(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に設けられた第１及び第２の回路パターンと、
前記第１の回路パターン上に設けられた第１及び第２の半導体チップと、
前記絶縁基板上において、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップの間に設けられた中継回路パターンと、
一方向に順に並べられた前記第１の半導体チップ、前記中継回路パターン、前記第２の半導体チップ及び前記第２の回路パターンに連続して接続されたワイヤとを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の半導体チップはそれぞれ複数個設けられ、
前記中継回路パターンは、複数の前記第１及び第２の半導体チップの上面電極に電気的に接続され、複数の前記第１及び第２の半導体チップの上面電極の電位を同じにすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記中継回路パターンは前記第１及び第２の回路パターンよりも熱伝導率が高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記中継回路パターン上に設けられ、前記中継回路パターン及び前記第１及び第２の回路パターンよりも熱伝導率が高い高熱伝導率膜を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記中継回路パターンの厚みは前記第１及び第２の回路パターンの厚みより大きく、
前記中継回路パターンの上面の高さは前記第１及び第２の半導体チップの上面の高さ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高信頼性半導体装置のパッケージサイズ、チップサイズ共に小型化が進んでおり、搭載する半導体チップの集積度も上がっている。半導体チップは通電時に発熱するため、半導体チップ同士を接続しているワイヤ接合部の熱疲労が半導体装置の寿命を決定する。半導体チップ同士の発熱が干渉して温度上昇を招き、半導体チップに接続されるワイヤの温度も上昇して、半導体装置の寿命の低下が懸念されている。これに対して、対向する半導体チップの間に中継回路パターンを設けた半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２０１３−２１１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、対向する半導体チップと中継回路パターンとをそれぞれワイヤで接続するため、中継回路パターンでのワイヤボンド箇所が２つになる。その分だけワイヤボンドスペースが必要となり、半導体チップ搭載エリアを拡大できない。また、中継回路パターンから対向する半導体チップへのワイヤボンディングの方向が逆であるため、製造プロセス時に方向を変える時間がかかり生産性が低下する。【０００５】
また、中継回路パターン（例えば、特許文献１のエミッタ配線１０６参照）から信号を取り出す電極（例えば、特許文献１のエミッタ電極接合部２０１ｅ参照）を、対向する半導体チップ同士の間に配置している。この電極を回避しようとするとワイヤボンディングツールの角度が複雑になるため、対向する半導体チップと中継回路パターに連続してワイヤを接続するのは困難である。仮に連続してワイヤを接続したとしても、どちらかの半導体チップでワイヤをカットする必要があるため、品質が低下する懸念がある。【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は寿命及び品質の低下を防ぎ、ワイヤボンドスペースを削減し、生産性を向上することができる半導体装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る半導体装置は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられた第１及び第２の回路パターンと、前記第１の回路パターン上に設けられた第１及び第２の半導体チップと、前記絶縁基板上において、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップの間に設けられた中継回路パターンと、一方向に順に並べられた前記第１の半導体チップ、前記中継回路パターン、前記第２の半導体チップ及び前記第２の回路パターンに連続して接続されたワイヤとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、第１の半導体チップと第２の半導体チップとの間に中継回路パターンが設けられている。これにより発熱源同士の距離が離れるため、対向する第１及び第２の半導体チップ同士の熱干渉の影響を回避して温度上昇を抑えることができる。さらに、ワイヤを中継回路パターンに接続することで、ワイヤを中継回路パターンにより冷却することができる。この結果、半導体装置の寿命の低下を防ぐことができる。【０００９】
また、一方向に順に並べられた第１の半導体チップ、中継回路パターン、第２の半導体チップ及び第２の回路パターンに連続してワイヤが接続されている。従って、中継回路パターンでのワイヤボンド箇所が１つになるため、ワイヤボンドスペースを削減できる。そして、信号を取り出す電極を第２の回路パターンに形成することができるため、この電極を回避するための複雑なワイヤボンディングが必要ない。従って、ワイヤボンディング方向が一方向になるため、生産性を向上することができる。さらに、第２の回路パターンでワイヤをカットすればよいので、品質の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す平面図である。
【図２】図１のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態に係る半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す平面図である。図２は図１のＩ−ＩＩに沿った断面図である。絶縁基板１の下面電極２がはんだ３等により放熱板４に接続されている。絶縁基板１上に第１及び第２の回路パターン５，６が設けられている。第１及び第２の回路パターン５，６は互いに離間している。
【００１３】
第１の回路パターン５上に一方向に順に並んで第１、第２及び第３の半導体チップ７，８，９が設けられている。第１及び第２の半導体チップ７，８はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。第３の半導体チップ９はダイオード（Di）又はショットキーバリアダイオード（Schottky Barrier Diode： SBD）である。
【００１４】
絶縁基板１上において、第１の半導体チップ７と第２の半導体チップ８の間に中継回路パターン１０が設けられている。中継回路パターン１０は第１の回路パターン５の開口内に設けられ、第１の回路パターン５とは離間している。一方向に順に並べられた第１の半導体チップ７、中継回路パターン１０、第２の半導体チップ８及び第２の回路パターン６にワイヤ１１が連続して接続されている。即ち、第１の半導体チップ７がワイヤボンドの始点であり、第２の回路パターン６がワイヤボンドの終点である。また、信号を取り出す電極１２が第２の回路パターン６に設けられている。
【００１５】
本実施の形態では、第１の半導体チップ７と第２の半導体チップ８との間に中継回路パターン１０が設けられている。これにより発熱源同士の距離が離れるため、対向する第１及び第２の半導体チップ７，８同士の熱干渉の影響を回避して温度上昇を抑えることができる。さらに、ワイヤ１１を中継回路パターン１０に接続することで、ワイヤ１１を中継回路パターン１０により冷却することができる。この結果、半導体装置の寿命の低下を防ぐことができる。
【００１６】
また、一方向に順に並べられた第１の半導体チップ７、中継回路パターン１０、第２の半導体チップ８、第３の半導体チップ９及び第２の回路パターン６に連続してワイヤ１１が接続されている。これにより、中継回路パターン１０でのワイヤボンド箇所が１つになるため、ワイヤボンドスペースを削減できる。そして、信号を取り出す電極１２を第２の回路パターン６に形成することができるため、この電極１２を回避するための複雑なワイヤボンディングが必要ない。従って、ワイヤボンディング方向が一方向になるため、生産性を向上することができる。さらに、第２の回路パターン６でワイヤ１１をカットすればよいので、品質の低下を防ぐことができる。
【００１７】
また、第１及び第２の半導体チップ７，８はそれぞれ横並びに複数個設けられている。複数の第１及び第２の半導体チップ７，８に対して１つの中継回路パターン１０が一体的に設けられている。そして、中継回路パターン１０は、複数の第１及び第２の半導体チップ７，８の上面電極に電気的に接続されてエミッタ電位又はソース電位となり、複数の第１及び第２の半導体チップ７，８の上面電極の電位を同じにする。このため、複数の第１及び第２の半導体チップ７，８の通電電流バランスを揃えることができる。従って、１チップ当たりの電流量が揃い、電気性能向上、即ちスウィッチングアンバランス対策を図ることができる。
【００１８】
実施の形態２．
本実施の形態では、中継回路パターン１０は第１及び第２の回路パターン５，６よりも熱伝導率が高い。例えば、中継回路パターン１０の材料はＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ又はＡｌであり、第１及び第２の回路パターン５，６の材料はＦｅ、ＳｕＳ、Ｃｕ／Ｍｏ又はＭｏである。これにより、ワイヤ１１の冷却能力が向上するため、ワイヤ１１の接合部の寿命を更に長くすることができる。ここで、第１及び第２の回路パターン５，６もＡｇ又はＡｕなどの高熱伝導率の材料にすると、部材コストが大幅にアップし、かつ第１、第２及び第３の半導体チップ７，８，９の接合材、接合性及びＨ／Ｃ信頼性の担保が難しくなる。一方、中継回路パターン１０ではワイヤ接合性のみを考慮すればよいため、高熱伝導率の材料を用いることができる。
【００１９】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す断面図である。本実施の形態では、中継回路パターン１０上に、中継回路パターン１０及び第１及び第２の回路パターン５，６よりも熱伝導率が高い高熱伝導率膜１３がめっき等により設けられている。高熱伝導率膜１３の材料はＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ又はＡｌであり、中継回路パターン１０及び第１及び第２の回路パターン５，６の材料はＦｅ、ＳｕＳ、Ｃｕ／Ｍｏ又はＭｏである。これにより実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す断面図である。本実施の形態では、中継回路パターン１０の厚みは第１及び第２の回路パターン６の厚みより大きい。中継回路パターン１０の上面の高さは第１及び第２の半導体チップ７，８の上面の高さ以上である。これにより、ワイヤ１１の長さを短くすることができるため、ワイヤ１１の発熱を低減し、ワイヤ１１の接合部の寿命を更に長くすることができる。
【００２１】
なお、実施の形態１〜４において第１、第２及び第３の半導体チップ７，８，９は、珪素によって形成されたものに限らず、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成されたものでもよい。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、又はダイヤモンドである。中継回路パターン１０及び第２の回路パターン６の形成のためにパターン面積が大きくなるが、第１、第２及び第３の半導体チップ７，８，９をワイドバンドギャップ半導体とすることでチップ面積を小型化することができる。
【００２２】
また、ワイドバンドギャップ半導体によって形成された半導体チップは、耐電圧性及び許容電流密度が高いため、小型化できる。この小型化された半導体チップを用いることで、この素子を組み込んだ半導体装置も小型化できる。また、半導体チップの耐熱性が高いため、ヒートシンクの放熱フィンを小型化でき、水冷部を空冷化できるので、半導体装置を更に小型化できる。また、半導体チップの電力損失が低く高効率であるため、半導体装置を高効率化できる。
【符号の説明】
【００２３】
１  絶縁基板、５  第１の回路パターン、６  第２の回路パターン、７  第１の半導体チップ、８  第２の半導体チップ、１０  中継回路パターン、１１  ワイヤ、１３  高熱伝導率膜
【図１】
0006642719.tif 000002
【図２】
0006642719.tif 000003
【図３】
0006642719.tif 000004
【図４】
0006642719.tif 000005