JPH10261756A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
ージのパワーMOSFET45は、ペレット10と、樹
脂封止体44の下端面に突出された3本のアウタリード
33、34、35と、3本のインナリード36、37、
38とを備え、中央の第1インナリード36の先端に形
成されたタブ40にペレット10がボンディング層41
でボンディングされている。第2インナリード37とゲ
ート用電極パッド19との間にはゲート用ワイヤ42が
橋絡され、タブ40の一方の長辺に沿って配設された第
3インナリード38とソース用電極パッド20との間に
は複数本のソース用ワイヤ43が互いに平行に橋絡され
ている。 【効果】 大電流を複数本のソース用ワイヤで通電でき
るため、外部抵抗のうち殆どを占めるワイヤの電気抵抗
を大幅に低減でき、全体の抵抗を低減できる。
Description
に、パッケージにおける電気抵抗(外部抵抗)の低減技
術に関し、例えば、3端子ラジアルリード形樹脂封止パ
ッケージを備えているパワートランジスタに利用して有
効なものに関する。
ジスタは、電池駆動装置の電源やスイッチ、自動車電装
品、モータ駆動用制御装置等の電子機器や電気機器のあ
らゆる分野に使用されている。このような高出力のパワ
ートランジスタのパッケージとしても、3端子ラジアル
リード形樹脂封止パッケージが使用されている。すなわ
ち、3端子ラジアルリード形パッケージを備えているパ
ワートランジスタは、パワートランジスタ回路が作り込
まれ小形の平板形状に形成された半導体ペレットと、こ
の半導体ペレットに各ワイヤによって電気的に接続され
た3本のインナリードと、3本のインナリードにそれぞ
れ連結された3本のアウタリードと、前記半導体ペレッ
ト、前記インナリード群および前記ワイヤ群を樹脂封止
した樹脂封止体とを備えており、3本のアウタリードが
樹脂封止体の下端面に互いに平行に整列されている。
として、特開平7−142672号公報および特開平8
−46096号公報がある。
スタにおいては、ワイヤの電気抵抗分、インナリードお
よびアウタリードの電気抵抗分(以下、外部抵抗分とい
う。)と、ペレット内部の抵抗分(以下、内部抵抗分と
いう。)との合計がパワートランジスタ全体のオン抵抗
になる。ここで、内部抵抗分が大きい段階においては外
部抵抗分が問題になることは殆どなかった。ところが、
技術革新が進展し、内部抵抗分が小さく改善されて外部
抵抗分の大きさが全体の50%程度を越える段階になる
と、外部抵抗分を無視することができない状況になる。
とができる半導体装置を提供することにある。
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。
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。
導体ペレットに各ワイヤによって電気的に接続された複
数本のインナリードのうち大電流用インナリードが、前
記半導体ペレットの一辺に沿って長く配設されており、
この大電流用インナリードには複数本のワイヤまたは幅
の広いワイヤの一端が接続されているとともに、このワ
イヤの他端は前記半導体ペレットの大電流用電極パッド
に接続されていることを特徴とする。
ードは半導体ペレットの大電流用電極パッドに複数本の
ワイヤまたは幅の広いワイヤによって接続されているた
め、外部抵抗分の大部分を占めるワイヤの抵抗分が大幅
に低減されることになり、その結果、半導体装置の全体
としての外部抵抗分を低減することができる。
トランジスタを示しており、(a)は一部省略斜視図、
(b)は正面断面図、(c)は平面断面図である。図2
以降は本発明の一実施形態であるトランジスタの製造方
法を説明するための各説明図である。
装置は、3端子ラジアルリード形樹脂封止パッケージを
備えているパワーMOSFET(以下、トランジスタと
いう。)として構成されている。すなわち、トランジス
タ45はパワーMOSFET回路が作り込まれた半導体
ペレット(以下、ペレットという。)10と、互いに平
行に整列された3本のアウタリード33、34、35と
を備えており、3本のアウタリード33、34、35は
樹脂封止体44の下端面に整列されて外部に突出されて
いる。中央に配置された第1アウタリード33には第1
インナリード36が、一方の片側に配置された第2アウ
タリード34には第2インナリード37が、他方の片側
に配置された第3アウタリード35には第3インナリー
ド38がそれぞれ連結されており、第1インナリード3
6の先端には長方形のタブ40が支持されている。ペレ
ット10はタブ40に小さめに相似する長方形に形成さ
れ、タブ40に相似形に配置されてボンディング層41
によってボンディングされている。
最寄りの短辺近傍に配置されており、ペレット10にお
ける第2インナリード37に臨む短辺には、小電流用電
極パッドであるゲート用電極パッド19が配置されてい
る。第2インナリード37とゲート用電極パッド19と
の間にはゲート用ワイヤ42が橋絡されている。第3イ
ンナリード38はタブ40におけるアウタリード33、
34、35の配列方向と直角をなす辺である一方の長辺
に沿って長く配設されており、ペレット10における第
3インナリード38に臨む長辺には、大電流用電極パッ
ドであるソース用電極パッド20が配置されている。第
3インナリード38とソース用電極パッド20との間に
はソース用ワイヤ43が複数本、互いに平行に並べられ
橋絡されている。そして、以上のように構成されたトラ
ンジスタ45は以下に述べるトランジスタの製造方法に
よって製造されている。
スタの製造方法を説明する。この説明により、前記トラ
ンジスタの構成の詳細が共に明らかにされる。
図2に示されているペレット10および図3に示されて
いる多連リードフレームが、ペレット準備工程およびリ
ードフレーム準備工程においてそれぞれ準備される。
ンジスタの製造工程における所謂前工程においてウエハ
状態にてパワーMOSFET回路を適宜作り込まれた後
に、小さい長方形の薄板形状に分断(ダイシング)され
ることにより、製作されたトランジスタ構造体である。
このペレット10はサブストレート11を備えており、
サブストレート11の上にはポリシリコンによってゲー
ト12が下敷きシリコン酸化膜13を介して形成されて
いる。サブストレート11におけるゲート12の外側に
対応するサブストレート11の内部には半導体拡散層部
としてのソース14が形成されており、サブストレート
11にはドレイン15が形成されている。
等からなる絶縁膜16がゲート12およびチャンネル1
4aを有するソース14を被覆するように形成されてお
り、この絶縁膜16におけるゲート12に対向する位置
にはゲート用コンタクトホール17が1個、ゲート12
に貫通するように開設されている。また、絶縁膜16に
おけるソース14に対向する領域にはソース用コンタク
トホール18が複数個、ペレット10の一方の長辺にお
いて長辺に沿う方向に並べられてソース14にそれぞれ
貫通するように開設されている。
ゲート用電極パッド19が形成されている。複数個のソ
ース用コンタクトホール18の内部にはソース用電極パ
ッド20が形成されており、ソース用電極パッド20は
複数個のソース用コンタクトホール18が並んだ直線の
真上において長方形に一連に連結された状態になってい
る。ゲート用電極パッド19およびソース用電極パッド
20は、アルミニウム材料(アルミニウムまたはその合
金)がスパッタリング蒸着等の適当な手段により絶縁膜
16の上に被着された後に、写真食刻法によってパター
ンニングされて形成されている。つまり、絶縁膜16の
上に被着されたアルミニウム材料は各コンタクトホール
17、18の内部にそれぞれ充填されるため、この充填
部によってそれぞれ形成された電極パッド19、20は
ゲート12およびソース14とにそれぞれ電気的に接続
された状態になっている。
極パッド20の上には、リンシリケートガラスやポリイ
ミド系樹脂等の絶縁材料からなる保護膜21が被着され
ている。保護膜21におけるゲート用電極パッド19に
対応する位置にはゲート用電極パッドホール(以下、ゲ
ート用ホールという。)22が正方形の窓孔形状に開設
されており、ゲート用ホール22はゲート用電極パッド
19よりも小さく形成され、かつ、その底においてゲー
ト用電極パッド19の表面を露出させるように設定され
ている。保護膜21におけるソース用電極パッド20に
対応する位置にはソース用電極パッドホール(以下、ソ
ース用ホールという。)23が長方形の窓孔形状に開設
されており、ソース用ホール23はソース用電極パッド
20よりも小さく形成され、かつ、その底においてソー
ス用電極パッド20の表面を露出させるように設定され
ている。
イン用電極パッド24がアルミニウム材料を被着されて
形成されており、ドレイン用電極パッド24はドレイン
15に電気的に接続されている。
0は、鉄−ニッケル合金や銅合金等の導電性が良好な材
料からなる薄板が用いられて、打抜きプレス加工または
エッチング加工等の適当な手段により一体成形されてい
る。多連リードフレーム30には複数の単位リードフレ
ーム31が一方向に1列に並設されている。便宜上、図
示および以下の説明は一単位について行われている。
aが開設された矩形の外枠(フレーム)32を備えてお
り、多連リードフレーム30において、外枠32は隣合
う単位リードフレーム31、31同士で一体的に連結さ
れた状態になっている。単位リードフレーム(以下、リ
ードフレームという。)31において、外枠32の一端
辺には第1アウタリード33、第2アウタリード34お
よび第3アウタリード35が、長手方向に等間隔に配置
されてそれぞれ直角方向に突設されている。第1アウタ
リード33、第2アウタリード34および第3アウタリ
ード35の各先端には、第1インナリード36、第2イ
ンナリード37および第3インナリード38がそれぞれ
一体的に連結されている。第1アウタリード33、第2
アウタリード34および第3アウタリード35における
各インナリードとの接続部よりも外枠32寄りの位置に
は、各タイバー39がそれぞれ直角に架設されており、
各タイバー39によって隣合うアウタリード間が固定的
に保持されている。
先端にはタブ40が一体的に連結されており、タブ40
はペレット10よりも大きい長方形の平板形状に形成さ
れている。第1インナリード36の一方の片脇(以下、
左脇とする。)に配置された第2インナリード37の先
端部は、タブ40の最寄りの短辺に接近した位置に配さ
れて、短く切断されている。第2インナリード37の先
端部には抜け止め部片37aが、第1インナリード36
側(右側)に向けて直角に突設されている。第1インナ
リード36の右脇に配置された第3インナリード38
は、タブ40の最寄り側の長辺に接近した位置に配され
ており、タブ40の長辺に沿って長く延設されている。
したがって、タブ40は第3インナリード38が片脇に
配置された分だけ、第1インナリード36の中心に対し
て第2インナリード37の方へ片寄った状態になってい
る。第3インナリード38の基端部には抜け止め部片3
8aが第1インナリード36側(左側)に向けて直角に
突設されている。
1には前記構成に係るペレット10が、ペレット・ボン
ディング工程において、リードフレーム31のタブ40
の上にボンディング層41によってペレット・ボンディ
ングされる。続いて、ワイヤ・ボンディング工程におい
て、超音波熱圧着式ワイヤボンディング装置等のワイヤ
ボンディング装置(図示せず)が使用されて、ペレット
10のゲート用電極パッド19およびソース用電極パッ
ド20と、第2インナリード37および第3インナリー
ド38との間にはゲート用ワイヤ42および大電流用ワ
イヤとしての複数本のソース用ワイヤ43が図4に示さ
れているように橋絡される。
レット10はタブ40にドレイン用電極パッド24を下
に向けられて整合され、半田箔等によって形成されたボ
ンディング層41によってボンディングされる。この状
態において、ペレット10はタブ40に機械的に接続さ
れた状態になるとともに、ドレイン15がドレイン用電
極パッド24、ボンディング層41およびタブ40を介
して第1インナリード36および第1アウタリード33
に電気的に接続された状態になる。
ット10のゲート用電極パッド19にはゲート用ワイヤ
42の一端がボール・ボンディングされるとともに、ゲ
ート用ワイヤ42の他端が第2インナリード37に第2
ボンディングされる。続いて、ペレット10のソース用
電極パッド20にはソース用ワイヤ43の一端がボール
・ボンディングされるとともに、ソース用ワイヤ43の
他端が第3インナリード38に第2ボンディングされ
る。ソース用ワイヤ43は複数本(図示例では5本)が
連続して、ソース用電極パッド20に順次ワイヤ・ボン
ディングされて行く。このとき、ソース用電極パッド2
0が一連の長方形に形成されているため、多少の位置ず
れは吸収することができるし、ソース用ワイヤ43の本
数や線径等の仕様の変更に対処することができる。
用ワイヤ42を先にボンディングするに限らず、ソース
用ワイヤ43群を先にボンディングしてもよい。また、
ゲート用ワイヤ42の橋絡方向と、ソース用ワイヤ43
群の橋絡方向とが異なっているため、ゲート用ワイヤ4
2側のワイヤ・ボンディング作業と、ソース用ワイヤ4
3側のワイヤ・ボンディング作業は2箇所のステーショ
ンでそれぞれ実施してもよい。このように2箇所のステ
ーションでゲート用ワイヤ42に対するワイヤ・ボンデ
ィング作業と、ソース用ワイヤ43に対するワイヤ・ボ
ンディング作業が実施される場合でも、多連リードフレ
ーム30の各リードフレーム31において両方のワイヤ
・ボンディング作業が同時に進行するので、作業時間の
増加は起きない。
5に示されているように、樹脂封止体44がトランスフ
ァ成形装置(図示せず)によって成形される。この樹脂
封止体44によって、ペレット10、タブ40、ボンデ
ィング層41、ゲート用ワイヤ42、ソース用ワイヤ4
3群、第1インナリード36、第2インナリード37お
よび第3インナリード38が樹脂封止され、樹脂封止体
44の下端面から第1アウタリード33、第2アウタリ
ード34および第3アウタリード35が平行に突出され
た状態になる。
後、リード切断工程において、樹脂封止体44の外側に
おけるリードフレーム31の不要な部分が切断除去され
る。また、所望に応じて、第2アウタリード34および
第3アウタリード35はリード成形工程において曲げ加
工され、所望の形状に成形される。
る。 大電流が流れるソース用電極パッドと大電流用イン
ナリードである第3インナリードとの間に複数本のソー
ス用ワイヤを橋絡することにより、大電流を複数本のソ
ース用ワイヤを通じて流すことができるため、外部抵抗
のうち殆どを占めるワイヤにおける電気抵抗を大幅に低
減することができ、トランジスタ全体としての抵抗を低
減させることができる。
に並べてボンディングすることができるため、製造コス
トの増加を回避することができる。
によって外部抵抗の低減が実現されるため、ゲート用ワ
イヤとソース用ワイヤとは同一条件のものを使用するこ
とができ、製造コストの増加を回避することができる。
スタを示しており、(a)は正面断面図、(b)は
(a)のb−b線に沿う断面図、(c)は(a)のc−
c線に沿う断面図である。
は、大電流用インナリードである第3インナリード38
Aがタブ40におけるアウタリード33、34、35の
配列方向の一辺に沿って長く配設されているとともに、
ペレット10における大電流用電極パッドであるソース
用電極パッド20Aが第3インナリード38Aに臨む一
辺に沿って配置されており、この第3インナリード38
Aとソース用電極パッド20Aとの間に大電流用インナ
リードであるソース用ワイヤ43が複数本、互いに平行
に橋絡されている点にある。
ソース用電極パッド20Aと第3インナリード38との
間に複数本のソース用ワイヤ43が橋絡されているた
め、前記実施形態1と同様の作用および効果が奏され
る。
スタを示しており、(a)は一部省略斜視図、(b)は
正面断面図、(c)は平面断面図である。
は、複数本のソース用ワイヤの代わりに幅の広いワイヤ
43Bが大電流用インナリードである第3インナリード
38と大電流用電極パッドであるソース用電極パッド2
0との間に橋絡されている点にある。
ソース用電極パッド20と第3インナリード38との間
に幅の広いワイヤ43Bが橋絡されているため、前記実
施形態1と同様の作用および効果が奏される。
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
に設定するに限らず、ドレイン用ワイヤとして設定して
もよい。
を封止する封止体は樹脂封止体によって構成するに限ら
ず、気密封止体によって構成してもよい。
なされた発明をその背景となった利用分野であるパワー
MOSFETに適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、バイポーラ・トランジスタ
や高出力の半導体集積回路装置(パワーIC)等の半導
体装置全般に適用することができる。
を適用する場合は、エミッタまたはコレクタの電極パッ
ドとインナリードとの間に複数本のワイヤまたは幅の広
いワイヤが橋絡されることになる。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。
流用インナリードとの間に複数本のワイヤまたは幅の広
いワイヤを橋絡することにより、大電流を複数本のワイ
ヤまたは幅の広いワイヤを通じて流すことができるた
め、外部抵抗のうち殆どを占めるワイヤにおける電気抵
抗を大幅に低減することができ、半導体装置全体として
の抵抗を低減させることができる。
ており、(a)は一部省略斜視図、(b)は正面断面
図、(c)は平面断面図である。
方法に使用されるペレットを示しており、(a)は拡大
正面図、(b)は(a)のb−b線に沿う拡大断面図、
(c)は(a)のc−c線に沿う拡大断面図である。
しており、(a)は一部省略平面図、(b)は(a)の
b−b線に沿う断面図、(c)は(a)のc−c線に沿
う断面図である。
工程およびワイヤ・ボンディング工程後を示しており、
(a)は一部省略平面図、(b)は(a)のb−b線に
沿う断面図、(c)は(a)のc−c線に沿う断面図で
ある。
(a)は一部省略平面図、(b)は(a)のb−b線に
沿う断面図、(c)は(a)のc−c線に沿う断面図で
ある。
ており、(a)は正面断面図、(b)は(a)のb−b
線に沿う断面図、(c)は(a)のc−c線に沿う断面
図である。
ており、(a)は一部省略斜視図、(b)は正面断面
図、(c)は平面断面図である。
ト、13…シリコン酸化膜、14…ソース、14a…チ
ャンネル、15…ドレイン、16…絶縁膜、17…ゲー
ト用コンタクトホール、18…ソース用コンタクトホー
ル、19…ゲート用電極パッド、20、20A…ソース
用電極パッド、21…保護膜、22…ゲート用ホール、
23…ソース用ホール、24…ドレイン用電極パッド、
30…多連リードフレーム、31…単位リードフレー
ム、32…外枠、32a…位置決め孔、33…第1アウ
タリード、34…第2アウタリード、35…第3アウタ
リード、36…第1インナリード、37…第2インナリ
ード、37a…抜け止め部片、38、38A…第3イン
ナリード(大電流用インナリード)、38a…抜け止め
部片、39…タイバー、40…タブ、41…ボンディン
グ層、42…ゲート用ワイヤ、43…ソース用ワイヤ
(大電流用ワイヤ)、43B…幅の広いワイヤ(大電流
用ワイヤ)、44…樹脂封止体、45…トランジスタ。
Claims (10)
- 【請求項1】 電子回路要素が作り込まれ小形の平板形
状に形成された半導体ペレットと、この半導体ペレット
に各ワイヤによって電気的に接続された複数本のインナ
リードと、これらインナリードにそれぞれ連結された複
数本のアウタリードと、前記半導体ペレット、前記イン
ナリード群および前記ワイヤ群を封止した封止体とを備
えており、前記アウタリード群が前記封止体の一辺に配
列されている半導体装置において、 前記インナリード群のうち大電流用インナリードが前記
半導体ペレットの一辺に沿って長く配設されており、こ
の大電流用インナリードには複数本のワイヤまたは幅の
広いワイヤの一端が接続されているとともに、このワイ
ヤの他端は前記半導体ペレットの大電流用電極パッドに
接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記大電流用インナリードが前記半導体
ペレットの前記アウタリード群が配列された辺と直角を
なす一辺に沿って長く配設されており、前記半導体ペレ
ットにおける大電流用電極パッドがこの大電流用インナ
リードに臨む一辺に沿って配置されていることを特徴と
する請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記半導体ペレットが長方形の平板形状
に形成されており、前記大電流用インナリードが前記半
導体ペレットの一方の長辺に沿って長く配設されてお
り、前記半導体ペレットにおける大電流用電極パッドが
この大電流用インナリードに臨む長辺に沿って配置され
ていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記大電流用インナリードが前記半導体
ペレットの前記アウタリード群が配列された辺に沿って
長く配設されており、前記半導体ペレットにおける大電
流用電極パッドがこの大電流用インナリードに臨む一辺
に沿って配置されていることを特徴とする請求項1に記
載の半導体装置。 - 【請求項5】 前記半導体ペレットにおける大電流用電
極パッドが前記大電流用インナリードの長手方向に平行
に一連の長方形に形成されていることを特徴とする請求
項1、2、3または4に記載の半導体装置。 - 【請求項6】 大電流用インナリードに一端が接続され
た前記ワイヤの他端が、パワーMOSFETが作り込ま
れた半導体ペレットにおけるソースまたはドレインに接
続されていることを特徴とする請求項1、2、3、4ま
たは5に記載の半導体装置。 - 【請求項7】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
であって、 電子回路要素が作り込まれて小形の平板形状に形成され
た前記半導体ペレットが準備される半導体ペレット準備
工程と、 前記アウタリード群の一端が外枠に一体的に支持されて
おり、前記インナリードのうち大電流用インナリードが
前記半導体ペレットの一辺に沿って長く延在するように
配設されたリードフレームが準備されるリードフレーム
準備工程と、 前記半導体ペレットが前記リードフレームに固着され、
前記各インナリードと前記半導体ペレットの各電極パッ
ドとの間に前記各ワイヤの両端がそれぞれ接続され、か
つ、前記大電流用インナリードに複数本のワイヤまたは
幅の広いワイヤの一端が接続されるとともに、これらワ
イヤの他端が前記半導体ペレットの大電流用電極パッド
に接続されるボンディング工程と、 前記半導体ペレット、前記インナリード群および前記ワ
イヤ群を封止する封止体が形成される封止体形成工程
と、 を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記リードフレームは3本のインナリー
ドが互いに平行に配列されているとともに、中央部のイ
ンナリードには前記半導体ペレットが固着されるタブが
形成されており、このタブにおける前記インナリードの
配列方向と直角をなす一辺に沿って前記大電流用インナ
リードが配設されていることを特徴とする請求項7に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 前記リードフレームは3本のインナリー
ドが互いに平行に配列されているとともに、中央部のイ
ンナリードには前記半導体ペレットが固着されるタブが
形成されており、このタブにおける前記インナリードの
配列方向と平行をなす一辺に沿って前記大電流用インナ
リードが配設されていることを特徴とする請求項7に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項10】 前記複数本のワイヤが前記大電流用電
極パッドと前記大電流用インナリード群との間に、互い
に平行にワイヤボンディングされて行くことを特徴とす
る請求項7、8または9に記載の半導体装置の製造方
法。
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