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公開番号2025002920
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023103308
出願日2023-06-23
発明の名称半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人旺知国際特許事務所,個人
主分類H01L 25/07 20060101AFI20241226BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体装置において、ボンディングワイヤを使用することなく複数の半導体チップに対する配線接続を実現する。
【解決手段】スイッチング素子を含むパワー半導体チップ201Lと、スイッチング素子を制御する制御回路を含む制御半導体チップ211Lとを含む複数の半導体チップと、複数の半導体チップ間を電気的に接続する第1再配線層を含む再配線層と、複数の半導体チップおよび再配線層を封止する第1封止体101Aと、絶縁層と、絶縁層を挟む導体層とからなり、第1封止体101Aに配置された絶縁基板110と、絶縁基板110、第1封止体101Aおよび外部接続端子を封止する第2封止体101とを有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
スイッチング素子を含むパワー半導体チップと、前記スイッチング素子を制御する制御回路を含む制御半導体チップとを含む複数の半導体チップと、
前記複数の半導体チップにおける１の半導体チップと他の１の半導体チップとを電気的に接続する第１再配線層を含む再配線層と、
前記複数の半導体チップと前記再配線層とを封止する第１封止体と、
絶縁層と、前記絶縁層を挟む導体層とからなり、前記複数の半導体チップおよび前記再配線層と対向するように前記第１封止体に配置された絶縁基板と、
前記絶縁基板および前記第１封止体を封止する第２封止体と、
を有する半導体装置。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記再配線層は、前記複数の半導体チップにおける１の半導体チップと、前記第２封止体の外部に突出した外部接続端子とを電気的に接続する第２再配線層を含む、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記外部接続端子は、前記第２封止体の側面から外部に突出している、
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２再配線層は、前記第１封止体から露出し、この露出面に前記外部接続端子が接続されている、
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
スイッチング素子を含むパワー半導体チップと、前記スイッチング素子を制御する制御回路を含む制御半導体チップとを含む複数の半導体チップと、
前記複数の半導体チップにおける１の半導体チップと他の１の半導体チップとを電気的に接続する第１再配線層を含む再配線層と、
前記複数の半導体チップと前記再配線層とを封止する第１封止体と、
各々、絶縁層と、前記絶縁層を挟む導体層とからなり、各々の間に前記複数の半導体チップおよび前記再配線層を挟むように前記第１封止体に配置された第１および第２絶縁基板と、
前記第１絶縁基板、前記第１封止体および前記第２絶縁基板を封止する第２封止体と、
を有する半導体装置。
【請求項６】
前記第１絶縁基板および前記第２絶縁基板に挟まれた領域を囲む前記第２封止体の側面から外部に突出する外部接続端子を有し、
前記再配線層は、前記第１絶縁基板または前記第２絶縁基板の導体層を介して前記複数の半導体チップにおける１の半導体チップと前記外部接続端子とを電気的に接続する第３再配線層を含む、
請求項５に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、パワーエレクトロニクス機器に好適な半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
パワーエレクトロニクス機器用の半導体装置は、発熱量が多いため、強力な放熱能力が求められる。特許文献１に記載された半導体装置は、半導体チップ（特許文献１では半導体素子）と、樹脂を含む絶縁基材と、この絶縁基材の両面に配置された２枚の金属体と、を有する基板と、半導体チップおよび基板を封止する封止体と、を備えている。ここで、封止体はモールドをトランスファー成形したものである。また、基板の金属体は、封止体から露出する露出面を有している。このため、特許文献１の半導体装置では、半導体チップの発生する熱が基板を介して放熱される。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の半導体装置では、外部接続端子と半導体チップのパッドとがボンディングワイヤにより接続される。このため、封止体のトランスファー成形が行われる際に、モールドによってワイヤが流れやすいという問題がある。
【０００４】
特許文献２に記載された半導体装置は、特許文献１の基板と同様な放熱部材を有する。特許文献２では、半導体チップ（特許文献２では半導体素子）の主電極が放熱部材の金属体に形成された導体パターンに接続されるとともに、半導体チップの信号端子が再配線層を介して放熱部材の金属体に形成された導体パターンに接続される。特許文献２では、半導体チップを外部接続端子に接続するための手段として、ボンディングワイヤが使用されず、ワイヤ流れの問題が回避される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－１８１８１９号公報
特開２０２２－１５２７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パワーエレクトロニクス機器では、機器の小型化の要請から、半導体チップの小型化が求められている。しかし、半導体チップを小型化すると、半導体チップ間の配線接続および半導体チップと外部接続端子との配線接続にボンディングワイヤを使用することが困難になる。特許文献２に開示された技術では、半導体チップが再配線層および放熱部材の導体パターンを介して外部接続端子に接続される。しかし、特許文献２は、特にＩＰＭ（Intelligent Power Module）の場合に必要になる複数の半導体チップ間の配線接続を実現するための技術を開示していない。仮に特許文献２の技術に倣い、再配線層を利用するものとすると、１の半導体チップ→再配線層→放熱部材の導体パターン→再配線層→他の１の半導体チップという経路の配線を設けることになる。しかし、このような経路の配線は、配線長が長く、配線インダクタンスが大きくなる問題がある。
【０００７】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、半導体装置において、ボンディングワイヤを使用することなく半導体チップ間の配線接続を実現する技術的手段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】
この発明の一態様による半導体装置は、スイッチング素子を含むパワー半導体チップと、前記スイッチング素子を制御する制御回路を含む制御半導体チップとを含む複数の半導体チップと、前記複数の半導体チップにおける１の半導体チップと他の１の半導体チップとを電気的に接続する第１再配線層を含む再配線層と、前記複数の半導体チップと前記再配線層とを封止する第１封止体と、絶縁層と、前記絶縁層を挟む導体層とからなり、前記複数の半導体チップおよび前記再配線層と対向するように前記第１封止体に配置された絶縁基板と、前記絶縁基板および前記第１封止体を封止する第２封止体と、を有する。
【０００９】
前記再配線層は、前記複数の半導体チップにおける１の半導体チップと、前記第２封止体の外部に突出した外部接続端子とを電気的に接続する第２再配線層を含んでもよい。
【００１０】
前記外部接続端子は、前記第２封止体の側面から外部に突出していてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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