JP2004531892A - フラックスのフラッシング改善のためにハウジング缶とダイとの間の間隔を大きくした高電圧半導体デバイスのハウジング - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本出願は、本明細書によって優先権を主張するMartin Standingによって2001年6月18日に出願された「High Voltage Semiconductor Device Housing With Increased Clearance Between Housing Can and Die for Improved Flux Flushing」という名称の米国特許仮出願第60/299048号明細書に基づき、この仮出願明細書の恩典を主張するものである。
【0002】
本発明は半導体デバイスに関し、詳細には、デバイスの電圧定格の増大を可能にするフリップチップ型の半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【0003】
小型化の推進によって、チップの大きさの、またはほぼチップの大きさの半導体デバイスが開発された。このようなデバイスの一型は、その内部に半導体ダイを収納し、半田や導電性エポキシなどの導電材料層によってダイの電極に接続する缶形(can-shaped)コネクタを含む。この缶形コネクタはダイを取り囲む壁部分を含む。この壁は、ダイの周縁およびその電極からあまり間隔を置かずに配置されている。このようなデバイスを、フラックス入り半田ペーストを使用してボードに半田付けすると、残留したフラックスが、半田付けした接合部の周囲に堆積する。「ノークリーン(no clean)」製品以外の市販のフラックスをこの目的に使用するときには、腐食の形成または電気破壊が起こらないように、この残留フラックスをデバイスの下から洗い流す必要がある。
【0004】
図1A〜1Bおよび2A〜2Bに周知の半導体デバイスの例を示す。これらの図では、上面のドレイン電極9、ソース電極14および下面のゲート電極(図示せず)を有するMOSFETシリコンダイ10が、導電性金属缶11の中に収容されている。ドレイン電極9は、半田付けや導電性接着剤などによって缶11の内面に固定されている。缶11のリム(rim)12はダイ10の周縁から間隔を置いて配置されている。任意選択で、リム12と缶11の間に絶縁環13を配置することができる。ソース電極14の下面は、リム12のフランジ15の下面と共面とし、またはこれよりもわずかに低くすることができる。このパッケージをボード17上の導電性トレースに半田付けするときには、残留半田フラックスを洗い流さなければならない。缶のリム12とボードの間の狭いすき間16(図2B参照)が、デバイスの下を洗浄媒質が自由に流れることを制限する。したがって、デバイスの下の十分な洗浄を達成することは容易ではない。さらに、ソース電極14とリム12の内面との間の狭い間隔が、残留フラックスの洗浄を妨げ、パッケージに印加できる電圧を引き下げる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって、残留フラックスをより容易に洗浄することができ、より高い電圧を印加することができる半導体デバイスが求められている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明によれば、ダイの周縁と金属缶のボディの間のすき間を拡張することができ、その結果、残留フラックスをより容易に除去することができる。
【0007】
本発明に基づく半導体デバイスは、その内部に半導体ダイを収納する金属缶を含む。この金属缶は、その上面に形成され、半導体ダイの周囲にフレームを生み出す凹みを含む。この凹みは、缶の上部の剛性を増大させ、それによってダイおよびダイ取付け材料に加えられる応力が低減する。缶のリムの高さの増大および形成されたドレインコンタクト間の距離の増大によって、デバイスの下をより効果的に洗浄することができる。その結果、より高い電圧で動作することができるデバイスが得られる。
【0008】
本発明の他の特徴および効果は、添付の図面に関する本発明の以下の説明から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
図3を参照すると、本発明に基づく半導体デバイスは金属缶19を含む。金属缶19は銅から形成することが好ましく、銀メッキすることができる。金属缶19はウェブ(web)部分20を含む。ウェブ部分20はその中に形成された凹み21を有する。凹み21は例えばスタンピング(stamping)によって形成することができる。凹み21の代わりに、ダイ10を取り巻く金属缶19の上面のハーフシャー(half shear)を使用することもできる。
【0010】
次に図4を参照すると、本発明に基づく半導体デバイスは金属缶19を含む。金属缶19は、ウェブ部分20、周壁22およびベース部分23からなる。ダイ10のドレイン9は、例えば半田または導電性エポキシの層によって金属缶19のウェブ部分20に電気的に接続されている。金属缶19のウェブ部分20には、ダイ10の周縁を取り巻くフレーム21aを形成する凹み21が形成されている。任意選択で、フレーム21aとダイ10の周縁との間に絶縁環13を配置することができる。
【0011】
周壁22は、ダイ10から間隔を置いて配置されており、金属缶19のウェブ部分20の縁から下方へ延びている。ベース部分23は、周壁22の下縁の周りに間隔を置いて配置されており、ダイ10のソース14と共面である。ベース部分23は、ボード17上の導電性部分(図示せず)に電気的に接続することができ、それによってボード17上の導電性部分(図示せず)にドレイン9を電気的に接続することができる。この好ましい実施形態では、ベース部分23が金属缶19の内部から離れるように、したがってダイ10から離れるように延びている。しかし、ベース部分23は、任意の方向に延びるように形成することができる。例えば、ベース部分23を、金属缶19の内部に向かう方向に向けることができ、または、デバイスのフットプリントを低減するためにボード17に向かって垂直に導くこともできる。
【0012】
ウェブ部分20はさらに、凹み21と周壁22の間に位置するリム部分24を含む。リム部分24を拡張して、ソース電極14と周壁22の間の空間30を大きくすることができる。ソース電極14と周壁22の間の距離を大きくすると、クリーページ(creepage)が改善され、したがってパッケージをより高い電圧で使用できるようになる。さらに、空間30を広げることよって、パッケージをボード17に半田付けする際に生じる残留フラックスのフラッシング(flushing)を改良することができる。リム部分24の拡張による空間の増大が実現できるのは、凹み21(またはハーフシャー)がダイ10の周囲にフランジを生み出し、このフランジが、ウェブ部分20のサイズを単純に増大させることによっては得られない剛性を与えるためである。その結果、ウェブ部分20に形成されたフレームは、以前に知られている缶の剛性を有し、同時に、デバイスの縁の周囲に、残留フラックスのより確実な洗浄を可能にするはるかに大きな間隔を提供する。
【0013】
その特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、当業者には、他の多くの変形および修正、ならびに他の使用法が明白であろう。したがって、本発明が、本明細書の特定の開示によって限定されず、添付の請求項によってのみ限定されることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1A】従来技術に基づく半導体デバイスの上面図である。
【図1B】従来技術に基づく半導体デバイスの上面図である。
【図2A】線2A−2Aに沿って切った図1Aおよび1Bのデバイスを矢印の方向に見た断面図である。
【図2B】線2B−2Bに沿って切った図1Aおよび1Bのデバイスを矢印の方向に見た断面図である。
【図3】本発明に基づく半導体デバイスを示す図である。
【図4】線4−4に沿って切った図3に示したデバイスを矢印の方向に見た断面図である。
Claims (11)
- 第1の主要表面上の第1の主要電極と、前記第1の主要表面の反対側の第2の主要表面上の第2の主要電極と、前記第2の主要表面上に配置され前記第2の主要電極から電気的に分離された制御電極と、を有する半導体ダイと、
金属缶と、
を備え、当該金属缶は、
前記第1の主要電極に電気的に接続されたウェブ部分を含み、
当該ウェブ部分は、前記ダイの周囲に配置され、前記ダイに向かって前記第1の主要表面を越えて突き出たフレームを含み、
前記金属缶はさらに、前記ウェブ部分の縁から延びる周壁を含み、
前記周壁は、前記フレームから間隔を置いて配置されて前記ダイと前記周壁の間にエアギャップが存在する
ことを特徴とする半導体デバイス。 - 前記周壁は、前記第2の主要電極と共面の複数のベース部分を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記ベース部分は前記ダイから離れる方向へ延びていることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記半導体ダイはMOSFETであることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記第1の主要電極は、導電性エポキシ層によって前記ウェブ部分に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記第1の主要電極は、半田層によって前記ウェブ部分に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記金属缶は銅でできていることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記金属缶は銀メッキされていることを特徴とする請求項7に記載の半導体デバイス。
- 前記フレームは、前記金属缶の前記ウェブ部分に凹みをスタンピングすることによって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記ダイの周縁と前記フレームの間に広がる絶縁環をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記フレームの代わりに、前記第2の主要電極の周囲に配置された前記ウェブ部分のハーフシャー(half shear)が使用されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイス。
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