(57)【要約】【課題】厚み方向に垂直な面内において曲げることのできるボンディングリボン及びこのボンディングリボンを使用した半導体装置を提供する。【解決手段】ボンディングリボン１０Ａは、第１の縁部１２と、第２の縁部１４とを備える。第１の縁部１２は、所定方向に延在する。第２の縁部１４は、所定方向に延在しており、第１の縁部１２と反対側に位置する。第１の縁部１２及び第２の縁部１４の少なくとも一方に、所定方向と交差する方向に切れ目が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に延在する第１の縁部と、
前記所定方向に延在しており、前記第１の縁部と反対側に位置する第２の縁部と、
を備え、
前記第１の縁部及び前記第２の縁部の少なくとも一方に前記所定方向と交差する方向に切れ目が形成されている、
ボンディングリボン。
【請求項２】
前記切れ目が切り欠きである、
請求項１記載のボンディングリボン。
【請求項３】
前記切り欠きの形状が湾曲形状である、
請求項２記載のボンディングリボン。
【請求項４】
前記第１の縁部及び前記第２の縁部の少なくとも一方に前記切れ目が複数設けられている、
請求項１〜３の何れか一項記載のボンディングリボン。
【請求項５】
第１及び第２の半導体素子と、
前記第１及び第２の半導体素子に接続される配線部と、を備え、
前記第１の半導体素子、前記第２の半導体素子及び前記配線部の間の接続の少なくとも一部が請求項１〜４の何れか一項記載のボンディングリボンによる接続である、
半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングリボン及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置においては、接続部の電気抵抗を減少させ、出力可能な電流量を増加させることが求められる場合がある。従来使用されているボンディングワイヤによる接続では電気抵抗を減少させることができないため、出力可能な電流量を所要の電流量とすることができず、接合の信頼性が不足する場合がある。この問題に対し、導電性及び可撓性を有し、断面形状が長方形であるリボンであるボンディングリボンを用いて配線を行うことにより、出力可能な電流量及び接合の信頼性を高める技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３６０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
大電流を流すための半導体装置においては、複数の半導体素子を接続することにより、１個の半導体素子のみを用いた場合と比較して大電流を出力可能とすることがある。複数の半導体素子を接続する場合にあっては、複数の半導体素子をそれぞれ最適な場所に配置することが望ましい。しかしながら、ボンディングリボンは、その厚み方向にしか曲げることができず、その厚み方向に垂直な面内において曲げることができない。したがって、ボンディングリボンを用いた配線では、直線方向にしか接続を行うことができない。このため、ボンディングリボンを用いて接続される半導体素子の配置に制約が生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、厚み方向に垂直な面内において曲げることのできるボンディングリボン及びこのボンディングリボンを使用した半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係るボンディングリボンは、所定方向に延在する第１の縁部と、前記所定方向に延在しており、前記第１の縁部と反対側に位置する第２の縁部と、を備え、前記第１の縁部及び前記第２の縁部の少なくとも一方に前記所定方向と交差する方向に切れ目が形成されている。
【０００７】
この構成では、第１の縁部及び第２の縁部の少なくとも一方に、第１の縁部及び第２の縁部の延在する方向と交差する方向に切れ目が形成されているため、ボンディングリボンの厚み方向に垂直な面内における可撓性が高くなり、ボンディングリボンをその厚み方向に垂直な面内において曲げることができる。
【０００８】
一実施形態では、前記切れ目が切り欠きでもよい。
【０００９】
この場合、切り欠きが設けられた箇所において、ボンディングリボンの幅が狭められている。したがって、切り欠きが形成された場所において、ボンディングリボンの厚み方向に垂直な面内における可撓性が一層高くなり、ボンディングリボンをその厚み方向に垂直な面内において曲げることができる。
【００１０】
一実施形態では、前記切り欠きの形状が湾曲形状であってもよい。
【００１１】
この場合、切り欠きの形状が湾曲形状であるため、ボンディングリボンを曲げた場合の、切り欠きの部分における応力の特定の箇所への集中を緩和することができる。したがって、ボンディングリボンの耐久性を高めることができる。
【００１２】
一実施形態では、前記第１の縁部及び前記第２の縁部の少なくとも一方に前記切れ目が複数設けられていてもよい。
【００１３】
この場合、第１の縁部及び第２の縁部の少なくとも一方に切れ目が複数設けられているため、ボンディングリボンの可撓性が高い箇所が複数存在することになる。したがって、ボンディングリボンをその厚み方向に垂直な面内において一層曲げやすくすることができる。
【００１４】
本発明の一側面に係る半導体装置は、第１及び第２の半導体素子と、前記第１及び第２の半導体素子に接続される配線部と、を備え、前記第１の半導体素子、前記第２の半導体素子及び前記配線部の間の接続の少なくとも一部が上記のボンディングリボンによる接続である。
【００１５】
この構成では、第１の半導体素子、第２の半導体素子及び配線部の間の接続の少なくとも一部が、厚み方向に垂直な面内において曲げることができるボンディングリボンによる接続である。したがって、接続対象となる半導体素子や配線部の配置に合わせてボンディングリボンを適宜曲げて、接続を行うことができる。このため、半導体装置における半導体素子及び配線部の配置の自由度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ボンディングリボンを、厚み方向に垂直な面内において曲げ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係るボンディングリボンを示す図である。
【図２】一実施形態に係るボンディングリボンの変形例を示す図である。
【図３】一実施形態に係るボンディングリボンの変形例を示す図である。
【図４】一実施形態に係るボンディングリボンの変形例を示す図である。
【図５】一実施形態に係るボンディングリボンの変形例を示す図である。
【図６】一実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
（ボンディングリボン）
図１は、一実施形態に係るボンディングリボンを示す図である。図１（ａ）は、平面図である。図１（ｂ）は、右側面図である。図１（ｃ）は、正面図である。図１（ｄ）は、底面図である。左側面図は、図１（ｂ）の右側面図と対称であり、背面図は、図１（ｃ）の正面図と対称である。このため、図１では、左側面図及び背面図を省略している。ボンディングリボン１０Ａは、可撓性及び導電性を有するリボンである。ボンディングリボン１０Ａは、薄板状を呈する。ボンディングリボン１０Ａの幅は、例えば１〜２ｍｍ程度とすることができる。ボンディングリボン１０Ａの厚さは、例えば０．１〜０．２ｍｍ程度とすることができる。ボンディングリボン１０Ａの材料は、例えば銅及びアルミニウムを含む。ボンディングリボン１０Ａは、所定の長さを有する状態で生産される。すなわち、ボンディングリボン１０Ａは、長尺物である。ボンディングリボン１０Ａは、使用される箇所に応じた適切な長さに切り取られて使用される。ボンディングリボン１０Ａは、その使用時における両端部が半導体素子や基板の配線部等に接合されることにより、電気配線用部材として用いられる。ボンディングリボン１０Ａは、特に大きな電流が流れる箇所の接続に用いることが好適である。ボンディングリボン１０Ａの端部の半導体素子等への接合は、例えば超音波や加圧により行われる。
【００２０】
ボンディングリボン１０Ａは、所定方向、すなわちボンディングリボン１０Ａの長手方向に延在する第１の縁部１２と第２の縁部１４とを備える。第２の縁部１４は、第１の縁部１２と反対側に位置する。
【００２１】
第１の縁部１２及び第２の縁部１４のそれぞれには、ボンディングリボン１０Ａの長手方向と交差する方向に切れ目としての切り欠き２０Ａが形成されている。図１では、一例として、切り欠き２０Ａは、ボンディングリボン１０Ａの長手方向に直交する方向に形成されている。なお、本明細書において、切り欠きという語句は、ボンディングリボンの長手方向に一定の長さを有する部分において、ボンディングリボンの幅を狭めるようにボンディングリボンの一部が切り取られた部分を意味する語句として用いられる。切れ目という語句は、切り欠きを含み、ボンディングリボンの一部を切ることにより形成された部分を意味する語句として用いられる。
【００２２】
切り欠き２０Ａは、第１の縁部１２及び第２の縁部１４のそれぞれにおいて、少なくとも１個設けられていればよい。本実施形態では、第１の縁部１２及び第２の縁部１４のそれぞれに、４個設けられている。ボンディングリボン１０Ａの厚み方向から見た場合の切り欠き２０Ａの形状は、湾曲形状である。より具体的には、切り欠き２０Ａの形状は、半円形状である。切り欠き２０Ａは、ボンディングリボン１０Ａの生産時に形成されてもよい。また、ボンディングリボン１０Ａの生産時には切り欠き２０Ａを形成せず、ボンディングリボン１０Ａの使用時に切り欠き２０Ａを形成するようにしてもよい。
【００２３】
ボンディングリボン１０Ａの製造方法は、例えば次の通りである。まず、銅やアルミニウムなどの材料からなる板材を、薄板状に圧延する。次に、圧延された板材を、例えばカッターなどの切断装置を用いて所望の幅及び長さに切断する。次に、切断された板材をさらに圧延し、最終的な幅及び長さを有するボンディングリボンとして成形する。最後に、例えば打ち抜き加工や切削加工を行うことにより、切り欠き２０Ａを形成する。以上の工程により、ボンディングリボン１０Ａが得られる。
【００２４】
以上で説明したボンディングリボン１０Ａに形成される切り欠き２０Ａに対しては、種々の変更を行い得る。図２〜図５は、ボンディングリボンの変形例を示す図である。図２〜図５の（ａ）は、平面図である。図２〜図５の（ｂ）は、右側面図である。図２〜図５の（ｃ）は、正面図である。図２〜図５の（ｄ）は、底面図である。左側面図は、図２〜図５の（ｂ）の右側面図と対称であり、背面図は、図２〜図５の（ｃ）の正面図と対称である。このため、図２〜図５では、左側面図及び背面図を省略している。図２に示すボンディングリボン１０Ｂにおいて、第１の縁部１２及び第２の縁部１４には、三角形の頂点にやや丸みを持たせた、半円形と三角形との中間的な形状の切り欠き２０Ｂが形成されている。図３に示すボンディングリボン１０Ｃにおいて、第１の縁部１２及び第２の縁部１４には、三角形状の切り欠き２０Ｃが形成されている。図４に示すボンディングリボン１０Ｄにおいて、第１の縁部１２及び第２の縁部１４には、四角形状の切り欠き２０Ｄが形成されている。図５に示すボンディングリボン１０Ｅにおいて、第１の縁部１２及び第２の縁部１４には切れ目２０Ｅが形成されている。
【００２５】
（半導体装置）
次に、図６を参照して、以上で説明したボンディングリボンを使用した半導体装置について説明する。図６は、一実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。
【００２６】
半導体装置３０は、絶縁基板２２と、半導体素子としてのダイオード２６１，２６２及びＭＯＳ−ＦＥＴ２８１〜２８４と、を備えている。半導体装置３０は、例えば、絶縁基板２２が不図示のケースに収容された、ケース型の半導体装置としてもよい。絶縁基板２２の材料は、例えばセラミックとすることができる。ダイオード２６１，２６２及びＭＯＳ−ＦＥＴ２８１〜２８４の材料は、例えばシリコン、又はＧａＮ、ＳｉＣなどのワイドバンドギャップ半導体とすることができる。
【００２７】
絶縁基板２２の主面は、基板領域２４を含む。基板領域２４には、配線部として、ゲートパターンＧＰ、ソースパターンＳＰ及びドレインパターンＤＰが設けられている。ドレインパターンＤＰは、絶縁基板２２の一縁部に設けられたドレインパターンＤ１に電気的に接続されている。ドレインパターンＤＰとドレインパターンＤ１との接続には、配線部材が用いられる。配線部材は、例えば複数本のワイヤであってもよく、ボンディングリボンであってもよい。一例として図３に示した半導体装置３０においては、ドレインパターンＤＰとドレインパターンＤ１とは、配線部材としての複数のワイヤを介して接続されている。なお、ドレインパターンＤ１は、ダイオード２６１，２６２及びＭＯＳ−ＦＥＴ２８１〜２８４と、半導体装置３０の外部と、の電気的接続を確立するためのパターンである。
【００２８】
ダイオード２６１，２６２は、表面にアノード電極を備え、裏面にカソード電極を備える。ＭＯＳ−ＦＥＴ２８１〜４は、表面にソース電極及びゲート電極を備え、裏面にドレイン電極を備える。ダイオード２６１，２６２は、カソード電極がドレインパターンＤＰに電気的に接続するように、ドレインパターンＤＰ上に搭載されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ２８１〜２８４は、ドレイン電極がドレインパターンＤＰに電気的に接続するように、ドレインパターンＤＰ上に搭載されている。
【００２９】
半導体装置３０が備える半導体素子同士の間、及び半導体素子と配線部との間は、以下で詳述するように、ボンディングリボン１０で接続されている。ボンディングリボン１０としては、図１及び図２に示したボンディングリボン１０Ａ〜ボンディングリボン１０Ｅのいずれもが使用され得る。なお、以下の説明では、切り欠き２０Ａ〜２０Ｄ及び切れ目２０Ｅを総称して、切れ目２０と称する。
【００３０】
ダイオード２６１のアノード電極は、ボンディングリボン１０を介して、ソースパターンＳＰに接続されている。ダイオード２６２のアノード電極は、ボンディングリボン１０を介してダイオード２６１のアノード電極に接続されている。ダイオード２６１のアノード電極とダイオード２６２のアノード電極とを接続するボンディングリボン１０は、ドレインパターンＤＰとドレインパターンＤ１とを接続する配線部材と交差しないように、ボンディングリボン１０の厚み方向に垂直な面内において、曲げられている。
【００３１】
ＭＯＳ−ＦＥＴ２８１〜２８４のソース電極は、それぞれボンディングリボン１０を介してソースパターンＳＰに接続されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ２８２，２８４のソース電極とソースパターンＳＰとを接続するボンディングリボン１０は、それぞれＭＯＳ−ＦＥＴ２８１，２８３と重ならないように、ボンディングリボン１０の厚み方向に垂直な面内において、曲げられている。ＭＯＳ−ＦＥＴ２８１〜２８４のゲート電極は、それぞれワイヤを介してゲートパターンＧＰに接続されている。
【００３２】
本実施形態に係るボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｅは、その長手方向に延在する第１の縁部１２及び第２の縁部１４を備え、第１の縁部１２及び第２の縁部１４それぞれに、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｅの長手方向と交差する方向に切れ目２０が形成されている。そのため、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｅの厚み方向に垂直な面内における可撓性が高くなっており、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｅの厚み方向に垂直な面内において曲げることができる。
【００３３】
切れ目２０が切り欠き２０Ａ〜２０Ｄである場合には、切り欠き２０Ａ〜２０Ｄが形成された場所において、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｄの一部が切り取られているため、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｄの幅が狭められている。そのため、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｄの、その厚み方向に垂直な面内における可撓性が一層高くなっている。また、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｄを曲げた場合に、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｄが描く曲線の内側の縁部において、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｄの縁部同士がぶつかったり重なったりすることにより互いに干渉することが防止される。そのため、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｄをその厚み方向に垂直な面内において一層曲げやすくなる。
【００３４】
切り欠き２０Ａが湾曲形状である場合には、ボンディングリボン１０Ａを曲げた場合の、切り欠き２０Ａの部分における応力の特定の箇所への集中を緩和することができる。したがって、ボンディングリボン１０Ａの耐久性を高めることができる。
【００３５】
第１の縁部１２及び第２の縁部１４の少なくとも一方に切れ目２０が複数設けられている場合には、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｅの可撓性が高い箇所が複数存在する。このため、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｅを、その厚み方向に垂直な面において、一層曲げやすくすることができる。
【００３６】
第１の縁部１２に形成された切れ目２０と、第２の縁部１４に形成された切れ目２０とが、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｅの長手方向に沿う中心軸に関して対称な位置に形成されている場合には、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｅを曲げた場合に、第１の縁部１２及び第２の縁部１４のうち、曲線の内側になる縁部が切れ目２０の形成された部分において収縮すると同時に、その反対側の縁部に形成された切れ目２０の部分において、縁部が伸長する。このため、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｅを、その厚み方向に垂直な面において、一層曲げやすくすることができる。
【００３７】
本実施形態の半導体装置３０では、ダイオード２６１，２６２の間及びダイオード２６１、ＭＯＳ−ＦＥＴ２８１〜２８４とソースパターンＳＰとの間がボンディングリボン１０で接続されている。したがって、接続対象となるダイオード２６１，２６２及びＭＯＳ−ＦＥＴ２８１〜２８４やソースパターンＳＰの配置に合わせてボンディングリボン１０を適宜曲げて、接続を行うことができる。このため、半導体装置３０におけるダイオード２６１，２６２及びＭＯＳ−ＦＥＴ２８１〜２８４やソースパターンＳＰの配線の自由度を高めることができる。
【００３８】
また、例えばシリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンドを含むワイドバンドギャップ半導体では、シリコンに比べて、半導体素子の製造歩留まりが低い。また、ワイドバンドギャップ半導体はシリコンに比べて高価である。よって、ワイドバンドギャップ半導体においてもシリコンと同様に１枚の大型の半導体素子を製造しようとすると、製造歩留まりが低下し、製造コストも高くなってしまう。このため、ワイドバンドギャップ半導体を用いた場合には、１枚の大型の半導体素子ではなく、複数の小型の半導体素子が基板に搭載されることが多い。
【００３９】
したがって、ワイドバンドギャップ半導体からなる半導体素子を備える半導体装置では、複数の半導体素子や基板上の配線部の相互間を接続するための多数の配線が必要になる。それゆえ、半導体素子や他の配線等の障害物を避けて、配線を途中で曲げることが必要となる場合が多い。このため、ワイドバンドギャップ半導体からなる半導体素子を備える半導体装置では、配線を曲げ得ることが重要である。
【００４０】
一方、ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンに比べて大きな電流が半導体素子に流れる。そのため、ワイドバンドギャップ半導体からなる半導体素子を備える半導体装置は、電力用の装置に用いられる場合がある。このように大きな電流を流す装置では、配線は、大電流を流し得るものであることが好ましい。このため、ワイドバンドギャップ半導体からなる半導体素子を備える半導体装置では、配線としてボンディングリボンを使用することが好ましい。
【００４１】
以上のことから、本実施形態の半導体装置３０において、ダイオード２６１，２６２及びＭＯＳ−ＦＥＴ２８１〜２８４の材料がワイドバンドギャップ半導体である場合には、本実施形態のボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｅの、厚み方向に垂直な面において曲げやすいという効果がより好適に発揮される。
【００４２】
半導体装置３０の説明においては、予め切れ目２０が形成されたボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｅを用いることとした。しかし、これに代えて、縁部に切れ目が形成されていない一般的なボンディングリボンを用意し、配線を行う時点で、必要に応じてボンディングリボンの縁部の任意の箇所に任意の個数の切れ目を形成するようにしてもよい。また、例えばダイオード２６１とソースパターンＳＰとの間、ＭＯＳ−ＦＥＴ２８１とソースパターンＳＰとの間、ＭＯＳ−ＦＥＴ２８３とソースパターンＳＰとの間など、半導体装置３０を平面視した場合において直線状に配線を行い得る箇所においては、本実施形態のボンディングリボン１０に代えて、縁部に切れ目が形成されていない一般的なボンディングリボンや、複数のワイヤ等を用いて配線を行ってもよい。
【００４３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、ボンディングリボン１０Ａ〜１０Ｄの第１の縁部１２及び第２の縁部１４に形成される切れ目としての切り欠きの形状を、図１〜図４に示した半円形、半円形と三角形の中間的な形状、三角形、四角形以外の形状としてもよい。第１の縁部１２に形成される切れ目の数と第２の縁部１４に形成される切れ目の数とが異なっていてもよい。第１の縁部又は第２の縁部のうち一方だけに切れ目が形成されていてもよい。すなわち、第１の縁部及び第２の縁部の少なくとも一方に切れ目が形成されていればよい。第１の縁部及び第２の縁部の少なくとも一方に１つでも切れ目が形成されていれば、ボンディングリボンの厚み方向に垂直な面内における可撓性を向上させることができる。
【００４４】
また、本発明の一側面としての半導体装置が備える半導体素子は、ダイオード及びＭＯＳ−ＦＥＴに限定されず、例えばＩＧＢＴ等の半導体素子であってもよい。半導体装置における半導体素子の配置や回路構成は、種々変更されてもよい。例示した半導体装置３０では、ダイオード２６１，２６２やＭＯＳ−ＦＥＴ２８１〜２８４を備えていたが、半導体装置は、少なくとも２つの半導体素子、すなわち、第１の半導体素子と、第２の半導体素子を備えていればよい。第１及び第２の半導体素子は、同じ種類の半導体素子（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ）でもよいし、異なる種類の半導体素子（例えば、一方がＭＯＳ−ＦＥＴで、他方がダイオード）でもよい。第１及び第２の半導体素子を備えた半導体装置では、第１の半導体素子、第２の半導体素子及び配線部の間の接続の少なくとも一部がボンディングリボン１０による接続であればよい。ただし、半導体装置が、３個以上のように多くの半導体素子を備える場合には、ボンディングリボン１０の有効性がより高い。
【００４５】
半導体装置がケース型の半導体装置でなく、樹脂封止形の半導体装置であってもよい。この場合、例えば、半導体素子と半導体装置の外部との電気的接続を確立するためのリードやダイパッドを配線部とすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０，１０Ａ〜１０Ｄ…ボンディングリボン、１２…第１の縁部、１４…第２の縁部、２０Ａ〜２０Ｃ…切り欠き、２０Ｄ…切れ目、２６１，２６２…ダイオード（半導体素子）、２８１〜２８４…ＭＯＳ−ＦＥＴ（半導体素子）、３０…半導体装置、ＳＰ…ソースパターン（配線部）。
【図１】
2014090028.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014090028.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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