半導体装置
【課題】 ＩＧＢＴのようなＭＯＳ型デバイスを気密構造の平型パッケージに実装した半導体装置に関し、内部での縁面放電を皆無にすることを目的とする。
【解決手段】 ＩＧＢＴチップ１のエミッタ電極が配置された面の外周にはガードリング部２が形成されており、そのガードリング部２を覆うようにして額縁状の絶縁フィルム３が接着されている。この絶縁フィルム３の外形寸法はＩＧＢＴチップ１の外形寸法よりも大きく形成され、その外周端部はチップ端面４よりも必ず外側に出るようにしてＩＧＢＴチップ１に接着される。これにより、チップ端面４とエミッタ電極との間の縁面距離が延長され、電界強度の影響を緩和することができ、放電耐量が上がる。たとえ絶縁フィルム３に微小な金属粉が乗ったとしても、それによる電界強度の変化はないので、縁面放電が発生することはない。
【解決手段】 ＩＧＢＴチップ１のエミッタ電極が配置された面の外周にはガードリング部２が形成されており、そのガードリング部２を覆うようにして額縁状の絶縁フィルム３が接着されている。この絶縁フィルム３の外形寸法はＩＧＢＴチップ１の外形寸法よりも大きく形成され、その外周端部はチップ端面４よりも必ず外側に出るようにしてＩＧＢＴチップ１に接着される。これにより、チップ端面４とエミッタ電極との間の縁面距離が延長され、電界強度の影響を緩和することができ、放電耐量が上がる。たとえ絶縁フィルム３に微小な金属粉が乗ったとしても、それによる電界強度の変化はないので、縁面放電が発生することはない。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、特に絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのパワーデバイスを対象に、基板の一主面に第１の主電極（エミッタ電極）および制御電極（ゲート電極）、別な主面に第２の主電極（コレクタ電極）を有する半導体チップを外気と完全に気密が保持された構造の平型セラミックパッケージ内に組み込んだ半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＧＢＴは、ＭＯＳ（金属酸化物半導体）型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）とバイポーラトランジスタとの特性を併せ持った素子であり、パワースイッチングデバイスとしてモータを制御するインバータの応用などに幅広く使われている。さらに、最近では電圧駆動型で使いやすく、また、安全動作領域が広くて壊れにくいという特長から、従来のＧＴＯ（ゲート・ターン・オフ）サイリスタの領域である大容量領域までＩＧＢＴの用途が広がりつつある。
【０００３】このＩＧＢＴのようなＭＯＳ制御デバイスでは、チップの製造プロセスがＧＴＯサイリスタなどと違って、数ミクロンからサブミクロンの精度が要求されるので、大きなウエーハをそのままデバイスとして使用する工程は良品率の関係から採用できなくて、１０ｍｍから２８ｍｍ角程度のチップを複数個並列に実装することが必要である。
【０００４】また、このようなＩＧＢＴのようなＭＯＳ制御デバイスでは、半導体チップの一主面上にエミッタ電極とゲート電極とが並んで作られている。このために一般的なモジュール構造ではＩＧＢＴチップをパッケージ容器に組み込む場合に、下面側に作られたコレクタは、ＩＧＢＴを放熱体兼用の金属ベース上にマウントして外部に引き出し、エミッタ電極とゲート電極とは別々に外部導出端子を介して引き出すことにより、パッケージ内部に実装する。その後、プラスチックパッケージを外部に設け、その中に放電防止のためにゲルなどのシリコーン系樹脂を封入する。
【０００５】しかしながら、ＩＧＢＴをＧＴＯサイリスタのような平型セラミックパッケージに組み込んだ平型ＩＧＢＴでは、セラミックパッケージを使用し、窒素を封入して完全に気密を保つ形を採っている。したがって、平型ＩＧＢＴはゲルなどを注入できるような構造でないため、別な放電対策が必要である。このため、従来では、チップの縁面放電を防ぐためにエミッタ側の主電極から縁面までのチップ表面を不動態化することが行われている。これはポリイミドを１０ミクロン程度塗布することでパッシベーション膜を形成し、これによって、チップのエッジにかかる電界強度を弱めるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＩＧＢＴのチップは複数のチップが形成された１枚のウエーハをダイシングにより切断、分離することにより得られるが、その際あるいはその後の加工の際にチップに微小な削り屑あるいは微小な金属粉が付着していることがある。平型ＩＧＢＴのチップ端面の構造では、チップエッジと主電極との間はポリイミド膜にて保護されているが、組み立ての際などでそのポリイミド膜の上に上記のような金属粉などの異物が乗ることがある。ポリイミド膜に金属粉などが乗ると、その部分の電界強度が強くなり、実デバイスの放電耐量が低下してそこで放電が発生したり放電によりチップが破壊したりするという問題点があった。
【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ＩＧＢＴのようなＭＯＳ型デバイスを複数個、平型パッケージに実装する上で、内部での縁面放電を皆無にした半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解決するために、第１の主面に第１の主電極および制御電極、第２の主面に第２の主電極を有するＭＯＳ制御型半導体チップを気密構造の平型パッケージに組み込んだ半導体装置において、前記第１の主面のチップエッジ部に外形寸法が少なくともチップ外形寸法よりも大きい絶縁性の樹脂フィルムを接着したことを特徴とする半導体装置が提供される。
【０００９】このような半導体装置によれば、絶縁性の樹脂フィルムとチップとの相対位置は、樹脂フィルムがチップよりも必ず外側に突き出る構造としたことにより、チップ端面と主電極との間の縁面距離が伸び、放電耐量を上げることができる。また、たとえ樹脂フィルムに金属粉などの導電性の異物が乗っても、縁面放電を誘発するような電界強度の急変がないため、あらゆるパッケージ内部の雰囲気に対して安定した動作を確保することができ、信頼性を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、複数のＩＧＢＴチップを搭載した加圧接触構造を有する平型パワーパックに適用した場合を例に図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明を適用したＩＧＢＴチップの構成を示す図であって、（Ａ）はチップの平面図、（Ｂ）はチップのａ−ａ矢視側面図である。図１において、ＩＧＢＴチップ１は上面に第１の主電極であるエミッタ電極と制御電極であるゲート電極（図示せず）が配置され、下面は第２の主電極であるコレクタ電極を構成している。ＩＧＢＴチップ１の上面には、その外周に沿ってガードリング部２が形成されている。そのガードリング部２を覆うようにして額縁状の絶縁フィルム３が形成されている。この絶縁フィルム３の外形寸法はＩＧＢＴチップ１の外形寸法よりも大きく形成され、絶縁フィルム３をＩＧＢＴチップ１に接着するときには、絶縁フィルム３の外周端部がチップ端面４よりも必ず外側に飛び出した状態になるよう正確に位置合わせが行われる。このように、絶縁フィルム３を外周がチップ端面４より外側に出るよう設けたことにより、チップ端面４とエミッタ電極との間の縁面距離が延長されるため、電界強度の影響が緩和され、素子自身の持つ耐圧よりも少なくとも５００ボルトは放電耐量が上がる。したがって、絶縁フィルム３の外側に飛び出す長さの量は、必要な絶縁耐圧で決定される。
【００１２】なお、パワーパックには、複数個のＩＧＢＴチップ１が搭載されるが、これらのＩＧＢＴチップ１と同時に複数個のフライホイールダイオードチップも内蔵される。このフライホイールダイオードチップについてもＩＧＢＴチップ１と同様に、その主電極であるアノード電極のある上面の外周に同様の絶縁フィルムが接着される。
【００１３】図２はＩＧＢＴチップの実装例を示すパワーパックの断面図である。図２において、モリブデン（Ｍｏ）基板５は、その上面に碁盤の目状に形成された溝部６を有している。その溝部６には耐熱性の樹脂によって形成された枡目状の位置決めガイド７が嵌合されている。それぞれ絶縁フィルム３が接着されたＩＧＢＴチップ１は位置決めガイド７によって規定されたＭｏ基板５上に実装される。このとき、ＩＧＢＴチップ１はコレクタ電極を下にして絶縁フィルム３を位置決めガイド７の内壁面に沿って摺動させながら位置決めガイド７によって囲まれた空間に挿入される。したがって、このＩＧＢＴチップ１の実装の際には、絶縁フィルム３がＩＧＢＴチップ１のチップ端面４より外側に突出していることにより、チップ端面４は位置決めガイド７の内壁面に直接接触することがなく、接触によるＩＧＢＴチップ１の物理的損傷が防止されることになる。このため、絶縁フィルム３は自身の曲がりを回避するために柔軟性のある材料および厚さが必要となる。また、ＩＧＢＴチップ１は絶縁フィルム３を介して位置決めされるために、熱膨張率の違いで発生したチップ端面４に対する熱応力が絶縁フィルム３で吸収され、しかもＩＧＢＴチップ１にたとえば振動などが発生したとしても絶縁フィルム３が介在していることにより、チップ端面４が位置決めガイド７と擦れることはなく、安定した状態を保つことができる。さらに、ＩＧＢＴチップ１のエミッタ電極に対応する位置に、モリブデン製のエミッタ端子８が配置されている。ＩＧＢＴチップ１はこのエミッタ端子８とＭｏ基板５とにより上下から加圧接触によってそれぞれ主電極に電気的に接続されることになる。なお、ＩＧＢＴチップ１のゲート電極は位置決めガイド７の外側に周設されたセラミック基板上の配線パターンにそれぞれワイヤボンディングすることにより外部に導かれるエミッタ端子８は中間の高さ位置につば状突起を有し、それを介して位置決めガイド７内に正確に位置決めされている。このエミッタ端子８はＩＧＢＴチップ１の微細なパターンに対して上から加圧することになるので、エミッタ端子８とＩＧＢＴチップ１とが正確に位置合わせされていなければならない。エミッタ端子８は位置決めガイド７により正確に位置決めされるが、ＩＧＢＴチップ１の位置決めは絶縁フィルム３を介して行われるため、絶縁フィルム３のＩＧＢＴチップ１への接着はエミッタ端子８との相対位置を考慮して正確に位置合わせを行った上で行わなければならない。
【００１４】図３はＩＧＢＴチップへ絶縁フィルムを接着する工程を示す説明図であって、（Ａ）はチップの位置合わせ状態を示し、（Ｂ）は熱圧着動作状態を示し、（Ｃ）は絶縁フィルムの接着後の状態を示している。ＩＧＢＴチップ１は耐圧の安定確保のためのパッシベーション膜にポリイミドを用いている場合には、絶縁フィルム３としてポリイミド系の樹脂が使用される。絶縁フィルム３をポリイミド系とすることにより、ＩＧＢＴチップ１への接着には熱圧着方法を用いることができる。絶縁フィルム３はＩＧＢＴチップ１の位置決めガイド７への挿入のときにフィルム自体の曲がりを回避するため、少なくとも３０ミクロンの厚さは必要となる。
【００１５】ＩＧＢＴチップ１と絶縁フィルム３との相対位置を規定するために、位置合わせ用の基台１０が使用される。この基台１０の上面には、その中央にＩＧＢＴチップ１を嵌め込む凹部が形成され、外周には絶縁フィルム３を嵌め込むリング状規制部材が設けられている。この凹部およびリング状規制部材はエミッタ端子８とＩＧＢＴチップ１との相対位置に合わせて位置決めされている。
【００１６】まず、（Ａ）に示したように、基台１０の中央にある凹部にＩＧＢＴチップ１を嵌め込み、上から絶縁フィルム３をリング状規制部材の中に挿入する。次に、（Ｂ）に示したように、下面が絶縁フィルム３の形状に合わせてリング状の端面形状を有する加熱装置１１を降下させ、絶縁フィルム３を加圧する。これにより、絶縁フィルム３はＩＧＢＴチップ１のポリイミドを用いたパッシベーション膜に接着され、（Ｃ）に示したように、絶縁フィルム３が接着されたＩＧＢＴチップ１を得ることができる。これにより、絶縁フィルム３は±５０ミクロン程度の位置決め精度を以てＩＧＢＴチップ１に接着することができる。
【００１７】図４はＩＧＢＴチップの放電耐圧特性を示す図である。図４において、横軸はＩＧＢＴチップの測定雰囲気の気圧を示し、縦軸は気中放電を開始する最低電圧であるＩＧＢＴチップの耐圧を示している。試料としては、アバランシェ耐圧が３０００ボルト程度のＩＧＢＴチップを使用した。
【００１８】ここで、曲線２０は参考のために絶縁フィルムがなく、パッシベーション膜に金属粉が乗っていない状態でのＩＧＢＴチップの耐圧変化特性を示している。この特性から、ＩＧＢＴチップのエミッタ側のパッシベーション膜付近とコレクタ側のチップ端面との間で発生する放電は気圧が減少するに連れて直線的に低下していることが分かる。この結果から、パワーパック内は通常窒素によって１．０１×１０5 Ｐａ以上の圧力に保持されていることから、１．０１×１０5 Ｐａより低い雰囲気で放電が発生しなければ、高い耐放電性を有していると言える。
【００１９】曲線２１は絶縁フィルムがなく、パッシベーション膜に５００μｍの大きさの金属粉を載せた状態でのＩＧＢＴチップの耐圧変化特性を示している。この特性から、実際の使用時に近い１．０１×１０5 Ｐａ付近の放電耐圧は大きく減少していることが分かる。
【００２０】曲線２２は絶縁フィルムがあり、この絶縁フィルムに５００μｍの大きさの金属粉を載せた状態でのＩＧＢＴチップの耐圧変化特性を示している。この特性から、絶縁フィルムを接着したことにより、たとえ、金属粉が乗った状態でも気圧が０．２０２×１０5 Ｐａまで低下しても放電は発生せず、良好な耐放電性を示していることが分かる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、セラミックパッケージに気密封止されたＭＯＳ型のマルチチップ半導体装置において、チップエッジ部に外形寸法が少なくともチップ外形寸法よりも大きい絶縁性の樹脂フィルムを接着する構成とした。これにより、チップ端面と主電極との間の縁面距離が延長され、その間の電界強度が緩和されることにより放電耐量を上げることができ、たとえ、微小金属粉などが混入するなどの劣悪な環境要因があっても絶縁耐圧を減少させることはなくなり、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００２２】また、樹脂フィルムはチップ外形寸法よりも大きいため、チップを位置決めガイドを利用して実装するときのチップの位置決め機能を有し、位置決めガイドとは所定距離だけ隔離されているため、チップが位置決めガイドと接触したり応力を受けることはなくなり、チップの安定状態を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＩＧＢＴチップの構成を示す図であって、（Ａ）はチップの平面図、（Ｂ）はチップのａ−ａ矢視側面図である。
【図２】ＩＧＢＴチップの実装例を示すパワーパックの断面図である。
【図３】ＩＧＢＴチップへ絶縁フィルムを接着する工程を示す説明図であって、（Ａ）はチップの位置合わせ状態を示し、（Ｂ）は熱圧着動作状態を示し、（Ｃ）は絶縁フィルムの接着後の状態を示している。
【図４】ＩＧＢＴチップの放電耐圧特性を示す図である。
【符号の説明】
１ ＩＧＢＴチップ
２ ガードリング部
３ 絶縁フィルム
４ チップ端面
５ モリブデン（Ｍｏ）基板
６ 溝部
７ 位置決めガイド
８ エミッタ端子
１０ 基台
１１ 加熱装置
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、特に絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのパワーデバイスを対象に、基板の一主面に第１の主電極（エミッタ電極）および制御電極（ゲート電極）、別な主面に第２の主電極（コレクタ電極）を有する半導体チップを外気と完全に気密が保持された構造の平型セラミックパッケージ内に組み込んだ半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＧＢＴは、ＭＯＳ（金属酸化物半導体）型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）とバイポーラトランジスタとの特性を併せ持った素子であり、パワースイッチングデバイスとしてモータを制御するインバータの応用などに幅広く使われている。さらに、最近では電圧駆動型で使いやすく、また、安全動作領域が広くて壊れにくいという特長から、従来のＧＴＯ（ゲート・ターン・オフ）サイリスタの領域である大容量領域までＩＧＢＴの用途が広がりつつある。
【０００３】このＩＧＢＴのようなＭＯＳ制御デバイスでは、チップの製造プロセスがＧＴＯサイリスタなどと違って、数ミクロンからサブミクロンの精度が要求されるので、大きなウエーハをそのままデバイスとして使用する工程は良品率の関係から採用できなくて、１０ｍｍから２８ｍｍ角程度のチップを複数個並列に実装することが必要である。
【０００４】また、このようなＩＧＢＴのようなＭＯＳ制御デバイスでは、半導体チップの一主面上にエミッタ電極とゲート電極とが並んで作られている。このために一般的なモジュール構造ではＩＧＢＴチップをパッケージ容器に組み込む場合に、下面側に作られたコレクタは、ＩＧＢＴを放熱体兼用の金属ベース上にマウントして外部に引き出し、エミッタ電極とゲート電極とは別々に外部導出端子を介して引き出すことにより、パッケージ内部に実装する。その後、プラスチックパッケージを外部に設け、その中に放電防止のためにゲルなどのシリコーン系樹脂を封入する。
【０００５】しかしながら、ＩＧＢＴをＧＴＯサイリスタのような平型セラミックパッケージに組み込んだ平型ＩＧＢＴでは、セラミックパッケージを使用し、窒素を封入して完全に気密を保つ形を採っている。したがって、平型ＩＧＢＴはゲルなどを注入できるような構造でないため、別な放電対策が必要である。このため、従来では、チップの縁面放電を防ぐためにエミッタ側の主電極から縁面までのチップ表面を不動態化することが行われている。これはポリイミドを１０ミクロン程度塗布することでパッシベーション膜を形成し、これによって、チップのエッジにかかる電界強度を弱めるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＩＧＢＴのチップは複数のチップが形成された１枚のウエーハをダイシングにより切断、分離することにより得られるが、その際あるいはその後の加工の際にチップに微小な削り屑あるいは微小な金属粉が付着していることがある。平型ＩＧＢＴのチップ端面の構造では、チップエッジと主電極との間はポリイミド膜にて保護されているが、組み立ての際などでそのポリイミド膜の上に上記のような金属粉などの異物が乗ることがある。ポリイミド膜に金属粉などが乗ると、その部分の電界強度が強くなり、実デバイスの放電耐量が低下してそこで放電が発生したり放電によりチップが破壊したりするという問題点があった。
【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ＩＧＢＴのようなＭＯＳ型デバイスを複数個、平型パッケージに実装する上で、内部での縁面放電を皆無にした半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解決するために、第１の主面に第１の主電極および制御電極、第２の主面に第２の主電極を有するＭＯＳ制御型半導体チップを気密構造の平型パッケージに組み込んだ半導体装置において、前記第１の主面のチップエッジ部に外形寸法が少なくともチップ外形寸法よりも大きい絶縁性の樹脂フィルムを接着したことを特徴とする半導体装置が提供される。
【０００９】このような半導体装置によれば、絶縁性の樹脂フィルムとチップとの相対位置は、樹脂フィルムがチップよりも必ず外側に突き出る構造としたことにより、チップ端面と主電極との間の縁面距離が伸び、放電耐量を上げることができる。また、たとえ樹脂フィルムに金属粉などの導電性の異物が乗っても、縁面放電を誘発するような電界強度の急変がないため、あらゆるパッケージ内部の雰囲気に対して安定した動作を確保することができ、信頼性を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、複数のＩＧＢＴチップを搭載した加圧接触構造を有する平型パワーパックに適用した場合を例に図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明を適用したＩＧＢＴチップの構成を示す図であって、（Ａ）はチップの平面図、（Ｂ）はチップのａ−ａ矢視側面図である。図１において、ＩＧＢＴチップ１は上面に第１の主電極であるエミッタ電極と制御電極であるゲート電極（図示せず）が配置され、下面は第２の主電極であるコレクタ電極を構成している。ＩＧＢＴチップ１の上面には、その外周に沿ってガードリング部２が形成されている。そのガードリング部２を覆うようにして額縁状の絶縁フィルム３が形成されている。この絶縁フィルム３の外形寸法はＩＧＢＴチップ１の外形寸法よりも大きく形成され、絶縁フィルム３をＩＧＢＴチップ１に接着するときには、絶縁フィルム３の外周端部がチップ端面４よりも必ず外側に飛び出した状態になるよう正確に位置合わせが行われる。このように、絶縁フィルム３を外周がチップ端面４より外側に出るよう設けたことにより、チップ端面４とエミッタ電極との間の縁面距離が延長されるため、電界強度の影響が緩和され、素子自身の持つ耐圧よりも少なくとも５００ボルトは放電耐量が上がる。したがって、絶縁フィルム３の外側に飛び出す長さの量は、必要な絶縁耐圧で決定される。
【００１２】なお、パワーパックには、複数個のＩＧＢＴチップ１が搭載されるが、これらのＩＧＢＴチップ１と同時に複数個のフライホイールダイオードチップも内蔵される。このフライホイールダイオードチップについてもＩＧＢＴチップ１と同様に、その主電極であるアノード電極のある上面の外周に同様の絶縁フィルムが接着される。
【００１３】図２はＩＧＢＴチップの実装例を示すパワーパックの断面図である。図２において、モリブデン（Ｍｏ）基板５は、その上面に碁盤の目状に形成された溝部６を有している。その溝部６には耐熱性の樹脂によって形成された枡目状の位置決めガイド７が嵌合されている。それぞれ絶縁フィルム３が接着されたＩＧＢＴチップ１は位置決めガイド７によって規定されたＭｏ基板５上に実装される。このとき、ＩＧＢＴチップ１はコレクタ電極を下にして絶縁フィルム３を位置決めガイド７の内壁面に沿って摺動させながら位置決めガイド７によって囲まれた空間に挿入される。したがって、このＩＧＢＴチップ１の実装の際には、絶縁フィルム３がＩＧＢＴチップ１のチップ端面４より外側に突出していることにより、チップ端面４は位置決めガイド７の内壁面に直接接触することがなく、接触によるＩＧＢＴチップ１の物理的損傷が防止されることになる。このため、絶縁フィルム３は自身の曲がりを回避するために柔軟性のある材料および厚さが必要となる。また、ＩＧＢＴチップ１は絶縁フィルム３を介して位置決めされるために、熱膨張率の違いで発生したチップ端面４に対する熱応力が絶縁フィルム３で吸収され、しかもＩＧＢＴチップ１にたとえば振動などが発生したとしても絶縁フィルム３が介在していることにより、チップ端面４が位置決めガイド７と擦れることはなく、安定した状態を保つことができる。さらに、ＩＧＢＴチップ１のエミッタ電極に対応する位置に、モリブデン製のエミッタ端子８が配置されている。ＩＧＢＴチップ１はこのエミッタ端子８とＭｏ基板５とにより上下から加圧接触によってそれぞれ主電極に電気的に接続されることになる。なお、ＩＧＢＴチップ１のゲート電極は位置決めガイド７の外側に周設されたセラミック基板上の配線パターンにそれぞれワイヤボンディングすることにより外部に導かれるエミッタ端子８は中間の高さ位置につば状突起を有し、それを介して位置決めガイド７内に正確に位置決めされている。このエミッタ端子８はＩＧＢＴチップ１の微細なパターンに対して上から加圧することになるので、エミッタ端子８とＩＧＢＴチップ１とが正確に位置合わせされていなければならない。エミッタ端子８は位置決めガイド７により正確に位置決めされるが、ＩＧＢＴチップ１の位置決めは絶縁フィルム３を介して行われるため、絶縁フィルム３のＩＧＢＴチップ１への接着はエミッタ端子８との相対位置を考慮して正確に位置合わせを行った上で行わなければならない。
【００１４】図３はＩＧＢＴチップへ絶縁フィルムを接着する工程を示す説明図であって、（Ａ）はチップの位置合わせ状態を示し、（Ｂ）は熱圧着動作状態を示し、（Ｃ）は絶縁フィルムの接着後の状態を示している。ＩＧＢＴチップ１は耐圧の安定確保のためのパッシベーション膜にポリイミドを用いている場合には、絶縁フィルム３としてポリイミド系の樹脂が使用される。絶縁フィルム３をポリイミド系とすることにより、ＩＧＢＴチップ１への接着には熱圧着方法を用いることができる。絶縁フィルム３はＩＧＢＴチップ１の位置決めガイド７への挿入のときにフィルム自体の曲がりを回避するため、少なくとも３０ミクロンの厚さは必要となる。
【００１５】ＩＧＢＴチップ１と絶縁フィルム３との相対位置を規定するために、位置合わせ用の基台１０が使用される。この基台１０の上面には、その中央にＩＧＢＴチップ１を嵌め込む凹部が形成され、外周には絶縁フィルム３を嵌め込むリング状規制部材が設けられている。この凹部およびリング状規制部材はエミッタ端子８とＩＧＢＴチップ１との相対位置に合わせて位置決めされている。
【００１６】まず、（Ａ）に示したように、基台１０の中央にある凹部にＩＧＢＴチップ１を嵌め込み、上から絶縁フィルム３をリング状規制部材の中に挿入する。次に、（Ｂ）に示したように、下面が絶縁フィルム３の形状に合わせてリング状の端面形状を有する加熱装置１１を降下させ、絶縁フィルム３を加圧する。これにより、絶縁フィルム３はＩＧＢＴチップ１のポリイミドを用いたパッシベーション膜に接着され、（Ｃ）に示したように、絶縁フィルム３が接着されたＩＧＢＴチップ１を得ることができる。これにより、絶縁フィルム３は±５０ミクロン程度の位置決め精度を以てＩＧＢＴチップ１に接着することができる。
【００１７】図４はＩＧＢＴチップの放電耐圧特性を示す図である。図４において、横軸はＩＧＢＴチップの測定雰囲気の気圧を示し、縦軸は気中放電を開始する最低電圧であるＩＧＢＴチップの耐圧を示している。試料としては、アバランシェ耐圧が３０００ボルト程度のＩＧＢＴチップを使用した。
【００１８】ここで、曲線２０は参考のために絶縁フィルムがなく、パッシベーション膜に金属粉が乗っていない状態でのＩＧＢＴチップの耐圧変化特性を示している。この特性から、ＩＧＢＴチップのエミッタ側のパッシベーション膜付近とコレクタ側のチップ端面との間で発生する放電は気圧が減少するに連れて直線的に低下していることが分かる。この結果から、パワーパック内は通常窒素によって１．０１×１０5 Ｐａ以上の圧力に保持されていることから、１．０１×１０5 Ｐａより低い雰囲気で放電が発生しなければ、高い耐放電性を有していると言える。
【００１９】曲線２１は絶縁フィルムがなく、パッシベーション膜に５００μｍの大きさの金属粉を載せた状態でのＩＧＢＴチップの耐圧変化特性を示している。この特性から、実際の使用時に近い１．０１×１０5 Ｐａ付近の放電耐圧は大きく減少していることが分かる。
【００２０】曲線２２は絶縁フィルムがあり、この絶縁フィルムに５００μｍの大きさの金属粉を載せた状態でのＩＧＢＴチップの耐圧変化特性を示している。この特性から、絶縁フィルムを接着したことにより、たとえ、金属粉が乗った状態でも気圧が０．２０２×１０5 Ｐａまで低下しても放電は発生せず、良好な耐放電性を示していることが分かる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、セラミックパッケージに気密封止されたＭＯＳ型のマルチチップ半導体装置において、チップエッジ部に外形寸法が少なくともチップ外形寸法よりも大きい絶縁性の樹脂フィルムを接着する構成とした。これにより、チップ端面と主電極との間の縁面距離が延長され、その間の電界強度が緩和されることにより放電耐量を上げることができ、たとえ、微小金属粉などが混入するなどの劣悪な環境要因があっても絶縁耐圧を減少させることはなくなり、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００２２】また、樹脂フィルムはチップ外形寸法よりも大きいため、チップを位置決めガイドを利用して実装するときのチップの位置決め機能を有し、位置決めガイドとは所定距離だけ隔離されているため、チップが位置決めガイドと接触したり応力を受けることはなくなり、チップの安定状態を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＩＧＢＴチップの構成を示す図であって、（Ａ）はチップの平面図、（Ｂ）はチップのａ−ａ矢視側面図である。
【図２】ＩＧＢＴチップの実装例を示すパワーパックの断面図である。
【図３】ＩＧＢＴチップへ絶縁フィルムを接着する工程を示す説明図であって、（Ａ）はチップの位置合わせ状態を示し、（Ｂ）は熱圧着動作状態を示し、（Ｃ）は絶縁フィルムの接着後の状態を示している。
【図４】ＩＧＢＴチップの放電耐圧特性を示す図である。
【符号の説明】
１ ＩＧＢＴチップ
２ ガードリング部
３ 絶縁フィルム
４ チップ端面
５ モリブデン（Ｍｏ）基板
６ 溝部
７ 位置決めガイド
８ エミッタ端子
１０ 基台
１１ 加熱装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１の主面に第１の主電極および制御電極、第２の主面に第２の主電極を有するＭＯＳ制御型半導体チップを気密構造の平型パッケージに組み込んだ半導体装置において、前記第１の主面のチップエッジ部に外形寸法が少なくともチップ外形寸法よりも大きい絶縁性の樹脂フィルムを接着したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】 前記樹脂フィルムが接着される前記第１の主面の領域にポリイミド膜が塗布されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】 前記樹脂フィルムはポリイミド系の樹脂とし、前記ポリイミド膜とは熱圧着によって接着されていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項１】 第１の主面に第１の主電極および制御電極、第２の主面に第２の主電極を有するＭＯＳ制御型半導体チップを気密構造の平型パッケージに組み込んだ半導体装置において、前記第１の主面のチップエッジ部に外形寸法が少なくともチップ外形寸法よりも大きい絶縁性の樹脂フィルムを接着したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】 前記樹脂フィルムが接着される前記第１の主面の領域にポリイミド膜が塗布されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】 前記樹脂フィルムはポリイミド系の樹脂とし、前記ポリイミド膜とは熱圧着によって接着されていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【図２】
【図１】
【図３】
【図４】
【図１】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平１１−２５１３３９
【公開日】平成１１年（１９９９）９月１７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−５１８７０
【出願日】平成１０年（１９９８）３月４日
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り １９９７年９月２６日 社団法人電気学会開催の「電気学会研究会」において文書をもって発表
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【公開日】平成１１年（１９９９）９月１７日
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年（１９９８）３月４日
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り １９９７年９月２６日 社団法人電気学会開催の「電気学会研究会」において文書をもって発表
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
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