KR20020006453A - 반도체장치 - Google Patents

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KR20020006453A
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니시무로 타이죠
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Abstract

IGBT모듈 등의 대전력용 반도체장치에 있어서, 본딩와이어 등의 배선금속에 기인하는 배선저항 및 자기 인덕턴스를 감소시킨다.
적어도 3개 이상의 서로 겹쳐진 전력단자(3, 4, 8)를 갖추고, 전력단자중 소정 2개의 전력단자간에 적어도 1개의 반도체칩(2, 5)이 끼워지는 형으로 전기적으로 접속되어 있는 반도체장치이다. 그리고, 상기 서로 겹쳐진 전력단자중 한쪽 단에 있는 전력단자(3)와, 서로 겹쳐진 전력단자중 다른쪽의 단에 있는 전력단자(4)는 동일방향으로 인출되어 있다.

Description

반도체장치{A SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 예컨대 IGBT모듈 등 대전력용 반도체장치에 관한 것으로, 특히 전력손실을 감소시킬 필요가 있는 반도체장치의 구조에 적용되는 것이다.
대전력용 반도체장치의 일예로서, 종래의 IGBT모듈의 구조에 대해서는, 예컨대 도 9에 나타낸 바와 같은 것이 알려져 있다.
동도체(DBC: Direct Bond Copper)가 알루미나 등의 절연기판(67)을 끼운 DBC기판의 표면 Cu패턴(63) 상에 IGBT칩(65)의 컬렉터측 및 다이오드칩(66)의 n층측이 각각 납땜되어 있으며, 칩 위로부터 예컨대 200~500㎛φ의 Al 본딩와이어(64)를 경유하여 IGBT칩(65)의 에미터측 및 다이오드칩(66)의 p층측이 외부 전력단자(61)와 접속되어 있다. 표면 Cu패턴(63)은 외부 전력단자(62)와 접속되어 있다. 이와 같은 구조가 방열판(69) 상에 재치(載置)된다. 더욱이, 도 9의 (a)에서 게이트단자(70)의 도시는 생략하고 있다.
그런데, 도 9에 나타낸 바와 같은 종래의 모듈 구조에 있어서는, 외부 전력단자(61)와 칩(65, 66)을 본딩와이어(64)를 매개로 접속하고 있기 때문에, 본딩와이어(64)에 기인하는 배선저항 및 자기 인덕턴스가 증가한다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 본딩와이어 등의 배선금속에 기인하는 배선저항 및 자기 인덕턴스를 감소시키고, 또 열방산을 양호하게 한 IGBT모듈 등의 대전력용 반도체장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태를 나타낸 도면이고, (a)는 하프 브릿지 구성의 IGBT모듈 회로도, (b)는 하프 브릿지 구성의 IGBT모듈 단면도, (c)는 하프 브릿지 구성의 IGBT모듈 내부 평면도이다.
도 2는 제2실시형태에 따른 6in1 구조의 IGBT모듈을 나타내고, (a)는 6in1 구조에서의 IGBT모듈 회로도, (b)는 6in1 구조에서의 IGBT모듈 내부 평면도이다.
도 3은 제3실시형태인 제어단자의 레이아웃을 변경한 경우의 내부 평면도이다.
도 4는 제4실시형태인 칩 레이아웃을 변경한 경우의 내부 평면도이다.
도 5는 제5실시형태를 나타낸 도면이고, 제1실시형태의 중계(中繼) 전력단자의 레이아웃을 변경한 경우의 내부 평면도이다.
도 6은 제6실시형태를 나타낸 도면이고, 제2실시형태의 외부 전력단자를 분할화 한 경우의 내부 평면도이다.
도 7은 제7실시형태를 나타낸 도면이고, (a)는 제1실시형태에서의 칩의 양면과 각 전력단자를 압접접속한 경우의 도면, (b)는 제1실시형태에서의 칩의 편면을 전력단자에 압접접속하고, 다른쪽을 전력단자에 땜납접속한 경우의 도면, (c)는 상기 압접접속한 경우의 내부 평면도이다.
도 8은 제8실시형태를 나타낸 도면이고, (a)는 제1실시형태에서의 IGBT의 한쪽의 IGBT의 극성을 반전시킨 회로도, (b)는 (a)의 단면 구조도이다.
도 9는 종래의 IGBT의 구조도 (a) 및 회로도 (b)이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 --- IGBT모듈, 2 --- IGBT소자,
3 --- 제1외부 전력단자, 4 --- 제2외부 전력단자,
5 --- 다이오드, 6 --- 에미터,
7 --- 컬렉터, 8 --- 제3외부 전력단자(중계 전력단자),
9 --- 게이트, 10 --- 제어단자,
11 --- 제1 IGBT칩, 12 --- 제1다이오드칩,
13 --- 에미터, 14 --- 게이트,
15 --- 완충판, 16 --- 절연층,
17 --- 수지홀더, 18 --- 제2 IGBT칩,
19 --- 제2다이오드칩, 20 --- 게이트 표면,
21 --- 제어단자, 22 --- 절연체층,
23 --- 에미터 전극, 24 --- p층측 전극,
25 --- 6in1 구조의 IGBT모듈, 26 --- 상측 IGBT,
27 --- 상측 다이오드, 28 --- 하측 IGBT,
29 --- 하측 다이오드, 30 --- 제1외부 전력단자,
31 --- 제2외부 전력단자, 32 --- 제3외부 전력단자(중계 전력단자),
33 --- 상측 제어단자, 34 --- 하측 제어단자,
35 --- 절연층, 36 --- 수지홀더,
37 --- IGBT칩, 38 --- 제어단자,
39 --- 본딩와이어, 40 --- 모듈,
41 --- 신호계 에미터단자, 42 --- 땜납접속,
43 --- 다이오드칩, 44 --- 외부 전력단자,
45 --- 외부 전력단자, 46 --- 외부 전력단자,
47 --- 압접접속, 48 --- 나사 고정구멍,
49 --- 제4전력단자, 50 --- 제5전력단자,
51 --- 공통 전력단자, 52,53 --- IGBT,
54 --- 칩 접속영역, 55 --- 인출영역,
61,62 --- 외부 전력단자, 63 --- Cu 패턴,
64 --- 본딩와이어, 65 --- IGBT칩,
66 --- 다이오드칩, 67 --- 절연기판,
68 --- Cu판, 69 --- 방열판,
70 --- 게이트단자, 71 --- p층 표면,
72 --- 관통구멍, 73 --- 다이오드.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 적어도 3개 이상의 서로겹쳐진 전력단자를 갖추고, 상기 전력단자중 소정 2개의 전력단자간에 적어도 1개의 반도체칩이 끼워지는 형으로 전기적으로 접속되어 있는 반도체장치이다.
또한, 상기 서로 겹쳐진 전력단자중 한쪽의 단에 있는 전력단자와, 상기 서로 겹쳐진 전력단자중 다른쪽의 단에 있는 전력단자가 동일방향으로 인출되어 있는 반도체장치이고, 더욱이 상기 서로 겹쳐진 전력단자중 중간에 위치하는 전력단자가 상기 한쪽의 단 또는 상기 다른쪽의 단에 위치하는 전력단자와는 반대방향으로 또는 90°차가 있는 방향으로 인출되어 있는 반도체장치이다.
또한, 상기 2개의 전력단자간에 끼워지는 상기 적어도 1개의 반도체칩은, 한쪽의 면이 납땜 또는 압접(壓接)에 의해 상기 2개의 전력단자의 한쪽의 전력단자에 접속되고, 다른쪽의 면이 완충판을 거쳐 납땜 또는 압접에 의해 다른쪽의 전력단자에 접속되어 있는 반도체장치이다.
또한, 상기 서로 겹쳐진 전력단자중 한쪽의 단에 있는 전력단자와 다른쪽의 단에 있는 전력단자에 흐르는 전류가 반대방향으로 흐르도록, 상기 적어도 1개의 반도체칩이 동작하는 반도체장치이다.
또한, 상기 전력단자간에 끼워지는 적어도 1개의 반도체칩은 복수의 반도체에 의해 구성되고, 상기 복수의 반도체칩간에 절연층이 설치되어 있는 반도체장치이고, 더욱이 상기 복수의 반도체칩에는 적어도 1개의 트랜지스터와 적어도 1개의 다이오드가 포함되어 있으며, 상기 트랜지스터에 제어전극이 접속되어 있는 반도체장치이고, 상기 제어전극과 상기 트랜지스터의 제어전극 패드(pad)는, 본딩와이어에 의해 접속되어 있거나, 또는 완충판을 끼워서 직접 접속되어 있는 반도체장치이며, 상기 제어전극은 상기 전력단자의 한쪽의 단 또는 상기 전력단자의 단에 위치하는 전력단자에 대해 반대방향으로 또는 90°차가 있는 방향으로 인출되어 있는 반도체장치이다.
또한, 상기 전력단자중 한쪽의 단에 있는 전력단자와 다른쪽의 단에 있는 전력단자는, 상기 서로 겹쳐진 전력단자의 임의의 2개의 전력단자간에서 반도체칩을 압접접속 가능하도록 나사 고정구조를 갖추고 있는 반도체장치이다.
(실시형태)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 9에 나타낸 종래의 IGBT모듈은, IGBT칩 및 Cu패턴으로 본딩와이어를 매개로 외부 전력단자에 접속하고 있다. 이 경우, 대전류를 필요로 하는 모듈에 있어서는 본딩와이어의 갯수가 증가하는 것에 의해 대전류에 대응하고 있는데, 어느정도의 길이를 갖는 본딩와이어를 사용하기 때문에 저항 및 그 길이에 기인하는 자기 인덕턴스가 증대한다.
그래서, 본 발명은 이와 같은 본딩와이어의 저항 및 인덕턴스 증대의 문제에 대응하기 위해, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이 IGBT칩과 외부 전력단자를 직접 접속함으로써, 본딩와이어의 사용에 의해 생기는 저항분 및 자기 인덕턴스분을 감소시키는 구조를 제안하는 것이다.
이 경우, 상부 및 하부에 배치된 외부 전력단자는 서로 전류가 역행하는 구조를 채용하여, 상호인덕턴스 효과에 의한 인덕턴스의 감소화를 도모함과 더불어, 외부 전력단자를 방열판으로서도 사용가능한 구조로 함으로써, 별도 부품의 방열판의 사용을 폐지하는 것에 의한 열저항의 감소와 부품의 삭감에 의한 저비용화를 실현하는 것이다.
즉, 본 발명은 예컨대 IGBT모듈에 있어서, 외부 전력단자를 IGBT칩의 상면전극 및 하면전극으로 직접 접속함으로써, 전력배선부분의 저저항화와 저인덕턴스화를 도모하고, 또 저비용화를 도모하는 것이다.
이하, 본 발명을 첨부도면에 나타낸 구체예에 기초하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 본 발명에 관한 1실시형태이고, 본 발명의 일반적 원리를 도해(圖解)하는 것을 목적으로 하는 것이고, 본 발명을 본 실시형태에 구체적으로 기재된 구성만으로 한정하는 것은 아니다. 본 명세서에서 설명하는 IGBT모듈 이외에도 예컨대 사이리스터 모듈이나 전력용 트랜지스터, 더욱이 파워IC 등에 적용하는 것이 가능하다. 이하의 상세한 설명 및 도면의 기재에서 동일한 요소는 동일한 참조부호로 표시된다.
(제1실시형태)
도 1에 본 발명의 제1실시형태인, 하프 브릿지(Half bridge) 구성을 갖는 IGBT모듈(1)을 나타낸다. 이 IGBT모듈(1)의 회로도를 도 1의 (a)에, IGBT모듈의 개략 단면도를 도 1의 (b)에, 그리고 모듈 내부의 개략 평면도를 도 1의 (c)에 나타낸다.
도 1의 (a)에 나타낸 IGBT 하프 브릿지 회로는, 2개의 IGBT소자(2)가 직렬로 접속되고, 한쪽의 IGBT소자의 컬렉터(7) 및 다른쪽의 IGBT소자의 에미터가 각각 제1 및 제2외부 전력단자(3, 4)에 접속되어 있다. 그리고, 각 IGBT소자의에미터(6) 및 컬렉터(7)에는 각각 병렬로 다이오드(5)가 접속되어 있다. 또한, 2개의 IGBT소자의 사이에 제3외부 전력단자인 중계 전력단자(8)가 접속되어 있다. 2개의 IGBT소자(2)의 게이트(9)에는 각각 제어단자(10, 21)가 접속되어 있다.
IGBT모듈(1)의 구조를 도 1의 (b) 및 도 1의 (c)에 나타낸다. 도 1의 (b)에 있어서, 하부의 제1외부 전력단자(3)에 제1 IGBT칩(11)의 컬렉터측 전극과 제1다이오드칩(12)의 n층측 전극이 예컨대 납땜 등의 방법에 의해 접속되어 있다. 각 전극에는 접속을 용이하게 하기 위한 금속막이 형성되어 있다. 도전성 수지를 이용하여 접속하는 것도 가능하다. 더욱이, IGBT칩(11)과 다이오드칩(12)의 주위에는 IGBT칩(11)과 다이오드칩(12)의 상호의 절연성 확보를 위해, 예컨대 폴리이미드 수지나 에폭시 수지 등으로 이루어진 절연체층(22)이 배치되어 있다. 외부 전력단자(3, 4) 및 중계 전력단자(8)는 일반적으로 열전도성 및 전기전도성이 양호한 동 또는 동합금이 이용되고, 또한 필요하면 DBC기판이 이용된다. 이들의 단자는 각 칩에 발생한 열을 방산하는 열방산 부재로서도 기능한다.
상기 IGBT칩(11)의 에미터 표면(13) 및 다이오드칩(12)의 p층 표면(71)에는 전기적 접속을 용이하게 하기 위해 금속막이 형성되어 있으며, 응력완충을 위해 예컨대 몰리브덴 박판 등의 완충판(15)을 매개로 중계 전력단자(8)가 납땜 등의 방법에 의해 접속된다. 중계 전력단자(8)도 제1외부 전력단자와 동일하게 동 또는 동합금 또는 필요하면 DBC기판이 이용된다.
IGBT칩(11)의 게이트 표면(14)에도 마찬가지로 완충판(15)을 매개로 제어단자(10)가 접속된다. 이 제어단자는 미리 IGBT모듈(1)의 하우징(housing)을 구성하는 몰드(mold)된 수지홀더(17; 樹脂holder)에 형성해 두는 것이 좋다. 필요에 따라, 중계 전력단자(8)와 제어단자(10)간에는 절연층(16)이 설치된다. 다른 구조로서, 제어단자(10)와 게이트 표면(14)을 와이어본딩에 의해 접속하는 것도 가능하다(도 3의 제어단자 38, 본딩와이어 39 참조).
외부 전력단자(3)의 경우와 동일한 방법으로, 더욱이 중계 전력단자(8) 상에 제2 IGBT칩(18)과 제2다이오드칩(19)이 납땜 등의 방법으로 접속된다. 더욱이, 제2의 각 칩(18, 19)의 표면에, 완충판(15)을 매개로 제2외부 전력단자(4)를 납땜 등의 방법으로 접속한다. 외부 전력단자(4)도 마찬가지로 동 또는 동합금 또는 DBC기판이 이용된다. 본 실시형태에 있어서, 외부 전력단자(3, 4) 및 중계 전력단자(8)는 가늘고 긴 박판의 형상을 갖고, 반도체칩에 접속되는 영역(54)과 외부로의 인출영역(55)을 갖고, 그리고 외부로의 열방산을 양호하게 하는데 충분히 족한 두께를 갖는다.
이와 같은 배치에 있어서 적어도 외부 전력단자 3과 외부 전력단자 4는 서로 대향하여 병행하게 배열되고, 각각의 외부 전력단자(3, 4)를 흐르는 전류의 방향(20, 21)이 역방향으로 흐르도록 배치한다.
또한, 제2 IGBT칩(18)의 게이트 표면(20)에도 제어단자(21)가 마찬가지로 납땜 또는 본딩 등의 방법에 의해 접속된다. 도 1의 (b)에서는 납땜에 의해 제어단자(21)를 접속한 예에 대해 나타내고 있는데, 제1 IGBT칩(11)의 제어단자(10)와 마찬가지로 와이어본딩에 의해 접속하는 것도 가능하다. 필요에 따라, 제2외부 전력단자 4와 제어단자 21간에는 절연층(16)이 설치된다. 이 제어단자(21)도 미리수지홀더(17)에 형성해 둠으로써 조립작업이 용이해진다.
또한, IGBT칩(11, 18) 및 다이오드칩(12, 19)의 주위에 예컨대 폴리이미드 수지나 실리콘 수지 등으로 이루어진 절연체층(22)을 배치하여 칩간 및 전극 상호간의 절연을 확실하게 하는 것이 좋다.
도 1의 (c)에 모듈 내부의 평면도를 나타낸다. 제2외부 전력단자(4)는 제2 IGBT칩(18)의 에미터 전극(23) 및 제2다이오드칩(19)의 p층측 전극(24)을 완전히 덮도록 구성되어 있다. 외부 전력단자(4) 및 중계 전력단자(8)에는 이 IGBT모듈을 사용하는 전력장치의 전력단자와 접속하기 위한 관통구멍(72)이 형성되어 있다. 도시되어 있지 않은 외부 전력단자(3)도 마찬가지이다.
이와 같은 구성을 채용함으로써, IGBT칩(11, 18)의 전극과 외부 전력단자(3, 4, 8)와의 사이의 접속이 단거리로 게다가 면에 접속되기 때문에, 내부배선에 의한 전압강하가 대폭 감소된다. 게다가, 외부 전력단자 3 및 4의 배열이 배선에 의한 인덕턴스 성분을 감소시키도록, 전류를 상호 역으로 흐르는 배열로 했기 때문에, 상호인덕턴스의 감소를 도모하는 것이 가능하다.
더욱이, 외부 전력단자(3, 4) 외에 중계 전력단자(8)도 방열판으로도 기능시키는 것이 가능하기 때문에, 새롭게 방열판을 접속할 필요가 없어, 모듈 조립시 또는 사용시에 있어서의 공정수의 감소 및, 비용절감을 도모할 수 있다.
또한, 배선 레이아웃을 위한 절연기판도 불필요하기 때문에, 금속과 비교하여 열전도도가 나쁜 절연기판을 사용하지 않아도 되기 때문에, 저열저항화를 실현할 수 있다.
(제2실시형태)
도 2에 본 발명의 제2실시형태인 6in1 구조의 IGBT모듈(25)을 나타낸다. 이 IGBT모듈의 회로도를 도 2의 (a)에, 모듈 내부 평면도를 도 2의 (b)에 나타낸다.
제2실시형태는 제1실시형태의 IGBT모듈의 회로를 3개 병렬로 접속하여 1개의 모듈로 한 것이다. 3개의 하측 IGBT(28) 상에 3개의 상측 IGBT(26)가 배치되고, 각 상하의 IGBT(26, 28)가 각각 직렬로 접속되어 3상(相)구조를 형성하고 있다. 또한, 3개의 하측의 다이오드(29) 상에 3개의 상측의 다이오드(27)가 배치되고, 각 다이오드는 각각 대응하는 IGBT에 병렬접속되어 있다.
각 상은 각각 제1외부 전력단자(30) 및 제2외부 전력단자(31)에 3상을 일체화 하여 결합되어 있다. 각 상의 상측 및 하측소자의 접속점에 중계 전력단자(32)가 형성되고, 각 IGBT(26, 28)의 게이트에 접속하는 제어단자(33, 34)가 형성된다. 내부 구조에 관해서는 도 1의 (b) 및 도 1의 (c)에 나타낸 제1실시형태와 동일하지만, 각 상간의 절연확보를 위해 절연층(35)을 설치하고 있다. 수지홀더(36)는 모듈(25)의 하우징을 형성한다.
제2실시형태는 상기의 구성을 가짐으로써, 제1실시형태에서 기술한 효과 외에, 3상 모듈로서 사용할 경우에 구조의 간소화와 장치의 소형화를 실현할 수 있다.
(제3실시형태)
도 3에 제1실시형태의 제어단자(21, 10) 및 제2외부 전력단자(4)의 구조를변형한 제3실시형태의 내부 평면도를 나타낸다. 제1실시형태와의 상위점은, IGBT칩(37)과 제어단자(38)를 본딩와이어(39; 또는 납땜)로 접속하고, 모듈(40)의 중심부에서 제어단자(38)를 취출하는 구조를 채용한 점이다. 또한, 필요한 경우는 신호계 에미터단자(41)를 제어단자(38)와 근접하여 외부 전력단자(4)에서 직접 출력하는 구성으로 한 점이다. 이와 같은 구성으로 함으로써, IGBT모듈을 전력제어장치 등에 사용한 경우, 제어장치의 제어계통 회로와의 결합, 특히 배선의 끌기가 용이해진다.
(제4시시형태)
도 4에 제1실시형태의 칩 레이아웃을 변형한 제4실시형태의 내부 평면도를 나타낸다. 제1실시형태와의 상위점은, IGBT칩(37)과 다이오드칩(43)의 위치를 변경한 점이다. 또한, 제어단자(38)의 레이아웃으로서는 제1실시형태 및 제3실시형태의 구조가 적용가능하다.
이와 같은 구성을 취함으로써, IGBT칩(37)이 제2외부 전력단자(4)의 외부 접속위치와의 거리가 보다 짧아지기 때문에, 보다 저저항화 및 보다 저인덕턴스화를 실현할 수 있는 구조로 된다. 필요한 경우에는 신호계 에미터단자(41)를 제어단자(38)와 근접하여 배치한다.
(제5실시형태)
제5실시형태는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1실시형태의 중계 전력단자(8)의 레이아웃을 변경하는 것이다. 제5실시형태의 내부 평면도를 도 5에 나타낸다. 제1실시형태 예와의 상위점은, 중계 전력단자(8)의 인출방향을 제2외부전력단자(4)의 인출방향에 대해 90°의 각도를 갖게 한 점이다.
이와 같은 구성을 취함으로써, 중계 전력단자(8)와 외부 전력단자(45)간 거리가 짧아져, 외부 전력단자(45)와 중계 전력단자(8)간의 전기저항의 감소화를 도모할 수 있다.
(제6실시형태)
도 6에 제6실시형태의 구조를 나타낸다. 제6실시형태는, 도 2에 나타낸 제2실시형태에서의 제2외부 전력단자(31) 및 도시되어 있지 않은 제1외부 전력단자를, 3상으로 각각 분할화 하는 것으로, 도 6은 그 내부 평면도를 나타낸다. 실시예2와의 상위점은, 상기와 같이, 도 2의 제2외부 전력단자(31; 제1외부 전력단자도 동일)를 각 상마다 외부 전력단자 44~46으로 3분할화 한 점이다.
이와 같은 구성을 취함으로써, 제1실시형태의 IGBT모듈(1)을 단순히 3개 병렬로 배치하여 사용하는 응용에 있어서, 모듈 부분의 소형화 및 취부 공정수의 감소화를 도모하는 것이 가능하고, 더 나아가서는 모듈부분의 저비용화를 도모할 수 있다.
(제7실시형태)
도 7에 제1실시형태에서의 각 반도체칩과 각 전력단자의 납땜접속 대신에, 압접접속을 채용한 실시형태를 나타낸다. 도 7의 (a)는 IGBT칩 및 다이오드칩의 상하양면 모두 압접접속(47)한 경우이고, 도 7의 (b)는 각 칩의 편면(하면)만 압접접속(47)하고, 다른쪽의 면은 땜납접속(42)한 경우이다. 도 7의 (c)는 압접접속을 채용한 경우의 내부 평면도를 나타낸다.
외부 전력단자(4)로부터 완충판(15)을 매개로 예컨대 압접면으로서 증착 등에 의한 알루미 전극이 형성된 IGBT 또는 다이오드 등의 반도체칩(18, 19), 중계 전력단자(8), 예컨대 몰리브덴 판으로 이루어진 완충판(15), 반도체칩(11, 12), 외부 전력단자(3)의 순으로 적층하고, 반도체칩의 양쪽의 전극면 각각을 압접접속(47)하는 구조(a), 또는 각 반도체칩의 한쪽 측의 전극면을 압접접속(47)하고 다른쪽 측의 전극면을 땜납접속(42)하는 구조(b)이다. 압접방식을 채용할 경우는, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이 압접을 위해 외부 전력단자에 나사 고정구멍(48)을 설치하고, 상하의 외부 전력단자(3, 4)를 억눌러 고정한다. 이와 같은 구성을 취함으로써, 접촉저항의 감소를 도모할 수 있다.
(제8실시형태)
도 8은 제1실시형태에서의 2개의 IGBT소자중 편측의 IGBT(52; 도 8에서는 상측)의 극성을 반전시킨 구성을 나타낸다. 이 반전에 따른 대응하는 편측의 다이오드(73)도 반전시킨다. 그리고, 한쪽의 IGBT(52)의 에미터를 제4전력단자에 접속하고, 다른쪽의 IGBT(53)의 에미터를 제5전력단자에 접속하며, 쌍방의 컬렉터(7)를 서로 접속하여 공통 전력단자(51)와 접속한다.
도 8의 (a)에 그 회로도, 도 8의 (b)에 단면 구조도를 나타낸다.
이 구성에 있어서는 제4전력단자(49)와 제5전력단자(50)를 접속함으로써, 2개의 IGBT소자(52, 53)의 병렬접속이 용이하고, 이와 같은 접속에 의해 전력을 많이 취한다는 이점을 갖는다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반도체칩과 전력단자와의 접속이 단거리이면서 면에 접속되기 때문에 내부배선에 의한 전압강하가 대폭 감소되는 것 외에, 외부 전력단자의 인덕턴스 성분을 감소시키도록 전류를 상호 역으로 흐르게 하는 배열 때문에, 상호인덕턴스에 의한 감소가 도모된다.
또한, 상하 양단의 전력단자가, 그리고 중계 전력단자가 방열판으로서도 기능하기 때문에, 새롭게 별개의 방열판을 추가 접속할 필요가 없어, 공정부하의 감소, 비용절감을 도모할 수 있다. 또한, 배선 레이아웃을 위한 절연기판도 불필요하기 때문에 금속에 대해 열전도도가 나쁜 절연기판을 사용하지 않아도 되기 때문에 저열저항화를 실현할 수 있는 구조이다.
이상, 본 발명의 몇가지의 실시형태에 대해 도시하여 설명했지만, 여기에 기재된 본 발명의 실시형태는 단지 일예이고, 본 발명의 기술적 범위를 이탈하지 않고, 다양한 변형이 가능한 것은 말할 것도 없다. 또한, IGBT모듈 이외에도 사이리스터, GTO모듈, 파워IC 등의 대전력 반도체소자에 적용하는 것이 가능하다.
더욱이, 본원 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 실시단계에서는 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하는 것이 가능하다. 더욱이, 상기 실시형태에는 여러가지 단계의 발명이 포함되어 있으며, 개시되는 복수의 구성요건에서의 적당한 조합에 의해 다양한 발명이 추출될 수 있다. 예컨대, 실시형태에 나타낸 전구성요건으로부터 몇개의 구성요건이 삭제되어도, 발명이 이루고자 하는 기술적 과제의 란에서 기술한 과제의 적어도 1개를 해결할 수 있고, 발명의 효과의 란에서 기술되고 있는 효과의 적어도 1개가 얻어지는 경우에는, 이 구성요건이 삭제된 효과가 발명으로 추출될 수 있다.

Claims (10)

  1. 적어도 3개 이상의 서로 겹쳐진 전력단자를 갖추고, 상기 전력단자중 소정 2개의 전력단자간에 적어도 1개의 반도체칩이 끼워지는 형으로 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서로 겹쳐진 전력단자중 한쪽의 단에 있는 전력단자와, 상기 서로 겹쳐진 전력단자중 다른쪽의 단에 있는 전력단자가 동일방향으로 인출되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 서로 겹쳐진 전력단자중 중간에 위치하는 전력단자가, 상기 한쪽의 단 또는 상기 다른쪽의 단에 위치하는 전력단자와는 반대방향으로 또는 90°차가 있는 방향으로 인출되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 2개의 전력단자간에 끼워지는 상기 적어도 1개의 반도체칩은, 한쪽의 면이 납땜 또는 압접에 의해 상기 2개의 전력단자의 한쪽의 전력단자에 접속되고, 다른쪽의 면이 완충판을 거쳐 납땜 또는 압접에 의해 다른쪽의 전력단자에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 서로 겹쳐진 전력단자중 한쪽의 단에 있는 전력단자와다른쪽의 단에 있는 전력단자에 흐르는 전류가 반대방향으로 흐르도록, 상기 적어도 1개의 반도체칩이 동작하는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전력단자간에 끼워지는 적어도 1개의 반도체칩은 복수의 반도체칩에 의해 구성되고, 상기 복수의 반도체칩간에 절연층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 반도체칩에는 적어도 1개의 트랜지스터와 적어도 1개의 다이오드가 포함되어 있으며, 상기 트랜지스터에 제어전극이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제어전극과 상기 트랜지스터의 제어전극 패드는, 본딩와이어에 의해 접속되어 있거나, 또는 완충판을 끼워 직접 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제어전극은, 상기 전력단자의 한쪽의 또는 상기 전력단자의 다른쪽의 단에 위치하는 전력단자에 대해 반대방향 또는 90°차가 있는 방향으로 인출되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 전력단자중 한쪽의 단에 있는 전력단자와 다른쪽의 단에 있는 전력단자는, 상기 서로 겹쳐진 전력단자의 임의의 2개의 전력단자간에서 반도체칩을 압접접속 가능하도록 나사 고정구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
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