JP5139383B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5139383B2 JP5139383B2 JP2009193761A JP2009193761A JP5139383B2 JP 5139383 B2 JP5139383 B2 JP 5139383B2 JP 2009193761 A JP2009193761 A JP 2009193761A JP 2009193761 A JP2009193761 A JP 2009193761A JP 5139383 B2 JP5139383 B2 JP 5139383B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode plate
- sealing body
- semiconductor device
- leads
- semiconductor chip
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 187
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 35
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 113
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 31
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 14
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 14
- 241000272168 Laridae Species 0.000 claims description 11
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 20
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 13
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000000191 radiation effect Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump 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
- H01L2224/16221—Disposition the bump 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
- H01L2224/16245—Disposition the bump 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
- H01L2224/73—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
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
-
- 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]
-
- 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]
- 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
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/14—Integrated circuits
Landscapes
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
本発明は半導体装置及びその製造方法に係わり、特に発熱量が多い半導体チップを封止した半導体装置の製造に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a technique effective when applied to the manufacture of a semiconductor device in which a semiconductor chip having a large amount of heat generation is sealed.
高出力半導体装置の一つとして、電源用トランジスタを形成した半導体チップを封止体内に組み込んだ半導体装置が知られている。電源用トランジスタとしては、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect-Transistor ),IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor ),バイポーラパワートランジスタ等がある。 As one of high-power semiconductor devices, a semiconductor device in which a semiconductor chip on which a power transistor is formed is incorporated in a sealed body is known. Examples of the power transistor include a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect-Transistor), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and a bipolar power transistor.
パワーMOSFET装置は、封止体内にパワーMOSFETチップを組み込んだ構造になっている。パワーMOSFET装置の一つとして、絶縁性樹脂からなる封止体の底面にドレイン端子となる金属部材を露出させ,封止体の一側にソース用リード端子及びゲート用リード端子を配置した構造が知られている。ソース用リード端子及びゲート用リード端子は一部で屈曲し、その一部は封止体の上面に露出する構造ともなっている。封止体内に延在するソース用リード端子及びゲート用リード端子は、前記金属部材上に固定された半導体チップの上面のソース電極及びゲート電極にそれぞれ電気的に接続されている。これらリードは、ソース電極及びゲート電極上にワイヤのボールボンディング法によって均等に配置されたAuバンプに超音波圧着されている。(例えば、特許文献1)。 The power MOSFET device has a structure in which a power MOSFET chip is incorporated in a sealed body. As one of power MOSFET devices, there is a structure in which a metal member serving as a drain terminal is exposed on the bottom surface of a sealing body made of an insulating resin, and a source lead terminal and a gate lead terminal are arranged on one side of the sealing body. Are known. The source lead terminal and the gate lead terminal are partially bent, and a part thereof is exposed on the upper surface of the sealing body. The source lead terminal and the gate lead terminal extending into the sealing body are electrically connected to the source electrode and the gate electrode on the upper surface of the semiconductor chip fixed on the metal member, respectively. These leads are ultrasonically bonded to Au bumps arranged uniformly on the source electrode and the gate electrode by a wire ball bonding method. (For example, patent document 1).
一方、半導体装置(LFPAK:Loss Free Package )の製造において、金バンプを半導体ウエハの主面に形成し、その後半導体ウエハをダイシングして金バンプ(バンプ電極)を有する半導体チップを形成する技術が知られている(例えば、特許文献2)。 On the other hand, in manufacturing a semiconductor device (LFPAK: Loss Free Package), a technology is known in which a gold bump is formed on the main surface of a semiconductor wafer, and then the semiconductor wafer is diced to form a semiconductor chip having a gold bump (bump electrode). (For example, Patent Document 2).
本発明者は、封止体を絶縁性樹脂で形成した高出力半導体装置の放熱性向上と実装コストの低減について検討した。
高出力半導体装置の一つとして、特許文献1に開示されているように、放熱性を良好とするために封止筐体(封止体)の上面及び裏面にそれぞれ金属からなるリード端子,ダイ端子(電極板)を露出させる構造が知られている。
The present inventor has examined the improvement of heat dissipation and the reduction of mounting cost of a high-power semiconductor device in which the sealing body is formed of an insulating resin.
As disclosed in
この構造では、半導体チップの裏面電極(チップの略全域に亘って設けられる電極)が接続される電極板(ダイ端子)は封止体の下面に露出し、半導体チップの上面(主面)の電極(バンプ電極)に接続される電極板(リード端子)は封止体の下面に露出する構造になっている。半導体装置を実装基板に実装した場合、電極板(ダイ端子)は実装基板に対面するようになっている。 In this structure, the electrode plate (die terminal) to which the back electrode of the semiconductor chip (electrode provided over substantially the entire area of the chip) is connected is exposed on the lower surface of the sealing body, and the upper surface (main surface) of the semiconductor chip is exposed. An electrode plate (lead terminal) connected to the electrode (bump electrode) is exposed on the lower surface of the sealing body. When the semiconductor device is mounted on the mounting substrate, the electrode plate (die terminal) faces the mounting substrate.
封止体の下面に露出する電極板から実装基板に放熱を図るためには、例えば、実装基板に熱電導性が良好となる銅層を実装基板に組み込む必要があり、実装基板のコストが高くなり、実装コストの低減を妨げている。 In order to dissipate heat from the electrode plate exposed on the lower surface of the sealing body to the mounting board, for example, it is necessary to incorporate a copper layer with good thermal conductivity into the mounting board, which increases the cost of the mounting board. This hinders the reduction of mounting cost.
本発明の一つの目的は、放熱性が良好な半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の一つの目的は、実装コストの低減が図れる半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の一つの目的は、放熱性が良好で実装コストの低減が図れる電子装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
One object of the present invention is to provide a semiconductor device with good heat dissipation and a method for manufacturing the same.
One object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can reduce mounting costs.
One object of the present invention is to provide an electronic device that has good heat dissipation and can reduce the mounting cost.
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)本発明の半導体装置は、
上面と前記上面の反対面となる下面及び前記上面と前記下面を繋ぐ側面を有する絶縁性樹脂からなる封止体と、
前記封止体内に位置し、第1の主面に複数の電極を有し、前記第1の主面の反対面となる第2の主面に裏面電極を有する半導体チップと、
前記封止体内に一端側が位置し、前記一端側の上面に前記半導体チップの前記電極が接続され、他の一端側は前記封止体の側方に突出しかつ屈曲してガルウィング型の表面実装用端子を形成する複数の第1の電極板と、
前記封止体の前記上面に一端側の上面が露出し、前記一端側の上面の反対面となる下面に前記半導体チップの前記裏面電極が接着剤を介して接続され、他の一端側は前記封止体の側方に突出しかつ屈曲してガルウィング型の表面実装用端子を形成する第2の電極板とを有することを特徴とする。
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
(1) The semiconductor device of the present invention
A sealing body made of an insulating resin having an upper surface and a lower surface opposite to the upper surface and a side surface connecting the upper surface and the lower surface;
A semiconductor chip located in the sealing body, having a plurality of electrodes on a first main surface, and having a back electrode on a second main surface opposite to the first main surface;
One end side is located in the sealing body, the electrode of the semiconductor chip is connected to the upper surface of the one end side, and the other end side projects and bends to the side of the sealing body for gull wing type surface mounting A plurality of first electrode plates forming terminals;
The upper surface of one end side is exposed on the upper surface of the sealing body, the back surface electrode of the semiconductor chip is connected to the lower surface that is the opposite surface of the upper surface of the one end side, and the other one end side is the And a second electrode plate that protrudes to the side of the sealing body and bends to form a gull-wing surface mounting terminal.
また、前記第2の電極板の前記封止体から前記封止体の側方に突出する部分は複数に分岐し、前記分岐した複数の分岐端が前記表面実装用端子を構成している。 In addition, a portion of the second electrode plate that protrudes from the sealing body to the side of the sealing body is branched into a plurality of branches, and the plurality of branched branches constitute the surface mounting terminals.
また、前記第2の電極板の上面の一部周縁に電極板周縁側が開口される窪みが形成され、この窪みに前記封止体を形成する樹脂が埋め込まれている。また、前記分岐端の分岐開始部分の少なくとも一部の上面と、前記隣接する分岐端間に延在する前記電極板縁の上面に窪みが形成されるとともに、前記窪みに対応する電極板の反対面側部分は突出している。前記窪みには前記封止体を形成する樹脂が埋め込まれているとともに、前記突出部分は前記封止体を形成する樹脂内に食い込んでいる。 In addition, a recess is formed in the periphery of a part of the upper surface of the second electrode plate, and the resin plate forming the sealing body is embedded in the recess. In addition, a recess is formed on the upper surface of at least a part of the branch start portion of the branch end and the upper surface of the electrode plate edge extending between the adjacent branch ends, and opposite to the electrode plate corresponding to the recess. The surface side part protrudes. A resin forming the sealing body is embedded in the recess, and the protruding portion bites into the resin forming the sealing body.
半導体チップにはトランジスタ(電界効果トランジスタ)が形成され、半導体チップの第1の主面には突起電極からなる第1電極(ソース電極)及び制御電極(ゲート電極)が設けられ、半導体チップの第2の主面には第2電極(ドレイン電極)が裏面電極として設けられている。ソース電極は第1の電極板に接続され、ゲート電極は他の第1の電極板に接続されている。 A transistor (field effect transistor) is formed on the semiconductor chip, and a first electrode (source electrode) and a control electrode (gate electrode) made of a protruding electrode are provided on the first main surface of the semiconductor chip. The second main surface is provided with a second electrode (drain electrode) as a back electrode. The source electrode is connected to the first electrode plate, and the gate electrode is connected to the other first electrode plate.
このような半導体装置は以下の製造方法によって製造される。
パターニングされた第1及び第2のリードフレームを用意する工程と、
第1の主面に複数の電極(ソース電極及びゲート電極)を有し、前記第1の主面の反対面になる第2の主面に裏面電極(ドレイン電極)を有する半導体チップを用意する工程と、前記半導体チップの前記第1の主面の前記複数の電極(ソース電極及びゲート電極)を、前記第1のリードフレームの複数の第1の電極板(ソース電極板,ゲート電極板)にそれぞれ電気的に接続する工程と、
前記半導体チップの前記裏面電極(ドレイン電極)を前記第2のリードフレームの第2の電極板(ドレイン電極板)に導電性の接着材で電気的に接続する工程と、
前記半導体チップ及び前記第1のリードフレームの一端側を覆い、かつ前記第2のリードフレームの前記第2の電極板(ドレイン電極板)の前記半導体チップが固定されない面側を露出するように絶縁性樹脂によって封止体を形成する工程と、
前記リードフレームの不要部分を切断除去するとともに、前記封止体から突出する電極板部分を成形して表面実装用端子を形成する工程とを有することを特徴とする。
Such a semiconductor device is manufactured by the following manufacturing method.
Providing patterned first and second lead frames;
A semiconductor chip having a plurality of electrodes (source electrode and gate electrode) on a first main surface and having a back electrode (drain electrode) on a second main surface opposite to the first main surface is prepared. A plurality of electrodes (source electrode and gate electrode) on the first main surface of the semiconductor chip, and a plurality of first electrode plates (source electrode plate, gate electrode plate) on the first lead frame. Respectively electrically connecting to
Electrically connecting the back electrode (drain electrode) of the semiconductor chip to a second electrode plate (drain electrode plate) of the second lead frame with a conductive adhesive;
Insulating so as to cover one end side of the semiconductor chip and the first lead frame and to expose a surface side of the second electrode plate (drain electrode plate) of the second lead frame where the semiconductor chip is not fixed. Forming a sealing body with a conductive resin;
Cutting and removing unnecessary portions of the lead frame, and forming a surface mounting terminal by forming an electrode plate portion protruding from the sealing body.
また、前記第1及び第2のリードフレームの前記封止体の内外に亘って延在する電極板部分は、所定部に所定間隔にスリットが設けられて所定幅の分岐片を構成する構造になっている。即ち、ソース電極板及びドレイン電極板の前記封止体から突出する部分では所定間隔にスリットが設けられて所定幅の分岐片を有する構造になっている。これら各分岐片の端(分岐端)がそれぞれ表面実装用端子を形成する。 In addition, the electrode plate portions of the first and second lead frames extending from the inside to the outside of the sealing body have a structure in which slits are provided at predetermined intervals to form branch pieces having a predetermined width. It has become. That is, the portion of the source electrode plate and the drain electrode plate that protrudes from the sealing body has a structure in which slits are provided at predetermined intervals and branch pieces having a predetermined width are provided. The ends (branch ends) of these branch pieces respectively form surface mounting terminals.
また、前記封止体に覆われる前記第2リードフレームの前記第2の電極板部分(ドレイン電極板)において、前記封止体に接触する前記第2の電極板の上面の一部周縁は、例えば、エッチングやプレス機械による成形によって一段低く形成されて電極板周縁側が開口される窪みが設けられている。例えば、プレス機械による押し出し成形によって、前記分岐片の分岐開始部分の少なくとも一部と、隣接する分岐片間に延在する電極板縁に窪みが形成される。この際、この窪みに対応する電極板の反対面側は突出することになる。また、上面側の所定深さまでのエッチングによってドレイン電極板の周縁には窪みが形成されている。 Further, in the second electrode plate portion (drain electrode plate) of the second lead frame covered with the sealing body, a partial peripheral edge of the upper surface of the second electrode plate in contact with the sealing body is: For example, a depression is provided which is formed one step lower by etching or molding by a press machine and is opened on the peripheral side of the electrode plate. For example, a depression is formed in at least a part of the branch start portion of the branch piece and an edge of the electrode plate extending between adjacent branch pieces by extrusion molding with a press machine. At this time, the opposite surface side of the electrode plate corresponding to the depression protrudes. In addition, a recess is formed in the periphery of the drain electrode plate by etching up to a predetermined depth on the upper surface side.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
前記(1)の手段によれば、(a)半導体装置は封止体の上面に上面が露出するドレイン電極板を有している。このドレイン電極板には半導体チップが半導体チップの裏面電極を介して接続されている。裏面電極は半導体チップと略同じ大きさとなっている。この結果、半導体チップで発生した熱をドレイン電極板に効率的に伝達することができる。従って、ドレイン電極板に放熱体を取り付けることによって外部に効率的に熱を放散することができ、放熱性の良好な半導体装置及び半導体装置の実装構造(即ち、電子装置)を提供することができる。また、放熱体を取り付けない場合であっても、広いドレイン電極板の表面から大気中に熱を放散することも可能である。 According to the means of (1), (a) the semiconductor device has the drain electrode plate whose upper surface is exposed on the upper surface of the sealing body. A semiconductor chip is connected to the drain electrode plate via a back electrode of the semiconductor chip. The back electrode is approximately the same size as the semiconductor chip. As a result, the heat generated in the semiconductor chip can be efficiently transferred to the drain electrode plate. Therefore, by attaching a heat radiator to the drain electrode plate, heat can be efficiently dissipated to the outside, and a semiconductor device and a semiconductor device mounting structure (that is, an electronic device) with good heat dissipation can be provided. . Further, even when a heat radiator is not attached, heat can be dissipated into the atmosphere from the surface of the wide drain electrode plate.
半導体装置は封止体の上面側から放熱を行う構造になっていることから、従来のような実装基板への放熱は考えなくともよくなり、熱伝達性を良好とするコストの高い特別仕様の実装基板を必要としない。この結果、実装コストの低減が図れる。 Since the semiconductor device has a structure that dissipates heat from the upper surface side of the sealing body, it is not necessary to consider heat dissipation to the mounting board as in the past, and it has a special specification with high cost that makes heat transfer good. Does not require a mounting board. As a result, the mounting cost can be reduced.
(b)リードフレームを用いて半導体装置を製造する際、封止体から外部に突出するドレイン電極板部分は、表面実装に適したガルウィング状に成形される。この成形部分にはスリットが設けられて複数の分岐片(リード部)となっていることから、1枚板を成形するのに比較して容易である。この結果、半導体チップとリードとの接続部分(接着剤,ゲート突起電極及びソース突起電極部分)の損傷を引き起こすことなく高精度に成形できる効果がある。即ち、ドレイン電極板は電気抵抗を低減するために、ソース電極板及びゲート電極板に比較して厚い板が使用されるため、ドレイン電極板をガルウィング形状に成形すると、より大きな荷重による曲げ成形となる。この結果、封止体に接続されるドレイン電極板には封止体から引き抜かれるような方向に大きな応力が作用し、半導体チップとの接続部分の損傷を起こすことにもなる。接続部分の損傷はソース・ドレイン間の抵抗Rds(ON)の増大となり好ましくない。本発明においては、ガルウィング型に成形するドレイン電極板にスリットを複数設けて複数の分岐片(リード)とすることから成形時に大きな荷重をかけなくともよくなる。この結果、成形時にドレイン電極板に大きなストレスが加わらなくなり、半導体チップの表裏の接続部分の損傷を防止することができる。このことは、ソース電極板についても同様であり、ソース電極板に複数のスリットを設けて複数の分岐片(リード部)とすることによって半導体チップとの接続部分の損傷を発生することなく成形することができる。 (B) When manufacturing a semiconductor device using a lead frame, the drain electrode plate portion protruding to the outside from the sealing body is formed into a gull wing shape suitable for surface mounting. Since this molding portion is provided with slits to form a plurality of branch pieces (lead portions), it is easier than molding a single plate. As a result, there is an effect that the semiconductor chip and the lead can be molded with high accuracy without causing damage to the connecting portion (adhesive, gate protruding electrode and source protruding electrode portion). That is, since the drain electrode plate is thicker than the source electrode plate and the gate electrode plate in order to reduce electric resistance, if the drain electrode plate is formed into a gull wing shape, bending with a larger load can be achieved. Become. As a result, a large stress acts on the drain electrode plate connected to the sealing body in such a direction that the drain electrode plate is pulled out from the sealing body, thereby causing damage to the connection portion with the semiconductor chip. Damage to the connection portion is not preferable because it increases the resistance R ds (ON) between the source and the drain. In the present invention, since a plurality of slits are provided in the drain electrode plate to be formed into a gull wing shape to form a plurality of branch pieces (leads), it is not necessary to apply a large load during molding. As a result, no great stress is applied to the drain electrode plate during molding, and damage to the connection parts on the front and back sides of the semiconductor chip can be prevented. The same applies to the source electrode plate. By forming a plurality of slits in the source electrode plate to form a plurality of branch pieces (lead portions), the source electrode plate is molded without causing damage to the connection portion with the semiconductor chip. be able to.
(c)封止体内に位置するドレイン電極板の上面に部分的に窪みを形成し、この窪み部分に封止体を形成する樹脂を充填させることによって、製品状態でドレイン電極板が封止体から脱落し難くなる。また、半導体装置の製造段階においては、封止体内に位置するドレイン電極板の上面を部分的に低くして窪みを形成したり、窪みに対応する裏面を突出させて突出部を形成している。この結果、封止体を形成した段階では、前記窪み内には封止体を形成する樹脂が入り込み、また突出部は封止体を形成する樹脂内に食い込む。従って、ドレイン電極板は封止体(樹脂)に固定(ロック)される。このため、ドレイン電極板の成形時、封止体に対してドレイン電極板が動くこともなく、半導体チップの接続部分を損傷させることなく成形することができる。 (C) The drain electrode plate is sealed in the product state by partially forming a recess on the upper surface of the drain electrode plate located in the sealing body and filling the recess with a resin that forms the sealing body. It becomes difficult to drop off. In the manufacturing stage of the semiconductor device, the upper surface of the drain electrode plate located in the sealing body is partially lowered to form a recess, or the back surface corresponding to the recess is protruded to form a protrusion. . As a result, at the stage where the sealing body is formed, the resin forming the sealing body enters the recess, and the projecting portion bites into the resin forming the sealing body. Therefore, the drain electrode plate is fixed (locked) to the sealing body (resin). For this reason, when the drain electrode plate is formed, the drain electrode plate does not move with respect to the sealing body, and can be formed without damaging the connection portion of the semiconductor chip.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
[実施例1]
図1乃至図12は本実施例1の半導体装置の構造に係わる図である。図13乃至図23は本実施例1の半導体装置1の製造方法に係わる図である。図24乃至図30は本実施例1の半導体装置を組み込んだ電子装置の一部である半導体装置の実装構造に係わる図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment of the invention, and the repetitive description thereof is omitted.
[Example 1]
1 to 12 are diagrams relating to the structure of the semiconductor device according to the first embodiment. 13 to 23 are diagrams relating to the method of manufacturing the
本実施例1では、本発明をパワーMOSFET装置(半導体装置)に適用した例について説明する。パワーMOSFET装置には縦型のパワーMOSFETを形成した半導体チップが組み込まれている。半導体チップの第1の主面には、第1電極であるソース(S)電極と、制御電極であるゲート(G)電極が設けられ、前記第1の主面の反対面となる第2の主面には第2電極となるドレイン(D)電極が設けられる構造になっている。第2電極は半導体チップの略全面に亘って設けられる裏面電極となっている。 In the first embodiment, an example in which the present invention is applied to a power MOSFET device (semiconductor device) will be described. The power MOSFET device incorporates a semiconductor chip on which a vertical power MOSFET is formed. A source (S) electrode that is a first electrode and a gate (G) electrode that is a control electrode are provided on the first main surface of the semiconductor chip, and a second surface that is opposite to the first main surface. The main surface has a structure in which a drain (D) electrode serving as a second electrode is provided. The second electrode is a back electrode provided over substantially the entire surface of the semiconductor chip.
半導体装置(パワーMOSFET装置)1は、図1乃至図6に示すように、外観的には偏平四角形状の絶縁性樹脂からなる封止体(パッケージ)2と、この封止体2の両側(側面)からそれぞれ複数本のリードを並んで突出させる構造になっている。これら両側面から突出するリードは一段階段状に屈曲してガルウィング型の表面実装用端子を形成している。 As shown in FIGS. 1 to 6, the semiconductor device (power MOSFET device) 1 includes a sealing body (package) 2 made of an insulating resin having a flat rectangular shape in appearance and both sides of the sealing body 2 ( A plurality of leads are projected side by side from the side surface. The leads protruding from both side surfaces are bent in a single step to form a gull-wing surface mounting terminal.
封止体2の右側面からは、図2及び図5に示すように、特に限定はされないが、4本のリードが突出し、かつ所定ピッチで並んでいる。これら4本のリードはドレインリード3となっている。また、封止体2の左側面から4本のリードが突出し、かつ所定ピッチで並んでいる。これら4本のリードのうち手前の1本がゲートリード4であり、残りの3本がソースリード5である。封止体2の両側面のリードは、平面状態で一致して対応するように配置されている(図1,図6参照)。また、図6に示すように、封止体2の下面には方向識別用のインデックス6が設けられている。このインデックス6は封止体2の形成時に形成され、封止体2に設けた円形窪みで形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 5, four leads protrude from the right side surface of the sealing
図1、図7及び図8に示すように、4本のドレインリード3は封止体2の上面に上面を露出させる幅が広いチップ固定部3cから延在している。チップ固定部3c及びドレインリード3を含めドレイン電極板3aと呼称する。説明の便宜上チップ固定部3cを単にドレイン電極板3aと呼称する場合もある。ドレイン電極板3aは熱を放散するヒートシンクともなる。このドレイン電極板3aの下面には、図8に示すように、接着剤7を介して半導体チップ9の第2の主面側が接続されている。この半導体チップ9の第2の主面には、図8等では図示しないが半導体チップの第2の主面と略同じ大きさの裏面電極(ドレイン電極)10が形成されている(図12参照)。この裏面電極(ドレイン電極)10とドレイン電極板3aを電気的に接続するため、接着剤7は、例えば、Agペーストのような導電性の接着剤が使用されている。
As shown in FIGS. 1, 7, and 8, the four drain leads 3 extend from a wide
また、図1に示すように、ドレイン電極板3aの上面(露出面)には凹凸によるマーク11が形成されている(図29参照)。このマーク11はレーザ光照射によるドレイン電極板3aの表面の彫り込みによって形成されている。
Moreover, as shown in FIG. 1, the
図6乃至図8に示すように、ゲートリード4は封止体2内のゲート電極板4aに連なり、ソースリード5は封止体2内の幅が広いソース電極板5aに連なっている。ゲート電極板4a及びソース電極板5aのパターンは、図6において一点鎖線で示してある(図14参照)。図7及び図8に示すように、半導体チップ9の第1の主面には、ゲート突起電極15及びソース突起電極16がそれぞれ設けられている。そして、ゲート電極板4aの上面に半導体チップ9のゲート突起電極15が電気的に接続され、ソース電極板5aの上面に半導体チップ9のソース突起電極16が電気的に接続されている。図6に示すように、ソース電極板5aは所定間隔にスリット5eが設けられ、これらスリット5e間の幅の広い領域でソース突起電極16と接続される。ゲート電極板4aは細いパターンになっている。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
ここで半導体チップ9の構造について、図12を参照しながら簡単に説明する。図12は半導体チップ9の一部を示す拡大断面図であり、縦型パワーMOSFETの一部を示してある。
Here, the structure of the
半導体チップ9は、主面にn−型のエピタキシャル層21を有するn+型のシリコン半導体基板20を基に形成されている。縦型MOSFETは、平面的に見て多数のセル(トランジスタ)が整列配置されている。この例では、各トランジスタセルはトレンチ構成になっている。エピタキシャル層21の所定領域には、P−型のチャネル(CH)層22が形成されるとともに、その外周にはガードリングとなるP−型のウエル層23が形成されている。また、チャネル層22を貫通するようにセル形成領域には多数のトレンチ(溝)25が形成される。このトレンチ25はウエル層23にも設けられる。ウエル層23に設けられるトレンチと、その内側の最外周に位置するセルを構成するトレンチとの間の領域は、セルとして使用されない無効領域となる。
The
トレンチ25内にはゲート電極となるポリシリコンゲート層26が設けられ、この層の下にはゲート絶縁膜27が設けられている。そして、トレンチに囲まれたチャネル層22の中央表層部分にはP+領域28が形成されている。セル部分のチャネル層22においては、P+領域28の外側からトレンチに到る領域に亘ってN+型からなるソース領域29が設けられている。トレンチ部分、即ち、ゲート絶縁膜27及びポリシリコンゲート層26は選択的に設けられる絶縁膜32で被われ、この絶縁膜32上にはソース電極33が形成されている。このソース電極33は絶縁膜32が設けられない開口部分でP+領域28及びソース領域29と電気的に接続されている。
A
無効領域の外側に位置するトレンチ25部分では、ゲート絶縁膜27に連なって厚い絶縁膜(LOCOS)34が設けられている。図示はしないが、この厚い絶縁膜34はウエル層23の外周を超えて延在している。無効領域の外側に位置するトレンチ25に埋め込まれたポリシリコンゲート層26は厚い絶縁膜34上の途中部分にまで延在して周辺ゲート配線35を形成している。また、この周辺ゲート配線35及び厚い絶縁膜34も絶縁膜32で被われている。この絶縁膜32部分から前記厚い絶縁膜34上にかけてゲート電極36が設けられている。このゲート電極36は絶縁膜32に部分的に設けられた開口を通してポリシリコンゲート層26に電気的に接続されている。ソース電極33及びゲート電極36は共にアルミニウム膜で形成されている。
A thick insulating film (LOCOS) 34 is provided continuously to the
また、半導体チップ16の第1の主面には絶縁膜37が選択的に設けられている。ソース電極33及びゲート電極36は絶縁膜37によって選択的に被われている。そして、絶縁膜37が設けられない開口部分のソース電極33及びゲート電極36上に突起電極としてのソース突起電極16及びゲート突起電極15が形成されている。半導体チップ9の第2の主面には全面に亘ってドレイン電極となる裏面電極10が形成されている。
An insulating
本実施例においては、ゲート突起電極15及びソース突起電極16は金線をワイヤボンディングした後、引きちぎって形成するが、金バンプ電極や半田バンプ電極等によるものであってもよい。
In this embodiment, the
ゲート突起電極15及びソース突起電極16のようなスタッド型突起電極(スタッドバンプ)はつぎのような方法で形成される。例えば、筒状のキャピラリでワイヤ(金線)を保持し、キャピラリの下端から突出するワイヤの先端を放電等の球状化処理によって球状(ボール)化する。その後、キャピラリを半導体ウエハの突起電極形成面に降下させてボール部分を潰しながらワイヤを電極に接続する。つぎにキャピラリを上昇させ、かつワイヤをクランプして上方に引っ張る。これにより、ワイヤは破断し、ネイルヘッド状の突起電極(バンプ電極)が形成される。その後、半導体ウエハを縦横に分割して半導体チップを形成する。
Stud type protruding electrodes (stud bumps) such as the
ゲート電極板4aとゲート突起電極15は直接接続されるが、必要に応じてこの間に導電性の接着剤を介在させて接続を確実にしてもよい。また、同様にソース電極板5aとソース突起電極16との間に導電性の接着剤を介在させて接続を確実にしてもよい。
Although the
ここで、本実施例1の半導体装置1の寸法の一例を挙げる。封止体2の大きさは図1及び図3に示すように、長さaは3.95mm、幅bは4.9mmである。図5に示すように、封止体2の側面から突出するドレインリード3の長さcは1.2mm、表面実装用端子の長さdは0.5mm、ドレインリード3の厚さeは0.25mmである。そして、リードの先端から先端までの長さfは6.1mmである。図3に示すように、半導体装置の高さgは1.1mmであり、封止体2の下面から下方に突出するリードの下端までの長さhは0.07mmである。なお、ゲートリード及びソースリードの厚さは0.2mmである。
Here, an example of the dimensions of the
本実施例1においては、ゲート・ソース・ドレインリードは表面実装が可能なガルウィング型に形成される。半導体装置1はオン抵抗が重要視されるので電気抵抗低減を図るためにドレイン電極板をゲート・ソース電極板に比較して厚く形成している。このため、ドレイン電極板の成形時の成形荷重は、ゲート・ソース電極板の成形の荷重に比較して大きくなり、封止体形成後の成形時、ドレイン電極板を封止体2の側方に引き抜くような応力が発生し、半導体チップとドレイン電極板との接続部分が損傷したり、あるいは半導体チップとゲート電極板及びソース電極板との接続部分が損傷したりするおそれがある。
In the first embodiment, the gate, source, and drain leads are formed in a gull wing type that can be surface-mounted. In the
そこで、本実施例1の半導体装置1においては、使用するリードフレームにおいて、ガルウィング型に成形するドレイン電極板部分に複数本のスリットを設けて複数本の分岐片(ドレインリード)を形成し、この分岐片部分を成形する。これにより、成形荷重を小さくしてドレイン電極板3aと半導体チップ9とを接続する接着剤7の損傷(クラック発生,割れ発生)を防止する。
Therefore, in the
また、成形は封止体2を形成した後であることから、ドレイン電極板3aと封止体2を形成する樹脂との密着強度を高める工夫がドレイン電極板3aに施してある。ドレイン電極板3aが封止体2を形成する樹脂から抜け難くすることによって、ドレイン電極板3aと半導体チップ9を接続する接続部分に大きな力が加わらないようにするものである。
Further, since the molding is performed after the sealing
図9乃至図11は封止体2から取り外したドレインリード3を含むドレイン電極板3aを示す図である。図9に示すように、ドレイン電極板3aの四角形状のチップ固定部3cの一側から4本のドレインリード3が平行に突出している。ドレイン電極板3aのドレインリード3が配置されないチップ固定部3cの三辺の周縁には、図9乃至図11に示すように、エッチングによって電極板周縁側が開口される窪み3dが設けられている。この窪み3dはエッチングによって形成され、例えば、ドレイン電極板3aの厚さの半分程度までエッチングされたものである(図11参照)。この窪み3dは、図7及び図8に示すように、封止体2を形成する樹脂によって覆われている。これにより、ドレイン電極板3aと封止体2との密着強度(接着強度)が高くなる。
9 to 11 are views showing the
また、プレス機械による押し出し成形によって、分岐端片(ドレインリード3)の分岐開始部分の少なくとも一部と、隣接する分岐片(ドレインリード3)間に延在する電極板縁(チップ固定部3cの縁)に、電極板周縁側が開口される窪み3eが設けられている。プレス機械による押し出し成形加工であることから、この窪み3eに対応したドレイン電極板の反対面部分は突出して突出部3fが形成される。図7及び図8に示すように、窪み3eには封止体2を形成する樹脂が充填されてドレイン電極板3aと封止体2との密着強度(接着強度)が高くなる。また、図7及び図8に示すように、突出部3fは封止体2を形成する樹脂内に食い込み、ドレイン電極板3aと封止体2との密着強度(接着強度)が高くなる。
Further, by extrusion molding with a press machine, at least a part of the branch start portion of the branch end piece (drain lead 3) and an electrode plate edge (
これにより、ドレイン電極板を成形する際、ドレイン電極板3aを封止体2から引き抜くような大きな荷重が加わらなくなり、ドレイン電極板3aと半導体チップ9との接続部分の損傷や半導体チップ9とゲート電極板4a及びソース電極板5aとの接続部分の損傷を防止することができる。
Thereby, when the drain electrode plate is formed, a large load that pulls out the
つぎに、本実施例1の半導体装置の製造方法について、図13乃至図23を参照しながら説明する。半導体装置1は、図13のフローチャートに示すように、リードフレーム用意(S101)、チップボンディング(S102)、ヒートシンク接続(S103)、封止体形成(S104)、マーク形成(S105)、リードフレームの切断・成形(S106)の各工程を経て製造される。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in the flowchart of FIG. 13, the
半導体装置1の製造においては、図14に示すように第1のリードフレーム40と、図15に示すように第2のリードフレーム50が用意される。図14及び図15はリードフレームの一部を示す平面図である。図14及び図15には、平行に延在する2本の外枠41,51と、これら一対の外枠41,51を連結する2本の内枠42,52とによって枠体43,53が形成されている。この枠体43,53内には、2行2列、合計4個のリードパターンが形成され、一つの枠体43,53によって4個の半導体装置1を製造できるようになっている。また、外枠41,51にはリードフレームを搬送したり、位置決めしたりする際使用されるガイド孔44,54が設けられている。
In manufacturing the
第1のリードフレーム40では一対の外枠41間に2本の細いダム片45が配置されている。一対の内枠42からは平行に複数のリード部(分岐片)46が延在し、かつダム片45と交差して延在している。ここでは平板に平行に3本のスリットを設けることによって4本のリード部46が配置される構造になっている。リード部46の延長上には幅広い電極板47が位置し、リード部46はこの電極板47に連なっている。端の1本のリード部46はゲートリード4を形成する部分であり、それに連なる電極板47はゲート電極板4aとなる部分である。このゲート電極板4aとなる電極板47にはゲート電極板4aが封止体から抜け難くするため、一縁から途中まで延在するスリット4pが設けられ、スリットと隣り合わせに突部が形成されている。ゲート電極板4aとなる電極板47には半導体チップ9のゲート突起電極15が接続されることになる。
In the
また、隣り合う3本のリード部46はソースリードとなる部分であり、これら3本のリード部46が連なる電極板47はソース電極板5aとなる部分である。ソース電極板5aとなる電極板47は外枠41から延在する細い支持片47aで支持されるとともに、4本のリード部46の外側の支持リード部48の先端部分から延在する細い支持片47bで支持されている。また、ソース電極板5aとなる電極板47には前述のスリット5eが4本設けられている。これら4本のスリット5eから外れた部分が半導体チップ9のソース突起電極16が接続される部分となる。第1のリードフレーム40は平板となっている。
Further, the three
本実施例1ではトランジスタを組み込んだ半導体チップを搭載する半導体装置である。半導体チップの第1の主面にはゲート電極とソース電極が位置し、第1のリードフレーム40では、1面に位置するゲート電極及びソース電極に接続される電極板を配置する必要がある。そこで、第1のリードフレーム40には複数(2個)の第1の電極板を有するものとし、一方の電極板をゲート電極板4aとして使用し、他方の電極板をソース電極板5aとして使用するものである。なお、半導体装置が集積回路装置等の場合は、半導体チップの第1の主面にはさらに多くの電極が配置される。この場合には、その電極の数に合わせて第1の電極板を増加させるリードパターンにすればよい。説明の便宜上、電極板と、この電極板から延在するリードを含めて電極板と呼称する場合もある。
The first embodiment is a semiconductor device on which a semiconductor chip incorporating a transistor is mounted. A gate electrode and a source electrode are located on the first main surface of the semiconductor chip. In the
第2のリードフレーム50は、図15に示すように、一対の外枠51の中央間を連結する支持片55が設けられている。そして、この支持片55の図中上部及び下部の両側から4本のリード部(分岐片)56が延在している。即ち、平板に3本のスリットを平行に形成することによって4本のリード部(分岐片)56が形成されることになる。このリード部56はドレインリード3になる部分である。これらリード部56は四角形状の電極板57に連結されている。この電極板57はチップ固定部3cとなる。第2のリードフレーム50は平板になっている。
As shown in FIG. 15, the
図16には、支持片55とこの支持片55に連なるリード部56(ドレインリード3となる部分)及び電極板57(チップ固定部3cとなる部分)を示す。また、図17乃至図19に単一の電極板57とこの電極板57に連なるリード部56を示す。四角形状のチップ固定部3c(電極板57)の一側から4本のドレインリード3(リード部56)が平行に突出している。リード部56が配置されない電極板57の三辺の周縁には、図17乃至図19に示すように、エッチングによって電極板周縁側が開口される窪み3dが設けられている。この窪み3dはエッチングによって形成され、例えば、電極板57の厚さの半分程度までエッチングされたものである(図19参照)。
FIG. 16 shows a
また、プレス機械による押し出し成形によって、分岐片であるリード部56の分岐開始部分の少なくとも一部と、隣接する分岐片(リード部56)間に延在する電極板57(チップ固定部3c)の縁に、電極板周縁側が開口される窪み3eが設けられている。プレス機械による押し出し成形加工であることから、この窪み3eに対応した電極板57の反対面部分は突出して突出部3fが形成される。なお、説明の便宜上、電極板(チップ固定部)と、この電極板から延在するリードを含めて電極板と呼称する場合もある。
Further, by extrusion molding using a press machine, at least a part of the branch start portion of the
第1のリードフレーム40及び第2のリードフレーム50は、例えば、厚さ2mmと厚さ2.5mmの銅合金板をエッチングにより、または精密プレスによる打ち抜き加工によってパターニングするものである。
For example, the
このような第1のリードフレーム40及び第2のリードフレーム50を用意した後、図20に示すように、第1のリードフレーム40の上面の各リードパターン部分に半導体チップ9の第1の主面が下面となるようにしてチップボンディングを行う(S102)。図12に示すゲート突起電極15を図14に示す電極板47(ゲート電極板4a)に接続し、ソース突起電極16を図14に示す電極板47(ソース電極板5a)に接続する。また、必要ならば半導体チップ9と電極板47との間の各接続部分に導電性接着剤を介在させる。
After the
つぎに、図21に示すように、第2のリードフレーム50から支持片55を切断して、ヒートシンクとなる4個の電極板57を第1のリードフレーム40上の各半導体チップ9に接着剤を介して重ねて接続する(S103)。
Next, as shown in FIG. 21, the
つぎに、図22に示すように、図示しないトランスファモールディング装置によって絶縁性樹脂からなる封止体2を形成する(S104)。封止体2の上面には電極板57の上面が露出する。半導体チップ9及び半導体チップ9のゲート突起電極15及びソース突起電極16に接続される電極板47は封止体2内に埋没する。封止体2の一側からリード部56が突出し、他の一側からリード部46が突出する(図23参照)。この樹脂封止によって、窪み3d,3e内に封止体2を形成する樹脂が充填され、かつ突出部3fは樹脂内に食い込む(図7,図8参照)。これにより、リード部56及び電極板57と封止体2との接着強度(密着強度)は高くなる。
Next, as shown in FIG. 22, the sealing
つぎに、図23に示すように、一部に封止体2を有する第1のリードフレーム40を、レーザマーク装置のステージ60上に載置した後、電極板57の上面にマスク61を配置し、レーザ発振器62からレーザ光63を出射し、電極板57(チップ固定部3c:ドレイン電極板3a)の表面に凹凸で表記されるマーク(図1参照)を形成する(S105)。
Next, as shown in FIG. 23, after the
つぎに、図示はしないが、切断・成形機を用いて、第1のリードフレーム40及び第2のリードフレーム50であった部分の不要リードフレーム部分を切断除去するとともに、封止体2から突出するリード部56及びリード部46をガルウィング型に成形し、図2に示す半導体装置1を複数製造する(S106)。
Next, although not shown in the drawing, the unnecessary lead frame portions of the
本実施例1の半導体装置1は、封止体2の上面にヒートシンクとなるドレイン電極板3a(チップ固定部3c)を露出させる構造となることから、この露出面から熱放散が可能になる。従って、接着剤を介してドレイン電極板3aの上面に放熱体を固定して熱放散を図ることができる。
Since the
図24乃至図29は実施例1の半導体装置1を実装基板70に複数整列配置実装し、かつ各半導体装置1に共通の放熱体71を取り付けた状態を示すものである。図24は実装状態を示す模式的断面図であり、図25は模式的平面図である。また、図26は実装状態を示す拡大断面図である。
24 to 29 show a state in which a plurality of
図24に示す実装構造は、例えば、図30に示す回路の一部を構成するものである。図30は、電子装置における降圧回路図であり、12Vの電源90を、(1)各DC/DCコンバータ91によって降圧して1.0V電源として各CPU(中央制御回路)92に給電する回路と、(2)DC/DCコンバータ93によって降圧して1.5V電源としてDDR(メモリ)94に給電する回路と、(3)DC/DCコンバータ95によって降圧して2.5V電源としてASIC96に給電する回路と、12V電源を直接HDD97に給電する回路とを有している。
The mounting structure shown in FIG. 24 constitutes a part of the circuit shown in FIG. 30, for example. FIG. 30 is a step-down circuit diagram in an electronic device, in which a
図24の実装構造は、DC/DCコンバータ91を形成するものである。DC/DCコンバータ91の製造においては、図27に示すように、最初に、実装基板70に複数の半導体装置1を整列配置して実装する。
The mounting structure in FIG. 24 forms a DC /
図27に示すように、実装基板70の上面には、特に限定はされないが、半導体装置1が2列10行、合計で20個搭載される。半導体装置1の搭載状態は図26に示すように、半導体装置1の封止体2の両側からガルウィング状に突出する各リード(図ではドレインリード3とソースリード5を示す)の先端部分が、実装基板70の上面のランド72に半田等の接合材73によって電気的に接続されている。図29は半導体装置1の実装状態をさらに拡大した模式的断面図である。この図からも分かるように、封止体2の上面にはドレイン電極板3a(チップ固定部3c)の上面が露出している。また露出するドレイン電極板3aの上面には凹部11aと、凸部11bによって表記されたマーク11が形成されている。
As shown in FIG. 27, the upper surface of the mounting
つぎに、図28に示すように、全ての半導体装置1を覆うように絶縁樹脂性の絶縁シート74が半導体装置群上に載置される。その後、放熱体71を絶縁シート74上に重ねる。放熱体71の両端部分にはビス孔が設けられ、このビス孔に対応して実装基板70には雌ネジ孔75が設けられていることから、ビス76をビス孔に通し、ビス76をネジ締めして図24及び図25に示すような実装構造を製造する。
Next, as shown in FIG. 28, the insulating
この実装構造では、各半導体装置1で発生した熱は、各半導体装置1のドレイン電極板3aから絶縁シート74を介して放熱体71に伝達され、放熱体71の上面の円柱状に突出した各放熱コア71aの表面から大気中に放散されることになる。
In this mounting structure, heat generated in each
この実装構造において、ビス76のネジ締めによって、図29に示すように、樹脂からなる絶縁シート74は押し潰され、マーク11を構成する凹部11a内に入り密着する。マーク11は凹部11aと凸部11bを有することから、ドレイン電極板3aの放熱面積は広くなる。この結果、各半導体装置1で発生した熱はより一層効果的に放熱体71に伝達されるため、実装構造の放熱効果向上が達成できる。例えば、金属板の表面にインキによってマークを形成した場合には、インキが樹脂であることから放熱効果(伝熱効果)を低下させる原因ともなる。
In this mounting structure, by screwing the
本実施例1によれば以下の効果を有する。
(1)半導体装置(パワーMOSFET装置)1は封止体2の上面に上面が露出するドレイン電極板3aを有している。このドレイン電極板3aには半導体チップ9が半導体チップ9の裏面電極(ドレイン電極)10を介して接続されている。裏面電極10は半導体チップ9と略同じ大きさとなっている。この結果、半導体チップ9で発生した熱をドレイン電極板3aに効率的に伝達することができる。従って、ドレイン電極板3aに放熱体71を取り付けることによって外部に効率的に熱を放散することができ、放熱性の良好な半導体装置1及び半導体装置の実装構造(即ち、電子装置)を提供することができる。また、本実施例1の半導体装置1は、放熱体を取り付けない場合であっても、広いドレイン電極板3aの表面から大気中に熱を放散することも可能である。
The first embodiment has the following effects.
(1) The semiconductor device (power MOSFET device) 1 has a
半導体装置1は封止体2の上面側から放熱を行う構造になっていることから、従来のような実装基板への放熱は考えなくともよくなり、熱伝達性を良好とするコストの高い特別仕様の実装基板を必要としない。この結果、実装コストの低減が図れる。
Since the
(2)リードフレームを用いて半導体装置1を製造する際、封止体2から外部に突出するドレイン電極板部分は、表面実装に適したガルウィング状に成形される。この成形部分にはスリットが設けられて複数の分岐片(リード部)56となっていることから、1枚板を成形するのに比較して容易、即ち、大きな成形荷重を必要としなくなる。この結果、半導体チップ9とリードとの接続部分(接着剤7やゲート突起電極15及びソース突起電極16)の損傷を引き起こすことなく高精度に成形できる効果がある。即ち、ドレイン電極板3aは電気抵抗を低減するために、ソース電極板5a及びゲート電極板4aに比較して厚い板が使用されるため、ドレイン電極板3aをガルウィング形状に成形すると、より大きな荷重による曲げ成形となる。この結果、封止体2に接続されるドレイン電極板3aには封止体2から引き抜かれるような方向に大きな応力が作用し、半導体チップとの接続部分の損傷を起こすことにもなる。接続部分の損傷はソース・ドレイン間の抵抗Rds(ON)の増大となり好ましくない。本発明においては、ガルウィング型に成形するドレイン電極板3aにスリットを複数設けて複数の分岐片(リード)56とすることから成形時に大きな荷重をかけなくともよくなる。この結果、成形時にドレイン電極板3aに大きなストレスが加わらなくなり、半導体チップ9の表裏の接続部分の損傷を防止することができる。このことは、ソース電極板5aについても同様であり、ソース電極板5aに複数のスリットを設けて複数の分岐片(リード部)46とすることによって半導体チップ9との接続部分の損傷を発生することなく成形することができる。
(2) When manufacturing the
(3)封止体2内に位置するドレイン電極板3aの上面に部分的に窪み3d,3eを形成し、この窪み部分に封止体を形成する樹脂を充填させることによって、製品状態でドレイン電極板3aが封止体2から脱落し難くなる。また、半導体装置1の製造段階においては、封止体2内に位置するドレイン電極板3aの上面を部分的に低くして窪み3d,3eを形成したり、窪み3eに対応する裏面を突出させて突出部3fを形成している。この結果、封止体2を形成した段階では、前記窪み3d,3e内には封止体2を形成する樹脂が入り込み、また突出部3fは封止体2を形成する樹脂内に食い込む。従って、ドレイン電極板3aは封止体(樹脂)2に固定(ロック)される。このため、ドレイン電極板3aの成形時、封止体2に対してドレイン電極板3aが動くこともなく、半導体チップ9の接続部分を損傷させることなく成形することができる。
(3) Drains 3d and 3e are partially formed on the upper surface of the
ドレイン電極板3aの成形では、ドレイン電極板3aには、表面実装用端子(ドレインリード3:分岐片)の延在方向に引っ張り応力が作用し、封止体2内に延在するドレイン電極板3aは引き抜く方向に応力が作用する。そこで、この引き抜き方向に交差する方向に延在する窪み3d,窪み3eや突出部3fの樹脂との噛み合い部分が、前記引き抜き方向に作用する応力を軽減させるように働く。特に、引き抜き方向に直交する方向に延在する窪み3d,窪み3eや突出部3fの樹脂との噛み合い部分の働きが、引き抜き方向に作用する応力を軽減させることになる。従って、封止体2を形成するための樹脂の流れを阻害しないように前記ドレイン電極板3aの下面に突出部3fを形成することも有効である。例えば、封止体2内に延在するドレイン電極板3aの先端の1辺部分を、リードフレームの状態で上面から押し出し成形を行って、ドレイン電極板3aの先端上面に窪み3dを形成させるとともに、この窪み3dの裏側であるドレイン電極板3aの下面に突出部を形成することも有効である。また、封止体2の内部に延在するドレイン電極板3aの周縁に凹凸を設け、これら凹凸部分と樹脂との噛み合いによって、ドレイン電極板3aの成形時の半導体チップとの接続部分の損傷を防止するようにしてもよい。
In the formation of the
(4)本実施例1の半導体装置1では、封止体2の上面に露出する金属板であるドレイン電極板3aの表面にレーザマーク装置によってマーク11を形成している。マーク11はレーザ光照射によって金属板表面に凹部11aを形成し、凹部11aと凸部11bによってマーク11を形成する。従って、脱落のおそれがないマーク11を簡単に形成することができ、マーク形成コストの低減が図れる。
(4) In the
(5)本実施例1の半導体装置1は、封止体2の上面に露出するドレイン電極板3aを伝熱媒体として半導体チップ9で発生した熱を直接大気中に放散または重ねて取り付けられる放熱体71に伝達する構造になっている。本実施例1の半導体装置1では、伝熱媒体としてのドレイン電極板3aの露出面には、レーザ光照射による凹部11aの形成によって凹部11aと凸部11bによるマーク11を形成する。このため、放熱面となるドレイン電極板3aの表面積が増大し、より効率的に半導体チップ9で発生した熱を直接大気中に放散でき、あるいは放熱体71に伝達することができる。これにより、熱放散性の良好な半導体装置の実装構造、即ち電子装置を提供することができる。
(5) The
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。実施形態では、パワーMOSFETを半導体チップに組み込んだ例を示したが、組み込む素子としてはMOSFET,パワーバイポーラトランジスタ,IGBT等のトランジスタ、あるいはトランジスタを含むICでもよい。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor. In the embodiment, an example in which a power MOSFET is incorporated in a semiconductor chip has been shown. However, as an element to be incorporated, a transistor such as a MOSFET, a power bipolar transistor, or an IGBT, or an IC including a transistor may be used.
1…半導体装置(パワーMOSFET装置)、2…封止体(パッケージ)、3…ドレインリード、3a…ドレイン電極板、3c…チップ固定部、3d,3e…窪み、3f…突出部、4…ゲートリード、4a…ゲート電極板、5…ソースリード、5a…ソース電極板、5e…スリット、6…インデックス、7…接着剤、9…半導体チップ、10…裏面電極(ドレイン電極)、11…マーク、15…ゲート突起電極、16…ソース突起電極、20…シリコン半導体基板、21…エピタキシャル層、22…チャネル(CH)層、23…ウエル層、25…トレンチ(溝)、26…ポリシリコンゲート層、27…ゲート絶縁膜、28…P+領域、29…ソース領域、32…絶縁膜、33…ソース電極、34…厚い絶縁膜(LOCOS)、35…周辺ゲート配線、36…ゲート電極、37…絶縁膜、40…第1のリードフレーム、41…外枠、42…内枠、43…枠体、44…ガイド孔、45…ダム片、46…リード部、47…電極板、50…第2のリードフレーム、51…外枠、52…内枠、53…枠体、54…ガイド孔、55…支持片、56…リード部、57…電極板、60…ステージ、61…マスク、62…レーザ発振器、63…レーザ光、70…実装基板、71…放熱体、71a…放熱コア、72…ランド、73…接合材、74…絶縁シート、75…雌ネジ孔、76…ビス。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
(b)複数の突起電極が形成された第1主面と、前記第1主面とは反対側であって、裏面電極が形成された第2主面と、を備えた半導体チップを準備する工程と、
(c)前記半導体チップの前記複数の突起電極を前記リードフレームの前記第1電極板にそれぞれ電気的に接続する工程と、
(d)複数の第2リードと、前記複数の第2リードに連なって形成され、上面の周囲に窪みが形成されたチップ固定部と、を含む第2電極板を準備する工程と、
(e)前記第2電極板の前記チップ固定部の下面と前記半導体チップの前記第2主面とを電気的に接続する工程と、
(f)前記半導体チップを封止樹脂により封止し、前記第2電極板の前記チップ固定部の一部と前記複数のリード部の一部とが露出するように封止体を形成する工程と、
(g)前記(f)工程の後、前記リードフレームから前記複数の第1リードを切り離す工程と、
(h)前記(g)工程の後、前記第2電極板の前記複数の第2リードを成形する工程と、を有し
前記(f)工程は、(i)前記第2電極板の前記チップ固定部の前記上面の一部が前記封止体の上面から露出するように、(ii)前記第2電極板の前記複数の第2リードのそれぞれの上面が前記封止体の前記上面から露出し、かつ前記複数の第2リードのそれぞれが前記封止体の第1側面から突出するように、(iii)前記第2電極板の前記チップ固定部の前記窪みが前記封止体で覆われるように、前記封止体を形成し、
前記複数の第2リードの前記封止体から突出する方向とは直交する方向において、前記複数の第2リードのそれぞれの幅は、前記チップ固定部の幅よりも狭い半導体装置の製造方法。 (A) preparing a lead frame comprising a plurality of first leads and a first electrode plate formed in series with each of the plurality of first leads;
(B) A semiconductor chip is prepared which includes a first main surface on which a plurality of protruding electrodes are formed and a second main surface on the opposite side of the first main surface and on which a back electrode is formed. Process,
(C) electrically connecting the plurality of protruding electrodes of the semiconductor chip to the first electrode plate of the lead frame;
(D) preparing a second electrode plate including a plurality of second leads and a chip fixing portion formed continuously with the plurality of second leads and having a depression formed around the upper surface;
(E) electrically connecting the lower surface of the chip fixing portion of the second electrode plate and the second main surface of the semiconductor chip;
(F) sealing the semiconductor chip with a sealing resin, and forming a sealing body so that a part of the chip fixing part and a part of the plurality of lead parts of the second electrode plate are exposed. When,
(G) After the step (f), a step of separating the plurality of first leads from the lead frame;
(H) After the step (g), forming the second leads of the second electrode plate,
In the step (f), (ii) the plurality of the second electrode plates are exposed so that a part of the upper surface of the chip fixing portion of the second electrode plate is exposed from the upper surface of the sealing body. (Iii) the second lead so that an upper surface of each of the second leads is exposed from the upper surface of the sealing body and each of the plurality of second leads protrudes from the first side surface of the sealing body. Forming the sealing body so that the depression of the chip fixing portion of the electrode plate is covered with the sealing body;
A method of manufacturing a semiconductor device , wherein a width of each of the plurality of second leads is narrower than a width of the chip fixing portion in a direction orthogonal to a direction in which the plurality of second leads protrude from the sealing body .
前記半導体チップの前記第1主面には、ソース電極とゲート電極が形成され、前記第2主面にはドレイン電極が形成され、A source electrode and a gate electrode are formed on the first main surface of the semiconductor chip, and a drain electrode is formed on the second main surface,
前記複数の第1リードは、前記半導体チップの前記ソース電極と前記複数の突起電極のうちの一部の突起電極を介して電気的に接続されたソースリードと、前記半導体チップの前記ゲート電極と前記複数の突起電極のうちの一部の突起電極を介して電気的に接続されたゲートリードと、を含み、The plurality of first leads include a source lead electrically connected to the source electrode of the semiconductor chip and a part of the plurality of protruding electrodes, and the gate electrode of the semiconductor chip. A gate lead electrically connected through some of the plurality of protruding electrodes, and
前記複数の第2リードは、前記半導体チップの前記ドレイン電極と電気的に接続されたドレインリードである請求項1に記載の半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of second leads are drain leads electrically connected to the drain electrode of the semiconductor chip.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009193761A JP5139383B2 (en) | 2009-08-25 | 2009-08-25 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009193761A JP5139383B2 (en) | 2009-08-25 | 2009-08-25 | Manufacturing method of semiconductor device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004065413A Division JP4628687B2 (en) | 2004-03-09 | 2004-03-09 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010010696A JP2010010696A (en) | 2010-01-14 |
JP5139383B2 true JP5139383B2 (en) | 2013-02-06 |
Family
ID=41590749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009193761A Expired - Fee Related JP5139383B2 (en) | 2009-08-25 | 2009-08-25 | Manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5139383B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019167254A1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-06 | 新電元工業株式会社 | Semiconductor device and method for producing semiconductor device |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07221236A (en) * | 1993-12-10 | 1995-08-18 | Fuji Electric Co Ltd | Manufacture of resin sealed semiconductor device and lead frame |
JPH08116006A (en) * | 1994-10-18 | 1996-05-07 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP3206716B2 (en) * | 1995-12-25 | 2001-09-10 | 松下電子工業株式会社 | Semiconductor device and lead frame pair |
JP3422936B2 (en) * | 1998-07-17 | 2003-07-07 | 新光電気工業株式会社 | Lead frame and manufacturing method thereof |
JP4260263B2 (en) * | 1999-01-28 | 2009-04-30 | 株式会社ルネサステクノロジ | Semiconductor device |
US6891256B2 (en) * | 2001-10-22 | 2005-05-10 | Fairchild Semiconductor Corporation | Thin, thermally enhanced flip chip in a leaded molded package |
-
2009
- 2009-08-25 JP JP2009193761A patent/JP5139383B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010010696A (en) | 2010-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4628687B2 (en) | Semiconductor device | |
US20200161228A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
JP4294405B2 (en) | Semiconductor device | |
TWI450373B (en) | Dual side cooling integrated power device package and module and methods of manufacture | |
JP4248953B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP4417150B2 (en) | Semiconductor device | |
WO2009029397A1 (en) | Thermally enhanced thin semiconductor package | |
US20150221582A1 (en) | Connector frame and semiconductor device | |
JP4746061B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2005243685A (en) | Semiconductor device | |
JP4987041B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP5139383B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JPH11330314A (en) | Semiconductor device structure, manufacture thereof, and lead frame used therefor | |
JP5665206B2 (en) | Semiconductor device | |
WO2022202242A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method for semiconductor device | |
JP5388235B2 (en) | Semiconductor device | |
WO2023286720A1 (en) | Semiconductor device | |
JP3126568U (en) | Semiconductor device | |
JP2005159238A (en) | Semiconductor device | |
JP3599566B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
TWI478252B (en) | A semiconductor package of a flipped mosfet and its manufacturing method | |
JP2016040839A (en) | Method of manufacturing semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20100511 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120831 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120911 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121025 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121113 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121115 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5139383 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151122 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |