(57)【要約】【課題】従来に比べて金属リボンの接合信頼性が高い、金属リボンの積み重ねによる接合を有する電力用半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】それぞれが矩形断面を有する第１金属リボン１１１及び第２金属リボン１１２が電力用半導体素子１１４に積み重ねて接合される電力用半導体装置１００において、連続して延在する第１金属リボンは、その延在方向において異なる位置で電力用半導体素子１１４と接合される第１接合部１３１、第３接合部１３３、第２接合部１３２を有し、第２金属リボンは、第３接合部の直上に位置し第１金属リボンと接合される第４接合部１３４を有する。【選択図】図１
2013004658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが矩形断面を有する第１金属リボン及び第２金属リボンが電力用半導体素子に積み重ねて接合される電力用半導体装置であって、
上記第１金属リボンは、上記電力用半導体素子に接合される導体であり、連続して延在する当該第１金属リボンの延在方向において電力用半導体素子と互いに異なる位置で接合される第１接合部、第２接合部及び第３接合部を有し、第３接合部は、上記延在方向において第１接合部と第２接合部との間に位置し、
さらに、第１金属リボンは、第１接合部と第２接合部との間において、電力用半導体素子の表面と略平行に延在する平行部を有し、
上記第２金属リボンは、上記第３接合部の直上に位置し第１金属リボンと接合される第４接合部を有する、
ことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項２】
第１金属リボンの延在方向において、第１接合部の第３接合部側の第１端と第２接合部の第３接合部側の第２端との間の距離は、上記延在方向における第４接合部の長さ以上を有する、請求項１記載の電力用半導体装置。
【請求項３】
第１金属リボンの延在方向において、第４接合部の中央部分は、上記第１端と上記第２端との間の中央部に対応して位置する、請求項２記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
それぞれが矩形断面を有する第１金属リボン及び第２金属リボンが電力用半導体素子に積み重ねて接合される電力用半導体装置の製造方法であって、
連続して延在する上記第１金属リボンを上記電力用半導体素子に接合して、第１金属リボンの延在方向において互いに異なって位置する第１接合部及び第２接合部を形成する第１工程と、
上記延在方向において第１接合部と第２接合部との間に対応した第１金属リボン上の位置にて第１金属リボンに第２金属リボンを接合してリボン間接合部を形成すると同時に、このリボン間接合部の直下にて第１金属リボンと電力用半導体素子とをさらに接合する第２工程と、
を備えたことを特徴とする電力用半導体装置の製造方法。
【請求項５】
第１接合部の第２接合部側端と第２接合部の第１接合部側端との間において、電力用半導体素子の表面と略平行で、かつ第１金属リボンの延在方向において上記リボン間接合部の距離以上の長さで延在する第１金属リボン平行部を、上記第１工程にて形成する、請求項４記載の電力用半導体装置の製造方法。
【請求項６】
上記第２工程において、上記リボン間接合部の中央部を、上記第１金属リボン平行部の中央部に配置する、請求項５記載の電力用半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、矩形断面形状の金属リボンを用いて配線接続された電力用半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力用半導体装置では、電力用半導体素子、回路基板上の配線パターン、電極端子等の間が、断面が円形の金属ワイヤではなく、断面が矩形断面（角断面）形状の金属リボンを用いて配線接続される場合がある。この金属リボンは、例えば常温で超音波接合によって接続される。
【０００３】
電力用半導体装置に使用される円形断面の金属ワイヤは、例えば断面の直径が４００μｍであり、一方、矩形断面形状の金属リボンは、例えば断面の幅が２０００μｍ、厚さが２００μｍである。このように、金属リボンは、金属ワイヤに比べて１本あたりの断面積が大きいため、金属リボンを使用することで配線本数を削減でき、生産性が向上する。また、電力用半導体素子等との接合面積が大きいため、接合部の信頼性が向上する。また、１本あたりに流す電流も大きくできる。更に、金属リボンは、矩形断面であるため、円形断面の金属ワイヤでは困難な、複数の金属リボンを積み重ねて接合することも可能となる。特に、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）のように素子のサイズが小さく、高い電流密度を必要とする電力用半導体素子においても、上述のような金属リボンを積み重ねて接合する技術は有用である。
【０００４】
図６に、電力用半導体素子上に金属リボンを積み重ねて接合した場合の従来例を示す。図６に示すように、電力用半導体素子１上の金属皮膜２と回路パターン３とが３本の金属リボン４で接続されている。電力用半導体素子１上の金属皮膜２上では、下段の金属リボン接合部上に上段の金属リボンが積み重ねられて接合されている（図中のステッチ部５）。
【０００５】
また、図７Ａに、電力用半導体素子上に金属リボンを積み重ねて接合した場合のもう一つの従来例を示す。図７Ａに示すように、第１電力用半導体素子１１、第２電力用半導体素子１２は、セラミック基板１５上の回路パターン１４上にはんだ１３で接続されている。第１電力用半導体素子１１は、例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴであり、第２電力用半導体素子１２は、例えばフリーホイールダイオードやショットキーバリアダイオードである。第１電力用半導体素子１１、セラミック基板１５上の回路パターン１６は、ゲートワイヤ１７で接続されている。第１電力用半導体素子１１、第２電力用半導体素子１２、セラミック基板１５上の回路パターン１６は、第１金属リボン１８及び第２金属リボン１９で接続されている。第２電力用半導体素子１２上では、第２電力用半導体素子１２と第１金属リボン１８とが、さらに、第２電力用半導体素子１２と第１金属リボン１８との接合部上に第２金属リボン１９が積み重ねられて接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
図６及び図７Ａでは、一つの電力用半導体素子と回路パターンとの間を金属リボンで接続する場合、及び複数の電力用半導体素子と回路パターンとの間を金属リボンで接続する場合において、電力用半導体素子において、下段の金属リボン接合部に上段の金属リボンを積み重ねて両金属リボンを接合する従来例を挙げた。いずれの場合も、金属リボン接合部上に重なって金属リボン接合部がある。この部分について、図７Ｂから図７Ｄを用いて詳しく説明する。
【０００８】
図７Ｂに示すように、第１金属リボン１８は、電力用半導体素子１２上にステッチボンドされており、第１接合部２１が形成される。このとき、接合には、第１金属リボン１８との接触面に凹凸を形成したボンディングツールが用いられる。そのため、第１接合部２１上の金属リボン１８の表面１８ａには、接合時に、ボンディングツール（図示せず）が押し当てられて形成された凹凸が存在する。
【０００９】
その後、図７Ｃに示すように、第２金属リボン１９の接合のため、第２金属リボン１９が第１金属リボン１８の金属リボン表面１８ａの真上に配置される。この第２金属リボン１９の配置から第２金属リボン１９と第１金属リボン１８との接合完了までの間、第２金属リボン１９のネック部１９ａやループ部１９ｂは、第１金属リボン１８のネック部１８ｂやループ部１８ｃに干渉する。そのため、第１金属リボン１８のネック部１８ｂやループ部１８ｃは、第２金属リボン１９によって押し下げられ、第１金属リボン１８のネック部１８ｂにダメージを与え、第１金属リボン１８の信頼性が低下するという問題があった。
【００１０】
その後、図７Ｄに示すように、第２金属リボン１９が、第１接合部２１上の第１金属リボン１８の表面１８ａ上にステッチボンドされる。このとき、上述のように第１金属リボン１８の表面１８ａには凹凸が形成されていることから、第１接合部２１上の第１金属リボン１８の表面１８ａと第２金属リボン１９との間には、隙間２２が形成されるという問題があった。即ち、第１金属リボン１８と第２金属リボン１９とを接合しても、その接合間には隙間があり、実質的に接合領域の狭い、接合信頼性の低い接合部が形成されていた。
【００１１】
また、図８に、電力用半導体素子上に金属リボンを積み重ねて接合しない構成の従来例を示す。図８に示すように、第１電力用半導体素子１１及び第２電力用半導体素子１２は、セラミック基板１５上の回路パターン１４上にはんだ１３で接続されている。第１電力用半導体素子１１は、例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴであり、第２電力用半導体素子１２は、例えばフリーホイールダイオードやショットキーバリアダイオードである。第１電力用半導体素子１１、及びセラミック基板１５上の回路パターン１６は、ゲートワイヤ１７で接続されている。第１電力用半導体素子１１、第２電力用半導体素子１２、及びセラミック基板１５上の回路パターン１６は、第３金属リボン２５、第４金属リボン２６、及び第５金属リボン２７で接続されている。第２電力用半導体素子１２への各金属リボンの接合は、１番目に第３金属リボン２５、２番目に第４金属リボン２６、３番目に第５金属リボン２７の順で行なわれる。第２電力用半導体素子１２において、第３金属リボン２５は第１接合部３１で接合され、第４金属リボン２６は第２接合部３２で接合され、第５金属リボン２７は第３接合部３３で接合される。
【００１２】
ここで、第５金属リボン２７を第２電力用半導体素子１２に接合する際、第５金属リボン２７のネック部２７ａが第３金属リボン２５のテール部２５ａ、及び第４金属リボン２６のテール部２６ａにそれぞれ干渉しないように、第５金属リボン２７と、第３金属リボン２５及び第４金属リボン２６との間にはステッチボンド用の距離が必要となる。これは、第５金属リボン２７のネック部２７ａが第３金属リボン２５のテール部２５ａ及び第４金属リボン２６のテール部２６ａに干渉することによる、第５金属リボン２７のネック部２７ａへのダメージを防ぐためである。
【００１３】
一つのテール部の長さは、約４００μｍである。また、第３金属リボン２５のテール部２５ａと第５金属リボン２７のネック部２７ａ、第４金属リボン２６のテール部２６ａと第５金属リボン２７のネック部２７ａが干渉しないためのそれぞれの長さは、各金属リボンの厚さ分（約２００μｍ）である。さらに、第１接合部３１、第２接合部３２、及び第３接合部３３が同じ幅のボンディングツールで形成される場合、第３金属リボン２５、第４金属リボン２６、及び第５金属リボン２７の接合に必要な距離Ｂは、接合部３つ分の距離である約２５５０μｍ（例えば１つの接合部の距離が約８５０μｍの場合）と、テール部２つ分の距離、約８００μｍと、第３金属リボン２５及び第４金属リボン２６のテール部２５ａ，２６ａと第５金属リボン２７のネック部２７ａとが干渉しないために必要な金属リボン厚さ２つ分の約４００μｍとの計約３７５０μｍである。そのため、第２電力用半導体素子１２、さらには電力用半導体装置自体が大型化するという問題があった。
【００１４】
また、第１電力用半導体素子１１から第２電力用半導体素子１２及び回路パターン１６へ電流を流す場合、第５金属リボン２７では、第５金属リボン２７中を矢印に示すように電流が流れる。一方、第３金属リボン２５から第４金属リボン２６への経路で電流が流れる場合、第１接合部３１から第２接合部３２の間では、第２電力用半導体素子１２に形成されたごく薄い厚みの金属膜３５（例えば４μｍ程度のＡｌ蒸着膜）を通って電流が流れる。尚、金属膜３５は、第２電力用半導体素子１２の厚みに比べ十分に薄いが、説明上、図中では誇張して厚く図示している。このように、ごく薄い厚みの金属膜３５を電流が流れるため、金属膜３５部分での電流ロスが大きくなるという問題もあった。
電力用半導体素子がＳｉＣ（シリコンカーバイド）である場合、Ｓｉ（シリコン）の場合と比べてロスが小さくなるというメリットがあるが、電力用半導体装置全体で考えた場合、このようなロスの大きくなる部分の存在がネックとなる。
【００１５】
また、第３金属リボン２５を流れた電流は、第４金属リボン２６にそのまま流れるだけで無く、ごく薄い厚みの金属膜３５を経由して、第５金属リボン２７にも流れる。このため、第５金属リボン２７には、多くの電流が流れ、発熱量が大きくなることによる熱応力の増大で、第５金属リボン２７と第２電力用半導体素子１２との接合信頼性が低下するという問題もあった。
【００１６】
さらに、第３金属リボン２５を第２電力用半導体素子１２に接合する際、第２電力用半導体素子１２上で第３金属リボン２５のカッティングを行わなければならないため、第２電力用半導体素子１２にダメージを与える可能性があるという問題もあった。
【００１７】
今後、電力用半導体装置の大電流化が進み、電力用半導体素子の温度上昇が予想されるため、電力用半導体素子の温度上昇に対応した高い接合信頼性を有する配線技術が必要である。
【００１８】
本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたもので、従来に比べて金属リボンの接合信頼性が高い、金属リボンの積み重ねによる接合を有する電力用半導体装置及びその製造方法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】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様における電力用半導体装置は、それぞれが矩形断面を有する第１金属リボン及び第２金属リボンが電力用半導体素子に積み重ねて接合される電力用半導体装置であって、上記第１金属リボンは、上記電力用半導体素子に接合される導体であり、連続して延在する当該第１金属リボンの延在方向において電力用半導体素子と互いに異なる位置で接合される第１接合部、第２接合部及び第３接合部を有し、第３接合部は、上記延在方向において第１接合部と第２接合部との間に位置し、さらに、第１金属リボンは、第１接合部と第２接合部との間において、電力用半導体素子の表面と略平行に延在する平行部を有し、上記第２金属リボンは、上記第３接合部の直上に位置し第１金属リボンと接合される第４接合部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一態様における電力用半導体装置によれば、第１金属リボン及び第２金属リボンを積み重ねて接合することから、電流密度を高めることができるというメリットがある。また、第１金属リボンと電力用半導体素子とは、第１接合部、第２接合部、及び第３接合部の３箇所で接合されることから、第１金属リボンと電力用半導体素子との間の接合信頼性を従来に比べて向上させることができる。
【００２１】
さらに、第１接合部と第２接合部との間に位置する第３接合部に対応した第４接合部にて、第１金属リボンと第２金属リボンとが接合されることから、第１接合部と第２接合部との間では、２本の金属リボンにて電流が流れる。そのため、例えば図８の従来例で示したような、電力用半導体素子上のごく薄い金属膜（４μｍ程度の厚さ。これに対して金属リボンは、例えば２００μｍ程度の厚さ。）で接続される場合と比べて、電流の損失を小さくできる。さらに、２本の金属リボンに電流を流せることから、例えば図８に示した従来例の場合と比べて、局所的な発熱量の増加が生じることはない。そのため、従来に比べて熱応力を低減でき、金属リボンと電力用半導体素子との接合信頼性をさらに向上させることができる。したがって、従来に比べて高温での使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における電力用半導体装置を構成するパワーモジュール部分の側面図である。
【図２】図１に示す電力用半導体装置における、第１金属リボンと第２電力用半導体素子との第１接合部付近の拡大図である。
【図３】図１に示す電力用半導体装置における、第１金属リボンと第２電力用半導体素子との第１接合部及び第２接合部付近の拡大図である。
【図４】図１に示す電力用半導体装置における、第１金属リボンと第２金属リボンとの第４接合部を含む部分の拡大図である。
【図５】図４に示す部分において、第１金属リボン及び第２金属リボンにおける電流の流れを示す図である。
【図６】従来の電力用半導体装置における金属リボン同士の接続方法を示す図である。
【図７Ａ】従来の電力用半導体装置における金属リボン同士の接続方法の他の例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示す第１金属リボンと第２電力用半導体素子との接合部の拡大図である。
【図７Ｃ】図７Ａに示す第１金属リボンと第２金属リボンとの接合部の拡大図である。
【図７Ｄ】図７Ａに示す第１金属リボンと第２金属リボンとの接合部の拡大図である。
【図８】図７Ａに示す電力用半導体装置において、第１金属リボン及び第２金属リボンにおける電流の流れを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態である電力用半導体装置及びその製造方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。
【００２４】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１における電力用半導体装置１００を構成するパワーモジュール１０１の構造を示した側面図である。電力用半導体装置１００は、その基本的構成部分として、以下に説明する第１電力用半導体素子１１３及び第２電力用半導体素子１１４に相当する電力用半導体素子と、この電力用半導体素子上に積層して接合される第１金属リボン１１１及び第２金属リボン１１２とを備える。本実施形態１の電力用半導体装置１００では、この基本的構成部分に加えさらに以下に説明する構成部分を有する。尚、図１では、回路基板１２２に実装される第１電力用半導体素子１１３及び第２電力用半導体素子１１４以外の部品や、パワーモジュール１０１を囲うケース等は図示していない。
【００２５】
パワーモジュール１０１は、ベース板１２１と、回路基板１２２とを有する。回路基板１２２は、セラミック基板１１７で構成され、このセラミック基板１１７の主表面の一方面には銅箔１２６が形成され、この一方面に対向する他方面には回路パターン１１６が形成されている。このようなセラミック基板１１７は、ベース板１２１に対して銅箔１２６をはんだ１２３ではんだ付けして接合される。また、セラミック基板１１７の回路パターン１１６には、はんだ１１５にて、電力用半導体素子１１３、１１４や、その他の部品が実装されている。ここで、第１電力用半導体素子１１３は、例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴであり、第２電力用半導体素子１１４は、例えばフリーホイールダイオードやショットキーバリアダイオードである。
【００２６】
また、第１電力用半導体素子１１３とセラミック基板１１７の回路パターン１１６とは、ゲートワイヤ１２９によって接続されている。第１電力用半導体素子１１３及び第２電力用半導体素子１１４と回路パターン１１６とは、アルミニウム材等からなり矩形断面形状を有する第１金属リボン１１１及び第２金属リボン１１２を用いて、超音波接合によって接続されている。本実施の形態１では、第１金属リボン１１１及び第２金属リボン１１２は、その断面積が同一又はほぼ同一であるものを使用する。
【００２７】
図１に示した金属リボン１１１、１１２における接続は、以下のように行われる。
まず第１金属リボン１１１について、第１金属リボン１１１の一端部が第１電力用半導体素子１１３に一箇所１１３ａで超音波接合され、次に第１金属リボン１１１の中間部分が第２電力用半導体素子１１４に、図３に示すように、第１接合部１３１及び第２接合部１３２の二箇所で超音波接合される。尚、本実施形態１では、後述の第３接合部１３３が第１接合部１３１及び第２接合部１３２と一体的に連続して接合されることから、図１では、第１接合部１３１及び第２接合部１３２は、連続して図示しているが、実際には上述のように、分離した二箇所に相当する。
さらにその後、第１金属リボン１１１の他端部が回路パターン１１６に一箇所１１６ａで超音波接合される。
【００２８】
このように、第１金属リボン１１１は、連続して延在し、第２電力用半導体素子１１４上では、第１金属リボン１１１の延在方向１３８（図３）において異なって位置する第１接合部１３１及び第２接合部１３２において、第２電力用半導体素子１１４と接合される。
【００２９】
続いて、第２金属リボン１１２について、第２金属リボン１１２の一端部が、第１電力用半導体素子１１３上に一箇所１１３ｂで超音波接合され、次に、第２電力用半導体素子１１４上で第１金属リボン１１１上に積み重ねられて第１金属リボン１１１と一箇所（図１の第４接合部１３４）で超音波接合され、その次に、第２金属リボン１１２の一端部が回路パターン１１６に一箇所１１６ｂで超音波接合される。ここで、第２電力用半導体素子１１４上では、第２金属リボン１１２が第１金属リボン１１１と接合されると同時に、第１金属リボン１１１と第２金属リボン１１２との接合部である第４接合部１３４の直下において、第１金属リボン１１１が第２電力用半導体素子１１４にも接合される（図１の第３接合部１３３）。即ち、金属リボン１１１，１１２の接合は、第１電力用半導体素子１１３上では二箇所、第２電力用半導体素子１１４上では４箇所、回路パターン１１６上では二箇所で行なわれる。また、第１金属リボン１１１及び第２金属リボン１１２のカッティングは、回路パターン１１６で行なわれる。尚、第４接合部１３４は、第１金属リボン１１１と第２金属リボン１１２とのリボン間接合部と呼ぶこともできる。
【００３０】
以下に、第２電力用半導体素子１１４における金属リボン１１１，１１２の接合について、さらに詳しく説明する。
図２から図４は、図１に示した、第２電力用半導体素子１１４上での第１金属リボン１１１と第２金属リボン１１２とを積み重ねて接合する方法を詳細に示した図である。
図２に示すように、第１金属リボン１１１は、ボンディングツール８０を用いて第２電力用半導体素子１１４の電極に超音波接合され、第１接合部１３１が形成される。第１接合部１３１の形成後、図３に示すように、第２電力用半導体素子１１４の表面１１４ａと平行又はほぼ平行になるように第１金属リボン１１１を延在させ、第１金属リボン平行部１３７が形成される。この第１金属リボン平行部１３７は、第１金属リボン１１１の延在方向１３８において、第１接合部１３１の第２接合部側端１３１ａ（第１端）から、第２接合部１３２の第１接合部側端１３２ａ（第２端）までの間に相当する。
【００３１】
第１金属リボン平行部１３７が形成された後、図３に示すように、第１金属リボン１１１は、ボンディングツール８０を用いて、第２電力用半導体素子１１４の電極に超音波接合され、第２接合部１３２が形成される。
【００３２】
一方、第２金属リボン１１２は、図４に示すように、第１金属リボン平行部１３７における表面に、ボンディングツール８０を用いて超音波接合され、第１金属リボン１１１との間に第４接合部１３４が形成される。この第４接合部１３４が形成されるとき、第４接合部１３４の直下において、第１金属リボン１１１と第２電力用半導体素子１１４とが同時に接合され、第１金属リボン１１１と第２電力用半導体素子１１４との間に第３接合部１３３が形成される。ここで、第１金属リボン１１１の延在方向１３８における第１金属リボン平行部１３７の距離は、第４接合部１３４の長さ以上であり、かつ、延在方向１３８における第４接合部１３４及び第３接合部１３３の各中央部は、第１金属リボン平行部１３７の中央部に対応する。また、上記延在方向１３８における接合部１３１〜１３４の長さは、接合に用いられるボンディングツール８０の幅に等しい。
【００３３】
上述のように、第１金属リボン平行部１３７は、第４接合部１３４の長さ以上にて形成されることによって、第２金属リボン１１２を第１金属リボン１１１に接合するときに、第２金属リボン１１２が第１金属リボン１１１のネック部１１１ａ及びループ部１１１ｂと干渉することはない。その結果、第２金属リボン１１２の接合時において、第２金属リボン１１２が第１金属リボン１１１のネック部１１１ａにダメージを与えることはなく、ネック部１１１ａの強度低下は発生せず、接合信頼性の高い接合部を形成することが可能となる。
【００３４】
尚、ネック部１１１ａとは、図示するように、第１接合部１３１及び第２接合部１３２に隣接する部分であって、第１金属リボン１１１が第２電力用半導体素子１１４の表面１１４ａから離れ始めて上昇を開始する部分に相当する。また、ループ部１１１ｂとは、ネック部１１１ａに対して反接合部側に位置し、第１金属リボン１１１が第２電力用半導体素子１１４の表面１１４ａからさらに上昇し離れていく部分に相当する。
【００３５】
ここで、第２金属リボン１１２の接合時に用いられるボンディングツール８０の幅が、つまり上記延在方向１３８におけるボンディングツールの長さが、第１金属リボン１１１を接合する際に用いられるボンディングツールの幅よりも大きい場合でも、延在方向１３８における第１金属リボン平行部１３７の長さは、第４接合部１３４の長さ以上に設定していることから、第１金属リボン１１１と第２金属リボン１１２とが干渉することはない。
【００３６】
また、第１金属リボン１１１と第２金属リボン１１２との接合に必要な距離Ａ（図４）は、例えば第１接合部１３１、第２接合部１３２、第４接合部１３４が同じ幅のボンディングツール８０で形成される場合、少なくとも接合部３つ分の距離（一つの接合部の距離が８５０μｍである場合には約２５５０μｍ）である。これに対し、図８を参照して説明した従来例では、第３金属リボン２５、第４金属リボン２６、及び第５金属リボン２７の接合に必要な距離Ｂは、例えば第１接合部３１、第２接合部３２、及び第３接合部３３が同じ幅のボンディングツールで形成される場合で、先に述べたように約３７５０μｍとなる。このように、本実施の形態１の電力用半導体装置１００では、接合に要する距離を、図８に示す従来例よりも約１２００μｍ分、短くすることができる。したがって、本実施の形態１の電力用半導体装置１００は、図８に示す従来例よりも小型化を図ることが可能となる。さらに小型化を図るためには、第１金属リボン平行部１３７の距離は、第４接合部１３４の距離と等しいことが望ましい。図１及び図４では、そのような場合を図示している。
【００３７】
また上述のように、第２金属リボン１１２は、第１金属リボン１１１における第１金属リボン平行部１３７上に接合され、かつ、第４接合部１３４及び第３接合部１３３の各中央部は、第１金属リボン平行部１３７の中央部に対応して配置される。したがって、第１金属リボン１１１と第２金属リボン１１２との接合部である第４接合部１３４は、第１接合部１３１上、及び第２接合部１３２上における、ボンディングツール８０によって形成された凹凸部分と干渉せず、第１金属リボン平行部１３７上の平らな面に接合される。このため、図７Ｄに示すような従来例とは異なり、隙間のない、実質的な接合領域が広く、接合信頼性の高い接合部を形成することが可能となる。
【００３８】
さらに、超音波接合により第２金属リボン１１２を第１金属リボン１１１に接合すると同時に、第４接合部１３４の直下において、第１金属リボン１１１と第２電力用半導体素子１１４とも接合される。このため、接合工程を減らしながらも、接合部を増やすことができるというメリットがある。このとき、第１金属リボン１１１と第２電力用半導体素子１１４とは、３つの接合部１３１〜１３３で接合されていることから、第１金属リボン１１１と第２電力用半導体素子１１４との間の接合信頼性をより向上させることができるというメリットもある。
【００３９】
さらにまた、第１接合部１３１と第２接合部１３２との間は、第１金属リボン１１１が連続して延在している。このため、第１電力用半導体素子１１３から第２電力用半導体素子１１４及び回路パターン１１６へ電流を流す場合、図５に示すように、断面積の同じ、又はほぼ同じ、第１金属リボン１１１及び第２金属リボン１１２に均等に電流は流れる。そのため、図８の従来例で示したように、第１接合部３１と第２接合部３２とが電力用半導体素子１２上のごく薄い金属膜３５（４μｍ程度の厚さ。金属リボンは、２００μｍ程度の厚さ。）で接続されている場合と比べて、電流ロスを小さくすることができる。
【００４０】
さらに、断面積がほぼ同じの２本の金属リボン１１１，１１２へ均等に電流を流せることから、図８で示した従来例の場合と比べて、一つの金属リボンに流れる電流が増えることによる局所的な発熱量の増加が生じることはない。そのため、熱応力を低減でき、第１金属リボン１１１と第２電力用半導体素子１１４との接合信頼性をさらに向上させることができるというメリットもある。
【００４１】
さらにまた、図８に示す従来例では、第３金属リボン２５が第２電力用半導体素子１２に接合される際、第２電力用半導体素子１２上で、第３金属リボン２５のカッティングが行われるため、第２電力用半導体素子１２にダメージを与える可能性があるという問題があった。
これに対し、本実施形態１の電力用半導体装置１００では、カッティングは、回路パターン１１６で行なわれ、電力用半導体素子上で行われることがないことから、電力用半導体素子１１３，１１４にダメージを与える危険性がないというメリットもある。
【００４２】
特に、電力用半導体素子がシリコンカーバイド（ＳｉＣ）の場合、従来のシリコン（Ｓｉ）よりも高温かつ高電流で使用されることから、従来に比べて金属リボンネック部の強度低下の阻止及び接合信頼性の向上を図ることができる本実施形態１の電力用半導体装置１００は、極めて重要であり有効となる。
【符号の説明】
【００４３】
１００  電力用半導体装置、１１１  第１金属リボン、１１２  第２金属リボン、
１１３  第１電力用半導体素子、１１４  第２電力用半導体素子、
１３１  第１接合部、１３１ａ  第２接合部側端、１３２  第２接合部、
１３２ａ  第１接合部側端、１３３  第３接合部、１３４  第４接合部、
１３７  第１金属リボン平行部、１３８  延在方向。
【図１】
2013004658.tif 000003
【図２】
2013004658.tif 000004
【図３】
2013004658.tif 000005
【図４】
2013004658.tif 000006
【図５】
2013004658.tif 000007
【図６】
2013004658.tif 000008
【図７Ａ】
2013004658.tif 000009
【図７Ｂ】
2013004658.tif 000010
【図７Ｃ】
2013004658.tif 000011
【図７Ｄ】
2013004658.tif 000012
【図８】
2013004658.tif 000013