特許 6371122 パワー半導体装置および樹脂封止型モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6371122

(24)【登録日】2018年7月20日

(45)【発行日】2018年8月8日

(54)【発明の名称】パワー半導体装置および樹脂封止型モータ

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20180730BHJP

   H01L 25/18 20060101ALI20180730BHJP

   H01L 25/065 20060101ALI20180730BHJP

【ＦＩ】

   H01L25/04 C

   H01L25/08 B

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-117042(P2014-117042)

(22)【出願日】2014年6月5日

(65)【公開番号】特開2015-230990(P2015-230990A)

(43)【公開日】2015年12月21日

【審査請求日】2017年3月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000233273

【氏名又は名称】株式会社 日立パワーデバイス

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】河野 賢哉

(72)【発明者】

【氏名】桜井 健司

(72)【発明者】

【氏名】磯部 太輔

(72)【発明者】

【氏名】内海 智之

【審査官】 柴山 将隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２５８１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１５６４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１５２１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１８１２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１３４８６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−０６５３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３１９６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６８２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７０９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３７３９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４６７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６８２６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

Ｈ０１Ｌ ２５／０６５

Ｈ０１Ｌ ２５／１８

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

大電流をオン・オフ制御する半導体素子が形成された第１のＩＣチップと、前記第１のＩＣチップよりもチップサイズが大きく、かつ、大電流をオン・オフ制御する半導体素子が形成されていない第２のＩＣチップとを含んで構成され、
前記第１のＩＣチップと前記第２のＩＣチップとは、互いの主表面が対向するように配置されるとともに、前記第１のＩＣチップの主表面に形成された複数の第１の電極パッドと、前記第２のＩＣチップの主表面に形成され、前記複数の第１の電極パッドとそれぞれ対になる複数の第２の電極パッドとが第１の導電性接続部材を介して接着され、
前記第２のＩＣチップの主表面上の前記第１のＩＣチップが対向していない部分に、前記第２のＩＣチップの主表面上に配置された前記第１のＩＣチップの高さと略同じ高さを有する複数の突起状端子が形成されているパワー半導体装置であって、
前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの対のうち、第１のパッドサイズを有する前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの対は、第１の大きさを有する前記第１の導電性接続部材を介して接着され、
前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの対のうち、前記第１のパッドサイズよりも大きい第２のパッドサイズを有する前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの対は、前記第１の大きさよりも大きい第２の大きさを有する前記第１の導電性接続部材を介して接着され、
前記複数の突起状端子のそれぞれは、第１の端子サイズの大きさまたは前記第１の端子サイズよりも大きい第２の端子サイズの大きさに形成されていること
を特徴とするパワー半導体装置。

【請求項2】

大電流をオン・オフ制御する半導体素子が形成された第１のＩＣチップと、前記第１のＩＣチップよりもチップサイズが大きく、かつ、大電流をオン・オフ制御する半導体素子が形成されていない第２のＩＣチップと、前記第１のＩＣチップおよび前記第２のＩＣチップが実装される基板とを含んで構成され、
前記第１のＩＣチップと前記第２のＩＣチップとは、互いの主表面が対向するように配置されるとともに、前記第１のＩＣチップの主表面に形成された複数の第１の電極パッドと、前記第２のＩＣチップの主表面に形成され、前記複数の第１の電極パッドとそれぞれ対になる複数の第２の電極パッドとが第１の導電性接続部材を介して接着され、
前記第２のＩＣチップの主表面上の前記第１のＩＣチップが対向していない部分に、前記第２のＩＣチップの主表面上に配置された前記第１のＩＣチップの高さと略同じ高さを有する複数の突起状端子が形成され、
前記第１のＩＣチップの裏面および前記突起状端子の頭頂部が、第２の導電性接続部材を介して、前記基板の表面に形成された第３の電極パッドに接着されているパワー半導体装置であって、
前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの対のうち、第１のパッドサイズを有する前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの対は、第１の大きさを有する前記第１の導電性接続部材を介して接着され、
前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの対のうち、前記第１のパッドサイズよりも大きい第２のパッドサイズを有する前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの対は、前記第１の大きさよりも大きい第２の大きさを有する前記第１の導電性接続部材を介して接着され、
前記複数の突起状端子のそれぞれは、第１の端子サイズの大きさまたは前記第１の端子サイズよりも大きい第２の端子サイズの大きさに形成されていること
を特徴とするパワー半導体装置。

【請求項3】

前記第１の導電性接続部材は、はんだ、ＡｕもしくはＣｕからなる金属、または、導電性接着材で構成されること
を特徴とする請求項１に記載のパワー半導体装置。

【請求項4】

前記第１の導電性接続部材および前記第２の導電性接続部材は、それぞれが、はんだ、ＡｕもしくはＣｕからなる金属、または、導電性接着材で構成されること
を特徴とする請求項２に記載のパワー半導体装置。

【請求項5】

前記突起状端子は、はんだ、ＡｕまたはＣｕからなる金属で構成されること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のパワー半導体装置。

【請求項6】

モータを構成する機構部のうち、回転機構部を除いた部分が樹脂で封止され、前記樹脂の中に請求項１または請求項２に記載のパワー半導体装置が併せて封止されていること
を特徴とする樹脂封止型モータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パワー半導体装置とそのパワー半導体装置を搭載した樹脂封止モータに関する。

【背景技術】

【0002】

パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated-Gate Bipolar Transistor）などによって実現されるパワー半導体装置は、モータを制御するインバータ回路などに盛んに用いられている。そして、インバータ回路、言い換えれば、パワー半導体装置を備えたモータは、家電用のみならず産業用などでも小型化や低コスト化の要求が大きい。

【0003】

モータ制御用のインバータ回路は、多くの場合、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどが形成されたパワー半導体チップと、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路などが形成された制御回路チップと、を少なくとも含んで構成される。特許文献１には、このようなインバータ回路などを小型化するための技術として、ヒートシンク上に配置されたパワー半導体チップと、薄膜基板上に搭載された制御回路チップと、をボンディングワイヤまたはバンプ電極を介して接続して構成したマルチチップモジュール型のパワー半導体装置の例が開示されている。

【0004】

また、一般的なシステムＬＳＩ（Large Scale Integrated circuits）製造の分野では、第１のＩＣ（Integrated Circuits）チップ上に第２のＩＣチップを直接に搭載する、いわゆるチップ・オン・チップの技術が知られている。例えば、特許文献２には、第１のＩＣチップと第２のＩＣチップがボンディングワイヤを介して電気的に接続する例が開示され、特許文献３には、第１のＩＣチップと第２のＩＣチップがハンダバンプを介して電気的に接続する例が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平６−１８１２８６号公報

【特許文献2】特開２００１−２６７４８８号公報

【特許文献3】特開２００３−１７６５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示されたマルチチップモジュール型のパワー半導体装置では、パワー半導体チップにヒートシンクが取り付けられていること、パワー半導体チップと制御回路チップとが薄膜基板を介在させて電気的、機械的に接続されていること、さらに、それらが絶縁性のエンキャップ材やモールド樹脂で覆われた構造となっていることなどのために、パワー半導体装置自体の小型化には限界があり、また、大幅なコスト低減も望めない。加えて、特許文献１に開示されたパワー半導体装置は、外部接続用のリード端子を備えていることから、インダクタンスを低減する面でも不利な構造となっている。

【0007】

特許文献２および特許文献３に開示されたチップ・オン・チップ型のシステムＬＳＩでは、第１のＩＣチップ、第２のＩＣチップのいずれについても、放熱性については何ら考慮されていない。従って、その構造は、大電流が流れるパワー半導体装置の構造としては決して適切な構造とはいえない。

【0008】

以上の従来技術の現状に鑑み、本発明は、放熱性に優れ、小型化および低コスト化が容易なパワー半導体装置を実現するとともに、そのパワー半導体装置を搭載した樹脂封止型モータ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】

【0009】

本発明に係るパワー半導体装置は、大電流をオン・オフ制御する半導体素子が形成された第１のＩＣチップと、前記第１のＩＣチップよりもチップサイズが大きく、かつ、大電流をオン・オフ制御する半導体素子が形成されていない第２のＩＣチップとを含んで構成され、前記第１のＩＣチップと前記第２のＩＣチップとは、互いの主表面が対向するように配置されるとともに、前記第１のＩＣチップの主表面に形成された複数の第１の電極パッドと、前記第２のＩＣチップの主表面に形成され、前記複数の第１の電極パッドとそれぞれ対となる複数の第２の電極パッドとが第１の導電性接続部材を介して接着され、前記第２のＩＣチップの主表面上の前記第１のＩＣチップが対向していない部分に、前記第２のＩＣチップの主表面上に配置された前記第１のＩＣチップの高さと略同じ高さを有する複数の突起状端子が形成されているパワー半導体装置であって、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの対のうち、第１のパッドサイズを有する前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの対は、第１の大きさを有する前記第１の導電性接続部材を介して接着され、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの対のうち、前記第１のパッドサイズよりも大きい第２のパッドサイズを有する前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの対は、前記第１の大きさよりも大きい第２の大きさを有する前記第１の導電性接続部材を介して接着され、前記複数の突起状端子のそれぞれは、第１の端子サイズの大きさまたは前記第１の端子サイズよりも大きい第２の端子サイズの大きさに形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、放熱性に優れ、小型化および低コスト化が容易なパワー半導体装置が実現され、さらに、そのパワー半導体装置を搭載した樹脂封止型モータを提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態に係るパワー半導体装置の断面構造を模式的に示した図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係るパワー半導体装置下面図を模式的に示した図である。

【図3】モータを駆動するインバータ回路の例を示した図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係るパワー半導体装置の断面構造を模式的に示した図である。

【図5】本発明の第２の実施形態に係るパワー半導体装置の下面図を模式的に示した図である。

【図6】本発明の第１の実施形態に係るパワー半導体装置を用いた樹脂封止型モータの断面構造の例を模式的に示した図である。

【図7】本発明の第２の実施形態に係るパワー半導体装置を用いた樹脂封止型モータの断面構造の例を模式的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るパワー半導体装置１００ａの断面構造を模式的に示した図であり、図２は、本発明の第１の実施形態に係るパワー半導体装置１００ａの下面図を模式的に示した図である。この実施形態に係るパワー半導体装置１００ａは、例えば家庭用エアコンの室内外機に搭載されるファンモータなどに内蔵され、ファンモータの駆動用として用いられる。

【0014】

図１および図２に示すように、パワー半導体装置１００ａは、パワーＩＣチップ１とパワーＩＣチップ１よりもチップサイズが大きい集積回路チップ２とが、互いの主表面が対向するように配置されて構成される。このとき、パワーＩＣチップ１の主表面に設けられた電極パッド５ａと集積回路チップ２の主表面に設けられた電極パッド５ｂとは、導電性接続部材３ａを介して接着され（図１中の拡大図ａ参照）、パワーＩＣチップ１は、集積回路チップ２の主表面に機械的に固定される。

【0015】

ここで、パワーＩＣチップ１とは、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタなど大電流をオン・オフ制御する半導体素子が形成されたＳｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮなどからなる半導体チップをいう。また、集積回路チップ２とは、大電流をオン・オフ制御する半導体素子を含まない半導体チップをいう。すなわち、集積回路チップ２とは、例えば、通常の論理回路、メモリ回路、ドライバ回路、アナログ回路などが多数形成され（集積され）、必要に応じて、マイクロプロセッサなど形成された半導体チップをいう。ただし、本実施形態では、集積回路チップ２は、Ｓｉなどの基板上に電極パッド５ｂや配線８だけが形成されたものであってもよいとする。

【0016】

また、パワーＩＣチップ１の主表面とは、ソース領域、ベース領域、エミッタ領域などの不純物領域や、ソース電極、エミッタ電極、ゲート電極などの各種電極が形成されている側の表面をいい、図１に描かれたパワーＩＣチップ１では、上部側の表面が主表面となっている。また、集積回路チップ２についてもほぼ同様であり、図１に描かれた集積回路チップ２では、下部側の表面が主表面となっている。

【0017】

また、導電性接続部材３ａは、はんだ、ＡｕもしくはＣｕを含む金属または導電性接着材などにより構成され、パワーＩＣチップ１の主表面に設けられた電極パッド５ａと集積回路チップ２の主表面に設けられた電極パッド５ｂとを電気的に接続する役割を果たすとともに、パワーＩＣチップ１を集積回路チップ２に接着して固定する役割を果たす。なお、導電性接続部材３ａを構成するはんだとしては、一般的な共晶はんだ、鉛フリーはんだなどが用いられ、また、導電性接着材としては、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉなどの金属フィラーが樹脂に含有されたものが用いられる。

【0018】

さらに、パワーＩＣチップ１が接着された集積回路チップ２の主表面で、パワーＩＣチップ１が配置されていない部分に、パワー半導体装置１００ａの外部端子として機能する突起状端子４が、パワーＩＣチップ１を取り囲むように配設される（図２参照）。本実施形態では、この突起状端子４は、その背高がパワーＩＣチップ１の高さ、すなわち、集積回路チップ２の主表面からパワーＩＣチップ１の主表面の反対の面（以下、裏面という）までの高さにほぼ等しくなるように形成される。

【0019】

この突起状端子４は、図１の拡大図ｂに示されているように、集積回路チップ２の主表面に設けられた電極パッド５ｂ上（図１の拡大図ｂでは電極パッド５ｂの下側）に形成され、はんだ、Ｃｕ、Ａｕなどの金属からなる。なお、突起状端子４を形成するはんだとしては、一般的な共晶はんだ、鉛フリーはんだなどが用いられる。

【0020】

なお、突起状端子４がＣｕで形成される場合、その突起状端子４は、しばしば、Ｃｕピラーと呼ばれる。このＣｕピラー（突起状端子４）の少なくともその頭頂部の表面には、外部配線接続用のはんだなどの導電性材料を接合する場合の接合安定性を向上させるために、ＡｕやＮｉなどをめっきしておくのが好ましい。

【0021】

さらに、図１および図２に示されているように、導電性接続部材３ａと突起状端子４とは、集積回路チップ２の主表面に形成された配線８によって電気的に接続される。なお、配線８は、Ａｌ、Ｃｕなど導電度の大きい金属などで形成され、通常は、集積回路チップ２の主表面に形成される電極パッド５ａと同じ材料で形成される。

【0022】

また、とくに図示はしていないが、パワーＩＣチップ１の裏面（図１では下側の面）には、金属層が形成されている。その金属層は、パワーＩＣチップ１に形成される半導体素子が縦型のパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴの場合には、ドレイン電極やコレクタ電極などとして機能し、横型のパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴの場合には、基板電位を安定化させる電極として機能する。さらには、この金属層は、パワーＩＣチップ１の内部に形成される各種の半導体層や領域から絶縁されたものであってもよい。

【0023】

図３は、モータ１０６を駆動するインバータ回路１０の例を示した図である。図３に示すように、インバータ回路１０は、三相交流電源端子１０１と、ダイオードブリッジ回路からなる整流回路１０２と、直流電圧の安定化を図るコンデンサ１０３と、直交流変換に係る上アーム回路１０４と、下アーム回路１０５と、を含んで構成される。

【0024】

ここで、上アーム回路１０４は、コレクタが上位側の直流電源に接続され、エミッタがモータ１０６の三相の駆動信号それぞれに接続される３つのＩＧＢＴ１０４ａと、それぞれのＩＧＢＴ１０４ａのゲート電極を制御するゲート制御回路１０４ｂと、それぞれのＩＧＢＴ１０４ａのコレクタ−エミッタ間に並列に、かつ、逆電圧方向に接続される還流ダイオード１０４ｃとによって構成される。同様に、下アーム回路１０５は、エミッタが下位側の直流電源（接地電位）に接続され、コレクタがモータ１０６の三相の駆動信号それぞれに接続される３つのＩＧＢＴ１０５ａと、それぞれのＩＧＢＴ１０５ａのゲート電極を制御するゲート制御回路１０５ｂと、それぞれのＩＧＢＴ１０５ａのコレクタ−エミッタ間に並列に，かつ，逆電圧方向に接続される還流ダイオード１０５ｃとによって構成される。

【0025】

ところで、図１および図２に示したパワーＩＣチップ１上には、図３に示したＩＧＢＴ１０４ａ（１０５ａ）と還流ダイオード１０４ｃ（１０５ｃ）の組を、１組または複数組形成することができる。また、ゲート制御回路１０４ｂ（１０５ｂ）は、一般的な論理回路やドライバ回路などで構成されるため、そのすべてを集積回路チップ２上に形成することができる。そのため、インバータ回路１０のうち、少なくとも直交流変換に係る上アーム回路１０４および下アーム回路１０５の部分については、１つまたは複数のパワーＩＣチップ１と、１つの集積回路チップ２とからなるパワー半導体装置１００ａによって実現することができる。

【0026】

なお、図１および図２には、導電性接続部材３ａを介して、１つの集積回路チップ２に１つのパワーＩＣチップ１が取り付けられたパワー半導体装置１００ａが図示されているが、パワー半導体装置１００ａは、１つの集積回路チップ２に複数のパワーＩＣチップ１が取り付けられたものであってもよい。

【0027】

また、モータ１０６の駆動回路は、図３に示したようなＩＧＢＴ１０４ａ，１０５ａなどを用いたインバータ回路１０であってもよいが、パワーＭＯＳＦＥＴなどを用いて構成したものであってもよい。

【0028】

以上、図３のような直交流変換に係る上アーム回路１０４および下アーム回路１０５を図１および図２に示したようなパワー半導体装置１００ａで実現した場合、集積回路チップ２には、少なくとも５つの電流供給用の突起状端子４が設けられる。このうち２つは、直流電源端子（整流回路１０２およびコンデンサ１０３のプラス側端子（＋）およびマイナス側端子（−）に接続され、他の３つは、モータ１０６の駆動端子に電気的に接続される。

【0029】

ここで、図３における整流回路１０２およびコンデンサ１０３で構成される直流電源回路から供給される主電流は、まず、図１および図２における集積回路チップ２に設けられた突起状端子４、配線８および導電性接続部材３ａのいずれかを経由してパワーＩＣチップ１へ流れ込む。このパワーＩＣチップ１へ流れ込んだ主電流は、ＩＧＢＴ１０４ａまたは１０５ａのボディ部を通過し、さらに、他の導電性接続部材３ａを経由して集積回路チップ２へ戻り、他の配線８および突起状端子４を介して、三相のモータ駆動電流としてモータ１０６に供給される。なお、ここでは、ＩＧＢＴ１０４ａ，１０５ｂは、横型構造を想定しており、ＩＧＢＴ１０４ａ，１０５ｂのコレクタ電極もエミッタ電極もパワーＩＣチップの主表面側に形成されているものとしている。

【0030】

また、本実施形態に係るパワー半導体装置１００ａでは、集積回路チップ２のチップサイズがパワーＩＣチップ１のチップサイズよりも大きく、また、パワーＩＣチップ１が導電性接続部材３ａを介して集積回路チップ２に電気的に直接に接続される。そのため、主電流が流れる突起状端子４の大きさ、配線８の幅、電極パッド５ａ，５ｂを含む導電性接続部材３ａの大きさなどを大きくすることできる。その場合には、主電流の抵抗損失を低減することが可能になる、あるいは、主電流としてより大きな電流を流すことが可能になる。

【0031】

なお、図２の図中に示された突起状端子４のうち、大きいものは、主電流を流す外部端子として用いられ、小さいものは、例えば、ゲート制御用などの信号端子として用いられることを意味する。また、電極パッド５ａ，５ｂを含む導電性接続部材３ａについても同様である。

【0032】

本実施形態に係るパワー半導体装置１００ａは、パワーＩＣチップ１が導電性接続部材３ａを介して集積回路チップ２に接着される（機械的に直接に固定される）構造を有しているために、パワー半導体装置１００ａの厚みを薄くすること（低背化）が可能になり、小型化が実現される。

【0033】

また、本実施形態に係るパワー半導体装置１００ａは、パワーＩＣチップ１の裏面が直接に外に露出した構造を有しているため、そのパワーＩＣチップ１の裏面を、例えば、パワー半導体装置１００ａが適用されるファンモータの構造体などに直接に接着させることが容易になる。すなわち、本実施形態に係るパワー半導体装置１００ａは、ファンモータの構造体などをパワーＩＣチップ１からの発熱を放熱する放熱体として用いることが可能になるので、ファンモータなどの小型化や低コスト化を図る上で効果がある。

【0034】

また、本実施形態に係るパワー半導体装置１００ａは、集積回路チップ２に形成される突起状端子４の背高が、集積回路チップ２に取り付けられたパワーＩＣチップ１の高さにほぼ等しくなるように形成されるため、当該パワー半導体装置１００ａを実装する基板を放熱体として用いることが可能となる。

【0035】

また、本実施形態に係るパワー半導体装置１００ａは、特定のパッケージに封止されたものでもなく、樹脂などでモールドされたものでもなく、また、ヒートシンクなどの放熱体が付されたものでもない。そのため、リード端子も必要でないので、制御用の信号端子のインダクタンスや抵抗を小さくすることができ、さらには、その小型化、低コスト化を図る上でも効果がある。

【0036】

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係るパワー半導体装置１００ｂの断面構造を模式的に示した図であり、図５は、本発明の第２の実施形態に係るパワー半導体装置１００ｂの下面図を模式的に示した図ある。この第２の実施形態に係るパワー半導体装置１００ｂは、第１の実施形態に係るパワー半導体装置１００ａを基板６の上に取り付けたものに相当する。以下、第１の実施形態と相違する事項を中心に説明する。

【0037】

図４に示すように、第２の実施形態に係るパワー半導体装置１００ｂでは、集積回路チップ２の主表面に設けられた電極パッド５ｂ上（図４の拡大図ｃでは電極パッド５ｂの下側）に形成された突起状端子４は、導電性接続部材３ｂを介して、基板６上に形成された電極パッド５ｃに電気的に接続されるとともに、機械的に接着（固定）される。また、拡大した部分の図示を省略しているが、パワーＩＣチップ１の裏面は、導電性接続部材３ｂを介して、基板６上に形成された広い電極パッド（図示省略：ただし、図４の拡大図ｃに図示された電極パッド５ｃと同じ電極層）に電気的に接続されるとともに、機械的に接着（固定）される。

【0038】

ここで、基板６は、一般的なプリント基板などであり、樹脂基板または無機基板からなる。すなわち、基板６としては、ガラスエポキシ基板（ＦＲ−４）、ガラスコンポジット基板（ＣＥＭ−３）、紙フェノール基板などの樹脂基板、または、アルミナ基板、セラミック基板などの無機基板が用いられる。

【0039】

導電性接続部材３ｂは、はんだ、Ａｕ、Ｃｕなどの金属または導電性接着材などにより構成され、パワーＩＣチップ１の主表面に設けられた電極パッド５ａ（図１の拡大図ａを参照：図４では、図示を省略）と集積回路チップ２の主表面に設けられた電極パッド５ｂとを接続する導電性接続部材３ａと同じ材料であってもよい。なお、導電性接続部材３ｂを構成するはんだとしては、一般的な共晶はんだ、鉛フリーはんだなどが用いられ、また、導電性接着材としては、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉなどの金属フィラーが樹脂に含有されたものが用いられる。

【0040】

また、パワーＩＣチップ１の裏面および突起状端子４の基板６との接続部分（頭頂部）には、導電性接続部材３ｂを構成する導電性材料（はんだなど）が接合しやすいように、ＡｕやＮｉなどのめっきを施しておくのが好ましい。

【0041】

以上、第２の実施形態に係るパワー半導体装置１００ｂでは、パワーＩＣチップ１の裏面が導電性接続部材３ｂを介してほぼ全面にわたり基板６に接続されるため、パワー半導体装置１００ｂで発生する熱を基板６へ効率よく放熱させることができる。これにより、半導体装置１００ｂの高放熱化が実現される。

【0042】

また、第２の実施形態に係るパワー半導体装置１００ｂでは、例えば、ゲート制御回路１０４ｂ，１０５ｂ（図３参照）を統括して制御するマイクロプロセッサ（図示せず）などを基板６上に搭載することも可能になり、さらには、交直流変換に係る整流回路１０２やコンデンサ１０３（図３参照）を基板６上に搭載することも可能になる。よって、モータ１０６の駆動回路全体を小型化、低コスト化することが可能になる。

【0043】

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第１の実施形態に係るパワー半導体装置１００ａを用いた樹脂封止型モータ１１０ａの断面構造の例を模式的に示した図であり、図７は、本発明の第２の実施形態に係るパワー半導体装置１００ｂを用いた樹脂封止型モータ１１０ｂの断面構造の例を模式的に示した図である。

【0044】

図６に示ように、樹脂封止型モータ１１０ａは、回転シャフト１１１に取り付けられた磁気ロータ１１２の外周部を取り囲むようにコイル１１３が設けられて構成される。このとき、回転シャフト１１１は、図示しない架体に取り付けられた軸受１１４によって支持され、さらに、その架体には、第１の実施形態に係るパワー半導体装置１００ａが搭載された基板６ａが取り付けられている。そして、そのパワー半導体装置１００ａが搭載された基板６ａ、コイル１１３および軸受１１４は、そのほとんどの部分が架体ごと一括してモールド樹脂７によってモールドされ、機械的に固定される。

【0045】

また、図７に示す樹脂封止型モータ１１０ｂの構造も、図６に示した樹脂封止型モータ１１０ａの構造とほとんど同じである。第２の実施形態に係るパワー半導体装置１００ｂは、基板６（図４参照）を含んだものであるのに対し、第１の実施形態に係るパワー半導体装置１００ａは、基板６ａを含まないものであるという形式的な相違でしかない。図６および図７では、その相違は、基板６ａおよび基板６の大きさの違いで表されている。

【0046】

そして、いずれの場合でも、モールド樹脂７は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビフェニール樹脂などの一般的なモールド材料からなり、例えば、金型を用いたモールド方法などにより形成される。この金型を用いたモールド方法を用いた場合、大量生産が可能となるため、大幅なコスト低減が可能となる。

【0047】

なお、パワー半導体装置１００ａ，１００ｂは、もともとパッケージに封止されたものでもなく、また、樹脂でモールドされたものでもないが、本実施形態では、コイル１１３などとともに、モールド樹脂７でモールドされる。そのため、パワー半導体装置１００ａ，１００ｂ内部への水や異物の侵入が防止され、さらには、導電性接続部材３ａ，３ｂが受ける熱応力が緩和される。その結果、パワー半導体装置１００ａ，１００ｂの信頼性が向上する。

【0048】

なお、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、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、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を加えることも可能である。

【符号の説明】

【0049】

１ パワーＩＣチップ（第１のＩＣチップ）
２ 集積回路チップ（第２のＩＣチップ）
３ａ 導電性接続部材（第１の導電性接続部材）
３ｂ 導電性接続部材（第２の導電性接続部材）
４ 突起状端子
５ａ 電極パッド（第１の電極パッド）
５ｂ 電極パッド（第２の電極パッド）
５ｃ 電極パッド（第３の電極パッド）
６，６ａ 基板
７ モールド樹脂
８ 配線
１０ インバータ回路
１０１ 三相交流電源端子
１０２ 整流回路
１０３ コンデンサ
１０４ 上アーム回路
１０５ 下アーム回路
１０６ モータ
１０４ａ，１０５ａ ＩＧＢＴ
１０４ｂ，１０５ｂ ゲート制御回路
１０４ｃ，１０５ｃ 還流ダイオード
１００ａ，１００ｂ パワー半導体装置
１１０ａ，１１０ｂ 樹脂封止型モータ
１１１ 回転シャフト
１１２ 磁気ロータ
１１３ コイル
１１４ 軸受

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】