JP2009038138A - 樹脂封止型半導体装置およびこれを用いた回路モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】接続抵抗を低減するとともに、損失を低減し、安定且つ長寿命で大電流駆動の可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体素子と、前記半導体素子の相対向する2辺に沿って配列された複数のリードとを具備し、前記半導体素子を覆うと共に、前記リードの先端を導出するように形成された封止体とを具備した樹脂封止型半導体装置であって、前記2辺のうちの少なくとも一方の辺に沿って配列された前記複数のリードの内、電流供給を主たる目的とする電流供給端子に接続されたリードが封止体のコーナー側に配置される。
【選択図】図1

Description

本発明は樹脂封止型半導体装置およびこれを用いた回路モジュールにかかり、特にそのリード配置に関するものである。
近年、携帯電話に代表される移動体通信機器の高性能化や小型化、さらには製品の需要サイクルの短期化が進む中、モジュール部品等に搭載されるトランジスタには、高性能化・小型薄型化・低コスト化への要求はいうまでもなく、接続抵抗を低減し、高出力のトランジスタの調整、短期間での開発および供給への要求が高まっている。
パワーMOSFETは、電源、携帯端末装置および自動車の電子装置を含む多数のアプリケーションに使用されている。また、部品点数を削減するために、単体半導体装置内に2つ以上のパワーMOSFET1a、1bが内蔵されている。これらのアプリケーションにおけるMOSFETにおいては図9および10に2つ以上のパワーMOSFETが内蔵された半導体装置の一例を示すように、一般に、ソース端子に接続されたリード(以下ソースリードLS1S2)とゲート端子に接続されたリード(以下ゲートリードLG1G2)とが交互に配置されている(特許文献1)。
特開2005−327752公報
しかしながら上記構成では、たとえばその一例を図9に示すようにソース端子とゲート端子とが交互に配置されており、ゲートパッドに対するワイヤボンディングを容易にすると共に、要求された機能を提供するために、少なくとも1つのゲートパッドがパワーMOSFETのそれぞれに設けられる。図10はこの半導体装置の等価回路を示す説明図である。
このような半導体装置においては、ソース端子などの主として電流供給端子として用いられる端子及び端子を接続するための基板上の実装パッドは、幅広に形成するのが望ましく、一方ゲート端子は、トランジスタの駆動を制御するための端子であるため、大電流を流す必要はなく、ゲートリードは幅広にする必要はない。一方、このような半導体装置が実装される回路基板においても接続用のパッドが配列されるが、図9に示したようにゲートリードではさまれた領域のソースリードを幅広に形成したとしてもこのソースリードに接続される、回路基板上のソース端子は、隣接するゲート端子による空間的制約をうけ、拡大する事はできず、接続抵抗の低減をはかることができないという問題があった。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、接続抵抗を低減するとともに、熱損失を低減し、長寿命で大電流駆動の可能な半導体装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、半導体素子と、前記半導体素子の相対向する2辺に沿って配列された複数のリードとを具備し、前記半導体素子を覆うと共に、前記リードの先端を導出するように形成された封止体とを具備した樹脂封止型半導体装置であって、前記2辺のうちの少なくとも一方の辺に沿って配列された前記複数のリードの内、電流供給を主たる目的とする電流供給端子に接続されたリードが前記封止体のコーナー側に配されたことを特徴とする。
この構成により、電流供給端子を最外側に配置することで、電流供給端子に接続される回路基板上の接続用パッドを外側に広げることができる結果、幅広に形成することができ、大電流化が容易となる。また、動作時に半導体素子が発熱しても、電流供給端子を経由してプリント基板側に逃がすことができ、その結果半導体装置の安定化と長寿命化をはかることができる。なお、リード幅は、封止体内部すなわちインナーリードのみ幅広で、封止体から導出された部分すなわちアウターリードは電流供給端子に接続されるものもそうでないものも同程度の幅であってもよい。
また、本発明は、上記樹脂封止型半導体装置において、前記リードのうち、前記電流供給端子に接続されたリードは、封止体の外部で他のリードの幅よりも幅広であることを特徴とする。
この構成により、更なる大電流化が可能となる。
また、本発明は、上記樹脂封止型半導体装置において、2つのMOSFETからなる半導体素子を搭載する半導体素子搭載部を具備し、前記半導体素子の相対向する2辺から4本づつのリードが導出されており、前記1辺に導出される4本のリードがすべてドレイン端子を構成するとともに、前記2つのMOSFET上に形成されたドレイン電極が、それぞれ前記ドレイン端子と電気的に接続され、前記2つのMOSFET上に形成されたソース電極が相対向する各前記ソース端子と電気的に接続され、前記2つのMOSFET上に形成されたゲート電極が相対向する各前記ゲート端子と電気的に接続され、前記2辺のうちの他の一方の辺に導出される4本のリードの内中央の2本がゲート端子、最外側の2本がソース端子を構成し、前記ソース端子の幅が前記ゲート端子幅と同等又はそれ以上であるものを含む。
この構成により、幅広のソース端子を最外側に配置することで、ソース端子に接続される回路基板上の接続用パッドを外側に広げることができる結果、幅広に形成することができ、大電流化が容易となり、接続抵抗の低減を図ることができる。また、動作時に半導体素子が発熱しても、ソース端子を経由してプリント基板側に逃がすことができ、その結果半導体装置の安定化と長寿命化をはかることができる。
また、本発明は、上記樹脂封止型半導体装置において、前記リードのうち、前記ソース端子を構成するリードは、前記封止体の外部で、前記ゲート端子を構成するリードよりも幅広であるものを含む。
この構成により、更なる大電流化が可能となる。
また、本発明は、上記樹脂封止型半導体装置において、各リードの厚さは同一であるものを含む。
この構成により、リードフレームとしてプレス成型により容易に形成することができ、幅のみを調整することで、電流供給端子の低抵抗化が容易となる。
また、本発明は、上記樹脂封止型半導体装置において、前記2つのMOSFETの各ドレイン端子に接続される半導体素子搭載部が同一平面をなしているものを含む。
また、本発明は、上記樹脂封止型半導体装置において、前記2つのMOSFETが1チップ化され、かつ前記ドレイン端子が半導体素子搭載部に搭載されたものを含む。
また、本発明は、上記樹脂封止型半導体装置において、前記半導体素子はバイポーラトランジスタであり、エミッタ端子が封止体のコーナー側に配置されたものを含む。
また、本発明は、上記樹脂封止型半導体装置において、前記樹脂封止型半導体装置は、前記リードを回路基板面に面接触させて実装する面実装型であるものを含む。
この構成により、前記樹脂封止型半導体装置の厚みを薄型化することを可能にしている。
面実装型の樹脂封止型半導体装置の場合、特に、パッドの形成位置に大きな制約があるが、本発明の場合には、面積を大きくする必要のある端子を最外側に配置することで、外側への領域拡大を可能にしている。
また、本発明は、上記樹脂封止型半導体装置において、前記最外側のリードは、回路基板上に設けられ前記封止体の幅よりも一部が外側に突出するように形成された接続用パッドに接続されるものを含む。
この構成により、最外側のリードに接続される接続用パッドを、回路基板上に設けられ前記封止体の幅よりも一部が外側に突出するように形成することで、配線抵抗を低減し大電流の供給を可能にしている。
また、本発明は、上記樹脂封止型半導体装置において、前記リードは前記封止体の下方に先端が回りこむように成型されたガルウィングリードであり、前記リードのうち、前記封止体のコーナー側に配されたリードは、回路基板上に設けられた、前記封止体の下方に伸長し、前記封止体の下方で幅広となるように形成された接続用パッドに接続されるものを含む。
この構成により、前記封止体のコーナー側に配されたリードに接続される接続用パッドを、前記封止体の下方に伸張し、前記封止体の下方で幅広となるように形成することで、さらに封止体のコーナー側のリードに接続される接続用パッドの面積を内外両側に増大することができ、配線抵抗を低減し大電流の供給を可能にしている。
以上詳述したように、本発明の樹脂封止型半導体装置によれば、ソース電流など電流供給端子の電流量の増大を図ることができ、オン抵抗の低減を図ることができる結果、性能の向上をはかることができる。またセットとしての損失の低減をはかることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の樹脂封止型半導体装置を示す説明図である。この樹脂封止型半導体装置は、第1および第2のMOSFET1a、1bが1チップ素子としてリードフレームの半導体素子搭載部2に配置され、封止体で構成された封止体としてのパッケージ3の両端面からそれぞれ4本づつリードが導出され、これら8本のリードのうちの少なくとも一方の辺に沿って配列され、ソース端子に相当するリードLS1、LS2が封止体のコーナー側(ここでは最外側)に配置されたことを特徴とする。そして、このソース端子を構成するリードLS1、LS2が内側に配置されたゲート端子を構成するリードLG1、LG2と同じ幅かそれ以上であることを特徴とする。ここでWはボンディングワイヤである。リードLはドレイン端子を構成するリードである。図2はこの樹脂封止型半導体装置の等価回路図、図3は図1のA−A断面を示す図である。なお、リード幅は、封止体内部すなわちインナーリードのみ幅広で、封止体から導出された部分すなわちアウターリードは電流供給端子に接続されるものもそうでないものも同程度の幅となっている。
ここでまた、この樹脂封止型半導体装置の実装される回路基板10のパッド領域11S1、11S2はソース端子に相当するリードLS1、LS2よりも幅広に、パッケージ3よりもはみ出して形成されたことを特徴とする。
この構成により、ソース端子をパッケージのコーナー側(最外側)に配置することで、ソース端子に接続される回路基板上の接続用パッドを外側に広げることができる結果、幅広に形成することができ、大電流化が容易となる。また、動作時に半導体素子が発熱しても、このソース端子を経由してプリント基板側に逃がすことができ、その結果半導体装置の長寿命化をはかることができる。
なお前記実施の形態では、リードが8本のリードフレームを用いたが、これに限定されることなく、複数のリードを有するリードフレームにおいて適用可能である。
また、前記実施の形態では、ワイヤボンディングを用いる例について説明したが、ワイヤボンディングに限定されることなくフリップチップなどダイレクトボンディングを用いた場合にも適用可能であることはいうまでもない。
なお前記実施の形態1ではパワーMOSFETが2個配列された半導体装置について説明したが、2個に限定されることなく多数個であってもよい。
(実施の形態2)
次に本発明の実施の形態2について説明する。
前記実施の形態1では、このソース端子に相当するリードLS1、LS2が内側に配置されたゲート端子に接続されるリードLG1、LG2と、パッケージ3の外側すなわちアウターリード部では、同じ幅であったが、本実施の形態では図4に示すように、ソース端子に相当するリードLS1、LS2が内側に配置されたゲート端子に接続されるリードLG1、LG2よりも、パッケージ3の外側すなわちアウターリード部では、幅広であることを特徴とする。
アウターリードの幅以外の構成については図1に示した前記実施の形態1と同様に形成されているためここでは説明を省略する。なお同一部位には同一符号を付した。
ここでまた、この樹脂封止型半導体装置の実装される回路基板10のパッド領域11S1、11S2はソース端子に相当するリードLS1、LS2よりも幅広に、パッケージ3よりもはみ出して形成されたことを特徴とする。
(実施の形態3)
次に本発明の実施の形態3について説明する。
前記実施の形態1および2では、2つのMOSFETのドレイン端子は電気的に一体化されていたが、本実施の形態では図5に示すように、ドレイン端子はそれぞれ分離したことを特徴とする。他の構成については前記実施の形態1および2と同様に形成されている。
この例では、2つのMOSFETに対しドレイン電圧を独立して供給することができる。
(実施の形態4)
次に本発明の実施の形態4について説明する。
前記実施の形態3では、2つのMOSFETのドレイン端子が分離されているが、この構成に加えて、本実施の形態では図6に示すように、前記実施の形態2と同様、アウターリードを幅広にしたことを特徴とするものである。他の構成については前記実施の形態1乃至3と同様に形成されている。
この例では、2つのMOSFETに対しドレイン電圧を独立して供給することができる上、ソース電流を増大することが可能となる。
(実施の形態5)
次に本発明の実施の形態5について説明する。
前記実施の形態1乃至4ではパッケージの側方にまっすぐにリードが伸長する、いわゆるフラットリード型の樹脂封止型半導体装置について説明したが、リードLG1G2S1S2が、前記パッケージ3の下方に先端が回りこむように成型されたガルウィングリードであるものについて説明する。本実施の形態では図7および8に示すように、リードがガルウィングを構成しておりこれらのリードのうち、パッケージ3のコーナー側に配されたリードLS1は、回路基板上に設けられた接続用パッド11S1に接続されている。そしてこの接続用パッド11g1はパッケージ3の下方に伸長し、パッケージ3の下方で幅広となるように形成されている。ここで図8は図7のB−B断面図である。
この構成により、パッケージ3のコーナー側に配されたリードに接続される接続用パッドを、パッケージ3の下方に伸張し、パッケージ3の下方で幅広となるように形成することで、さらにパッケージのコーナー側のリードに接続される接続用パッドの面積を内外両側に増大することができ、配線抵抗を低減し大電流の供給を可能にしている。
(実施の形態6)
次に本発明の実施の形態6について説明する。
前記実施の形態1ではパワーMOSFETを2個実装した例について説明したが、パワーMOSFETに代えてバイポーラトランジスタや絶縁ゲートバイポーラトランジスタに適用することも可能である。本実施の形態の、このバイポーラトランジスタは、GaAsなどの化合物半導体を用いてヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)を構成するもので半導体基板内に、バイポーラトランジスタを構成するトランジスタ動作領域と、トランジスタ動作領域から絶縁膜を貫通する幅広のエミッタ引出配線およびベース引出配線と、上記引出配線に接続され、組立時にワイヤボンディングが施される第1乃至第6のパッドとを具備している。この半導体基板はコレクタ領域を構成しており、コレクタ電極は半導体基板の裏面に形成される。すなわちこの構造は基板コレクタ構造をなすものである。
実装に際してはリードフレームの半導体素子搭載部に素子チップをダイボンディングにより接続し、第2乃至第6の端子と第2乃至第6のリードの先端とをワイヤボンディングにより電気的に接続したのち、樹脂封止によりパッケージを形成し、サポートバー、サイドバーを切除し、バイポーラトランジスタ装置が完成する。
さらにまた、前記実施の形態では、化合物半導体基板を用いたHBTについて説明したが、シリコン基板を用いたバイポーラトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタにも適用可能である。
本発明の樹脂封止型半導体装置によれば、接続抵抗の低減をはかることができるとともにパワーMOSFET半導体装置としての抵抗の低減をはかることができることから、携帯電話など種々の電子機器に適用可能である。
本発明の実施の形態1の樹脂封止型半導体装置を示す上面図 本発明の実施の形態1の樹脂封止型半導体装置の等価回路図 図1のA−A断面図 本発明の実施の形態2の樹脂封止型半導体装置を示す上面図 本発明の実施の形態3の樹脂封止型半導体装置を示す上面図 本発明の実施の形態4の樹脂封止型半導体装置を示す上面図 本発明の実施の形態5の樹脂封止型半導体装置を示す上面図 図7のB−B断面図 従来例の樹脂封止型半導体装置を示す上面図 従来例の樹脂封止型半導体装置の等価回路図
符号の説明
1a 1b 半導体素子(パワーMOSFET)
2 半導体素子搭載部
3 パッケージ
S1,LS2 ソースリード
G1,LG2 ゲートリード
ドレインリード
11S111S2 ソースパッド
10 回路基板

Claims (13)

  1. 半導体素子と、前記半導体素子の相対向する2辺に沿って配列された複数のリードとを具備し、前記半導体素子を覆うと共に、前記リードの先端を導出するように形成された封止体とを具備した樹脂封止型半導体装置であって、
    前記2辺のうちの少なくとも一方の辺に沿って配列された前記複数のリードの内、前記半導体素子の電流供給を主たる目的とする電流供給端子を構成するリードが前記封止体のコーナー側に配置されている、樹脂封止型半導体装置。
  2. 請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置であって、
    前記リードのうち、前記電流供給端子を構成するリードは、封止体の外部で、他のリードの幅よりも幅広である樹脂封止型半導体装置。
  3. 請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置であって、
    2つのMOSFETと、前記2つのMOSFETを搭載するための半導体素子搭載部とを具備し、
    前記半導体素子の相対向する2辺から4本ずつのリードが導出されており、
    前記1辺に導出される4本のリードがすべてドレイン端子を構成するとともに、
    前記2つのMOSFET上に形成されたドレイン電極が、それぞれ前記ドレイン端子と電気的に接続され、前記2つのMOSFET上に形成されたソース電極が相対向する各前記ソース端子と電気的に接続され、前記2つのMOSFET上に形成されたゲート電極が相対向する各前記ゲート端子と電気的に接続され、
    前記2辺のうちの他の一方の辺に導出される4本のリードのうち、中央の2本が前記ゲート端子、前記封止体のコーナー側に配置された2本が前記ソース端子を構成する樹脂封止型半導体装置。
  4. 請求項3に記載の樹脂封止型半導体装置であって、
    前記リードのうち、前記ソース端子を構成するリードは、前記封止体の外部で、前記ゲート端子を構成するリードよりも幅広である樹脂封止型半導体装置。
  5. 請求項3または4に記載の樹脂封止型半導体装置であって、
    前記各リードの厚さは同一である樹脂封止型半導体装置。
  6. 請求項3に記載の樹脂封止型半導体装置であって、
    前記2つのMOSFETの各ドレイン端子に接続される半導体素子搭載部が同一平面をなしている樹脂封止型半導体装置。
  7. 請求項3乃至6のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置であって、
    前記2つのMOSFETが1チップ化され、且つ、前記ドレイン端子が、半導体素子搭載部に搭載されている樹脂封止型半導体装置。
  8. 請求項1または2に記載の樹脂封止型半導体装置であって、
    前記半導体素子はバイポーラトランジスタであり、エミッタ端子が前記封止体のコーナー側に配置された樹脂封止型半導体装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置であって、
    前記樹脂封止型半導体装置は、前記リードを回路基板面に面接触させて実装する面実装型である樹脂封止型半導体装置。
  10. 請求項9に記載の樹脂封止型半導体装置であって、
    前記封止体のコーナー側に配置されたリードは、回路基板上に設けられ、前記樹脂封止型半導体装置の前記封止体の幅よりも一部が外側に突出するように形成された接続用パッドに接続される樹脂封止型半導体装置。
  11. 請求項10に記載の樹脂封止型半導体装置であって、
    前記リードは前記樹脂封止型半導体装置の封止体の下方に先端が回りこむように成型されたガルウィングリードであり、
    前記リードのうち、前記封止体のコーナー側に配置されたリードは、回路基板上に設けられ前記封止体の下方に伸張し、前記封止体の下方で幅広となるように形成された接続用パッドに接続される樹脂封止型半導体装置。
  12. 請求項1乃至11のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置を回路基板上に実装した回路モジュールであって、
    樹脂封止型半導体装置のリードの先端近傍に対応する領域に配設された配線パッドを含む配線パターンを具備した回路基板と、
    前記配線パッドと前記リードが面接触するように接合されて電気的に接続される樹脂封止型半導体装置とを具備し、
    前記樹脂封止型半導体装置の前記リードのうち前記封止体のコーナー側に配置されたリードと接続される配線パッドは、前記樹脂封止型半導体装置の前記封止体の幅よりも一部が外側に突出するように形成された接続用パッドに接続される回路モジュール。
  13. 請求項12に記載の回路モジュールであって、
    前記樹脂封止型半導体装置の前記リードは前記封止体の下方に先端が回りこむように成型されたガルウィングリードであり、
    前記リードのうち、最外側のリードは、前記封止体の下方に伸張し、前記封止体の下方で幅広となるように形成された接続用パッドに接続される回路モジュール。
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