JP7761830B2 - Semiconductor device and power conversion device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置の構造に係り、特に、並列接続された複数の半導体チップを有する半導体モジュールに適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to the structure of a semiconductor device, and in particular to technology that is effective when applied to a semiconductor module having multiple semiconductor chips connected in parallel.
今日では、電力、交通、通信、家電製品など幅広い分野において、ダイオードやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)をはじめとするパワーデバイスが重要な役割を果たしている。パワーデバイスは、電源や電力変換装置に使用される基幹部品として、その種類の多様化、高耐圧化、大容量化と高性能・高機能化が図られてきた。 Today, power devices such as diodes and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) play an important role in a wide range of fields, including electricity, transportation, communications, and home appliances. As core components used in power supplies and power conversion equipment, power devices have become increasingly diverse in type, with higher voltage resistance, larger capacity, and more powerful and functional.
特に最近では、応用が拡大するインバータ装置の動向に対応して、より一層の大容量化と高性能化が要求されている。大容量化の手法の1つとして、ダイオードやIGBTなどの複数の半導体チップを1つの絶縁基板上に配置し、各半導体チップを並列接続して1個のモジュールとして構成する大容量の半導体モジュールが広く採用されている。 In particular, in recent years, there has been a demand for even greater capacity and performance in response to the trend toward expanding applications for inverter devices. One method of achieving this is to widely use high-capacity semiconductor modules, in which multiple semiconductor chips such as diodes and IGBTs are placed on a single insulating substrate and connected in parallel to form a single module.
ところで、上記のように並列接続された複数の半導体チップを有する半導体モジュールでは、動作条件によっては、絶縁基板上の金属回路パターンと半導体チップとを接続する複数のボンディングワイヤの相互インダクタンスにより半導体チップ間で共振による振動が発生する。例えば、ダイオードの逆回復時やIGBTのターンオフ時などには振動が生じ易くなる。また、低電圧かつ低温で動作する場合も、高周波数の振動が発生し易い。この半導体チップ間での共振による振動は、他の振動に比べて高い周波数であり、空間に伝搬し各種通信機器と干渉するリスクがある他、半導体モジュール自体の電力損失にも繋がる。 In a semiconductor module having multiple semiconductor chips connected in parallel as described above, depending on the operating conditions, vibrations due to resonance between the semiconductor chips can occur due to the mutual inductance of the multiple bonding wires connecting the metal circuit pattern on the insulating substrate to the semiconductor chips. For example, vibrations are likely to occur during reverse recovery of a diode or when an IGBT is turned off. High-frequency vibrations are also likely to occur when operating at low voltages and low temperatures. These vibrations due to resonance between semiconductor chips have a higher frequency than other vibrations, and can propagate through space, posing a risk of interference with various communication devices, as well as leading to power loss in the semiconductor module itself.
本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献1のような技術がある。特許文献1には、AlワイヤL1~L4の長さが同じになるように複数のダイオードD1~D4を一列に配置し、さらにダイオードD1とD2、及びダイオードD3とD4をそれぞれ接続するAlワイヤL25,L26を追加することで、高周波振動の周波数帯域を実用上問題無い帯域に遷移させて、放射ノイズを低減するパワーモジュールが開示されている。(特許文献1の図10及び段落[0024]-[0028])
また、特許文献2には、配線長を調整するなどして、発振条件が成立しないような共振回路のインダクタンスLとキャパシタンスCの値を持たせることで、ターンオフ時に発振を起こさない半導体パワーモジュールの設計方法が開示されている。(特許文献2の段落[0043]等)
また、特許文献3には、ゲート配線分岐点と、ゲートパッドとの間の配線経路のいずれかの位置に高周波損失素子のひとつであるフェライトコアを挿入することで、ターンオフ時の電流振動を抑制する半導体スイッチ装置が開示されている。(特許文献3の図1及び段落[0029],[0049]等)
As background art in this technical field, there is, for example, technology such as that disclosed in Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a power module in which a plurality of diodes D1 to D4 are arranged in a line so that the lengths of the Al wires L1 to L4 are the same, and Al wires L25 and L26 are added to connect the diodes D1 and D2, and the diodes D3 and D4, respectively, thereby shifting the frequency band of high-frequency vibration to a band that does not pose a practical problem, thereby reducing radiation noise (see FIG. 10 and paragraphs [0024] to [0028] of Patent Document 1).
Furthermore, Patent Document 2 discloses a method for designing a semiconductor power module that does not oscillate when turned off by adjusting the wiring length or the like to set values of inductance L and capacitance C of the resonant circuit that do not establish oscillation conditions (see paragraph [0043] of Patent Document 2, etc.).
Furthermore, Patent Document 3 discloses a semiconductor switch device that suppresses current oscillations during turn-off by inserting a ferrite core, which is a high-frequency loss element, at a position on the wiring path between the gate wiring branch point and the gate pad (see, for example, FIG. 1 and paragraphs [0029] and [0049] of Patent Document 3).
しかしながら、上記特許文献1では、高周波振動の周波数帯域を実用上問題無い帯域に遷移させることはできるものの、ダイオード間の高周波振動を低減する効果は限定的であると考えられる。 However, while Patent Document 1 mentioned above can shift the frequency band of high-frequency vibrations to a band that does not pose a practical problem, its effectiveness in reducing high-frequency vibrations between diodes is thought to be limited.
また、上記特許文献2では、配線長を調整する必要があるなど、モジュールの設計上一定の制約が生じてしまう。 Furthermore, the above-mentioned Patent Document 2 imposes certain constraints on the module design, such as the need to adjust the wiring length.
また、上記特許文献3では、高周波損失素子であるフェライトコアを基板上に設ける必要があり、半導体装置の小型化やコストの面で不利である。 Furthermore, in Patent Document 3, a ferrite core, which is a high-frequency loss element, must be provided on the substrate, which is disadvantageous in terms of miniaturization and cost of the semiconductor device.
そこで、本発明の目的は、並列接続された複数の半導体チップを有する半導体装置において、絶縁基板上の金属回路パターンと半導体チップとを接続する複数のボンディングワイヤの相互インダクタンスにより発生する半導体チップ間の共振による高周波振動を十分に抑制可能な半導体装置およびそれを用いた電力変換装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a semiconductor device having multiple semiconductor chips connected in parallel, which can sufficiently suppress high-frequency vibrations caused by resonance between semiconductor chips due to the mutual inductance of multiple bonding wires connecting the semiconductor chips to a metal circuit pattern on an insulating substrate, and a power conversion device using the same.
上記課題を解決するために、本発明は、第1の半導体チップと第2の半導体チップとが並列接続された半導体装置において、配線パターンと前記第1の半導体チップとを接続する第1のボンディングワイヤと、前記配線パターンと前記第2の半導体チップとを接続する第2のボンディングワイヤと、第1の半導体チップと第2の半導体チップとを直接接続する第3のボンディングワイヤおよび第4のボンディングワイヤと、を備え、前記半導体装置を平面視した際、前記第3のボンディングワイヤと第4のボンディングワイヤとが交差することを特徴とする。 To solve the above problem, the present invention provides a semiconductor device in which a first semiconductor chip and a second semiconductor chip are connected in parallel, the semiconductor device comprising: a first bonding wire connecting a wiring pattern to the first semiconductor chip; a second bonding wire connecting the wiring pattern to the second semiconductor chip; and a third bonding wire and a fourth bonding wire directly connecting the first semiconductor chip and the second semiconductor chip, wherein the third bonding wire and the fourth bonding wire intersect when the semiconductor device is viewed in a plan view.
本発明によれば、並列接続された複数の半導体チップを有する半導体装置において、絶縁基板上の金属回路パターンと半導体チップとを接続する複数のボンディングワイヤの相互インダクタンスにより発生する半導体チップ間の共振による高周波振動を十分に抑制可能な半導体装置およびそれを用いた電力変換装置を実現することができる。 The present invention makes it possible to realize a semiconductor device having multiple semiconductor chips connected in parallel, and a power conversion device using the same that can sufficiently suppress high-frequency vibrations caused by resonance between the semiconductor chips due to the mutual inductance of multiple bonding wires connecting the semiconductor chips to a metal circuit pattern on an insulating substrate.
これにより、半導体装置の信頼性向上と低損失化が図れる。 This improves the reliability and reduces loss in semiconductor devices.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Other issues, configurations, and advantages will become clear from the description of the following embodiments.
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below using the drawings. Note that identical components in each drawing will be assigned the same reference numerals, and detailed descriptions of overlapping parts will be omitted.
図1から図4F、及び図6A,図6Bを参照して、本発明の実施例1の半導体装置について説明する。 The semiconductor device of Example 1 of the present invention will be described with reference to Figures 1 to 4F, 6A, and 6B.
図1は、本実施例の半導体装置の断面図である。図2A及び図2Bは、本実施例の半導体装置の平面図である。図2Aには、以下で説明するボンディングワイヤの交差角度A,Bを示しており、図2Bには、図2Aにおける2本のボンディングワイヤ8a,8bのそれぞれのインダクタンスの相互作用を概念的に示している。図3は、図2A及び図2Bの変形例を示す図である。図4Aから図4Eは、ボンディングワイヤの接続例を示す図である。図4Fは、半導体チップ間ボンディングワイヤの角度AOBと半導体チップ間相互インダクタンスIBCとの関係を示す図である。図4F中のA点からE点は、図4Aから図4Eにそれぞれ対応している。なお、図6A及び図6Bは、本発明の構成を分かり易くするために示す従来の半導体装置のボンディングワイヤによる実装状態とその課題を示している。 Figure 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device of this embodiment. Figures 2A and 2B are plan views of the semiconductor device of this embodiment. Figure 2A shows the bonding wire crossing angles A and B described below, and Figure 2B conceptually illustrates the inductance interaction of the two bonding wires 8a and 8b in Figure 2A. Figure 3 is a diagram illustrating a modification of Figures 2A and 2B. Figures 4A to 4E are diagrams illustrating examples of bonding wire connections. Figure 4F is a diagram illustrating the relationship between the bonding wire angle AOB between semiconductor chips and the mutual inductance IBC between semiconductor chips. Points A to E in Figure 4F correspond to Figures 4A to 4E, respectively. Figures 6A and 6B illustrate the mounting state of a conventional semiconductor device using bonding wires and the issues involved, shown to make the configuration of this invention easier to understand.
先ず、図6A及び図6Bを用いて、従来の半導体装置の構成とその問題点について説明する。 First, we will explain the configuration of a conventional semiconductor device and its problems using Figures 6A and 6B.
図6Aに示すように、従来の半導体装置では、絶縁基板(図示せず)の上に形成された金属回路パターン6b上に半導体チップ4a,4bが搭載されている。半導体チップ4a,4bは、半田などの接合部材により金属回路パターン6bに接合されている。そして、半導体チップ4a,4bの各パッド電極15と、同じく絶縁基板の上に形成された金属回路パターン6aとが、ボンディングワイヤ8a,8bにより電気的に接続されている。 As shown in Figure 6A, in a conventional semiconductor device, semiconductor chips 4a and 4b are mounted on a metal circuit pattern 6b formed on an insulating substrate (not shown). The semiconductor chips 4a and 4b are joined to the metal circuit pattern 6b with a joining material such as solder. Each pad electrode 15 of the semiconductor chips 4a and 4b is electrically connected to the metal circuit pattern 6a, which is also formed on the insulating substrate, by bonding wires 8a and 8b.
半導体チップ4a,4bは、例えば、ダイオードやIGBTなどのバイポーラ素子である。パッド電極15は、ダイオードの場合はアノードパッドであり、IGBTの場合はエミッタパッドである。 The semiconductor chips 4a and 4b are, for example, bipolar elements such as diodes and IGBTs. The pad electrode 15 is an anode pad in the case of a diode, and an emitter pad in the case of an IGBT.
図6A及び図6Bに示すように、半導体チップ4a,4bの各パッド電極15と金属回路パターン6aとを接続するボンディングワイヤ8は、一般的に、電気抵抗が最小となるよう、半導体チップ4a,4bと金属回路パターン6aとの間の最短距離を結ぶ直線状に配置され、ワイヤボンディングにより接続される。 As shown in Figures 6A and 6B, the bonding wires 8 connecting each pad electrode 15 of the semiconductor chips 4a and 4b to the metal circuit pattern 6a are generally arranged in a straight line connecting the semiconductor chips 4a and 4b and the metal circuit pattern 6a over the shortest distance to minimize electrical resistance, and are connected by wire bonding.
従来の半導体装置は、上記のように構成されており、図6Bに示すように、隣接する半導体チップに最も近いボンディングワイヤ8a,8bのそれぞれのインダクタンスの相互作用により共振ループが形成され、半導体チップ4a,4b間に高周波振動が発生する。 Conventional semiconductor devices are configured as described above, and as shown in Figure 6B, a resonant loop is formed due to the interaction of the inductances of the bonding wires 8a and 8b closest to the adjacent semiconductor chips, generating high-frequency vibrations between the semiconductor chips 4a and 4b.
この半導体チップ4a,4b間の高周波振動は、上述したように、空間に伝搬し各種通信機器に干渉して悪影響を及ぼす他、半導体装置自体の電力損失にも繋がる。 As mentioned above, this high-frequency vibration between the semiconductor chips 4a and 4b propagates through space, interfering with and adversely affecting various communication devices, and also leads to power loss in the semiconductor device itself.
次に、図1から図4Fを用いて、本実施例の半導体装置の構成とその作用効果について説明する。 Next, the configuration and effects of the semiconductor device of this embodiment will be explained using Figures 1 to 4F.
本実施例の半導体装置は、図1に示すように、並列接続された複数の半導体チップ4を有する半導体モジュール1として構成されている。 As shown in Figure 1, the semiconductor device of this embodiment is configured as a semiconductor module 1 having multiple semiconductor chips 4 connected in parallel.
本実施例の半導体モジュール1は、図1に示すように、主要な構成として、1つのベースプレート2上に配置された複数の絶縁基板3と、複数の絶縁基板3上のそれぞれに搭載された複数の半導体チップ4とを備えている。 As shown in Figure 1, the semiconductor module 1 of this embodiment mainly comprises multiple insulating substrates 3 arranged on a single base plate 2 and multiple semiconductor chips 4 mounted on each of the multiple insulating substrates 3.
絶縁基板3の下面には金属パターン5が形成されており、半田7により金属パターン5がベースプレート2に接合されている。また、絶縁基板3の上面には金属回路パターン6が形成されており、半田7により半導体チップ4が金属回路パターン6に接合されている。 A metal pattern 5 is formed on the underside of the insulating substrate 3, and is joined to the base plate 2 by solder 7. A metal circuit pattern 6 is formed on the upper surface of the insulating substrate 3, and the semiconductor chip 4 is joined to the metal circuit pattern 6 by solder 7.
複数の半導体チップ4は、ボンディングワイヤ8により、半導体チップ4が搭載されていない金属回路パターン6とそれぞれ接続され、金属回路パターン6を介してさらに出力端子13及び補助端子14に接続されている。 The multiple semiconductor chips 4 are each connected by bonding wires 8 to metal circuit patterns 6 on which no semiconductor chips 4 are mounted, and are further connected to output terminals 13 and auxiliary terminals 14 via the metal circuit patterns 6.
絶縁基板3と半導体チップ4とボンディングワイヤ8は、樹脂製のケース9で覆われており、ケース9内に絶縁樹脂(ゲル)10を充填することで半導体モジュール1が構成されている。 The insulating substrate 3, semiconductor chip 4, and bonding wires 8 are covered in a resin case 9, and the semiconductor module 1 is constructed by filling the case 9 with insulating resin (gel) 10.
ベースプレート2の下面、すなわち絶縁基板3が配置される面とは反対側の面には、半田またはグリース12を介してヒートシンク11が接続されており、半導体チップ4の動作に伴い発生する熱をヒートシンク11による熱交換により放熱する。ベースプレート2は、複数の絶縁基板3を支持する支持部材であるとともに、ヒートスプレッダ(放熱板)としても機能する。 A heat sink 11 is connected via solder or grease 12 to the underside of the base plate 2, i.e., the surface opposite the surface on which the insulating substrate 3 is placed. Heat generated during operation of the semiconductor chip 4 is dissipated through heat exchange by the heat sink 11. The base plate 2 is a support member that supports multiple insulating substrates 3, and also functions as a heat spreader (heat sink).
ここで、本実施例の半導体装置では、図2Aに示すように、図6Bに示す従来のボンディングワイヤによる配線に加えて、半導体チップ4a,4bを互いに接続する2本のボンディングワイヤがさらに設けられており、その2本のボンディングワイヤは、半導体装置を平面視した際に、互いに交差するように配置されている。 Here, in the semiconductor device of this embodiment, as shown in FIG. 2A, in addition to the conventional bonding wire wiring shown in FIG. 6B, two bonding wires are further provided to connect the semiconductor chips 4a and 4b to each other, and these two bonding wires are arranged so that they cross each other when the semiconductor device is viewed in a plan view.
つまり、本実施例の半導体装置は、半導体チップ4aと4bとが並列接続された半導体装置において、絶縁基板3上の配線パターンである金属回路パターン6aと半導体チップ4aとを接続するボンディングワイヤと、金属回路パターン6aと半導体チップ4bとを接続するボンディングワイヤと、半導体チップ4aと4bとを直接接続するボンディングワイヤ8a,8bを備えており、半導体装置を平面視した際、ボンディングワイヤ8aとボンディングワイヤ8bとが交差するように構成されている。 In other words, the semiconductor device of this embodiment is a semiconductor device in which semiconductor chips 4a and 4b are connected in parallel, and is equipped with bonding wires that connect the metal circuit pattern 6a, which is a wiring pattern on the insulating substrate 3, to the semiconductor chip 4a, bonding wires that connect the metal circuit pattern 6a to the semiconductor chip 4b, and bonding wires 8a and 8b that directly connect the semiconductor chips 4a and 4b, and is configured so that the bonding wires 8a and 8b intersect when the semiconductor device is viewed in a plan view.
互いに交差する2本のボンディングワイヤは、交差角度A(またはB)を成している。交差角度Aは、半導体チップ4a,4bの配列方向における角度であり、交差角度Bは、半導体チップ4a,4bの配列方向に垂直な方向における角度である。従って、A+B=180°である。 Two bonding wires that intersect with each other form an intersection angle A (or B). Intersection angle A is the angle in the arrangement direction of the semiconductor chips 4a and 4b, and intersection angle B is the angle in the direction perpendicular to the arrangement direction of the semiconductor chips 4a and 4b. Therefore, A + B = 180°.
本実施例では、この交差角度Aが60°以上となるように、より好ましくは90°以上となるように、互いに交差する2本のボンディングワイヤを配置している。 In this embodiment, the two bonding wires are arranged to cross each other so that the crossing angle A is 60° or greater, and more preferably 90° or greater.
交差する2本のボンディングワイヤの交差角度を60°以上、もしくは90°以上とすることで、図2Bに示すように、2本のボンディングワイヤのそれぞれのインダクタンスの相互作用により、半導体チップ4a,4b間の共振による高周波振動を十分に抑制することができるようになる。 By setting the crossing angle of the two intersecting bonding wires to 60° or more, or 90° or more, the interaction of the inductances of the two bonding wires can be used to sufficiently suppress high-frequency vibrations caused by resonance between the semiconductor chips 4a and 4b, as shown in Figure 2B.
なお、図3に示すように、互いに交差する2本のボンディングワイヤの交差角度Aを、約90°にすることで、ボンディングワイヤ8a,8b間の相互インダクタンスをほぼゼロにすることができる。 As shown in Figure 3, by setting the crossing angle A of the two intersecting bonding wires to approximately 90°, the mutual inductance between bonding wires 8a and 8b can be reduced to almost zero.
図4Aから図4Fを用いて、交差角度Aについて、さらに詳しく説明する。 The intersection angle A will be explained in more detail using Figures 4A to 4F.
図4Aは、図6Bに示す従来のボンディングワイヤによる配線を示している。図4Bに示すように、半導体チップ4aと4bとを直接接続するボンディングワイヤを1本追加した場合、半導体チップ4a,4b間の相互インダクタンスは低減するが、半導体チップ4a,4bの動作条件によっては、不十分な場合がある。 Figure 4A shows wiring using conventional bonding wires, as shown in Figure 6B. As shown in Figure 4B, adding one bonding wire that directly connects semiconductor chips 4a and 4b reduces the mutual inductance between semiconductor chips 4a and 4b, but this may not be sufficient depending on the operating conditions of semiconductor chips 4a and 4b.
また、図4Cに示すように、半導体チップ4aと4bとを直接接続するボンディングワイヤを2本交差させずに追加した場合、半導体チップ4a,4b間の相互インダクタンスを低減することはできるが、1本から2本に増やしても半導体チップ4a,4b間の相互インダクタンスを半減させることはできない。 Furthermore, as shown in Figure 4C, if two bonding wires that directly connect semiconductor chips 4a and 4b are added without crossing, the mutual inductance between semiconductor chips 4a and 4b can be reduced, but increasing the number of wires from one to two does not halve the mutual inductance between semiconductor chips 4a and 4b.
一方、図4Dに示すように、互いに交差する2本のボンディングワイヤの交差角度Aを60°以上とした場合、半導体チップ4a,4b間の相互インダクタンスをより効果的に抑制することができる。 On the other hand, as shown in Figure 4D, if the crossing angle A of the two intersecting bonding wires is 60° or more, the mutual inductance between the semiconductor chips 4a and 4b can be more effectively suppressed.
また、図4Eに示すように、交差角度Aが120°よりも大きい場合、半導体チップ4a,4b間の相互インダクタンスは安定し、それ以上は下がらないことが分かる。 Furthermore, as shown in Figure 4E, when the intersection angle A is greater than 120°, the mutual inductance between the semiconductor chips 4a and 4b stabilizes and does not decrease any further.
上記のことから、互いに交差する2本のボンディングワイヤの交差角度Aは、60°以上かつ120°以下、より望ましくは90°以上かつ120°以下とするのが好適である。 For the above reasons, it is preferable that the crossing angle A of two intersecting bonding wires be greater than or equal to 60° and less than or equal to 120°, and more preferably greater than or equal to 90° and less than or equal to 120°.
図5Aから図5Cを参照して、本発明の実施例2の半導体装置について説明する。 With reference to Figures 5A to 5C, a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described.
図5Aは、本実施例の半導体装置の半導体チップの平面図である。図5Bは、図5Aの変形例を示す図である。図5Cは、本実施例の半導体装置の平面図である。 Figure 5A is a plan view of a semiconductor chip of the semiconductor device of this embodiment. Figure 5B is a diagram showing a modified example of Figure 5A. Figure 5C is a plan view of the semiconductor device of this embodiment.
本実施例では、図2Aに示した半導体装置のより具体的な構成例について説明する。 In this example, we will explain a more specific configuration example of the semiconductor device shown in Figure 2A.
半導体チップ4a,4bにIGBTを用いた場合、半導体チップ4は図5Aに示すような構成となる。半導体チップ4には、パッド電極15として、エミッタパッド16及びゲートパッド17が形成されており、それらの周囲には、耐圧を維持するためのターミネーション18が設けられる。 When IGBTs are used for the semiconductor chips 4a and 4b, the semiconductor chip 4 has a configuration as shown in Figure 5A. The semiconductor chip 4 has an emitter pad 16 and a gate pad 17 formed as pad electrodes 15, and terminations 18 are provided around them to maintain voltage resistance.
また、半導体チップ4a,4bにダイオードを用いた場合、半導体チップ4は図5Bに示すような構成となる。半導体チップ4には、パッド電極15として、アノードパッド19が形成されており、それらの周囲には、耐圧を維持するためのターミネーション18が設けられる。 Furthermore, when diodes are used for the semiconductor chips 4a and 4b, the semiconductor chip 4 will have a configuration as shown in Figure 5B. The semiconductor chip 4 has an anode pad 19 formed as a pad electrode 15, and terminations 18 are provided around it to maintain voltage resistance.
図5Cは、IGBTを用いた場合の構成例である。本実施例の半導体装置は、図5Cに示すように、半導体チップ4a,4bが搭載される絶縁基板(図1の符号3)を備えており、金属回路パターン6aは、半導体チップ4a,4bの配列方向に沿って延在するように絶縁基板3上に配置されており、金属回路パターン6aと半導体チップ4aを接続するボンディングワイヤと、金属回路パターン6bと半導体チップ4bを接続するボンディングワイヤとが略平行に配置されている。 Figure 5C shows an example configuration using an IGBT. As shown in Figure 5C, the semiconductor device of this embodiment includes an insulating substrate (reference numeral 3 in Figure 1) on which semiconductor chips 4a and 4b are mounted. Metal circuit pattern 6a is disposed on insulating substrate 3 so as to extend along the arrangement direction of semiconductor chips 4a and 4b, and bonding wires connecting metal circuit pattern 6a to semiconductor chip 4a and bonding wires connecting metal circuit pattern 6b to semiconductor chip 4b are disposed approximately parallel to each other.
金属回路パターン6a,6b,6c,6dは、それぞれエミッタパターン、コレクタパターン、エミッタ補助パターン、ゲートパターンである。 Metal circuit patterns 6a, 6b, 6c, and 6d are the emitter pattern, collector pattern, emitter auxiliary pattern, and gate pattern, respectively.
本実施例においても、互いに交差する2本のボンディングワイヤの交差角度Aを実施例1と同様に規定することで、2本のボンディングワイヤのそれぞれのインダクタンスの相互作用により、半導体チップ4a,4b間の共振による高周波振動を十分に抑制することができる。 In this embodiment, by specifying the crossing angle A of the two intersecting bonding wires in the same manner as in embodiment 1, the interaction of the inductances of the two bonding wires can be used to sufficiently suppress high-frequency vibrations due to resonance between the semiconductor chips 4a and 4b.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those including all of the described configurations. Furthermore, it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Furthermore, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with other configurations.
1…半導体モジュール
2…ベースプレート(ヒートスプレッダ)
3…絶縁基板
4,4a,4b…半導体チップ
5…金属パターン
6,6a,6b,6c,6d…金属回路パターン
7…半田
8,8a,8b…ボンディングワイヤ
9…ケース
10…絶縁樹脂(ゲル)
11…ヒートシンク
12…グリース
13…出力端子
14…補助端子
15…パッド電極
16…エミッタパッド
17…ゲートパッド
18…ターミネーション
19…アノードパッド
A,B…交差角度
AOB…半導体チップ間ボンディングワイヤの角度(A)
IBC…半導体チップ間相互インダクタンス
1...Semiconductor module 2...Base plate (heat spreader)
3...insulating substrate 4, 4a, 4b...semiconductor chip 5...metal pattern 6, 6a, 6b, 6c, 6d...metal circuit pattern 7...solder 8, 8a, 8b...bonding wire 9...case 10...insulating resin (gel)
11... Heat sink 12... Grease 13... Output terminal 14... Auxiliary terminal 15... Pad electrode 16... Emitter pad 17... Gate pad 18... Termination 19... Anode pad A, B... Intersection angle AOB... Angle of bonding wire between semiconductor chips (A)
IBC: Mutual inductance between semiconductor chips
Claims (8)
配線パターンと前記第1の半導体チップとを接続する第1のボンディングワイヤと、
前記配線パターンと前記第2の半導体チップとを接続する第2のボンディングワイヤと、
第1の半導体チップと第2の半導体チップとを直接接続する第3のボンディングワイヤおよび第4のボンディングワイヤと、を備え、
前記半導体装置を平面視した際、前記第3のボンディングワイヤと第4のボンディングワイヤとが交差することを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device in which a first semiconductor chip and a second semiconductor chip are connected in parallel,
a first bonding wire connecting a wiring pattern and the first semiconductor chip;
a second bonding wire connecting the wiring pattern and the second semiconductor chip;
a third bonding wire and a fourth bonding wire that directly connect the first semiconductor chip and the second semiconductor chip;
The semiconductor device is characterized in that, when the semiconductor device is viewed from above, the third bonding wire and the fourth bonding wire cross each other.
前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップの配列方向における前記第3のボンディングワイヤと前記第4のボンディングワイヤとの交差角度は、60°以上であることを特徴とする半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1,
10. A semiconductor device comprising: a first semiconductor chip and a second semiconductor chip; a bonding wire and a bonding wire, the bonding wire and the bonding wire intersecting each other at an angle of 60 degrees or more in an arrangement direction of the first semiconductor chip and the second semiconductor chip;
前記交差角度は、90°以上であることを特徴とする半導体装置。 3. The semiconductor device according to claim 2,
The semiconductor device is characterized in that the crossing angle is 90° or more.
前記交差角度は、60°以上、120°以下であることを特徴とする半導体装置。 3. The semiconductor device according to claim 2,
The semiconductor device is characterized in that the crossing angle is equal to or greater than 60° and equal to or less than 120°.
前記交差角度は、90°以上、120°以下であることを特徴とする半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 3,
The semiconductor device is characterized in that the crossing angle is equal to or greater than 90° and equal to or less than 120°.
前記第1の半導体チップおよび前記第2の半導体チップは、バイポーラ素子であることを特徴とする半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1,
1. A semiconductor device, wherein the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are bipolar elements.
前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップとが搭載される絶縁基板を備え、
前記配線パターンは、前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップの配列方向に沿って延在するように前記絶縁基板上に配置されており、
前記第1のボンディングワイヤと前記第2のボンディングワイヤとが略平行に配置されることを特徴とする半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1,
an insulating substrate on which the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are mounted;
the wiring pattern is disposed on the insulating substrate so as to extend along an arrangement direction of the first semiconductor chip and the second semiconductor chip;
The semiconductor device is characterized in that the first bonding wire and the second bonding wire are arranged substantially parallel to each other.
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