JP7266508B2 - 半導体装置 - Google Patents

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    • H01L2224/451Material 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
    • H01L2224/45117Material 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
    • H01L2224/45124Aluminium (Al) as principal constituent
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    • H01L2224/45138Material 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
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
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    • H01L2224/45138Material 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
    • H01L2224/45147Copper (Cu) as principal constituent
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    • H01L2224/48221Connecting 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
    • H01L2224/48245Connecting 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
    • H01L2224/48247Connecting 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
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    • H01L2224/732Location after the connecting process
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    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
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    • H01L2224/8338Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83399Material
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    • H01L2224/83438Material 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
    • H01L2224/83447Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/83Methods 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
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/8385Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
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    • H01L2224/84Methods 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
    • H01L2224/8438Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/84399Material
    • H01L2224/84498Material 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
    • H01L2224/84499Material of the matrix
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    • H01L2224/84Methods 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
    • H01L2224/8438Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/84399Material
    • H01L2224/84498Material 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
    • H01L2224/84598Fillers
    • H01L2224/84599Base material
    • H01L2224/846Base 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
    • H01L2224/84638Base 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
    • H01L2224/84639Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/84Methods 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
    • H01L2224/848Bonding techniques
    • H01L2224/8485Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
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    • H01L24/01Means 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
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
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    • H01L24/01Means 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
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
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    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
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Description

本発明は、半導体装置に関し、例えば、スイッチング用の電界効果トランジスタを含む半導体チップを封止した半導体装置に好適に利用できるものである。
電源回路の一例として広く使用されているインバータ回路は、電源電圧が供給される端子と、グランド電圧が供給される端子との間に、ハイサイドスイッチ用のパワーMOSFETとロウサイドスイッチ用のパワーMOSFETとが直列に接続された構成を有している。ハイサイドスイッチ用のパワーMOSFETのゲート電圧とロウサイドスイッチ用のパワーMOSFETのゲート電圧とを制御回路で制御することで、インバータ回路による電源電圧の変換を行うことができる。
特開2018-121035号公報(特許文献1)には、ハイサイドスイッチ用のパワーMOSFETを含む半導体チップと、ロウサイドスイッチ用のパワーMOSFETを含む半導体チップと、それらを制御する半導体チップと、を封止した半導体装置に関する技術が記載されている。
特開2018-121035号公報
スイッチング用の電界効果トランジスタを含む半導体チップを封止した半導体装置において、信頼性を向上させることが望まれる。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態によれば、半導体装置は、スイッチング用の第1電界効果トランジスタを含む第1半導体チップと、前記第1半導体チップが第1接合材を介して搭載された第1チップ搭載部と、前記第1半導体チップの第1ソース用パッドに第1金属板を介して電気的に接続された第1リードと、前記第1リードと一体的に形成された第1金属部と、これらを封止する封止体と、を備える。前記第1半導体チップの第1ドレイン用裏面電極と前記第1チップ搭載部とが、前記第1接合材を介して接合され、前記第1金属板と前記第1半導体チップの前記第1ソース用パッドとが、第2接合材を介して接合され、前記第1金属板と前記第1金属部とが、第3接合材を介して接合されている。前記第1接合材、前記第2接合材および前記第3接合材は、導電性を有する。前記第1接合材および前記第2接合材のそれぞれの弾性率は、前記第3接合材の弾性率よりも低い。
一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
一実施の形態の半導体装置を用いたインバータ回路を示す回路図である。 一実施の形態の半導体装置の上面図である。 一実施の形態の半導体装置の下面図である。 一実施の形態の半導体装置の平面透視図である。 一実施の形態の半導体装置の平面透視図である。 一実施の形態の半導体装置の平面透視図である。 一実施の形態の半導体装置の断面図である。 一実施の形態の半導体装置の断面図である。 一実施の形態の半導体装置の断面図である。 一実施の形態の半導体装置の断面図である。 一実施の形態の半導体装置の製造工程中の平面図である。 図11に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図12と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図12と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図12と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図12に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図16と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図16と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図16と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図16に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図20に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。 図21と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図21に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。 図23と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図23に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。 図25と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 一実施の形態の半導体装置の実装例を示す断面図である。 一実施の形態の半導体装置の実装例を示す断面図である。 一実施の形態の半導体装置の実装例を示す断面図である。 一実施の形態の半導体装置の実装例を示す断面図である。 低弾性接合材と高弾性接合材の特性を比較してまとめた表である。 一実施の形態と他の実施の形態のそれぞれにおける接合材についてまとめた表である。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
また、本願においては、電界効果トランジスタをMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)または単にMOSと記載するが、ゲート絶縁膜として非酸化膜を除外するものではない。すなわち、本願において、MOSFETというときは、ゲート絶縁膜に酸化膜(酸化シリコン膜)を用いたMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor:MIS型電界効果トランジスタ)だけでなく、酸化膜(酸化シリコン膜)以外の絶縁膜をゲート絶縁膜に用いたMISFETも含むものとする。
(実施の形態1)
<回路構成について>
図1は、本実施の形態の半導体装置(半導体パッケージ)PKGを用いた電子装置の一例を示す回路図であり、ここでは、半導体装置PKGを用いてインバータ回路INVを構成した場合の回路図が示されている。なお、図1において、符号CPHを付した点線で囲まれた部分が、半導体チップCPH内に形成され、符号CPLを付した点線で囲まれた部分が、半導体チップCPL内に形成され、符号CPCを付した点線で囲まれた部分が、半導体チップCPC内に形成され、符号PKGを付した一点鎖線で囲まれた部分が、半導体装置PKG内に形成されている。
図1に示されるインバータ回路INVに用いられている半導体装置PKGは、2つのパワーMOSFET1,2と、パワーMOSFET1に流れる電流を検知するためのセンスMOSFET3と、パワーMOSFET2に流れる電流を検知するためのセンスMOSFET4と、制御回路CLCとを有している。制御回路CLCは、半導体チップ(制御用半導体チップ)CPC内に形成され、パワーMOSFET1およびセンスMOSFET3は、半導体チップ(ハイサイド用半導体チップ、パワーチップ)CPH内に形成され、パワーMOSFET2およびセンスMOSFET4は、半導体チップ(ロウサイド用半導体チップ、パワーチップ)CPL内に形成されている。そして、これら3つの半導体チップCPC,CPH,CPLが1つの同一のパッケージとして封止されて、半導体装置PKGが形成されている。
制御回路CLCは、パワーMOSFET1のゲートの電位を制御するハイサイド用ドライバ回路と、パワーMOSFET2のゲートの電位を制御するロウサイド用ドライバ回路と、を含んでいる。制御回路CLCは、半導体装置PKGの外部の制御回路CTから制御回路CLCに供給された信号などに応じて、パワーMOSFET1,2のそれぞれのゲートの電位を制御し、パワーMOSFET1,2のそれぞれの動作を制御する回路である。
パワーMOSFET1のゲートは、制御回路CLCのハイサイド用ドライバ回路に接続され、パワーMOSFET2のゲートは、制御回路CLCのロウサイド用ドライバ回路に接続されている。パワーMOSFET1のドレインD1は端子TE1に接続され、パワーMOSFET1のソースS1は端子TE2に接続され、パワーMOSFET2のドレインD2は端子TE3に接続され、パワーMOSFET2のソースS2は端子TE4に接続されている。制御回路CLCは端子TE5に接続され、この端子TE5は、半導体装置PKGの外部に設けられた制御回路CTに接続されている。端子TE1,TE2,TE3,TE4,TE5は、いずれも、半導体装置PKGの外部接続用端子であり、後述のリードLDにより形成されている。端子TE1は、電源電位(VIN)が供給されるための端子であり、端子TE4は、電源電位よりも低い基準電位、例えばグランド電位(GND)が供給されるための端子である。端子TE2と端子TE3とは、半導体装置PKGの外部において、電気的に接続される。このため、パワーMOSFET1とパワーMOSFET2とが、電源電位供給用の端子TE1と基準電位供給用の端子TE4との間に、直列に接続された状態になっている。
パワーMOSFET1のソースS1とパワーMOSFET2のドレインD1との接続点TE6は、半導体装置PKGの外部(例えば半導体装置PKGを実装する配線基板)に設けられており、この接続点TE6は、負荷(ここではモータMOTのコイルCL)に接続されている。半導体装置PKGを用いたインバータ回路INVに供給された直流電力は、インバータ回路INVで交流電力に変換されて、負荷(ここではモータMOTのコイルCL)に供給される。
パワーMOSFET1が、ハイサイドスイッチ(高電位側スイッチ)用の電界効果トランジスタに対応し、パワーMOSFET2が、ロウサイドスイッチ(低電位側スイッチ)用の電界効果トランジスタに対応している。パワーMOSFET1,2は、それぞれ、スイッチング用のパワートランジスタとみなすことができる。
パワーMOSFET1に流れる電流はセンスMOSFET3により検知され、センスMOSFET3を流れる電流に応じて、パワーMOSFET1が制御される。また、パワーMOSFET2に流れる電流はセンスMOSFET4により検知され、センスMOSFET4を流れる電流に応じて、パワーMOSFET2が制御される。
センスMOSFET3のドレインD3は、パワーMOSFET1のドレインD1と電気的に接続され、センスMOSFET3のゲートは、パワーMOSFET1のゲートと電気的に接続されている。センスMOSFET3のソースS3は、制御回路CLCに接続されている。センスMOSFET4のドレインD4は、パワーMOSFET2のドレインD2と電気的に接続され、センスMOSFET4のゲートは、パワーMOSFET2のゲートと電気的に接続されている。センスMOSFET4のソースS4は、制御回路CLCに接続されている。
<半導体装置の構造について>
図2は、本実施の形態の半導体装置PKGの上面図であり、図3は、半導体装置PKGの下面図(裏面図)であり、図4~図6は、半導体装置PKGの平面透視図であり、図7~図10は、半導体装置PKGの断面図である。図4には、半導体装置PKGを下面側から見たときの、封止部MRを透視した平面透視図が示されている。また、図5は、図4において、更にワイヤBWおよび金属板MP1,MP2を透視(省略)したときの半導体装置PKGの下面側の平面透視図が示されている。また、図6は、図5において、更に半導体チップCPC,CPH,CPLを透視(省略)したときの半導体装置PKGの下面側の平面透視図が示されている。図3~図6では、半導体装置PKGの向きは同じである。また、図4~図6では、封止部MRの外周の位置を点線で示してある。また、図2~図4のA1-A1線の位置での半導体装置PKGの断面が、図7にほぼ対応し、図2~図4のA2-A2線の位置での半導体装置PKGの断面が、図8にほぼ対応し、図2~図4のA3-A3線の位置での半導体装置PKGの断面が、図9にほぼ対応し、図2~図4のA4-A4線の位置での半導体装置PKGの断面が、図10にほぼ対応している。なお、各平面図に示した符号Xは第1方向(以下、X方向と称する)、符号Yは第1方向Xに直交する第2方向(以下、Y方向と称する)を示している。すなわち、X方向とY方向とは、互いに直交する方向である。
図2~図10に示される本実施の形態の半導体装置(半導体パッケージ)PKGは、樹脂封止型の半導体パッケージ形態の半導体装置であり、ここではSOP(Small Outline Package)形態の半導体装置である。以下、図2~図10を参照しながら、半導体装置PKGの構成について説明する。
図2~図10に示される本実施の形態の半導体装置PKGは、ダイパッド(チップ搭載部)DPC,DPH,DPLと、そのダイパッドDPC,DPH,DPLの各々の主面上に搭載された半導体チップCPC,CPH,CPLと、金属板MP1,MP2と、複数のワイヤ(ボンディングワイヤ)BWと、複数のリードLDと、これらを封止する封止部(封止体)MRとを有している。
樹脂封止部(樹脂封止体)としての封止部MRは、例えば熱硬化性樹脂材料などの樹脂材料などからなり、フィラーなどを含むこともできる。例えば、フィラーを含むエポキシ樹脂などを用いて封止部MRを形成することができる。エポキシ系の樹脂以外にも、低応力化を図る等の理由から、例えばフェノール系硬化剤、シリコーンゴムおよびフィラー等が添加されたビフェニール系の熱硬化性樹脂を、封止部MRの材料として用いても良い。
封止部MRは、主面(上面)MRaと、主面MRaとは反対側の裏面(下面、底面)MRbと、主面MRaおよび裏面MRbに交差する側面MRc1,MRc2,MRc3,MRc4と、を有している。すなわち、封止部MRの外観は、主面MRa、裏面MRbおよび側面MRc1,MRc2,MRc3,MRc4で囲まれた薄板状とされている。封止部MRの側面MRc1,MRc2,MRc3,MRc4のうち、側面MRc1と側面MRc3とが互いに反対側に位置し、側面MRc2と側面MRc4とが互いに反対側に位置し、側面MRc1と側面MRc2,MRc4とが互いに交差し、側面MRc3と側面MRc2,MRc4とが互いに交差している。側面MRc1,MRc3は、X方向に略平行であり、側面MRc2,MRc4は、Y方向に略平行である。また、主面MRaおよび裏面MRbのそれぞれは、X方向およびY方向の両方に平行な面である。
封止部MRの平面形状、すなわち、封止部MRの主面MRaおよび裏面MRbの平面形状は、例えば矩形状(長方形状)である。なお、封止部MRの平面形状を構成する矩形は、X方向に平行な辺とY方向に平行な辺とを有する矩形であるが、封止部MRのX方向の寸法は、封止部MRのY方向の寸法よりも大きい。
複数のリードLDのそれぞれは、一部が封止部MR内に封止され、他の一部が封止部MRの側面から封止部MRの外部に突出している。以下では、リードLDのうちの封止部MR内に位置する部分をインナリード部と呼び、リードLDのうちの封止部MR外に位置する部分をアウタリード部と呼ぶものとする。リードLDのアウタリード部には、半田メッキ層などのメッキ層(図示せず)を形成することもできる。これにより、半導体装置PKGを配線基板などに実装(半田実装)しやすくすることができる。
なお、本実施の形態の半導体装置PKGは、各リードLDの一部(アウタリード部)が封止部MRの側面から突出した構造であり、以下ではこの構造に基づいて説明するが、この構造に限定されるものではない。例えば、封止部MRの側面から各リードLDがほとんど突出せず、かつ封止部MRの裏面MRbで各リードLDの一部が露出した構成(SON(Small Outline Nonleaded Package)型の構成)などを採用することもできる。
複数のリードLDは、封止部MRの側面MRc1側に配置された複数のリードLDと、封止部MRの側面MRc3側に配置された複数のリードLDとで構成されている。図2~図10の場合は、封止部MRの側面MRc2側と封止部MRの側面MRc4側には、リードLDは配置されていない。封止部MRの側面MRc1側に配置された複数のリードLDは、平面視においてそれぞれY方向に延在しており、かつX方向に所定の間隔で並んでいる。また、封止部MRの側面MRc3側に配置された複数のリードLDは、平面視においてそれぞれY方向に延在しており、かつX方向に所定の間隔で並んでいる。各リードLDのアウタリード部は、アウタリード部の端部近傍の下面が封止部MRの裏面MRbとほぼ同一平面上に位置するように、折り曲げ加工されている。リードLDのアウタリード部は、半導体装置PKGの外部接続用端子部(外部端子)として機能する。なお、半導体装置PKGが有する複数のリードLDは、後述のリードLD1,LD2,LD3,LD4,LD5a,LD5b,LD6,LD7,LD8を含んでいる。
ダイパッドDPCは、半導体チップCPCを搭載するチップ搭載部であり、ダイパッドDPHは、半導体チップCPHを搭載するチップ搭載部であり、ダイパッドDPLは、半導体チップCPLを搭載するチップ搭載部である。ダイパッドDPC,DPH,DPLのそれぞれの平面形状は、例えば、X方向に平行な辺とY方向に平行な辺とを有する矩形である。図2~図10の場合は、半導体チップCPC,CPH,CPLのそれぞれにおいて、Y方向の寸法がX方向の寸法よりも大きいことを反映して、ダイパッドDPC,DPH,DPLのそれぞれは、Y方向の寸法がX方向の寸法よりも大きくなっている。
ダイパッドDPHとダイパッドDPCとダイパッドDPLとは、この順でX方向に並んで配置されている。このため、ダイパッドDPHとダイパッドDPLとの間にダイパッドDPCが配置されている。ダイパッドDPHとダイパッドDPCとは、X方向に隣り合っているが、互いに接してはおらず、所定の間隔で離間しており、それらの間には封止部MRの一部が介在している。また、ダイパッドDPCとダイパッドDPLとは、X方向に隣り合っているが、互いに接してはおらず、所定の間隔で離間しており、それらの間には封止部MRの他の一部が介在している。
ダイパッドDPC,DPH,DPLと複数のリードLDとは、導電体(金属材料)で構成されており、好ましくは銅(Cu)または銅合金からなる。また、ダイパッドDPC,DPH,DPLと複数のリードLDとリード連結部LB1,LB2,LB3,LB4とは、同じ材料(同じ金属材料)で形成されていることが好ましく、これにより、ダイパッドDPC,DPH,DPLおよび複数のリードLDが連結されたリードフレームを作製しやすくなり、リードフレームを用いた半導体装置PKGの製造が容易になる。
ダイパッドDPCは、半導体チップCPCを搭載する側の主面DPCaと、それとは反対側の裏面DPCbとを有している。また、ダイパッドDPHは、半導体チップCPHを搭載する側の主面DPHaと、それとは反対側の裏面DPHbとを有している。また、ダイパッドDPLは、半導体チップCPLを搭載する側の主面DPLaと、それとは反対側の裏面DPLbとを有している。
各ダイパッドDPC,DPH,DPLは、少なくとも一部が封止部MRによって封止されているが、本実施の形態では、ダイパッドDPCの裏面DPCbとダイパッドDPHの裏面DPHbとダイパッドDPLの裏面DPLbとが、封止部MRの主面MRaから露出されている。これにより、半導体チップCPC,CPH,CPLの動作時に発生した熱を、主に半導体チップCPC,CPH,CPLの裏面からダイパッドDPC,DPH,DPLを通じて半導体装置PKGの外部に放熱することができる。
また、ダイパッドDPC,DPH,DPL、リードLDおよびリード連結部LB2,LB4において、半導体チップCPC,CPH,CPLが搭載される領域、ワイヤBWが接続される領域、および金属板MP1,MP2が接続される領域には、銀(Ag)などからなるメッキ層(図示せず)を形成することもできる。これにより、半導体チップCPC,CPH,CPL、金属板MP1,MP2およびワイヤBWを、ダイパッドDPC,DPH,DPL、リードLDおよびリード連結部LB2,LB4に、より的確に接続することができる。
ダイパッドDPHの主面DPHa上には、半導体チップCPHが、その裏面をダイパッドDPHに向けた状態で搭載されている。半導体チップCPHは、導電性の接合材(接着層)BD1を介してダイパッドDPHの主面DPHa上に搭載されている。半導体チップCPHの裏面(裏面全面)には裏面電極(電極、ドレイン電極、ドレイン用裏面電極)BEHが形成されており、この裏面電極BEHは、導電性の接合材BD1を介してダイパッドDPHに接合されて電気的に接続されている。
また、ダイパッドDPLの主面DPLa上には、半導体チップCPLが、その裏面をダイパッドDPLに向けた状態で搭載されている。半導体チップCPLは、導電性の接合材(接着層)BD2を介してダイパッドDPLの主面DPLa上に搭載されている。半導体チップCPLの裏面(裏面全面)には裏面電極(電極、ドレイン電極、ドレイン用裏面電極)BELが形成されており、この裏面電極BELは、導電性の接合材BD2を介してダイパッドDPLに接合されて電気的に接続されている。
また、ダイパッドDPCの主面DPCa上には、半導体チップCPCが、その裏面をダイパッドDPCに向けた状態で搭載されている。半導体チップCPCは、接合材(接着層)BD3を介してダイパッドDPCの主面DPCa上に搭載されているが、この接合材BD3は、導電性であっても、絶縁性であってもよい。
半導体チップCPC,CPH,CPLのそれぞれの平面形状は、例えば矩形状であり、より特定的には、X方向に平行な辺とY方向に平行な辺とを有する矩形である。ダイパッドDPHの平面寸法(平面積)は、半導体チップCPHの平面寸法よりも大きく、ダイパッドDPLの平面寸法は、半導体チップCPLの平面寸法よりも大きく、ダイパッドDPCの平面寸法は、半導体チップCPCの平面寸法よりも大きい。このため、平面視において、半導体チップCPHは、ダイパッドDPHの主面DPHaに内包され、半導体チップCPLは、ダイパッドDPLの主面DPLaに内包され、半導体チップCPCは、ダイパッドDPCの主面DPCaに内包されている。半導体チップCPC,CPH,CPLは、封止部MR内に封止されており、封止部MRから露出されない。
半導体チップCPHの裏面電極BEHは、上記パワーMOSFET1のドレイン電極と、上記センスMOSFET3のドレイン電極とを兼ねている。このため、半導体チップCPHの裏面電極BEHは、半導体チップCPH内に形成された上記パワーMOSFET1のドレイン(D1)と、上記センスMOSFET3のドレイン(D3)とに、電気的に接続されている。また、半導体チップCPLの裏面電極BELは、上記パワーMOSFET2のドレイン電極と、上記センスMOSFET4のドレイン電極とを兼ねている。このため、半導体チップCPLの裏面電極BELは、半導体チップCPL内に形成された上記パワーMOSFET2のドレイン(D2)と、上記センスMOSFET4のドレイン(D4)とに、電気的に接続されている。
接合材BD1,BD2は、好ましくは銀ペースト(銀ペースト型接合材)などのペースト型導電性接合材からなる。半導体装置PKGにおいては、接合材BD1,BD2のそれぞれを構成するペースト型導電性接合材は、既に硬化した状態となっている。
半導体チップCPHの表面(裏面電極BEHが形成された側とは反対側の主面)には、ゲート用のボンディングパッドPDHGと、ソース用のボンディングパッドPDHS1,PDHS2と、温度検知用ダイオードのアノード用のボンディングパッドPDHAおよびカソード用のボンディングパッドPDHCとが配置されている。また、半導体チップCPLの表面(裏面電極BELが形成された側とは反対側の主面)には、ゲート用のボンディングパッドPDLGと、ソース用のボンディングパッドPDLS1,PDLS2と、温度検知用ダイオードのアノード用のボンディングパッドPDLAおよびカソード用のボンディングパッドPDLCとが配置されている。また、半導体チップCPCの表面(裏面側とは反対側の主面)には、複数のボンディングパッドPDCが配置されている。なお、以下では、「ボンディングパッド」、「ボンディングパッド電極」、「パッド電極」あるいは「電極」を、単に「パッド」と称することとする。
半導体チップCPCのパッドPDCは、半導体チップCPCの内部配線を通じて、半導体チップCPC内に形成された上記制御回路CLCに電気的に接続されている。
半導体チップCPHのゲート用のパッドPDHGは、半導体チップCPH内に形成された上記パワーMOSFET1のゲート電極および上記センスMOSFET3のゲート電極に電気的に接続されている。また、半導体チップCPHのソース用のパッドPDHS1は、半導体チップCPH内に形成された上記パワーMOSFET1のソース(S1)に電気的に接続され、一方、半導体チップCPHのソース用のパッドPDHS2は、半導体チップCPH内に形成された上記センスMOSFET3のソース(S3)に電気的に接続されている。半導体チップCPHにおいて、ソース用のパッドPDHS1の平面寸法(面積)は、他のパッドPDHG,PDHS2,PDHA,PDHCのそれぞれの平面寸法よりも大きい。
また、半導体チップCPLのゲート用のパッドPDLGは、半導体チップCPL内に形成された上記パワーMOSFET2のゲート電極および上記センスMOSFET4のゲート電極に電気的に接続されている。また、半導体チップCPLのソース用のパッドPDLS1は、半導体チップCPL内に形成された上記パワーMOSFET2のソース(S2)に電気的に接続され、一方、半導体チップCPLのソース用のパッドPDLS2は、半導体チップCPL内に形成された上記センスMOSFET4のソース(S4)に電気的に接続されている。半導体チップCPLにおいて、ソース用のパッドPDLS1の平面寸法(面積)は、他のパッドPDLG,PDLS2,PDLA,PDLCのそれぞれの平面寸法よりも大きい。
なお、半導体チップCPHを構成する半導体基板には、パワーMOSFET1を構成する複数の単位トランジスタセルが形成されており、パワーMOSFET1は、これら複数の単位トランジスタセルが並列に接続されることで形成されている。また、半導体チップCPLを構成する半導体基板には、パワーMOSFET2を構成する複数の単位トランジスタセルが形成されており、パワーMOSFET2は、これら複数の単位トランジスタセルが並列に接続されることで形成されている。各単位トランジスタセルは、例えばトレンチゲート型MISFETからなる。半導体チップCPH,CPLのそれぞれにおいて、パワーMOSFET(1,2)のソース・ドレイン間の電流は、その半導体チップを構成する半導体基板の厚さ方向に流れる。
半導体チップCPHには、上記パワーMOSFET1および上記センスMOSFET3だけでなく、温度検知用のダイオードも形成されており、パッドPDHAは、その温度検知用ダイオードのアノードに電気的に接続され、パッドPDHCは、その温度検知用ダイオードのカソードに電気的に接続されている。また、半導体チップCPLには、上記パワーMOSFET2および上記センスMOSFET4だけでなく、温度検知用のダイオードも形成されており、パッドPDLAは、その温度検知用ダイオードのアノードに電気的に接続され、パッドPDLCは、その温度検知用ダイオードのカソードに電気的に接続されている。なお、温度検知用のダイオードは、上記図1の回路図では、図示を省略してある。
半導体チップCPHの表面において、ソース用のパッドPDHS1以外のパッド(ここではパッドPDHG,PDHS2,PDHA,PDHC)は、半導体チップCPCに対向する側の辺に沿って配置されている。そして、半導体チップCPHのソース用のパッドPDHS1以外のパッドPDHG,PDHS2,PDHA,PDHCは、それぞれ、ワイヤBWを介して半導体チップCPCのパッドPDCと電気的に接続されている。すなわち、パッドPDHG,PDHS2,PDHA,PDHCのそれぞれにワイヤBWの一端が接続され、そのワイヤBWの他端は、半導体チップCPCのパッドPDCに接続されている。
また、半導体チップCPLの表面において、ソース用のパッドPDLS1以外のパッド(ここではパッドPDLG,PDLS2,PDLA,PDLC)は、半導体チップCPCに対向する側の辺に沿って配置されている。そして、半導体チップCPLのソース用のパッドPDLS1以外のパッドPDLG,PDLS2,PDLA,PDLCは、それぞれ、ワイヤBWを介して半導体チップCPCのパッドPDCと電気的に接続されている。すなわち、パッドPDLG,PDLS2,PDLA,PDLCのそれぞれにワイヤBWの一端が接続され、そのワイヤBWの他端は、半導体チップCPCのパッドPDCに接続されている。
ワイヤ(ボンディングワイヤ)BWは、導電性の接続部材であり、より特定的には導電性のワイヤである。ワイヤBWは、金属からなるため、金属線(金属細線)とみなすこともできる。ワイヤBWとしては、金(Au)ワイヤ、銅(Cu)ワイヤ、あるいはアルミニウム(Al)ワイヤなどを好適に用いることができる。ワイヤBWは、封止部MR内に封止されており、封止部MRから露出されない。各リードLDにおいて、ワイヤBWの接続箇所は、封止部MR内に位置するインナリード部である。
半導体チップCPHのソース用のパッドPDHS1は、金属板MP1を通じて、リード連結部(リード配線部、金属部)LB2と電気的に接続されている。すなわち、金属板MP1は、半導体チップCPHのソース用のパッドPDHS1に導電性の接合材 (接着層)BD4を介して接合され、また、リード連結部LB2に導電性の接合材(接着層)BD5を介して接合されている。リード連結部LB2は、接合材BD5を介して金属板MP1を接合する金属部とみなすこともできる。
半導体チップCPLのソース用のパッドPDLS1は、金属板MP2を通じて、リード連結部(リード配線部、金属部)LB4と電気的に接続されている。すなわち、金属板MP2は、半導体チップCPLのソース用のパッドPDLS1に導電性の接合材(接着層)BD6を介して接合され、また、リード連結部LB4に導電性の接合材(接着層)BD7を介して接合されている。リード連結部LB4は、接合材BD7を介して金属板MP2を接合する金属部とみなすこともできる。
半導体チップCPHのソース用のパッドPDHS1とリードLD2とを電気的に接続するのに、ワイヤではなく金属板MP1を用いたことで、パワーMOSFET1のオン抵抗を低減できる。また、半導体チップCPLのソース用のパッドPDLS1とリードLD4とを電気的に接続するのに、ワイヤではなく金属板MP2を用いたことで、パワーMOSFET2のオン抵抗を低減できる。これにより、パッケージ抵抗を低減でき、導通損失を低減できる。
接合材BD4,BD5,BD6,BD7は、好ましくは、銀ペースト(銀ペースト型接合材)などのペースト型導電性接合材からなる。半導体装置PKGにおいては、接合材BD4,BD5,BD6,BD7のそれぞれを構成するペースト型導電性接合材は、既に硬化した状態となっている。
金属板MP1,MP2は、導電体からなる導体板であるが、好ましくは、ダイパッドDPH,DPL,DPC、リードLDおよびリード連結部LB1,LB2,LB3,LB4と同じ材料(同じ金属材料)により形成されている。このため、金属板MP1,MP2は、好ましくは、銅(Cu)または銅(Cu)合金からなる。各金属板MP1,MP2のX方向およびY方向の寸法(幅)は、それぞれワイヤBWの直径よりも大きい。
半導体チップCPH,CPLで生じた熱は、半導体チップCPH,CPLの裏面からダイパッドDPH,DPLを通じて放散される他に、半導体チップCPH,CPLの表面から金属板MP1,MP2を通じて放散されるようになっており、それによって、半導体チップCPH,CPLで発生した熱の放散性を向上させることができる。
半導体チップCPCの複数のパッドPDCのうち、半導体チップCPHのパッドにも半導体チップCPLのパッドにも接続されていないパッドPDCは、それぞれワイヤBWを通じて、半導体装置PKGが有する複数のリードLDのうちのリードLD5a,LD5bと電気的に接続されている。すなわち、半導体チップCPHのパッドにも半導体チップCPLのパッドにも接続されていない半導体チップCPCのパッドPDCのそれぞれに、ワイヤBWの一端が接続され、そのワイヤBWの他端は、リードLD5aのインナリード部またはリードLD5bのインナリード部に接続されている。各リードLD5a,LD5bは、半導体装置PKG内の半導体チップCPCと半導体装置PKGの外部の上記制御回路CTとの間の信号伝送経路として機能することができる。
複数のリードLD5a,LD5bのうち、複数のリードLD5aは、封止部MRの側面MRc1側に配置され、複数のリードLD5bは、封止部MRの側面MRc3側に配置されている。各リードLD5a,LD5bは、ダイパッドDPC,DPH,DPL、リードLD1,LD2,LD3,LD4およびリード連結部LB1,LB2,LB3,LB4のいずれにも、導体を介しては繋がっておらず、孤立したリードである。
リード連結部LB2は、ダイパッドDPHとY方向に隣り合い、かつ、側面MRc3に沿うように封止部MR内をX方向に延在しているが、ダイパッドDPHとは離間している。また、リード連結部LB4は、ダイパッドDPLとY方向に隣り合い、かつ、側面MRc1に沿うように封止部MR内をX方向に延在しているが、ダイパッドDPLとは離間している。リード連結部LB2,LB4は、封止部MR内に封止されており、封止部MRから露出されていない。
リード連結部LB2には、半導体装置PKGが有する複数のリードLDのうちの複数のリードLD2が一体的に接続(連結)されている。すなわち、リード連結部LB2とリードLD2とは一体的に形成されている。複数のリードLD2同士は、X方向に隣り合っているが、複数のリードLD2のインナリード部同士が、封止部MR内をX方向に延在するリード連結部LB2によって連結された状態になっている。複数のリードLD2およびリード連結部LB2は、金属板MP1などを通じて、半導体チップCPHのパッドPDHS1に電気的に接続され、従って、半導体チップCPH内に形成されたパワーMOSFET1のソース(S1)に電気的に接続されており、上記端子TE2に対応している。
また、リード連結部LB4には、半導体装置PKGが有する複数のリードLDのうちの複数のリードLD4が一体的に接続(連結)されている。すなわち、リード連結部LB4とリードLD4とは一体的に形成されている。複数のリードLD4同士は、X方向に隣り合っているが、複数のリードLD4のインナリード部同士が、封止部MR内をX方向に延在するリード連結部LB4によって連結された状態になっている。複数のリードLD4およびリード連結部LB4は、金属板MP2などを通じて、半導体チップCPLのパッドPDLS1に電気的に接続され、従って、半導体チップCPL内に形成されたパワーMOSFET2のソース(S2)に電気的に接続されており、上記端子TE4に対応している。
複数のリードLD2をリード連結部LB2にまとめて接続したことにより、複数のリードLD2が分割されている場合よりも体積を増加させることができるので、配線抵抗を低減でき、パワーMOSFET1の導通損失を低減できる。複数のリードLD4およびリード連結部LB4についても同様である。
半導体装置PKGが有する複数のリードLDのうち、複数のリードLD1は、ダイパッドDPHと一体的に形成されている。このため、複数のリードLD1は、ダイパッドDPHおよび導電性の接合材BD1を介して、半導体チップCPHの裏面電極BEHに電気的に接続されており、上記端子TE1に対応している。
また、半導体装置PKGが有する複数のリードLDのうち、複数のリードLD3は、ダイパッドDPLと一体的に形成されている。このため、複数のリードLD3は、ダイパッドDPLおよび導電性の接合材BD2を介して、半導体チップCPLの裏面電極BELに電気的に接続されており、上記端子TE3に対応している。
半導体装置PKGだけを単独で見ると、半導体装置PKGの複数のリードLD2と複数のリードLD4とは、電気的に接続されてはいない。しかしながら、半導体装置PKGで上記インバータ回路INVを形成する場合には、半導体装置PKGを配線基板などに実装すると、その配線基板の配線などを通じて、半導体装置PKGの複数のリードLD2と複数のリードLD4とが電気的に接続される。
複数のリードLD1は、ダイパッドDPHとY方向に隣り合うように、封止部MRの側面MRc1側に配置され、複数のリードLD3は、ダイパッドDPLとY方向に隣り合うように、封止部MRの側面MRc3側に配置されている。
複数のリードLD1同士は、X方向に隣り合っているが、複数のリードLD1のインナリード部同士が、封止部MR内をX方向に延在するリード連結部LB1によって連結された状態になっている。リード連結部LB1は、Y方向に延在する連結部LB1aを介して、ダイパッドDPHと一体的に接続されている。
また、複数のリードLD3同士は、X方向に隣り合っているが、複数のリードLD3のインナリード部同士が、封止部MR内をX方向に延在するリード連結部LB3によって連結された状態になっている。リード連結部LB3は、Y方向に延在する連結部LB3aを介して、ダイパッドDPLと一体的に接続されている。
また、ダイパッドDPCには、複数のリードLD8が一体的に連結されている。これらのリードLD8は、半導体装置PKGを製造する際に、ダイパッドDPCをリードフレームのフレーム枠に支持するために用いられたものである。また、ダイパッドDPHには、リードLD6が一体的に連結されている。このリードLD6は、半導体装置PKGを製造する際に、ダイパッドDPHをリードフレームのフレーム枠に支持するために用いられたものである。また、ダイパッドDPLには、リードLD7が一体的に連結されている。このリードLD7は、半導体装置PKGを製造する際に、ダイパッドDPLをリードフレームのフレーム枠に支持するために用いられたものである。
また、ダイパッドDPHに一体的に連結された吊りリードTLが、封止部MRの側面MRc2側に配置され、ダイパッドDPLに一体的に連結された吊りリードTLが、封止部MRの側面MRc4側に配置されている。この吊りリードTLは、半導体装置PKGを製造する際に、ダイパッドDPH,DPLをリードフレームのフレーム枠に支持するために用いられたものである。吊りリードTLは、封止部MRの側面からは突出していない。
半導体装置PKGにおいては、パワーMOSFET1がオン状態のときは、パワーMOSFET1のドレイン用のリードLD1から、半導体チップCPH(パワーMOSFET1)を通じて、パワーMOSFET1のソース用のリードLD2に、電流が流れるようになっている。また、半導体装置PKGにおいては、パワーMOSFET2がオン状態のときは、パワーMOSFET2のドレイン用のリードLD3から、半導体チップCPL(パワーMOSFET2)を通じて、パワーMOSFET2のソース用のリードLD4に、電流が流れるようになっている。
<半導体装置の製造工程について>
次に、上記図2~図10に示される半導体装置PKGの製造工程(組立工程)について説明する。図11~図26は、本実施の形態の半導体装置PKGの製造工程中の平面図または断面図である。図11~図26のうち、図11、図12、図16および図20は平面図であり、図13~図15、図17~図19および図21~図24は断面図である。なお、図13、図17、図21、図23および図25は、上記図7に相当する断面位置での断面図に対応し、図14および図18は、上記図8に相当する断面位置での断面図に対応し、図15、図19、図22、図24および図26は、上記図9に相当する断面位置での断面図に対応している。
半導体装置PKGを製造するには、まず、リードフレームLFを準備し、また、半導体チップCPC,CPH,CPLを準備する。リードフレームLFと半導体チップCPC,CPH,CPLとは、どちらを先に準備してもよく、また、同時に準備してもよい。
図11に示されるように、リードフレームLFは、フレーム枠(図示せず)と、ダイパッドDPC,DPH,DPLと、複数のリードLDと、リード連結部LB1,LB2,LB3,LB4と、吊りリードTLと、を一体的に有している。各リードLDは、一方の端部がフレーム枠に連結されている。ダイパッドDPCは、リードLD8によってフレーム枠に連結され、ダイパッドDPHは、リードLD1,LD6および吊りリードTLによってフレーム枠に連結され、ダイパッドDPLは、リードLD3,LD7および吊りリードTLによってフレーム枠に連結されている。リードフレームLFは、好ましくは、銅(Cu)を主成分とする金属材料からなり、具体的には、銅(Cu)または銅(Cu)合金からなる。図11には、リードフレームLFのうち、そこから1つの半導体装置PKGが製造される領域が示されている。
なお、モールド工程を行って封止部MRを形成するまでは、リードフレームLFのダイパッドDPC,DPH,DPLの主面DPCa,DPHa,DPLaが上方を向いた状態で、以下の製造工程が行われる。
次に、図12~図15に示されるように、半導体チップCPH,CPL,CPCのダイボンディング工程を行う。すなわち、リードフレームLFのダイパッドDPHの主面DPHa上に半導体チップCPHを接合材BD1aを介して搭載(配置)し、ダイパッドDPLの主面DPLa上に半導体チップCPLを接合材BD2aを介して搭載(配置)し、リードフレームLFのダイパッドDPCの主面DPCa上に半導体チップCPCを接合材BD3aを介して搭載(配置)する。例えば、ダイパッドDPHの主面DPHa上に接合材BD1aを塗布(供給)し、ダイパッドDPLの主面DPLa上に接合材BD2aを塗布(供給)し、ダイパッドDPCの主面DPCa上に接合材BD3aを塗布(供給)してから、ダイパッドDPH,DPL,DPCの主面DPHa,DPLa,DPCa上に半導体チップCPH,CPL,CPCを搭載すればよい。この際、半導体チップCPH,CPL,CPCの裏面側がダイパッドDPH,DPL,DPCの主面DPHa,DPLa,DPCa側を向くように、半導体チップCPH,CPL,CPCを搭載する。接合材BD1a,BD2a,BD3aは、ペースト状の接合材(接着材)であり、好ましくは銀ペーストであるが、まだ硬化していない。
次に、金属板MP1,MP2の配置工程を行う。具体的には、まず、リード連結部LB2上に接合材BD5aを塗布(供給)し、リード連結部LB4上に接合材BD7aを塗布(供給)し、半導体チップCPHのソース用のパッドPDHS1上に接合材BD4aを塗布(供給)し、半導体チップCPLのソース用のパッドPDLS1上に接合材BD6aを塗布(供給)する。それから、図16~図19に示されるように、半導体チップCPHおよびリード連結部LB2上に金属板MP1を配置(搭載)し、半導体チップCPLおよびリード連結部LB4上に金属板MP2を配置する。この際、金属板MP1の一部が半導体チップCPHのソース用のパッドPDHS1上に接合材BD4aを介して配置され、かつ、金属板MP1の他の一部がリード連結部LB2上に接合材BD5aを介して配置されるように、金属板MP1を配置する。また、金属板MP2の一部が半導体チップCPLのソース用のパッドPDLS1上に接合材BD6aを介して配置され、かつ、金属板MP2の他の一部がリード連結部LB4上に接合材BD7aを介して配置されるように、金属板MP2を配置する。接合材BD4a,BD5a,BD6a,BD7aは、ペースト状の接合材(接着材)であり、好ましくは銀ペーストであるが、まだ硬化していない。
次に、接合材BD1a,BD2a,BD3a,BD4a,BD5a,BD6a,BD7aを硬化する処理(熱処理)を行う。これにより、硬化した接合材BD1aからなる接合材(接着層)BD1と、硬化した接合材BD2aからなる接合材(接着層)BD2と、硬化した接合材BD3aからなる接合材(接着層)BD3と、が形成される。また、硬化した接合材BD4aからなる接合材(接着層)BD4と、硬化した接合材BD5aからなる接合材(接着層)BD5と、硬化した接合材BD6aからなる接合材(接着層)BD6と、硬化した接合材BD7aからなる接合材(接着層BD)7と、も形成される。半導体チップCPHは、接合材BD1によってダイパッドDPHに接合されて固定され、半導体チップCPLは、接合材BD2によってダイパッドDPLに接合されて固定され、半導体チップCPCは、接合材BD3によってダイパッドDPCに接合されて固定される。金属板MP1は、接合材BD4によって半導体チップCPHのソース用のパッドPDHS1に接合されて固定され、かつ、接合材BD5によってリード連結部LB2に接合されて固定される。金属板MP2は、接合材BD6によって半導体チップCPLのソース用のパッドPDLS1に接合されて固定され、かつ、接合材BD7によってリード連結部LB4に接合されて固定される。
次に、図20に示されるように、ワイヤボンディング工程を行う。具体的には、半導体チップCPHの複数のパッド(PDHG,PDHS2,PDHA,PDHC)と半導体チップCPCの複数のパッド(PDC)との間、半導体チップCPLの複数のパッド(PDLG,PDLS2,PDLA,PDLC)と半導体チップCPCの複数のパッド(PDC)との間、および、半導体チップCPCの複数のパッド(PDC)とリードフレームLFの複数のリード(LD5a,LD5b)との間を、それぞれワイヤBWを介して電気的に接続する。
異なる材料からなる複数種類のワイヤを、ワイヤBWとして用いることもできる。例えば、半導体チップCPCの複数のパッド(PDC)とリードフレームLFの複数のリード(LD5a,LD5b)との間を、それぞれ、銅(Cu)からなるワイヤBWを介して電気的に接続する。そして、半導体チップCPHの複数のパッド(PDHG,PDHS2,PDHA,PDHC)と半導体チップCPCの複数のパッド(PDC)との間、および、半導体チップCPLの複数のパッド(PDLG,PDLS2,PDLA,PDLC)と半導体チップCPCの複数のパッド(PDC)との間を、それぞれ、金(Au)からなるワイヤBWを介して電気的に接続する。
次に、モールド工程(封止部MR形成工程)を行う。具体的には、まず、図21および図22に示されるように、金型(下金型)KG1と金型(上金型)KG2とで、リードフレームLFを挟む。この際、金型KG1,KG2間のキャビティCAV内に、ダイパッドDPH,DPL,DPCと半導体チップCPH,CPL,CPCと金属板MP1,MP2とワイヤBWと各リードLDのインナリード部とリード連結部LB1,LB2,LB3,LB4とが配置されるように、リードフレームLFが金型KG1と金型KG2とで挟まれる。ダイパッドDPH,DPL,DPCの各裏面DPCb,DPHb,DPLbは、金型KG1の上面に接している。各リードLDのアウタリード部は、キャビティCAVの外に位置して、金型KG1と金型KG2とで挟まれている。それから、図23および図24に示されるように、金型KG1,KG2間のキャビティCAV内に、封止部MR形成用の樹脂材料MR1を注入(導入)する。注入される樹脂材料MR1は、例えば熱硬化性樹脂材料などからなり、フィラーなどを含むこともできる。その後、キャビティCAV内に注入された樹脂材料MR1を硬化する処理(熱処理)を行う。これにより、硬化した樹脂材料MR1からなる封止部MRが形成される。その後、金型KG2と金型KG2とが離間し、図25および図26に示されるように、リードフレームLFが封止部MRと一緒に取り出される。
このモールド工程によって、半導体チップCPC,CPH,CPL、ダイパッドDPC,DPH,DPL、複数のワイヤBW、金属板MP1,MP2、リード連結部LB1,LB2,LB3,LB4および複数のリードLDのインナリード部を封止する封止部MRが形成される。図25および図26からも分かるように、モールド工程においては、封止部MRの主面MRaからダイパッドDPC,DPH,DPLの各裏面DPCb,DPHb,DPLbが露出するように、封止部MRを形成する。
なお、このモールド工程までの各工程は、ダイパッドDPC,DPH,DPLの主面DPCa,DPHa,DPLaが上方を向いた状態で、行われる。このため、モールド工程を行って封止部MRを形成した段階では、封止部MRの裏面MRbが上方を向いている。しかしながら、製造された半導体装置PKGを配線基板などに実装する際には、封止部MRの裏面MRbが配線基板と対向するように、半導体装置PKGが配線基板に実装される。
次に、封止部MRから露出しているリードLDのアウタリード部に必要に応じてめっき層(図示せず)を形成する。その後、封止部MRとともにリードフレームLFの上下(表裏)を反転させてから、封止部MRの外部において、リードLDを所定の位置で切断して、リードフレームLFのフレーム枠から分離する。
次に、封止部MRから突出するリードLDのアウタリード部を折り曲げ加工(リード加工、リード成形)する。
このようにして、上記図2~図10に示されるような半導体装置PKGが製造される。
<半導体装置PKGの実装例について>
図27~図30は、半導体装置PKGを配線基板PB1に実装した状態を示す断面図である。なお、図27は、上記図7に相当する断面位置での断面図に対応し、図28は、上記図8に相当する断面位置での断面図に対応し、図29は、上記図9に相当する断面位置での断面図に対応し、図30は、上記図10に相当する断面位置での断面図に対応している。
図27~図30にも示されるように、半導体装置PKGは、封止部MRの裏面MRbが配線基板PB1の主面(上面)PB1aに対向する向きで、配線基板PB1の主面PB1a上に搭載されている。そして、各半導体装置PKGの複数のリードLDが、配線基板PB1の主面PB1aに形成された複数の端子(電極)TMに、それぞれ半田などの導電性の接合材SDを介して接合されて固定されている。すなわち、各半導体装置PKGの複数のリードLDは、配線基板PB1の主面PB1aに形成された複数の端子TMに、それぞれ、導電性の接合材SDを介して電気的に接続されている。接合材SDは、好ましくは半田からなる。
また、図27~図30の場合は、配線基板PB1上に搭載された半導体装置PKGの封止部MRの主面MRa上に、絶縁性の接着材BD11を介して、ヒートシンク(筐体)HSが配置(搭載)されている。絶縁性の接着材BD11としては、例えば、絶縁性を有する熱伝導性グリースなどを用いることができる。ヒートシンクHSとしては、例えば、フィン型のヒートシンクなどを用いることができる。
半導体装置PKGにおいて、封止部MRの主面MRaからダイパッドDPC,DPH,DPLの裏面DPCb,DPHb,DPLbが露出されているが、このダイパッドDPC,DPH,DPLの裏面DPCb,DPHb,DPLbは、絶縁性の接着材BD11を介してヒートシンクHSに接合されている。これにより、半導体装置PKG内の半導体チップCPC,CPH,CPLで発生した熱を、ダイパッドDPC,DPH,DPLおよび接着材BD11(熱伝導性グリース)を通じてヒートシンクHSに放熱することができる。
また、半導体装置PKGにヒートシンクHSを取り付けるのに、絶縁性の接着材BD11を用いることで、半導体装置PKGのダイパッドDPC,DPH,DPL同士が接着材BD11およびヒートシンクHSを介して電気的に接続してしまうのを防ぎながら、熱容量が大きい(体積が大きい)ヒートシンクHSを半導体装置PKGに取り付けることができる。
<主要な特徴と効果について>
本実施の形態の主要な特徴は、半導体装置PKGにおいて、接合材(接着層)BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7の弾性率の使い分けである。具体的には、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの弾性率は、接合材BD5,BD7のそれぞれの弾性率よりも低い。すなわち、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6は、低弾性率であり、接合材BD5,BD7は、高弾性率である。言い換えると、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6として低弾性接合材を用い、接合材BD5,BD7として高弾性接合材を用いている。
なお、接合材BD1,BD2,BD4,BD5,BD6,BD7は、導電性を有しており、一方、接合材BD3は、導電性の場合と絶縁性の場合とがあり得る。しかしながら、接合材BD3(BD3a)を、接合材BD1,BD2(BD1a,BD2a)と同じ接合材により構成すれば、より好ましく、これにより、半導体装置PKGの製造工程(より特定的にはダイボンディング工程)を簡略化でき、半導体装置PKGの製造コストを低減できる。接合材BD3(BD3a)を、接合材BD1,BD2(BD1a,BD2a)と同じ接合材により構成した場合は、接合材BD3も導電性を有する。
図31は、低弾性接合材と高弾性接合材の特性を比較してまとめた表であり、低弾性接合材と高弾性接合材とがいずれも銀ペーストからなる場合が示されている。
低弾性接合材は、高弾性接合材に比べて、弾性率が低い。そして、図31の表からも分かるように、低弾性接合材は、高弾性接合材に比べて、銀(Ag)の含有率が低い。これは、接合材中の銀(Ag)の割合を低くすると、接合材中の樹脂成分の割合が高くなり、それに伴って、弾性率が低くなることに起因している。
また、図31の表からも分かるように、低弾性接合材は、高弾性接合材に比べて、熱伝導率が低く、また、体積抵抗率(電気抵抗率)が高い。これは、銀(Ag)の含有率が低くなると、熱伝導率が低くなり、また、体積抵抗率(電気抵抗率)が高くなることに起因しており、銀(Ag)の含有率が高い高弾性接合材に比べて、銀(Ag)の含有率が低い低弾性接合材は、熱伝導率が低くなり、また、体積抵抗率が高くなる。
このような低弾性接合材と高弾性接合材の各特性を考慮して、本実施の形態では、接合材BD5,BD7に高弾性接合材を適用し、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6に低弾性接合材を適用している。これにより、半導体装置PKGの総合的な信頼性を向上させることができるが、以下にその理由について、具体的に説明する。
まず、接合材BD1,BD2,BD3について着目する。接合材BD1,BD2,BD3のそれぞれは、半導体チップ(CPH,CPL,CPC)をダイパッド(DPH,DPL,DPC)に接合するための接合材である。上述したように、半導体チップCPH,CPLは、いずれもスイッチング用の電界効果トランジスタ(パワートランジスタ)が形成された半導体チップであるため、動作時の発熱量が大きい。このため、半導体チップCPH,CPLは、熱源となり得る。そして、ダイパッド(DPH,DPL,DPC)と半導体チップ(CPH,CPL,CPC)とは互いに異なる材料により構成されているため、ダイパッド(DPH,DPL,DPC)の熱膨張係数と半導体チップ(CPH,CPL,CPC)の熱膨張係数とは、互いに相違している。このため、半導体チップCPH,CPLの動作時の発熱に伴い、半導体チップCPH,CPLと接合材BD1,BD2とダイパッドDPH,DPLの温度が上昇すると、ダイパッドDPH,DPLと半導体チップCPH,CPLとの熱膨張係数の差に起因して、ダイパッドDPH,DPLと半導体チップCPH,CPLとの間に介在する接合材BD1,BD2に、強い応力が発生する。この応力は、接合材BD1,BD2にクラックを生じさせることにつながる虞がある。ダイパッドDPH,DPLと半導体チップCPH,CPLとの間に介在している接合材BD1,BD2にクラックが発生することは、半導体装置PKGの信頼性を低下させる虞があるため、防ぐことが望まれる。
そこで、本実施の形態では、接合材BD1,BD2の弾性率を低くすることが好ましく、従って、接合材BD1,BD2として、低弾性接合材を適用することが好ましい。接合材BD1,BD2の弾性率を低くすれば、半導体チップCPH,CPLの発熱に伴って半導体チップCPH,CPLと接合材BD1,BD2とダイパッドDPH,DPLの温度が上昇し、ダイパッドDPH,DPLと半導体チップCPH,CPLとの熱膨張係数の差に起因した応力が接合材BD1,BD2に発生したとしても、接合材BD1,BD2にはクラックは生じにくくなる。すなわち、接合材BD1,BD2の弾性率が低い場合と高い場合とを比較すると、半導体チップCPH,CPLの発熱に伴って接合材BD1,BD2に応力が発生したときに、接合材BD1,BD2にクラックが生じにくいのは、接合材BD1,BD2の弾性率が低い場合である。接合材BD1,BD2の弾性率を低くしたことで、半導体チップCPH,CPLの発熱時にダイパッドDPH,DPLと半導体チップCPH,CPLとの熱膨張係数の差に起因して接合材BD1,BD2に発生する応力(歪)を緩和することができ、接合材BD1,BD2におけるクラックの発生を抑制することができる。接合材BD1,BD2におけるクラックの発生を抑制することができることで、半導体装置PKGの信頼性を向上させることができる。例えば、接合材BD1,BD2にクラックが発生すると、半導体チップCPHの裏面電極BEHとダイパッドDPHとの接続抵抗や、半導体チップCPLの裏面電極BELとダイパッドDPLとの接続抵抗が増加してしまい、パワーMOSFET1,2のオン抵抗(導通時の抵抗)の増加を招いてしまう。また、接合材BD1,BD2にクラックが発生すると、センスMOSFET3,4に流れる電流とパワーMOSFET1,2に流れる電流との比(センス比)が変動してしまい、センスMOSFET3,4によるパワーMOSFET1,2の電流の検知精度が低下してしまう。本実施の形態では、接合材BD1,BD2の弾性率を低くしたことにより、接合材BD1,BD2におけるクラックの発生を抑制できることで、そのような不具合を回避することができる。
また、半導体チップCPCは、半導体チップCPH,CPLに比べて動作時の発熱量が少ない。このため、接合材BD3については、弾性率を低くしなかったとしても、接合材BD3にクラックが発生するリスクは少ない。このため、接合材BD3については、低弾性接合材を適用しても、あるいは高弾性接合材を適用してもよい。また、接合材BD3は、導電性であっても、絶縁性であってもよい。しかしながら、半導体装置PKGを製造する上では、接合材BD3(BD3a)は、接合材BD1,BD2(BD1a,BD2a)と同じ接合材により構成すれば、より好ましく、従って、接合材BD1,BD2と同様に、接合材BD3にも低弾性接合材を適用することが好ましい。接合材BD3(BD3a)を、接合材BD1,BD2(BD1a,BD2a)と同じ接合材により構成することにより、半導体装置PKGの製造工程(より特定的にはダイボンディング工程)を簡略化でき、半導体装置PKGの製造コストを低減できる。
次に、接合材BD4,BD6について着目する。接合材BD4,BD6は、金属板MP1,MP2を半導体チップCPH,CPLのパッドPDHS1,PDLS1に接合するための接合材である。上述したように、半導体チップCPH,CPLは、発熱量が大きく、熱源となり得る。そして、金属板MP1,MP2と半導体チップCPH,CPLとは互いに異なる材料により構成されているため、金属板MP1,MP2の熱膨張係数と半導体チップCPH,CPLの熱膨張係数とは、互いに相違している。このため、半導体チップCPH,CPLの動作時の発熱に伴い、半導体チップCPH,CPLと接合材BD4,BD6と金属板MP1,MP2の温度が上昇すると、金属板MP1,MP2と半導体チップCPH,CPLとの熱膨張係数の差に起因して、金属板MP1,MP2と半導体チップCPH,CPLとの間に介在する接合材BD4,BD6に、強い応力が発生する。この応力は、接合材BD4,BD6にクラックを生じさせることにつながる虞がある。金属板MP1,MP2と半導体チップCPH,CPLのパッドPDHS1,PDLS1との間に介在している接合材BD4,BD6にクラックが発生することは、半導体装置PKGの信頼性を低下させる虞があるため、防ぐことが望まれる。
そこで、本実施の形態では、接合材BD4,BD6の弾性率を低くすることが好ましく、従って、接合材BD4,BD6として、低弾性接合材を適用することが好ましい。接合材BD4,BD6の弾性率を低くすれば、半導体チップCPH,CPLの発熱に伴って半導体チップCPH,CPLと接合材BD4,BD6と金属板MP1,MP2の温度が上昇し、金属板MP1,MP2と半導体チップCPH,CPLとの熱膨張係数の差に起因した応力が接合材BD4,BD6に発生したとしても、接合材BD4,BD6にクラックは生じにくくなる。すなわち、接合材BD4,BD6の弾性率が低い場合と高い場合とを比較すると、半導体チップCPH,CPLの発熱に伴って接合材BD4,BD6に応力が発生したときに、接合材BD4,BD6にクラックが生じにくいのは、接合材BD4,BD6の弾性率が低い場合である。接合材BD4,BD6の弾性率を低くしたことで、半導体チップCPH,CPLの発熱時に金属板MP1,MP2と半導体チップCPH,CPLとの熱膨張係数の差に起因して接合材BD4,BD6に発生する応力(歪)を緩和することができ、接合材BD4,BD6におけるクラックの発生を抑制することができる。接合材BD4,BD6におけるクラックの発生を抑制することができることで、半導体装置PKGの信頼性を向上させることができる。例えば、接合材BD4,BD6にクラックが発生すると、半導体チップCPHのパッドPDHS1と金属板MP1との接続抵抗や、半導体チップCPLのパッドPDLS1と金属板MP2との接続抵抗が増加してしまい、パワーMOSFET1,2のオン抵抗(導通時の抵抗)の増加を招いてしまう。本実施の形態では、接合材BD4,BD6の弾性率を低くしたことにより、接合材BD4,BD6におけるクラックの発生を抑制できることで、そのような不具合を回避することができる。
次に、接合材BD5,BD7について着目する。接合材BD5,BD7は、金属板MP1,MP2をリード連結部LB2,LB4に接合するための接合材である。上述したように、半導体チップCPH,CPLは、発熱量が大きく、熱源となり得る。金属板MP1,MP2は、接合材BD4,BD6を介して半導体チップCPH,CPLのパッドPDHS1,PDLS1に接合されているため、半導体チップCPH,CPLで発生した熱は、接合材BD4,BD6を介して金属板MP1,MP2に伝導し、更に接合材BD5,BD7を介してリード連結部LB2,LB4に伝導する。しかしながら、金属板MP1,MP2とリード連結部LB2,LB4は、同じ材料(同じ金属材料)により形成されている。好ましくは、金属板MP1,MP2とリード連結部LB2,LB4とは、いずれも銅または銅合金により形成されている。このため、金属板MP1,MP2の熱膨張係数とリード連結部LB2,LB4の熱膨張係数とは、互いにほぼ同じである。このため、半導体チップCPH,CPLで発生した熱が、金属板MP1,MP2およびリード連結部LB2,LB4に伝導し、金属板MP1,MP2と接合材BD5,BD7とリード連結部LB2,LB4の温度が上昇したとしても、金属板MP1,MP2とリード連結部LB2,LB4との間に介在する接合材BD5,BD7に生じる応力は、それほど大きなものとはならずに済む。従って、半導体チップCPH,CPLで発生した熱が、金属板MP1,MP2およびリード連結部LB2,LB4に伝導したとしても、金属板MP1,MP2とリード連結部LB2,LB4との間に介在する接合材BD5,BD7にクラックが発生するリスクは、かなり小さなものとなる。つまり、本実施の形態とは異なり、全ての接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7に同じ弾性率の接合材を用いた場合に、半導体チップCPH,CPLの発熱に起因して接合材BD5,BD7にクラックが発生するリスクは、半導体チップCPH,CPLの発熱に起因して接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6にクラックが発生するリスクに比べて、かなり小さい。
上述したように、半導体チップCPH,CPLの発熱に起因して接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6にクラックが発生するリスクを低下させるために、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6の弾性率は低くすることが望ましい。一方、半導体チップCPH,CPLの発熱に起因して接合材BD5,BD7にクラックが発生するリスクは、元々低いため、接合材BD5,BD7については、半導体チップCPH,CPLの発熱に起因したクラック抑制を目的として弾性率を低くする必要は無い。そして、接合材BD5,BD7は、以下の理由により、弾性率を高くすることが望ましい。
すなわち、金属板MP1とリード連結部LB2との接合面積(接合材BD5の平面積)は、半導体チップCPHとダイパッドDPHとの接合面積(接合材BD1の平面積)より小さく、また、半導体チップCPLとダイパッドDPLとの接合面積(接合材BD2の平面積)より小さい。また、金属板MP1とリード連結部LB2との接合面積(接合材BD5の平面積)は、金属板MP1と半導体チップCPHのパッドPDHS1との接合面積(接合材BD4の平面積)より小さく、また、金属板MP2と半導体チップCPLのパッドPDLS1との接合面積(接合材BD6の平面積)より小さい。また、金属板MP2とリード連結部LB4との接合面積(接合材BD7の平面積)は、半導体チップCPHとダイパッドDPHとの接合面積(接合材BD1の平面積)より小さく、また、半導体チップCPLとダイパッドDPLとの接合面積(接合材BD2の平面積)より小さい。また、金属板MP2とリード連結部LB4との接合面積(接合材BD7の平面積)は、金属板MP1と半導体チップCPHのパッドPDHS1との接合面積(接合材BD4の平面積)より小さく、また、金属板MP2と半導体チップCPLのパッドPDLS1との接合面積(接合材BD6の平面積)より小さい。すなわち、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの平面寸法(平面積)は比較的大きいが、それに比べて、接合材BD5,BD7の平面寸法(平面積)は比較的小さい。このため、平面寸法(平面積)が小さな接合材BD5,BD7の電気抵抗率(体積抵抗率)が低いと、接合材BD5を介した金属板MP1とリード連結部LB2との接続抵抗や、接合材BD7を介した金属板MP2とリード連結部LB4との接続抵抗が高くなってしまうが、これは望ましくない。
そこで、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6に比べて平面寸法(平面積)が小さな接合材BD5,BD7については、電気抵抗率(体積抵抗率)を低くすることが好ましく、それゆえ、高弾性接合材を用いることが好ましい。上述したように、高弾性接合材は、銀含有率が高いことから、電気抵抗率(体積抵抗率)が低く、この高弾性接合材を接合材BD5,BD7として用いることで、接合材BD5,BD7の電気抵抗率(体積抵抗率)を低くすることができる。これにより、接合材BD5を介した金属板MP1とリード連結部LB2との接続抵抗や、接合材BD7を介した金属板MP2とリード連結部LB4との接続抵抗を、抑制することができる。このため、半導体装置PKGの性能を向上させることができる。
一方、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6については、低弾性接合材を用いることで電気抵抗率(体積抵抗率)が高くなったとしても、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6の平面寸法(平面積)は比較的大きいことから、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの抵抗(導通抵抗)は、抑制することができる。このため、半導体チップCPHの裏面電極BEHとダイパッドDPHとの接続抵抗、半導体チップCPLの裏面電極BELとダイパッドDPLとの接続抵抗、金属板MP1と半導体チップCPHのパッドPDHS1との接続抵抗、金属板MP2と半導体チップCPLのパッドPDLS1との接続抵抗は、抑制することができる。
このため、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6については、半導体チップCPH,CPLの発熱に起因して接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6にクラックが発生するリスクを低下させるために、低弾性接合材を用いることが好ましい。一方、接合材BD5,BD7については、接合材BD5を介した金属板MP1とリード連結部LB2との接続抵抗と、接合材BD7を介した金属板MP2とリード連結部LB4との接続抵抗とを抑制するために、高弾性接合材を用いることが好ましい。
接合材BD5,BD7として、高弾性接合材を適用することが望ましい他の理由について、更に説明する。
モールド工程(封止部MR形成工程)においては、金型KG1と金型KG2とで、リードフレームLFを挟むが、この際、各リードLDのアウタリード部が、金型KG1と金型KG2とで挟まれることになる。リード連結部LB2は、リードLD2と一体的に形成されており、リード連結部LB4は、リードLD4と一体的に形成されており、これらのリードLD2,LD4のアウタリード部も、金型KG1と金型KG2とで挟まれる(図21および図22参照)。リードLD2とリード連結部LB2とが一体的に形成されていることから、リードLD2のアウタリード部が金型KG1と金型KG2とで挟まれた際には、リードLD2の位置が若干ずれるなどして、リード連結部LB2と金属板MP1とを接合する接合材BD5に応力が生じる。同様の理由により、リード連結部LB4と金属板MP2とを接合する接合材BD7にも応力が生じる。また、金型KG1と金型KG2とでリードフレームLFを挟む際には、金型KG1と金型KG2は所定の温度、例えば160~190℃、より好ましくは、170~180℃程度に加熱されている。この金型KG1,KG2の加熱温度は、半導体装置PKGの動作時に半導体チップCPH,CPLの発熱に起因して半導体チップCPH,CPLの温度が上昇したときの到達温度(半導体チップCPH,CPLの到達温度)よりも高い。このため、金型KG1と金型KG2とでリードフレームLFが挟まれると、接合材BD5,BD7に応力が生じるとともに、接合材BD5,BD7が加熱されることになる。
高弾性接合材と低弾性接合材のいずれも、高温になると軟化して強度が弱くなる傾向にあるが、低弾性接合材よりも高弾性接合材の方が、高温になったときの強度の低下の程度が少なく、従って、低弾性接合材よりも高弾性接合材の方が、高温での強度が高い。これは、低弾性接合材よりも高弾性接合材の方が、銀(Ag)の含有率が高く、かつ、樹脂成分の割合が低く、樹脂成分の割合が高い低弾性接合材よりも、樹脂成分の割合が低い高弾性接合材の方が、高温になったときの強度の低下の程度が少ないからである。このため、接合材BD5,BD7としては、高弾性接合材を用いることが好ましく、それによって、接合材BD5,BD7の高温での強度を高めることができる。これにより、モールド工程においてリードフレームLFを金型KG1と金型KG2とで挟んだ際に、リード連結部LB2と金属板MP1とを接合する接合材BD5やリード連結部LB4と金属板MP2とを接合する接合材BD7に応力が発生したとしても、その応力によって不具合(例えば接合材BD5,BD7の破断)が発生するのを抑制または防止することができる。このため、半導体装置PKGの製造歩留まりを向上させることができ、半導体装置PKGの製造コストを低減することができる。また、半導体装置PKGの信頼性を向上させることができる。
一方、モールド工程においてリードフレームLFを金型KG1と金型KG2とで挟んだ際に、接合材BD5,BD7に発生する応力に比べると、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6に発生する応力は、比較的小さい。これは、金型KG1上に配置されたリードフレームLFにおいて、ダイパッドDPH,DPL,DPCの各裏面DPCb,DPHb,DPLbは、金型KG1の上面に接しているため、ダイパッドDPH,DPL,DPCやそれに搭載された半導体チップCPH,CPL,CPCの位置は安定しているためである。このため、モールド工程においてリードフレームLFの各リードLDのアウタリード部を金型KG1と金型KG2とで挟んだことに伴って発生する応力は、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6では、比較的小さくなる。このため、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6については、モールド工程においてリードフレームLFの各リードLDのアウタリード部を金型KG1と金型KG2とで挟んだことに伴って発生する応力を考慮して、高弾性接合材を適用する必要はない。
また、モールド工程においてリードフレームLFを挟んだことに伴い、ダイパッドDPH,DPL,DPCと半導体チップCPH,CPL,CPCと金属板MP1,MP2と接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6の温度が上昇する。これに伴い、ダイパッドDPH,DPL,DPCと半導体チップCPH,CPL,CPCとの熱膨張係数の差に起因した応力が接合材BD1,BD2,BD3に発生する懸念があり、また、半導体チップCPH,CPLと金属板MP1,MP2との熱膨張係数の差に起因した応力が接合材BD4,BD6に発生する懸念がある。しかしながら、接合材BD1,BD2,BD3に低弾性接合材を用いているため、モールド工程において、ダイパッドDPH,DPL,DPCと半導体チップCPH,CPL,CPCとの熱膨張係数の差に起因した応力が接合材BD1,BD2,BD3に発生するのを抑制できる。また、接合材BD4,BD6に低弾性接合材を用いているため、モールド工程において、半導体チップCPH,CPLと金属板MP1,MP2との熱膨張係数の差に起因した応力が接合材BD4,BD6に発生するのを抑制することができる。これにより、モールド工程において、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6に不具合(例えば破断)が発生するのを抑制または防止することができる。
一方、リード連結部LB2は、金型KG1,KG2から離間しており、宙に浮いた状態となっているため、位置が安定していない。このため、モールド工程においてリードフレームLFの各リードLDのアウタリード部を金型KG1と金型KG2とで挟んだことに伴って発生する応力は、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6に比べて接合材BD5,BD7では、比較的大きくなる。このため、接合材BD5,BD7に対しては、高温での強度を高めることが望ましく、それを達成するために、高弾性接合材を用いることが好ましい。また、金属板MP1,MP2とリード連結部LB2,LB4は、同じ材料により形成されているため、モールド工程において、金属板MP1,MP2とリード連結部LB2,LB4との熱膨張係数の差に起因する応力は、接合材BD5,BD7ではほとんど発生しないで済む。
以上のような理由により、半導体装置PKGにおいて、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7の弾性率を使い分けている。上述したように、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6は、低弾性接合材を適用することが好ましく、すなわち、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの弾性率は低いことが好ましく、一方、接合材BD5,BD7は、高弾性接合材を適用することが好ましく、すなわち、接合材BD5,BD7のそれぞれの弾性率は高いことが好ましい。
このため、本実施の形態の主要な特徴として、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの弾性率を、接合材BD5,BD7のそれぞれの弾性率よりも低くしている。言い換えると、接合材BD5,BD7のそれぞれの弾性率を、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの弾性率よりも高くしている。これにより、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの弾性率を低くし、一方、接合材BD5,BD7のそれぞれの弾性率を高くすることができるため、上述したような効果を得ることができ、半導体装置PKGの総合的な信頼性や性能を向上させることができる。
また、接合材BD1と接合材BD2と接合材BD3と接合材BD4と接合材BD6とには、同じ(共通の)接合材を用いることが好ましい。すなわち、上記接合材BD1aと上記接合材BD2aと上記接合材BD3aと上記接合材BD4aと上記接合材BD6aとには、同じ(共通の)接合材を用いることが好ましい。これにより、半導体装置PKGの製造工程が行いやすくなり、半導体装置の製造コストを低減できる。なお、接合材BD1と接合材BD2と接合材BD3と接合材BD4と接合材BD6とに、同じ接合材を用いた場合には、接合材BD1の弾性率と、接合材BD2の弾性率と、接合材BD3の弾性率と、接合材BD4の弾性率と、接合材BD6の弾性率とは、互いにほぼ同じになる。
また、接合材BD5と接合材BD7とには、同じ(共通の)接合材を用いることが好ましい。すなわち、上記接合材BD5aと上記接合材BD7aとには、同じ(共通の)接合材を用いることが好ましい。これにより、半導体装置PKGの製造工程が行いやすくなり、半導体装置の製造コストを低減できる。なお、接合材BD5と接合材BD7とに、同じ接合材を用いた場合には、接合材BD5の弾性率と、接合材BD7の弾性率とは、互いにほぼ同じになる。
また、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの弾性率(25℃での弾性率)は、1~3GPa(ギガパスカル)程度であれば、より好ましい。また、接合材BD5,BD7のそれぞれの弾性率(25℃での弾性率)は、10~20GPa程度であれば、より好ましい。これにより、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7を最適化でき、上述した効果をより的確に得ることができる。
また、上述したように、銀ペーストの場合、銀の含有率と弾性率とは関連しており、銀簿含有率が小さくなるほど、弾性率も低くなる。このため、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの弾性率を、接合材BD5,BD7のそれぞれの弾性率よりも低くすることが、本実施の形態の主要な特徴であるが、これを別の見方で表現すると、次のようになる。すなわち、本実施の形態の主要な特徴の別表現は、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7として銀ペースト(銀ペースト型接合材)を用いるとともに、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの銀(Ag)の含有率を、接合材BD5,BD7のそれぞれの銀(Ag)の含有率よりも低くすることである。これにより、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの弾性率を低くし、一方、接合材BD5,BD7のそれぞれの弾性率を高くすることができるため、上述したような効果を得ることができ、半導体装置PKGの総合的な性能や信頼性を向上させることができる。
接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの銀(Ag)の含有率は、82~88重量%(wt%)程度であれば、より好ましい。また、接合材BD5,BD7のそれぞれの銀(Ag)の含有率は、90~96重量%程度であれば、より好ましい。これにより、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7を最適化でき、上述した効果をより的確に得ることができる。
半導体装置の製造工程を簡略化するためには、本実施の形態とは異なり、全ての接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7に対して同じ(共通の)接合材を用いた方が有利である。しかしながら、この場合、全ての接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7の弾性率を低くするか、あるいは、全ての接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7の弾性率を高くすることになる。しかしながら、全ての接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7の弾性率を高くしてしまうと、半導体チップCPH,CPLの動作時の発熱に起因して接合材BD1,BD2,BD4,BD6の不具合(クラック)が懸念される。一方、全ての接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7の弾性率を低くしてしまうと、上述した接合材BD5,BD7に対する不具合(接続抵抗の増加やモールド工程での破断の発生)が懸念される。本願発明者は、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7のそれぞれについて、弾性率の違いによりどのような不具合が生じ得るか検討し、その結果、本実施の形態のように、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6のそれぞれの弾性率を、接合材BD5,BD7のそれぞれの弾性率よりも低くした構成を採用している。これは、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7のそれぞれについて、弾性率の違いによりどのような不具合が生じ得るか検討したからこそなし得たものと言える。
また、本実施の形態では、半導体チップCPH,CPL,CPCを一緒に封止してパッケージ化した場合について説明した。他の形態として、半導体チップCPHと半導体チップCPLと半導体チップCPCとを別々に封止してパッケージ化することもできる。この場合、例えば、半導体チップCPHを含む半導体装置(半導体パッケージ)の断面構造は、上記図7と同じになり、この半導体装置は、半導体チップCPHとダイパッドDPHと金属板MP1と複数のリードLD(リードLD1,LD2,LD6を含む)とリード連結部LB1,LB2と接合材BD1,BD4,BD5と、それらを封止する封止部MRとを含む。この場合、半導体チップCPHのパッドPDHA,PDHC,PDHG,PDHS2は、ワイヤBWを介してリードLDと電気的に接続される。この場合も、半導体チップCPHを含む半導体装置において、接合材BD1,BD4のそれぞれの弾性率は、接合材BD5の弾性率よりも低く、別の見方をすると、接合材BD1,BD4のそれぞれの銀(Ag)含有率は、接合材BD5の銀(Ag)含有率よりも低い。しかしながら、この場合、半導体チップCPHを含む半導体装置(半導体パッケージ)は、半導体チップCPL,CPCとダイパッドDPL,DPCと金属板MP2とリードLD3,LD4,LD5a,LD5b,LD7,LD8とリード連結部LB3,LB4と接合材BD2,BD3,BD6,BD7とを、含んでいない。
(実施の形態2)
図32は、上記実施の形態1と本実施の形態2のそれぞれにおける接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD5,BD6,BD7についてまとめた表である。
上記実施の形態1では、上述のように、接合材BD1,BD2,BD3,BD4,BD6には低弾性接合材を適用し、接合材BD5,BD7には高弾性接合材を適用していた。
本実施の形態2では、接合材BD1,BD2,BD3には低弾性接合材を適用し、接合材BD4,BD5,BD6,BD7には高弾性接合材を適用する。すなわち、本実施の形態2では、接合材BD1,BD2,BD3のそれぞれの弾性率は、接合材BD4,BD5,BD6,BD7のそれぞれの弾性率よりも低い。別の見方をすると、本実施の形態2では、接合材BD1,BD2,BD3のそれぞれの銀(Ag)含有率は、接合材BD4,BD5,BD6,BD7のそれぞれの銀(銀)含有率よりも低い。それ以外については、本実施の形態2も、上記実施の形態1とほぼ同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
半導体チップCPH,CPL,CPCをダイパッドDPH,DPL,DPCに接合するための接合材BD1,BD2,BD3については、本実施の形態2も、上記実施の形態1と同様に、低弾性接合材を適用する。接合材BD1,BD2,BD3に低弾性接合材を適用する理由は、本実施の形態2も、上記実施の形態1と同様である。上記実施の形態1と同様に、本実施の形態2においても、接合材BD1,BD2の弾性率を低くしたことで、半導体チップCPH,CPLの発熱時にダイパッドDPH,DPLと半導体チップCPH,CPLとの熱膨張係数の差に起因して接合材BD1,BD2に発生する応力(歪)を緩和することができ、接合材BD1,BD2におけるクラックの発生を抑制することができる。接合材BD1,BD2におけるクラックの発生を抑制することができることで、半導体装置PKGの信頼性を向上させることができる。また、上記実施の形態1と同様に、本実施の形態2においても、接合材BD1,BD2だけでなく、接合材BD3にも低弾性接合材を適用することが好ましい。これにより、接合材BD3(BD3a)を、接合材BD1,BD2(BD1a,BD2a)と同じ接合材により構成することができ、半導体装置PKGの製造工程(より特定的にはダイボンディング工程)を簡略化でき、半導体装置PKGの製造コストを低減できる。
また、半導体チップCPHの裏面電極BEHとダイパッドDPHとの接合面積(接合材BD1の平面積に対応)は、半導体チップCPHの面積と同程度であり、比較的大きい。また、半導体チップCPLの裏面電極BELとダイパッドDPLとの接合面積(接合材BD2の平面積に対応)は、半導体チップCPLの面積と同程度であり、比較的大きい。半導体チップCPHの裏面電極BEHとダイパッドDPHとの接合面積が大きいことは、接合材BD1を介した半導体チップCPHの裏面電極BEHとダイパッドDPHとの接続抵抗を低くするように作用する。また、半導体チップCPLの裏面電極BELとダイパッドDPLとの接合面積が大きいことは、接合材BD2を介した半導体チップCPLの裏面電極BELとダイパッドDPLとの接続抵抗を低くするように作用する。このため、接合材BD1として低弾性接合材を用いたとしても、接合材BD1を介した半導体チップCPHの裏面電極BEHとダイパッドDPHとの接続抵抗は、抑制しやすく、また、接合材BD2として低弾性接合材を用いたとしても、接合材BD2を介した半導体チップCPLの裏面電極BELとダイパッドDPLとの接続抵抗は、抑制しやすい。
一方、接合材BD4,BD6は、金属板MP1,MP2を半導体チップCPH,CPLのパッドPDHS1,PDLS1に接合するための接合材である。金属板MP1と半導体チップCPHのパッドPDHS1との接合面積(接合材BD4の平面積に対応)は、半導体チップCPHの裏面電極BEHとダイパッドDPHとの接合面積(接合材BD1の平面積に対応)に比べて、小さい。また、金属板MP2と半導体チップCPLのパッドPDLS1との接合面積(接合材BD6の平面積に対応)は、半導体チップCPLの裏面電極BELとダイパッドDPLとの接合面積(接合材BD2の平面積に対応)に比べて、小さい。すなわち、接合材BD4,BD6のそれぞれの平面寸法(平面積)は、接合材BD1,BD2のそれぞれの平面寸法(平面積)に比べて、小さい。このため、接合材BD4を介した金属板MP1と半導体チップCPHのパッドPDHS1との接続抵抗は、接合材BD1を介した半導体チップCPHの裏面電極BEHとダイパッドDPHとの接続抵抗に比べて、大きくなりやすい。また、接合材BD6を介した金属板MP2と半導体チップCPLのパッドPDLS1との接続抵抗は、接合材BD2を介した半導体チップCPLの裏面電極BELとダイパッドDPLとの接続抵抗に比べて、大きくなりやすい。
そこで、本実施の形態2では、接合材BD4を介した金属板MP1と半導体チップCPHのパッドPDHS1との接続抵抗と、接合材BD6を介した金属板MP2と半導体チップCPLのパッドPDLS1との接続抵抗と、を低減することを重視して、接合材BD4,BD6には高弾性接合材を適用する。上述したように、高弾性接合材は、銀含有率が高いことから、電気抵抗率(体積抵抗率)が低く、この高弾性接合材を接合材BD4,BD6として用いることで、接合材BD4,BD6の電気抵抗率(体積抵抗率)を低くすることができる。これにより、接合材BD4を介した金属板MP1と半導体チップCPHのパッドPDHS1との接続抵抗と、接合材BD6を介した金属板MP2と半導体チップCPLのパッドPDLS1との接続抵抗とを、抑制することができる。これにより、半導体チップCPH(パワーMOSFET1)のオン抵抗(導通時の抵抗)と、半導体チップCPL(パワーMOSFET2)のオン抵抗(導通時の抵抗)とを、より低減することができる。
接合材BD5,BD7については、本実施の形態2も、上記実施の形態1と同様に、高弾性接合材を適用し、そうする理由についても、本実施の形態2は、上記実施の形態1と同様である。このため、ここでは接合材BD5,BD7に関する繰り返しの説明は省略する。
半導体チップCPH,CPLの動作時の発熱に伴って接合材BD1,BD2,BD4,BD6にクラックが発生することをできるだけ防止し、半導体装置PKGの信頼性をできるだけ高めることを重視する場合は、上記実施の形態1(接合材BD1,BD2,BD4,BD5は低弾性接合材)が有利である。一方、半導体装置PKGの信頼性をある程度確保しながら、接合材を介した接続抵抗の低減(具体的には半導体チップCPH,CPLのオン抵抗の低減)を重視する場合は、本実施の形態2(接合材BD1,BD2は低弾性接合材、接合材BD4,BD6は高弾性接合材)が有効である。
また、本実施の形態2の場合は、金属板MP1,MP2を接合するための接合材BD4,BD5,BD6,BD7に高弾性接合材を適用しているため、金属板MP1,MP2を接合するための接合材BD4,BD5,BD6,BD7に同じ(共通の)接合材を用いることができる。これにより、半導体装置PKGの製造工程が行いやすくなり、半導体装置の製造コストを低減できる。なお、接合材BD4と接合材BD5と接合材BD6と接合材BD7とに、同じ接合材を用いた場合には、接合材BD4の弾性率と、接合材BD5の弾性率と、接合材BD6の弾性率と、接合材BD7の弾性率とは、互いにほぼ同じになる。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
1,2 パワーMOSFET
3,4 センスMOSFET
BD1,BD1a,BD2,BD2a,BD3,BD3a,BD4,BD4a,BD5,BD5a,BD6,BD6a,BD7,BD7a,SD 接合材
BW ワイヤ
CAV キャビティ
CL コイル
CLC,CT 制御回路
CPC,CPH,CPL 半導体チップ
DPC,DPH,DPL ダイパッド
HS ヒートシンク
KG1,KG2 金型
LB1,LB2,LB3,LB4 リード連結部
LB1a,LB3a 連結部
LD,LD1,LD2,LD3,LD4,LD5a,LD5b,LD6,LD7,LD8 リード
LF リードフレーム
MP1,MP2 金属板
MR 封止部
PB1 配線基板
PDC,PDHA,PDHC,PDHG,PDHS1,PDHS2,PDLA,PDLC,PDLG,PDLS1,PDLS2 パッド
PKG 半導体装置
TE1,TE2,TE3,TE4,TE5,TM 端子
TE6 接続点

Claims (20)

  1. スイッチング用の第1電界効果トランジスタを含む第1半導体チップと、
    前記第1半導体チップが第1接合材を介して搭載された第1チップ搭載部と、
    前記第1半導体チップの第1ソース用パッドに第1金属板を介して電気的に接続された第1リードと、
    前記第1リードと一体的に形成された第1金属部と、
    前記第1半導体チップと、前記第1金属板と、前記第1金属部と、前記第1チップ搭載部の少なくとも一部と、前記第1リードの一部と、を封止する封止体と、
    を備える半導体装置であって、
    前記第1半導体チップの第1ドレイン用裏面電極と前記第1チップ搭載部とが、前記第1接合材を介して接合され、
    前記第1金属板と前記第1半導体チップの前記第1ソース用パッドとが、第2接合材を介して接合され、
    前記第1金属板と前記第1金属部とが、第3接合材を介して接合され、
    前記第1接合材、前記第2接合材および前記第3接合材は、導電性を有し、
    前記第1接合材および前記第2接合材のそれぞれの弾性率は、前記第3接合材の弾性率よりも低い、半導体装置。
  2. 請求項1記載の半導体装置において、
    スイッチング用の第2電界効果トランジスタを含む第2半導体チップと、
    前記第2半導体チップが第4接合材を介して搭載された第2チップ搭載部と、
    前記第2半導体チップの第2ソース用パッドに第2金属板を介して電気的に接続された第2リードと、
    前記第2リードと一体的に形成された第2金属部と、
    を更に備え、
    前記封止体は、前記第2半導体チップと、前記第2金属板と、前記第2金属部と、前記第2チップ搭載部の少なくとも一部と、前記第2リードの一部と、を封止し、
    前記第2半導体チップの第2ドレイン用裏面電極と前記第2チップ搭載部とが、前記第4接合材を介して接合され、
    前記第2金属板と前記第2半導体チップの前記第2ソース用パッドとが、第5接合材を介して接合され、
    前記第2金属板と前記第2金属部とが、第6接合材を介して接合され、
    前記第4接合材、前記第5接合材および前記第6接合材は、導電性を有し、
    前記第1接合材、前記第2接合材、前記第4接合材および前記第5接合材のそれぞれの弾性率は、前記第3接合材および前記第6接合材のそれぞれの弾性率よりも低い、半導体装置。
  3. 請求項2記載の半導体装置において、
    前記第1電界効果トランジスタは、ハイサイドスイッチ用であり、
    前記第2電界効果トランジスタは、ロウサイドスイッチ用である、半導体装置。
  4. 請求項3記載の半導体装置において、
    前記第1半導体チップおよび前記第2半導体チップのそれぞれを制御する回路を含む第3半導体チップと、
    前記第3半導体チップが第7接合材を介して搭載された第3チップ搭載部と、
    を更に備え、
    前記封止体は、前記第3半導体チップと、前記第チップ搭載部の少なくとも一部と、を封止する、半導体装置。
  5. 請求項4記載の半導体装置において、
    前記第7接合材の弾性率は、前記第3接合材および前記第6接合材のそれぞれの弾性率よりも低い、半導体装置。
  6. 請求項5記載の半導体装置において、
    前記第1接合材、前記第2接合材、前記第4接合材、前記第5接合材および前記第7接合材は、同じ接合材からなり、
    前記第3接合材および前記第6接合材は、同じ接合材からなる、半導体装置。
  7. 請求項6記載の半導体装置において、
    前記第1接合材、前記第2接合材、前記第3接合材、前記第4接合材、前記第5接合材、前記第6接合材および前記第7接合材は、それぞれ銀ペースト型接合材である、半導体装置。
  8. 請求項7記載の半導体装置において、
    前記第1接合材、前記第2接合材、前記第4接合材、前記第5接合材および前記第7接合材のそれぞれの銀含有率は、前記第3接合材および前記第6接合材のそれぞれの銀含有率よりも低い、半導体装置。
  9. 請求項5記載の半導体装置において、
    前記第1接合材、前記第2接合材、前記第4接合材、前記第5接合材および前記第7接合材のそれぞれの弾性率は、1~3GPaであり、
    前記第3接合材および前記第6接合材のそれぞれの弾性率は、10~20GPaである、半導体装置。
  10. 請求項4記載の半導体装置において、
    前記第1金属板と前記第2金属板と前記第1金属部と前記第2金属部とは、同じ材料からなる、半導体装置。
  11. 請求項4記載の半導体装置において、
    前記第1金属板と前記第2金属板と前記第1金属部と前記第2金属部とは、銅または銅合金からなる、半導体装置。
  12. 請求項4記載の半導体装置において、
    前記第1チップ搭載部、前記第2チップ搭載部および前記第3チップ搭載部のそれぞれの裏面が、前記封止体から露出している、半導体装置。
  13. 請求項4記載の半導体装置において、
    前記第1リードと前記第2リードとを、それぞれ複数有し、
    前記第1金属部は、前記複数の第1リードを連結し、
    前記第2金属部は、前記複数の第2リードを連結する、半導体装置。
  14. 請求項4記載の半導体装置において、
    前記第1半導体チップ、前記第2半導体チップおよび前記第3半導体チップは、インバータ回路を形成するために用いられる、半導体装置。
  15. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1金属板と前記第1金属部とは、同じ材料からなる、半導体装置。
  16. スイッチング用の第1電界効果トランジスタを含む第1半導体チップと、
    前記第1半導体チップが第1接合材を介して搭載された第1チップ搭載部と、
    前記第1半導体チップの第1ソース用パッドに第1金属板を介して電気的に接続された第1リードと、
    前記第1リードと一体的に形成された第1金属部と、
    前記第1半導体チップと、前記第1金属板と、前記第1金属部と、前記第1チップ搭載部の少なくとも一部と、前記第1リードの一部と、を封止する封止体と、
    を備える半導体装置であって、
    前記第1半導体チップの第1ドレイン用裏面電極と前記第1チップ搭載部とが、前記第1接合材を介して接合され、
    前記第1金属板と前記第1半導体チップの前記第1ソース用パッドとが、第2接合材を介して接合され、
    前記第1金属板と前記第1金属部とが、第3接合材を介して接合され、
    前記第1接合材、前記第2接合材および前記第3接合材は、導電性を有し、
    前記第1接合材、前記第2接合材および前記第3接合材は、それぞれ銀ペースト型接合材であり、
    前記第1接合材および前記第2接合材のそれぞれの銀含有率は、前記第3接合材の銀含有率よりも低い、半導体装置。
  17. 請求項16記載の半導体装置において、
    スイッチング用の第2電界効果トランジスタを含む第2半導体チップと、
    前記第2半導体チップが第4接合材を介して搭載された第2チップ搭載部と、
    前記第2半導体チップの第2ソース用パッドに第2金属板を介して電気的に接続された第2リードと、
    前記第2リードと一体的に形成された第2金属部と、
    を更に備え、
    前記封止体は、前記第2半導体チップと、前記第2金属板と、前記第2金属部と、前記第2チップ搭載部の少なくとも一部と、前記第2リードの一部と、を封止し、
    前記第2半導体チップの第2ドレイン用裏面電極と前記第2チップ搭載部とが、前記第4接合材を介して接合され、
    前記第2金属板と前記第2半導体チップの前記第2ソース用パッドとが、第5接合材を介して接合され、
    前記第2金属板と前記第2金属部とが、第6接合材を介して接合され、
    前記第4接合材、前記第5接合材および前記第6接合材は、導電性を有し、
    前記第4接合材、前記第5接合材および前記第6接合材は、それぞれ銀ペースト型接合材であり、
    前記第1接合材、前記第2接合材、前記第4接合材および前記第5接合材のそれぞれの銀含有率は、前記第3接合材および前記第6接合材のそれぞれの銀含有率よりも低い、半導体装置。
  18. 請求項17記載の半導体装置において、
    前記第1半導体チップおよび前記第2半導体チップのそれぞれを制御する回路を含む第3半導体チップと、
    前記第3半導体チップが第7接合材を介して搭載された第3チップ搭載部と、
    を更に備え、
    前記封止体は、前記第3半導体チップと、前記第チップ搭載部の少なくとも一部とを封止し、
    前記第1電界効果トランジスタは、ハイサイドスイッチ用であり、
    前記第2電界効果トランジスタは、ロウサイドスイッチ用であり、
    前記第7接合材は、銀ペースト型接合材であり、
    前記第7接合材の銀含有率は、前記第3接合材および前記第6接合材のそれぞれの銀含有率よりも低い、半導体装置。
  19. スイッチング用の第1電界効果トランジスタを含む第1半導体チップと、
    前記第1半導体チップが第1接合材を介して搭載された第1チップ搭載部と、
    前記第1半導体チップの第1ソース用パッドに第1金属板を介して電気的に接続された第1リードと、
    前記第1リードと一体的に形成された第1金属部と、
    前記第1半導体チップと、前記第1金属板と、前記第1金属部と、前記第1チップ搭載部の少なくとも一部と、前記第1リードの一部と、を封止する封止体と、
    を備える半導体装置であって、
    前記第1半導体チップの第1ドレイン用裏面電極と前記第1チップ搭載部とが、前記第1接合材を介して接合され、
    前記第1金属板と前記第1半導体チップの前記第1ソース用パッドとが、第2接合材を介して接合され、
    前記第1金属板と前記第1金属部とが、第3接合材を介して接合され、
    前記第1接合材、前記第2接合材および前記第3接合材は、導電性を有し、
    前記第1接合材の弾性率は、前記第2接合材および前記第3接合材のそれぞれの弾性率よりも低く、
    前記第2接合材を介した前記第1金属板と前記第1半導体チップの前記第1ソース用パッドとの接合面積は、前記第1接合材を介した前記第1チップ搭載部と前記第1半導体チップの前記第1ドレイン用裏面電極との接合面積よりも、小さい、半導体装置。
  20. 請求項19記載の半導体装置において、
    スイッチング用の第2電界効果トランジスタを含む第2半導体チップと、
    前記第2半導体チップが第4接合材を介して搭載された第2チップ搭載部と、
    前記第2半導体チップの第2ソース用パッドに第2金属板を介して電気的に接続された第2リードと、
    前記第2リードと一体的に形成された第2金属部と、
    を更に備え、
    前記封止体は、前記第2半導体チップと、前記第2金属板と、前記第2金属部と、前記第2チップ搭載部の少なくとも一部と、前記第2リードの一部と、を封止し、
    前記第2半導体チップの第2ドレイン用裏面電極と前記第2チップ搭載部とが、前記第4接合材を介して接合され、
    前記第2金属板と前記第2半導体チップの前記第2ソース用パッドとが、第5接合材を介して接合され、
    前記第2金属板と前記第2金属部とが、第6接合材を介して接合され、
    前記第4接合材、前記第5接合材および前記第6接合材は、導電性を有し、
    前記第1接合材および前記第4接合材のそれぞれの弾性率は、前記第2接合材、前記第3接合材、前記第5接合材および前記第6接合材のそれぞれの弾性率よりも低く、
    前記第5接合材を介した前記第2金属板と前記第2半導体チップの前記第2ソース用パッドとの接合面積は、前記第4接合材を介した前記第2チップ搭載部と前記第2半導体チップの前記第2ドレイン用裏面電極との接合面積よりも、小さい、半導体装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021154957A1 (en) 2020-01-28 2021-08-05 Littelfuse, Inc. Semiconductor chip package and method of assembly
US11373941B2 (en) * 2020-10-12 2022-06-28 Renesas Electronics Corporation Sense MOSFET electrically connected to a source pad via a plurality of source extraction ports
WO2024018790A1 (ja) * 2022-07-19 2024-01-25 ローム株式会社 半導体装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000223634A (ja) 1999-01-28 2000-08-11 Hitachi Ltd 半導体装置
US20040150082A1 (en) 1999-01-28 2004-08-05 Ryoichi Kajiwara Semiconductor device
US20080265386A1 (en) 2007-04-27 2008-10-30 Kuniharu Muto Semiconductor device
JP2018121035A (ja) 2017-01-27 2018-08-02 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6319755B1 (en) * 1999-12-01 2001-11-20 Amkor Technology, Inc. Conductive strap attachment process that allows electrical connector between an integrated circuit die and leadframe
TW451392B (en) * 2000-05-18 2001-08-21 Siliconix Taiwan Ltd Leadframe connecting method of power transistor
JP3602453B2 (ja) * 2000-08-31 2004-12-15 Necエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US6566164B1 (en) * 2000-12-07 2003-05-20 Amkor Technology, Inc. Exposed copper strap in a semiconductor package
JP4112816B2 (ja) * 2001-04-18 2008-07-02 株式会社東芝 半導体装置および半導体装置の製造方法
US20080036078A1 (en) * 2006-08-14 2008-02-14 Ciclon Semiconductor Device Corp. Wirebond-less semiconductor package
JP5119678B2 (ja) * 2007-02-20 2013-01-16 富士通株式会社 実装構造、接続部材の製造方法、および半導体装置
US9093322B2 (en) * 2007-07-13 2015-07-28 Intel Mobile Communications GmbH Semiconductor device
JP5123633B2 (ja) 2007-10-10 2013-01-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置および接続材料
JP5384913B2 (ja) * 2008-11-18 2014-01-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP5921055B2 (ja) * 2010-03-08 2016-05-24 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
JP5823798B2 (ja) 2011-09-29 2015-11-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
JP2013197365A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Toshiba Corp 半導体装置
US20130256894A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 International Rectifier Corporation Porous Metallic Film as Die Attach and Interconnect
JP6161251B2 (ja) * 2012-10-17 2017-07-12 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP7016015B2 (ja) * 2017-05-09 2022-02-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 実装構造体
JP6998826B2 (ja) * 2018-04-27 2022-01-18 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電子装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000223634A (ja) 1999-01-28 2000-08-11 Hitachi Ltd 半導体装置
US20040150082A1 (en) 1999-01-28 2004-08-05 Ryoichi Kajiwara Semiconductor device
US20080265386A1 (en) 2007-04-27 2008-10-30 Kuniharu Muto Semiconductor device
JP2008294384A (ja) 2007-04-27 2008-12-04 Renesas Technology Corp 半導体装置
JP2018121035A (ja) 2017-01-27 2018-08-02 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US20180218969A1 (en) 2017-01-27 2018-08-02 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device

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