3は、基板2上の
パターン上に例えば半田により固着されている。その結
果、基板2上のパターンは、半導体チップ3の裏面と電
気的に接続され、コレクタ端子として機能する。
【0009】また、半導体チップ3上の図示せぬエミッ
タ電極は、例えばアルミよりなるボンディングワイヤ6
により樹脂ケース4に設けられたボンディングパッド5
aと接続されている。ボンディングパッド5aは、制御
端子14と電気的に接続されている。
タ電極は、例えばアルミよりなるボンディングワイヤ6
により樹脂ケース4に設けられたボンディングパッド5
aと接続されている。ボンディングパッド5aは、制御
端子14と電気的に接続されている。
【0010】さらに、基板2上のパターンと樹脂ケース
4のボンディングパッド5bとは、ボンディングワイヤ
10により電気的に接続される。ボンディングパッド5
bは、電力端子13と電気的に接続されている。
4のボンディングパッド5bとは、ボンディングワイヤ
10により電気的に接続される。ボンディングパッド5
bは、電力端子13と電気的に接続されている。
【0011】このボンディングワイヤ10は、それ以外
のボンディングワイヤ6が溶断される電流よりも小さい
電流で溶断されるように設定される。すなわち、過電流
が流れたとき、ボンディングワイヤ10が最初に溶断さ
れるようにする。そのために、例えば図2(a)に示す
ように、基板2とボンディングパッド5b間を接続する
ワイヤの本数を他の接続点間のワイヤの本数よりも少な
くする。また、図2(b)に示すように、ボンディング
ワイヤ10の径を細くしてもよい。さらに、ボンディン
グワイヤ10の材料をアルミに代えて金にしてもよい。
また、これらの方法の組み合わせでもよい。
のボンディングワイヤ6が溶断される電流よりも小さい
電流で溶断されるように設定される。すなわち、過電流
が流れたとき、ボンディングワイヤ10が最初に溶断さ
れるようにする。そのために、例えば図2(a)に示す
ように、基板2とボンディングパッド5b間を接続する
ワイヤの本数を他の接続点間のワイヤの本数よりも少な
くする。また、図2(b)に示すように、ボンディング
ワイヤ10の径を細くしてもよい。さらに、ボンディン
グワイヤ10の材料をアルミに代えて金にしてもよい。
また、これらの方法の組み合わせでもよい。
【0012】また、樹脂ケース4内にはボンディングワ
イヤ10を囲むように仕切12が設けられる。さらに、
仕切12によって仕切られた樹脂ケースの内、ボンディ
ングワイヤ10が配置された部分には消弧剤9が充填さ
れる。樹脂ケース4のうち、消弧剤9が充填されていな
い部分は、例えばシリコーンゲル7で充填される。消弧
剤9上とシリコーンゲル7上は例えばエポキシ樹脂8で
封止される。
イヤ10を囲むように仕切12が設けられる。さらに、
仕切12によって仕切られた樹脂ケースの内、ボンディ
ングワイヤ10が配置された部分には消弧剤9が充填さ
れる。樹脂ケース4のうち、消弧剤9が充填されていな
い部分は、例えばシリコーンゲル7で充填される。消弧
剤9上とシリコーンゲル7上は例えばエポキシ樹脂8で
封止される。
【0013】本実施例において、過電流が流れると、ボ
ンディングワイヤ10が最初に溶断し、過電流がすばや
く遮断される。さらに、ボンディングワイヤ10の周囲
に消弧剤9が設けられているため、ボンディングワイヤ
が破壊されてアークが発生しても、パワー半導体モジュ
ールの発火、爆発を防ぐことが可能となる。さらに、仕
切12内にのみ消弧剤9を充填しているので、消弧剤9
の充填量を少なくすることができ、半導体モジュールを
軽量にすることが可能になる。
ンディングワイヤ10が最初に溶断し、過電流がすばや
く遮断される。さらに、ボンディングワイヤ10の周囲
に消弧剤9が設けられているため、ボンディングワイヤ
が破壊されてアークが発生しても、パワー半導体モジュ
ールの発火、爆発を防ぐことが可能となる。さらに、仕
切12内にのみ消弧剤9を充填しているので、消弧剤9
の充填量を少なくすることができ、半導体モジュールを
軽量にすることが可能になる。
【0014】図3は、本発明の第3の実施例を示す。図
3に示す実施例において、電力端子13の一部に電流密
度が高くなる部分15が設けられている。その部分15
は、電流経路中の他のボンディングワイヤ6等よりも溶
断しやすく設定される。この電力端子13は、例えば基
板2上のパターンと例えば半田により電気的に接続され
る。少なくとも電流密度が高くなる部分15は仕切12
で囲まれている。仕切12で囲まれた内側は消弧剤9で
充填され、少なくとも電流密度が高くなる部分15は消
弧剤9で封止されている。
3に示す実施例において、電力端子13の一部に電流密
度が高くなる部分15が設けられている。その部分15
は、電流経路中の他のボンディングワイヤ6等よりも溶
断しやすく設定される。この電力端子13は、例えば基
板2上のパターンと例えば半田により電気的に接続され
る。少なくとも電流密度が高くなる部分15は仕切12
で囲まれている。仕切12で囲まれた内側は消弧剤9で
充填され、少なくとも電流密度が高くなる部分15は消
弧剤9で封止されている。
【0015】本実施例において、過電流が流れた場合、
電力端子13の電流密度が高くなる部分15がまず溶断
し、その周囲の消弧剤9により溶断により発生するアー
クが消される。よって、この端子をヒューズとして用い
ることができる。また、消弧剤9はケース4内の一部の
みに充填されているので、半導体モジュールを軽量化す
ることが可能になる。
電力端子13の電流密度が高くなる部分15がまず溶断
し、その周囲の消弧剤9により溶断により発生するアー
クが消される。よって、この端子をヒューズとして用い
ることができる。また、消弧剤9はケース4内の一部の
みに充填されているので、半導体モジュールを軽量化す
ることが可能になる。
【0016】また、図2及び図3に示した実施例におい
て、半導体チップのコレクタ端子に最初に溶断されるボ
ンディングワイヤ等が接続され、半導体装置に過電流が
流れた場合にコレクタ側が先に遮断されるので、制御電
極を通じ制御回路に過電流が流れるのを防止することが
可能となる。
て、半導体チップのコレクタ端子に最初に溶断されるボ
ンディングワイヤ等が接続され、半導体装置に過電流が
流れた場合にコレクタ側が先に遮断されるので、制御電
極を通じ制御回路に過電流が流れるのを防止することが
可能となる。
【0017】なお、本実施例においては金属ベース上に
絶縁性の基板を設けているが、金属ベースを省いて絶縁
性の基板に金属ベースの役割を兼ねさせるようにしても
よい。
絶縁性の基板を設けているが、金属ベースを省いて絶縁
性の基板に金属ベースの役割を兼ねさせるようにしても
よい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において、
半導体モジュール内にヒューズ機能を有する要素を設
け、その周囲に消弧剤を充填させているので、半導体モ
ジュールが発火したり爆発したりすることなしに過電流
を遮断することができる。
半導体モジュール内にヒューズ機能を有する要素を設
け、その周囲に消弧剤を充填させているので、半導体モ
ジュールが発火したり爆発したりすることなしに過電流
を遮断することができる。
【0019】また、外付けのヒューズが不要となるた
め、システムのコストを下げ、システムを小型にし、配
線インダクタンスを小さくし、システムの特性を向上さ
せることが可能になる。さらに、ヒューズ機能を有する
要素の周囲にのみ消弧剤を充填させているので、半導体
モジュールを軽量にすることができる。
め、システムのコストを下げ、システムを小型にし、配
線インダクタンスを小さくし、システムの特性を向上さ
せることが可能になる。さらに、ヒューズ機能を有する
要素の周囲にのみ消弧剤を充填させているので、半導体
モジュールを軽量にすることができる。
【図1】本発明の第1の実施例を示す図。
【図2】本発明の第2の実施例を示す図。
【図3】本発明の第3の実施例を示す図。
【図4】従来の半導体装置を示す図。
1…金属ベース、 2…絶縁性基板、 3…半導体チップ、 4…樹脂ケース、 5…樹脂ケースのボンディングパッド、 6…ボンディングワイヤ、 7…シリコーンゲル、 8…エポキシ樹脂、 9…消弧剤、 10…溶断しやすいボンディングワイヤ、 12…仕切、 13…電力端子、 14…制御端子、 15…電力端子の電流密度が高くなる部分。
Claims (11)
- 【請求項1】 導体パターンを有する絶縁性基板と、 前記絶縁性基板上に設置され、電極を有する半導体チッ
プと、 前記絶縁性基板の周囲を囲むケースと、 前記絶縁性基板の導体パターン及び前記半導体チップの
電極のうち少なくとも一方と電気的に接続されるボンデ
ィングワイヤと、 前記ケース内を充填し、少なくとも前記ボンディングワ
イヤを封止する消弧剤とを具備することを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項2】 導体パターンを有する絶縁性基板と、 前記絶縁性基板上に設置され、電極を有する半導体チッ
プと、 前記絶縁性基板の周囲を囲むケースと、 前記絶縁性基板の導体パターン及び前記半導体チップの
電極のうち少なくとも一方と電気的に接続される第1の
ボンディングワイヤと、 前記絶縁性基板の導体パターン及び前記半導体チップの
電極のうち少なくとも一方と電気的に接続され、前記第
1のボンディングワイヤよりも小さい電流で溶断される
第2のボンディングワイヤと、 前記ケース内に設けられ、前記第2のボンディングワイ
ヤを囲む仕切と、 前記仕切内を充填し、少なくとも前記第2のボンディン
グワイヤを封止する消弧剤とを具備することを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項3】 前記第2のボンディングワイヤは、前記
第1のボンディングワイヤを構成する物質よりも融点の
低い物質により構成されていることを特徴とする請求項
2記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記第2のボンディングワイヤは金より
なり、前記第1のボンディングワイヤを構成する物質は
アルミよりなることを特徴とする請求項3記載の半導体
装置。 - 【請求項5】 前記第2のボンディングワイヤの径は、
前記第1のボンディングワイヤの径よりも小さいことを
特徴とする請求項3記載の半導体装置。 - 【請求項6】 前記第1のボンディングワイヤは並列に
接続された複数のワイヤよりなり、前記第2のボンディ
ングワイヤは前記第1のボンディングワイヤのワイヤ本
数よりも小さい本数の並列に接続されたワイヤよりなる
ことを特徴とする請求項2記載の半導体装置。 - 【請求項7】 前記第2のボンディングワイヤは、前記
半導体チップのコレクタ電極と電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項2記載の半導体装置。 - 【請求項8】 導体パターンを有する絶縁性基板と、 前記絶縁性基板上に設置され、電極を有する半導体チッ
プと、 前記絶縁性基板の周囲を囲むケースと、 前記絶縁性基板の導体パターン及び前記半導体チップの
電極のうち少なくとも一方と電気的に接続されるボンデ
ィングワイヤと、 前記絶縁性基板の導体パターン及び前記半導体チップの
電極のうち少なくとも一方と電気的に接続され、前記ボ
ンディングワイヤよりも小さい電流で溶断される部分を
有する外部接続用端子と、 前記ケース内に設けられ、前記ボンディングワイヤより
も小さい電流で溶断される部分を囲む仕切と、 前記仕切内を充填し、少なくとも前記ボンディングワイ
ヤよりも小さい電流で溶断される部分を封止する消弧材
とを具備することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項9】 前記消弧剤は、シリカを主成分とするこ
とを特徴とする請求項1、2、8記載の半導体装置。 - 【請求項10】 前記ケース内側にはパッドが設けられ
ており、前記導体パターン及び前記パッド間、前記半導
体チップの電極及び前記パッド間の少なくとも一方が前
記ボンディングワイヤにより接続されていることを特徴
とする請求項1、2、8記載の半導体装置。 - 【請求項11】 前記パッドは外部接続端子に接続され
ていることを特徴とする請求項10記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16304096A JPH1012806A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16304096A JPH1012806A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1012806A true JPH1012806A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15766046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16304096A Pending JPH1012806A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1012806A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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