JP2002100716A - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents
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Abstract
略化された構成および製造方法を提供する。 【解決手段】主電極とこの主電極より面積が小さい副電
極を有する半導体チップを、接続材を介してリードフレ
ームのダイパッドに搭載し、半導体チップの主電極及び
副電極とリードフレームの対応する外部リードとの間
に、それぞれの内部リードがタイバーにより接続された
内部リードフレームを接続材を介して搭載し、接続材を
加熱して半導体チップとダイパッドとの間、内部リード
と半導体チップ及び外部リードとの間を導電的に同時に
固着し、その後タイバーをカットして、内部リードフレ
ームを各内部リードに分離する。
Description
導体装置の製造方法と、それにより得られた半導体装置
に関する。
体パッケージの小型薄型化、軽量化、高性能化が特に要
求されてきている。従来、半導体チップの上部電極は、
ワイヤボンディングで外部リードに接続されていた。ま
た、ダイオード等の2端子製品では、半田付けで内部リ
ードを介して外部リードに接続されていた。
では、比較的大電流を取り扱うので半田付けリードが好
ましいが、チップ上面に設けられたゲート電極がソース
電極に比べて非常に小さいため、内部リードを半田付け
しようとしても位置精度が出せない。このため、ゲート
電極は単線のボンディングワイヤ、ソース電極は電流容
量を確保するため複数のボンディングワイヤを用いて接
続していた。
ンディングで、ソース電極は放熱とオン抵抗に有利な内
部リードの半田付けでと、それぞれ異なる接続を行う方
法もあるが、ゲート電極はワイヤボンディング用の電極
(例えばAl)、ソース電極は半田付け用の電極(例え
ばVNiAu)と、電極の表面処理を変える必要があ
り、製造設備コストと製造コストの増大を招いていた。
続されて使用される場合が多いが、従来はこの直列接続
をプリント基板の配線で行っていた。この方法では、配
線による寄生インダクタンスと配線抵抗が生じ、性能の
低下を招いていた。
考慮して為されたもので、半導体装置の内部配線におい
て、作業性に優れ、信頼性の高い外部リードへの接続方
法を提供するものである。また、上記の製造方法で得ら
れる半導体装置、および2個の半導体チップを上記の接
続方法を応用した半導体パッケージ内で直列接続できる
構成を提供する。
に、本発明の半導体装置の製造方法(請求項1)は、主
電極とこの主電極より面積が小さい副電極を上面に有す
る半導体チップを、接続材を介して外部リードフレーム
のダイパッドに搭載する工程と、前記半導体チップの主
電極及び副電極と前記外部リードフレームの対応する外
部リードの接続用パッドとの間をそれぞれ接続する内部
リードがタイバーにより接続された内部リードフレーム
を、所定の位置に接続材を介して搭載する工程と、前記
接続材を加熱して、前記半導体チップと前記ダイパッド
との間、前記内部リードと前記半導体チップの電極及び
前記外部リードの接続パッドとの間を同時に導電的に固
着する工程と、前記タイバーをカットして、前記内部リ
ードフレームを各内部リードに分離する工程とを有する
ことを特徴とする。
は、リードフレームのダイパッド上に搭載され、主電極
とこの主電極より面積が小さい副電極を有する半導体チ
ップと、前記半導体チップの主電極及び副電極と前記リ
ードフレームの対応する外部リードの接続パッドとの間
に接続され、それぞれの内部リードの間にカットされた
タイバーを有する内部リードフレームとを具備すること
を特徴とする。
れることが望ましい。 (1)タイバーは、内部リードフレームの他の部分の厚
さよりも薄いこと。
隣接する外部リードの中央付近に設けられていること。
部分に、このタイバーから距離を設けるように後退した
切り欠き部分を有すること。
分が半導体チップの上面より高く形成されていること。
は、外部リードフレームの隣接する第1及び第2のダイ
パッド上に搭載され、それぞれが主電極とこの主電極よ
り面積が小さい副電極を有する第1及び第2の半導体チ
ップと、前記第1及び第2の半導体チップのそれぞれの
主電極及び副電極と前記外部リードフレームの対応する
外部リードとの間に接続された内部リードを有し、それ
ぞれの内部リードの間にカットされたタイバーを有する
内部リードフレームと、前記第1及び第2のダイパッド
の対向する辺において、前記第1のダイパッドに垂直に
形成された突起リード部と、前記第2のダイパッドに搭
載された第2の半導体チップの主電極に接続される内部
リードと一体に形成され、前記突起リード部と嵌合する
切り欠き部を有し、前記突起リード部と導電的に連結す
る連結リード部とを具備する。
れることが望ましい。 (1)突起リード部の上端に、上端面から後退して連結
リード部を支える平坦部分を有すること。
FETのチップであり、第1の半導体装置は、MOSF
ETに並列に接続されたショットキーダイオードを内蔵
するチップであること。
施形態を説明する。
の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するため
の図で、図1(a)はリードフレーム上に半導体チップ
がマウントされ、半導体チップの上面電極とリードフレ
ームの外部リードが内部リードにより接続された状態を
示す平面図、図1(b)は図1(a)のA−A線に沿っ
た断面図である。
るダイパッド、3はリードフレームの外部リード、5は
外部リード3と一体に形成された内部リード接続用パッ
ド、7はリードフレームのタイバーであり、よく知られ
た樹脂封止用リードフレームを構成している。後述の内
部リードフレームと区別するために、以後外部リードフ
レームと称することにする。
半導体チップ9が接続材21aを介してマウントされて
いる。接続材21aとしては半田あるいは導電性接着剤
が使用される。半導体チップ9は、例えばMOSFET
であり、チップ上面に電極面積の大きいソース電極(主
電極)11、電極面積の小さいゲート電極(副電極)1
3を有し、チップ下面のドレイン電極は前述のようにダ
イパッド9に接続材を介して接続されている。
とゲート電極13の外部リードフレームへの取り出しリ
ード(内部リード)が、板状金属からなる内部リードフ
レームで接続されていることである。内部リードフレー
ムはソース電極リード15とゲート電極リード17とか
ら構成されており、さらに両者を結ぶタイバー19を有
している。タイバー19は内部リードフレームの取り付
け後、カッターなどで切り離される。この切り離しが容
易なように、タイバーは隣接する外部リードの間のほぼ
中央に位置するように設けられている。
たは銅合金の板からプレス加工等により形成され、図1
(a)に示すように、チップ上面と外部リード上面のレ
ベルに合わせて折り曲げ加工されている。この時タイバ
ー19を含む部分は、チップ上面より高くなるようにフ
ォーミングされており、これによりタイバーのカットを
容易にしている。
複数の内部リードのセット(ソース電極リード15とゲ
ート電極リード17のセット)がフレーム23により連
結された形態で供給され、チップと外部リードフレーム
に接続される直前に、吊りピン25のリード側の根元で
切り離されるようになっている。個々の内部リードフレ
ーム(内部リードセット)は、チップの上面電極(ソー
ス電極11およびゲート電極13)に接続されるチップ
パッド部15a,17aと外部リードに接続されるリー
ドパッド部15b、17bを有する。チップパッド部1
5a、17a、リードパッド部15b、17bは、それ
ぞれ接続材21b、21cによりチップ電極11,13
と外部リード接続パッド5に接続される。接続材21
b、21cは半田または導電性接着剤が使用され、ダイ
マウントに使用される接続材21aと同じ材料とするこ
とが好ましいが、要求に応じて異なるものを使用しても
よい。
説明する。先ず、リードフレームのダイパッド1および
内部リードが接続される外部リードの接続パッド5に、
例えばクリーム状の半田(半田ペースト)をディスペン
サーにより適量供給する。ディスペンサ方式の代わりに
印刷法を用いてもよい。
ダイパッド11上に、ダイマウンター等を使用してマウ
ントする。その後、チップのソース電極11、ゲート電
極13の上に半田ペーストをディスペンサ等を使用して
適量供給する。ダイマウントに使用される半田ペースト
とリード付けに使用される半田ペーストは同じものを使
用することができる。
結された状態からソース電極リード15とゲート電極リ
ード17の1セット分を切り離して、半導体チップおよ
び外部リードフレーム上に位置合わせしてマウントす
る。
記の方法の他に、内部リードフレームのチップパッド部
15a、17aとリードパッド部15b、17bに半田
ペーストを予め印刷しておいて(図2の点線部)、半導
体チップおよび外部リードフレーム上の所定の位置に合
わせしてマウントするようにしてもよい。
田リフロー炉を通して、半田のリフローを実施する。リ
フロー炉はベルトコンベヤー式の連続炉でもよいし、静
止型のリフロー炉でもよい。これにより、ダイマウント
用の半田21a、内部リード用のの半田21b、21c
が同時にリフローされる。
性接着剤を使用した場合でも、ディスペンサや印刷法に
よる供給が可能であり、リフローと同様の加熱工程(熱
処理)により、固着させることができる。
をカッターでカットして、ソース電極リード15とゲー
ト電極リード17を分離する。内部リードフレームのタ
イバー19は半導体チップ19の上面より高くなってい
るので、チップに接触しないようにカッターをタイバー
19に当てるのは容易である。
にリードフレームを供し、モールド後外部リード3のタ
イバー7をカットすることにより、封止済みの半導体装
置が完成する。
4点あるため、マウント時に安定し、かつ位置精度を向
上させることができる。従来方法では、チップのダイマ
ウント後、ワイヤボンディングが必要であったが、本発
明ではチップのダイマウント後、内部リードフレームの
マウントを行い、チップおよび内部リードフレームの半
田リフローを同時に行えばよいので、工程を短縮するこ
とができる。また、高価な金線を使用しないのでコスト
ダウンが可能である。
本的には第1の実施形態と同じであるが、ダイパッドの
形状が第1の実施形態と異なる。
導体装置の内部接続状態を示す平面図である。第1の実
施形態と同一部分には同一番号を付して重複する説明を
省略する。以後の実施形態においても同様とする。
に、ダイパッド1aのタイバー19に近い部分が切り込
み26により後退しており、タイバーカットが容易なよ
うにされていることである。
の実施形態に係る内部リードの平面図およびタイバー1
9aの部分(B部)のB−B線に沿った拡大断面図であ
る。第2の実施形態では、図4(b)に示すように、タ
イバー19aのカット部27の厚さを内部リードの厚さ
(例えば0.3mm)よりも薄くし(例えば0.15m
m)、カットが容易なようにしている。
部リードフレームをさらに変形した例である。図5は、
本発明の第4の実施形態に係る内部リードの平面図であ
り、タイバー部分は2本のタイバー19b、19b′で
構成されている。これにより、タイバー部分の剛性を高
めており、ソース電極リード15とゲート電極リード1
7の捻れ等の相対的な変形を防止できる。
図4(b)のように部分的に薄い場所を設けて、カット
が容易なようにしてもよい。
部リードフレームをさらに変形した例である。図6は、
本発明の第5の実施形態に係る内部リードの平面図であ
り、タイバー部分が2本のタイバー19c、19c′で
構成されている。第4の実施例と異なる点は、1本のタ
イバー19cは外部リードフレームの内部リード接続用
パッド5付近に設けられていることである。第4の実施
形態同様に内部リードフレームの剛性を高めることがで
きる。また、タイバー19c、19c′に対し、図4
(b)のように部分的に薄い場所を設けて、カットが容
易なようにしてもよい。
第6の実施形態に係る半導体装置のリード接続方法を示
す平面図で、そのC−C線に沿った断面図を図7(b)
に示す。本実施形態では2個の半導体チップが隣接して
リードフレームにマウントされ、内部リード接続が行わ
れた後、1パッケージとしてモールドされる。なお、A
−A線に沿った断面図は、図1(b)と同様になる。ま
た、図1(b)のD―D線に沿った断面図を図8に示
す。
1 、112 はダイマウントされた後、第1〜第5の実施
形態で説明した内部リードフレームを用いる接続方法
で、夫々外部リードフレームに接続されるが、図の右側
に示す第1の内部リードフレームの形状と、図の左側に
示す第2の内部リードフレームの形状が異なる。第1の
内部リードフレームは第1の実施形態の内部リードフレ
ームが例示されているが、第3若しくは第4の実施形態
の内部リードフレームを用いてもよい。
2 と、図の右側に示す第1のダイパッド11 の形状が異
なる。第2のダイパッド12 は第1の実施形態のダイパ
ッドが例示されているが、第2の実施形態のダイパッド
を用いてもよい。
ド12 に隣接する部分の1部がダイパッドのほぼ辺の中
央まで切り込まれ、直立するように加工されている。こ
の直立部分が突起リード部33となる。
ース電極(主電極)リードの一部は第1のチップ方向に
延在する連結リード部29を有し、その先端に設けられ
た切り込み部31に、第1のチップが搭載されるダイパ
ッドの突起リード部33が嵌合している。このとき、突
起リード部33の上端面より後退した位置に、第2のチ
ップの内部リードの連結リード部29を支える段差(平
坦部)35を設けておく。このようにすることにより、
第2の内部リードフレームを安定に保持することが可能
になる。第2の内部リードフレームの連結リード部29
と第1のダイパッドの突起リード部33との嵌合部は、
半田21dにより接合される。
造工程を説明する。先ず、リードフレームのダイパッド
11 および12 、内部リードが接続される外部リードの
パッド5に、例えば半田ペーストをディスペンサーによ
り適量供給する。ディスペンサ方式の代わりに印刷法を
用いてもよい。
レームのダイパッド11 、12上に、ダイマウンター等
を使用してそれぞれマウントする。その後、チップのソ
ース電極111 、112 ゲート電極131 、132 の上
に半田ペーストをディスペンサ等を使用して適量供給す
る。ダイマウントに使用される半田ペーストとリード付
けに使用される半田ペーストは同じものを使用すること
ができる。
結された状態から、第1のチップ用のソース電極リード
151 とゲート電極リード171 の1セット分を切り離
して、半導体チップの電極および外部リードフレームの
接続パッド上に位置合わせしてマウントする。続いて、
第2のチップ用のソース電極リード152 とゲート電極
リード172 の1セット分を切り離して、半導体チップ
および外部リードフレーム上に位置合わせしてマウント
する。このとき、第2の内部リードフレームの連結リー
ド部37の切り欠き部31は、第1の内部リードフレー
ムの突起リード部33と嵌合し、突起リード部33に設
けられた段差35に載置されるようにする。さらに、連
結リード部29と突起リード部33の嵌合部に半田ペー
スト21dをディスペンサにより供給する。
マウント済みの外部リードフレームを半田リフロー炉に
通して、半田のリフローを実施する。リフロー炉はベル
トコンベヤー式の連続炉でもよいし、静止型のリフロー
炉でもよい。これにより、ダイマウント用の半田21
a、内部リード用の半田21b、21c、連結部用の半
田21dが同時にリフローされる。
ることにより、封止済みの半導体装置が完成する。上記
の実施形態では接続材に半田ペーストを使用したが、導
電性接着剤を使用できることは言うまでもない。
への接続方法として、連結リード部29の先端を下方に
フォーミングして、第1のダイパッド11 へ直接半田付
けすることも考えられるが、この接続のための半田がチ
ップのマウント用の半田と融合し、マウント半田の厚
み、チップの平行度に悪影響を及ぼすおそれがある。こ
れに対し、本発明では突起リード部33を用いて半田付
け部をチップより遠ざけているので、上記のような悪影
響の心配がない。
すような同期整流回路の1部に適用すると効果的であ
る。図9において、Q1はパワーMOSFETでトラン
ジスタ記号に並列に書かれたダイオードは寄生ダイオー
ドである。Q1に直列に接続されたQ2は、同一チップ
内に寄生ダイオード以外にショットキーバリアダイオー
ドSBDが並列接続されたパワーMOSFETである。
Q1のソースS1とQ2のドレインD2の接続ノードに
はインダクターLとキャパシタCの直列回路が負荷とし
て接続されている。ショットキバリアダイオードSBD
は、Q1のトランジスタがオフ時の電流路用に設けられ
ている。
Q1を第2の半導体チップとして、第6の実施形態のパ
ッケージに適用すれば、同期整流回路の1部を1パッケ
ージ化した半導体装置を実現できる。このように半導体
装置回路を1パッケージ化すれば、配線基板で配線した
場合に比べて、寄生インダクタンスと配線抵抗を減らす
ことができ、素子性能と実装効率を向上させることがで
きる。
が、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、種
々の変形が可能である。例えば、第6の実施形態では2
チップの場合を説明したが、3チップ以上のマルチチッ
プに適用することができる。
部リードフレームを用いることにより、ダイマウントの
半田付け工程と同時に、ゲート電極のような小電極にも
内部リードの半田付けを行うことが可能になり、工程が
簡略化される。高価な金線を使用するワイヤボンディン
グ工程が不用になり、設備も簡略化される。
るマルチチップパッケージに応用すれば、プリント配線
基板による寄生インダクタンスと配線抵抗が減少し、素
子性能を向上させることができ、プリント基板の実装面
積を減少させることができる。
部接続方法を説明するための平面図およびA−A線に沿
った断面図。
面図。
部リードフレームの平面図およびB−B線に沿った断面
図。
部リードフレームの平面図。
部リードフレームの平面図。
部接続方法を説明するための平面図およびC−C線に沿
った断面図。
回路図。
… (内部リードフレーム用)タイバー 21a、21b、21c、21d … 半田(接続材) 23 … 内部リードフレーム用フレーム 25 … 吊りピン 26 … ダイパッド切り込み(後退部) 27 … タイバー薄肉箇所 29 … 連結リード部 31 … 切り欠き部 33 … 突起リード部 35 … 段差 Q1,Q2 … パワーMOSFET SBD … ショットキーバリアダイオード L … インダクター C … キャパシタ
Claims (9)
- 【請求項1】 主電極とこの主電極より面積が小さい副
電極を上面に有する半導体チップを、接続材を介して外
部リードフレームのダイパッドに搭載する工程と、 前記半導体チップの主電極及び副電極と前記外部リード
フレームの対応する外部リードの接続用パッドとの間を
それぞれ接続する内部リードがタイバーにより接続され
た内部リードフレームを、所定の位置に接続材を介して
搭載する工程と、 前記接続材を加熱して、前記半導体チップと前記ダイパ
ッドとの間、前記内部リードと前記半導体チップの電極
及び前記外部リードの接続パッドとの間を同時に導電的
に固着する工程と、 前記タイバーをカットして、前記内部リードフレームを
各内部リードに分離する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 リードフレームのダイパッド上に搭載さ
れ、主電極とこの主電極より面積が小さい副電極を有す
る半導体チップと、 前記半導体チップの主電極及び副電極と前記リードフレ
ームの対応する外部リードの接続パッドとの間に接続さ
れ、それぞれの内部リードの間にカットされたタイバー
を有する内部リードフレームと、 を具備することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 前記タイバーは、前記内部リードフレー
ムの他の部分の厚さよりも薄くされていることを特徴と
する請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記タイバーは、前記外部リードフレー
ムの隣接する外部リードの中央付近に設けられているこ
とを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項5】 前記ダイパッドは、前記タイバーに隣接
する部分に、このタイバーから距離を設けるように後退
した切り欠き部分を有することを特徴とする請求項2に
記載の半導体装置。 - 【請求項6】 前記内部リードフレームは、タイバー部
分が前記半導体チップの上面より高く形成されているこ
とを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項7】 外部リードフレームの隣接する第1及び
第2のダイパッド上に搭載され、それぞれが主電極とこ
の主電極より面積が小さい副電極を有する第1及び第2
の半導体チップと、 前記第1及び第2の半導体チップのそれぞれの主電極及
び副電極と前記外部リードフレームの対応する外部リー
ドとの間に接続された内部リードを有し、それぞれの内
部リードの間にカットされたタイバーを有する内部リー
ドフレームと、前記第1及び第2のダイパッドの対向す
る辺において、前記第1のダイパッドに垂直に形成され
た突起リード部と、 前記第2のダイパッドに搭載された第2の半導体チップ
の主電極に接続される内部リードと一体に形成され、前
記突起リード部と嵌合する切り欠き部を有し、前記突起
リード部と導電的に連結された連結リード部と、を具備
することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項8】 前記突起リード部の上端に、上端面から
後退して前記連結リード部を支える平坦部分を有するこ
とを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。 - 【請求項9】 前記第1及び第2の半導体装置はMOS
FETのチップであり、前記第1の半導体装置は、MO
SFETに並列に接続されたショットキーダイオードを
内蔵するチップであることを特徴とした請求項7に記載
の半導体装置。
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