JP5714157B1 - Power semiconductor device - Google Patents
Power semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5714157B1 JP5714157B1 JP2014087856A JP2014087856A JP5714157B1 JP 5714157 B1 JP5714157 B1 JP 5714157B1 JP 2014087856 A JP2014087856 A JP 2014087856A JP 2014087856 A JP2014087856 A JP 2014087856A JP 5714157 B1 JP5714157 B1 JP 5714157B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power semiconductor
- semiconductor device
- lead
- joint
- 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.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 180
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 26
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 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
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L24/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49503—Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad
- H01L23/49513—Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad having bonding material between chip and die pad
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49517—Additional leads
- H01L23/49524—Additional leads the additional leads being a tape carrier or flat leads
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49541—Geometry of the lead-frame
- H01L23/49562—Geometry of the lead-frame for devices being provided for in H01L29/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L24/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/0555—Shape
- H01L2224/05552—Shape in top view
- H01L2224/05553—Shape in top view being rectangular
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
- H01L2224/0601—Structure
- H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
- H01L2224/29199—Material of the matrix
- H01L2224/2929—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
- H01L2224/29298—Fillers
- H01L2224/29299—Base material
- H01L2224/293—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/29339—Silver [Ag] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
- H01L2224/331—Disposition
- H01L2224/3318—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
- H01L2224/33181—On opposite sides of the body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/37001—Core members of the connector
- H01L2224/3701—Shape
- H01L2224/37011—Shape comprising apertures or cavities
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/37001—Core members of the connector
- H01L2224/37099—Material
- H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/37001—Core members of the connector
- H01L2224/37099—Material
- H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/37117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/37124—Aluminium [Al] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/37001—Core members of the connector
- H01L2224/37099—Material
- H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/37147—Copper [Cu] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/3754—Coating
- H01L2224/37599—Material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/4005—Shape
- H01L2224/4007—Shape of bonding interfaces, e.g. interlocking features
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/4005—Shape
- H01L2224/4009—Loop shape
- H01L2224/40095—Kinked
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/401—Disposition
- H01L2224/40151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/40221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/40245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
- H01L2224/73221—Strap and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—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
- H01L2224/73263—Layer and strap connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
- H01L2224/848—Bonding techniques
- H01L2224/84801—Soldering or alloying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
- H01L2224/848—Bonding techniques
- H01L2224/8485—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
- H01L23/62—Protection against overvoltage, e.g. fuses, shunts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L24/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
-
- 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
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
【課題】製造時におけるはんだの這い上がりを抑制可能な技術を提供することを目的とする。【解決手段】パワー半導体装置は、下面がリード1aの他端側上に接合されたパワー半導体チップ2と、パワー半導体チップ2の上面電極2a上に導電性部材3bを介して接合された第1接合部4aと、リード1bの他端側上に導電性部材3cを介して接合された第2接合部4bと、これらを連接する胴体部4cとを有するインナーリード4とを備える。第1接合部4aが胴体部4cよりも厚く形成されたことによって、第1接合部4aの下端が胴体部4cの下端よりも下側に位置する。【選択図】図1An object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing the creeping of solder during manufacturing. A power semiconductor device includes a power semiconductor chip 2 having a lower surface bonded to the other end of a lead 1a, and a first bonded to an upper surface electrode 2a of the power semiconductor chip 2 via a conductive member 3b. An inner lead 4 having a joint portion 4a, a second joint portion 4b joined to the other end side of the lead 1b via a conductive member 3c, and a body portion 4c connecting these members is provided. Since the first joint portion 4a is formed thicker than the body portion 4c, the lower end of the first joint portion 4a is positioned below the lower end of the body portion 4c. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、パワー半導体チップの上面に設けられた上面電極と、リードとをインナーリードで接合するモールド封止型のパワー半導体装置に関する。 The present invention relates to a mold-sealed power semiconductor device in which a top electrode provided on an upper surface of a power semiconductor chip and a lead are joined by an inner lead.
電力変換用のパワー半導体装置は、輸送用機器や生活家電など様々な製品に組み込まれている。また、これまでパワー半導体装置を備えていなかった製品においても、さらなる省電力化や高効率化などの要求から、パワー半導体装置が組み込まれるケースが増加している。これらの製品では、さらなる小型化や耐久性の向上が求められており、当該製品に搭載されるパワー半導体装置にもさらなる小型化、高耐久化などが求められている。パワー半導体装置は、配線パターンを備える基板やリード(リードフレーム)上にパワー半導体チップを導電性部材で接合し、パワー半導体チップ上面の上面電極と、他のリード(端子)とを、ワイヤーボンドや銅板を成形したインナーリードなどの配線部材で接続する構成が一般的である。 Power semiconductor devices for power conversion are incorporated in various products such as transportation equipment and household appliances. In addition, even in products that have not been provided with a power semiconductor device so far, cases where the power semiconductor device is incorporated are increasing due to demands for further power saving and higher efficiency. These products are required to be further reduced in size and improved in durability, and the power semiconductor device mounted on the product is required to be further reduced in size and increased in durability. In a power semiconductor device, a power semiconductor chip is bonded to a substrate or lead (lead frame) having a wiring pattern with a conductive member, and an upper electrode on the upper surface of the power semiconductor chip and another lead (terminal) are connected to each other by wire bonding or A configuration in which a copper plate is connected by a wiring member such as an inner lead is generally used.
パワー半導体装置の構成要素のなかで、パワー半導体装置のサイズや寿命に影響を与えるもののひとつがパワー半導体チップ上の電極に接続される配線部材の形状である。パワー半導体チップは、線膨張係数が小さいSi、SiCなどの半導体材料からなり、その表面にデバイス構造が形成される。パワー半導体チップの配線部材は、一般に電気電導率が大きい金属材料で構成されており、その線膨張係数は半導体材料と比較して大きい。このため、パワー半導体装置の温度が変化すると、線膨張係数の差から、パワー半導体チップと配線部材の接続部との間に応力が生じる。パワー半導体装置の小型化や高耐久性を実現するためには、この接続部に生じる応力を許容範囲内に抑えると同時に、サイズの小さい配線部材が必要である。そこで、このような課題に対して、過去に様々なパワー半導体装置の配線部材の形状が提案されている。 One of the components of the power semiconductor device that affects the size and life of the power semiconductor device is the shape of the wiring member connected to the electrode on the power semiconductor chip. The power semiconductor chip is made of a semiconductor material such as Si or SiC having a small linear expansion coefficient, and a device structure is formed on the surface thereof. A wiring member of a power semiconductor chip is generally made of a metal material having a high electric conductivity, and its linear expansion coefficient is larger than that of a semiconductor material. For this reason, when the temperature of the power semiconductor device changes, a stress is generated between the power semiconductor chip and the connection portion of the wiring member due to the difference in the coefficient of linear expansion. In order to realize the miniaturization and high durability of the power semiconductor device, it is necessary to suppress the stress generated in the connection portion within an allowable range and at the same time to use a small-sized wiring member. In view of such a problem, various shapes of wiring members of power semiconductor devices have been proposed in the past.
例えば、特許文献1に半導体装置(半導体パッケージ)が示されている。この半導体装置では、パワー半導体チップ上面の電極とリード(端子)とを接続する配線部材に、折り曲げることで成形した銅板を用いる。このような特許文献1の半導体装置によれば、意図しない部分への配線部材の接触による回路故障を抑制することが可能となるとともに、パワー半導体チップとリードとをワイヤーボンドで接続する構成と比較して、配線部材の電気抵抗やインダクタンスを低下させることが可能となる。
For example,
しかしながら、特許文献1に示された技術では、銅板を曲げて成形している配線部材は、曲げ部において丸みを持つ構成となっている。このような構成において、パワー半導体チップの上面電極と配線部材とを接合する接合部材としてはんだを適用すると、製造時のはんだ溶融時に配線部材(銅板)の丸みを伝って、はんだが這い上がることがある。この場合には、パワー半導体チップと配線部材との間に位置ずれが生じたり、はんだの端部の断面形状であるはんだフィレット形状が、パワー半導体チップ上面に応力集中しやすい形状で凝固してしまったりすることがある。この結果、パワー半導体装置の温度変化や保証期間などが制限されてしまうという問題がある。
However, in the technique disclosed in
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、製造時におけるはんだの這い上がりを抑制可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a technique capable of suppressing the creeping of solder during manufacturing.
本発明に係るパワー半導体装置は、一端側が外部端子となる第1及び第2リードと、上面に設けられた上面電極を備え、下面が前記第1リードの他端側上に接合されたパワー半導体チップと、前記上面電極上に第1導電性部材を介して接合された第1接合部と、前記第2リードの他端側上に第2導電性部材を介して接合された第2接合部と、前記第1接合部と前記第2接合部とを連接する胴体部とを有するインナーリードと、前記第1及び第2リードの他端側、前記パワー半導体チップ及び前記インナーリードを覆うモールド樹脂とを備える。前記第1接合部が前記胴体部よりも厚く形成されたことによって、前記第1接合部の下端が前記胴体部の下端よりも下側に位置する。前記パワー半導体チップは、前記上面電極上に円形の開口が設けられた電極保護膜をさらに備え、前記第1接合部の下面の外郭形状は、前記開口の直径より小さい直径を有する円形であり、前記第1接合部は、前記開口内に設けられた前記第1導電性部材を介して前記上面電極と、平面視において前記開口の外周内に接合されている。
A power semiconductor device according to the present invention includes a first and second lead whose one end is an external terminal, and an upper surface electrode provided on the upper surface, and a lower surface bonded to the other end of the first lead. A chip, a first joint joined to the upper surface electrode via a first conductive member, and a second joint joined to the other end of the second lead via a second conductive member And an inner lead having a body portion connecting the first joint portion and the second joint portion, and a mold resin that covers the other end side of the first and second leads, the power semiconductor chip, and the inner lead. With. By forming the first joint portion thicker than the body portion, the lower end of the first joint portion is positioned below the lower end of the body portion. The power semiconductor chip further includes an electrode protection film provided with a circular opening on the upper surface electrode, and the outer shape of the lower surface of the first bonding portion is a circle having a diameter smaller than the diameter of the opening, The first joining portion is joined to the upper surface electrode and the outer periphery of the opening in a plan view via the first conductive member provided in the opening.
本発明によれば、第1接合部が胴体部よりも厚く形成されたことによって、第1接合部の下端が胴体部の下端よりも下側に位置する。これにより、第1接合部の下面の端部の丸みを小さくすることができ、製造時におけるはんだの這い上がりを抑制することができる。 According to the present invention, the lower end of the first joint portion is positioned below the lower end of the body portion because the first joint portion is formed thicker than the body portion. Thereby, the roundness of the edge part of the lower surface of a 1st junction part can be made small, and the creeping of the solder at the time of manufacture can be suppressed.
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係るパワー半導体装置の構成を模式的に示す断面図であり、図2は、当該パワー半導体装置の構成を模式的に示す平面図である。
<
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the power semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the power semiconductor device.
このパワー半導体装置は、複数のリード1(リード1a,1b,1c)と、パワー半導体チップ2と、導電性部材3a,3b,3cと、インナーリード4と、ワイヤー5(ワイヤー5a,5b)と、これらの構成要素を概ね覆うモールド樹脂6とを備えている。なお、パワー半導体チップ2は、図2の上面に設けられた上面電極2aと、下面に設けられた図示しない下面電極とを備えている。
This power semiconductor device includes a plurality of leads 1 (leads 1a, 1b, 1c), a
<リード>
リード(第1リード)1a、リード(第2リード)1b、及び、リード(第3リード)の一端側は、モールド樹脂6から露出する外部端子となり、他端側は、モールド樹脂6に覆われる内部端子となる。
<Lead>
One end of the lead (first lead) 1a, the lead (second lead) 1b, and the lead (third lead) is an external terminal exposed from the
リード1aは、導電性部材3aを介してパワー半導体チップ2の下面電極と電気的に接続されている。リード1bは、導電性部材3b,3c及びインナーリード4を介してパワー半導体チップ2の上面電極2aと電気的に接続されている。リード1cについては後述する。
The
リード1a,1b,1c(これらを区別しない場合には以下「リード1」と記す)は、金属製であり、例えば、銅やアルミニウムを基材とした合金から形成されている。リード1の表面にて基材の金属が露出していてもよいし、当該表面の少なくとも一部にめっき処理が施されていてもよい。
The
リード1は、例えば、板状の材料をエッチング加工や、プレス加工などによって配線パターン状に成形された一つのリードフレームを選択的に切断することにより形成される。具体的には、リードフレームの片面に、パワー半導体チップ2、インナーリード4、導電性部材3a,3b,3c及びワイヤー5などを分散して搭載し、外部端子を除いてこれらをモールド樹脂6で包み込むように封止する。その後、リードフレームの電気配線上不要な部分が除去されることにより、パワー半導体装置に回路が構成されている。
The
<パワー半導体チップ、ワイヤー>
上述したように、パワー半導体チップ2は、図2の上面に設けられた上面電極2aと、下面に設けられた図示しない下面電極とを備えている。図1に示すように、パワー半導体チップ2の下面(下面電極)は、リード1aの内部端子(他端側)上に導電性部材3aを介して接合されることによって、リード1aと機械的及び電気的に接続されている。パワー半導体チップ2の上面電極2aは、インナーリード4の下部と導電性部材3bを介して接合されることによって、インナーリード4と機械的及び電気的に接続されている。
<Power semiconductor chip, wire>
As described above, the
パワー半導体チップ2は、オン時にはその厚さ方向に電流を流し、オフ時には当該電流を遮断する。なお、パワー半導体チップ2の材料としては、例えば、Siのみならず、SiC、SiN、GaN、GaAsなどが用いられてもよい。また、パワー半導体チップ2の上面電極2aの表面上には、Niめっき層などのはんだ付けができる層が設けられてもよい。
When the
本実施の形態1では、パワー半導体チップ2は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であり、かつ、図2に示すように、上面電極2aとは別に上面に設けられたゲート電極2bをさらに含むものとして説明する。しかしこれに限ったものではなく、パワー半導体チップ2は、MOSFETの代わりに、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であってもよい。
In the first embodiment, the
また本実施の形態1では、パワー半導体チップ2は、上面において温度を検知する図示しない検温ダイオードをさらに含んでいるものとして説明する。これに伴い、図2に示すように、パワー半導体チップ2は、上面電極2a及びゲート電極2bとは別に上面に設けられた、検温ダイオードの電極2c(以下「検温ダイオード電極2c」と記す)をさらに含むものとする。
In the first embodiment,
本実施の形態1のように、ゲート電極2b及び検温ダイオード電極2cが、パワー半導体チップ2に搭載される場合には、ゲート端子用のリード1c(図2のリード1c1)と、検温ダイオード端子用のリード1c(図2のリード1c2)とが、パワー半導体装置に備えられる。そして、ゲート電極2bとリード1c1とが、ワイヤー5(図2のワイヤー5a)のボンディングによって接続され、検温ダイオード電極2cとリード1c2とが、ワイヤー5(図2のワイヤー5b)のボンディングによって接続されている。
When the
なお、本実施の形態1に係るパワー半導体装置は、1個のパワー半導体チップ2を備えているものとして説明するが、これに限ったものではなく、複数個のパワー半導体チップ2を備えてもよい。そして、例えば、1つのパワー半導体装置内の複数個(例えば6個など)のパワー半導体チップ2を組み合せて、インバータ、コンバータ、整流器の回路を構成してもよいし、複数のパワー半導体装置のパワー半導体チップ2を組み合せて、インバータ、コンバータ、整流器の回路を構成してもよい。また、パワー半導体装置内に、コンデンサもしくはシャント抵抗などのチップ部品、または、制御用のICなども搭載してもよい。
Although the power semiconductor device according to the first embodiment is described as including one
<導電性部材>
図1に示されるように、導電性部材3bは、パワー半導体チップ2の上面電極2aとインナーリード4の一端との間に配設される。導電性部材3bには、例えばはんだが用いられる。特に、MOSFETやIGBTなどをパワー半導体チップ2に適用する場合には、当該パワー半導体チップ2に必要な機能を持たせるために、複雑な微細構造を有する上面電極2aが形成される。この微細構造は、外力や変形により生じる応力などに弱く、当該応力などによって微細構造にクラックなどの欠陥が生じると、多くの場合、上記機能が失われる。このため、はんだ材料の硬化後の硬さ、及び、硬化後のはんだ端部の断面形状であるフィレット形状を、上面電極2aに極力応力が生じないような硬さ及び形状にする必要がある。
<Conductive member>
As shown in FIG. 1, the
導電性部材3aは、リード1aの内部端子とパワー半導体チップ2の下面電極との間に配設される。導電性部材3cは、リード1bの内部端子とインナーリード4の他端との間に配設される。導電性部材3a,3cには、例えばはんだやAg(銀)ペーストなどが用いられる。導電性部材3a,3cに、導電性部材3bと同じはんだを用いた場合には、接合時に全ての導電性部材3a,3b,3cを同時に接合することができるので、製造時の効率が向上する。もちろん、導電性部材3a,3cには、導電性部材3bと組成が異なるはんだを用いることもできる。この場合、はんだの溶融温度を異ならせることができ、どちらか一方のみを他方より先に溶融するなどが可能となるので、製造時の自由度が向上する。また、導電性部材3a,3cに、Agペーストを用いてもよく、この場合も、導電性部材3a,3cに、導電性部材3bと組成が異なるはんだを用いた場合と同様の効果が得られる。
The
<モールド樹脂>
モールド樹脂6は、リード1a,1b,1cの内部端子(他端側)、パワー半導体チップ2及びインナーリード4などを覆う。
<Mold resin>
The
<インナーリード>
インナーリード4は、第1接合部4aと、第2接合部4bと、胴体部4cとを有している。第1接合部4aは、上面電極2a上に導電性部材(第1導電性部材)3bを介して接合されている。第2接合部4bは、リード1bの内部端子(他端側)上に導電性部材(第2導電性部材)3cを介して接合されている。胴体部4cは、第1接合部4aと第2接合部4bとを連接する。
<Inner lead>
The
そして、第1接合部4aが、胴体部4cよりも厚く形成されたことによって、第1接合部4aの下端が胴体部4cの下端よりも下側に位置している。同様に、第2接合部4bが、胴体部4cよりも厚く形成されたことによって、第2接合部4bの下端が胴体部4cの下端よりも下側に位置している。つまり、胴体部4cは、第1接合部4a及び第2接合部4bよりもリード1aから離れている。これにより、リード1aとインナーリード4とが短絡することが抑制されている。なお、インナーリード4は、切削加工、押出し加工、引抜き加工、鋳造、鍛造、つぶし加工、または、放電加工などの加工で成型される。
And since the
胴体部4cの断面積は、通電する電流の量によって決められる。本実施の形態1では、瞬間的に流れる電流まで含めると数Aから数百A程度まで通電するパワー半導体装置を想定しており、断面積1mm2以上に設定することが好ましい。本実施の形態1では、このことを考慮して、胴体部4cの断面積は約1.5mmとし、板厚は約0.5mmとしている。
The cross-sectional area of the
また、本実施の形態1では、インナーリード4の導電性部材3b,3cにより接合される部分以外は、モールド樹脂6に接して内包されるように設けられており、インナーリードは、製造時に外部から支えられずに、パワー半導体チップ2及びリード1b上に搭載される。
Further, in the first embodiment, the portions other than the portion joined by the
<関連パワー半導体装置>
図3は、本実施の形態1に係るパワー半導体装置に関連するパワー半導体装置(以下「関連パワー半導体装置」と記す)の構成を図1と同様に示す断面図であり、図4は、図3の一点鎖線の四角形で囲まれた部分を拡大した断面図である。ただし、図4においては便宜上、モールド樹脂6の図示は省略している。
<Related power semiconductor devices>
3 is a cross-sectional view showing the configuration of a power semiconductor device related to the power semiconductor device according to the first embodiment (hereinafter referred to as “related power semiconductor device”) in the same manner as FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a one-dot chain line quadrilateral. However, in FIG. 4, illustration of the
以下、関連パワー半導体装置において、以上で説明した構成要素と同一のものについては同じ参照符号を付して、関連パワー半導体装置のうち上述の構成要素と異なる構成要素と問題点とについて説明する。 Hereinafter, in the related power semiconductor device, the same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and components and problems different from the above-described components in the related power semiconductor device will be described.
図3に示すように、関連パワー半導体装置は、上述のインナーリード4に対応するインナーリード41を備えており、当該インナーリード41が、一枚の板材を曲げたような形状を有している。このため、図4に示されるように、インナーリード41の上面電極2aと接合される接合面(下面)の端部41aは、断面視にて丸みを持った曲げ部となる。この丸みの半径は、曲げ加工の原理から、一般的にインナーリード41の厚さと同程度となる。
As shown in FIG. 3, the related power semiconductor device includes an
このように端部41aが丸みを持つ場合には、製造工程における導電性部材3bのはんだ溶融時に、はんだが端部41aを伝って、インナーリード41の胴体部の下面41bに向かって這い上がり、はんだのフィレット3b1が、パワー半導体チップ2の上面に応力集中しやすい形状で凝固することがある。具体的には、フィレット3b1の主たる線状部分が、パワー半導体チップ2の上面と、断面視にて楔形状を成した状態で固定されることがある。
When the
この状態で、パワー半導体チップ2下方のリード1aが搬送や温度変化などによって反った場合には、上記楔形状の先端に隣接するパワー半導体チップ2の上面が、フィレット3b1を介して、インナーリード41を引き剥がす方向に押すような応力が生じることがある。この際、反作用として、パワー半導体チップ2の上面に応力が集中することになり、パワー半導体チップ2の上面に形成されていた上面電極2aの微細構造などが破損するリスクがある。関連パワー半導体装置では、このような応力による不良を抑制するために、搬送、温度変化、保証期間などに制限が生じていた。また、はんだが這い上がると、溶融時のはんだの表面張力のバランスが悪くなり、パワー半導体チップ2とインナーリード41との間に位置ずれが生じる場合がある。
In this state, when the
しかも、パワー半導体装置に通電する電流が大きくなることに従って、インナーリード41の厚さが大きくなるように設計される傾向にあるため、インナーリード41の端部41aの丸み半径は増加し、さらにはんだが這い上がりやすくなってきている。また、厚さが増すと、曲げ加工の加工精度は低下するため、インナーリード41の形状ばらつきも大きくなり、製造時の管理コストが増大する。また、曲げ加工により成型する場合には、加工方法の制約から屈曲部(端部41a)の起点は直線状に並んでいる必要があり、上面電極2aやリード1bと接合する面の形状が制限される。この結果、パワー半導体チップ2の上面の耐久性が低下し、機能が制限される原因となる。また、パワー半導体チップ2の温度上昇を抑えるためには、パワー半導体チップ2の近傍にできるだけヒートマスの機能を有する部材(熱量量の大きい部材)を設けることが好ましい。しかしながら、図2の構造では、上述のような制約やパワー半導体装置のサイズに起因する制約から、インナーリード41を厚くすることが困難であり、ヒートマスの機能を有する部材を設けることが難しい。
Moreover, since the thickness of the
<実施の形態1に係るパワー半導体装置の効果>
これに対して、図1に示す本実施の形態1に係るインナーリード4では、曲げ加工を行わずに下面に段差が形成されている。すなわち、インナーリード4において、第1接合部4aが、胴体部4cよりも厚く形成されたことによって、第1接合部4aの下端が胴体部4cの下端よりも下側に位置している。このような構成によれば、インナーリード4の上面電極2aと接合される接合面の端部の丸みを、図3の曲げ加工で成形したインナーリード41の端部41aよりも小さくすることができる。例えば、図3のインナーリード41の端部の丸み半径は、インナーリード41の厚さ程度であるのに対して、本実施の形態1に係るインナーリード4の端部の丸み半径は、胴体部4cの厚さの20%以下に低減することができる。
<Effect of Power Semiconductor Device According to First Embodiment>
On the other hand, in the
したがって、本実施の形態1に係るパワー半導体装置によれば、製造工程における導電性部材3bのはんだ溶融時に、はんだがインナーリード4を這い上がることを抑制することができ、これに伴いはんだのフィレット形状の悪化を抑制することができる。これにより、温度変化などでリード1aが反ることに起因して生じていた、パワー半導体チップ2の上面への応力集中を抑制することができる。また、はんだの這い上がりが抑制されることに伴い、はんだ溶融時のはんだの表面張力のバランスを保つことができるので、パワー半導体チップ2とインナーリード4との間の位置ずれを低減することができる。これらの結果として、耐久性の低下を抑制することが可能となり、パワー半導体装置の機能が制限されることを回避できる。
Therefore, according to the power semiconductor device according to the first embodiment, it is possible to prevent the solder from scooping up the
また、本実施の形態1では、インナーリード4において、第1接合部4aが、胴体部4cよりも厚く形成されているので、第1接合部4aに、ヒートマスの機能を持たせることができる。これにより、パワー半導体チップ2の温度が上昇するために必要な熱量が大きくなるため、同じ熱量下では、パワー半導体チップ2の温度上昇量を小さくすることができる。したがって、例えば瞬時に大電流を通電する時の、パワー半導体チップ2の温度上昇を小さくすることができる。これに伴い、パワー半導体チップ2のサイズの縮小が可能となり、ひいては、パワー半導体装置の通電抵抗及びコストの低減も可能となる。
In the first embodiment, in the
また、本実施の形態1では、インナーリード4は、モールド樹脂6に内包されている。これにより、モールド樹脂6の成形時には、リード1のみが金型に接するようになるため、型締めによる外力がインナーリード4に直接伝わらないようにすることができる。そして、インナーリード4とパワー半導体チップ2とを接合する導電性部材3bなどにおいて応力が集中することを抑制することができ、当該応力に起因する不良を抑制することができる。この結果、製造時の歩留まりを向上することができる。
In the first embodiment, the
<その他>
以下、本実施の形態1に係るその他の構成及び効果などについて説明する。
<Others>
Hereinafter, other configurations and effects according to the first embodiment will be described.
本実施の形態1では、リード1a,1bは、一平面上に配置されている。このような構成によれば、リード1a,1bに段差形状、厚さが部分的に異なる異厚形状、または、突起形状を設けなくて済むので、リード1a,1bのコストの増大を防ぐことができる。また、モールド樹脂6の成形時に金型内へ樹脂が流れ込む際に、当該樹脂の流動性が悪化するのを抑制することができる。また、仮に、リード1a,1bが異なる平面に配置されると、モールド成形時の型締め圧力や、流入する樹脂の圧力により、リード1a,1bの間に接続されたインナーリード4やそれを接続する導電性部材3b,3cに応力が生じる。しかし、本実施の形態1では、リード1a,1bを一平面上に配置しているので、当該応力を抑制することができる。なお、上記の観点から、リード1cも同様に、リード1a,1bと一平面上に配置されることが好ましい。
In the first embodiment, the
また、本実施の形態1では、インナーリード4は、一つの導電性板材に、その幅方向(断面方向)の片側からつぶし加工を行うことによって形成されている。これにより、所望の断面積または厚さ(例えばパワー半導体装置に流す電流に応じた必要最低限の断面積または厚さ)を有する胴体部4cを容易に実現することができるとともに、所望の断面積(例えばヒートマスの機能が十分得られる断面積)を有する第1接合部4aを容易に実現することができる。また、曲げ加工で形成したインナーリード41を搭載する関連パワー半導体装置よりも薄いパワー半導体装置の実現も期待できる。ただし、つぶし加工に限ったものではなく、上述したように、切削加工、押出し加工、引抜き加工、鋳造、鍛造または放電加工などによって、インナーリード4は形成されてもよい。また、インナーリード4の材料には、例えば銅合金やアルミニウム合金などが用いられる。
In the first embodiment, the
また、本実施の形態1では、インナーリード4の接合に関与しない面である上面(つぶし加工が行われた片側と逆側の面)は平坦化されている。これにより、製造時の部品実装時にパワー半導体チップ2や、他のチップ部品と同様に、真空吸着による取扱いが可能となり、マウンターなどにより、インナーリード4をパワー半導体チップ2及びリード1b上に搭載することが可能となる。これにより、既存の工程を、インナーリード4を搭載する工程に流用することができるので、製造コストを低減することができる。また、製造ラインなどで、新たにインナーリード4の搭載用の機械を設けなくて済むので、機械購入費用や製造エリアの増大を抑制することができる。
Further, in the first embodiment, the upper surface (the surface on the opposite side to the one subjected to the crushing process) that is a surface not involved in the joining of the inner leads 4 is flattened. As a result, it becomes possible to handle by vacuum suction like the
また、本実施の形態1では、第1接合部4aが、胴体部4cよりも厚く形成されたことによって、第1接合部4aの下端が胴体部4cの下端よりも下側に位置しているだけでなく、第2接合部4bを第1接合部4aよりも厚く形成することによって、第2接合部4bの下端が第1接合部4aの下端よりも下側に位置している。これにより、インナーリード4を介して上面電極2aとリード1aとが短絡することを抑制することができる。また、パワー半導体チップ2の外周に設けられた、素子耐圧を保つ機能を有するガードリング部(図示せず)にインナーリード4が接触して、耐圧不良になることを抑制することができる。
In the first embodiment, the first joint 4a is formed thicker than the
また、本実施の形態1では、導電性部材3a、パワー半導体チップ2、導電性部材3b及び第1接合部4aの厚さの合計と、導電性部材3c及び第2接合部4bの厚さの合計とが同じ程度としている。これにより、インナーリード4の上面と、リード1a,1bが配置された一平面とが略平行に配設されている。例えば、厚さの合計同士の差が500μm以内であれば、モールド樹脂6の成形時に、樹脂の流動性が低下するのを抑制することができる。また、インナーリード4を実装する際に、マウンターによって、インナーリード4を吸着してから、インナーリード4の上面を水平方向に平行にしたまま、インナーリード4を搭載位置に運んで搭載位置に載置することができる。この結果として、インナーリード4の位置ずれを小さくすることができる。
Further, in the first embodiment, the total thickness of the
図5は、図1の一点鎖線の四角形で囲まれた部分を拡大した断面図である。ただし、図5においては、便宜上、モールド樹脂6の図示は省略している。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a dashed-dotted line in FIG. However, in FIG. 5, illustration of the
本実施の形態1では、図5に示すように、第1接合部4aの胴体部4c側の側面と、第1接合部4aの下面とがなす角度の補角をθとした場合に、60°≦θ≦90°の関係が満たされている。これにより、はんだの這い上がりを可及的に抑制することができる。例えば、第1接合部4aと胴体部4cとの厚さの差が小さく、第1接合部4aの下面と、胴体部4cの下面との間の距離が小さい場合(例えば当該距離が200μmである場合)であっても、角度θをほぼ90°にすることで、はんだの這い上がりを抑制することができる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 5, when the complementary angle of the angle formed between the side surface of the first
また、本実施の形態1では、図1及び図2に示すように、ゲート電極2bとリード1c1とが、ワイヤー5aのボンディングによって接続されている。ここで、仮にパワー半導体チップ2においてはんだ付けの箇所が複数個ある場合には、はんだ溶融時に複数の箇所で引張り力が生じ、位置ずれの原因になる。これに対して、本実施の形態1では、ゲート電極2bをはんだ付けではなく、ワイヤーボンドを用いて接続するので、はんだ付けの箇所を減らすことができ、結果として位置ずれを抑制することができる。また、同様に本実施の形態1では、検温ダイオード電極2cとリード1c2とが、ワイヤー5bのボンディングによって接続されている。これにより、上述と同様の効果を得ることができる。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
また、本実施の形態1では、図2に示すように、平面視において第1接合部4aの中央部を貫通する貫通穴4a1が、第1接合部4aに設けられている。この貫通穴4a1は、厚さ方向、つまり図1の上下方向に沿って設けられている。このように設けられた貫通穴4a1によれば、製造時の溶融中のはんだ(導電性部材3b)を適宜吸い上げることが可能となる。このため、溶融中のはんだの量が多い場合において、インナーリード4を当該はんだ上に載置しても、貫通穴4a1の吸い上げにより、余剰のはんだが第1接合部4aの下面端部に向かうことを抑制することができ、はんだの這い上がりをさらに抑制することができる。なお、貫通穴4a1がはんだで完全に満たされないように、はんだの量を調整した場合には、貫通穴4a1の残余の部分にモールド樹脂6を充填することができる。これにより、インナーリード4とモールド樹脂6との密着性をより強固にすることができる。この結果、インナーリード4及びその周りの構成部材がモールド樹脂6に強固に固定されるので、例えば、使用環境温度が厳しい場合、または、通電する電流値が大きい場合に対する耐久性をさらに向上させることができる。
Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 2, a through hole 4a1 penetrating the central portion of the first
また、本実施の形態1では、図2に示すように、貫通穴4a1の有無などの点で、平面視において第1接合部4aの形状と第2接合部4bの形状とが異なる。これにより、パワー半導体装置の製造時における、インナーリード4の実装工程において、インナーリード4の向き間違いを抑制することができる。この結果、製造時の歩留まりを向上させることができる。
Moreover, in this
<実施の形態2>
図6は、本発明の実施の形態2に係るパワー半導体装置の一部の構成を模式的に示す分解斜視図である。なお、本実施の形態2に係るパワー半導体装置において、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ参照符号を付し、異なる部分について主に説明する。
<
FIG. 6 is an exploded perspective view schematically showing a partial configuration of the power semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the power semiconductor device according to the second embodiment, components that are the same as or similar to the components described above are denoted by the same reference numerals, and different portions are mainly described.
図6では、本実施の形態2に係るパワー半導体装置のうちパワー半導体チップ2及びインナーリード4が抜き出されて図示されている。
In FIG. 6, the
パワー半導体チップ2は、上面電極2a上に円形の開口2d1が設けられた電極保護膜2dをさらに含んでいる。開口2d1内には、導電性部材3bが設けられる。このような構成によれば、電極保護膜2dが円形の開口2d1を有するので、上面電極2aのはんだ付け可能領域は円形となる。
The
インナーリード4の第1接合部4aの下面の外郭形状は、電極保護膜2dの開口2d1の直径より小さい直径を有する円形となっている。そして、第1接合部4aは、開口2d1内に設けられた導電性部材3bを介して上面電極2aと、平面視において開口2d1の外周内に接合されている。
The outer shape of the lower surface of the first
図7(a)は、本実施の形態2に係るパワー半導体装置に関連するパワー半導体装置(以下「関連パワー半導体装置」と記す)の構成を模式的に示す平面図である。図7(b)は、本実施の形態2に係るパワー半導体装置の構成を模式的に示す平面図である。図7(a)では、関連パワー半導体装置のうちパワー半導体チップ2(実線)及び第1接合部4a(二点鎖線)が抜き出されて図示されており、図7(b)では、本実施の形態2に係るパワー半導体装置のうちパワー半導体チップ2(実線)及び第1接合部4a(二点鎖線)が抜き出されて図示されている。
FIG. 7A is a plan view schematically showing a configuration of a power semiconductor device (hereinafter referred to as “related power semiconductor device”) related to the power semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 7B is a plan view schematically showing the configuration of the power semiconductor device according to the second embodiment. In FIG. 7A, the power semiconductor chip 2 (solid line) and the first
以下、この図7(a)及び図7(b)を用いて、本実施の形態2に係るパワー半導体装置の効果について説明する。 Hereinafter, the effect of the power semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.
関連パワー半導体装置では、図7(a)に示すように、電極保護膜2dの開口2d1、及び、第1接合部4aの下面(接合面)の外郭形状が、いずれも四角形となっている。このような構成において、何らかの理由で第1接合部4aの端部が開口2d1の端部に重なるように第1接合部4aが偏って配置されると、破線で囲まれる重なり部分のフィレット角度αが大きくなる。図8に、フィレット角度αの一例を示す。なお、このフィレット角度αが大きいほど、パワー半導体装置の温度変化などに起因した上面電極2aに生じる応力が大きくなる。
In the related power semiconductor device, as shown in FIG. 7A, the outer shape of the opening 2d1 of the
開口2d1及び第1接合部4aの端部の一辺同士が重なると、比較的広い範囲でフィレット角度αが大きくなるが、図7(a)に示すように端部の二辺同士が重なると、さらに広い範囲でフィレット角度αが大きくなってしまう。この結果、パワー半導体装置に不具合が生じる可能性が多少高くなる。
When one side of the opening 2d1 and the end of the first
これに対して本実施の形態2に係るパワー半導体装置では、図7(b)に示すように、開口2d1及び第1接合部4aの端部が重なったとしても、開口2d1の円に第1接合部4aの円が接する箇所でしか重ならない。したがって、開口2d1及び第1接合部4aの端部が重なる範囲を狭くすることができ、フィレット角度αが大きくなる範囲をごく一部に抑えることができるので、信頼性を向上させることができる。また、第1接合部4aの下面が円形になることで、はんだ付け可能領域の外郭形状から角部がなくなる。このため、パワー半導体装置の温度変化に起因にしてはんだ(導電性部材3b)に生じる応力が集中することを抑制することができる。
On the other hand, in the power semiconductor device according to the second embodiment, as shown in FIG. 7B, even if the opening 2d1 and the end of the first joint 4a overlap, the first in the circle of the opening 2d1. It overlaps only at the place where the circle of the joint 4a contacts. Therefore, the range in which the opening 2d1 and the end of the first
なお、図9(a)及び図9(b)に示すように、開口2d1の円形の直径をds、第1接合部4aの下面の円形の直径をdlとする。この場合に、本実施の形態2では、0.7×ds<dl、かつ、0.05mm<(ds−dl)の関係が満たされている。 9A and 9B, the circular diameter of the opening 2d1 is ds, and the circular diameter of the lower surface of the first joint 4a is dl. In this case, in the second embodiment, the relationship of 0.7 × ds <dl and 0.05 mm <(ds−dl) is satisfied.
ここで、仮にdlが0.7×dsよりも小さくなると、上面電極2aのうちはんだ(導電性部材3b)で覆われない部分が生じるので、その部分がモールド樹脂6と直接接触することになる。この場合、上面電極2aの微細構造が、モールド樹脂6によって損傷を受けて、信頼性が低下する場合があり、製品の機能が制限される。一方、仮に(ds−dl)が0.05mm以下になると、フィレット角度αが大きくなり、パワー半導体装置の温度変化などに起因した上面電極2aに生じる応力が大きくなる。
Here, if dl is smaller than 0.7 × ds, a portion of the
これに対して、本実施の形態2では、0.7×ds<dl、かつ、0.05mm<(ds−dl)の関係が満たされているので、上面電極2aのモールド樹脂6と直接接触する部分を低減することができるとともに、フィレット角度αが大きくなることを抑制することができる。
On the other hand, in the second embodiment, since the relationship of 0.7 × ds <dl and 0.05 mm <(ds−dl) is satisfied, it is in direct contact with the
なお、本実施の形態2のインナーリード4の形状は、第1接合部4aの下面が円形状を有しているため、切削加工、鋳造、鍛造、つぶし加工または放電加工などで形成することが好ましく、特にパワー半導体装置を大量生産する場合には、生産効率が比較的良いつぶし加工が好ましい。
The shape of the
また、以上の説明では、パワー半導体チップ2は、オン時に厚さ方向に電流を流す縦型の半導体チップであるものとして説明したが、これに限ったものではなく、例えばオン時に水平方向に電流を流す横型の半導体チップであってもよい。
In the above description, the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1,1a,1b,1c リード、2 パワー半導体チップ、2a 上面電極、2b ゲート電極、2d 電極保護膜、2d1 開口、3a,3b,3c 導電性部材、4 インナーリード、4a 第1接合部、4a1 貫通穴、4b 第2接合部、4c 胴体部、5,5a,5b ワイヤー、6 モールド樹脂。 1, 1a, 1b, 1c lead, 2 power semiconductor chip, 2a upper surface electrode, 2b gate electrode, 2d electrode protective film, 2d1 opening, 3a, 3b, 3c conductive member, 4 inner lead, 4a first junction, 4a1 Through hole, 4b second joint, 4c body, 5, 5a, 5b wire, 6 mold resin.
Claims (12)
上面に設けられた上面電極を備え、下面が前記第1リードの他端側上に接合されたパワー半導体チップと、
前記上面電極上に第1導電性部材を介して接合された第1接合部と、前記第2リードの他端側上に第2導電性部材を介して接合された第2接合部と、前記第1接合部と前記第2接合部とを連接する胴体部とを有するインナーリードと、
前記第1及び第2リードの他端側、前記パワー半導体チップ及び前記インナーリードを覆うモールド樹脂と
を備え、
前記第1接合部が前記胴体部よりも厚く形成されたことによって、前記第1接合部の下端が前記胴体部の下端よりも下側に位置し、
前記パワー半導体チップは、
前記上面電極上に円形の開口が設けられた電極保護膜をさらに備え、
前記第1接合部の下面の外郭形状は、前記開口の直径より小さい直径を有する円形であり、
前記第1接合部は、前記開口内に設けられた前記第1導電性部材を介して前記上面電極と、平面視において前記開口の外周内に接合されている、パワー半導体装置。 First and second leads whose one end side is an external terminal;
A power semiconductor chip comprising an upper surface electrode provided on the upper surface, and a lower surface bonded to the other end of the first lead;
A first joint joined to the upper surface electrode via a first conductive member; a second joint joined to the other end of the second lead via a second conductive member; An inner lead having a body portion connecting the first joint portion and the second joint portion;
A mold resin covering the other end side of the first and second leads, the power semiconductor chip and the inner lead;
By forming the first joint part thicker than the body part, the lower end of the first joint part is located below the lower end of the body part ,
The power semiconductor chip is
An electrode protective film provided with a circular opening on the upper surface electrode;
The outer shape of the lower surface of the first joint is a circle having a diameter smaller than the diameter of the opening,
Said first junction, and said upper surface electrode through the first conductive member provided in the opening, that is joined to the periphery of the opening in a plan view, the power semiconductor device.
前記第1及び第2リードは、一平面上に配置されている、パワー半導体装置。 The power semiconductor device according to claim 1,
The power semiconductor device, wherein the first and second leads are arranged on one plane.
前記インナーリードは、
一つの導電性板材につぶし加工を行うことによって形成された、パワー半導体装置。 The power semiconductor device according to claim 1 or 2,
The inner lead is
A power semiconductor device formed by crushing a single conductive plate.
前記インナーリードの前記接合に関与しない面である上面が平坦化された、パワー半導体装置。 The power semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
A power semiconductor device in which an upper surface, which is a surface not involved in the joining of the inner leads, is planarized.
前記第2接合部を前記第1接合部よりも厚く形成することによって、前記第2接合部の下端が前記第1接合部の下端よりも下側に位置する、パワー半導体装置。 The power semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
A power semiconductor device in which the second joint is formed thicker than the first joint so that the lower end of the second joint is positioned below the lower end of the first joint.
前記インナーリードの前記上面と、前記第1及び第2リードが配置された一平面とが略平行に配設されている、パワー半導体装置。 The power semiconductor device according to claim 4,
The power semiconductor device, wherein the upper surface of the inner lead and a plane on which the first and second leads are arranged are arranged substantially in parallel.
前記第1接合部の前記胴体部側の側面と、前記第1接合部の下面とがなす角度の補角をθとした場合に、60°≦θ≦90°の関係が満たされている、パワー半導体装置。 The power semiconductor device according to any one of claims 1 to 6,
When the complementary angle of the angle formed by the side surface of the first joint portion on the body portion side and the lower surface of the first joint portion is θ, the relationship of 60 ° ≦ θ ≦ 90 ° is satisfied. Power semiconductor device.
一端側が外部端子となる第3リードをさらに備え、
前記パワー半導体チップは、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)またはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であり、かつ、前記上面電極とは別に前記上面に設けられたゲート電極をさらに備え、
前記ゲート電極と前記第3リードとがワイヤーのボンディングによって接続されている、パワー半導体装置。 The power semiconductor device according to any one of claims 1 to 7,
A third lead whose one end is an external terminal;
The power semiconductor chip is a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and further includes a gate electrode provided on the top surface separately from the top surface electrode,
The power semiconductor device, wherein the gate electrode and the third lead are connected by wire bonding.
一端側が外部端子となる第3リードをさらに備え、
前記パワー半導体チップは、前記上面において温度を検知する検温ダイオードをさらに備え、
前記検温ダイオードの電極と前記第3リードとがワイヤーのボンディングによって接続されている、パワー半導体装置。 The power semiconductor device according to any one of claims 1 to 7,
A third lead whose one end is an external terminal;
The power semiconductor chip further includes a temperature detection diode for detecting a temperature on the upper surface,
The power semiconductor device, wherein the electrode of the temperature sensing diode and the third lead are connected by wire bonding.
平面視において前記第1接合部の中央部を貫通する貫通穴が、前記第1接合部に設けられた、パワー半導体装置。 The power semiconductor device according to any one of claims 1 to 9,
A power semiconductor device, wherein a through hole penetrating a central portion of the first joint portion in the plan view is provided in the first joint portion.
平面視において前記第1接合部の形状と前記第2接合部の形状とが異なる、パワー半導体装置。 It is a power semiconductor device given in any 1 paragraph among Claims 1-10,
A power semiconductor device, wherein a shape of the first joint portion and a shape of the second joint portion are different in a plan view.
前記開口の前記円形の直径をds、前記第1接合部の下面の前記円形の直径をdlとした場合に、0.7×ds<dl、かつ、0.05mm<(ds−dl)の関係が満たされている、パワー半導体装置。 The power semiconductor device according to any one of claims 1 to 11 ,
When the circular diameter of the opening is ds and the circular diameter of the lower surface of the first joint is dl, a relationship of 0.7 × ds <dl and 0.05 mm <(ds−dl) is established. It is met, the power semiconductor device.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014087856A JP5714157B1 (en) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | Power semiconductor device |
DE102014223863.3A DE102014223863B4 (en) | 2014-04-22 | 2014-11-24 | power semiconductor devices |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014087856A JP5714157B1 (en) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | Power semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5714157B1 true JP5714157B1 (en) | 2015-05-07 |
JP2015207675A JP2015207675A (en) | 2015-11-19 |
Family
ID=53277290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014087856A Active JP5714157B1 (en) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | Power semiconductor device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5714157B1 (en) |
DE (1) | DE102014223863B4 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110892527A (en) * | 2017-10-26 | 2020-03-17 | 新电元工业株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6834815B2 (en) * | 2017-07-06 | 2021-02-24 | 株式会社デンソー | Semiconductor module |
CN112119491A (en) * | 2018-11-05 | 2020-12-22 | 富士电机株式会社 | Lead frame wiring structure and semiconductor module |
US11929307B2 (en) | 2019-02-13 | 2024-03-12 | Hitachi Astemo, Ltd. | Plurality of lead frames for cooling a power device |
DE112021002880T5 (en) * | 2020-07-20 | 2023-04-06 | Rohm Co., Ltd. | SEMICONDUCTOR DEVICE |
WO2024070884A1 (en) * | 2022-09-28 | 2024-04-04 | ニデック株式会社 | Semiconductor module |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03240292A (en) | 1990-02-19 | 1991-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of printed circuit board |
US6040626A (en) | 1998-09-25 | 2000-03-21 | International Rectifier Corp. | Semiconductor package |
JP4710131B2 (en) * | 2000-12-21 | 2011-06-29 | 株式会社豊田自動織機 | Semiconductor device |
JP4899481B2 (en) * | 2006-01-10 | 2012-03-21 | サンケン電気株式会社 | Manufacturing method of resin-encapsulated semiconductor device having a heat radiator exposed outside |
US7880280B2 (en) | 2007-02-16 | 2011-02-01 | Infineon Technologies Ag | Electronic component and method for manufacturing an electronic component |
JP2010050286A (en) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
JP5540857B2 (en) * | 2010-04-16 | 2014-07-02 | 日立金属株式会社 | Lead component, semiconductor package using the same, and lead component manufacturing method |
JP5270614B2 (en) * | 2010-05-24 | 2013-08-21 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
JP2013251500A (en) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
-
2014
- 2014-04-22 JP JP2014087856A patent/JP5714157B1/en active Active
- 2014-11-24 DE DE102014223863.3A patent/DE102014223863B4/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110892527A (en) * | 2017-10-26 | 2020-03-17 | 新电元工业株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
CN110892527B (en) * | 2017-10-26 | 2023-10-27 | 新电元工业株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102014223863A1 (en) | 2015-10-22 |
JP2015207675A (en) | 2015-11-19 |
DE102014223863B4 (en) | 2022-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5714157B1 (en) | Power semiconductor device | |
US9991213B2 (en) | Resin-encapsulated semiconductor device and its manufacturing method | |
US9905497B2 (en) | Resin sealing type semiconductor device and method of manufacturing the same, and lead frame | |
JP6193510B2 (en) | Lead frame, semiconductor device, lead frame manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method | |
JP6150938B2 (en) | Semiconductor device | |
CN107615464B (en) | Method for manufacturing power semiconductor device and power semiconductor device | |
US8133759B2 (en) | Leadframe | |
WO2014115561A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2005191240A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
US9698084B2 (en) | Semiconductor device and lead frame having two leads welded together | |
JP7089388B2 (en) | Semiconductor devices and methods for manufacturing semiconductor devices | |
JPWO2013118478A1 (en) | Semiconductor device | |
JP6305176B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method | |
JP2015072947A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
JP6129090B2 (en) | Power module and method for manufacturing power module | |
US8581378B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US20160133712A1 (en) | Semiconductor Device and Method of Manufacturing the Same | |
JP2017092389A (en) | Semiconductor device | |
US11600561B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2017050441A (en) | Semiconductor device | |
JP2019121698A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
JP5418654B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2012209444A (en) | Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device | |
JP2017183417A (en) | Semiconductor device | |
JP2010050288A (en) | Resin-sealed semiconductor device and method of manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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: 20150210 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150310 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5714157 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |