JP2008205083A - Semiconductor device and strap for extracting electrode - Google Patents
Semiconductor device and strap for extracting electrode Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008205083A JP2008205083A JP2007037695A JP2007037695A JP2008205083A JP 2008205083 A JP2008205083 A JP 2008205083A JP 2007037695 A JP2007037695 A JP 2007037695A JP 2007037695 A JP2007037695 A JP 2007037695A JP 2008205083 A JP2008205083 A JP 2008205083A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- lead
- semiconductor device
- electrode
- semiconductor element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L24/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L24/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
- H01L2224/0601—Structure
- H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/37001—Core members of the connector
- H01L2224/37025—Plural core members
- H01L2224/3703—Stacked arrangements
- H01L2224/37033—Three-layer arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/37001—Core members of the connector
- H01L2224/37099—Material
- H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/37117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/37124—Aluminium [Al] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/4005—Shape
- H01L2224/4009—Loop shape
- H01L2224/40095—Kinked
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/401—Disposition
- H01L2224/40151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/40221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/40245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
- H01L2224/73219—Layer and TAB connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
- H01L2224/73221—Strap and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/83801—Soldering or alloying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
- H01L2224/842—Applying energy for connecting
- H01L2224/84201—Compression bonding
- H01L2224/84205—Ultrasonic bonding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
- H01L2224/848—Bonding techniques
- H01L2224/84801—Soldering or alloying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01006—Carbon [C]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01013—Aluminum [Al]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01023—Vanadium [V]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01033—Arsenic [As]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01082—Lead [Pb]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1301—Thyristor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/30107—Inductance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体装置および取出し電極用ストラップに関し、詳しくは、主電極からの取出し電極を改良した半導体装置および取出し電極用ストラップに関する。 The present invention relates to a semiconductor device and an extraction electrode strap, and more particularly to a semiconductor device and an extraction electrode strap with an improved extraction electrode from a main electrode.
パワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)などの半導体装置は、リードフレームにMOSFETなどの半導体素子がマウントされ、ゲートが反対側のリードフレームにワイヤー・ボンディングされ、ソースが反対側のリードフレームにリボン状の取出し電極(アルミストラップ)で接続された構造を有する。このようなパワーMOSFETのドレイン・ソース端子間の寄生インダクタンスは、ほぼアルミストラップの大きさで決定され、大きくするほど寄生インダクタンスは小さくなる。
しかし、アルミストラップの大きさは、チップサイズで決められるため、寄生インダクタンスの低減には限度があった。
A semiconductor device such as a power MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) has a lead frame on which a semiconductor element such as a MOSFET is mounted, a gate is wire-bonded to the opposite lead frame, and a source is the opposite lead frame. And a ribbon-shaped extraction electrode (aluminum strap). The parasitic inductance between the drain and source terminals of such a power MOSFET is substantially determined by the size of the aluminum strap, and the parasitic inductance decreases as the power MOSFET increases.
However, since the size of the aluminum strap is determined by the chip size, there is a limit to reducing the parasitic inductance.
なお、単位長さ当りのインダクタンス値の大きい配線を折り返し構造とし、インダクタンス値の大きい配線に対し別の層に渦電流パターンを形成するようにしたプラズマディスプレイが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、金属ストラップを半導体チップにボンディングするストラップボンディング方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
Also, a strap bonding method for bonding a metal strap to a semiconductor chip is disclosed (for example, see Patent Document 2).
本発明の目的は、寄生インダクタンスを低減させて、高速スイッチング動作を可能とした半導体装置及び取出し電極用ストラップを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a lead-out electrode strap which can reduce the parasitic inductance and enable high-speed switching operation.
本発明の一態様によれば、第1のリードと、第2のリードと、前記第1のリードにマウントされた半導体素子と、前記半導体素子と前記第2のリードとを接続する取り出し電極と、を備え、前記取り出し電極は、前記半導体素子と前記第2のリードとを電気的に接続する第1の導体と、前記第1の導体と電気的に絶縁された第2の導体と、前記第1の導体と前記第2の導体との間に設けられた絶縁層と、を有することを特徴とする半導体装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a first lead, a second lead, a semiconductor element mounted on the first lead, and an extraction electrode that connects the semiconductor element and the second lead The extraction electrode includes a first conductor that electrically connects the semiconductor element and the second lead, a second conductor that is electrically insulated from the first conductor, and the There is provided a semiconductor device comprising an insulating layer provided between a first conductor and the second conductor.
また、本発明の他の一態様によれば、第1の主面に設けられた第1の電極と、前記第1の主面に対向する第2の主面に設けられた第2の電極と、を有する半導体素子と、前記第1の電極に一端が接続された第1のリードと、前記第1のリードの他端と、前記第2の電極と、を露出させつつ前記半導体素子と前記第1のリードとを覆う絶縁体と、前記絶縁体を介して前記第1のリードの前記一端と対向する導体と、を備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, the first electrode provided on the first main surface and the second electrode provided on the second main surface facing the first main surface A semiconductor element including: a first lead having one end connected to the first electrode; the other end of the first lead; and the second electrode. There is provided a semiconductor device comprising: an insulator that covers the first lead; and a conductor that faces the one end of the first lead with the insulator interposed therebetween.
また、本発明の他の一態様によれば、半導体素子とリードとを接続する取出し電極用ストラップであって、少なくとも一対の金属リボンテープが絶縁層を挟んで積層されたことを特徴とする取出し電極用ストラップが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided an extraction electrode strap for connecting a semiconductor element and a lead, wherein at least a pair of metal ribbon tapes are stacked with an insulating layer interposed therebetween. An electrode strap is provided.
本発明によれば、寄生インダクタンスを低減させて、高速スイッチング動作を可能とした半導体装置及び取出し電極用ストラップを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the parasitic inductance can be reduced and the semiconductor device and extraction electrode strap which enabled high-speed switching operation can be provided.
以下、本発明の半導体装置の実施形態を図面に基いて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態の半導体装置の要部構成を表す斜視図であり、 図2は、図1のII−II線断面図である。
Hereinafter, embodiments of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a main part of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
この半導体装置10は、半導体素子としてパワーMOSFETを使用した例を示しており、MOSFET13の上面にはソース電極13Sおよびゲート電極13Gが設けられ、下面にはドレイン電極13Dが設けられている。この半導体装置10は、互いに対向する第1のリードフレーム11および第2のリードフレーム12を有し、第1のリードフレーム11にMOSFET13を半田または導電性接着剤でマウントすることにより、MOSFET13のドレイン電極13Dとドレイン端子14とが電気的に接続されている。MOSFET13のゲート電極13Gとゲート端子15とはボンディングワイヤ16で接続されている。さらに、MOSFET13のソース電極13Sと第2のリードフレーム12とが取出し電極20で接続され、ソース電極13Sとソース端子17が電気的に接続されている。
This
取出し電極20は、下層の第1の導体21と上層の第2の導体22とが絶縁層23を介して積層された構成を有する。各導体21、22は、例えばアルミニウムや銅の薄板であり、絶縁層23の材料としては例えば電気絶縁性の樹脂を用いることができる。そのような樹脂としては、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、シリコンゴム、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリカーボネート、フッ素樹脂、カプトンをはじめとした各種のものを用いることができる。また、樹脂以外にも、例えばシリケートガラスやその他酸化物や窒化物などの無機材料を用いてもよい。
この取出し電極20は、両端に段落ちした接続部20a、20bが形成された側面略凸形状の成型品である。そして、第1の導体21の一端の接続部20aはMOSFET13のソース電極に接続され、他端の接続部20bは第2のリードフレーム12に接続されている。第2の導体22はフローティング状態になっている。MOSFET13および取出し電極20はモールド樹脂25により封止されて、半導体装置10のパッケージを構成している。なお、図1においては、モールド樹脂25を省略して表した。
The
The
MOSFET13がオンすると、図2に示すように、矢印Aの方向、すなわち、ソース電極13Sからソース端子15方向の電流が第1の導体21を流れる。そうすると、相互誘導作用により第2の導体22に矢印Bで示すような逆向きの誘導電流(渦電流)が流れる。この誘電電流による相互インダクタンスによって、第1の導体21の実効インダクタンスが減少する。このインダクタンスが減少する効果は、絶縁層23の厚さが薄いほど良く、後に詳述するように100マイクロメータ以下とすることが望ましい。
このように取り出し電極20の寄生インダクタンスを低減することにより、半導体装置のスイッチング速度を向上させることができる。つまり、高速動作が可能な半導体装置を提供できる。また同時に、本実施形態によれば、半導体装置のターンオンロスを抑制できる。
図3は、MOSFET13の取出し電極20のインダクタンス(nH)とターンオンロス(J:ジュール)との関係を計算により求めた結果を表すグラフ図である。なお、ターンオンロスは、ドレイン・ソース間の電流×電圧を時間積分することにより求めた。
図3において、直線Aは電流を5アンペア、直線Bは電流を20アンペアとしたときのインダクタンスとターンオンロスとの関係を示す。図3から明らかなように、インダクタンスが小さいほどターンオンロスが小さくなる。したがって、積層構造によりインダクタンスの低下を図った取出し電極20を設けた本実施形態の半導体装置は、ターンオンロスを低下させることができる。
When the
In this way, by reducing the parasitic inductance of the
FIG. 3 is a graph showing the result of calculating the relationship between the inductance (nH) of the
In FIG. 3, the straight line A shows the relationship between the inductance and the turn-on loss when the current is 5 amperes and the straight line B is 20 amperes. As is clear from FIG. 3, the smaller the inductance, the smaller the turn-on loss. Therefore, the turn-on loss can be reduced in the semiconductor device of this embodiment provided with the
第1の導体21と第2の導体22を絶縁層23を介して積層した配線構造においては、両導体21、22間の間隔が小さくなるほど配線インダクタンスが小さくなる。そして、導体21、22間の間隔が100マイクロメータを下回ると、配線インダクタンスは概ね一定となる。例えば、導体21、22間の間隔が10mmで配線インダクタンスが約0.5nH(ナノヘンリー)であるとすると、間隔を100マイクロメータにするとインダクタンスは約0.05nHとなり、約10分の1に低下する。そして、導体21、22の間隔をこれ以下に狭めても配線インダクタンスはほぼ横ばい、すなわち0.05nH程度である。したがって、導体間の間隔は100マイクロメータ以下とすることが望ましい。
In the wiring structure in which the
図4は、本発明の第2実施形態の半導体装置の要部構成を表す断面図であり、図1のII−II線断面に対応する断面図である。
本実施形態では、第2の導体22を第1実施形態のものよりも短くし、第2の導体22の端部を第1の導体21の接続部20a、20bよりも内端寄りに設けている。本実施形態では、第1の導体21の接続部20a、20bの上部には絶縁層23および第1の導体22が除去されている構造であるので、接続部20a、20bを超音波ボンディングや熱圧着あるいは半田付け等によりMOSFETのソース電極に接続しても、絶縁層23が破壊(または溶融)して導体20aと導体20bとが接触するおそれがない。その結果として、相互誘導作用による寄生インダクタンスの低減効果を確実に得ることができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main part configuration of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line II-II in FIG.
In the present embodiment, the
図5は、本発明の第3実施形態の半導体装置の要部構成を表す断面図であり、図1のII−II線断面に対応する断面図である。
本実施形態では、第2の導体22を絶縁層23を介して第1の導体21の上部に積層するとともに、第2の導体22に対向するように、第1の導体21の下面に絶縁層28を介して第3の導体29を設けている。つまり、第1の導体21の上下にそれぞれ絶縁層23、28を挟んで導体22、29が設けられている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a main part configuration of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line II-II in FIG.
In the present embodiment, the
このようにすると、第1の導体21にソース電流を流した時に、第2の導体22と第3の導体29の両方で相互誘導作用による誘導電流が流れ、その相互インダクタンスにより第1の導体21に発生する磁束を打ち消すことができる。
In this way, when a source current is passed through the
図6は、本発明の第4実施形態の半導体装置の要部構成を表す断面図であり、図1のII−II線断面に対応する断面図である。
本実施形態では、第2の導体22をモールド樹脂25の表面に露出させ、放熱板26としても機能させる。すなわち、絶縁層23の上面を平坦面とし、この上に第2の導体22を積層する。第2の導体22の面積を大きくし、また厚みも比較的大きくすると、放熱効果が向上する。こうすることにより、寄生インダクタンスの低減効果と、放熱効果の両方を得ることができる。第1実施形態に関して前述したように、相互誘導電流による寄生インダクタンス低減効果を得るためには、絶縁層23の厚さは薄いほど良く、数μm〜数十μmにすることが望ましい。絶縁層23がこの程度の厚みである場合には、熱伝導の損失も低減し、MOSFET13において発生した熱を第1の導体21から絶縁層23を介して第2の導体22に効率的に放出させることが可能となる。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part configuration of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line II-II in FIG.
In the present embodiment, the
図7(a)は、本発明の第5実施形態の半導体装置の要部構成を表す斜視図であり、図7(b)は、図7(a)のb−b線断面図である。
本発明の第5実施形態を示す。
FIG. 7A is a perspective view showing a main part configuration of a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line bb of FIG. 7A.
5 shows a fifth embodiment of the present invention.
第5実施形態では、第1および第2のリードフレーム11、12の上面および両者の間隙部分にモールド樹脂30を設け、各リードフレーム11、12の下方にMOSFET13が設けられている。MOSFET13のソース電極13Sと第1のリードフレーム11とが半田31で接続され、ソース電極13Sとソース端子17が電気的に接続されている。また、MOSFET13のゲート電極13Gと第2のリードフレーム12とが半田32で接続され、ゲート電極13Gとゲート端子15が電気的に接続されている。モールド樹脂30の上面には、放熱板33を兼ねた第2の導体22を積層されている。本実施形態では、第1のリードフレーム11が第1の導体を兼ねている。すなわち、ソース電流が第1のリードフレーム11を流れると、モールド樹脂30を介して第2の導体22に誘導電流(渦電流)が流れる。この誘導電流による相互インダクタンスにより第1のリードフレーム11の実効インダクタンスが低減する。
In the fifth embodiment, the
またさらに、本実施形態においては、第2の導体22が放熱板33を兼ねることにより、MOSFET13において生じた熱を上方に効率的に放散させることができる。なお、MOSFET13は、そのドレイン電極13Dが図示しない実装基板などに直接、マウントされるので、ドレイン電極13Dを介して実装基板の側にも高い効率で放熱することが可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, the
なお、上述した各実施形態に関しては、半導体素子としてMOSFET13を用いた具体例を説明したが、本発明はこれには限定されず、トランジスタ、IGBT、ダイオード、サイリスタをはじめとする各種の半導体素子を用いることができる。 In addition, regarding each embodiment mentioned above, although the specific example using MOSFET13 as a semiconductor element was demonstrated, this invention is not limited to this, Various semiconductor elements including a transistor, IGBT, a diode, a thyristor are included. Can be used.
また、取出し電極20についても、第1の導体21と第2の導体22を絶縁層23を介して積層した3層構造を例示したが、導体と絶縁層とを交互に積層させた5層以上の任意の多層構造であってよい。
The take-out
図8は、絶縁層23に代えて、第1の導体21と第2の導体22との間に空隙38を設けた取り出し電極を例示する断面図である。すなわち、本具体例の場合、空隙38をもって絶縁層としている。空隙38を設けるには、第1の導体21と第2の導体22の間の数箇所に絶縁層からなるスペーサ39を配置すればよい。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an extraction electrode in which a
図9は、可撓性のあるストラップ状の取出し電極を表す斜視図である。 FIG. 9 is a perspective view showing a flexible strap-shaped extraction electrode.
図9において、2枚のアルミニウムや銅等の金属薄板からなる長尺金属リボン40、41を絶縁層42を介して積層した長尺の積層導体リボンテープ44を作成し、この積層導体リボンテープ44を半導体装置に合わせて最適の寸法に切断することにより、取出し電極用のストラップ45を製作する。なお、必要に応じて中央部に湾曲部46を形成しておくことにより、モールド樹脂との密着性を向上させることができる。または、図2などに例示したように、積層導体リボンテープをプレスなどで屈曲状に成形してもよい。
In FIG. 9, a long laminated
この取出し電極用ストラップ45は、長尺の積層導体リボンテープ44を切断することにより製作が可能であり、簡単な工程で低コストで取出し電極ストラップ45を製造することができるとともに、半導体装置に合わせて任意の寸法に切断することができるので、汎用性に優れる。このような取出し電極用ストラップ45を用いることにより、ストラップボンディング装置により自動ボンディングが可能になる(特許文献2参照)。
The
図10は、MOSFET13、リードフレーム11、12および取出し電極20を有する一般的な半導体装置を比較例として表した斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing, as a comparative example, a general semiconductor device having the
同図に示すように、一般の半導体装置では、取出し電極20は1枚の導体で構成されているため、寄生インダクタンスが大きくなる。
As shown in the figure, in a general semiconductor device, since the
図11は、上記半導体装置を使用したスイッチング回路を表す模式図である。
同図において、1はMOSFET、2は負荷、3は主電源、4はソース取出し電極の寄生インダクタンスを示している。MOSFET1のゲートがオンするとドレイン−ソース間に電流が流れ、ソースの寄生インダクタンス4に流れる電流Iにより電圧Vが発生する。この電圧Vはゲート電圧を下げるように働き、このため、ゲートのオン抵抗が高くなるとともに、ゲート電圧の低下に伴ってターンオンの時間が長くなり、スイッチング損失が大きくなるという問題が生じていた。したがって、寄生インダクタンスはできるだけ小さくすることが望まれている。
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a switching circuit using the semiconductor device.
In the figure, 1 is a MOSFET, 2 is a load, 3 is a main power supply, and 4 is a parasitic inductance of a source extraction electrode. When the gate of the
これに対して、本実施形態によれば、上述したように、MOSFET13のソース電極とパッケージのソース端子15を接続する取出し電極20を、絶縁層23または空隙38を介して積層した多層構造とすることにより、誘導電流による相互インダクタンスによって配線の寄生インダクタンスの低減を図ることができる。
On the other hand, according to this embodiment, as described above, the
10 半導体装置、 11、12 リードフレーム、 13 半導体素子(MOSFET)、 13D ドレイン電極(第2の主電極)、 13G ゲート電極(制御電極)、 13S ソース電極(第1の主電極)、 14 ドレイン端子、 15 ゲート端子、 15 ソース端子、 16 ボンディングワイヤ、 17 ソース端子、 20 取り出し電極、 20a、20b 接続部、 21、22 導体、 23 絶縁層(絶縁層)、 25 モールド樹脂、 26 放熱板、 28 絶縁層、 29 導体、 30 モールド樹脂、 31、32 半田、 33 放熱板、 38 空隙、 39 スペーサ、 40 長尺金属リボン、 42 絶縁層、 44 積層導体リボンテープ、 45 取出し電極用ストラップ、 46 湾曲部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
第2のリードと、
前記第1のリードにマウントされた半導体素子と、
前記半導体素子と前記第2のリードとを接続する取り出し電極と、
を備え、
前記取り出し電極は、前記半導体素子と前記第2のリードとを電気的に接続する第1の導体と、前記第1の導体と電気的に絶縁された第2の導体と、前記第1の導体と前記第2の導体との間に設けられた絶縁層と、を有することを特徴とする半導体装置。 The first lead,
A second lead,
A semiconductor element mounted on the first lead;
An extraction electrode connecting the semiconductor element and the second lead;
With
The extraction electrode includes a first conductor that electrically connects the semiconductor element and the second lead, a second conductor that is electrically insulated from the first conductor, and the first conductor. And an insulating layer provided between the second conductor and the semiconductor device.
前記第2の導体は、前記封止体から露出してなることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 A sealing body covering the semiconductor element;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductor is exposed from the sealing body.
前記第1の電極に一端が接続された第1のリードと、
前記第1のリードの他端と、前記第2の電極と、を露出させつつ前記半導体素子と前記第1のリードとを覆う絶縁体と、
前記絶縁体を介して前記第1のリードの前記一端と対向する導体と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element comprising: a first electrode provided on a first main surface; and a second electrode provided on a second main surface opposite to the first main surface;
A first lead having one end connected to the first electrode;
An insulator covering the semiconductor element and the first lead while exposing the other end of the first lead and the second electrode;
A conductor facing the one end of the first lead through the insulator;
A semiconductor device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007037695A JP2008205083A (en) | 2007-02-19 | 2007-02-19 | Semiconductor device and strap for extracting electrode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007037695A JP2008205083A (en) | 2007-02-19 | 2007-02-19 | Semiconductor device and strap for extracting electrode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008205083A true JP2008205083A (en) | 2008-09-04 |
Family
ID=39782302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007037695A Pending JP2008205083A (en) | 2007-02-19 | 2007-02-19 | Semiconductor device and strap for extracting electrode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008205083A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011159933A (en) * | 2010-02-04 | 2011-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | Power semiconductor device, and method of manufacturing same |
KR20200028031A (en) * | 2017-08-03 | 2020-03-13 | 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 | Electronic package with integrated interconnect structure and method for manufacturing same |
JP2020205380A (en) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 株式会社東芝 | Semiconductor device |
-
2007
- 2007-02-19 JP JP2007037695A patent/JP2008205083A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011159933A (en) * | 2010-02-04 | 2011-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | Power semiconductor device, and method of manufacturing same |
KR20200028031A (en) * | 2017-08-03 | 2020-03-13 | 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 | Electronic package with integrated interconnect structure and method for manufacturing same |
JP2020529734A (en) * | 2017-08-03 | 2020-10-08 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Electronic equipment package with integrated interconnection structure and its manufacturing method |
JP7343477B2 (en) | 2017-08-03 | 2023-09-12 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Electronics package with integrated interconnect structure and method for manufacturing the same |
KR102622109B1 (en) * | 2017-08-03 | 2024-01-09 | 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 | Electronic package with integrated interconnection structure and method for manufacturing the same |
JP2020205380A (en) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 株式会社東芝 | Semiconductor device |
JP7222822B2 (en) | 2019-06-18 | 2023-02-15 | 株式会社東芝 | semiconductor equipment |
US11688711B2 (en) | 2019-06-18 | 2023-06-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having second connector that overlaps a part of first connector |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9899345B2 (en) | Electrode terminal, semiconductor device for electrical power, and method for manufacturing semiconductor device for electrical power | |
JP5975180B2 (en) | Semiconductor module | |
JP5163055B2 (en) | Power semiconductor module | |
US10177084B2 (en) | Semiconductor module and method of manufacturing semiconductor module | |
JP6218898B2 (en) | Power semiconductor device | |
US9947613B2 (en) | Power semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JP5414644B2 (en) | Semiconductor device | |
JP4885046B2 (en) | Power semiconductor module | |
JP2008117825A (en) | Power semiconductor device | |
WO2021002132A1 (en) | Semiconductor module circuit structure | |
CN111433909A (en) | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips | |
JP2008205083A (en) | Semiconductor device and strap for extracting electrode | |
JP5172290B2 (en) | Semiconductor device | |
US20180158762A1 (en) | Semiconductor device | |
US20220301966A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2010109255A (en) | Semiconductor device | |
JP5147295B2 (en) | Semiconductor device | |
US9271389B2 (en) | Device mounting board, semiconductor module, and method for fabricating the device mounting board | |
JP2010251559A (en) | Electronic circuit device | |
JP2005051109A (en) | Power semiconductor module | |
JP7351209B2 (en) | semiconductor equipment | |
WO2020184383A1 (en) | Semiconductor device | |
JP6906583B2 (en) | Semiconductor power module | |
US20220301993A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2007027403A (en) | Semiconductor device |