細長い電極を有する半導体デバイス用のワイヤボンドデバイスパッケージ
デバイスパッケージは、細長い長さの少なくとも１つの電極を有する、少なくとも１つの半導体デバイスを含んでいる。デバイスパッケージはまた、電極の細長い長さに平行に延びる、少なくとも１つの導電性パッドも含んでいる。端子リードは、導電性パッドと一体であるのがよい。複数の大体同じ長さのワイヤボンドにより、導電性パッドおよび半導体デバイスの細長い電極に電気的に接続するのがよい。別の案として、第２半導体デバイスを、導電性パッドに取り付け、複数のワイヤボンドを、この第２デバイスおよび第１半導体デバイスの細長い電極に電気的に接続するのがよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「窒化ガリウムをベースとするデバイス用のワイヤボンドパッケージ」という発明の名称の２００５年５月３日に提出の米国仮特許願第６０／６７７３０８号に関連するものである。
【０００２】
本発明は、半導体デバイスに関し、より詳細には細長い電極を含む半導体デバイスを有するワイヤボンド半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
窒化ガリウム（ＧａＮ）をベースとするデバイスのような、窒化ＩＩＩ属元素をベースとする電力半導体デバイスは、電力の応用にとって好ましいものである。例えば、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスは、ダイオード、一方向スイッチ、および双方向スイッチを含んでいる。これらのデバイスは、横方向導電デバイスであり、電力電極および制御電極は、デバイスの上面に沿って配置され、デバイスの底面は非導電性である。
【０００４】
図１Ａは、窒化ＩＩＩ属元素の一方向スイッチングデバイス１０の平面図である。このデバイス１０は、ドレイン電極２２およびソース電極２３を備え、これらは、互いに入り込む部分として配列されている。
【０００５】
図示のように、これらの各電極は、デバイスのほぼ長さ方向にそれぞれの縁に沿って延びる細長いランナー２１または２４も有している。ランナー２１は、ドレイン電極２２の互いに入り込む部分に接続され、ランナー２４は、ソース電極２３の互いに入り込む部分に接続されている。ワイヤボンドは、電極とインターフェースをとるためにランナーに形成されるのがよい。デバイス１０はまた、ドレイン電極２２とソース電極２３との間に蛇行する形状で形成されたゲート電極２０も備えている。
【０００６】
図１Ｂは、窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイス３０の平面図である。デバイス３０は、ダニエル M キンツァー（Ｄａｎｉｅｌ Ｍ．Ｋｉｎｚｅｒ）らにより、かつ本出願の譲受人に譲渡された「窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチ」という名称の発明に関する非特許文献１に開示されているようなものであるのがよい。非特許文献１の内容は、そっくりそのまま本明細書に記載されているかのように、参照のために、本明細書に組み込まれる。
【０００７】
デバイス３０は、第１および第２電力電極２５および２６を有し、これらは、互いに入り込むように配列されている。この場合も、前のものと同様に、各電力電極は、デバイスのほぼ長さに沿って延びる細長いランナー４２または４０を有し、ランナー４２は、電力電極２５のそれぞれの部分に接続され、ランナー４０は、電力電極２６の個別の部分に接続されている。
【０００８】
上と同様に、ワイヤボンドは、電力電極とインターフェースをとるために、このランナーに形成されているのがよい。デバイス３０はまた、第１および第２ゲート電極３２および３４も備え、各電極の部分は、電力電極の間に配置されている。細長いランナー４６および４８も設けられ、ランナー４６は、ゲート電極３２の部分に電気的に接続され、ランナー４８は、ゲート電極３４の部分に電気的に接続されている。
【０００９】
各ゲート電極を制御することによって、スイッチは、電流を、順方向または逆方向のいずれかに導通させることができる。従って、どちらの電力電極も、ドレインまたはソース電極としての機能を果たすことができる。
【００１０】
同様に、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするダイオードの場合には、デバイスは、電力電極だけを備えている。
【００１１】
一般に、ＴＯ−２２０およびＳＩＰパッケージ形式のような従来のデバイスパッケージ形式を、窒化ＩＩＩ属元素をベースとする半導体デバイスを収容するように適合させることが望ましい。
【００１２】
例えば、図２には、先行技術のＴＯ−２２０デバイスパッケージ１００が示され、このパッケージに、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイス１０１が配置されている。この例では、デバイス１０１は、ソース電極２３、ドレイン電極２２、およびゲート電極２０を有する窒化ＩＩＩ属元素をベースとする一方向スイッチングデバイスである。
【００１３】
デバイスパッケージ１００はまた、ダイパッド１０４と、リード１１０〜１１８のような複数の端子リードとを有するリードフレーム１０２を備えている。図２に示すように、これらの端子リードの個別のボンドパッド１１０ａ〜１１８ａは、通常、ダイパッド１０４の下端に隣接して、デバイスパッケージの底部を横切るように配列されている。デバイスパッケージ１００はまた、デバイス１０１およびリードフレーム１０２の上面の一部を覆う保護ケース０５を備えている。
【００１４】
図２に示すように、デバイス１０１の非導電性底面は、はんだ、エポキシ接着剤などの接着剤を用いてパッド１０４に取り付けられ、電極をデバイスの上面に沿って露出させる。デバイス１０１のソース電極２３は、電極のランナーからボンドパッド１１２ａへ延びる複数のワイヤボンド１２０を通して端子リード１１２に電気的に接続される。
【００１５】
同様に、デバイス１０１のドレイン電極２２は、電極のランナーからボンドパッド１１８ａへ延びる複数のワイヤボンド１２１を通して、端子リード１１８に電気的に接続される。デバイスのゲート電極２０は、ワイヤボンド１２２を通して、端子リード１１２のボンドパッド１１２ａに電気的に接続される。
【非特許文献１】米国公告第ＵＳ２００５−０１８９５６１号（米国仮特許願第１１／０５６０６２号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
重要なことであるが、図２に示すように、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスの電力電極のランナーが細長いので、かつ従来のデバイスパッケージの端子リードのボンドパッドが通常パッケージの底面に沿って形成されるので、個別の電力電極とボンドパッドとの間の複数のワイヤボンドは長く、長さがさまざまで同じでなく、そのため、デバイスパッケージは不適切なものとなる。
【００１７】
例えば、図２に示すように、ソース電極２３の複数のワイヤボンド１２０およびドレイン電極２２の複数のワイヤボンド１２１は長く、長さがさまざまで同じではない。特に、ワイヤボンドの長い長さは、パッケージ抵抗を増大させ、不要なインダクタンスを追加し、またコストを増大させる。ワイヤボンドの長さはまた、保護ケース１０５を形成するモールドプロセス中にワイヤスイープを起こしやすくする。さらに、所与の電極の個別のワイヤボンドの長さが異なっていると、ワイヤボンドの抵抗はさまざまに異なり、そのため、ワイヤボンドを越えて不均等電流分布が引き起こされる。
【００１８】
重要なことであるが、ワイヤボンドのさまざまな長さはまた、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスにおいて、不均等電流分布をもたらす。
【００１９】
上述の問題と同様の問題は、１つまたは複数の細長い電極を有するシリコンをベースとするデバイスをパッケージする場合にも、起こることに留意するべきである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
従って、パッケージ抵抗を減らし、ワイヤボンドを越えた電流を均等にし、かつデバイスの電流を均等にすることによって、先行技術の上記および他の欠点を克服しうる、細長い電極を有する半導体デバイス用の半導体デバイスパッケージを提供することが望ましい。
【００２１】
本発明の実施形態によれば、半導体デバイスパッケージは、少なくとも１つのダイパッド、および複数の端子リードを有するリードフレーム１０２を含んでいる。窒化ＩＩＩ属元素スイッチングデバイスのような、少なくとも１つの細長い電極を有する、少なくとも１つの半導体デバイスは、細長い電極がデバイスの上面に沿って露出するように、ダイパッド上に配置される。
【００２２】
本発明の実施形態によれば、細長い電極に接続されることを目的とする端子リードのボンドパッドは、長いことがよく、細長い電極と平行に、かつ好ましくは、それに隣接して延びているのがよい。さらに、ボンドパッドは、電極のほぼ全長に沿って延びているのがよい。
【００２３】
次に、複数のワイヤボンドが、延長したボンドパッドと細長い電極との間に形成される。このようなやり方でボンドパッドを構成することによって、電極とボンドパッドとの間の複数のワイヤボンドは、電極およびボンドパッドに沿ってほぼ平行に配置され、ほぼ同じ長さとなる。
【００２４】
長さがほぼ同じ長さであるため、複数のワイヤボンドは、ほぼ同じ抵抗を有し、そのため、ワイヤボンドを越えた電流は均等となり、さらに重要なことには、デバイスの電流は均等となる。さらに、このように、ボンドパッドを長くすることによって、ワイヤボンドの長さを短くすることが可能であり、それによって、デバイスパッケージの抵抗、インダクタンス、およびコストは減らされる。
【００２５】
本発明の別の実施形態によれば、第２半導体デバイスは、伸ばされたボンドパッド上に配置される。ここで、複数のワイヤボンドは、第２半導体デバイスの電極および第１デバイスの電極に接続することができる。この場合も、先と同様に、ボンドパッドを、第１デバイスの細長い電極と平行に延びるように構成することによって、第２デバイスを、この電極に隣接して取り付けることが可能であり、それによって、ワイヤボンドをほぼ平行に、同じ長さとし、しかも長さを短くすることができる。
【００２６】
以下、本発明の他の特徴および利点について、添付図面に基づく本発明の次の説明により明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図３は、本発明の実施形態による半導体デバイスパッケージ２００の平面図である。デバイスパッケージ２００は、ヘッダー２０３と一体であるダイパッド２０４を有し、かつリード２１０〜２１４のような、複数の端子リードをさらに有するリードフレーム２０２を備えている。図示のように、リード２１２のような、１つ以上の端子リードは、ダイパッド２０４と一体であるのがよい。
【００２８】
当業者は、デバイスパッケージ２００が、単一のダイパッドおよび５つの端子リードを有するとして示されているのに対して、本発明のこの実施形態によるデバイスパッケージは、１つ以上のダイパッドを有していればよく、かつ５つ位の端子リードを有しているのがよいことを理解しうると思う。
【００２９】
デバイスパッケージ２００はまた、ダイパッド２０４に取り付けられた少なくとも１つの半導体デバイス２０１も備えている。このデバイス２０１は、１つ以上の細長い電極を有する、ＧａＮをベースとするデバイスのような、窒化ＩＩＩ属元素をベースとする電力半導体デバイスであるのがよい。すなわち、一方向スイッチ、双方向スイッチ、またはダイオードであるのがよい。
【００３０】
またこのデバイスは、また温度検出電極または電流検出電極をも有することがあるが、このような電極は絶対必要ではない。また、デバイス２０１は、１つ以上の細長い電極を有するシリコンをベースとするデバイスであるのがよい。本発明のこの実施形態例においては、デバイス２０１は、第１および第２電力電極２５および２６ならびに第１および第２ゲート電極３４および３２を有する、窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスである。
【００３１】
デバイスパッケージ２００はまた、デバイス２０１と、リードフレーム２０２の上面の少なくとも一部とを覆う保護／絶縁ケース２０５も備えている。ケース２０５は、オーバーモールドされ、リードフレーム２０２の底面の少なくとも一部を覆いうるようになっている。
【００３２】
図３に示すように、本発明のこの実施形態は、デバイスパッケージ２００は、ＴＯ−２００パッケージ形式に準拠している。ここで、端子リード２１０〜２１４は、相互に平行で同一平面にあり、パッケージ２００の同じ縁から、保護ケース２０５の周縁を越えて延びている。
【００３３】
しかし、当業者は、本発明のこの実施形態は、ＴＯ−２００パッケージ形式に限定されず、デバイスパッケージ２００は、ＴＯ−２４７パッケージ形式のような、他のＴＯ形式に準拠するのがよく、より一般には、ＳＩＰパッケージ形式のような、他のパッケージ形式に準拠するのがよいことを理解しうると思う。
【００３４】
デバイス２０１を再び参照すると、上に示したように、本発明のこの実施形態例においては、デバイスは、窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスである。図３に示すように、デバイスの非導電性底面は、はんだ、エポキシ接着剤などのような接着剤を用いてダイパッド２０４に取り付けられ、それによって、デバイスの上面に電極は露出されている。特に、デバイス２０１の底面をダイパッド２０４に取り付けることは、デバイスの底面から熱を取り除くのに都合が良い。
【００３５】
図３にさらに示すように、デバイス２０１の第１電力電極２５の細長いランナーは、複数のワイヤボンド２２０を経由して、端子リード２１０のボンドパッド２１０ａに電気的に接続されているのがよく、第２電力電極２６の細長いランナーは、複数のワイヤボンド２２２を経由して、端子リード２１４のボンドパッド２１４ａに電気的に接続されているのがよい。
【００３６】
同様に、デバイス２０１の第１ゲート電極３４は、ワイヤボンド２２４を経由して、端子リード２１１のボンドパッド２１１ａに電気的に接続されているのがよく、第２ゲート電極３２は、ワイヤボンド２２６を経由して、端子リード２１３のボンドパッド２１３ａに電気的に接続されているのがよい。ワイヤボンド２２０〜２２６は、例えば、金またはアルミニウムから形成されるのがよい。当業者は、デバイスパッケージ２００の他の電極・端子リード配置が、本発明から逸脱することなく可能であることを理解しうると思う。
【００３７】
重要なことは、本発明の実施形態においては、デバイス２０１の細長い電力電極２５および２６に接続された導電性ボンドパッド２１０ａおよび２１４ａは、図３に示すように、長さが延びていることである。具体的に言うと、これらのボンドパッドは、ダイパッド２０４の対向する周辺縁まで、好ましくは隣接して延び、すなわちデバイス２０１の電力電極２５および２６の細長い長さに平行して、隣接して延びている。
【００３８】
図３にさらに示すように、これらのボンドパッドは、電力電極の全長にほぼ沿って延びているのがよい。このようなやり方でボンドパッドを構成することによって、個別の電力電極とボンドパッドとの間の複数のワイヤボンド２２０の各々および複数のワイヤボンド２２２の各々は、電極およびボンドパッドに沿って、ほぼ平行に配置されることが可能となり、ほぼ同じ長さである。
【００３９】
ほぼ等しい長さのために、所与の電極／ボンドパッドの複数のワイヤボンドは、ほぼ同じ抵抗を有することとなり、それによって、ワイヤボンドを越える電流を均等にし、さらに重要なことには、デバイス２０１の電流を均等にする。さらに、この延長したやり方でボンドパッドを構成することによって、ワイヤボンド２２０および２２２の長さを短くすることができ、それによって、デバイスパッケージ２００の抵抗、インダクタンス、およびコストを減らすことができる。
【００４０】
当業者は、ボンドパッドを電極の細長い長さと平行に延びる他の構成が、本発明から逸脱することなく可能であることを理解しうると思う。特定の配置は、例えば、デバイス２０１の種類、デバイスパッケージ内のデバイスの配置、および目的とする用途に依存する。
【００４１】
さらに、図３に示すように、所与の細長い電極に平行であるパッドをそれぞれ有する、２つの端子リードを有するよりもむしろ、唯一の端子リードのボンドパッドがそのように構成されているのがよい。同様に、３つ以上の端子リードは、個別の細長い電極に平行であるボンドパッドを有してもよい。さらに、複数の端子リードは、所与の細長い電極に平行である単一のボンドパッドと一体であるのがよく、それによって、電極は、複数のリードに電気的に接続される。
【００４２】
同一の符号が同一の部材を示している図４は、本発明の別の実施形態によるデバイスパッケージ３００の平面図を示している。このデバイスパッケージ３００は、デバイスパッケージ２００とほぼ類似しているが、ＴＯ−２２０フルパック（Ｆｕｌｌ−Ｐａｋ）パッケージ形式に準拠している。
【００４３】
デバイスパッケージ３００は、ヘッダー３０３と一体であるダイパッド３０４を有し、かつパッケージ３００の同じ縁から、保護ケース３０５の周辺を越えて延びる複数の端子リード３１０〜３１４を有するリードフレームを有し、保護ケース３０５は、リードフレームの上面および底面の部分を覆って延びている。この場合も、先と同様に、当業者は、デバイスパッケージ３００が、１つより多いダイパッドを含むことが可能であり、本発明から逸脱せずに、５つ位の端子リードを有することができることを理解しうると思う。
【００４４】
デバイスパッケージ３００は、また少なくとも１つの半導体デバイス３０１も備えている。本発明のデバイスパッケージ２００に類似するこの実施形態例においては、デバイス３０１は、細長い電力電極２５および２６を有する窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスである。
【００４５】
しかし、当業者は、デバイスパッケージ３００が、他の種類の窒化ＩＩＩ属元素をベースとする半導体デバイスを含むか、または１つ以上の細長い電極を有するシリコンをベースとするデバイスを含むことができることを理解しうると思う。デバイスパッケージ２００と同様に、デバイス３０１は、ダイパッド３０４に取り付けられ、端子リード３１０および３１４のボンドパッド３１０ａおよび３１４ａにそれぞれワイヤボンドされた、第１および第２電力電極２５および２６の細長いランナーを有する。
【００４６】
同様に、デバイス３０１の第１および第２ゲート電極３４および３２は、端子リード３１１および３１３のボンドパッド３１１ａおよび３１３ａにそれぞれワイヤボンドされる。この場合も、先と同様に、当業者は、デバイスパッケージ３００が、図４に示す電極・端子リード配置に限定されないことを理解しうると思う。
【００４７】
本発明のデバイスパッケージ２００と類似するこの実施形態によれば、ボンドパッド３１０ａおよび３１４ａは、デバイス３０１の電力電極２５および２６の細長い長さと平行に延びるように構成され、それによって、個別のワイヤボンド２２０および２２２はほぼ平行で同じ長さに、また長さを短くできる。当業者は、この場合も、先と同様に、他のボンドパッド配置が上述と同様に可能であることを理解しうると思う。
【００４８】
同一の符号が同一の部材を示す図５は、本発明の別の実施形態によるデバイスパッケージ４００の平面図である。他のパッケージ形式も使用することもできるが、デバイスパッケージ４００は、デバイスパッケージ２００とほぼ同一であり、ＴＯ−２２０パッケージ形式に準拠している。
【００４９】
本発明のこの実施形態によれば、デバイスパッケージ４００は、６つ位の端子リードを有することができるけれども、デバイスパッケージ４００は、第６追加端子リード２１５を有するリードフレーム４０２を含んでいる。デバイスパッケージ４００はまた、ダイパッド２０４に取り付けられた少なくとも１つの半導体デバイス４０１も含んでいる。本発明のこの実施形態においては、デバイス４０１は、デバイス４０１によって電流を検出する電流検出電極５０を含んでいる。本発明のこの実施形態例においては、デバイス４０１は、第１および第２電力電極２５および２６ならびに第１および第２ゲート電極３４および３２を有する、窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスである。
【００５０】
しかし、当業者は、デバイス４０１がさまざまな種類の半導体デバイス、例えば１つ以上の細長い電極を有する窒化ＩＩＩ属元素の一双方向スイッチングデバイス、またはシリコンをベースとするスイッチングデバイスなどであってもよいことを理解しうると思う。
【００５１】
デバイスパッケージ２００と同様に、デバイス４０１の第１および第２電力電極２５、および２６ならびに第１および第２ゲート電極３４および３２は、リードフレーム４０２の端子リード２１０、２１１、２１３、および２１４に電気的に接続されている。さらに、電流検出電極５０は、ワイヤボンド２２８を通じて端子リード２１５のボンドパッド２１５ａに電気的に接続されている。この場合も先と同様に、当業者は、デバイスパッケージ４００が図５に示す電極・端子リード配置に限定されないことを理解しうると思う。また当業者は、他のボンドパッド配置が、上述のように可能であることを理解しうると思う。
【００５２】
図６は、本発明の別の実施形態による半導体デバイスパッケージ５００の平面図である。このデバイスパッケージ５００は、ＳＩＰ１５パッケージ形式のもので、ヘッダー５０３と一体であるダイパッド５０４を有し、かつ平行で同一平面内にあり、パッケージ５００の同じ縁から、保護ケースの周辺を越えて延びる複数の端子リード５１０〜５２４を有するリードフレーム５０２を有している。図６では、簡単にするために保護ケースを示していない。
【００５３】
デバイスパッケージ５００は、図示した窒化ＩＩＩ属元素をベースとするダイの変体のような、より大きいダイを収容するために使用できる。当業者は、デバイスパッケージ５００が、図６に示すように、単一のダイパッドおよび１５の端子リードに限定されないことを理解しうると思う。また当業者は、本発明のこの実施形態が、ＳＩＰ１５パッケージ形式に限定されず、他のパッケージ形式に準拠できることを理解しうると思う。例えば、修正ＴＯ−２４７パッケージ形式も、図６に示す窒化ＩＩＩ属元素をベースとするダイの変体のような、より大きいダイを収納するために使用できる。
【００５４】
上述の実施形態と同様に、このパッケージは、その上に取り付けられたダイパットと、デバイス電極の細長い長さに平行に、かつ隣接して延びる１つ以上のボンドパッドとを備えることがある。
【００５５】
再び図６を参照すると、デバイスパッケージ５００はまた、ダイパット５０４に取り付けられた少なくとも１つの半導体デバイス５０１も備えている。本発明のこの実施形態例においては、このデバイス５０１は、電流検出電極および温度検出電極が絶対必要ではないが、第１および第２電力電極２５および２６、第１および第２ゲート電極３４および３２、電流検出電極５０、ならびに温度検出電極５２を有する窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスである。当業者はまた、デバイスパッケージ５００が、窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスに限定されず、さまざまな種類の窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイス、または例えば１つ以上の細長い電極を有する、シリコンをベースとするデバイスを含むことができることを理解しうると思う。
【００５６】
本発明のこの実施形態例によれば、デバイス５０１の非導電性底面は、接着剤を用いて、ダイパット５０４に取り付けられ、それによって、電極をデバイスの上面に露出させてある。図６に示すように、デバイス５０１の第１ゲート電極３４は、ワイヤボンド２２４を通して、端子リード５１４のボンドパッド５１４ａに電気的に接続され、第２ゲート電極３２は、ワイヤボンド２２６を通して、端子リード５２４のボンドパッド５２４ａに電気的に接続される。同様に、電流検出電極５０は、ワイヤボンド２２８を通して、端子リード５１５のボンドパッド５１５ａに電気的に接続され、温度検出電極５２は、ワイヤボンド２３０を通して、端子リード５１６のボンドパッド５１６ａに電気的に接続される。
【００５７】
さらに、デバイス５０１の第１電力電極２５の細長いランナーは、複数のワイヤボンド２２０を通してボンドパッド５１０ａに電気的に接続され、第２電力電極２６は、複数のワイヤボンド２２２を通してボンドパッド５２１ａに電気的に接続される。上述のデバイスパッケージと同様に、ボンドパッド５１０ａおよび５１２ａは、図６に示すように、デバイス５０１の第１電力電極２５および２６の細長い長さに平行に延びるように構成され、これらの電力電極のほぼ全長に沿って延びているのがよい。この場合も、先と同様に、この配置によって、複数のワイヤボンド２２０および２２２を、ほぼ平行で同じ長さに、かつ長さを短くできる。
【００５８】
さらに、本発明のこの実施形態によれば、ボンドパッド５１０ａおよび５２１ａもまた、リード５１０〜５１２およびリード５２１〜５２３のような、複数の端子リードとそれぞれ一体であり、それによって、各電力電極を複数の端子リードに電気的に接続しうる。この場合も、先と同様に、当業者は、上述のように、他の電極・端子リード配置が可能であり、他のボンドパッド配置が可能であることを理解しうると思う。
【００５９】
同一の符号が同一の部材を示している図７は、本発明の別の実施形態による半導体デバイスパッケージ６００の平面図である。デバイスパッケージ６００は、他のパッケージ形式も使用できるけれども、デバイスパッケージ２００とほぼ同一であり、ＴＯ−２２０パッケージ形式に準拠している。当業者はまた、デバイスパッケージ６００が、図７に示すように、単一のダイパッド２０４、および５つの端子リード２１０〜２１４に限定されないことを理解しうると思う。
【００６０】
本発明のこの実施形態によれば、デバイスパッケージ６００は、デバイス６０１およびデバイス６１０のような、２つ以上の半導体デバイスを有し、これらのデバイスは、相互に接続されて回路を形成しうる。各デバイスは、例えば、窒化ＩＩＩ属元素をベースとする半導体デバイス、シリコンをベースとするデバイス、またはその組合せであるのがよい。
【００６１】
本発明のこの実施形態例によれば、デバイス６０１は、第１および第２電力電極２５および２６、ならびに第１および第２ゲート電極３４および３２を有する窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスである。またデバイス６１０は、デバイスの両面にアノード電極６１１およびカソード電極６１２を有するシリコンをベースとする縦方向導通ダイオードである。デバイス６０１および６１０は、図８に模式的に示すように、相互接続されて回路６２０を形成している。この場合も、先と同様に、当業者は、本発明がこの回路構成に限定されず、他の構成も可能であることを理解しうると思う。
【００６２】
本発明のこの実施形態によれば、ダイオード６１０のアノード電極６１１が端子リード２１０と電気的に接触するように、ダイオード６１０は、導電性接着剤を用いて、延長したボンドパッド２１０ａにフリップチップ配置で直接取り付けられる。デバイスパッケージ２００と同様に、双方向スイッチングデバイス６０１はダイパッド２０４に取り付けられ、端子リード２１４の延長したボンドパッド２１４ａにボンドされた、その第２電力電極２６の細長いランナーを有する。同様に、デバイス６０１の第１および第２ゲート電極３４および３２は、端子リード２１１および２１３のボンドパッド２１１ａおよび２１３ａに、それぞれボンドされる。
【００６３】
本発明のこの実施形態によれば、デバイス６０１の第１電力電極２５の細長いランナーは、複数のワイヤボンド２２０によって、ダイオード６１０のカソード電極６１２にボンドされる。
【００６４】
重要なことに、図７に示すように、ボンドパッド２１０ａを、デバイス６０１の第１電力電極２５の細長い長さに隣接して平行に延びるように形成することによって、ダイオード６１０を、この電力電極に隣接して取り付けるのがよく、それによって、ワイヤボンド２２０をほぼ平行で同じ長さに、かつ長さを短くできることである。この場合も、先と同様に、抵抗、インダクタンス、およびコストは減少され、また、ワイヤボンドを越えた、デバイス６０１内の電流の均等化が可能となる。
【００６５】
この場合も先と同様に、当業者は、デバイスパッケージ６００の他の電極・端子リード配置が可能であり、上述のように、他のボンドパッド配置も可能であることを理解しうると思う。
【００６６】
以上本発明を、その特定の実施形態に即して説明したが、多くの他の変形例と変更態様、および他の用途が当業者には明らかであると思う。従って本発明は、本明細書の特定の開示によってではなく、添付の特許請求の範囲によってだけ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１Ａ】先行技術の窒化ＩＩＩ属元素をベースとする一方向スイッチングデバイスの平面図である。
【図１Ｂ】先行技術の窒化ＩＩＩ属元素をベースとする双方向スイッチングデバイスの平面図である。
【図２】先行技術の半導体デバイスパッケージの平面図であり、パッケージは、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスを有し、電力電極は、さまざまな長さの細長いワイヤボンドによって個別の端子リードにワイヤボンドされている。
【図３】本発明の実施形態による半導体デバイスパッケージの平面図であり、パッケージは、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスを有し、電力電極は、短縮したほぼ同じ長さのワイヤボンドによって個別の端子リードにワイヤボンドされている。
【図４】本発明の別の実施形態による半導体デバイスパッケージの平面図であり、パッケージは、図３のパッケージと類似している。
【図５】本発明の別の実施形態による半導体デバイスパッケージの平面図であり、パッケージは、図３のパッケージと類似している。
【図６】本発明の別の実施形態による半導体デバイスパッケージの平面図であり、パッケージは、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスを有し、電力電極は、短縮したほぼ同じ長さのワイヤボンドによって複数の端子リードにワイヤボンドされている。
【図７】本発明の別の実施形態による半導体デバイスパッケージの平面図であり、パッケージは、２つの半導体デバイスを有し、これらの半導体デバイスは、回路を形成するために相互接続されている。
【図８】本発明の実施形態による、図７の半導体デバイスパッケージの相互接続されたデバイスによって形成した回路の図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 一方向スイッチングデバイス
２０ ゲート電極
２２ ドレイン電極
２３ ソース電極
２１ ランナー
２４ ランナー
２５ 第１電力電極
２６ 第２電力電極
３０ 双方向スイッチングデバイス
３２ 第１ゲート電極
３４ 第２ゲート電極
４０ ランナー
４２ ランナー
４６ ランナー
４８ ランナー
５０ 電流検出電極
５２ 温度検出電極
１００ ＴＯ−２２０デバイスパッケージ
１０１ 一方向スイッチングデバイス
１０２ リードフレーム
１０４ ダイパッド
１０５ 保護ケース
１１０〜１１８ リード
１１０ａ〜１１８ａ ボンドパッド
１２０ ワイヤボンド
１２１ ワイヤボンド
１２２ ワイヤボンド
２００ デバイスパッケージ
２０１ デバイス
２０２ リードフレーム
２０３ ヘッダー
２０４ ダイパッド
２０５ 保護ケース
２１０〜２１５ リード
２１０ａ ボンドパッド
２１１ａ ボンドパッド
２１３ａ ボンドパッド
２１４ａ ボンドパッド
２１５ａ ボンドパッド
２２０〜２２６ ワイヤボンド
２２８ ワイヤボンド
３００ デバイスパッケージ
３０１ デバイス
３０３ ヘッダー
３０４ ダイパッド
３０５ 保護ケース
３１０〜３１４ リード
３１０ａ ボンドパッド
３１１ａ ボンドパッド
３１３ａ ボンドパッド
３１４ａ ボンドパッド
４００ デバイスパッケージ
４０１ デバイス
４０２ リードフレーム
５００ デバイスパッケージ
５０１ デバイス
５０２ リードフレーム
５０３ ヘッダー
５０４ ダイパッド
５１０〜５２４ リード
５１０ａ ボンドパッド
５１４ａ ボンドパッド
５１５ａ ボンドパッド
５２１ａ ボンドパッド
５２４ａ ボンドパッド
６００ デバイスパッケージ
６０１ デバイス
６１０ デバイス
６１１ アノード電極
６１２ カソード電極
６２０ 回路
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「窒化ガリウムをベースとするデバイス用のワイヤボンドパッケージ」という発明の名称の２００５年５月３日に提出の米国仮特許願第６０／６７７３０８号に関連するものである。
【０００２】
本発明は、半導体デバイスに関し、より詳細には細長い電極を含む半導体デバイスを有するワイヤボンド半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
窒化ガリウム（ＧａＮ）をベースとするデバイスのような、窒化ＩＩＩ属元素をベースとする電力半導体デバイスは、電力の応用にとって好ましいものである。例えば、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスは、ダイオード、一方向スイッチ、および双方向スイッチを含んでいる。これらのデバイスは、横方向導電デバイスであり、電力電極および制御電極は、デバイスの上面に沿って配置され、デバイスの底面は非導電性である。
【０００４】
図１Ａは、窒化ＩＩＩ属元素の一方向スイッチングデバイス１０の平面図である。このデバイス１０は、ドレイン電極２２およびソース電極２３を備え、これらは、互いに入り込む部分として配列されている。
【０００５】
図示のように、これらの各電極は、デバイスのほぼ長さ方向にそれぞれの縁に沿って延びる細長いランナー２１または２４も有している。ランナー２１は、ドレイン電極２２の互いに入り込む部分に接続され、ランナー２４は、ソース電極２３の互いに入り込む部分に接続されている。ワイヤボンドは、電極とインターフェースをとるためにランナーに形成されるのがよい。デバイス１０はまた、ドレイン電極２２とソース電極２３との間に蛇行する形状で形成されたゲート電極２０も備えている。
【０００６】
図１Ｂは、窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイス３０の平面図である。デバイス３０は、ダニエル M キンツァー（Ｄａｎｉｅｌ Ｍ．Ｋｉｎｚｅｒ）らにより、かつ本出願の譲受人に譲渡された「窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチ」という名称の発明に関する非特許文献１に開示されているようなものであるのがよい。非特許文献１の内容は、そっくりそのまま本明細書に記載されているかのように、参照のために、本明細書に組み込まれる。
【０００７】
デバイス３０は、第１および第２電力電極２５および２６を有し、これらは、互いに入り込むように配列されている。この場合も、前のものと同様に、各電力電極は、デバイスのほぼ長さに沿って延びる細長いランナー４２または４０を有し、ランナー４２は、電力電極２５のそれぞれの部分に接続され、ランナー４０は、電力電極２６の個別の部分に接続されている。
【０００８】
上と同様に、ワイヤボンドは、電力電極とインターフェースをとるために、このランナーに形成されているのがよい。デバイス３０はまた、第１および第２ゲート電極３２および３４も備え、各電極の部分は、電力電極の間に配置されている。細長いランナー４６および４８も設けられ、ランナー４６は、ゲート電極３２の部分に電気的に接続され、ランナー４８は、ゲート電極３４の部分に電気的に接続されている。
【０００９】
各ゲート電極を制御することによって、スイッチは、電流を、順方向または逆方向のいずれかに導通させることができる。従って、どちらの電力電極も、ドレインまたはソース電極としての機能を果たすことができる。
【００１０】
同様に、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするダイオードの場合には、デバイスは、電力電極だけを備えている。
【００１１】
一般に、ＴＯ−２２０およびＳＩＰパッケージ形式のような従来のデバイスパッケージ形式を、窒化ＩＩＩ属元素をベースとする半導体デバイスを収容するように適合させることが望ましい。
【００１２】
例えば、図２には、先行技術のＴＯ−２２０デバイスパッケージ１００が示され、このパッケージに、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイス１０１が配置されている。この例では、デバイス１０１は、ソース電極２３、ドレイン電極２２、およびゲート電極２０を有する窒化ＩＩＩ属元素をベースとする一方向スイッチングデバイスである。
【００１３】
デバイスパッケージ１００はまた、ダイパッド１０４と、リード１１０〜１１８のような複数の端子リードとを有するリードフレーム１０２を備えている。図２に示すように、これらの端子リードの個別のボンドパッド１１０ａ〜１１８ａは、通常、ダイパッド１０４の下端に隣接して、デバイスパッケージの底部を横切るように配列されている。デバイスパッケージ１００はまた、デバイス１０１およびリードフレーム１０２の上面の一部を覆う保護ケース０５を備えている。
【００１４】
図２に示すように、デバイス１０１の非導電性底面は、はんだ、エポキシ接着剤などの接着剤を用いてパッド１０４に取り付けられ、電極をデバイスの上面に沿って露出させる。デバイス１０１のソース電極２３は、電極のランナーからボンドパッド１１２ａへ延びる複数のワイヤボンド１２０を通して端子リード１１２に電気的に接続される。
【００１５】
同様に、デバイス１０１のドレイン電極２２は、電極のランナーからボンドパッド１１８ａへ延びる複数のワイヤボンド１２１を通して、端子リード１１８に電気的に接続される。デバイスのゲート電極２０は、ワイヤボンド１２２を通して、端子リード１１２のボンドパッド１１２ａに電気的に接続される。
【非特許文献１】米国公告第ＵＳ２００５−０１８９５６１号（米国仮特許願第１１／０５６０６２号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
重要なことであるが、図２に示すように、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスの電力電極のランナーが細長いので、かつ従来のデバイスパッケージの端子リードのボンドパッドが通常パッケージの底面に沿って形成されるので、個別の電力電極とボンドパッドとの間の複数のワイヤボンドは長く、長さがさまざまで同じでなく、そのため、デバイスパッケージは不適切なものとなる。
【００１７】
例えば、図２に示すように、ソース電極２３の複数のワイヤボンド１２０およびドレイン電極２２の複数のワイヤボンド１２１は長く、長さがさまざまで同じではない。特に、ワイヤボンドの長い長さは、パッケージ抵抗を増大させ、不要なインダクタンスを追加し、またコストを増大させる。ワイヤボンドの長さはまた、保護ケース１０５を形成するモールドプロセス中にワイヤスイープを起こしやすくする。さらに、所与の電極の個別のワイヤボンドの長さが異なっていると、ワイヤボンドの抵抗はさまざまに異なり、そのため、ワイヤボンドを越えて不均等電流分布が引き起こされる。
【００１８】
重要なことであるが、ワイヤボンドのさまざまな長さはまた、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスにおいて、不均等電流分布をもたらす。
【００１９】
上述の問題と同様の問題は、１つまたは複数の細長い電極を有するシリコンをベースとするデバイスをパッケージする場合にも、起こることに留意するべきである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
従って、パッケージ抵抗を減らし、ワイヤボンドを越えた電流を均等にし、かつデバイスの電流を均等にすることによって、先行技術の上記および他の欠点を克服しうる、細長い電極を有する半導体デバイス用の半導体デバイスパッケージを提供することが望ましい。
【００２１】
本発明の実施形態によれば、半導体デバイスパッケージは、少なくとも１つのダイパッド、および複数の端子リードを有するリードフレーム１０２を含んでいる。窒化ＩＩＩ属元素スイッチングデバイスのような、少なくとも１つの細長い電極を有する、少なくとも１つの半導体デバイスは、細長い電極がデバイスの上面に沿って露出するように、ダイパッド上に配置される。
【００２２】
本発明の実施形態によれば、細長い電極に接続されることを目的とする端子リードのボンドパッドは、長いことがよく、細長い電極と平行に、かつ好ましくは、それに隣接して延びているのがよい。さらに、ボンドパッドは、電極のほぼ全長に沿って延びているのがよい。
【００２３】
次に、複数のワイヤボンドが、延長したボンドパッドと細長い電極との間に形成される。このようなやり方でボンドパッドを構成することによって、電極とボンドパッドとの間の複数のワイヤボンドは、電極およびボンドパッドに沿ってほぼ平行に配置され、ほぼ同じ長さとなる。
【００２４】
長さがほぼ同じ長さであるため、複数のワイヤボンドは、ほぼ同じ抵抗を有し、そのため、ワイヤボンドを越えた電流は均等となり、さらに重要なことには、デバイスの電流は均等となる。さらに、このように、ボンドパッドを長くすることによって、ワイヤボンドの長さを短くすることが可能であり、それによって、デバイスパッケージの抵抗、インダクタンス、およびコストは減らされる。
【００２５】
本発明の別の実施形態によれば、第２半導体デバイスは、伸ばされたボンドパッド上に配置される。ここで、複数のワイヤボンドは、第２半導体デバイスの電極および第１デバイスの電極に接続することができる。この場合も、先と同様に、ボンドパッドを、第１デバイスの細長い電極と平行に延びるように構成することによって、第２デバイスを、この電極に隣接して取り付けることが可能であり、それによって、ワイヤボンドをほぼ平行に、同じ長さとし、しかも長さを短くすることができる。
【００２６】
以下、本発明の他の特徴および利点について、添付図面に基づく本発明の次の説明により明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図３は、本発明の実施形態による半導体デバイスパッケージ２００の平面図である。デバイスパッケージ２００は、ヘッダー２０３と一体であるダイパッド２０４を有し、かつリード２１０〜２１４のような、複数の端子リードをさらに有するリードフレーム２０２を備えている。図示のように、リード２１２のような、１つ以上の端子リードは、ダイパッド２０４と一体であるのがよい。
【００２８】
当業者は、デバイスパッケージ２００が、単一のダイパッドおよび５つの端子リードを有するとして示されているのに対して、本発明のこの実施形態によるデバイスパッケージは、１つ以上のダイパッドを有していればよく、かつ５つ位の端子リードを有しているのがよいことを理解しうると思う。
【００２９】
デバイスパッケージ２００はまた、ダイパッド２０４に取り付けられた少なくとも１つの半導体デバイス２０１も備えている。このデバイス２０１は、１つ以上の細長い電極を有する、ＧａＮをベースとするデバイスのような、窒化ＩＩＩ属元素をベースとする電力半導体デバイスであるのがよい。すなわち、一方向スイッチ、双方向スイッチ、またはダイオードであるのがよい。
【００３０】
またこのデバイスは、また温度検出電極または電流検出電極をも有することがあるが、このような電極は絶対必要ではない。また、デバイス２０１は、１つ以上の細長い電極を有するシリコンをベースとするデバイスであるのがよい。本発明のこの実施形態例においては、デバイス２０１は、第１および第２電力電極２５および２６ならびに第１および第２ゲート電極３４および３２を有する、窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスである。
【００３１】
デバイスパッケージ２００はまた、デバイス２０１と、リードフレーム２０２の上面の少なくとも一部とを覆う保護／絶縁ケース２０５も備えている。ケース２０５は、オーバーモールドされ、リードフレーム２０２の底面の少なくとも一部を覆いうるようになっている。
【００３２】
図３に示すように、本発明のこの実施形態は、デバイスパッケージ２００は、ＴＯ−２００パッケージ形式に準拠している。ここで、端子リード２１０〜２１４は、相互に平行で同一平面にあり、パッケージ２００の同じ縁から、保護ケース２０５の周縁を越えて延びている。
【００３３】
しかし、当業者は、本発明のこの実施形態は、ＴＯ−２００パッケージ形式に限定されず、デバイスパッケージ２００は、ＴＯ−２４７パッケージ形式のような、他のＴＯ形式に準拠するのがよく、より一般には、ＳＩＰパッケージ形式のような、他のパッケージ形式に準拠するのがよいことを理解しうると思う。
【００３４】
デバイス２０１を再び参照すると、上に示したように、本発明のこの実施形態例においては、デバイスは、窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスである。図３に示すように、デバイスの非導電性底面は、はんだ、エポキシ接着剤などのような接着剤を用いてダイパッド２０４に取り付けられ、それによって、デバイスの上面に電極は露出されている。特に、デバイス２０１の底面をダイパッド２０４に取り付けることは、デバイスの底面から熱を取り除くのに都合が良い。
【００３５】
図３にさらに示すように、デバイス２０１の第１電力電極２５の細長いランナーは、複数のワイヤボンド２２０を経由して、端子リード２１０のボンドパッド２１０ａに電気的に接続されているのがよく、第２電力電極２６の細長いランナーは、複数のワイヤボンド２２２を経由して、端子リード２１４のボンドパッド２１４ａに電気的に接続されているのがよい。
【００３６】
同様に、デバイス２０１の第１ゲート電極３４は、ワイヤボンド２２４を経由して、端子リード２１１のボンドパッド２１１ａに電気的に接続されているのがよく、第２ゲート電極３２は、ワイヤボンド２２６を経由して、端子リード２１３のボンドパッド２１３ａに電気的に接続されているのがよい。ワイヤボンド２２０〜２２６は、例えば、金またはアルミニウムから形成されるのがよい。当業者は、デバイスパッケージ２００の他の電極・端子リード配置が、本発明から逸脱することなく可能であることを理解しうると思う。
【００３７】
重要なことは、本発明の実施形態においては、デバイス２０１の細長い電力電極２５および２６に接続された導電性ボンドパッド２１０ａおよび２１４ａは、図３に示すように、長さが延びていることである。具体的に言うと、これらのボンドパッドは、ダイパッド２０４の対向する周辺縁まで、好ましくは隣接して延び、すなわちデバイス２０１の電力電極２５および２６の細長い長さに平行して、隣接して延びている。
【００３８】
図３にさらに示すように、これらのボンドパッドは、電力電極の全長にほぼ沿って延びているのがよい。このようなやり方でボンドパッドを構成することによって、個別の電力電極とボンドパッドとの間の複数のワイヤボンド２２０の各々および複数のワイヤボンド２２２の各々は、電極およびボンドパッドに沿って、ほぼ平行に配置されることが可能となり、ほぼ同じ長さである。
【００３９】
ほぼ等しい長さのために、所与の電極／ボンドパッドの複数のワイヤボンドは、ほぼ同じ抵抗を有することとなり、それによって、ワイヤボンドを越える電流を均等にし、さらに重要なことには、デバイス２０１の電流を均等にする。さらに、この延長したやり方でボンドパッドを構成することによって、ワイヤボンド２２０および２２２の長さを短くすることができ、それによって、デバイスパッケージ２００の抵抗、インダクタンス、およびコストを減らすことができる。
【００４０】
当業者は、ボンドパッドを電極の細長い長さと平行に延びる他の構成が、本発明から逸脱することなく可能であることを理解しうると思う。特定の配置は、例えば、デバイス２０１の種類、デバイスパッケージ内のデバイスの配置、および目的とする用途に依存する。
【００４１】
さらに、図３に示すように、所与の細長い電極に平行であるパッドをそれぞれ有する、２つの端子リードを有するよりもむしろ、唯一の端子リードのボンドパッドがそのように構成されているのがよい。同様に、３つ以上の端子リードは、個別の細長い電極に平行であるボンドパッドを有してもよい。さらに、複数の端子リードは、所与の細長い電極に平行である単一のボンドパッドと一体であるのがよく、それによって、電極は、複数のリードに電気的に接続される。
【００４２】
同一の符号が同一の部材を示している図４は、本発明の別の実施形態によるデバイスパッケージ３００の平面図を示している。このデバイスパッケージ３００は、デバイスパッケージ２００とほぼ類似しているが、ＴＯ−２２０フルパック（Ｆｕｌｌ−Ｐａｋ）パッケージ形式に準拠している。
【００４３】
デバイスパッケージ３００は、ヘッダー３０３と一体であるダイパッド３０４を有し、かつパッケージ３００の同じ縁から、保護ケース３０５の周辺を越えて延びる複数の端子リード３１０〜３１４を有するリードフレームを有し、保護ケース３０５は、リードフレームの上面および底面の部分を覆って延びている。この場合も、先と同様に、当業者は、デバイスパッケージ３００が、１つより多いダイパッドを含むことが可能であり、本発明から逸脱せずに、５つ位の端子リードを有することができることを理解しうると思う。
【００４４】
デバイスパッケージ３００は、また少なくとも１つの半導体デバイス３０１も備えている。本発明のデバイスパッケージ２００に類似するこの実施形態例においては、デバイス３０１は、細長い電力電極２５および２６を有する窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスである。
【００４５】
しかし、当業者は、デバイスパッケージ３００が、他の種類の窒化ＩＩＩ属元素をベースとする半導体デバイスを含むか、または１つ以上の細長い電極を有するシリコンをベースとするデバイスを含むことができることを理解しうると思う。デバイスパッケージ２００と同様に、デバイス３０１は、ダイパッド３０４に取り付けられ、端子リード３１０および３１４のボンドパッド３１０ａおよび３１４ａにそれぞれワイヤボンドされた、第１および第２電力電極２５および２６の細長いランナーを有する。
【００４６】
同様に、デバイス３０１の第１および第２ゲート電極３４および３２は、端子リード３１１および３１３のボンドパッド３１１ａおよび３１３ａにそれぞれワイヤボンドされる。この場合も、先と同様に、当業者は、デバイスパッケージ３００が、図４に示す電極・端子リード配置に限定されないことを理解しうると思う。
【００４７】
本発明のデバイスパッケージ２００と類似するこの実施形態によれば、ボンドパッド３１０ａおよび３１４ａは、デバイス３０１の電力電極２５および２６の細長い長さと平行に延びるように構成され、それによって、個別のワイヤボンド２２０および２２２はほぼ平行で同じ長さに、また長さを短くできる。当業者は、この場合も、先と同様に、他のボンドパッド配置が上述と同様に可能であることを理解しうると思う。
【００４８】
同一の符号が同一の部材を示す図５は、本発明の別の実施形態によるデバイスパッケージ４００の平面図である。他のパッケージ形式も使用することもできるが、デバイスパッケージ４００は、デバイスパッケージ２００とほぼ同一であり、ＴＯ−２２０パッケージ形式に準拠している。
【００４９】
本発明のこの実施形態によれば、デバイスパッケージ４００は、６つ位の端子リードを有することができるけれども、デバイスパッケージ４００は、第６追加端子リード２１５を有するリードフレーム４０２を含んでいる。デバイスパッケージ４００はまた、ダイパッド２０４に取り付けられた少なくとも１つの半導体デバイス４０１も含んでいる。本発明のこの実施形態においては、デバイス４０１は、デバイス４０１によって電流を検出する電流検出電極５０を含んでいる。本発明のこの実施形態例においては、デバイス４０１は、第１および第２電力電極２５および２６ならびに第１および第２ゲート電極３４および３２を有する、窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスである。
【００５０】
しかし、当業者は、デバイス４０１がさまざまな種類の半導体デバイス、例えば１つ以上の細長い電極を有する窒化ＩＩＩ属元素の一双方向スイッチングデバイス、またはシリコンをベースとするスイッチングデバイスなどであってもよいことを理解しうると思う。
【００５１】
デバイスパッケージ２００と同様に、デバイス４０１の第１および第２電力電極２５、および２６ならびに第１および第２ゲート電極３４および３２は、リードフレーム４０２の端子リード２１０、２１１、２１３、および２１４に電気的に接続されている。さらに、電流検出電極５０は、ワイヤボンド２２８を通じて端子リード２１５のボンドパッド２１５ａに電気的に接続されている。この場合も先と同様に、当業者は、デバイスパッケージ４００が図５に示す電極・端子リード配置に限定されないことを理解しうると思う。また当業者は、他のボンドパッド配置が、上述のように可能であることを理解しうると思う。
【００５２】
図６は、本発明の別の実施形態による半導体デバイスパッケージ５００の平面図である。このデバイスパッケージ５００は、ＳＩＰ１５パッケージ形式のもので、ヘッダー５０３と一体であるダイパッド５０４を有し、かつ平行で同一平面内にあり、パッケージ５００の同じ縁から、保護ケースの周辺を越えて延びる複数の端子リード５１０〜５２４を有するリードフレーム５０２を有している。図６では、簡単にするために保護ケースを示していない。
【００５３】
デバイスパッケージ５００は、図示した窒化ＩＩＩ属元素をベースとするダイの変体のような、より大きいダイを収容するために使用できる。当業者は、デバイスパッケージ５００が、図６に示すように、単一のダイパッドおよび１５の端子リードに限定されないことを理解しうると思う。また当業者は、本発明のこの実施形態が、ＳＩＰ１５パッケージ形式に限定されず、他のパッケージ形式に準拠できることを理解しうると思う。例えば、修正ＴＯ−２４７パッケージ形式も、図６に示す窒化ＩＩＩ属元素をベースとするダイの変体のような、より大きいダイを収納するために使用できる。
【００５４】
上述の実施形態と同様に、このパッケージは、その上に取り付けられたダイパットと、デバイス電極の細長い長さに平行に、かつ隣接して延びる１つ以上のボンドパッドとを備えることがある。
【００５５】
再び図６を参照すると、デバイスパッケージ５００はまた、ダイパット５０４に取り付けられた少なくとも１つの半導体デバイス５０１も備えている。本発明のこの実施形態例においては、このデバイス５０１は、電流検出電極および温度検出電極が絶対必要ではないが、第１および第２電力電極２５および２６、第１および第２ゲート電極３４および３２、電流検出電極５０、ならびに温度検出電極５２を有する窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスである。当業者はまた、デバイスパッケージ５００が、窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスに限定されず、さまざまな種類の窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイス、または例えば１つ以上の細長い電極を有する、シリコンをベースとするデバイスを含むことができることを理解しうると思う。
【００５６】
本発明のこの実施形態例によれば、デバイス５０１の非導電性底面は、接着剤を用いて、ダイパット５０４に取り付けられ、それによって、電極をデバイスの上面に露出させてある。図６に示すように、デバイス５０１の第１ゲート電極３４は、ワイヤボンド２２４を通して、端子リード５１４のボンドパッド５１４ａに電気的に接続され、第２ゲート電極３２は、ワイヤボンド２２６を通して、端子リード５２４のボンドパッド５２４ａに電気的に接続される。同様に、電流検出電極５０は、ワイヤボンド２２８を通して、端子リード５１５のボンドパッド５１５ａに電気的に接続され、温度検出電極５２は、ワイヤボンド２３０を通して、端子リード５１６のボンドパッド５１６ａに電気的に接続される。
【００５７】
さらに、デバイス５０１の第１電力電極２５の細長いランナーは、複数のワイヤボンド２２０を通してボンドパッド５１０ａに電気的に接続され、第２電力電極２６は、複数のワイヤボンド２２２を通してボンドパッド５２１ａに電気的に接続される。上述のデバイスパッケージと同様に、ボンドパッド５１０ａおよび５１２ａは、図６に示すように、デバイス５０１の第１電力電極２５および２６の細長い長さに平行に延びるように構成され、これらの電力電極のほぼ全長に沿って延びているのがよい。この場合も、先と同様に、この配置によって、複数のワイヤボンド２２０および２２２を、ほぼ平行で同じ長さに、かつ長さを短くできる。
【００５８】
さらに、本発明のこの実施形態によれば、ボンドパッド５１０ａおよび５２１ａもまた、リード５１０〜５１２およびリード５２１〜５２３のような、複数の端子リードとそれぞれ一体であり、それによって、各電力電極を複数の端子リードに電気的に接続しうる。この場合も、先と同様に、当業者は、上述のように、他の電極・端子リード配置が可能であり、他のボンドパッド配置が可能であることを理解しうると思う。
【００５９】
同一の符号が同一の部材を示している図７は、本発明の別の実施形態による半導体デバイスパッケージ６００の平面図である。デバイスパッケージ６００は、他のパッケージ形式も使用できるけれども、デバイスパッケージ２００とほぼ同一であり、ＴＯ−２２０パッケージ形式に準拠している。当業者はまた、デバイスパッケージ６００が、図７に示すように、単一のダイパッド２０４、および５つの端子リード２１０〜２１４に限定されないことを理解しうると思う。
【００６０】
本発明のこの実施形態によれば、デバイスパッケージ６００は、デバイス６０１およびデバイス６１０のような、２つ以上の半導体デバイスを有し、これらのデバイスは、相互に接続されて回路を形成しうる。各デバイスは、例えば、窒化ＩＩＩ属元素をベースとする半導体デバイス、シリコンをベースとするデバイス、またはその組合せであるのがよい。
【００６１】
本発明のこの実施形態例によれば、デバイス６０１は、第１および第２電力電極２５および２６、ならびに第１および第２ゲート電極３４および３２を有する窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスである。またデバイス６１０は、デバイスの両面にアノード電極６１１およびカソード電極６１２を有するシリコンをベースとする縦方向導通ダイオードである。デバイス６０１および６１０は、図８に模式的に示すように、相互接続されて回路６２０を形成している。この場合も、先と同様に、当業者は、本発明がこの回路構成に限定されず、他の構成も可能であることを理解しうると思う。
【００６２】
本発明のこの実施形態によれば、ダイオード６１０のアノード電極６１１が端子リード２１０と電気的に接触するように、ダイオード６１０は、導電性接着剤を用いて、延長したボンドパッド２１０ａにフリップチップ配置で直接取り付けられる。デバイスパッケージ２００と同様に、双方向スイッチングデバイス６０１はダイパッド２０４に取り付けられ、端子リード２１４の延長したボンドパッド２１４ａにボンドされた、その第２電力電極２６の細長いランナーを有する。同様に、デバイス６０１の第１および第２ゲート電極３４および３２は、端子リード２１１および２１３のボンドパッド２１１ａおよび２１３ａに、それぞれボンドされる。
【００６３】
本発明のこの実施形態によれば、デバイス６０１の第１電力電極２５の細長いランナーは、複数のワイヤボンド２２０によって、ダイオード６１０のカソード電極６１２にボンドされる。
【００６４】
重要なことに、図７に示すように、ボンドパッド２１０ａを、デバイス６０１の第１電力電極２５の細長い長さに隣接して平行に延びるように形成することによって、ダイオード６１０を、この電力電極に隣接して取り付けるのがよく、それによって、ワイヤボンド２２０をほぼ平行で同じ長さに、かつ長さを短くできることである。この場合も、先と同様に、抵抗、インダクタンス、およびコストは減少され、また、ワイヤボンドを越えた、デバイス６０１内の電流の均等化が可能となる。
【００６５】
この場合も先と同様に、当業者は、デバイスパッケージ６００の他の電極・端子リード配置が可能であり、上述のように、他のボンドパッド配置も可能であることを理解しうると思う。
【００６６】
以上本発明を、その特定の実施形態に即して説明したが、多くの他の変形例と変更態様、および他の用途が当業者には明らかであると思う。従って本発明は、本明細書の特定の開示によってではなく、添付の特許請求の範囲によってだけ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１Ａ】先行技術の窒化ＩＩＩ属元素をベースとする一方向スイッチングデバイスの平面図である。
【図１Ｂ】先行技術の窒化ＩＩＩ属元素をベースとする双方向スイッチングデバイスの平面図である。
【図２】先行技術の半導体デバイスパッケージの平面図であり、パッケージは、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスを有し、電力電極は、さまざまな長さの細長いワイヤボンドによって個別の端子リードにワイヤボンドされている。
【図３】本発明の実施形態による半導体デバイスパッケージの平面図であり、パッケージは、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスを有し、電力電極は、短縮したほぼ同じ長さのワイヤボンドによって個別の端子リードにワイヤボンドされている。
【図４】本発明の別の実施形態による半導体デバイスパッケージの平面図であり、パッケージは、図３のパッケージと類似している。
【図５】本発明の別の実施形態による半導体デバイスパッケージの平面図であり、パッケージは、図３のパッケージと類似している。
【図６】本発明の別の実施形態による半導体デバイスパッケージの平面図であり、パッケージは、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスを有し、電力電極は、短縮したほぼ同じ長さのワイヤボンドによって複数の端子リードにワイヤボンドされている。
【図７】本発明の別の実施形態による半導体デバイスパッケージの平面図であり、パッケージは、２つの半導体デバイスを有し、これらの半導体デバイスは、回路を形成するために相互接続されている。
【図８】本発明の実施形態による、図７の半導体デバイスパッケージの相互接続されたデバイスによって形成した回路の図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 一方向スイッチングデバイス
２０ ゲート電極
２２ ドレイン電極
２３ ソース電極
２１ ランナー
２４ ランナー
２５ 第１電力電極
２６ 第２電力電極
３０ 双方向スイッチングデバイス
３２ 第１ゲート電極
３４ 第２ゲート電極
４０ ランナー
４２ ランナー
４６ ランナー
４８ ランナー
５０ 電流検出電極
５２ 温度検出電極
１００ ＴＯ−２２０デバイスパッケージ
１０１ 一方向スイッチングデバイス
１０２ リードフレーム
１０４ ダイパッド
１０５ 保護ケース
１１０〜１１８ リード
１１０ａ〜１１８ａ ボンドパッド
１２０ ワイヤボンド
１２１ ワイヤボンド
１２２ ワイヤボンド
２００ デバイスパッケージ
２０１ デバイス
２０２ リードフレーム
２０３ ヘッダー
２０４ ダイパッド
２０５ 保護ケース
２１０〜２１５ リード
２１０ａ ボンドパッド
２１１ａ ボンドパッド
２１３ａ ボンドパッド
２１４ａ ボンドパッド
２１５ａ ボンドパッド
２２０〜２２６ ワイヤボンド
２２８ ワイヤボンド
３００ デバイスパッケージ
３０１ デバイス
３０３ ヘッダー
３０４ ダイパッド
３０５ 保護ケース
３１０〜３１４ リード
３１０ａ ボンドパッド
３１１ａ ボンドパッド
３１３ａ ボンドパッド
３１４ａ ボンドパッド
４００ デバイスパッケージ
４０１ デバイス
４０２ リードフレーム
５００ デバイスパッケージ
５０１ デバイス
５０２ リードフレーム
５０３ ヘッダー
５０４ ダイパッド
５１０〜５２４ リード
５１０ａ ボンドパッド
５１４ａ ボンドパッド
５１５ａ ボンドパッド
５２１ａ ボンドパッド
５２４ａ ボンドパッド
６００ デバイスパッケージ
６０１ デバイス
６１０ デバイス
６１１ アノード電極
６１２ カソード電極
６２０ 回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い電極を有する電力半導体デバイスと、
前記電極から間隔をおいて配置され、かつ前記電極の長さと平行をなす導電性パッドを有するリードフレームと、
前記電極を前記ボンドパッドに電気的に接続する、ほぼ同じ長さの複数のワイヤボンドと、
前記電力半導体デバイスおよび前記リードフレームの一部を包囲する保護ケース、
とを備える半導体デバイスパッケージ。
【請求項２】
電極が、電力半導体デバイスの長さにほぼ沿って延びている請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項３】
導電性パッドは伸ばされた長さであり、電極の長さにほぼ沿って延びている請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項４】
複数のワイヤボンドは、ほぼ平行である請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項５】
複数のワイヤボンドは、ほぼ同じ電気抵抗を有している請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項６】
電力半導体デバイスは、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスである請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項７】
電力半導体デバイスは、ＧａＮをベースとするデバイスである請求項６に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項８】
電力半導体デバイスは、スイッチングデバイスである請求項６に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項９】
リードフレームは、導電性パッドと一体である少なくとも１つの端子リードをさらに含んでいる請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１０】
デバイスパッケージが、ＴＯ−２２０パッケージ形式に準拠している請求項９に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１１】
デバイスパッケージは、ＴＯ−２４７パッケージ形式に準拠している請求項９に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１２】
デバイスパッケージは、フルパック（Ｆｕｌｌ-Ｐａｋ）パッケージ形式に準拠している請求項９に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１３】
デバイスパッケージは、ＳＩＰパッケージ形式に準拠している請求項９に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１４】
電力半導体デバイスに配置され、細長い第２電極と、
前記第２電極から間隔をおいて配置され、かつ前記第２電極の長さと平行に延びる、リードフレームの第２導電性パッド、
前記第２電極を前記第２導電性パッドに電気的に接続し、おおむね同じ長さである第２複数のワイヤボンド、
とをさらに備える請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１５】
電力半導体デバイスは、電流検出電極をさらに含んでいる請求項１４に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１６】
電力半導体デバイスは、温度検出電極をさらに含んでいる請求項１５に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１７】
細長い電極を有する第１電力半導体デバイスと、
前記電極から間隔を設けて配置され、かつそれと平行に延びる導電性パッドを有するリードフレームと、
前記導電性パッド上に配置され、かつ上面に電極を有する第２電力半導体デバイスと、
前記第１電力半導体デバイスの電極を、前記第２電力半導体デバイスの電極に電気的に接続している、複数のワイヤボンドと、
前記第１および第２電力半導体デバイス、および前記リードフレームの一部を密閉している保護ケース、
とを備える半導体デバイスパッケージ。
【請求項１８】
リードフレームは、導電性パッドと一体である少なくとも１つの端子リードをさらに含む請求項１７に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１９】
第１電力半導体デバイスは、窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスであり、第２電力半導体デバイスはダイオードであり、前記ダイオードの電極はカソード電極である請求項１７に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項２０】
第１電力半導体デバイスに配置されている、細長い第２電極と、
前記第２電極から間隔をおいて配置され、かつ前記第２電極の長さと平行に延びる、リードフレームの第２導電性パッドと、
前記第２電極を前記第２導電性パッドに電気的に接続し、ほぼ同じ長さである第２複数のワイヤボンド、
とをさらに備える請求項１７に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１】
細長い電極を有する電力半導体デバイスと、
前記電極から間隔をおいて配置され、かつ前記電極の長さと平行をなす導電性パッドを有するリードフレームと、
前記電極を前記ボンドパッドに電気的に接続する、ほぼ同じ長さの複数のワイヤボンドと、
前記電力半導体デバイスおよび前記リードフレームの一部を包囲する保護ケース、
とを備える半導体デバイスパッケージ。
【請求項２】
電極が、電力半導体デバイスの長さにほぼ沿って延びている請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項３】
導電性パッドは伸ばされた長さであり、電極の長さにほぼ沿って延びている請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項４】
複数のワイヤボンドは、ほぼ平行である請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項５】
複数のワイヤボンドは、ほぼ同じ電気抵抗を有している請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項６】
電力半導体デバイスは、窒化ＩＩＩ属元素をベースとするデバイスである請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項７】
電力半導体デバイスは、ＧａＮをベースとするデバイスである請求項６に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項８】
電力半導体デバイスは、スイッチングデバイスである請求項６に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項９】
リードフレームは、導電性パッドと一体である少なくとも１つの端子リードをさらに含んでいる請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１０】
デバイスパッケージが、ＴＯ−２２０パッケージ形式に準拠している請求項９に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１１】
デバイスパッケージは、ＴＯ−２４７パッケージ形式に準拠している請求項９に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１２】
デバイスパッケージは、フルパック（Ｆｕｌｌ-Ｐａｋ）パッケージ形式に準拠している請求項９に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１３】
デバイスパッケージは、ＳＩＰパッケージ形式に準拠している請求項９に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１４】
電力半導体デバイスに配置され、細長い第２電極と、
前記第２電極から間隔をおいて配置され、かつ前記第２電極の長さと平行に延びる、リードフレームの第２導電性パッド、
前記第２電極を前記第２導電性パッドに電気的に接続し、おおむね同じ長さである第２複数のワイヤボンド、
とをさらに備える請求項１に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１５】
電力半導体デバイスは、電流検出電極をさらに含んでいる請求項１４に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１６】
電力半導体デバイスは、温度検出電極をさらに含んでいる請求項１５に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１７】
細長い電極を有する第１電力半導体デバイスと、
前記電極から間隔を設けて配置され、かつそれと平行に延びる導電性パッドを有するリードフレームと、
前記導電性パッド上に配置され、かつ上面に電極を有する第２電力半導体デバイスと、
前記第１電力半導体デバイスの電極を、前記第２電力半導体デバイスの電極に電気的に接続している、複数のワイヤボンドと、
前記第１および第２電力半導体デバイス、および前記リードフレームの一部を密閉している保護ケース、
とを備える半導体デバイスパッケージ。
【請求項１８】
リードフレームは、導電性パッドと一体である少なくとも１つの端子リードをさらに含む請求項１７に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項１９】
第１電力半導体デバイスは、窒化ＩＩＩ属元素の双方向スイッチングデバイスであり、第２電力半導体デバイスはダイオードであり、前記ダイオードの電極はカソード電極である請求項１７に記載の半導体デバイスパッケージ。
【請求項２０】
第１電力半導体デバイスに配置されている、細長い第２電極と、
前記第２電極から間隔をおいて配置され、かつ前記第２電極の長さと平行に延びる、リードフレームの第２導電性パッドと、
前記第２電極を前記第２導電性パッドに電気的に接続し、ほぼ同じ長さである第２複数のワイヤボンド、
とをさらに備える請求項１７に記載の半導体デバイスパッケージ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２００８−５４１４３５（Ｐ２００８−５４１４３５Ａ）
【公表日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１０２４２（Ｐ２００８−５１０２４２）
【出願日】平成１８年５月３日（２００６．５．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１７３４６
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１１９４８５
【国際公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【出願人】（５０４３９２０８３）インターナショナル レクティファイアー コーポレイション (107)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３日（２００６．５．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１７３４６
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１１９４８５
【国際公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【出願人】（５０４３９２０８３）インターナショナル レクティファイアー コーポレイション (107)
【Ｆターム（参考）】
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