JP2008117825A - パワー半導体デバイス - Google Patents

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JP
Japan
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conductive ribbon
semiconductor chip
ribbon
conductive
semiconductor device
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Takeshi Miyagawa
毅 宮川
Yoshinori Endo
佳紀 遠藤
Eitaro Miyake
英太郎 三宅
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

【課題】信頼性が高いパワー半導体デバイスを提供する。
【解決手段】パワー半導体デバイス１１において、リードフレーム２上に半導体チップ４が搭載されている。半導体チップ４の表面にはソース電極４ｓが形成されている。また、ソース電極４ｓ上には薄い導電性リボン６が設けられており、超音波ボンディングによりソース電極４ｓに接合されている。その上には、導電性リボン６よりも厚い導電性リボン８が設けられており、ソース電極４ｓとの間に導電性リボン６を挟むように、超音波ボンディングにより導電性リボン６に接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワー半導体デバイスに関し、より詳細には、半導体チップの電極が導電性リボンに接続されたパワー半導体デバイスに関する。
パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）などの電力用半導体チップを搭載したパワー半導体デバイスにおいては、半導体チップの表面に電極が設けられており、この電極がリードフレームに接合されることによって、外部の端子に接続されている。このようなパワー半導体デバイスにおいては、電流の可能出力を増大させるために、半導体チップの電極とリードフレームとの接合部分の電気抵抗を可及的に低減することが要求されている。
従来より、上面及び下面にそれぞれ電極が形成された縦型の半導体チップについては、この半導体チップをリードフレーム上に「はんだ」などによってマウントすることにより、この半導体チップの下面に形成された電極をリードフレームに接続している。また、この半導体チップの上面に形成された電極は、ワイヤボンディングによって他のリードフレームに接続している。しかしながら、ワイヤボンディングによる接続では、電気抵抗を十分に低減することができず、所要の電流可能出力が得られないという問題がある。
そこで、可撓性のある導電性リボンの一端を半導体チップの電極に超音波ボンディングにより接合し、他端をリードフレームに超音波ボンディングにより接合することにより、導電性リボンを介して半導体チップの電極をリードフレームに接続する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、この技術においては、半導体チップの電極とリードフレームとの間の電気抵抗を低減するためには、導電性リボンの断面積を大きくする必要がある。しかし、導電性リボンの幅は半導体チップのサイズによって制約されるため、一定の限界がある。そこで、導電性リボンの断面積を大きくするためには、導電性リボンの厚さを厚くする必要があるが、リボンを厚くするとボンディング性が低下してしまい、超音波ボンディングを行う際の超音波ホーンの加圧力及び超音波出力を大きくする必要が生じる。しかしながら、大きな加圧力又は超音波出力で超音波ボンディングを行うと、半導体チップに大きなダメージを与えてしまい、チップが破損する虞がある。すなわち、半導体チップと導電性リボンとの間の接続強度を高めようとすると、半導体チップに及ぼすダメージが大きくなり、ダメージを小さくしようとすると、接続強度が不十分となり、いずれにしても、パワー半導体デバイスの信頼性が低下する。
特開２００４−３３６０４３号公報
本発明の目的は、信頼性が高いパワー半導体デバイスを提供することである。
本発明の一態様によれば、表面に電極が設けられた半導体チップと、表面が前記電極の表面に接合された第１の導電性リボンと、前記第１の導電性リボンよりも厚く、前記電極との間に前記第１の導電性リボンを挟むように前記第１の導電性リボンに接合された第２の導電性リボンと、を備えたことを特徴とするパワー半導体デバイスが提供される。
本発明によれば、信頼性が高いパワー半導体デバイスを実現することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１（ａ）は、本実施形態に係るパワー半導体デバイスを例示する平面図であり、（ｂ）は、その側面断面図である。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係るパワー半導体デバイス１１においては、１対のリードフレーム２及び３が設けられており、両リードフレームは、相互に離隔して対向している。そして、リードフレーム３には、先端部がそれ以外の部分よりも高くなるように段差が形成されており、リードフレーム３の先端部はリードフレーム２よりも僅かに高い位置にある。リードフレーム３は、ソース用部分３ｓとゲート用部分３ｇとに分かれており、ソース用部分３ｓの方がゲート用部分３ｇよりも太い。リードフレーム２及び３は、例えば、銅（Ｃｕ）を基調とした材料、例えば、純銅又は銅合金により形成されている。なお、リードフレーム３のソース用部分３ｓは、複数本の外部接続端子を構成するようにフレームの根元側から複数本の線状部分に分割されていてもよい。
リードフレーム２上には、半導体チップ４が搭載されている。半導体チップ４は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴである。半導体チップ４の上面にはソース電極４ｓ及びゲート電極４ｇが形成されており、下面にはドレイン電極（図示せず）が形成されている。上方から見て、ソース電極４ｓ及びゲート電極４ｇの形状は例えばそれぞれ矩形であり、ソース電極４ｓの方がゲート電極４ｇよりも大きい。また、ソース電極４ｓの表面は、アルミニウム（Ａｌ）からなる層（図示せず）により被覆されている。
そして、半導体チップ４のドレイン電極は、半導体チップ４とリードフレーム２との間に設けられたはんだ層５を介して、リードフレーム２に接続されている。半導体チップ４のリードフレーム２へのはんだ付けは、例えば、プリフォームはんだ法又はリフロー法によりなされているが、特にこれらの方法には限定されない。
半導体チップ４のソース電極４ｓ上には、シート状の導電性リボン６が設けられている。導電性リボン６の下側の表面はソース電極４ｓの表面に超音波ボンディングにより接合されている。これにより、導電性リボン６はソース電極４ｓに接続されている。上方から見て、導電性リボン６の形状は矩形であり、ソース電極４ｓの外縁の内側に配置されており、ソース電極４ｓのほぼ全域を覆っている。導電性リボン６は、例えば、アルミニウムにより形成されており、その厚さは、例えば、０．１ミリメートル（ｍｍ）である。
また、リードフレーム３のソース用部分３ｓの先端部上には、シート状の導電性リボン７が設けられている。上方から見て、導電性リボン７の形状は矩形であり、その厚さは例えば０．１ミリメートルであり、例えば、アルミニウムにより形成されている。
そして、導電性リボン６と導電性リボン７とを相互に接続するように、帯状の導電性リボン８が設けられている。導電性リボン８の厚さは導電性リボン６及び７の厚さよりも厚い。導電性リボン８の長手方向に直交する断面は長方形であり、この面積はパワー半導体デバイス１に要求される電気特性、すなわち、電流の可能出力に応じて決定される。一例では、導電性リボン８の厚さは例えば０．３ミリメートルであり、幅は例えば２．８ミリメートルである。また、導電性リボン８は例えばアルミニウムにより形成されている。
導電性リボン８の一方の端部８ａは、導電性リボン６の中央部分の直上域に位置し、端部８ａの下面は導電性リボン６の上面に超音波ボンディングにより接合されている。すなわち、導電性リボン８の端部８ａは、ソース電極４ｓとの間に導電性リボン６を挟むように、導電性リボン６に接合されている。そして、導電性リボン６と導電性リボン８との接合領域は、導電性リボン６の上面よりもやや小さい。また、導電性リボン８の他方の端部８ｂは導電性リボン７の中央部分の直上域に位置し、端部８ｂの下面は導電性リボン７の上面に超音波ボンディングにより接合されている。すなわち、導電性リボン８の端部８ｂは、ソース用部分３ｓとの間に導電性リボン７を挟むように、導電性リボン７に接合されている。そして、導電性リボン７と導電性リボン８との接合領域は、導電性リボン７の上面よりもやや小さい。
これにより、導電性リボン８の端部８ａは、導電性リボン６を介して半導体チップ４のソース電極４ｓに接続され、端部８ｂは導電性リボン７を介してリードフレーム３のソース用部分３ｓに接続されている。この結果、半導体チップ４のソース電極４ｓが、導電性リボン６、導電性リボン８及び導電性リボン７を介して、リードフレーム３のソース用部分３ｓに接続されている。
一方、半導体チップ４のゲート電極４ｇとリードフレーム３のゲート用部分３ｇとは、ワイヤ９によって相互に接続されている。ゲート電極４ｇとゲート用部分３ｇとの間には大きな電流を流す必要がないため、通常のワイヤボンディングによる接続で問題ない。そして、リードフレーム２、リードフレーム３の先端部、半導体チップ４、はんだ層５、導電性リボン６、７及び８、並びにワイヤ９は、樹脂（図示せず）によりモールドされている。このとき、リードフレーム２の下面は樹脂モールドから露出するが、この露出面はデバイスの実装面となるため、パワー半導体デバイス１１を基板（図示せず）上に実装した後は外部に対して露出しない。このため、リードフレーム２が電位を持っていても問題はない。
以下、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態に係るパワー半導体デバイス１１においては、半導体チップ４のソース電極４ｓは半導体チップ４の上面に形成されているため、超音波ボンディングに対応可能である。そして、本実施形態においては、厚さが例えば０．３ミリメートルの厚い導電性リボン８を使用して、半導体チップ４のソース電極４ｓをリードフレーム３のソース用部分３ｓに接続しているため、リードフレーム３と半導体チップ４との間の電気抵抗を十分に低減することができる。
また、本実施形態においては、厚い導電性リボン８を半導体チップ４に対して超音波ボンディングするときに、導電性リボン８を半導体チップ４に直接ボンディングするのではなく、薄い導電性リボン６を介してボンディングしている。すなわち、先ず、半導体チップ４のソース電極４ｓに導電性リボン６を超音波ボンディングする。このとき、導電性リボン６の厚さは例えば０．１ミリメートルと薄いため、接合部に対する超音波ホーンの加圧力を弱くし、超音波出力（振幅）を弱くしても、十分な接合強度を得ることができる。また、このとき、ソース電極４ｓの表面はアルミニウム層により被覆されているため、アルミニウムからなる導電性リボン６との間の接合性がよく、加圧力及び超音波出力をより小さくすることができる。このため、導電性リボン６の接合に伴って半導体チップ４に及ぼすダメージは小さい。なお、導電性リボン６は、後の工程において導電性リボン８と接合される際の接合領域よりも、大きめに形成しておく。
そして、薄い導電性リボン６を接合した後に、この導電性リボン６に対して、厚い導電性リボン８を超音波ボンディングする。この超音波ボンディングに際しては、導電性リボン８が厚いため、導電性リボン６を超音波ボンディングしたときよりも大きな加圧力又は大きな超音波出力を必要とする。しかし、導電性リボン８と半導体チップ４との間には、アルミニウムからなり軟質な導電性リボン６が介在しているため、この導電性リボン６がクッション材の役割を果たし、半導体チップ４に与えるダメージを抑制することができる。また、導電性リボン８も導電性リボン６と同様にアルミニウムにより形成されているため、導電性リボン６と導電性リボン８との間の接合性が良く、加圧力及び超音波出力を過剰に大きくしなくても、十分な接合強度を確保することができる。これにより、導電性リボン８の接合に伴って、半導体チップ４に大きなダメージが与えられることがない。
このように、本実施形態によれば、半導体チップと導電性リボンとの間の接合強度が高く、接合に際して半導体チップに及ぼすダメージが小さいため、信頼性が高いパワー半導体デバイスを実現することができる。
更に、本実施形態においては、厚い導電性リボン８をリードフレーム３に接合する際にも、直接接合せずに薄い導電性リボン７を介在させているため、弱い加圧力及び弱い超音波出力による超音波ボンディングにより、十分な接合強度を確保することができる。
更にまた、本実施形態においては、導電性リボン６及び７のサイズを、導電性リボン８との接合領域よりも大きめのサイズとしている。この結果、導電性リボン８を導電性リボン６又は７と接合する際の位置合わせが容易になり、確実に接合することができる。これにより、接合の歩留まりが向上し、結果として材料の節約になる。
更にまた、本実施形態においては、薄い導電性リボン６及び７をアルミニウムにより形成している。これにより、低コストで軟質な導電性リボンを実現することができ、接合強度をより確実に向上させることができる。
なお、本実施形態においては、リードフレーム３に段差を形成し、リードフレーム３の先端部をリードフレーム２における半導体チップ４の搭載部分よりも高い位置に配置することにより、導電性リボン８の両端部の高さを略等しくしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、リードフレーム３の先端部をリードフレーム２における半導体チップ４の搭載部分と同じ高さに配置してもよく、より低い位置に配置してもよい。この場合、導電性リボン８の両端部で高さにギャップが生じるが、可撓性のある導電性リボン８を引き回すことにより、このギャップに対応することができる。また、このとき、リードフレーム２及び３の双方に段差を設けてもよく、上方に突出した湾曲部を設けてもよい。これにより、リードフレーム２及び３に印加される機械的なストレスを緩和することができる。
次に、本実施形態の効果を説明するために、本発明の比較例について説明する。
図２は、本比較例に係るパワー半導体デバイスを例示する側面断面図である。
図２に示すように、本比較例に係るパワー半導体デバイス１０１においては、厚い導電性リボン８が、超音波ボンディングにより、半導体チップ４及びリードフレーム３に直接接合されている。このため、半導体チップ４と導電性リボン８との接合強度を確保するためには、接合部に対する超音波ホーンの加圧力を大きくするか、超音波出力を大きくする必要がある。
しかしながら、前述の如く、加圧力又は超音波出力を大きくすると、半導体チップ４に与えるダメージが大きくなり、チップを破壊する虞がある。逆に、加圧力及び超音波出力が弱いと、所望の接合強度を得ることができず、導電性リボン８が半導体チップ４から剥離する可能性がある。このため、いずれにしても、パワー半導体デバイス１０１の信頼性は低いものとなる。そして、導電性リボンの厚さが厚いほど、十分な接合強度を得るためにより大きな加圧力及び超音波強度が必要とされるため、半導体チップに与えるダメージと接合強度との間のトレードオフの関係が大きくなる。
また、他の比較例として、導電性リボン８の替わりに、例えば、直径が０．５ミリメートルのアルミニウム製ワイヤを４本設け、これらのワイヤにより半導体チップをリードフレームに接続することも考えられる。この方法によれば、４本のアルミニウム製ワイヤにより、前述の厚い導電性リボン８と同等な電気特性を得ることができる。しかしながら、この場合は、４本のワイヤをそれぞれボンディングする必要があるため、パワー半導体デバイスの生産性が低くなる。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３は、本実施形態に係るパワー半導体デバイスを例示する側面断面図である。
図３に示すように、本実施形態に係るパワー半導体デバイス２１においては、前述の第１の実施形態に係るパワー半導体デバイス１１（図１参照）と比較して、アルミニウム製の導電性リボン８の替わりに、クラッド材からなる導電性リボン１８が設けられている。導電性リボン１８においては、芯材として銅からなる銅リボン１８ａが設けられており、この銅リボン１８ａの両面に、アルミニウムからなるアルミニウムリボン１８ｂが積層されている。すなわち、２枚のアルミニウムリボン１８ｂにより、銅リボン１８ａが挟まれている。
これにより、導電性リボン１８における導電性リボン６及び７に接する部分は、導電性リボン６及び７と同じ種類の材料、すなわち、アルミニウムにより形成されているため、導電性リボン６及び７との間の接合性が良好である。また、導電性リボン１８の芯材として、アルミニウムよりも導電率が高い材料、すなわち、銅からなる銅リボン１８ａが設けられているため、導電性リボン１８の導電率を、アルミニウム単体からなる導電性リボンの導電率よりも向上させることができる。これにより、クラッド材からなる導電性リボン１８によってアルミニウム単体からなる導電性リボンと同じ抵抗値を確保する場合、導電性リボンの厚さをより薄くすることができ、取り扱いが容易になる。また、芯材として銅リボンを設けることにより導電性リボン１８の硬度が向上し、超音波の伝達性が向上するため、接合性が向上する。本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。なお、図３においては、樹脂によりモールドされる領域１０を、二点鎖線によって示している。後述する他の図においても同様である。
本実施形態においては、導電性リボンとして３層のクラッド材を設ける例を示したが、本発明はこれに限定されず、２層又は４層以上のクラッド材を設けてもよい。また、材料の種類もアルミニウム及び銅の組合せに限定されず、他の種類の金属リボンからなるクラッド材を設けてもよい。但し、クラッド材の利点を有効に利用するためには、少なくとも薄い導電性リボンと接する部分は、この薄い導電性リボンの材料と同じ材料により形成し、それ以外の部分の少なくとも一部を、薄い導電性リボンの材料よりも優れた特性、例えば、より高い導電率又はより高い硬度などを持つ材料により形成することが好ましい。このように、厚い導電性リボンを複数種類の金属リボンからなるクラッド材とすることにより、材料の組合せにより、抵抗値、硬度、厚さなどの特性を任意の値に制御することができる。例えば、取扱いやすく、接合強度が高く、所望の抵抗値の導電性リボンを実現することができる。
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図４は、本実施形態に係るパワー半導体デバイスを例示する側面断面図である。
図４に示すように、本実施形態に係るパワー半導体デバイス３１においては、前述の第１の実施形態に係るパワー半導体デバイス１１（図１参照）と比較して、リードフレーム３が２本設けられており、それに対応して、厚い導電性リボン８も２本設けられている。すなわち、半導体チップ４のソース電極上には薄い導電性リボン６が設けられており、この薄い導電性リボン６上に、２本の厚い導電性リボン８が重ねられて接合されている。そして、２本の導電性リボン８は相互に異なる方向に引き出されており、相互に異なるリードフレーム３に接続されている。
導電性リボンの上面はワイヤと比べて平坦であるため、半導体チップとリードフレームとの接続に導電性リボンを使用すれば、半導体チップ上に複数枚の導電性リボンを重ねて接合することができる。これにより、これらの導電性リボンをそれぞれ別のリードフレームに接続することができ、各リードフレーム及び導電性リボンからなる電流経路に電流を並列に流すことができるため、より一層の大電流化を図ることができる。本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図５は、本実施形態に係るパワー半導体デバイスを例示する側面断面図である。
図５に示すように、本実施形態に係るパワー半導体デバイス４１においては、厚い導電性リボン８における薄い導電性リボン６との接合部分の直上域に、絶縁シート４２が設けられており、この絶縁シート４２上に、機能部材としての半導体チップ４４が設けられている。すなわち、半導体チップ４４は、半導体チップ４の直上域に搭載されており、絶縁シート４２により導電性リボン８から絶縁されている。また、半導体チップ４４の上面には電極（図示せず）が設けられており、この電極はワイヤ４５を介してリードフレーム４６にワイヤボンディングされている。リードフレーム４６は、リードフレーム２及び３から電気的に独立している。
このように、本実施形態においては、半導体チップとリードフレームとの接続に導電性リボンを使用することにより、導電性リボンの上面に平坦面を形成し、この平坦面上に他の半導体チップをマウントすることにより、マルチパッケージを実現することができる。この結果、パワー半導体デバイスの高集積化を図ることができる。すなわち、半導体チップの電極部分の接続をリボン接続とすることで、接合面上に平らな面ができ、リボン上に他の部品を搭載することができて、幅広い用途への展開が可能になる。これに対して、ワイヤ接続の場合は、ワイヤ上に他の部品を搭載することはできないため、接続はそこで完了してしまい、発展性がない。本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
なお、本実施形態においては、厚い導電性リボン８と半導体チップ４４との間に絶縁シート４２を設ける例を示したが、導電性リボン８と半導体チップ４４との間に設けるものはこれに限定されず、電気的に絶縁可能で導電性リボン８及び半導体チップ４４に固着できるものであればよく、例えば、絶縁シート４２の替わりに、絶縁性の接着剤を充填させてもよい。
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図６（ａ）は、本実施形態に係るパワー半導体デバイスを例示する側面断面図であり、（ｂ）は、このパワー半導体デバイスを例示する回路図である。
図６（ａ）に示すように、本実施形態に係るパワー半導体デバイス５１においては、前述の第４の実施形態に係るパワー半導体デバイス４１（図５参照）と比較して、絶縁シート４２の替わりに導電性接合材５２が設けられており、半導体チップ４４の替わりに下面に電極（図示せず）が形成された半導体チップ５４が設けられており、リードフレーム４６は設けられておらず、ワイヤ４５はリードフレーム２に接続されている。
これにより、半導体チップ５４の下面の電極は導電性接合材５２、導電性リボン８及び導電性リボン７を介してリードフレーム３のソース用部分３ｓ（図１（ａ）参照）に接続され、上面の電極はワイヤ４５を介してリードフレーム２に接続される。なお、前述の第４の実施形態と同様に、半導体チップ４のソース電極は、導電性リボン６、８、７を介してリードフレーム３のソース用部分３ｓに接続されており、ゲート電極はワイヤ９（図１（ａ）参照）を介してゲート用部分３ｇ（図１（ａ）参照）に接続されており、下面の電極は半田層５を介してリードフレーム２に接続されている。
このような構成のデバイスにおいて、リードフレーム２をコレクタＣとし、リードフレーム３のソース用部分３ｓをエミッタＥとし、ゲート用部分３ｇをベースＢとすると、図６（ｂ）に示すように、半導体チップ４及び半導体チップ５４のエミッタ同士が接続されると共に、コレクタ同士が接続された回路が実現される。本実施形態における上記以外の作用効果は、前述の第４の実施形態と同様である。
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
図７は、本実施形態に係るパワー半導体デバイスを例示する側面断面図である。
図７に示すように、本実施形態に係るパワー半導体デバイス６１においては、厚い導電性リボン８における薄い導電性リボン６との接合部分の直上域に、熱伝導率が高い接合剤６２を介して、機能部材としてのヒートシンク６３が搭載されている。ヒートシンク６３は例えばアルミニウムなどの熱伝導性が高い金属又は合金からなり、上部は下部よりも広がっており、上面は樹脂によるモールドから露出している。なお、接合剤６２として絶縁性の接合剤を使用することにより、ヒートシンク６３を導電性リボン８から電気的に絶縁することができ、電位を持った面がパワー半導体デバイス６１の表面に露出することを防止できる。
このように、本実施形態においては、導電性リボン８の平坦な上面上にヒートシンク６３を搭載し、このヒートシンク６３を、接合剤６２、導電性リボン８及び導電性リボン６を介して半導体チップ４に熱的に結合することにより、半導体チップ４の放熱性を向上させることができる。この結果、半導体チップ４の熱ダメージを抑えることができ、半導体チップ４の大電流化及び高寿命化を図ることができる。また、導電性リボン上の空間を有効に利用することにより、パワー半導体デバイスの高集積化を図ることができる。このように、半導体チップへの接続をリボン接続とすることで、ワイヤ接続では不可能な幅広い展開が可能になる。本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。例えば、前述の各実施形態においては、半導体チップとしてパワーＭＯＳＦＥＴを設ける例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの他の種類の電力用半導体チップを設けてもよい。また、前述の第４乃至第６の実施形態においては、厚い導電性リボン上に機能部材として他の半導体チップ又はヒートシンクを搭載する例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の種類の機能部材を搭載してもよい。
更に、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することが可能である。例えば、半導体チップ上に、薄い導電性リボンを介して、クラッド材からなる厚い導電性リボンを複数枚重ね、これらの導電性リボンを相互に異なる方向に引き出して、相互に異なるリードフレームに接続してもよい。また、これらの複数枚の導電性リボン上に他の半導体チップ又はヒートシンクなどの機能部材を搭載してもよい。更にまた、前述の各実施形態及びそれらを組み合わせたものに対して、当業者が適宜構成要素の追加若しくは省略又は設計変更を加えたものも、本発明の特徴部分が実施されている限り、本発明の範囲に含まれる。
（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るパワー半導体デバイスを例示する平面図であり、（ｂ）は、その側面断面図である。 本発明の比較例に係るパワー半導体デバイスを例示する側面断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るパワー半導体デバイスを例示する側面断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るパワー半導体デバイスを例示する側面断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るパワー半導体デバイスを例示する側面断面図である。 （ａ）は、本発明の第５の実施形態に係るパワー半導体デバイスを例示する側面断面図であり、（ｂ）はその回路図である。 本発明の第６の実施形態に係るパワー半導体デバイスを例示する側面断面図である。
符号の説明
２、３ リードフレーム、３ｇ ゲート用部分、３ｓ ソース用部分、４ 半導体チップ、４ｇ ゲート電極、４ｓ ソース電極、５ はんだ層、６、７、８、１８ 導電性リボン、８ａ、８ｂ 端部、９ ワイヤ、１０ 樹脂によりモールドされる領域、１１、２１、３１、４１、５１、６１、１０１ パワー半導体デバイス、１８ａ 銅リボン、１８ｂ アルミニウムリボン、４２ 絶縁シート、４４ 半導体チップ、４５ ワイヤ、４６ リードフレーム、５２ 導電性接合材、５４ 半導体チップ、６２ 接合剤、６３ ヒートシンク、Ｂ ベース、Ｃ コレクタ、Ｅ エミッタ

Claims (5)

  1. 表面に電極が設けられた半導体チップと、
    表面が前記電極の表面に接合された第１の導電性リボンと、
    前記第１の導電性リボンよりも厚く、前記電極との間に前記第１の導電性リボンを挟むように前記第１の導電性リボンに接合された第２の導電性リボンと、
    を備えたことを特徴とするパワー半導体デバイス。
  2. 前記半導体チップが搭載された第１のリードフレームと、
    前記第１のリードフレームから離隔して設けられた第２のリードフレームと、
    前記第２の導電性リボンと前記第２のリードフレームとの間に挟まれ、前記第２の導電性リボンを前記第２のリードフレームに接続する第３の導電性リボンと、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のパワー半導体デバイス。
  3. 前記第２の導電性リボンは単一又は複数の材料層からなるリボンであり、前記第２の導電性リボンにおける少なくとも前記第１の導電性リボンに接する部分は、前記第１の導電性リボンと同じ材料により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のパワー半導体デバイス。
  4. 前記第１の導電性リボン上において前記第２の導電性リボンに重ねられ、前記第２の導電性リボンが引き出された方向とは異なる方向に引き出された第４の導電性リボンをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のパワー半導体デバイス。
  5. 前記第１の導電性リボンとの間に前記第２の導電性リボンを挟む位置に設けられた機能部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のパワー半導体デバイス。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010040714A (ja) * 2008-08-04 2010-02-18 Osaka Univ 超音波接合方法及び超音波接合体
US8378467B2 (en) 2009-09-08 2013-02-19 Panasonic Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2013030968A1 (ja) * 2011-08-31 2013-03-07 田中電子工業株式会社 半導体素子用平角状アルミニウム、金、またはパラジウム若しくは白金被覆銅リボン
CN102969306A (zh) * 2011-08-31 2013-03-13 株式会社日立制作所 电源模块及其制造方法
US8581378B2 (en) 2009-09-29 2013-11-12 Panasonic Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2014056917A (ja) * 2012-09-12 2014-03-27 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置および電力用半導体装置の製造方法
CN104241362A (zh) * 2013-06-20 2014-12-24 株式会社东芝 半导体器件
JP2015142063A (ja) * 2014-01-30 2015-08-03 三菱電機株式会社 パワーモジュール及びパワーモジュールの製造方法
WO2015181888A1 (ja) * 2014-05-27 2015-12-03 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP2015222759A (ja) * 2014-05-22 2015-12-10 三菱電機株式会社 電力半導体装置
EP3021356A1 (de) * 2014-11-17 2016-05-18 Robert Bosch Gmbh Verbindungsanordnung mit einem mehrschichtigen bondflachdraht
JPWO2015111691A1 (ja) * 2014-01-27 2017-03-23 三菱電機株式会社 電極端子、電力用半導体装置、および電力用半導体装置の製造方法
JP2017139304A (ja) * 2016-02-03 2017-08-10 三菱電機株式会社 電極端子、半導体装置及び電力変換装置

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010040714A (ja) * 2008-08-04 2010-02-18 Osaka Univ 超音波接合方法及び超音波接合体
US8378467B2 (en) 2009-09-08 2013-02-19 Panasonic Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
US8581378B2 (en) 2009-09-29 2013-11-12 Panasonic Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2013030968A1 (ja) * 2011-08-31 2013-03-07 田中電子工業株式会社 半導体素子用平角状アルミニウム、金、またはパラジウム若しくは白金被覆銅リボン
CN102969306A (zh) * 2011-08-31 2013-03-13 株式会社日立制作所 电源模块及其制造方法
EP2579309A1 (en) * 2011-08-31 2013-04-10 Hitachi, Ltd. Power module and manufacturing method thereof
US8723320B2 (en) 2011-08-31 2014-05-13 Hitachi, Ltd. Power module and manufacturing method thereof
JP2014056917A (ja) * 2012-09-12 2014-03-27 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置および電力用半導体装置の製造方法
CN104241362A (zh) * 2013-06-20 2014-12-24 株式会社东芝 半导体器件
JP2015005623A (ja) * 2013-06-20 2015-01-08 株式会社東芝 半導体装置
JPWO2015111691A1 (ja) * 2014-01-27 2017-03-23 三菱電機株式会社 電極端子、電力用半導体装置、および電力用半導体装置の製造方法
JP2015142063A (ja) * 2014-01-30 2015-08-03 三菱電機株式会社 パワーモジュール及びパワーモジュールの製造方法
JP2015222759A (ja) * 2014-05-22 2015-12-10 三菱電機株式会社 電力半導体装置
WO2015181888A1 (ja) * 2014-05-27 2015-12-03 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
EP3021356A1 (de) * 2014-11-17 2016-05-18 Robert Bosch Gmbh Verbindungsanordnung mit einem mehrschichtigen bondflachdraht
DE102014223352A1 (de) * 2014-11-17 2016-05-19 Robert Bosch Gmbh Verbindungsanordnung mit einem mehrschichtigen Bondflachdraht
JP2017139304A (ja) * 2016-02-03 2017-08-10 三菱電機株式会社 電極端子、半導体装置及び電力変換装置
US10714447B2 (en) 2016-02-03 2020-07-14 Mitsubishi Electric Corporation Electrode terminal, semiconductor device, and power conversion apparatus

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