JP2020098938A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
程は、上記囲む工程の前に、上記凹部に上記放熱板を配置する工程を含む。
図1は、本発明の第1実施形態の半導体装置の実装構造を示す断面図である。
た半導体装置101が製造される。
放熱性に優れた半導体装置101が提供される。
図11〜図22を用いて、本発明の第2実施形態について説明する。
第3電極部A3と、半導体チップA41,A42と、受動部品チップA43と、放熱板A6と、封止樹脂部A7と、複数のワイヤA8と、接合層A991と、を備える。図12では、封止樹脂部A7を省略し、2点鎖線で示している。
図23〜図26を用いて、本発明の第2実施形態の第1変形例について説明する。
図27、図28を用いて、本発明の第2実施形態の第2変形例について説明する。
図29、図30を用いて、本発明の第2実施形態の第3変形例について説明する。
図31、図32を用いて、本発明の第2実施形態の第4変形例について説明する。
図33〜図36を用いて、本発明の第3実施形態について説明する。
図37、図38を用いて、本発明の第3実施形態の第1変形例について説明する。
図39、図40を用いて、本発明の第3実施形態の第2変形例について説明する。
図41、図42を用いて、本発明の第3実施形態の第3変形例について説明する。
図43、図44を用いて、本発明の第3実施形態の第4変形例について説明する。
半導体チップと、放熱板と、ダイパッド部を含むリードフレームと、を用意する工程、
上記ダイパッド部に上記半導体チップを接合する工程、
上記放熱板を上記ダイパッド部に正対させる工程、ならびに、
上記半導体チップと上記放熱板と上記ダイパッド部とを覆う封止樹脂部を形成する工程、を備え、
上記封止樹脂部を形成する工程においては、上記封止樹脂部によって上記放熱板および上記ダイパッド部を接合する、半導体装置の製造方法。
[付記2]
上記ダイパッド部は、ダイパッド主面およびダイパッド裏面を有し、
上記半導体チップを接合する工程においては、上記半導体チップを上記ダイパッド主面に接合し、
上記ダイパッド部に正対させる工程においては、上記放熱板を上記ダイパッド裏面に正対させる、付記1に記載の半導体装置の製造方法。
[付記3]
上記封止樹脂部を形成する工程においては、上記放熱板を上記封止樹脂部から露出させ
る、付記2に記載の半導体装置の製造方法。
[付記4]
第1金型および第2金型を用意する工程を更に備え、
上記封止樹脂部を形成する工程は、
上記第1金型と上記第2金型とによって、上記放熱板と上記ダイパッド部と上記半導体チップを囲む工程、および
上記囲む工程の後に、上記第1金型と上記第2金型とに囲まれた空間に樹脂材を注入する工程、を含み、
上記樹脂材を注入する時点においては、上記放熱板と上記ダイパッド部とは接着されていない状態である、付記1ないし付記3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
[付記5]
上記第1金型には凹部が形成されており、
上記封止樹脂部を形成する工程は、上記囲む工程の前に、上記凹部に上記放熱板を配置する工程を含む、付記4に記載の半導体装置の製造方法。
[付記6]
ダイパッド部と、
上記ダイパッド部に接合された半導体チップと、
上記ダイパッド部から離間している放熱板と、
上記ダイパッド部、上記半導体チップ、および上記放熱板の少なくとも上記半導体チップ側を覆う封止樹脂部と、を備え、
上記封止樹脂部は、上記放熱板および上記ダイパッド部の間に介在する中間部を含み、上記中間部は、上記放熱板および上記ダイパッド部のいずれにも直接接する、半導体装置。
[付記7]
ダイパッド部と、
上記ダイパッド部に接合された半導体チップと、
上記ダイパッド部に直接接する放熱板と、
上記ダイパッド部、上記半導体チップ、および上記放熱板の少なくとも上記半導体チップ側を覆う封止樹脂部と、を備える、半導体装置。
[付記8]
上記ダイパッド部は、ダイパッド主面およびダイパッド裏面を有し、
上記半導体チップは、上記ダイパッド主面に接合され、
上記放熱板は、上記ダイパッド裏面に正対している放熱板主面を有する、付記6または付記7に記載の半導体装置。
[付記9]
上記放熱板は、上記放熱板主面とは反対側を向く放熱板裏面を有し、上記放熱板裏面は、上記封止樹脂部から露出している、付記8に記載の半導体装置。
[付記10]
上記封止樹脂部は、上記放熱板裏面の向く方向と同一方向を向く樹脂底面を有し、
上記放熱板は、上記樹脂底面よりも、上記放熱板裏面の向く方向の側に突出している部位を有する、付記9に記載の半導体装置。
[付記11]
上記放熱板は、上記ダイパッド部の厚さ方向視において、上記放熱板裏面からはみ出る脱落防止部を含み、
上記脱落防止部は、上記封止樹脂部よりも、上記放熱板主面の向く方向の側に位置する、付記9または付記10に記載の半導体装置。
[付記12]
上記放熱板は、上記放熱板裏面から直立する放熱板側面を有する、付記9ないし付記11のいずれかに記載の半導体装置。
[付記13]
上記放熱板は、導電性材料よりなる、付記6ないし付記12のいずれかに記載の半導体装置。
[付記14]
上記導電性材料は、アルミニウム、銅、銅合金、もしくは、鉄である、付記13に記載の半導体装置。
[付記15]
上記ダイパッド部および上記放熱板との間に介在するスペーサを更に備え、
上記スペーサは、絶縁性材料よりなる、付記13または付記14に記載の半導体装置。
[付記16]
上記放熱板は、絶縁性材料よりなる、付記6ないし付記12のいずれかに記載の半導体装置。
[付記17]
上記絶縁性材料は、セラミックである、付記16に記載の半導体装置。
[付記18]
上記セラミックは、アルミナ、窒化アルミニウム、もしくは窒化ケイ素である、付記17に記載の半導体装置。
[付記19]
上記放熱板は、その放熱板主面の周辺部に、凹凸形状を呈する凹凸部または溝を含む、付記17または付記18に記載の半導体装置。
[付記20]
上記半導体チップおよび上記ダイパッド部の間に介在し且つ上記半導体チップおよび上記ダイパッド部を接合する接合層を更に備える、付記6ないし付記19のいずれかに記載の半導体装置。
[付記21]
付記6ないし付記20のいずれかに記載の半導体装置と、
上記半導体装置が実装された基板と、
上記基板に対し固定され且つ上記放熱板に正対する放熱部材と、を備える、半導体装置の実装構造。
[付記22]
上記半導体チップはパワーチップであり、
上記パワーチップを制御するLSIチップを更に備え、
上記パワーチップが搭載された上記ダイパッド部の裏面側に、上記放熱板が配置されている、付記6ないし付記20のいずれかに記載のIPM用の半導体装置。
図45〜図53を用いて、本発明の第4実施形態について説明する。
、第1電極部B1におけるダイパッド部B11と、接続部B12と、ワイヤボンディング部B13と、ワイヤボンディング部B23と、制御用ダイパッド部B31と、を覆っている。更に具体的には、第1封止樹脂部B6は、ダイパッド部B11におけるダイパッド主面B111とダイパッド側面B113とを覆っている。第1封止樹脂部B6は、リードB14の一部と、リードB24の一部と、リードB32の一部と、を覆っている。リードB14、リードB24、およびリードB32はいずれも、第1封止樹脂部B6から突出している部位を有する。第1封止樹脂部B6から、ダイパッド部B11におけるダイパッド裏面B112が露出している。
B6は、図51に示すように、第1金型B881を用いたトランスファモールド法により形成する。同図に示すように、第1金型B881でリードフレームB300を押さえつける。次に、第1金型B881内に樹脂材を注入し、当該樹脂材を硬化させる。当該樹脂材が硬化すると、図52に示すように第1金型B881をリードフレームB300などから取り外す。これにより、第1封止樹脂部B6を形成できる。
す工程と同時に、第1封止樹脂部B6に対しブラスト処理を施す。このような構成によると、ダイパッド裏面B112に凹凸形状の部位を形成するのとは別途、第1封止樹脂部B6の第1樹脂面B63に凹凸形状の部位を形成する必要がない。よって、このような構成は、半導体装置の製造の効率化を図るのに適する。
図54、図55を用いて、本発明の第5実施形態について説明する。
図56、図57を用いて、本発明の第6実施形態について説明する。
互いに反対側を向くダイパッド主面およびダイパッド裏面を有する、導電性のダイパッド部と、
上記ダイパッド主面に配置された半導体チップと、
上記ダイパッド主面および上記半導体チップを覆う第1封止樹脂部と、
上記第1封止樹脂部に直接接する第2封止樹脂部と、を備え、
上記第2封止樹脂部は、上記ダイパッド裏面の向く側に露出している樹脂底面を有し、上記樹脂底面は、上記ダイパッド部の厚さ方向視において上記ダイパッド部と重なり、上記ダイパッド裏面は、上記第2封止樹脂部が直接接する凹凸形状の部位を有する、半導体装置。
[付記24]
上記第2封止樹脂部を構成する材料の熱伝導率は、上記第1封止樹脂部を構成する材料の熱伝導率よりも大きい、付記23に記載の半導体装置。
[付記25]
上記第2封止樹脂部に散在している複数の放熱フィラーを更に備え、
上記各放熱フィラーは、破砕フィラーである、付記23または付記24に記載の半導体装置。
[付記26]
上記破砕フィラーは、アルミナ、二酸化ケイ素、もしくは、窒化ホウ素よりなる、付記25に記載の半導体装置。
[付記27]
上記第1封止樹脂部に散在している複数の低熱膨張フィラーを更に備え、
上記各低熱膨張フィラーは、球状フィラーである、付記23ないし付記26のいずれかに記載の半導体装置。
[付記28]
上記第1封止樹脂部は、上記第2封止樹脂部が直接接する第1樹脂面を有し、上記第1樹脂面は、凹凸形状の部位を有する、付記23ないし付記27のいずれかに記載の半導体装置。
[付記29]
上記第1樹脂面は、上記ダイパッド裏面と面一である、付記28に記載の半導体装置。
[付記30]
上記第1樹脂面は、上記ダイパッド部の厚さ方向において、上記ダイパッド裏面と上記ダイパッド主面との間に位置する、付記28に記載の半導体装置。
[付記31]
上記第1封止樹脂部は、上記第2封止樹脂部に食い込む突出部を含む、付記23ないし付記30のいずれかに記載の半導体装置。
[付記32]
上記第2封止樹脂部は、上記ダイパッド部の厚さ方向視において、上記ダイパッド部の全体に重なる、付記23ないし付記31のいずれかに記載の半導体装置。
[付記33]
上記第1封止樹脂部は、上記ダイパッド主面の向く方向と同一方向を向く樹脂主面を有し、上記樹脂主面は、上記ダイパッド部の厚さ方向視において、上記ダイパッド部に重なる、付記23ないし付記32のいずれかに記載の半導体装置。
[付記34]
上記第1封止樹脂部は、上記半導体チップを囲む樹脂側面を有し、上記樹脂側面は、上記樹脂主面と鈍角をなすように上記樹脂主面に対し傾斜している、付記33に記載の半導体装置。
[付記35]
上記樹脂底面は、上記ダイパッド裏面に対し、100〜250μm離間している、付記23ないし付記34のいずれかに記載の半導体装置。
[付記36]
上記第2封止樹脂部の熱伝導率は、2〜5W/mKである、付記35に記載の半導体装置。
[付記37]
上記第2封止樹脂部は、上記ダイパッド部の厚さ方向視において上記ダイパッド部を囲む形状の樹脂壁面を有し、上記樹脂壁面は、上記樹脂底面に対し鈍角をなすように上記樹脂底面に対し傾斜している、付記23ないし付記36のいずれかに記載の半導体装置。
[付記38]
付記23ないし付記37のいずれかに記載の半導体装置と、 上記半導体装置が実装された基板と、
上記樹脂底面に正対する放熱部材と、を備える、半導体装置の実装構造。
[付記39]
半導体チップと、ダイパッド主面およびダイパッド裏面を有するダイパッド部を用意し、
上記ダイパッド主面に上記半導体チップを配置し、
上記ダイパッド主面および上記半導体チップを覆う第1封止樹脂部を形成し、
上記ダイパッド裏面に凹凸形状の部位を形成し、
上記ダイパッド裏面における上記凹凸形状の部位を覆う第2封止樹脂部を形成する、各工程を備える、半導体装置の製造方法。
[付記40]
上記凹凸形状の部位を形成する工程においては、上記ダイパッド裏面に対しブラスト処理を施す、付記39に記載の半導体装置の製造方法。
[付記41]
上記ダイパッド裏面に対しブラスト処理を施す工程と同時に、上記第1封止樹脂部に対しブラスト処理を施す工程を更に備える、付記40に記載の半導体装置の製造方法。
[付記42]
発熱部を有するパワーチップと、
上記パワーチップを制御するLSIチップと、を備え、
上記パワーチップおよび上記LSIチップを樹脂封止したパワー用半導体装置において、
上記パワーチップおよび上記LSIチップを覆う第1封止樹脂部と、
上記第1封止樹脂部に直接接する第2封止樹脂部と、を備え、
上記第1封止樹脂部と上記第2封止樹脂部とが接する面に、外部に露出する面よりも粗い凹凸部を有する、パワー用半導体装置。
807 基板
808 放熱部材
809 孔
810 ハンダ層
101 半導体装置
1 第1電極部
11 ダイパッド部
111 ダイパッド主面
112 ダイパッド裏面
12 接続部
13 ワイヤボンディング部
14 リード
2 第2電極部
23 ワイヤボンディング部
24 リード
300 リードフレーム
3 第3電極部
31 制御用ダイパッド部
32 リード
41 半導体チップ
42 半導体チップ
43 受動部品チップ
6 放熱層
61 放熱層主面
62 放熱層裏面
63 放熱層側面
69 弾性層
7 封止樹脂部
71 樹脂主面
72 樹脂底面
73 樹脂側面
75 凹部
751 凹部底面
752 凹部側面
8 ワイヤ
881 金型
991 接合層
A801 実装構造
A807 基板
A808 放熱部材
A809 孔
A810 ハンダ層
A100,A101,A102,A103,A104,A200,A201,A202,A203,A204 半導体装置
A1 第1電極部
A11 ダイパッド部
A111 ダイパッド主面
A112 ダイパッド裏面
A12 接続部
A13 ワイヤボンディング部
A14 リード
A2 第2電極部
A23 ワイヤボンディング部
A24 リード
A300 リードフレーム
A3 第3電極部
A31 制御用ダイパッド部
A32 リード
A41 半導体チップ
A42 半導体チップ
A43 受動部品チップ
A6 放熱板
A61 放熱板主面
A62 放熱板裏面
A63 放熱板側面
A68 凹凸部
A691 脱落防止部
A7 封止樹脂部
A71 樹脂主面
A72 樹脂底面
A73 樹脂側面
A75 中間部
A799 スペーサ
A8 ワイヤ
A881 第1金型
A882 第2金型
A885 凹部
A991 接合層
B801 実装構造
B807 基板
B808 放熱部材
B809 孔
B810 ハンダ層
B101,B102,B103 半導体装置
B1 第1電極部
B11 ダイパッド部
B111 ダイパッド主面
B112 ダイパッド裏面
B113 ダイパッド側面
B12 接続部
B13 ワイヤボンディング部
B14 リード
B2 第2電極部
B23 ワイヤボンディング部
B24 リード
B300 リードフレーム
B3 第3電極部
B31 制御用ダイパッド部
B32 リード
B41 半導体チップ
B42 半導体チップ
B43 受動部品チップ
B6 第1封止樹脂部
B61 樹脂主面
B62 樹脂側面
B63 第1樹脂面
B65 突出部
B7 第2封止樹脂部
B71 樹脂底面
B72 樹脂壁面
B73 第2樹脂面
B8 ワイヤ
B811 低熱膨張フィラー
B812 放熱フィラー
B881 第1金型
B884 第2金型
B991 接合層
Claims (17)
- 第1の半導体チップと、
前記第1の半導体チップが搭載された、第1のアイランド部と、
第2の半導体チップと
前記第2の半導体チップが搭載された、第2のアイランド部と、
第3の半導体チップと、
前記第3の半導体チップが搭載された、第3のアイランド部と、
第4の半導体チップと、
第5の半導体チップと、
第6の半導体チップと、
前記第4ないし前記第6の半導体チップが搭載された、第4のアイランド部と、
前記第1ないし前記第3の半導体チップに接続された、第1の駆動用半導体チップと、
前記第1の駆動用半導体チップが搭載された、第5のアイランド部と、
前記第4ないし前記第6の半導体チップが接続された、第2の駆動用半導体チップと、
前記第2の駆動用半導体チップが搭載された、第6のアイランド部と、
第1のアルミワイヤによって前記第1の半導体チップに接続されたワイヤボンディング部および当該ワイヤボンディング部につながるリードからなる、第1のリード端子と、
第2のアルミワイヤによって前記第2の半導体チップに接続されたワイヤボンディング部および当該ワイヤボンディング部につながるリードからなる、第2のリード端子と、
第3のアルミワイヤによって前記第3の半導体チップに接続されたワイヤボンディング部および当該ワイヤボンディング部につながるリードからなる、第3のリード端子と、
第4のアルミワイヤによって前記第4の半導体チップに接続されたワイヤボンディング部および当該ワイヤボンディング部につながるリードからなり、前記第1のアイランド部から延出する第4のリード端子と、
第5のアルミワイヤによって前記第5の半導体チップに接続されたワイヤボンディング部および当該ワイヤボンディング部につながるリードからなり、前記第2のアイランド部から延出する第5のリード端子と、
第6のアルミワイヤによって前記第6の半導体チップに接続されたワイヤボンディング部および当該ワイヤボンディング部につながるリードからなり、前記第3のアイランド部から延出する第6のリード端子と、
前記第4のアイランド部から延出する、第7のリード端子と、
前記第1の駆動用半導体チップの周囲に配置された第8のリード端子群と、
前記第2の駆動用半導体チップの周囲に配置された第9のリード端子群と、
を備え、
前記第1ないし前記第6の半導体チップは、樹脂封止部によりパッケージングされており、
前記第1ないし前記第6のリード端子は、前記樹脂封止部から第1方向の外側に突出しており、
前記第1のリード端子は、前記第2のリード端子よりも前記第1方向の外側とは反対側の内側に延びており、
前記第2のリード端子は、前記第3のリード端子よりも前記第1方向の外側とは反対側の内側に延びており、
前記第4ないし前記第7のリード端子の先端は面一状に揃うように形成され、
前記第1ないし前記第4のアイランド部における前記第1ないし前記第7のリード端子の延出側とは反対側におけるそれぞれの一端は、互いに面一状に揃うように形成されている、半導体装置。 - 前記第3のリード端子は、前記第4ないし前記第6のリード端子よりも前記第1方向の外側とは反対側の内側に延びている、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1ないし前記第4のアイランド部は、放熱板上に搭載されている、請求項2に記載の半導体装置。
- 前記第1の半導体チップと前記第1のリード端子とを接続する前記第1のアルミワイヤは、前記放熱板の各面に対して傾斜するように延びている、請求項3に記載の半導体装置。
- 前記第8のリード端子群は、前記第5のアイランド部の少なくとも2つの側面と対向するように配置される、請求項4に記載の半導体装置。
- 前記第9のリード端子群は、前記第6のアイランド部の少なくとも2つの側面と対向するように配置される、請求項5に記載の半導体装置。
- 前記第1のリード端子と前記第1のアイランド部とは、互いに異なる高さを有する、請求項1ないし6のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1ないし前記第4のアイランド部は、前記第8のリード端子群との高さが異なる、請求項7に記載の半導体装置。
- 前記第4ないし前記第6の半導体チップは、ダイボンディング材および前記第4のアイランド部を介して共通接地端子である前記第7のリード端子に電気的に接続されている、請求項8に記載の半導体装置。
- 前記放熱板は、脱落防止部を有する、請求項9に記載の半導体装置。
- 前記放熱板の底面は、前記樹脂封止部の底面よりも下方に位置している、請求項9に記載の半導体装置。
- 前記放熱板の底面と前記樹脂封止部の底面とは、面一である、請求項9に記載の半導体装置。
- 前記放熱板の側面は、テーパ部を有するように形成されている、請求項9に記載の半導体装置。
- 少なくとも1つの受動部品が前記第9のリード端子群に取り付けられている、請求項9に記載の半導体装置。
- 前記第2の駆動用半導体チップと前記少なくとも1つの受動素子とは、銅線または金線で接続されている,請求項14に記載の半導体装置。
- 前記放熱板の端部の周囲には、凹凸部が形成されている、請求項9に記載の半導体装置。
- 前記第1のアイランド部の端部は傾斜面を有し、
前記第2のリード端子および前記第3のリード端子の少なくとも一方の端部は、前記傾斜面と対向し、且つ前記傾斜面と略平行である、請求項1に記載の半導体装置。
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