JP2010123680A - Semiconductor device, connection conductor, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置、接続導体及び半導体装置の製造方法に係り、特に、半導体チップの電極とリードフレームのリード端子とに跨って板または帯状の接続導体を接合させる際に用いられるものに関する。 The present invention relates to a semiconductor device, a connection conductor, and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a device used when a plate or strip-shaped connection conductor is joined across an electrode of a semiconductor chip and a lead terminal of a lead frame.
携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ポータブルオーディオ、ICレコーダ等の電源部(DC−DCコンバータや中電流スイッチ用途)に適用される半導体装置に関し、上面にソース電極とゲート電極、下面にドレイン電極を有するMOSFETチップが知られている。このような半導体チップを、リードフレームに搭載し、ソース電極とリードフレームのリード端子間を電気的に接続させる半導体装置において、その接続にワイヤボンディングが多く用いられている(例えば、特許文献1参照)。 In connection with semiconductor devices applied to power supply units (for DC-DC converters and medium current switches) for mobile phones, digital cameras, video cameras, portable audio, IC recorders, etc., source and gate electrodes are provided on the upper surface and drain electrodes on the lower surface. A MOSFET chip having the same is known. In a semiconductor device in which such a semiconductor chip is mounted on a lead frame and the source electrode and the lead terminal of the lead frame are electrically connected, wire bonding is often used for the connection (see, for example, Patent Document 1). ).
また、携帯電話等のバッテリー駆動で動作する電気機器に搭載される場合には低消費電力型・小型の半導体装置が求められることから、パッケージとしての抵抗値を小さくするために、半導体チップの上面電極とリード端子とが、ワイヤよりも断面積の大きな金属板で板または帯状に構成された接続導体で接続される構造が用いられる(例えば、特許文献2参照)。 In addition, when mounted on battery-driven electric devices such as mobile phones, low power consumption and small semiconductor devices are required. Therefore, in order to reduce the resistance value as a package, the upper surface of a semiconductor chip is used. A structure is used in which the electrode and the lead terminal are connected to each other by a connection conductor configured in a plate or strip shape with a metal plate having a cross-sectional area larger than that of the wire (see, for example, Patent Document 2).
接続導体は、リードフレームに搭載された半導体チップの上面電極と、リードフレームに形成されたリード端子とに跨って載置され、上面電極とリード端子に対して超音波接合して接続される。この種の半導体装置を接合する際には、例えば、半導体チップの上面電極と前記接続導体との接合部を押圧する第1押圧部と、前記リードフレームのリード端子と前記接続導体との接合部を押圧する第2押圧部と、前記第1および第2押圧部に形成された複数の突起とを有する超音波接合装置が用いられる。このツール部により、第1及び第2押圧部で接続導体を上方から上面電極及びリード端子に対して押し付けて圧接させた状態で、接続導体を超音波周波数で機械的に微小振動させる(超音波振動させる)ことにより、接続導体と上面電極及びリード端子との界面が摩擦により固相接合される。 The connection conductor is placed across the upper surface electrode of the semiconductor chip mounted on the lead frame and the lead terminal formed on the lead frame, and is connected to the upper surface electrode and the lead terminal by ultrasonic bonding. When bonding this type of semiconductor device, for example, a first pressing portion that presses the bonding portion between the upper surface electrode of the semiconductor chip and the connection conductor, and a bonding portion between the lead terminal of the lead frame and the connection conductor. An ultrasonic bonding apparatus having a second pressing portion that presses and a plurality of protrusions formed on the first and second pressing portions is used. With this tool portion, the connection conductor is mechanically microvibrated at an ultrasonic frequency in a state where the connection conductor is pressed against the upper surface electrode and the lead terminal from above by the first and second pressing portions (ultrasonic wave). By vibrating), the interface between the connection conductor, the upper surface electrode, and the lead terminal is solid-phase bonded by friction.
通常、このような接合の際には、まずソース電極とソース端子を超音波接合で接続した後に、ゲート電極とゲート端子を接続する。
しかしながら、上述した技術では、次のような問題があった。すなわち、ソース電極とソース端子13を接続した後に、ゲート電極とゲート端子を接続するため、ワイヤボンディングのような別の工法を用いて接合しており、半導体チップと電極を接続する工程に複数の異なる装置と工程を要している。
However, the above-described technique has the following problems. That is, after the source electrode and the
そこで、本発明は、導通状態の電気抵抗を小さくしてパッケージ損失を低減し、かつ製造工数を削減する半導体装置、接続導体及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device, a connection conductor, and a method for manufacturing a semiconductor device in which the electrical resistance in a conductive state is reduced to reduce package loss and the number of manufacturing steps.
本発明の一形態にかかる半導体装置は、ドレイン端子、ソース端子及び、ゲート端子を有するリードフレームと、前記リードフレーム上に設けられ、前記リードフレーム側の一方の面にドレイン電極を有し、前記リードフレームと反対側の他方の面にソース電極とゲート電極を有する半導体チップと、第1方向に延び一端側が前記ソース端子に接続されるとともに他端側が前記ソース電極に接続される導電性の帯状のソース用導電部と、前記第1方向に延び一端側が前記ゲート端子に接続されるとともに他端側が前記ゲート電極に接続される帯状の導電性のゲート用導電部とが、間に絶縁部を介して前記第1方向と交差する第2方向において並列して一体に形成された、板状の接続導体と、を備えたことを特徴とする。 A semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a lead frame having a drain terminal, a source terminal, and a gate terminal, a lead frame provided on the lead frame, and having a drain electrode on one surface on the lead frame side, A semiconductor chip having a source electrode and a gate electrode on the other surface opposite to the lead frame, and a conductive strip extending in the first direction and having one end connected to the source terminal and the other end connected to the source electrode An insulating portion between the source conductive portion and a strip-like conductive gate conductive portion extending in the first direction and having one end connected to the gate terminal and the other end connected to the gate electrode. And a plate-like connection conductor integrally formed in parallel in a second direction intersecting the first direction.
本発明の他の一形態にかかる半導体装置は、第1端子、第2端子、及び第3端子を有するリードフレームと、前記リードフレームに設けられ、一方の面に第1電極を、他方の面に第2電極と第3電極を有する半導体チップと、前記第2端子と前記第2電極を接続する第1の導電部と、前記第3端子と前記第3電極とを接続する第2の導電部とが、絶縁部を介して一体に形成された、板状の接続導体と、を備えたことを特徴とする。 A semiconductor device according to another aspect of the present invention is provided with a lead frame having a first terminal, a second terminal, and a third terminal, the lead frame, the first electrode on one surface, and the other surface A semiconductor chip having a second electrode and a third electrode, a first conductive portion connecting the second terminal and the second electrode, and a second conductive connecting the third terminal and the third electrode. And a plate-like connecting conductor formed integrally with the insulating portion.
本発明の他の一形態にかかる半導体装置の製造方法は、リードフレームに形成された複数の端子と、前記リードフレームに設けられた半導体チップに設けられた複数の電極とを、板状または帯状の接続導体に超音波接合して接続する半導体装置の製造方法であって、前記リードフレームに形成されたソース端子と前記半導体チップに設けられたソース電極を接続するソース用導電部と、前記リードフレームに形成されたゲート端子と前記半導体チップに設けられたゲート電極とを接続するゲート用導電部とを、絶縁部を介して一体に形成する工程と、前記接続導体における前記ソース用導電部の一端側を前記ソース端子に、他端側を前記ソース電極に、前記ゲート用導電部の一端側を前記ゲート端子に、他端側を前記ゲート電極に接するように押圧して超音波振動を前記接続導体に付与する工程と、を備えたことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a plurality of terminals formed on a lead frame; and a plurality of electrodes provided on a semiconductor chip provided on the lead frame. A method of manufacturing a semiconductor device to be connected by ultrasonic bonding to a connection conductor of a source, a source conductive portion connecting a source terminal formed on the lead frame and a source electrode provided on the semiconductor chip, and the lead A step of integrally forming a gate conductive portion connecting a gate terminal formed on the frame and a gate electrode provided on the semiconductor chip via an insulating portion; and a step of forming the source conductive portion in the connection conductor. One end side is in contact with the source terminal, the other end side is in contact with the source electrode, one end side of the gate conductive portion is in contact with the gate terminal, and the other end side is in contact with the gate electrode. Pressing to ultrasonic vibrations, characterized in that and a step of applying to said connection conductor.
本発明の他の一形態にかかる半導体装置の製造方法は、前記接続導体は、接合状態において前記半導体チップの接合面から離間する方向に湾曲するアーチ部を有する導電板をベースシートに貼り付ける工程と、それぞれ前記アーチ部を有する複数の帯状の導電部が互いに所定の間隔を開けて並列するように前記導電板を個片化する工程と、2つの前記導電部の間を含む所定箇所に絶縁シートを貼り付ける工程と、パターニングにより、前記アーチ部上の所定部位を残して前記絶縁シートを除去し、残された絶縁シートにより前記導電部同士が絶縁される接続導体を前記ベースシート上に複数並列して形成する工程と、前記接続導体毎に前記ベースシートを切り分ける工程と、を備えることを特徴とする。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention, the connection conductor includes a step of attaching a conductive plate having an arch portion that curves in a direction away from the bonding surface of the semiconductor chip to the base sheet in the bonded state. And a step of separating the conductive plates so that a plurality of strip-shaped conductive portions each having the arch portion are arranged in parallel at predetermined intervals, and insulated at a predetermined location including between the two conductive portions. A plurality of connection conductors are formed on the base sheet by attaching the sheet and patterning to remove the insulating sheet while leaving a predetermined portion on the arch part, and to insulate the conductive parts from each other by the remaining insulating sheet. A step of forming the base sheet in parallel; and a step of cutting the base sheet for each of the connection conductors.
本発明の他の一形態にかかる半導体装置の製造方法は、前記接続導体の製造方法は、絶縁材で構成されるフレキシブル基板の主面上の所定位置に2本の導電配線を形成する工程と、接合時に前記半導体チップの側面に近接する前記導電配線における所定の部位に、絶縁層を形成する工程と、を備えることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, the method of manufacturing the connection conductor includes a step of forming two conductive wirings at predetermined positions on a main surface of a flexible substrate made of an insulating material. And a step of forming an insulating layer at a predetermined portion of the conductive wiring adjacent to the side surface of the semiconductor chip at the time of bonding.
本発明によれば、導通状態の電気抵抗を小さくしてパッケージ損失を低減し、かつ製造工数を削減することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the electrical resistance in the conductive state, reduce the package loss, and reduce the number of manufacturing steps.
以下に本発明の一実施形態にかかる半導体装置1及び超音波接合装置30について、図1乃至図4を参照して説明する。なお、各図において適宜構成を拡大・縮小・省略して示している。図中矢印X、Y、及びZは互いに直交する3方向を示している。X軸は第1方向、Y軸は第2方向、Zは上下方向に沿っている。
Hereinafter, a
図1は本実施形態に係る半導体装置1の斜視図、図2はリードフレーム20の平面図である。本実施形態の半導体装置1は、例えば、数ミリ角で構成され、小型、薄型であるとともに低Ron、低容量、低消費電力、低電圧駆動等の特徴を有し、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ポータブルオーディオ、ICレコーダ等の電源部等(DC−DCコンバータや中電流スイッチ用途)に適用される小信号トランジスタ、または、小信号半導体装置である。
FIG. 1 is a perspective view of a
図1に示す半導体装置1は、半導体チップ10と、この半導体チップ10が搭載されたアイランド部11と、アイランド部11から一体に延びる第1端子としてのドレイン端子12と、アイランド部11近傍に独立して形成された第2端子としてのソース端子13と、アイランド部近傍に独立して形成された第3端子としてのゲート端子14と、を備え、ゲート端子14に所定の電圧を掛けるとソース端子13からドレイン端子12に所定の電流が流れるスイッチとして機能する。
A
半導体装置1の大きさは、例えば数ミリ角であって、その端子12〜14の幅や端子同士の間隔は例えば数百μm程度に構成されている。
The size of the
半導体チップ10の上面15には、第2電極としてのソース電極15a及び第3電極としてのゲート電極15b(図17に示す)が形成されている。これらソース電極15aとゲート電極15bがそれぞれ半導体チップ10の上面とリードフレームとに跨って配置された接続導体としての接続導体16を介してソース端子13及びゲート端子14に接続されている。また、半導体チップ10の下方側にはドレイン端子12に接続される第1電極としてのドレイン電極15cが形成されている。
On the
図2に本実施形態のリードフレーム20を示す。リードフレーム20は、例えば銅等の金属性の板状部材が所定の帯形状に形成されている。リードフレーム20は、複数の半導体装置1に対応するものであり、正方形状のアイランド部11及び矢印Yで示す第2方向に延びる細長形状の端子12〜14が、それぞれ矢印Xで示す搬送方向に沿って複数個(図2では7個)並列されているとともに、第2方向に沿って2個並列して配置されている。
FIG. 2 shows the
これら複数のアイランド部11及び端子12〜14が、枠状のフレーム部21と一体に形成されてなる。フレーム部21の外縁、すなわち第2方向の両端部の縁には、第1方向に沿って、搬送の際の位置決め用の係合孔23が複数並列形成されている。
The plurality of
ステージブロック(ステージ)31の所定位置に並列形成された位置決めピン(不図示)が、この係合孔23に挿入されて係合することにより、図示しない搬送手段によりリードフレーム20が第1方向に沿って搬送される。この結果、第1方向に並列された複数の単位リードフレーム22の一端側から他端側に、順次各種処理装置を通り、これらに対して順次各種処理が施される。
A positioning pin (not shown) formed in parallel at a predetermined position of the stage block (stage) 31 is inserted into the
図2中破線で囲む部分が1つの半導体装置1に対応する単位リードフレーム22であり、複数の半導体装置1を一括製造し、樹脂24でモールドした後、これらの単位リードフレーム22毎に分割される。
A portion surrounded by a broken line in FIG. 2 is a
なお、図1は分割された後の半導体装置1を示しているが、モールド樹脂24を省略して示している。なお、モールドした状態の断面図を図18に示す。
Although FIG. 1 shows the
複数のアイランド部11はそれぞれ正方形状の板状に構成されている。アイランド部11の4隅すなわち左右前後端部分から、細長い矩形状のドレイン端子12がアイランド部11に一体に形成されて第2方向に延び、フレーム部21に接続されている。
Each of the plurality of
アイランド部11の、第1方向における隣に、それぞれY方向を長手方向として延びる細長い矩形の板状を成すソース端子13及びゲート端子14が形成されている。このソース端子13及びゲート端子14の上面が超音波接合される被接合界面となる。このソース端子13及びゲート端子14は、そのY方向における外側の一端部である基端部のみがフレーム部21に支持されて一体形成されている。他端側の先端部は開放されている。
Next to the
半導体チップ10は、リードフレーム20のアイランド部11に搭載されている。半導体チップ10の上面には、アルミニウム材からなる上面電極15として、ソース電極15a及びゲート電極15bが形成されている。この上面電極15の上面が超音波接合される被接合界面となり、接続導体16を介してソース端子13に接続されている。
The
接続導体16は、例えばアルミニウム材製の板状または帯状の部材であり、上面電極15とソース端子13とに跨って配置されている。接続導体16の中央部分は湾曲形成されアーチ部17を構成する、アーチ部17の両側の下面がそれぞれ接合される被接合界面を構成する。
The
接続導体16は、ソース電極15aとソース端子13を接続するための第1の導電部としてのソース用導電部16aと、ゲート電極15bとゲート端子14とを接続するための第2の導電部としてのゲート用導電部16bとの間に絶縁部16cを設け、それらが板状に一体に形成されてなる。ソース用導電部16aとゲート用導電部16bはそれぞれ図中X方向に伸びる帯状に形成されている。
The
接続導体16は、ソースとゲートが絶縁されるようソースの導電経路となるソース用導電部16aとゲートの導電経路となるゲート用導電部16bの間に絶縁部16cが設けられている。
In the
すなわち、接続導体16のX方向両端部をそれぞれリードフレーム20、半導体チップ10に接合することにより、ソース電極15aとソース端子13間、ゲート電極15bとゲート端子14間を超音波接合により接合する。
That is, the X direction both ends of the
これにより、ソース電極15aとソース端子13間は導通し、ゲート電極15bとゲート端子14間は導通するがソース電極15aとゲート電極15b間は絶縁される。
Thereby, the
半導体チップ10の電極の材質、接続導体16のソース用導電部16a、及びゲート用導電部16bの材質はいずれもアルミニウム材である。なお、この明細書で言うアルミニウム材とは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるものを言う。絶縁部16cの材質は樹脂製の絶縁体、例えばポリイミドであり、リードフレーム20の材質は銅である。
The material of the electrode of the
接続導体16は、第1方向に沿って延び、その中央部分が上方向に湾曲して下方に開くアーチ部17を構成する。このアーチ部17において接続導体16は半導体チップ10から上方に離間している。このため、接続導体16は、半導体チップ10及び上面電極15との間に第2方向に貫通する間隙を呈する。したがって、接続導体16は、半導体チップ10の側面の電極と絶縁されている。
The
接続導体16の一端側の下面(一部分)がソース端子13及びゲート端子14に、他端側の下面(他の部分)が半導体チップ10の上面のソース電極15a及びゲート電極15bに、接続される。ソース端子13よりも上面電極15の方が上方に位置しているため、接続導体16は、一端側よりも他端側の下面が高い位置となるように構成されている。この接続導体16の両端の下面が超音波接合される被接合界面となる。
The lower surface (part) of one end side of the
接続導体16を電極15a,b及び端子13,14に接合するための超音波接合装置30について、図3及び図4を参照して説明する。図3は半導体装置が設置された超音波接合装置30の斜視図であり、図4はツール部34の底面を示す斜視図である。
An
超音波接合装置30は、接続導体に圧力と強力な超音波振動を与えることにより、被接合界面を摩擦することで固相接合するものである。超音波接合装置30は、リードフレーム20が載置されるステージブロック31と、このステージブロック31にリードフレーム20を固定するための固定治具32、33と、ステージブロック31の上方に位置し、超音波ホーン(図示せず)の先端に取り付けられるツール部34とを有する。
The
ツール部34は例えば図中矢印Zに沿う上下方向及び第2方向において移動可能であり、第2方向において2列並列された処理対象としての半導体装置1に対して順次処理を施すことが可能である。ツール部34は超音波振動を発生させる超音波ホーンの先端に取り付けられている。
For example, the
ツール部34の底面は図4に示すように、アーチ部17に対応する凹み形状の凹部34aと、ソース電極15aを接続導体16に接合させる第1押圧部35と、ソース端子13を接続導体16と接合させる第2押圧部36と、ゲート電極15bを接続導体16に接合させる第3押圧部37と、ゲート端子14を接続導体16に接合させる第4押圧部38とからなり、各押圧部35,36,37,38の先端面には全面には、それぞれ同じ大きさの複数の四角錘台状の突起39が格子状に並列して形成されている。突起39は、0.3mm程度のピッチで第1及び第2方向において並列形成されている。この突起39により、接合面を均一に押圧することができる。
As shown in FIG. 4, the bottom surface of the
そして、第1押圧部35と第2押圧部36とは、半導体チップ10の上面電極15の平面と端子13、14の平面との距離、すなわち高さの差に相当する段差が形成されている。
The first
次に、本実施形態にかかる半導体装置1の製造方法について、図5乃至図13を参照して説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、接続導体16の製造方法について説明する。まず図5及び図6に示すように、アーチ部17を成型したアルミ板40を、UVダイシングテープで構成されたダイシングシート(ベースシート)41に貼り付ける。アルミ板40は矩形の板状であり、複数箇所において厚み方向に湾曲したアーチ部17が形成されている。
First, a method for manufacturing the
図7及び図8に示すように、接続の対象となるリードフレーム20と半導体チップ10の大きさ及び配置に対応した所定形状にアルミ板40を個片化する。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
ここで、Y方向に伸びソース用導電部16aとなる帯状のアルミ板部40a(導電部)と、ゲート用導電部16bとなる帯状のアルミ板部40b(導電部)とがX方向に所定の間隔を開けて並列するように個片化する。
Here, a strip-shaped
個片化されたアルミ板40a、40bの上に、図9及び図10に示すように、矩形状の絶縁シート42を貼り付ける。複数の個片化されたアルミ板40a、40bが並列した状態で、これら及びその間を覆うように矩形状のポリイミド粘着テープで構成された絶縁シート42を貼り付ける。
As shown in FIGS. 9 and 10, a rectangular insulating
さらに図11及び図12に示すように、パターニングにより、アーチ部17上においてX方向に伸びる矩形の所定部位を残して絶縁シート42を除去する。絶縁シート42の残された部分が絶縁部16cとなり、アルミ材で形成されたソース用導電部16a、絶縁部16c、アルミ材で形成されたゲート用導電部16bがX方向に並列して形成され、ゲートとソースが絶縁された接続導体16が完成する。接続導体16はツールによって図13に示すように一つずつピックアップされて接合の際に用いられる。
Further, as shown in FIGS. 11 and 12, the insulating
接合の際には、まず、接続導体16、リードフレーム20および半導体チップ10が用意され、超音波接合機30の収納部に接続導体16がセットされる。また、リードフレーム20をステージ上に搭載する。
When joining, first, the
図14に示すように、アイランド部11に半導体チップ10が、例えば高温はんだを介して固着される。高温はんだの種類としては、例えばPbリッチはんだ、AuGeはんだ、AuSnはんだ等が適用される。
As shown in FIG. 14, the
次に、図15に示すように、リードフレーム20がステージブロック31に移載され、ツール部34により、接続導体16が吸着され、リードフレーム20および半導体チップ10上に載置されて接続導体16の一端部とソース端子13、および接続導体16の他端部と上面電極15が重ね合わされる。
Next, as shown in FIG. 15, the
次に、ツール部34を用いて接合工程が行われる。リードフレーム20のリード端子12〜14が、第1方向に延びる固定治具32、33により固定された状態で、ツール部34をZ方向に沿って降下させ、ツール部の第1、第3押圧部35、37により接続導体16の一端部とソース端子13及びゲート端子14を、第2押圧部36、第4押圧部38により接続導体16の他端部と上面のソース電極15a,ゲート電極15bを同時に下方に押圧するとともに、超音波を加えて水平方向に超音波振動させることにより、接続導体16を端子13,14と電極15a,15bに接合する。
Next, a joining process is performed using the
半導体チップ10のソース電極15aと接続導体16、ソース端子13と接続導体16、半導体チップ10のゲート電極15bと接続導体16、ゲート端子14と接続導体16が同時に超音波接合される。
The
この超音波接合によって、2つの金属が極めて短時間で接合される。すなわち、接合される対象となる金属表面、ここでは接続導体16の両端の下面、電極15a、15b及びソース端子13、ゲート端子14の上面には、吸着物や酸化皮膜があり、またミクロにみれば平滑ではなく、超音波振動を付与することによって接合対象の2つの金属同士を摩擦させる。この摩擦により、対象となる金属表面の吸着物や酸化皮膜が破壊され、接触面が機械的にクリーニングされるとともに平滑化されて、金属同士間において凝着が起こる。次に、電極15a,15b、端子13,14の上面と接合の対象となる接続導体16との間で相対運動が起こり、急激な塑性流動によって接合面積が拡大される。
By this ultrasonic bonding, two metals are bonded in an extremely short time. That is, there are adsorbates and oxide films on the metal surfaces to be joined, here the lower surfaces of both ends of the connecting
この後、リードフレーム20の第1方向に搬送し、モールド装置に移送して、図18に示すように、樹脂24でモールドする。この樹脂モールド工程において、樹モールド金型によって、リードフレーム20が搬送される第1方向に交差する第2方向に向かって樹脂24の充填処理がなされる。このため、接続導体16の湾曲したアーチ部17の内側に樹脂24を良好に充填することができる。すなわち、ソース端子13と上面電極15とが第1方向に並んでいるため、搬送方向と直行する方向で処理することで良好にアーチ部17の内側まで樹脂24を充填させることができる。したがって、搬送方向と直交する方向で動作する装置を、搬送方向に沿って配置することができるので設置が容易となる。
Thereafter, the
この後、ホーニング、マーク、メッキ、セパレーション、テスト、テーピング、などの各種処理を経て、半導体装置1が完成する。
Thereafter, the
本実施形態において、複数のアイランド部11やドレイン端子12〜14を多数並列するリードフレーム20が、係合孔23により位置決めされて第1方向に搬送され、超音波接合、樹脂モールド、等の各種処理具の処理対象となる部分を順次第1方向に沿って通る際に、各種処理が順次行われ、多数の半導体装置1が一括製造される。
In the present embodiment, a
すなわち、図示しない搬送手段において係合孔23に係合させてリードフレーム20を第1方向すなわちX方向に沿って搬送し、リードフレーム20を移動させながらツール部34により上記の処理を順次複数の単位リードフレーム22に対して繰り返し、多数の半導体装置1を一括製造することができる。例えば本実施形態では単位リードフレーム22は第2方向に2列形成されているので、第2方向に移動可能なツール部34を用いて2列ずつ処理を行うことができる。あるいはこれに代えて、第2方向において同様のツール部34を二つ並列して同時に作動させることにより2列ずつ処理することも可能である。
In other words, the
本実施形態にかかる半導体装置、接続導体及び半導体装置の製造方法は以下に掲げる効果を奏する。すなわち、ソース電極15aとソース端子13の接続、ゲート電極15bとゲート端子14の接続を一括で行うことにより、ワイヤボンディング工程及び装置が不要となり、半導体装置の製造コストを低減することができる。
The semiconductor device, the connection conductor, and the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment have the following effects. That is, the connection between the
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態にかかる半導体装置、接続導体及び半導体装置の製造方法について図19及び図22を参照して説明する。なお、本実施形態の半導体装置、接続導体及び半導体装置の製造方法は、接続導体50の構成及び製造工程以外の点は上記第1実施形態と同様である。
[Second Embodiment]
A semiconductor device, a connection conductor, and a method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The semiconductor device, the connection conductor, and the method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment are the same as those of the first embodiment except for the configuration of the
本実施形態にかかる接続導体50は、図20に示すように、絶縁材からなるフレキシブル基板で形成されるベース部51と、ベース部51上に形成された第1の銅配線52と、第1の銅配線と離間して形成された第2の銅配線53と、これらの銅配線の両端にそれぞれアルミニウム材がめっきされた接合端部52a,52b、53a,53bと、銅配線上(下面)を横切るように形成された電極絶縁部54と、を備えて構成されている。この接続導体50は、中央部分が湾曲した状態で、その一端側が半導体チップの上面のソース電極15a及びゲート電極15bに接合され、多端側がリードフレーム20の端子13,14に接合されている。図19に示すように、接続導体50にはアーチ部は形成されておらず、平板状に構成されている。
As shown in FIG. 20, the
すなわち、この接続導体50によって、ゲート用の電極と端子が接合されると同時にソース用の電極と端子とが接続されている。
That is, the
ベース部51は、矩形の板状のフレキシブル基板からなり、ポリイミド等で形成されている。このベース部は厚み方向(図中Z方向)における少なくとも一方側に撓み変形可能である。
The
このベース部51の接合側の面上、すなわち、図19における下側であって、図20における上面側、にX方向に伸びる細長い2本の銅配線52,53が形成されている。すなわち、この銅配線52,53がそれぞれ第2及び第3の接続部を構成するとともにこの銅配線52,53の間のベース部51が絶縁部を構成する。
Two
この銅配線52,53の長手方向の両端部の接合側の面に、アルミによるめっきが施され、接合端部52a,52b,53a,53b,が形成されている。
The copper-
さらに、接続導体50の接合側の面であって図19において接続導体50が上面電極に接触する部位には、銅配線52,53を横切ってポリイミドがコーティングされることにより電極絶縁部54が形成されている。この電極絶縁部54は、接続導体50が半導体チップ10の側面に形成されている電極との絶縁を確保する機能を有する。
Further, in the surface of the connecting
本実施形態にかかる接続導体の製造方法においては、図22に示すように、ポリイミド等で構成されるフレキシブル基板の主面上の所定位置に2本の銅配線52,53をパターニング形成する。導電体である銅配線52,53は、第2導電体及び第3導電体となる部分に形成する。銅配線52,53の両端部にアルミめっきを施し、円形の接合端部52a,52b,53a,53bを形成する。さらに、銅配線52,53を横切るように、半導体チップ10の側面電極に近接する所定の部位にポリイミド等で絶縁層を形成し、電極絶縁部54を構成する。以上により接続導体50が完成する。
In the manufacturing method of the connection conductor according to this embodiment, as shown in FIG. 22, two
完成した接続導体50は、上記第1実施形態の接続導体16と同様に、超音波接合装置によって、一端側の接合端部52a,53aが半導体チップ10の上面の電極15a,15bに接合されるとともに、他端側の接合端部52b、53bがリードフレームの第2端子13、及び第3端子14にそれぞれ位置あわせされて押圧され、超音波接合される。
The completed
本実施形態にかかる半導体装置、接続導体及び半導体装置の製造方法によれば、フレキシブル基板を用いたことによりアーチ部分を形成する必要がない。したがって、接続導体に要するZ方向の厚み方向の寸法を比較的小さくすることができる。このため断面積を大きくとることができるので、導通経路を用意に確保することが可能となる。またアルミニウム材よりも導通のよい銅を適用することができる。 According to the semiconductor device, the connection conductor, and the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, it is not necessary to form an arch portion by using the flexible substrate. Therefore, the dimension in the thickness direction in the Z direction required for the connection conductor can be made relatively small. For this reason, since a cross-sectional area can be taken large, it becomes possible to ensure a conduction path easily. Further, copper that is more conductive than an aluminum material can be used.
また、本実施形態の接続導体50は、大きなフレキシブル基板上に多数の銅配線、アルミめっきを施した後に個片化することで、一度に多数の接続導体を製造することが可能であるため、製造時間の短縮及び費用の削減が可能となる。
In addition, since the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、リードフレーム20のドレイン端子12〜14や上面電極15の形状及び材質もこれに限定されるものではなく、種々変更して適用することができる。上記実施形態では、上面電極15及び接続導体16がアルミ材からなり、端子が銅からなる場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば他に、上面電極15の材質が金でソース端子13の材質がアルミニウムの場合や、ソース端子13の材質が銅で接続導体16の材質がアルミニウムである場合などが考えられる。また、接続される金属同士が異なる材質であっても同じ材質であっても同様の効果が得られる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. For example, the shapes and materials of the
上述の実施の形態では、突起39は四角錘台形状に限定されるものではなく、例えば多角錐台形状突起、円錐台形状突起、または半球状突起としても構わない。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…半導体装置、10…半導体チップ、11…アイランド部、12…ドレイン端子、
13…ソース端子、14…ゲート端子、15…上面電極、15a…ソース電極、
15b…ゲート電極、ドレイン電極…15c、16…接続導体、16a…ソース用導電部、
16b…ゲート用導電部、16c…絶縁部、16c…絶縁体、17…アーチ部、
20…リードフレーム、21…フレーム部、22…単位リードフレーム、23…係合孔、
30…超音波接合装置、30…超音波接合機、31…ステージブロック、
32.33…固定治具、34…ツール部、34a…凹部、35…第1押圧部、36…第2押圧部、37…第3押圧部、38…第4押圧部、39…突起、40…アルミ板、
40a…アルミ板部、40b…アルミ板部、41…ダイシングシート(ベースシート)、42…絶縁シート、50…接続導体、51…ベース部、52…第1の銅配線、53…第2の銅配線、52a.52b.53a.53b…接合端部、54…電極絶縁部。
DESCRIPTION OF
13 ... Source terminal, 14 ... Gate terminal, 15 ... Top electrode, 15a ... Source electrode,
15b ... gate electrode, drain electrode ... 15c, 16 ... connection conductor, 16a ... conductive portion for source,
16b ... conductive portion for gate, 16c ... insulating portion, 16c ... insulator, 17 ... arch portion,
20 ... lead frame, 21 ... frame portion, 22 ... unit lead frame, 23 ... engagement hole,
30 ... Ultrasonic bonding apparatus, 30 ... Ultrasonic bonding machine, 31 ... Stage block,
32.33 ... Fixing jig, 34 ... Tool part, 34a ... Recess, 35 ... First pressing part, 36 ... Second pressing part, 37 ... Third pressing part, 38 ... Fourth pressing part, 39 ... Projection, 40 …an alminium board,
40a ... Aluminum plate part, 40b ... Aluminum plate part, 41 ... Dicing sheet (base sheet), 42 ... Insulating sheet, 50 ... Connection conductor, 51 ... Base part, 52 ... First copper wiring, 53 ... Second copper Wiring, 52a. 52b. 53a. 53b ... Joining end, 54 ... Electrode insulating part.
Claims (5)
前記リードフレーム上に設けられ、前記リードフレーム側の一方の面にドレイン電極を有し、前記リードフレームと反対側の他方の面にソース電極とゲート電極を有する半導体チップと、
第1方向に延び一端側が前記ソース端子に接続されるとともに他端側が前記ソース電極に接続される導電性の帯状のソース用導電部と、前記第1方向に延び一端側が前記ゲート端子に接続されるとともに他端側が前記ゲート電極に接続される帯状の導電性のゲート用導電部とが、間に絶縁部を介して前記第1方向と交差する第2方向において並列して一体に形成された、板状の接続導体と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。 A lead frame having a drain terminal, a source terminal, and a gate terminal;
A semiconductor chip provided on the lead frame, having a drain electrode on one surface on the lead frame side, and having a source electrode and a gate electrode on the other surface opposite to the lead frame;
A conductive band-shaped source conductive portion extending in the first direction and having one end connected to the source terminal and the other end connected to the source electrode, and one end connected to the gate terminal extending in the first direction. In addition, a strip-shaped conductive gate conductive portion whose other end is connected to the gate electrode is integrally formed in parallel in the second direction intersecting the first direction with an insulating portion therebetween. A plate-like connecting conductor;
A semiconductor device comprising:
前記リードフレームに設けられ、一方の面に第1電極を、他方の面に第2電極と第3電極を有する半導体チップと、
前記第2端子と前記第2電極を接続する第1の導電部と、前記第3端子と前記第3電極とを接続する第2の導電部とが、絶縁部を介して一体に形成された、板状の接続導体と、を備えたことを特徴とする半導体装置。 A lead frame having a first terminal, a second terminal, and a third terminal;
A semiconductor chip provided on the lead frame, having a first electrode on one side and a second electrode and a third electrode on the other side;
The first conductive part that connects the second terminal and the second electrode and the second conductive part that connects the third terminal and the third electrode are integrally formed via an insulating part. And a plate-like connection conductor.
前記リードフレームに形成されたソース端子と前記半導体チップに設けられたソース電極を接続するソース用導電部と、前記リードフレームに形成されたゲート端子と前記半導体チップに設けられたゲート電極とを接続するゲート用導電部とを、絶縁部を介して一体に形成する工程と、
前記接続導体における前記ソース用導電部の一端側を前記ソース端子に、他端側を前記ソース電極に、前記ゲート用導電部の一端側を前記ゲート端子に、他端側を前記ゲート電極に接するように押圧して超音波振動を前記接続導体に付与する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a plurality of terminals formed on a lead frame and a plurality of electrodes provided on a semiconductor chip provided on the lead frame are ultrasonically joined to a plate-like or strip-like connection conductor. Because
A source conductive portion for connecting a source terminal formed on the lead frame and a source electrode provided on the semiconductor chip, and a gate terminal formed on the lead frame and a gate electrode provided on the semiconductor chip are connected. Forming a gate conductive portion to be integrally formed through an insulating portion;
One end side of the source conductive portion in the connection conductor is in contact with the source terminal, the other end side is in contact with the source electrode, one end side of the gate conductive portion is in contact with the gate terminal, and the other end side is in contact with the gate electrode. Applying the ultrasonic vibration to the connecting conductor by pressing so that,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
それぞれ前記アーチ部を有する複数の帯状の導電部が互いに所定の間隔を開けて並列するように前記導電板を個片化する工程と、
2つの前記導電部の間を含む所定箇所に絶縁シートを貼り付ける工程と、
パターニングにより、前記アーチ部上の所定部位を残して前記絶縁シートを除去し、残された絶縁シートにより前記導電部同士が絶縁される接続導体を前記ベースシート上に複数並列して形成する工程と、
前記接続導体毎に前記ベースシートを切り分ける工程と、
を備えることを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。 The connecting conductor is a step of attaching a conductive plate having an arch portion curved in a direction away from the bonding surface of the semiconductor chip in a bonded state to a base sheet;
A step of separating the conductive plates so that a plurality of strip-shaped conductive portions each having the arch portion are parallel to each other with a predetermined interval;
A step of attaching an insulating sheet to a predetermined portion including between the two conductive portions;
Forming a plurality of connecting conductors in parallel on the base sheet by patterning to remove the insulating sheet leaving a predetermined portion on the arch, and to insulate the conductive parts from each other by the remaining insulating sheet; ,
Cutting the base sheet for each connection conductor;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, comprising:
接合時に前記半導体チップの側面に近接する前記導電配線における所定の部位に、絶縁層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing the connection conductor includes a step of forming two conductive wirings at predetermined positions on a main surface of a flexible substrate made of an insulating material;
Forming an insulating layer at a predetermined site in the conductive wiring adjacent to the side surface of the semiconductor chip at the time of bonding;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, comprising:
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JP2013038359A (en) * | 2011-08-11 | 2013-02-21 | Denso Corp | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
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WO2022172767A1 (en) * | 2021-02-12 | 2022-08-18 | 日本発條株式会社 | Circuit board and manufacturing method |
-
2008
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