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公開番号2025165588
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2024069729
出願日2024-04-23
発明の名称半導体装置及び電気機器
出願人サンケン電気株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 25/07 20060101AFI20251028BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】放熱特性が向上した高信頼性の半導体装置を得る。
【解決手段】パワー半導体チップ10、制御用チップ20が順次積層されて搭載される。パワー半導体チップ10は、導電性の金属接合層を介して接合される。この際、パワー半導体チップ10の裏面には、ドレイン(D)電極と接続された大型の金属製のパッド11が形成される。制御用チップ20とパワー半導体チップ10の間は絶縁性の絶縁接合層によって接合される。ドレイン(D)電極、ゲート(G)電極以外の電極(端子)は、この半導体装置1においてy方向の負側、正側においてそれぞれ突出するピン(リード端子)として取り出される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
金属製のリードフレーム上に、第１主電極と第２主電極との間の電流が制御電極で制御されるパワー半導体素子が形成されたパワー半導体チップと、前記パワー半導体素子の制御を行う制御素子が形成された制御用チップと、が搭載された構造が絶縁性の樹脂材料で構成された封止樹脂層中に設けられた半導体装置であって、
前記パワー半導体チップにおいて、前記第１主電極と接続されたパッドが下面に、前記第２主電極と接続されたパッド、及び前記制御電極と接続されたパッドが、上面にそれぞれ形成され、
前記パワー半導体チップと前記リードフレームとの間は導電性の金属接合層で接合され、
前記制御用チップは、前記パワー半導体チップの上に、絶縁性の絶縁接合層を介して接合され、かつ前記パワー半導体チップにおける前記制御電極と接続されたパッドと接続され、
前記封止樹脂層の下面で前記リードフレームが露出し、
水平方向に沿った一方向における一方の側で前記パワー半導体素子における前記第２主電極と接続されたピンが、前記一方向における他方の側で前記制御素子の制御に用いられる電極と接続されたピンが、それぞれ前記封止樹脂層から突出するように構成されたことを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
前記パワー半導体チップにおいて、前記第１主電極は高電位が印加される側の電極であり、前記第２主電極は低電位が印加される側の電極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】
前記金属接合層ははんだ又は銀粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記絶縁接合層は、接着材又は絶縁性フィルムであることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の半導体装置が用いられたことを特徴とする電気機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、半導体装置、及びこれが用いられた電気機器に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
大電流のスイッチングや整流を行うパワー半導体素子（整流用ダイオード、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等）と、これを制御するための制御用ＩＣとを共通のモジュール中に設けたＩＰＤ（ＩｎｔｅｌｉｇｅｎｔＰｏｗｅｒＤｅｖｉｃｅ）が知られている。この場合には、パワー半導体素子と制御用ＩＣは異なる半導体基板に形成され、このうち動作中における発熱量が大きいパワー半導体素子が形成された半導体基板に対する放熱効率が高い事が望まれる。
【０００３】
また、制御用ＩＣの機能としては、例えばパワー半導体素子において過度の温度上昇が発生した場合には、その動作を強制的に中止させて警報を外部に発する等の動作を行うことがある。
【０００４】
こうしたＩＰＤの構造については、例えば特許文献１等に記載されている。このＩＰＤ（半導体装置）においては、大きな放熱板にパワー半導体素子が形成された半導体基板（パワー半導体チップ）が搭載され、この放熱板と別体とされた小さな放熱板に制御用ＩＣが形成された半導体基板（制御用チップ）が搭載され、後者の放熱板に温度センサが搭載されている。これらの構造全体は、共通のパッケージ（封止樹脂層）中に封止されている。
【０００５】
この構造によって、動作時における過度の温度上昇を抑制してパワー半導体素子の制御を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許４９８５８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
パワー半導体素子における低オン抵抗や低スイッチング損失を実現するためには、素子サイズを大きくする、すなわち、パワー半導体チップを大きくすることが有効である。この場合には、半導体装置全体のサイズが大きくなった。この場合、制御用チップとパワー半導体チップを共に設けた半導体装置のサイズは特に大きくなった。あるいは、半導体装置全体の大きさが限定された場合には、パワー半導体素子におけるオン抵抗やスイッチング損失を改善することは困難であった。
【０００８】
従って、パワー半導体チップの面積を大きくとることができるＩＰＤが望まれた。
【０００９】
本開示は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する半導体装置及び電気機器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】
【００１０】
本開示は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本開示の半導体装置は、金属製のリードフレーム上に、第１主電極と第２主電極との間の電流が制御電極で制御されるパワー半導体素子が形成されたパワー半導体チップと、前記パワー半導体素子の制御を行う制御素子が形成された制御用チップと、が搭載された構造が絶縁性の樹脂材料で構成された封止樹脂層中に設けられた半導体装置であって、前記パワー半導体チップにおいて、前記第１主電極と接続されたパッドが下面に、前記第２主電極と接続されたパッド、及び前記制御電極と接続されたパッドが、上面にそれぞれ形成され、前記パワー半導体チップと前記リードフレームとの間は導電性の金属接合層で接合され、前記制御用チップは、前記パワー半導体チップの上に、絶縁性の絶縁接合層を介して接合され、かつ前記パワー半導体チップにおける前記制御電極と接続されたパッドと接続され、前記封止樹脂層の下面で前記リードフレームが露出し、水平方向に沿った一方向における一方の側で前記パワー半導体素子における前記第２主電極と接続されたピンが、前記一方向における他方の側で前記制御素子の制御に用いられる電極と接続されたピンが、それぞれ前記封止樹脂層から突出するように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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