JP6535509B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関する。
たとえばトランジスタなどの半導体素子が樹脂パッケージによって封止された半導体装置が提案されている。特許文献1には、3つの電極を有する半導体素子とこれらの電極に導通する3つのリードと半導体素子および3つのリードの一部ずつを覆う樹脂パッケージを備える半導体装置が開示されている。3つの電極は、半導体素子の同一面に形成されている。3つのリードの1つには、半導体素子が接合されている。3つの電極は、3つのワイヤを介して3つのリードに各別に導通接続されている。樹脂パッケージは、半導体素子の全体、3つのワイヤのすべて、および3つのリードの一部ずつを覆っている。3つのリードのうち樹脂パッケージから突出する部分は、半導体装置を実装するための端子部となっている。
特開2012−190936号公報
従来の半導体装置では、平面視において、半導体素子が、半導体素子を配置するリードよりも小さいことがある。そのため、作業者に依っては、リードにおける所望の配置箇所からずれた箇所に、半導体素子を配置してしまうおそれがある。
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、半導体素子が比較的小さい場合であっても、作業者に依らず、リードにおける所望の箇所に半導体素子を配置することができる半導体装置を提供することをその主たる課題とする。
本発明によると、半導体素子と、前記半導体素子が配置された主リードと、前記半導体素子および前記主リードを覆う樹脂パッケージと、を備え、前記主リードには、前記半導体素子の厚さ方向視である平面視において前記主リードの中心側に凹む切欠きが形成されている、半導体装置が提供される。
好ましくは、前記半導体素子に導通する第1副リードを更に備え、前記第1副リードは、前記主リードから離間しており、且つ、前記樹脂パッケージから露出している。
好ましくは、前記切欠きは、平面視において、前記第1副リードから前記主リードに向かう方向に凹む形状である。
好ましくは、前記主リードは、前記主リードにおいて最も前記第1副リード側に位置する端面を有し、前記切欠きは、平面視において、前記端面から凹む形状である。
好ましくは、前記切欠きは、平面視において、前記主リードのうち前記第1副リードとは反対側の部位から凹む形状である。
好ましくは、前記主リードは、前記主リードにおいて前記第1副リードとは反対側に位置する端面を有し、前記切欠きは、平面視において、前記端面から凹む形状である。
好ましくは、前記主リードは、互いに反対側を向く主リード主面および主リード裏面を有し、前記主リード主面には、前記半導体素子が配置されている。
好ましくは、前記主リードは、主全厚部および主ひさし部を含み、前記主全厚部は、前記主リード主面から前記主リード裏面にわたっている部分であり、前記主ひさし部は、前記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向に、前記主全厚部から突出している。
好ましくは、前記半導体素子は、平面視において、前記主全厚部および主ひさし部のいずれにも重なっている。
好ましくは、前記切欠きは、前記主ひさし部に形成されている。
好ましくは、前記半導体素子は、前記半導体素子の全体にわたって、平面視において、前記主リードに重なる。
好ましくは、前記主ひさし部は、主前方部を有し、前記主前方部は、前記主全厚部から前記第1副リードに向かって突出しており、前記切欠きは、前記主前方部に形成されている。
好ましくは、前記主ひさし部は、主側方部を有し、前記主側方部は、前記主前方部の突出する方向に対して直角である方向に、前記主全厚部から突出している。
好ましくは、前記主リードは、前記主ひさし部から突出する第1主側方連結部を含み、前記第1主側方連結部の突出する方向は、前記主リードから前記第1副リードに向かう方向に直交する方向であり、前記第1主側方連結部は、前記樹脂パッケージから露出する端面を有する。
好ましくは、前記主リードは、前記主ひさし部から突出する第2主側方連結部を含み、前記第2主側方連結部の突出する方向は、前記主リードから前記第1副リードに向かう方向に直交する方向であり、前記第2主側方連結部は、前記樹脂パッケージから露出する端面を有し、前記第1主側方連結部および前記第2主側方連結部は、互いに並列されている。
好ましくは、前記第2主側方連結部は、前記主リードから前記第1副リードに向かう方向において、前記第1主側方連結部と前記第1副リードとの間に位置している。
好ましくは、前記第1主側方連結部および前記第2主側方連結部の離間距離は、0.2〜0.3mmである。
好ましくは、前記主ひさし部は、主後方部を有し、前記主後方部は、前記主前方部が突出する方向とは反対方向に、前記主全厚部から突出している。
好ましくは、前記主リードは、前記主後方部から突出する主後方連結部を含み、前記主後方連結部は、前記樹脂パッケージから露出する端面を有する。
好ましくは、前記主全厚部は、全体にわたって、平面視において、前記主ひさし部に囲まれている。
好ましくは、前記主リードに形成され、前記半導体素子および前記主リードの間に介在している主表面めっき層を更に備える。
好ましくは、前記主表面めっき層は、平面視略矩形状である。
好ましくは、前記切欠きは、平面視において前記主表面めっき層を凹ませた形状である。
好ましくは、前記主表面めっき層は、前記主ひさし部の全体に重なる。
好ましくは、前記第1副リードは、第1副全厚部および第1副ひさし部を含み、前記第1副リードは、互いに反対側を向く第1副リード主面および第1副リード裏面を有し、前記第1副全厚部は、前記第1副リード主面から前記第1副リード裏面にわたる部位であり、前記第1副ひさし部は、前記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向に、前記第1副全厚部から突出しており、且つ、前記第1副リード主面を構成している。
好ましくは、前記第1副ひさし部は、第1副前方部を有し、前記第1副前方部は、前記第1副全厚部から前記主リードに向かって突出している。
好ましくは、前記第1副リードは、前記第1副ひさし部から突出している第1副側方連結部を含み、前記第1副側方連結部の突出する方向は、前記主リードから前記第1副リードに向かう方向に直交する方向であり、前記第1副側方連結部は、前記樹脂パッケージから露出する端面を有する。
好ましくは、前記第1副側方連結部と前記主リードとの離間距離は、0.2〜0.3mmである。
好ましくは、前記半導体素子に接合され、前記半導体素子および前記第1副リードを導通させる第1ワイヤを更に備える。
好ましくは、前記第1副リードおよび前記第1ワイヤの間に介在する第1副表面めっき層を更に備える。
好ましくは、前記半導体素子に導通する第2副リードを更に備え、前記第2副リードは、前記主リードから離間しており、且つ、前記樹脂パッケージから露出している。
好ましくは、前記半導体素子に接合され、前記半導体素子および前記第2副リードを導通させる第2ワイヤを更に備える。
好ましくは、前記第2副リードおよび前記第2ワイヤの間に介在する第2副表面めっき層を更に備える。
好ましくは、前記半導体素子は、互いに積層された半導体層、半導体と金属との共晶層および裏面電極を構成する金属単体層を有しており、前記金属単体層が前記主リードに直接接合されている。
好ましくは、前記共晶層は、SiとAuとの共晶からなる。
好ましくは、前記金属単体層は、前記共晶層よりも薄い。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
本発明の第1実施形態に基づく半導体装置の一例を示す斜視図である。 図1の半導体装置を示す斜視図である。 図1の半導体装置を示す平面図である。 図3のIV−IV線に沿う断面図である。 図3のV−V線に沿う断面図である。 図1の半導体装置を示す要部拡大断面図である。 図3のVII−VII線に沿う断面図である。 図3のVIII−VIII線に沿う断面図である。 図3のIX−IX線に沿う断面図である。 図1の半導体装置の半導体素子を示す要部拡大平面図である。 図1の半導体装置の製造工程の一例において形成されたセカンドボンディング部を示す拡大画像である。 本発明の第2実施形態に基づく半導体装置の一例を示す斜視図である。 図12の半導体装置を示す平面図である。
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
<第1実施形態>
図1〜図11を用いて、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に基づく半導体装置の一例を示す斜視図である。図2は、図1の半導体装置を示す斜視図である。図3は、図1の半導体装置を示す平面図である。図4は、図3のIV−IV線に沿う断面図である。図5は、図3のV−V線に沿う断面図である。図6は、図1の半導体装置を示す要部拡大断面図である。図7は、図3のVII−VII線に沿う断面図である。図8は、図3のVIII−VIII線に沿う断面図である。図9は、図3のIX−IX線に沿う断面図である。図10は、図1の半導体装置の半導体素子を示す要部拡大平面図である。
これらの図に示す半導体装置101は、いわゆる面実装が可能な比較的小型の半導体装置として構成されている。半導体装置101の大きさの一例を挙げると、x方向寸法が1.0mm程度、y方向寸法が0.6mm程度、z方向寸法が0.36mm程度である。なお、z方向は、半導体素子、主リード、第1副リードおよび第2副リードの厚さ方向である。
半導体装置101は、半導体素子200、主リード300、第1副リード400、第2副リード500、第1ワイヤ600、第2ワイヤ700および樹脂パッケージ800を備えている。なお、z方向は、半導体素子200の厚さ方向であり、z方向視は、いわゆる平面視に相当する。
半導体素子200は、本実施形態においては、いわゆるトランジスタとして構成されている。半導体素子200は、表面201および裏面202を有しており、第1表面電極211、第2表面電極212および裏面電極220が形成されている。表面201および裏面202は、z方向において互いに反対方向を向いている。半導体素子200の大きさの一例を挙げると、x方向寸法が300μm程度、y方向寸法が300μm程度である。
図3、図10に示すように、第1表面電極211および第2表面電極212は、表面201に形成されており、たとえばAuめっき層からなる電極層213の一部ずつによって構成されている。本実施形態においては、第1表面電極211がゲート電極であり、第2表面電極212がソース電極である。本実施形態においては、図3において、第1表面電極211がx方向右方側に位置し、第2表面電極212がx方向左方側に位置する。また、第1表面電極211がy方向図中下方側に位置し、第2表面電極212がy方向図中上方側に位置する。裏面電極220(図6参照)は、裏面202に形成されている。本実施形態においては、裏面電極220がドレイン電極である。
電極層213の一部が除去されることにより、除去領域214が形成されている。除去領域214は、第1表面電極211を囲む形状とされている。より具体的には、除去領域214は、半導体素子200の四辺に沿って互いに平行に延びる部分と、第1表面電極211を囲むべく比較的広い面積を挟んで位置する部分と、を有している。このような環状とされた除去領域214によって第1表面電極211と第2表面電極212とが絶縁されている。
第2表面電極212の周辺領域は、アクティブ領域216とされている。アクティブ領域216には、表面201からz方向内方にある部位に、MOSFET217が作りこまれている。MOSFET217は、マトリクス状に配置された複数の単位セル218によって構成されている。なお、複数の単位セル218の配列形態は、マトリクス状に限らず、たとえばストライプ状、千鳥状であってもよい。
なお、本実施形態においては、ソース電極としての第2表面電極212が1つ設けられているが、これに限定されず、複数の第2表面電極212を設けてもよい。
図6は、半導体素子200の裏面電極220付近を示している。本実施形態の半導体素子200は、半導体層231および共晶層232を有している。半導体層231は、トランジスタとして機能する各部位が作りこまれた層であり、たとえばSiからなる。共晶層232は、半導体層231を構成する半導体と金属との共晶体からなる。本実施形態においては、共晶層232は、半導体としてのSiと金属としてのAuとの共晶体からなる。共晶層232は、半導体層231にAuからなる層を積層させた後に、これらを加熱することによる合金化処理によって形成される。共晶層232のz方向下方には、裏面電極220が積層されている。裏面電極220は、たとえば共晶層232に対して蒸着によってAuの層が形成されたものであり、本発明で言う金属単体層の一例に相当する。共晶層232は、その厚さがたとえば1200nm程度である。金属単体層としての裏面電極220は、その厚さがたとえば600nm程度であり、共晶層232よりも薄い。本実施形態においては、共晶層232のz方向下方を向く面を半導体素子200の裏面202と定義している。
主リード300は、主リード主面310、主リード裏面320、主全厚部330および主ひさし部340を有している。主リード300は、たとえばCuからなる金属板に対してエッチングなどのパターニングが施されることによって形成される。厚さ方向z視において、主リード300には、半導体素子200が、半導体素子200の全体にわたって重なっている。
主リード主面310は、z方向上方を向いており、半導体素子200が搭載される部位である。本実施形態においては、主リード主面310は、x方向寸法が0.4mm程度、y方向寸法が0.5mm程度の矩形状である。また、本実施形態においては、主リード主面310に主表面めっき層311が形成されている。主表面めっき層311は、半導体素子200および主リード300の間に介在している。主表面めっき層311は、主リード主面310の全域にわたって形成されている。主表面めっき層311は、たとえば厚さが2μm程度のAgからなる。なお、図1においては、理解の便宜上、主表面めっき層311にハーフトーンを施している。本実施形態においては、主表面めっき層311は、z方向視(平面視)において、略矩形状である。
主リード裏面320は、主リード主面310とは反対側のz方向下方を向いており、半導体装置101を面実装するために用いられる。主リード裏面320は、x方向寸法が0.18mm程度、y方向寸法が0.48mm程度の矩形状である。主リード裏面320は、z方向視(平面視)において主リード主面310にその全てが重なっており、主リード主面310に内包されている。本実施形態においては、主リード300には、主裏面めっき層321が形成されている。主裏面めっき層321は、主リード300のうち主リード裏面320を形成するための部位に積層されており、たとえば厚さが0.06mm程度のNi、Snまたはこれらの合金からなる。本実施形態においては、便宜上、主裏面めっき層321のz方向下面を主リード裏面320と定義するが、たとえば主裏面めっき層321を有しない構成においては、上述したCuからなる部分によって主リード裏面320が構成されてもよい。
主全厚部330は、z方向において主リード主面310から主リード裏面320にわたる部位である。本実施形態においては、主全厚部330は、主裏面めっき層321を除いたCuからなる部位を指し、その厚さが0.1mm程度である。主全厚部330は、全体にわたって、厚さ方向z視において、主ひさし部340に囲まれている。
主ひさし部340は、主全厚部330の主リード主面310側部分からz方向に対して直角であるx方向およびy方向に突出している。主ひさし部340は、z方向上端面が主全厚部330と面一となっている。本実施形態においては、主ひさし部340は、主前方部341、主側方部342および主後方部343を有している。主ひさし部340の厚さは、たとえば主全厚部330の半分である。
主前方部341は、x方向において主全厚部330から第1副リード400および第2副リード500に向かって突出している。
主側方部342は、主全厚部330からy方向に向かって突出している。本実施形態においては、2つの主側方部342が形成されている。
本実施形態においては、主リード300は、第1主側方連結部351Aおよび第2主側方連結部351Bを2つずつ有する。第1主側方連結部351Aおよび第2主側方連結部351Bは、主ひさし部340の主側方部342から延びている。第1主側方連結部351Aの突出する方向および第2主側方連結部351Bの突出する方向は、主リード300から第1副リード400に向かう方向(方向x)に直交する方向(方向y)である。第1主側方連結部351Aおよび第2主側方連結部351Bは、互いに並列されている。第1主側方連結部351Aおよび第2主側方連結部351Bは、主側方部342と同じ厚さとされている。第1主側方連結部351Aおよび第2主側方連結部351Bは、樹脂パッケージ800から露出する端面を有する。第2主側方連結部351Bは、主リード300から第1副リード400に向かう方向において、第1主側方連結部351Aと、第1副リード400と、の間に位置している。第1主側方連結部351Aおよび第2主側方連結部351Bの離間距離L1(図3参照)は、たとえば、0.2〜0.3mmである。
主後方部343は、主全厚部330から主前方部341とは反対側に突出している。本実施形態においては、主リード300は、2つの主後方連結部352を有している。主後方連結部352は、主ひさし部340の主後方部343から延びており、主後方部343と同じ厚さとされている。主後方連結部352のx方向端面は、樹脂パッケージ800から露出している。
上述した構成により、本実施形態においては、z方向視(平面視)において主全厚部330のすべてが主ひさし部340に囲まれている。また、主全厚部330および主ひさし部340のz方向上面が、主リード主面310となっており、主表面めっき層311は、主全厚部330および主ひさし部340のすべてに重なっている。半導体素子200は、半導体素子200の厚さ方向z視において、主全厚部330および主ひさし部340のいずれにも重なっている。
本実施形態では、主リード300には、切欠き380が形成されている。切欠き380は、半導体素子200の厚さ方向z視において主リード300の中心側に凹む形状である。具体的には、切欠き380は、半導体素子200の厚さ方向z視において、第1副リード400から主リード300に向かう方向に凹む形状である。切欠き380は、主ひさし部340(より具体的には、主前方部341)に形成されている。また、切欠き380は、z方向視(平面視)において主表面めっき層311を凹ませた形状である。
図1、図3等に示すように、主リード300は、主リード300において最も第1副リード400側に位置する端面390を有する。端面390は、第2主側方連結部351Bと主前方部341とによって構成されている。上述の切欠き380は、半導体素子200の厚さ方向z視において、端面390から凹む形状である。
図6に示すように、半導体素子200は、裏面電極220が主リード主面310(主表面めっき層311)に接合されている。具体的には、金属単体層としての裏面電極220が、主リード主面310(主表面めっき層311)に対してたとえば熱圧着の手法によって直接接合されている。この熱圧着においては、振動は付与されず、熱と圧力のみが付与される。
第1副リード400は、主リード300に対してx方向に離間して配置されている。第1副リード400は、半導体素子200の厚さ方向z視において樹脂パッケージ800の外方に、樹脂パッケージ800から露出している。第1副リード400は、第1副リード主面410、第1副リード裏面420、第1副全厚部430および第1副ひさし部440を有している。第1副リード400は、たとえばCuからなる金属板に対してエッチングなどのパターニングが施されることによって形成される。第1副リード400は、半導体素子200に導通している。
第1副リード主面410は、z方向上方を向いており、第1ワイヤ600がボンディングされる部位である。本実施形態においては、第1副リード主面410は、矩形状である。また、本実施形態においては、第1副リード主面410に第1副表面めっき層411が形成されている。第1副表面めっき層411は、第1副リード400および第1ワイヤ600の間に介在する。第1副表面めっき層411は、第1副リード主面410の全域にわたって形成されている。第1副表面めっき層411は、たとえば厚さが2μm程度のAgからなる。なお、図1においては、理解の便宜上、第1副表面めっき層411にハーフトーンを施している。
第1副リード裏面420は、第1副リード主面410とは反対側のz方向下方を向いており、半導体装置101を面実装するために用いられる。第1副リード裏面420は、矩形状である。第1副リード裏面420は、z方向視(平面視)において第1副リード主面410にその全てが重なっており、第1副リード主面410に内包されている。本実施形態においては、第1副リード400には、第1副裏面めっき層421が形成されている。第1副裏面めっき層421は、第1副リード400のうち第1副リード裏面420を形成するための部位に積層されている。本実施形態においては、便宜上、第1副裏面めっき層421のz方向下面を第1副リード裏面420と定義するが、たとえば第1副裏面めっき層421を有しない構成においては、上述したCuからなる部分によって第1副リード裏面420が構成されてもよい。
第1副全厚部430は、z方向において第1副リード主面410から第1副リード裏面420にわたる部位である。本実施形態においては、第1副全厚部430は、第1副裏面めっき層421を除いたCuからなる部位を指す。
第1副ひさし部440は、第1副全厚部430の第1副リード主面410側部分からz方向に対して直角であるx方向およびy方向に突出している。第1副ひさし部440は、z方向上端面が第1副全厚部430と面一となっている。第1副ひさし部440は、第1副リード主面410を構成している。本実施形態においては、第1副ひさし部440は、第1副前方部441、第1副側方部442および第1副後方部443を有している。
第1副前方部441は、x方向において第1副全厚部430から主リード300に向かって突出している。
第1副側方部442は、第1副全厚部430からy方向に向かって突出している。本実施形態においては、2つの第1副側方部442が形成されている。図3においてy方向図中上方に位置する第1副側方部442は、第2副リード500に向かって突出している。また、本実施形態においては、第1副リード400は、第1副側方連結部451を有している。第1副側方連結部451は、第1副ひさし部440から突出している。第1副側方連結部451は、第1副側方部442と同じ厚さとされている。第1副側方連結部451の突出する方向は、主リード300から第1副リード400に向かう方向に直交する方向である。第1副側方連結部451は、樹脂パッケージ800から露出する端面を有する。第1副側方連結部451と主リード300との離間距離L2(図3参照)は、たとえば、0.2〜0.3mmである。
第1副後方部443は、第1副全厚部430から第1副前方部441とは反対側に突出している。本実施形態においては、第1副リード400は、第1副後方連結部452を有している。第1副後方連結部452は、第1副ひさし部440の第1副後方部443から延びており、第1副後方部443と同じ厚さとされている。第1副後方連結部452のx方向端面は、樹脂パッケージ800から露出している。
上述した構成により、本実施形態においては、z方向視(平面視)において第1副全厚部430のすべてが第1副ひさし部440に囲まれている。また、第1副全厚部430および第1副ひさし部440のz方向上面が、第1副リード主面410となっており、第1副表面めっき層411は、第1副全厚部430および第1副ひさし部440のすべてに重なっている。
第2副リード500は、y方向において第1副リード400と並んだ位置において主リード300に対してx方向に離間して配置されている。第2副リード500は、半導体素子200の厚さ方向z視において樹脂パッケージ800の外方に、樹脂パッケージ800から露出している。第2副リード500は、第2副リード主面510、第2副リード裏面520、第2副全厚部530および第2副ひさし部540を有している。第2副リード500は、たとえばCuからなる金属板に対してエッチングなどのパターニングが施されることによって形成される。第2副リード500は、半導体素子200に導通している。
第2副リード主面510は、z方向上方を向いており、第2ワイヤ700がボンディングされる部位である。本実施形態においては、第2副リード主面510は、矩形状である。また、本実施形態においては、第2副リード主面510に第2副表面めっき層511が形成されている。第2副表面めっき層511は、第2副リード500および第2ワイヤ700の間に介在する。第2副表面めっき層511は、第2副リード主面510の全域にわたって形成されている。第2副表面めっき層511は、たとえば厚さが2μm程度のAgからなる。なお、図1においては、理解の便宜上、第2副表面めっき層511にハーフトーンを施している。
第2副リード裏面520は、第2副リード主面510とは反対側のz方向下方を向いており、半導体装置101を面実装するために用いられる。第2副リード裏面520は、矩形状である。第2副リード裏面520は、z方向視(平面視)において第2副リード主面510にその全てが重なっており、第2副リード主面510に内包されている。本実施形態においては、第2副リード500には、第2副裏面めっき層521が形成されている。第2副裏面めっき層521は、第2副リード500のうち第2副リード裏面520を形成するための部位に積層されており、Ni、Snまたはこれらの合金からなる。本実施形態においては、便宜上、第2副裏面めっき層521のz方向下面を第2副リード裏面520と定義するが、たとえば第2副裏面めっき層521を有しない構成においては、上述したCuからなる部分によって第2副リード裏面520が構成されてもよい。
第2副全厚部530は、z方向において第2副リード主面510から第2副リード裏面520にわたる部位である。本実施形態においては、第2副全厚部530は、第2副裏面めっき層521を除いたCuからなる部位を指す。
第2副ひさし部540は、第2副全厚部530の第2副リード主面510側部分からz方向に対して直角であるx方向およびy方向に突出している。第2副ひさし部540は、z方向上端面が第2副全厚部530と面一となっている。第2副ひさし部540は、第2副リード主面510を構成している。本実施形態においては、第2副ひさし部540は、第2副前方部541、第2副側方部542および第2副後方部543を有している。第2副ひさし部540の厚さは、たとえば第2副全厚部530の半分である。
第2副前方部541は、x方向において第2副全厚部530から主リード300に向かって突出している。
第2副側方部542は、第2副全厚部530からy方向に向かって突出している。本実施形態においては、2つの第2副側方部542が形成されている。図3においてy方向図中下方に位置する第2副側方部542は、第1副リード400に向かって突出している。また、本実施形態においては、第2副リード500は、第2副側方連結部551を有している。第2副側方連結部551は、第2副ひさし部540から突出している。第2副側方連結部551は、第2副側方部542と同じ厚さとされている。第2副側方連結部551の突出する方向は、主リード300から第2副リード500に向かう方向に直交する方向である。第2副側方連結部551は、樹脂パッケージ800から露出する端面を有する。第2副側方連結部551と主リード300との離間距離L3(図3参照)は、たとえば、0.2〜0.3mmである。
第2副後方部543は、第2副全厚部530から第2副前方部541とは反対側に突出している。本実施形態においては、第2副リード500は、第2副後方連結部552を有している。第2副後方連結部552は、第2副ひさし部540の第2副後方部543から延びており、第2副後方部543と同じ厚さとされている。第2副後方連結部552のx方向端面は、樹脂パッケージ800から露出している。
上述した構成により、本実施形態においては、z方向視(平面視)において第2副全厚部530のすべてが第2副ひさし部540に囲まれている。また、第2副全厚部530および第2副ひさし部540のz方向上面が、第2副リード主面510となっており、第2副表面めっき層511は、第2副全厚部530および第2副ひさし部540のすべてに重なっている。
第1ワイヤ600は、半導体素子200の第1表面電極211と第1副リード400の第1副リード主面410とに接合されており、ファーストボンディング部610およびセカンドボンディング部620を有している。第1ワイヤ600は、直径が20μm程度のAuからなる。
ファーストボンディング部610は、第1副リード400の第1副リード主面410に対して接合されており、冠状の塊部分を有する。セカンドボンディング部620は、第1バンプ630を介して半導体素子200の第1表面電極211に接合されている。セカンドボンディング部620は、先端に向かうほどz方向厚さが小となるテーパ形状となっている。第1バンプ630は、ファーストボンディング部610の上記塊部分に類似した部位である。本実施形態においては、第1バンプ630は、ファーストボンディング部610の上記塊部分よりも体積が若干小である。なお、図11には、セカンドボンディング部620を示している。
第2ワイヤ700は、半導体素子200の第2表面電極212と第2副リード500の第2副リード主面510とに接合されており、ファーストボンディング部710およびセカンドボンディング部720を有している。第2ワイヤ700は、直径が20μm程度のAuからなる。
ファーストボンディング部710は、第2副リード500の第2副リード主面510に対して接合されており、冠状の塊部分を有する。セカンドボンディング部720は、第2バンプ730を介して半導体素子200の第2表面電極212に接合されている。セカンドボンディング部720は、先端に向かうほどz方向厚さが小となるテーパ形状となっている。第2バンプ730は、ファーストボンディング部710の上記塊部分に類似した部位である。本実施形態においては、第2バンプ730は、ファーストボンディング部710の上記塊部分よりも体積が若干小である。
樹脂パッケージ800は、半導体素子200と主リード300、第1副リード400および第2副リード500の一部ずつとを覆っており、たとえば黒色のエポキシ樹脂からなる。また、樹脂パッケージ800は、主リード300の主リード裏面320、第1副リード400の第1副リード裏面420および第2副リード500の第2副リード裏面520のいずれもをz方向下方側に露出させている。また、本実施形態においては、第1ワイヤ600および第2ワイヤ700のz方向上端と樹脂パッケージ800のz方向上端との距離は、50μm程度である。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、主リード300には、切欠き380が形成されている。切欠き380は、半導体素子200の厚さ方向z視において主リード300の中心側に凹む形状である。このような構成によると、主リード300の主リード主面310の面積を小さくできるから、主リード300にて半導体素子200の配置すべき箇所を規定することができる。これにより、半導体素子200が比較的小さい場合であっても、作業者に依らず、主リード300における所望の箇所に半導体素子200を配置することが可能となる。
半導体装置101を製造する際、高温(たとえば400℃程度)で半導体素子200を主リード300にダイボンディングした後、半導体素子200および主リード300は常温まで冷却される。半導体素子200および主リード300の熱膨張率は異なる。そのため、半導体素子200および主リード300が冷却される際、半導体素子200および主リード300の収縮する割合は異なる。その結果、半導体素子200および主リード300が冷却される際、半導体素子200には不当な応力が負荷されることにより、半導体素子200が損傷するおそれがある。特に、主ひさし部340は、主全厚部330に比べて変形しやすい。本実施形態では、上述のように、作業者によらず、主リード300におけるほぼ同一の位置に半導体素子200を配置することができるから、半導体素子200のより多くの部分が主全厚部330に重なるように、半導体素子200を主リード300に配置することが可能となる。これにより、半導体素子200および主リード300の熱収縮の相違に起因する半導体素子200の損傷を、防止することができる。
本実施形態によれば、主リード主面310および半導体素子200が、z方向視(平面視)において主全厚部330および主ひさし部340のいずれにも重なっている。主ひさし部340は、主リード300と樹脂パッケージ800との接合強度を高める機能を発揮する。この接合強度の向上を図りつつ、主リード300が半導体素子200から過度にはみ出すことを抑制することができる。これは、半導体装置101のz方向視(平面視)寸法を小さくするのに寄与する。
主ひさし部340が、主前方部341を有することにより、主リード300と樹脂パッケージ800との接合強度を高めることができる。また、半導体素子200と第1副リード400および第2副リード500とを近づけつつ、主リード裏面320と第1副リード裏面420および第2副リード裏面520とが不当に近づいてしまうことを回避することができる。
主ひさし部340が主側方部342および主後方部343を有することにより、主リード300と樹脂パッケージ800との接合強度を高めることができる。主全厚部330のすべてが、主ひさし部340に囲まれている構成は、主リード300と樹脂パッケージ800との接合強度を高めるのに好適である。
第1主側方連結部351A、第2主側方連結部351Bおよび主後方連結部352は、半導体装置101の製造工程において主リード300を適切に保持する。第1主側方連結部351A、第2主側方連結部351Bおよび主後方連結部352における各端面は、樹脂パッケージ800から露出するものの主リード裏面320とは離間している。このため、半導体装置101を面実装するためのはんだが、第1主側方連結部351A、第2主側方連結部351Bおよび主後方連結部352の各端面に誤って広がってしまうおそれが少ない。
主リード主面310に、主表面めっき層311が形成されていることにより、半導体素子200の裏面電極220と主リード主面310との接合強度を高めることができる。主表面めっき層311が、主ひさし部340のすべてに重なることにより、主リード主面310として利用できる面積を拡大することができる。
第1副リード400が、第1副ひさし部440を有することにより、第1副リード400と樹脂パッケージ800との接合強度を高めることができる。第1副ひさし部440が、第1副前方部441を有することにより、樹脂パッケージ800との接合強度を高めつつ、第1副リード裏面420と主リード裏面320との距離とが不当に近づいてしまうことを回避することができる。
第1副ひさし部440が、第1副側方部442および第1副後方部443を有することにより、第1副リード400と樹脂パッケージ800との接合強度を高めることができる。第1副全厚部430のすべてが、第1副ひさし部440に囲まれている構成は、第1副リード400と樹脂パッケージ800との接合強度を高めるのに好適である。第2副リード500側の第1副側方部442が相対的に大であることにより、接合強度の向上を図るとともに、第1副リード裏面420と第2副リード裏面520とが不当に近づいてしまうことを回避することができる。
第1副側方連結部451および第1副後方連結部452は、半導体装置101の製造工程において第1副リード400を適切に保持する。第1副側方連結部451のy方向端面および第1副後方連結部452のx方向端面は、樹脂パッケージ800から露出するものの第1副リード裏面420とは離間している。このため、半導体装置101を面実装するためのはんだが第1副側方連結部451のy方向端面および第1副後方連結部452のx方向端面に誤って広がってしまうおそれが少ない。
第1副リード主面410に、第1副表面めっき層411が形成されていることにより、第1ワイヤ600と第1副リード主面410との接合強度を高めることができる。
第2副リード500が、第2副ひさし部540を有することにより、第2副リード500と樹脂パッケージ800との接合強度を高めることができる。第2副ひさし部540が、第2副前方部541を有することにより、樹脂パッケージ800との接合強度を高めつつ、第2副リード裏面520と主リード裏面320との距離とが不当に近づいてしまうことを回避することができる。
第2副ひさし部540が、第2副側方部542および第2副後方部543を有することにより、第2副リード500と樹脂パッケージ800との接合強度を高めることができる。第2副全厚部530のすべてが、第2副ひさし部540に囲まれている構成は、第2副リード500と樹脂パッケージ800との接合強度を高めるのに好適である。第1副リード400側の第2副側方部542が相対的に大であることにより、接合強度の向上を図るとともに、第2副リード裏面520と第1副リード裏面420とが不当に近づいてしまうことを回避することができる。
第2副側方連結部551および第2副後方連結部552は、半導体装置101の製造工程において第2副リード500を適切に保持する。第2副側方連結部551のy方向端面および第2副後方連結部552のx方向端面は、樹脂パッケージ800から露出するものの第2副リード裏面520とは離間している。このため、半導体装置101を面実装するためのはんだが第2副側方連結部551のy方向端面および第2副後方連結部552のx方向端面に誤って広がってしまうおそれが少ない。
第2副リード主面510に、第2副表面めっき層511が形成されていることにより、第2ワイヤ700と第2副リード主面510との接合強度を高めることができる。
半導体素子200と主リード300の主リード主面310との接合においては、金属単体層からなる裏面電極220が、主リード主面310に直接接合されており、その接合に際しては振動が付与されていない。このような構成により、主リード300のうち半導体素子200の周囲に位置する領域に、振動を加味した余裕領域を設定する必要がない。これは、半導体装置101の小型化に有利である。
なお、実際のところ、主リード300、第1副リード400および第2副リード500をエッチングによってパターン形成した場合、主全厚部330と主ひさし部340との境界は、図1〜図9等に示した明確な角は形成されず、曲面となりうる。同様に、第1副リード400における第1副全厚部430と第1副ひさし部440との境界等も、曲面となりうる。これは、図1〜図9等に示した形態を意図した設計を経たとしても、半導体装置101が上述した非常に小型の構成である場合、エッチングの過程において上述した曲面が不可避的に生じる場合があるからである。
図12および図13は、本発明の第2実施形態に基づく半導体装置の一例を示している。本実施形態の半導体装置102は、切欠き380が設けられている箇所が、上述した実施形態と異なっている。
図12は、半導体装置102を示す斜視図である。図13は、半導体装置102を示す平面図である。
本実施形態においては、切欠き380は、z方向視(平面視)において、主リード300のうち第1副リード400とは反対側の部位から凹む形状である。また、主リード300は、第1副リード400とは反対側に位置する端面390を有している。切欠き380は、z方向視(平面視)において、端面390から凹む形状である。また、本実施形態においても、切欠き380は、主表面めっき層311を凹ませる形状である。なお、主後方連結部352は、端面391から後方に突出している。
このような実施形態によっても、半導体素子200が比較的小さい場合であっても、作業者に依らず、主リード300における所望の箇所に半導体素子200を配置することが可能となる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
101 半導体装置
200 半導体素子
201 表面
202 裏面
211 第1表面電極
212 第2表面電極
213 電極層
214 除去領域
216 アクティブ領域
217 MOSFET
218 単位セル
220 裏面電極
231 半導体層
232 共晶層
300 主リード
310 主リード主面
311 主表面めっき層
320 主リード裏面
321 主裏面めっき層
330 主全厚部
340 主ひさし部
341 主前方部
342 主側方部
343 主後方部
351A 第1主側方連結部
351B 第2主側方連結部
352 主後方連結部
380 切欠き
390 端面
391 端面
400 第1副リード
410 第1副リード主面
411 第1副表面めっき層
420 第1副リード裏面
421 第1副裏面めっき層
430 第1副全厚部
440 第1副ひさし部
441 第1副前方部
442 第1副側方部
443 第1副後方部
451 第1副側方連結部
452 第1副後方連結部
500 第2副リード
510 第2副リード主面
511 第2副表面めっき層
520 第2副リード裏面
521 第2副裏面めっき層
530 第2副全厚部
540 第2副ひさし部
541 第2副前方部
542 第2副側方部
543 第2副後方部
551 第2副側方連結部
552 第2副後方連結部
600 第1ワイヤ
610,710 ファーストボンディング部
620,720 セカンドボンディング部
630 第1バンプ
700 第2ワイヤ
730 第2バンプ
800 樹脂パッケージ
L1,L2,L3 離間距離
x,y 方向
z 厚さ方向

Claims (32)

  1. 半導体素子と、
    前記半導体素子が配置された主リードと、
    前記半導体素子および前記主リードを覆う樹脂パッケージと、を備え、
    前記主リードには、前記半導体素子の厚さ方向視である平面視において前記主リードの中心側に凹む切欠きが形成されており、
    前記半導体素子に導通する第1副リードを更に備え、
    前記第1副リードは、前記主リードから離間しており、且つ、前記樹脂パッケージから露出しており、
    前記主リードは、互いに反対側を向く主リード主面および主リード裏面を有し、
    前記主リード主面には、前記半導体素子が配置されており、
    前記主リードは、主全厚部および主ひさし部を含み、
    前記主全厚部は、前記主リード主面から前記主リード裏面にわたっている部分であり、
    前記主ひさし部は、前記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向に、前記主全厚部から突出しており、
    前記主リードは、前記主ひさし部から突出する第1主側方連結部を含み、
    前記第1主側方連結部の突出する方向は、前記主リードから前記第1副リードに向かう方向に直交する方向であり、
    前記第1主側方連結部は、前記樹脂パッケージから露出する端面を有し、
    前記主リードは、前記主ひさし部から突出する第2主側方連結部を含み、
    前記第2主側方連結部の突出する方向は、前記主リードから前記第1副リードに向かう方向に直交する方向であり、
    前記第2主側方連結部は、前記樹脂パッケージから露出する端面を有し、
    前記第1主側方連結部および前記第2主側方連結部は、互いに並列されている、半導体装置。
  2. 前記切欠きは、平面視において、前記第1副リードから前記主リードに向かう方向に凹む形状である、請求項に記載の半導体装置。
  3. 前記主リードは、前記主リードにおいて最も前記第1副リード側に位置する端面を有し、
    前記切欠きは、平面視において、前記端面から凹む形状である、請求項または請求項に記載の半導体装置。
  4. 前記切欠きは、平面視において、前記主リードのうち前記第1副リードとは反対側の部位から凹む形状である、請求項に記載の半導体装置。
  5. 前記主リードは、前記主リードにおいて前記第1副リードとは反対側に位置する端面を有し、
    前記切欠きは、平面視において、前記端面から凹む形状である、請求項に記載の半導体装置。
  6. 前記半導体素子は、平面視において、前記主全厚部および主ひさし部のいずれにも重なっている、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の半導体装置。
  7. 前記切欠きは、前記主ひさし部に形成されている、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の半導体装置。
  8. 前記半導体素子は、前記半導体素子の全体にわたって、平面視において、前記主リードに重なる、請求項1ないし請求項のいずれかに記載の半導体装置。
  9. 前記主ひさし部は、主前方部を有し、前記主前方部は、前記主全厚部から前記第1副リードに向かって突出しており、
    前記切欠きは、前記主前方部に形成されている、請求項ないし請求項のいずれかに記載の半導体装置。
  10. 前記主ひさし部は、主側方部を有し、前記主側方部は、前記主前方部の突出する方向に対して直角である方向に、前記主全厚部から突出している、請求項に記載の半導体装置。
  11. 前記第2主側方連結部は、前記主リードから前記第1副リードに向かう方向において、前記第1主側方連結部と前記第1副リードとの間に位置している、請求項1ないし請求項10に記載の半導体装置。
  12. 前記第1主側方連結部および前記第2主側方連結部の離間距離は、0.2〜0.3mmである、請求項1ないし請求項11に記載の半導体装置。
  13. 前記主ひさし部は、主後方部を有し、前記主後方部は、前記主前方部が突出する方向とは反対方向に、前記主全厚部から突出している、請求項に記載の半導体装置。
  14. 前記主リードは、前記主後方部から突出する主後方連結部を含み、前記主後方連結部は、前記樹脂パッケージから露出する端面を有する、請求項13に記載の半導体装置。
  15. 前記主全厚部は、全体にわたって、平面視において、前記主ひさし部に囲まれている、請求項1ないし請求項14のいずれかに記載の半導体装置。
  16. 前記主リードに形成され、前記半導体素子および前記主リードの間に介在している主表面めっき層を更に備える、請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の半導体装置。
  17. 前記主表面めっき層は、平面視略矩形状である、請求項16に記載の半導体装置。
  18. 前記切欠きは、平面視において前記主表面めっき層を凹ませた形状である、請求項16または請求項17に記載の半導体装置。
  19. 前記主表面めっき層は、前記主ひさし部の全体に重なる、請求項16に記載の半導体装置。
  20. 前記第1副リードは、第1副全厚部および第1副ひさし部を含み、
    前記第1副リードは、互いに反対側を向く第1副リード主面および第1副リード裏面を有し、
    前記第1副全厚部は、前記第1副リード主面から前記第1副リード裏面にわたる部位であり、
    前記第1副ひさし部は、前記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向に、前記第1副全厚部から突出しており、且つ、前記第1副リード主面を構成している、請求項に記載の半導体装置。
  21. 前記第1副ひさし部は、第1副前方部を有し、
    前記第1副前方部は、前記第1副全厚部から前記主リードに向かって突出している、請求項20に記載の半導体装置。
  22. 前記第1副リードは、前記第1副ひさし部から突出している第1副側方連結部を含み、
    前記第1副側方連結部の突出する方向は、前記主リードから前記第1副リードに向かう方向に直交する方向であり、
    前記第1副側方連結部は、前記樹脂パッケージから露出する端面を有する、請求項20に記載の半導体装置。
  23. 前記第1副側方連結部と前記主リードとの離間距離は、0.2〜0.3mmである、請求項22に記載の半導体装置。
  24. 前記半導体素子に接合され、前記半導体素子および前記第1副リードを導通させる第1ワイヤを更に備える、請求項に記載の半導体装置。
  25. 前記第1副リードおよび前記第1ワイヤの間に介在する第1副表面めっき層を更に備える、請求項24に記載の半導体装置。
  26. 前記半導体素子に導通する第2副リードを更に備え、
    前記第2副リードは、前記主リードから離間しており、且つ、前記樹脂パッケージから露出している、請求項に記載の半導体装置。
  27. 前記半導体素子に接合され、前記半導体素子および前記第2副リードを導通させる第2ワイヤを更に備える、請求項26に記載の半導体装置。
  28. 前記第2副リードおよび前記第2ワイヤの間に介在する第2副表面めっき層を更に備える、請求項27に記載の半導体装置。
  29. 前記半導体素子は、互いに積層された半導体層、半導体と金属との共晶層および裏面電極を構成する金属単体層を有しており、前記金属単体層が前記主リードに直接接合されている、請求項1ないし請求項28のいずれかに記載の半導体装置。
  30. 前記共晶層は、SiとAuとの共晶からなる、請求項29に記載の半導体装置。
  31. 前記金属単体層は、前記共晶層よりも薄い、請求項29または請求項30に記載の半導体装置。
  32. 半導体素子と、
    前記半導体素子が配置された主リードと、
    前記半導体素子および前記主リードを覆う樹脂パッケージと、を備え、
    前記主リードには、前記半導体素子の厚さ方向視である平面視において前記主リードの中心側に凹む切欠きが形成されており、
    前記半導体素子に導通する第1副リードを更に備え、
    前記第1副リードは、前記主リードから離間しており、且つ、前記樹脂パッケージから露出しており、
    前記主リードは、互いに反対側を向く主リード主面および主リード裏面を有し、
    前記主リード主面には、前記半導体素子が配置されており、
    前記主リードは、主全厚部および主ひさし部を含み、
    前記主全厚部は、前記主リード主面から前記主リード裏面にわたっている部分であり、
    前記主ひさし部は、前記半導体素子の厚さ方向に対して直角である方向に、前記主全厚部から突出しており、
    前記主ひさし部は、主前方部を有し、前記主前方部は、前記主全厚部から前記第1副リードに向かって突出しており、
    前記切欠きは、前記主前方部に形成されており、
    前記主ひさし部は、主後方部を有し、前記主後方部は、前記主前方部が突出する方向とは反対方向に、前記主全厚部から突出しており、
    前記主リードは、前記主後方部から突出する主後方連結部を含み、前記主後方連結部は、前記樹脂パッケージから露出する端面を有する、半導体装置。
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