特許 6383265 半導体装置

(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】6383265

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20180820BHJP

   H01L 25/18 20060101ALI20180820BHJP

   H01L 25/065 20060101ALI20180820BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20180820BHJP

   H02M 5/45 20060101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   H01L25/04 C

   H01L25/08 Y

   H01L25/08 Z

   H02M7/48 Z

   H02M5/45

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-237477(P2014-237477)

(22)【出願日】2014年11月25日

(65)【公開番号】特開2016-100502(P2016-100502A)

(43)【公開日】2016年5月30日

【審査請求日】2017年9月6日

(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】 黒田 久美子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平３−２２６２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭４８−８０２０（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 特開２０１０−２２５９５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

Ｈ０１Ｌ ２５／０６５

Ｈ０１Ｌ ２５／１８

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｍ ５／４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイオードチップと、
前記ダイオードチップのＰ極またはＮ極のうちの一方である第１の極と電気的に接続され、かつ出力回路部分および制御回路部分を備えたインバータＩＣチップと、
前記ダイオードチップのＰ極またはＮ極のうちの他方である第２の極と直接またはバンプを介して電気的に接続され、かつ前記インバータＩＣチップとバンプを介して電気的に接続される基板と、を備え、
前記ダイオードチップと前記インバータＩＣチップと前記基板とが積層されてなる積層体を封止して一体化し、
前記インバータＩＣチップの一方の面の前記制御回路部分に前記ダイオードチップを積層し、前記インバータＩＣチップの他方の面が外部側に位置することを特徴とする半導体装置。

【請求項2】

前記インバータＩＣチップは、前記出力回路部分と前記制御回路部分が共通の半導体基板上に一体的に形成されてなるインバータＩＣで構成され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】

前記基板側に、前記インバータＩＣチップと前記ダイオードチップとを縦積層することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記ダイオードチップは、前記インバータＩＣチップの低圧回路部分に積層することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記ダイオードチップは、入力側で交流を整流するブリッジ構成のダイオードであり、交流入力側のダイオード同士を縦積層することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記インバータＩＣチップの前記出力回路部分の発熱は、前記インバータＩＣチップの前記他方の面に放出させ、前記インバータＩＣチップの前記制御回路部分および前記ダイオードチップの発熱は、前記基板に放出させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記インバータＩＣチップの外周部の前記基板上に受動部品を載置し、前記封止で一体化することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の実装技術には、例えば下記のものが開示されている。
特許文献１には、フリーホイールダイオードと、スイッチング半導体素子を制御する制御ＩＣとを備えるパワーモジュールにおいて、前記フリーホイールダイオード上に前記制御ＩＣを配置するパワーモジュールが記載されている。

【0003】

特許文献２には、片面がアクティブ面であるとともにその反対側の片面がパッシブ面としてそれぞれ形成されている第１の半導体チップと第２の半導体チップとを具備し、厚み方向に互いに重ねられてパッケージング樹脂によって樹脂パッケージされている樹脂パッケージ型半導体装置が記載されている。特許文献２に記載の樹脂パッケージ型半導体装置は、第１の半導体チップと第２の半導体チップとは、それらのアクティブ面どうしが互いに対面し合う向きとされ、かつ、第１の半導体チップと第２の半導体チップとの少なくとも一方のパッシブ面が、パッケージング樹脂の外部に露出している。

【0004】

特許文献３には、第１基板上に固定されたパワーＩＣチップと、パワーＩＣチップ上に形成されたパワー系バンプ電極及びシグナル系バンプ電極と、パワーＩＣチップの上に配置された絶縁性薄膜からなる第２基板と、第２基板の上に配置された制御用ＩＣチップと、制御用ＩＣチップの裏面に形成され且つ第２基板の表面電極にコンタクトするバンプ電極と、パワーＩＣチップのパワー系バンプ電極に接続された外部金属リードと、第２基板の配線に接続された外部金属リードと、を具備する半導体装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２−０４３５１２号公報

【特許文献2】特開平１１−１６３２５６号公報

【特許文献3】特開平０６−１８１２８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１では、ヒートシンクや外部入出力端子と絶縁基板の電極層、スイッチング半導体素子、フリーホイールダイオードおよび制御ＩＣを電気的に繋ぐボンディングワイヤを備えた構造のため、装置の厚さが大きくなり、大幅な小型化には限界がある。また、ボンディングワイヤを備えているため、電気的経路が長くなることからインダクタンスやノイズを低減する面でも不利な構造となっている。加えて、いわゆる出力回路であるスイッチング半導体素子と、このスイッチング半導体素子の制御回路である制御ＩＣとが独立した別体構造のため、例えば出力回路と制御回路が一体的に形成されて成るワンチップインバータＩＣ等の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。さらには、一般的な半導体素子を駆動するのに用いられる電源は、例えば家庭用交流電源を受電して、例えばダイオードで構成された整流回路によって直流に変換する必要がある。したがって、特許文献１に開示されたスイッチング素子とフリーホイールダイオードを備えた構造では、別に新たに整流回路を設ける必要がある。

【0007】

特許文献２および特許文献３に開示された半導体装置においても、いわゆる出力回路であるパワーＩＣチップと、制御用ＩＣチップとが独立した別体構造のため、例えば出力回路と制御回路が一体的に形成されて成るワンチップインバータＩＣ等の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。
例えば、従来の半導体装置を三相直流モータ駆動回路に適用した場合、インバータＩＣの他にダイオード４個、コイル１個、コンデンサ１個が必要であり、各部材は個別にモータ基板に実装されるため実装面積の縮小化は困難であった。このような小型高集積化に加え、高放熱化（低熱抵抗）、低インダクタンス化、および低インピーダンス化のそれぞれにおいて課題があった。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、優れた半導体装置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】

上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、ダイオードチップと、前記ダイオードチップのＰ極またはＮ極のうちの一方である第１の極と電気的に接続され、かつ出力回路部分および制御回路部分を備えたインバータＩＣチップと、前記ダイオードチップのＰ極またはＮ極のうちの他方である第２の極と直接またはバンプを介して電気的に接続され、かつ前記インバータＩＣチップとバンプを介して電気的に接続される基板と、を備え、前記ダイオードチップと前記インバータＩＣチップと前記基板とが積層されてなる積層体を封止して一体化し、前記インバータＩＣチップの一方の面の前記制御回路部分に前記ダイオードチップを積層し、前記インバータＩＣチップの他方の面が外部側に位置することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、優れた半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の縦構造を模式的に示す断面図である。

【図2】上記第１の実施形態に係る半導体装置の平面図を模式的に示す図である。

【図3】三相直流モータの駆動回路の一例を示す回路図である。

【図4】上記第１の実施形態に係る半導体装置の縦構造と三相直流モータの駆動回路との関係を示す概略図である。

【図5】上記第１の実施形態に係る半導体装置の平面図と三相直流モータの駆動回路との関係を示す概略図である。

【図6】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の縦構造と三相直流モータの駆動回路との関係を示す概略図である。

【図7】鋼板モータへの実装例を示す概略図である。

【図8】放熱フィンの取付け例を示す概略図である。

【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。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の縦構造を模式的に示す図、図２は、図１の平面図である。本実施形態の半導体装置は、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用として、三相直流モータを駆動する半導体装置に用いられる。

【0013】

[基本構造]
図１および図２に示すように、本実施形態の半導体装置１００は、略直方体状の形状を有している。
インバータＩＣチップ１は、略長方形板状の形状を有しており、図１に示すように、半導体装置１００の上面中央部を覆うように配置されている。また、基板８は、半導体装置１００の下面全体を覆う長方形板状の形状を有している。なお、上下とは、図面説明上のものである。
図１において、インバータＩＣチップ１は、その内部に出力回路２と制御回路３とを有している。なお、出力回路２、制御回路３の機能については後述する。
図２においては、インバータＩＣチップ１を取り去った状態の半導体装置１００を示す。ただし、インバータＩＣチップ１、およびその内部の出力回路２、制御回路３の位置を、それぞれの符号とともに破線で示す。図示のように、制御回路３の下方には、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが配置される。
図１を参照して、各ダイオードチップの配置状態の詳細を説明する。インバータＩＣチップ１と基板８との間には、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが配置される。各ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、各々Ｐ極面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、Ｎ極面６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとを有する。
ダイオードチップ４ａ，４ｃのＰ極面５ａ，５ｃは、インバータＩＣチップ１に接合され、電気的に接続されている。ダイオードチップ４ｂ，４ｄは、そのＮ極面６ｂ，６ｄが基板８に接しており、電気的に接続されている。ダイオードチップ４ａ，４ｃは、そのＮ極面６ａ，６ｃがバンプ７を介して基板８に電気的に接続されている。バンプ７は、金属または導電性接着材等である。
インバータＩＣチップ１と基板８の間には、樹脂１１が充填され、上述した各構成要素が一体化した半導体装置１００が構成されている。そして、図１に示すように、インバータＩＣチップ１は、その上面を露出させている。
なお、本実施形態では、Ｐ極またはＮ極のうちの一方である第１の極をＰ極面とし、Ｐ極またはＮ極のうちの他方である第２の極をＮ極面とした例であるが、Ｐ極とＮ極の極性を逆に構成する態様でもよい。

【0014】

このように、本実施形態の半導体装置１００は、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのＰ極面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと電気的に接続され、かつ出力回路２の部分および制御回路３の部分を備えたインバータＩＣチップ１と、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのＮ極面６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと直接またはバンプ７を介して電気的に接続されるとともに、インバータＩＣチップ１とバンプ７を介して電気的に接続される基板８が互いに積層されてなる積層体が樹脂１１で封止されて一体化されている。半導体装置１００は、インバータＩＣチップ１の一方の面の制御回路３部分にダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが積層され、インバータＩＣチップ１の他方の面が半導体装置１００の外部に露出している。

【0015】

インバータＩＣチップ１は、出力回路２の部分と制御回路３の部分が共通の半導体基板上に一体的に形成されてなるインバータＩＣで構成される。なお、インバータＩＣチップ１の特徴として、一方の面（ここでは、インバータＩＣチップ１の表面；出力回路２および制御回路３に対向する面）のみに回路が形成され、その裏面（露出面）には回路が形成されない。図１に示すように、インバータＩＣチップ１は、下面にのみ回路が形成され、露出している上面には回路は形成されない。
半導体装置１００は、インバータＩＣチップ１とダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの積層構造を採り、モータ駆動に必要な機能を一つのパッケージに収めている。

【0016】

[積層構造およびチップ配置]
ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、２つずつ２組に分かれて積層される。図１および図２では、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、ダイオードチップ４ａ，４ｂの組と、ダイオードチップ４ｃ，４ｄの組との２組に分かれて積層される。ここで、ダイオードチップ４ａ，４ｂ（４ｃ，４ｄ）は、２つのチップをダイオードチップ４ａのＮ極面６ａと、ダイオードチップ４ｂのＰ極面５ｂとを接合（縦積層）することができる。

【0017】

また、図１に示すように、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、インバータＩＣチップ１の制御回路３側にダイオードチップ４ａ，４ｃのＰ極面５ａ，５ｃが配置され、基板８側にダイオードチップ４ｂ，４ｄのＮ極面６ｂ，６ｄが配置される。すなわち、インバータＩＣチップ１の制御回路３部分に設けられた回路配線９に電気的に接続されるのは、ダイオードチップ４ａ，４ｃのＰ極面５ａ，５ｃである。このため、その対向面であるＮ極面６ａ，６ｃともう一方のダイオードチップ４ｂ，４ｄのＰ極面５ｂ，５ｄとが積層されて接続される。Ｎ極面６ｂ，６ｄの接続箇所と、基板電極１０とが接続されているので、ダイオードチップ４ｂ，４ｄのＮ極面６ｂ，６ｄは、基板８上に設けられた基板電極１０に電気的に接続される。このダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、例えばＳｉやＳｉＣ（Silicon Carbide）等からなる一般的な整流素子で構成することができる。

【0018】

インバータＩＣチップ１に備えられた出力回路２は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Power metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）およびサイリスタ等の大電流をオン・オフ制御する半導体素子が形成されたＳｉ、ＳｉＣ、ＳｉＮ（Silicon Nitride）およびＧａＡｓ等からなる半導体素子とすることができる。

【0019】

制御回路３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素子である。具体的には、制御回路３は、例えば通常の論理回路、ドライバ回路およびアナログ回路等が多数形成され、必要に応じてマイクロプロセッサ等が形成された半導体素子であり、出力回路２に流れる大電流を制御する機能を併せ持つことができる。例えば、出力回路２がパワーＭＯＳＦＥＴであれば、ゲート電圧を制御するものである。上記「大電流」とは、例えばＩＧＢＴでは大きくても１００Ａ程度である。また、後記する低圧回路の「低圧」とは，出力回路２よりも相対的に小さい電圧のことをいう。本実施の形態では、「低圧回路」は、制御回路３に対応している。
このように、インバータＩＣチップ１は、出力回路２の部分と制御回路３の部分の両方が備わって構成される。ただし、必ずしも出力回路２部分と制御回路３部分が一体となったインバータＩＣチップ１に限定されるものではない。

【0020】

バンプ７は、はんだ、Ａｕ、ＡｇもしくはＣｕを含む金属または導電性接着材等により構成され、インバータＩＣチップ１の表面に設けられた電極、およびダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ表面に設けられた電極と基板８の表面に設けられた基板電極１０とを電気的に接続する。なお、バンプ７を構成するはんだとしては、一般的な共晶はんだや鉛フリーはんだ等が用いられる。また、導電性接着材としては、Ａｇ、ＣｕおよびＮｉなどの金属フィラーが樹脂に含有もしくは金属のみで構成されたものが用いられる。ちなみに、バンプ７がＣｕで形成される場合は、そのバンプ７は例えばＣｕピラー（柱）と呼ばれる。このＣｕピラーバンプ７の少なくともその頭頂部の表面には、基板電極との接続用にはんだ等の導電性材料との接合安定性を向上させるため、ＡｕやＮｉ等のメッキを施しておくのが望ましい。

【0021】

基板８は、一般的なプリント基板等であり、樹脂基板または無機基板を用いる。すなわち、基板８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および紙フェノール基板等の樹脂基板、または、アルミナ基板およびセラミック基板等の無機基板が用いられる。

【0022】

封止樹脂１１は、例えばエポキシ樹脂、ビフェニール樹脂および不飽和ポリエステル等の一般的なモールド材からなり、金型を用いたトランスファーモールド工法等によって形成される。このトランスファーモールド工法を用いた場合、大量生産が可能なため、大幅なコスト低減が可能となる。さらに、一つの金型キャビティ内で複数の半導体装置１００をモールドして、切断成型して個片化するＭＡＰ（Molded Array Process）方式を採用することで、さらに大量生産やコストの面で有利となる。

【0023】

このように、半導体装置１００は、モータ駆動に必要な機能を一つのパッケージに収めるため、インバータＩＣチップ１とダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを積層することを基本構成とし、下記（１）−（３）の積層構造およびチップ配置を採る。
（１）ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、インバータＩＣチップ１の低圧回路面（制御回路３部分）に積層する（図２の符号ａ参照）。
（２）インバータＩＣチップ１は、裏面がパッケージ外に露出する（図１の符号ｂ参照）。
（３）ダイオードチップ４ａ，４ｃは、Ｐ極面がインバータＩＣチップ１に接続する（図１の符号ｃ参照）。

【0024】

以下、上述のように構成された半導体装置１００の動作について説明する。
図３は、三相直流モータの駆動回路の一例を示す回路図である。
図３に示すように、三相直流モータの駆動回路２００は、モータ２０６への電流をオン・オフ制御するインバータＩＣ２０１と、ダイオードブリッジ回路からなる整流回路２０２と、交流電源２０３と、整流された直流電圧や電流の安定化を図るコイル２０４とコンデンサ２０５を含んで構成される。
三相直流モータの駆動回路２００は、一般的な家庭用交流電源２０３をダイオードブリッジ回路からなる整流回路２０２で直流変換し、コイル２０４やコンデンサ２０５を介してインバータＩＣ２０１に接続され、このインバータＩＣ２０１によってモータ２０６を駆動する。コイル２０４は、例えば一般的な電源コイル等が用いられる。また、コンデンサ２０５は、例えば一般的なセラミックコンデンサ、電界コンデンサおよびフィルムコンデンサ等が用いられる。

【0025】

図４は、図１の半導体装置１００の縦構造と三相直流モータの駆動回路２００との関係を示す概略図である。図５は、図２の半導体装置１００の平面図と三相直流モータの駆動回路２００との関係を示した概略図である。
図４および図５に示すように、交流電源２０３は、半導体装置１００に備えられた基板８から基板電極１０とバンプ７を介して下段側のダイオードチップ４ｂと４ｄのＮ極面６ｂと６ｄへと繋がり、Ｐ極面５ｂと５ｄと積層接続された上段側のダイオードチップ４ａと４ｃのＮ極面６ａと６ｃとＰ極面５ａと５ｃを介してインバータＩＣチップ１の制御回路３部分に設けられた回路配線９に繋がる。そして、再びダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、基板８等を介して、半導体装置１００とは別に備えられたコイル２０４とコンデンサ２０５に繋がる。すなわち、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、ダイオードブリッジ回路を構成しており、交流を直流に変換する整流回路２０２に相当する。
整流された直流は、再び半導体装置１００の外周部に備え付けられたバンプ７を介してインバータＩＣチップ１に繋がり、このインバータＩＣチップ１の出力回路２と制御回路３によって交流に変換され、変換された主電流は再びバンプ７を介してモータ２０６へ供給されモータ２０６を駆動する。このとき、例えば三相直流モータであれば、位相の異なる３つの主電流がモータへと供給される。

【0026】

ここで、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、インバータＩＣチップ１の制御回路３部分に積層接続されている。したがって、インバータＩＣチップ１には出力回路２部分と制御回路３の部分に分割されているため、発熱量が多い出力回路２の部分は、インバータＩＣチップ１の他方の面から外部へと放熱し、一方、制御回路３やダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの発熱は基板８を介して外部へと放熱される。つまり、インバータＩＣチップ１の放熱経路が分離されることで、半導体装置１００の高放熱化が実現できる。このとき、インバータＩＣチップ１の他方面に、例えば放熱フィン等を設けることで、より放熱性が向上する（後記図８参照）。また、例えばモータの筺体に接続することで、インバータＩＣチップ１の発熱を直接モータ筺体に放熱することが可能となる（後記図７参照）。
なお、制御回路部分、ダイオードチップ、出力回路部分の発熱は、何れも「一方の面」、「他方の面」の双方から放出される。本実施形態は、熱伝導（または熱抵抗）としてどちらが大きいのかに着目したものである。

【0027】

以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置１００は、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのＰ極面と電気的に接続され、かつ出力回路２の部分および制御回路３の部分を備えたインバータＩＣチップ１と、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのＮ極面と直接またはバンプ７を介して電気的に接続され、かつインバータＩＣチップ１とバンプ７を介して電気的に接続される基板８と、を備える。半導体装置１００は、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとインバータＩＣチップ１と基板８とが積層されてなる積層体を封止して一体化し、インバータＩＣチップ１の一方の面の制御回路３の部分にダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを積層し、インバータＩＣチップ１の他方の面が外部側に位置する。すなわち、インバータＩＣチップ１の一方の面の制御回路３の部分にダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが積層され、インバータＩＣチップ１の他方の面が半導体装置１００の外部に露出している。

【0028】

インバータＩＣチップ１とダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが積層接続された構造を採るので、ヒートシンクの数を減らせたり、外部入出力端子およびボンディングワイヤが必要なく、半導体装置１００の小型化を実現することができる。

【0029】

また、本実施形態に係る半導体装置１００は、積層されたダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによって整流回路２０２（ダイオードブリッジ回路）を構成したので、高集積化と高機能化を実現することができる。

【0030】

また、本実施形態に係る半導体装置１００は、インバータＩＣチップ１の出力回路２の部分と制御回路３の部分とが分離され、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが制御回路３の部分に積層接続された構造を採る。これにより、インバータＩＣチップ１の出力回路２の部分の発熱は、インバータＩＣチップ１の他方面から外部に放熱し、制御回路３とダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの発熱は、基板８を介して外部に放出される。この放熱経路分離により、半導体装置１００の高放熱化と低熱抵抗化を実現することができる。換言すれば、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとインバータＩＣチップ１とを積層した上で高放熱化および低熱抵抗化が達成できたので、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとインバータＩＣチップ１とを一つのパッケージ構成とすることができる。

【0031】

また、本実施形態に係る半導体装置１００は、外部入出力端子やボンディングワイヤが不要であり、またバンプ７によって電気的に接続されるため、配線長を短くすることが可能である。このため、低インダクタンス、低抵抗および低インピーダンスを実現することができる。

【0032】

さらに、本実施形態に係る半導体装置１００は、インバータＩＣチップ１にダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのＰ極面を接続したので、インバータＩＣチップ１にダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのＮ極面を接続する場合より低インダクタンス化を図ることができる。本発明者らは、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのＰ極面とＮ極面とを逆にした構成、すなわちインバータＩＣチップ１にダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのＮ極面を接続した構成を採ると、本実施形態のようにＰ極面を接続した場合に比べてインダクタンスが増加することを確認した。

【0033】

このように、本実施形態に係る半導体装置１００は、半導体装置１００の小型高集積化、高機能化、高放熱化、低インダクタンス化および低インピーダンス化を一気に実現できる優れた半導体装置を実現できる。
かかる特徴を有する半導体装置１００は、家電用、自動車用および産業用のモータドライブや電源用途の半導体装置、特にインバータＩＣの小型高集積化、高機能化、高放熱化、低インダクタンスおよび低インピーダンス化に適用して有効である。

【0034】

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、本発明に係る半導体装置にコイルとコンデンサを内蔵してオールインワン化した例である。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置３００の縦構造と三相直流モータの駆動回路２００との関係を示した概略図である。
本実施形態に係る半導体装置３００は、第１の実施形態に係る半導体装置１００にコイル２０４とコンデンサ２０５を内蔵したものに相当する。以下、第１の実施形態と相違する事項を中心に説明する。

【0035】

図６に示すように、本実施形態に係る半導体装置３００では、基板８上に設けられた基板電極１０に、コイル２０４とコンデンサ２０５が接続されている。コイル２０４とコンデンサ２０５は、インバータＩＣチップ１の外周部の基板８上に設けられる。ここで、コイル２０４は、例えば一般的な電源コイル等が用いられ、また、コンデンサ２０５は、例えば一般的なセラミックコンデンサ、電界コンデンサおよびフィルムコンデンサ等を用いることができる。
したがって、半導体装置３００は、第１の実施形態に係る半導体装置１００に比べ、基板８を一回り大きくし、封止樹脂１１ですることで実現できる。

【0036】

このように、本実施形態に係る半導体装置３００では、コイル２０４とコンデンサ２０５を内蔵することで、三相直流モータの駆動回路２００に示した全ての機能を一つの半導体装置３００内に収めることができる。これにより、半導体装置３００の小型高集積化と高機能化を実現することができる。

【0037】

[実施例１]
図７は、半導体装置の鋼板モータへの実装例を示す概略図である。
図７に示すように、鋼板モータ４００は、モールドモータであり、シャフト４０１、軸受４０２、軸受４０２に固定されたロータ４０３、ロータ４０３の外周部に配置されたコイル４０４、および各部を収容して密閉し鋼板モータ外形を構成する鋼板４０５を備える。鋼板４０５は、シャフト４０１に対して同心円状に延びる有底円筒形の筺体本体４０５ａと、筺体本体４０５ａの円形開口部を塞ぐ蓋部４０５ｂと、からなる。
また、鋼板モータ４００は、筺体内部の軸受４０２の外周側に同心円形状のモータ基板４０６を備え、モータ基板４０６上に半導体装置１００（または、半導体装置３００）を載置する。半導体装置１００（３００）は、基板８の配線が基板電極１０（図示省略）を介してモータ基板４０６の配線に接続される。また、半導体装置１００（３００）は、インバータＩＣチップ１の裏面がパッケージ外に露出しており、この露出したインバータＩＣチップ１の裏面が鋼板４０５の蓋部４０５ｂに面接触するように配置される。

【0038】

ここで、半導体装置１００（３００）は、モータ駆動に必要な機能が１つのパッケージに収められ、かつ樹脂１１で一括封止（図１および図６参照）されているので、機器に組み込み使用されることの多いモールドモータ用に使用した場合、高信頼化を実現することができる。

【0039】

図７の符号ｄに示すように、半導体装置１００（３００）の制御回路３（図示省略）とダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ（図示省略）の発熱は、基板８を介して外部に放出され、さらにモータ基板４０６に放熱される。また、図７の符号ｅに示すように、半導体装置１００（３００）のインバータＩＣチップ１の発熱は、パッケージ外に露出した裏面を介して鋼板４０５の蓋部４０５ｂに放熱される。この場合、上述したように、インバータＩＣチップ１は出力回路２（図示省略）の部分と制御回路３（図示省略）の部分に分割されているため、発熱量が多い出力回路２の部分は、インバータＩＣチップ１の裏面から外部の蓋部４０５ｂへと放熱される。このように、１つのパッケージ構成において、放熱経路が分離されるので、高放熱化および低熱抵抗化を実現することができる。高放熱化および低熱抵抗化は、高信頼化にも寄与する。

【0040】

[実施例２]
図８は、半導体装置の放熱フィンの取付け例を示す概略図である。
図８に示すように、半導体装置１００（または、半導体装置３００）のインバータＩＣチップ１の裏面（露出側）に放熱フィン５００ａを有する放熱部材５００を取付けることも可能である。図７の符号ｆに示すように、半導体装置１００（３００）の制御回路３（図示省略）とダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ（図示省略）の発熱は、基板８に放出される。また、図７の符号ｇに示すように、半導体装置１００（３００）のインバータＩＣチップ１の発熱は、パッケージ外に露出した裏面を介して放熱部材５００に放熱される。一つのパッケージ構成において、放熱経路が分離されるので、高放熱化および低熱抵抗化を実現することができる。

【0041】

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。

【0042】

例えば、上記各実施形態では、インバータＩＣチップ１の制御回路３側にダイオードチップ４ａ，４ｃのＰ極面５ａ，５ｃを配置し、基板８側にダイオードチップ４ｂ，４ｄのＮ極面６ｂ，６ｄを配置しているが、ダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの「Ｐ極面」「Ｎ極面」は、「Ｐ極」「Ｎ極」であればよく、必ずしも「面」でなくてもよい。
また、上記各実施形態において、Ｐ極とＮ極を逆にした構成も可能である。ただし、Ｐ極とＮ極を逆に構成すると、インダクタンスが多少増える。

【0043】

また、上記各実施形態では、インバータＩＣチップ１の他方の面が半導体装置１００の外部に露出しているが、インバータＩＣチップ１の他方の面が外部側に位置するものであればどのような構成でもよい。

【符号の説明】

【0044】

１ インバータＩＣチップ
２ 出力回路
３ 制御回路
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ ダイオードチップ
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ Ｐ極面（Ｐ極）
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ Ｎ極面（Ｎ極）
７ バンプ
８ 基板
９ 回路配線
１０ 基板電極
１１ 封止樹脂
１００，３００ 半導体装置
２００ 三相直流モータ駆動回路
２０１ インバータＩＣ
２０２ 整流回路（ダイオードブリッジ回路）
２０３ 交流電源
２０４ コイル
２０５ コンデンサ
２０６ モータ（三相直流モータ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】