(57)【要約】【課題】製造工程を増やさずに、複数個の半導体素子を接合でき、熱保証を考慮した半導体装置を提供すること。【解決手段】本発明の半導体装置は、ダイパッドとインナーリードとアウターリードとを有するリードフレームと、ダイパッド上に導電性接着剤を介して取り付けられた電力用半導体素子と、電力半導体素子上に取り付けられ、絶縁接着層を有する制御用半導体素子と、電力半導体素子と制御用半導体素子との間と、制御用半導体素子とインナーリードとの間を相互接続させるワイヤ細線と、電力半導体素子とインナーリードとの間を相互接続させるワイヤ太線と、ダイパッドと、インナーリードと、電力半導体素子と、制御用半導体素子と、ワイヤ細線と、ワイヤ太線を樹脂封止体で封止し、絶縁接着層は多層構造の絶縁テープからり、制御用半導体素子には熱検知センサを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイパッドとインナーリードとアウターリードとを有するリードフレームと、前記リードフレームの前記ダイパッド上に導電性接着剤を介して取り付けられた電力用半導体素子と、前記電力半導体素子上に取り付けられ、絶縁接着層を有する制御用半導体素子と、前記電力半導体素子と前記制御用半導体素子との間と、前記制御用半導体素子と前記リードフレームの前記インナーリードとの間を相互接続させるワイヤ細線と、前記電力半導体素子と前記リードフレームの前記インナーリードとの間を相互接続させるワイヤ太線と、前記リードフレームの前記ダイパッドと、前記インナーリードと、前記電力半導体素子と、前記制御用半導体素子と、前記ワイヤ細線と、前記ワイヤ太線を樹脂封止体で封止する半導体装置において、前記絶縁接着層は多層構造の絶縁テープからなり、前記制御用半導体素子には熱検知センサが備えられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記多層構造の絶縁テープは、第１の接着層と、絶縁層と、第２の接着層を有し、三層構造であ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】
前記熱検知センサは、前記電力半導体素子の発生した熱を前記絶縁接着層から伝熱され、また、前記電力半導体素子と前記制御用半導体素子との間と相互接続させるワイヤ細線から伝熱されることを特徴とする請求項１または請求項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、半導体装置に関し、特に複数個の半導体素子を封止体で樹脂封止する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な半導体装置は、リードフレームに半導体素子を搭載・配線し、モールド樹脂（封止体）にて樹脂封止される。電力用半導体装置においては、電力用半導体素子と制御用半導体素子とがリードフレーム上に積み重ね合わせられて搭載されている。二つの素子（チップ）を積み重ねてパッケージングする方法は、チップオンチップとも呼ばれ、種々の技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、制御用半導体素子は絶縁性接着層（熱硬化性エポキシ系樹脂接着剤）を介して電力用半導体素子の搭載領域上に固着されている。熱硬化性エポキシ系樹脂接着剤は、スクリーン印刷で塗布され、この塗布された表面上に制御用半導体素子を搭載後に加熱により硬化させられる。これにより、リードフレーム上に搭載される複数個の半導体素子の占有面積を減少させて装置全体サイズの小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−５８７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、複数個の半導体素子の接合は接着剤が使われ、電力用素子は発熱が大きいものである。
【０００６】
しかしながら、従来技術は、印刷では柔らかい樹脂接着剤を使用するため、印刷後の素子マウント時に、樹脂接着剤の厚さの変形で素子の傾きが生じる懸念がある。また。接着剤の硬化工程が必要になる。さらに熱伝導に関する配慮がされていないという課題がある。
【０００７】
従って、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、製造工程を増やさずに、複数個の半導体素子を安定して接合でき、熱保証を考慮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】
【０００８】
上述の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体装置は、ダイパッドとインナーリードとアウターリードとを有するリードフレームと、ダイパッド上に導電性接着剤を介して取り付けられた電力用半導体素子と、電力半導体素子上に取り付けられ、絶縁接着層を有する制御用半導体素子と、電力半導体素子と制御用半導体素子との間と、制御用半導体素子とインナーリードとの間を相互接続させるワイヤ細線と、電力半導体素子とインナーリードとの間を相互接続させるワイヤ太線と、ダイパッドと、インナーリードと、電力半導体素子と、制御用半導体素子と、ワイヤ細線と、ワイヤ太線を樹脂封止体で封止し、絶縁接着層は多層構造の絶縁テープからなり、制御用半導体素子には熱検知センサを備えている。
また、多層構造の絶縁テープは、第１の接着層と、絶縁層と、第２の接着層からなる３層構造である。
また、熱検知センサは、電力半導体素子の発生した熱を絶縁接着層から伝熱され、また、電力半導体素子と制御用半導体素子との間と相互接続させるワイヤ細線から伝熱される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、製造工程を増やさずに、複数個の半導体素子を安定して接合でき、熱保証を考慮した半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の内部構造を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置の制御半導体素子と接合層を示す側面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る半導体装置の内部構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載に何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例１に係る半導体装置１を説明する。図１は、半導体装置１の内部構造を示す平面図である。図２は、半導体装置１の制御半導体素子５と接合層９を示す側面図である。図３は、半導体装置１の内部構造を示す断面図である。
【００１３】
図１に示すように、半導体装置１は、樹脂封止体２とリードフレーム３からなっている。また、半導体装置１の内部には、複数個の半導体素子が搭載されている。
【００１４】
樹脂封止体２は、トランスファーモールド装置によって、モールド樹脂で樹脂成形される。
【００１５】
リードフレーム３は、ダイパッド３１、インナーリード３２、アウターリード３３を備えている。例えば、材質は銅合金で厚さが０．５ｍｍのものを使用することができる。
【００１６】
ダイパット３１には、導電性接着剤（図示せず）により取り付けられた電力用半導体素子４と、電力用半導体素子４の表面（上面）の略中央部に、接合層９が備えられた制御用半導体素子５が搭載されている。例えば、電力用半導体素子４はトランジスタチップで、厚さが４００μｍである。制御用半導体素子５はコントロールＩＣで、厚さが４００μｍである。さらに制御用半導体素子５の表面には温度センサ８が備えられている。また、半導体素子を積層して搭載しているので、半導体装置を小型化することができる。
【００１７】
図２に示すように、接合層９は、絶縁テープの多層構造であり、既に制御用半導体素子５の裏面に接合されている。また、絶縁テープはＤＡＦ（Ｄｉｅ  Ａｔｔａｃｈ  Ｆｉｌｍ）と呼ばれ市販されている。
【００１８】
ここでは、接合層９は、第１接着層９１、絶縁層９２、第２接着層９３の三層積層で、平坦な状態で構成される。例えば、第１及び第２接着層の材質としては、ポリイミド系の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を使用され、接合強度を確保している。また、絶縁層９２の材質としては、高い絶縁強度をもつポリイミドを主として使用され、５０００Ｖ以上の絶縁耐圧を確保している。
【００１９】
ここでは、第１接着層９１と第２接着層９３の厚さはそれぞれ２０μｍであり、絶縁層９２の厚さは２５μｍである。総厚さは６５〜７０μｍである。また、一般的な電力用半導体装置で要求される絶縁耐圧は６５０Ｖである。したがって、総厚さが薄いが、製品で要求される絶縁耐圧の強度に応じて絶縁テープの材質及び厚さを調節しているので、両素子間に十分な絶縁耐圧を確保することができる。
【００２０】
図３は、本発明の実施形態による半導体装置１の内部構造を示す断面図である。二つの半導体素子を上下に配置した垂直構造としている。
【００２１】
次に、上述の実施例１に係る半導体装置１の製造方法を説明する。
【００２２】
まず、リードフレーム３のダイパッド３１に電力用半導体素子４を導電性接着剤（図示せず）であるはんだを使って取り付ける。
【００２３】
さらに、制御用半導体素子５のウエハ状態で接合層９を取り付けた後に、ダイスカットとする。次に、電力用半導体素子４上部に接合層９が備えられた制御用半導体素子５を取り付ける。この時、接合層９は、マウント装置により、適宜な温度と圧力で取り付ける。例えば、２５０〜３００℃の温度と、１５０〜３００ｍｇの圧力でマウントする。
【００２４】
続いて、電力用半導体素子４と制御用半導体素子５に対してワイヤボンディングをおこなう。この時、電力用半導体素子４の出力にはワイヤ（太線）７、制御用半導体素子５に対してはワイヤ（細線）６を用いる。また、制御用半導体素子５の温度センサ８にもワイヤ（細線）６を配線する。例えば、ワイヤ（太線）７アルミワイヤ、ワイヤ（細線）６は金ワイヤである。
【００２５】
その後、樹脂封止体２をモールド樹脂により樹脂成形し、リードフレームの不要部をカットして、半導体素子の積層構造をもつ半導体装置が完成する。
【００２６】
次に、上述の実施例１に係る半導体装置１の効果を説明する。
【００２７】
ここでは、接合層に絶縁テープを使用し、制御用半導体素子をマウント時の熱で接合するので、後工程で熱処理工程を設ける必要がない。これにより、工程が単純化され、製造コストを下げることができる。
【００２８】
また、平坦な絶縁テープを使用するので、素子接合時の平坦度が確保される。これにより、素子のマウント、ワイヤのワイヤボンディングにおいて、不良要因となる素子の傾きが無く、製造品質が向上し、製品の信頼性を損なうことがない。
【００２９】
また、接合層は薄い絶縁テープを使用するので、電力用半導体素子の発生する熱を上部の制御用半導体素子に伝えやすくすることができる。これにより、温度センサが温度を精度よく検知することができ、熱保証が可能な製品とすることができる。
【００３０】
上述のように、本発明を実施するための形態を記載したが、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が可能であることが明らかになるはずである。
【００３１】
半導体パッケージは、ＳＩＰ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）タイプを図示したが、ＤＩＰ（Ｄｕａｌ Ｉｎｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）やＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）タイプとしてもよい。これによる効果は実施例と同様な効果である。
【００３２】
また、半導体素子を積層したが、半導体素子を隣接して並べ、絶縁テープで取り付けてもよい。製造簡略化や熱伝導に関しては、実施例と同様な効果がある。
【符号の説明】
【００３３】
１、半導体装置
２、樹脂封止体
３、リードフレーム
３１、ダイパッド
３２、インナーリード
３３、アウターリード
４、電力用半導体素子
５、制御用半導体素子
６、ワイヤ（細線）
７、ワイヤ（太線）
８、温度センサ
９、接合層
９１、第１の接着層
９２、絶縁層
９３、第２の接着層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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