WO2019229828A1 - 半導体モジュール - Google Patents

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semiconductor module
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frame
pad frame
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博可 漆畑
隆 茂野
瑛基 伊藤
渉 木村
弘隆 遠藤
俊央 小池
俊紀 河野
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新電元工業株式会社
株式会社加藤電器製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor module.
  • a semiconductor chip, a lead frame electrically connected to the semiconductor chip by a bonding wire, a sealing resin for sealing the semiconductor chip and the lead frame, and a die pad frame bonded to the semiconductor chip with an adhesive or the like are known (for example, see Japanese Patent Laid-Open Nos. 06-260572 and 2008-31366).
  • the adhesion between the sealing resin and the die pad frame is improved by providing a protrusion at the end of the die pad frame.
  • the present invention suppresses the flow of the conductive connection member that electrically connects the semiconductor chip and the die pad frame in the vicinity of the end portion of the die pad frame, while preventing cracks in the sealing resin at the end portion of the die pad frame. It aims at providing the semiconductor module which can suppress generation
  • a semiconductor module includes: Die pad frame, A semiconductor chip disposed in a chip region on the upper surface of the die pad frame, the first electrode provided on the upper surface and the second electrode provided on the lower surface; A conductive connecting member for a die pad, which is located between the second electrode of the semiconductor chip and the upper surface of the die pad frame, and electrically connects the second electrode of the semiconductor chip and the upper surface of the die pad frame; A sealing resin for sealing the semiconductor chip, the die pad frame, and the conductive connecting member for the die pad;
  • the die pad frame is Provided above the end of the main body of the die pad frame and extends from the upper surface of the main body of the die pad frame in a direction parallel to the upper surface of the main body of the die pad frame to improve the adhesion with the sealing resin Having a protrusion for A locking portion located partially above the upper surface of the protruding portion is provided at the tip of the protruding portion.
  • a first clip frame disposed on an upper surface of the semiconductor chip; A first electrode located between the first electrode of the semiconductor chip and the lower surface of the first clip frame and electrically connecting the first electrode of the semiconductor chip and the lower surface of the first clip frame. And a conductive connecting member for a clip.
  • the locking portion has a step protruding upward from the upper surface of the tip of the protrusion.
  • the locking portion has a plurality of steps that protrude stepwise upward from the upper surface of the tip of the protrusion.
  • the height of the upper portion of the locking portion is higher than the height of the upper portion of the conductive connecting member for die pad so as to prevent the conductive connecting member for die pad from flowing.
  • the length of the locking portion is shorter than the length of the protruding portion excluding the locking portion.
  • the protrusion is provided continuously along the periphery of the end of the upper surface of the main body of the die pad frame.
  • the end of the locking portion has a rectangular shape or a curved shape.
  • the locking portion is formed by pressing the tip of the protruding portion upward.
  • the linear expansion coefficient of the sealing resin is smaller than the linear expansion coefficient of the die pad frame and larger than the linear expansion coefficient of the semiconductor chip.
  • the locking portion is formed by pressing the tip of the protruding portion upward a plurality of times.
  • the semiconductor chip is A third electrode having an upper surface area smaller than that of the first electrode is provided on the upper surface.
  • a second clip frame disposed adjacent to the first clip frame on an upper surface of the semiconductor chip and having an upper surface area smaller than that of the first clip frame; And a second clip conductive connection member for electrically connecting the third electrode of the semiconductor chip and the lower surface of the second clip frame.
  • the first clip conductive connection member, the second clip conductive connection member, and the die pad conductive connection member are solder members.
  • the semiconductor chip is a MOS transistor,
  • the first electrode is a source electrode of the MOS transistor;
  • the second electrode is a drain electrode of the MOS transistor, and the third electrode is a gate electrode of the MOS transistor.
  • the protrusion of the die pad frame is provided with one or more laser grooves formed by laser irradiation on the upper surface of the protrusion T so as to extend along the end of the main body of the die pad frame. It is characterized by that.
  • the cross-sectional shape of the laser groove perpendicular to the length direction in which the laser groove extends on the upper surface of the protrusion has a V shape or a U shape, Of the laser grooves, the bottom of the first laser groove is located offset from the center of the width of the first laser groove toward the chip region where the semiconductor chip is disposed.
  • the direction of the laser irradiation with respect to the groove region where the first laser groove is formed on the upper surface of the protrusion is inclined from the vertical line passing through the groove region on the upper surface of the protrusion T toward the locking portion. It is characterized by being.
  • the cross-sectional shape of the laser groove perpendicular to the length direction in which the laser groove extends on the upper surface of the protrusion has a V shape or a U shape, and the bottom of the second laser groove among the laser grooves. Is characterized in that it is offset from the center of the width of the second laser groove toward the locking portion.
  • the direction of the laser irradiation with respect to the groove region where the second laser groove is formed on the upper surface of the protrusion is a chip region where the semiconductor chip is arranged from a vertical line passing through the groove region on the upper surface of the protrusion. It is characterized by being inclined to the side.
  • the laser irradiation roughens the inner surface of the laser groove and the peripheral edge of the laser groove, and suppresses the wetting and spreading of the conductive connection member for the die pad on the upper surface of the die pad frame.
  • the die pad frame has a first side, one end that intersects one end of the first side, one end that intersects the other end of the first side, and one end that intersects the other end of the first side.
  • a fourth side intersecting the other end of the second side and the other end intersecting the third side;
  • the protrusions and the locking portions are formed in regions along the first, second, and third sides, and are not formed in regions along the fourth side.
  • a through-hole is formed for penetrating the main body and improving adhesion with the sealing resin.
  • the laser groove formed by laser irradiation is provided on the upper surface of the protrusion so as to extend along the first, second, and third sides of the die pad frame, One or more additional laser grooves formed by laser irradiation are provided along the fourth side between the region where the through hole is formed and the chip region. To do.
  • the laser groove is continuously provided along the first, second, and third sides of the die pad frame, The number of the additional laser grooves is larger than the number of the laser grooves.
  • the laser groove and the additional laser groove communicate with each other, and are formed so as to surround an outer periphery of a chip region of the die pad frame in which the semiconductor chip is disposed.
  • the conductive metal material composing the die pad frame is a copper material or an alloy obtained by adding any of different metals such as Sn, Zn, Fe, Cr, and Ni to the copper material, and the surface of the die pad frame is plated. It is characterized by not being done.
  • the height of the step between the lower surface of the locking portion and the lower surface of the protruding portion is equal to or higher than the height of the step between the upper surface of the locking portion and the upper surface of the protruding portion.
  • the lower surface of the locking part is inclined upward toward the end of the locking part.
  • An end portion of the upper surface of the first clip frame is provided with a clip locking portion located partially above the upper surface of the first clip frame so as to be separated from the upper surface of the semiconductor chip. And The lower surface of the clip locking portion is inclined upward toward the end of the clip locking portion.
  • the upper surface of the clip locking part is inclined downward toward the end of the clip locking part.
  • the end of the lower surface of the projection connected to the lower surface of the locking portion has a curved shape.
  • the end of the lower surface of the locking portion has a curved shape.
  • a semiconductor module includes a die pad frame, a semiconductor chip that is disposed in a chip region on the upper surface of the die pad frame, the first electrode is provided on the upper surface, and the second electrode is provided on the lower surface, and the semiconductor chip
  • a conductive connection member for a die pad which is located between the second electrode and the upper surface of the die pad frame and electrically connects the second electrode of the semiconductor chip and the upper surface of the die pad frame; and a semiconductor chip, a die pad frame, and Sealing resin for sealing the conductive connecting member for die pad.
  • the die pad frame is provided above the end of the die pad frame and extends from the upper surface of the die pad frame in a direction parallel to the upper surface of the die pad frame, and has a protrusion for improving the adhesion with the sealing resin. And a locking portion that is located partially above the upper surface of the protruding portion.
  • the engaging portion at the tip of the protrusion of the die pad frame can dam the conductive connecting member for the die pad.
  • the engagement portion can suppress the shrinkage of the sealing resin, thereby suppressing the generation and peeling of the sealing resin.
  • the conductive pad connecting the semiconductor chip and the die pad frame is prevented from flowing in the vicinity of the end of the die pad frame, and the end of the die pad frame is suppressed.
  • production and peeling of the crack of sealing resin in a part can be suppressed.
  • FIG. 1 is a top view illustrating an example of the appearance of the configuration of the semiconductor module 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a bottom view showing an example of the appearance of the configuration of the semiconductor module 100 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a side view of the semiconductor module 100 shown in FIG. 1 as viewed from the opposite side of the first direction D1, showing an example of the appearance.
  • FIG. 4 is a side view seen from the second direction D2 showing an example of the appearance of the configuration of the semiconductor module 100 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a side view seen from the first direction D1 showing an example of the appearance of the configuration of the semiconductor module 100 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a top view showing an example of the internal configuration of the semiconductor module 100 shown in FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a cross section taken along line NN of the semiconductor module shown in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of a cross section taken along line NN of the semiconductor module shown in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an example of a cross section of the semiconductor module according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating another example of the cross section of the semiconductor module according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a top view illustrating an example of the configuration of the upper surface of the die pad frame DF of the semiconductor module according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the die pad frame DF illustrating an example of a process of forming the laser groove LM on the upper surface of the protrusion T of the die pad frame DF by laser irradiation.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the die pad frame DF showing an example of a process of forming the first and second laser grooves LMa and LMb on the upper surface of the protrusion T of the die pad frame DF by laser irradiation.
  • FIG. 14 is a bottom view showing an example of the configuration of a conventional semiconductor module.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a cross section taken along line NN of the conventional semiconductor module shown in FIG.
  • FIG. 1 is a top view illustrating an example of the appearance of the configuration of the semiconductor module 100 according to the first embodiment.
  • 2 is a bottom view showing an example of the appearance of the configuration of the semiconductor module 100 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a side view showing an example of the appearance of the configuration of the semiconductor module 100 shown in FIG. 1 as viewed from the opposite side of the first direction D1.
  • FIG. 4 is a side view seen from the second direction D2 showing an example of the appearance of the configuration of the semiconductor module 100 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a side view seen from the first direction D1 showing an example of the appearance of the configuration of the semiconductor module 100 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a top view showing an example of the internal configuration of the semiconductor module 100 shown in FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a cross section taken along line NN of the semiconductor module shown in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of a cross section taken along line NN of the semiconductor module shown in FIG.
  • the sealing member A is shown to be seen through.
  • the semiconductor module 100 includes a die pad frame (lead frame) DF, a semiconductor chip CX, a die pad conductive connection member A ⁇ b> 2, and a sealing.
  • a resin H, a first clip frame CF1, a first clip conductive connection member A1, a second clip frame CF2, and a second clip conductive connection member A3 are provided.
  • the semiconductor module 100 functions as a three-terminal semiconductor device (MOS transistor).
  • the semiconductor chip CX is arranged in the chip area CXa on the upper surface of the die pad frame DF.
  • the semiconductor chip CX is provided with a first electrode (source electrode) S on the upper surface and a second electrode (drain electrode) D on the lower surface. Further, the semiconductor chip CX is provided with a third electrode (gate electrode) G having an upper surface area smaller than that of the first electrode S on the upper surface.
  • the semiconductor chip CX is, for example, a MOS transistor.
  • the first electrode S is a source electrode of the MOS transistor.
  • the second electrode D is a drain electrode of the MOS transistor.
  • the third electrode G is a gate electrode of the MOS transistor.
  • the die pad conductive connection member A2 is located between the second electrode D of the semiconductor chip CX and the upper surface of the die pad frame DF.
  • the die pad conductive connection member A2 is configured to electrically connect the second electrode D of the semiconductor chip CX and the upper surface of the die pad frame DF.
  • the conductive connecting member A2 for die pad is, for example, a solder member.
  • first clip frame CF1 is disposed on the upper surface of the semiconductor chip CX, for example, as shown in FIGS.
  • the first clip frame CF1 has terminals CF1a, CF1b, and CF1c protruding from the sealing resin H, for example, as shown in FIGS.
  • a clip locking portion located at an end portion of the upper surface of the first clip frame CF1 is located partially above the upper surface CF1E of the first clip frame CF1 so as to be separated from the upper surface of the semiconductor chip CX. DY is provided.
  • the end portion Da of the clip locking portion DY may have a rectangular shape or a curved shape.
  • the sealing resin H in the vicinity of the end portion of the first clip frame CF1 is mold-locked by the clip locking portion DY.
  • the first clip frame CF1 has four convex portions (dubbing portions) CF1D that protrude downward by pressing from above. These four convex portions CF1D are in contact with, for example, the first electrode (source electrode) S on the upper surface of the semiconductor chip CX directly or via the first clip conductive connection member A1.
  • first clip conductive connection member A1 is located between the first electrode S of the semiconductor chip CX and the lower surface of the first clip frame CF1, as shown in FIGS. 7 and 8, for example. Yes.
  • the first clip conductive connection member A1 is configured to electrically connect the first electrode S of the semiconductor chip CX and the lower surface of the first clip frame CF1.
  • first clip conductive connection member A1 is, for example, a solder member.
  • the second clip frame CF2 is disposed adjacent to the first clip frame CF1 on the upper surface of the semiconductor chip CX.
  • the second clip frame CF2 has a terminal CF2a protruding from the sealing resin H.
  • the second clip frame CF2 has an upper surface area smaller than that of the first clip frame CF1.
  • the second clip conductive connection member A3 is configured to electrically connect the third electrode G of the semiconductor chip CX and the lower surface of the second clip frame CF2.
  • the second clip conductive connection member A3 is, for example, a solder member.
  • the sealing resin H includes the semiconductor chip CX, the die pad frame DF, the first clip frame CF1, the first clip conductive connection member A1, the second clip frame CF2, and the second clip conductive connection member. A3 and the conductive connecting member A2 for die pad are sealed.
  • the linear expansion coefficient of the sealing resin H is set to be smaller than the linear expansion coefficient of the die pad frame DF and larger than the linear expansion coefficient of the semiconductor chip CX, for example.
  • the die pad frame (lead frame) DF includes, for example, as shown in FIG. 6, a first side DF1, a second side DF2 where one end intersects one end of the first side DF1, and a first side as the first side DF1.
  • the die pad frame DF has a substantially rectangular shape.
  • This die pad frame DF has a protrusion T for improving the adhesion with the sealing resin H.
  • the protrusion T is provided on the upper side of the end portion Ba of the main body B of the die pad frame DF and the main body of the die pad frame DF from the upper surface of the main body B of the die pad frame DF, as shown in FIGS. It extends in a direction parallel to the upper surface of B (for example, the second direction D2).
  • the structure of the protrusion T can improve the adhesion between the die pad frame DF and the sealing resin H.
  • a locking portion U is provided at the tip of the protruding portion T and is located partially above the upper surface of the protruding portion T.
  • the locking portion U has, for example, a step Ub protruding upward from the upper surface of the tip Ta of the protruding portion T, as shown in FIG. Further, the locking portion U may have a step Uc that changes upward toward the tip on the lower surface.
  • the step Ub of the locking portion U is formed by, for example, pressing (pressing) the tip of the protruding portion T upward.
  • the locking portion U has a plurality (two or more steps) of steps Ub protruding stepwise (stepped) upward from the upper surface of the tip Ta of the protrusion T. It may be. Further, the locking portion U may have a plurality of steps (two or more steps) Uc provided on the lower surface in a step shape upward toward the tip.
  • the sealing resin H in the vicinity of the top surface of the tip of the protrusion T is locked by a plurality of steps (two or more steps) Ub protruding upward (stepped) from the top surface of the tip of the protrusion T.
  • the mold can be reliably locked.
  • step Ub of the locking portion U is formed, for example, by pressing (pressing) the tip end of the protruding portion T a plurality of times.
  • the height of the upper portion of the locking portion U is, for example, as shown in FIGS. 7 and 8, so that the flow of the die pad conductive connection member A2 is blocked. You may set so that it may become higher than height.
  • the length of the locking portion U in the direction in which the protruding portion T extends is the locking portion U of the protruding portion T. It is set to be shorter than the length of the portion excluding.
  • locking part U may be set so that it may become more than the length of the part except the latching
  • end portion Ua of the locking portion U may have, for example, a rectangular shape or a curved shape.
  • the conductive metal material constituting the die pad frame DF is a copper (Cu) material or an alloy obtained by adding a different metal such as Sn, Zn, Fe, Cr, Ni to a copper (Cu) material.
  • the surface of the die pad frame DF is not plated, but the surface of the die pad frame DF may be plated as necessary.
  • the protruding portion T is formed along the periphery of the end portion Ba on the upper surface of the main body B of the die pad frame DF (first, second, and third sides DF1, DF2, DF3). Along).
  • the protruding portion T and the locking portion U are formed in regions along the first, second, and third sides DF1, DF2, and DF3, and the fourth portion It is not formed in the region along the side DF4.
  • a through-hole Z for penetrating the main body B and improving the adhesion with the sealing resin H is formed in a region along the fourth side DF4 on the upper surface of the die pad frame DF. Is formed.
  • the portion of the die pad frame DF that is sealed with the sealing resin H has the same thickness as the thickness of the protrusion T (half the thickness of the central portion of the die pad frame DF). ing. As a result, the adhesion between the die pad frame DF and the sealing resin H can be improved.
  • the height Uch of the step Uc between the lower surface U1 of the locking part U and the lower surface T1 of the protrusion T is equal to the height of the step Ub between the upper surface U2 of the locking part U and the upper surface T2 of the protrusion T. You may make it more than Ubh (FIG. 7).
  • the lower surface U1 of the locking portion U may be inclined upward toward the end of the locking portion U (region UR in FIG. 7). Thereby, the stress of the sealing resin H can be reduced.
  • the end of the upper surface CF1E of the first clip frame CF1 is located at the end of the clip portion that is located partially above the upper surface CF1E of the first clip frame CF1 so as to be separated from the upper surface of the semiconductor chip CX.
  • a stop portion DY is provided, and the lower surface DY1 of the clip locking portion DY may be inclined upward toward the end portion of the clip locking portion DY (region DYR1 in FIG. 7). ). Thereby, the insulation between the clip locking portion DY and the lower surface DY1 of the semiconductor chip CX can be further improved.
  • the upper surface DY2 of the clip locking portion DY may be inclined downward toward the end of the clip locking portion DY (region DYR2 in FIG. 7).
  • end portion Tb (FIG. 7) on the lower surface of the protrusion T connected to the lower surface U1 of the locking portion U may have a curved shape instead of a rectangular shape. Thereby, the stress of the sealing resin H in the edge part Tb of the projection part T can be reduced.
  • end portion Ud (FIG. 7) of the lower surface U1 of the locking portion U may have a curved shape instead of a rectangular shape. Thereby, the stress of the sealing resin H in the edge part Ud of the latching
  • the engaging portion U at the tip of the protrusion T of the die pad frame DF can dam the conductive connecting member for the die pad.
  • the locking portion U can suppress the shrinkage of the sealing resin, thereby suppressing the generation and peeling of the sealing resin.
  • the conductive connection member that electrically connects the semiconductor chip and the die pad frame is prevented from flowing in the vicinity of the end portion of the die pad frame, and the die pad frame Generation
  • production and peeling of the crack of sealing resin in an edge part can be suppressed.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an example of a cross section of the semiconductor module according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating another example of the cross section of the semiconductor module according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a top view illustrating an example of the configuration of the upper surface of the die pad frame DF of the semiconductor module according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the die pad frame DF showing an example of a process of forming the laser groove LM on the upper surface of the protrusion T of the die pad frame DF by laser irradiation.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the die pad frame DF showing an example of a process of forming the first and second laser grooves LMa and LMb on the upper surface of the protrusion T of the die pad frame DF by laser irradiation.
  • the cross section of the semiconductor module in FIGS. 9 and 10 is obtained by adding the groove to the cross section along the line NN in FIG. 6 of the first embodiment. Further, the die pad frame DF of the semiconductor module according to the second embodiment shown in FIG. 11 is applied to the semiconductor module 100 shown in FIGS. 1 to 6 of the first embodiment.
  • the protrusion T of the die pad frame DF is irradiated by laser irradiation so as to extend along the end portion Ba of the main body B of the die pad frame DF on the upper surface of the protrusion T.
  • One or a plurality of formed laser grooves LM (LM1, LM2, LM3) are provided.
  • the cross-sectional shape of the laser groove LM perpendicular to the length direction (for example, the first direction D1 in FIGS. 9 and 10) in which the laser groove LM extends on the upper surface of the protrusion T has a V shape.
  • the cross-sectional shape of the laser groove LM perpendicular to the length direction (for example, the first direction D1 in FIGS. 9 and 10) in which the laser groove LM extends on the upper surface of the protruding portion T has a U-shape. It may be.
  • the die pad frame DF includes a first side DF1, a second side DF2 where one end intersects one end of the first side DF1, and one end the other end of the first side DF1. And a fourth side DF where one end intersects the other end of the second side DF2 and the other end intersects the third side DF3.
  • the die pad frame DF has a substantially rectangular shape as in the first embodiment.
  • the protruding portion T and the locking portion U are formed in regions along the first, second, and third sides DF1, DF2, and DF3, and the fourth portion It is not formed in the region along the side DF4.
  • a through-hole Z for penetrating the main body B and improving the adhesion with the sealing resin H is formed in a region along the fourth side DF4 on the upper surface of the die pad frame DF. Is formed.
  • the upper surface of the protrusion T extends along the first, second, and third sides F1, DF2, and DF3 of the die pad frame DF.
  • Laser grooves LM (LM1, LM2, LM3) formed by laser irradiation are provided.
  • a plurality of additional laser grooves LM4a formed by laser irradiation between the region where the through hole Z is formed and the chip region CX along the fourth side DF4 shown in FIG. , LM4b, LM4c, and LM4d.
  • FIG. 11 shows the case where there are four additional laser grooves, it may be 1 to 3, or 5 or more.
  • the laser grooves LM1, LM2, and LM3 are continuously provided along the first, second, and third sides DF1, DF2, and DF3 of the die pad frame DF. .
  • the number of additional laser grooves LM4a, LM4b, LM4c, and LM4d is the number of continuous laser grooves LM1, LM2, and LM3 (example of FIG. 11). In this case, the number is set to be larger than one.
  • the continuous laser grooves LM1, LM2, and LM3 and the additional laser groove LM4a communicate with each other so as to surround the outer periphery of the chip region CXa of the die pad frame DF in which the semiconductor chip CX is disposed. Is formed.
  • the conductive metal material constituting the die pad frame DF is a copper (Cu) material, or a different metal such as Sn, Zn, Fe, Cr, or Ni is added to the copper (Cu) material. Alloy.
  • the surface of the die pad frame DF is not plated, but the surface of the die pad frame DF may be plated as necessary.
  • the laser irradiation direction DL with respect to the groove region DX in which the laser groove LM on the upper surface of the protrusion T is formed depends on the upper surface of the protrusion T. It is set in parallel with the vertical line P passing through the groove region DX.
  • the laser groove LM having a substantially V-shaped cross section can be formed so that the bottom of the laser groove LM passes through the center of the width of the laser groove LM (for example, the width in the second direction D2). .
  • the laser irradiation roughens the inner surface of the laser groove LM and the peripheral edge of the laser groove LM, and suppresses the wetting and spreading of the die pad conductive connection member A2 on the upper surface of the die pad frame DF. .
  • the bottom LMas of the first laser groove LMa among the laser grooves LM is from the center LMam of the width of the first laser groove LMa (for example, the width in the second direction D2).
  • the semiconductor chip CX may be positioned so as to be biased (close to) the chip region CXa side where the semiconductor chip CX is disposed.
  • DLa is set so as to incline from the vertical line P passing through the groove region DX on the upper surface of the protruding portion T toward the locking portion U.
  • the bottom LMas of the first laser groove LMa is biased toward (close to) the chip region CXa side from the center LMam of the width of the first laser groove LMa (for example, the width in the second direction D2).
  • the first laser groove LMa can be formed so as to be positioned.
  • the bottom LMbs of the second laser groove LMb of the laser grooves LM is from the center LMbm of the width of the second laser groove LMb (for example, the width in the second direction D2). Also, it may be biased toward (close to) the locking portion U side.
  • the flow stop of the conductive connection member A2 for the die pad can be more reliably performed.
  • DLb is set to be inclined from the vertical line P passing through the groove region DX on the upper surface of the protrusion T toward the chip region CXa where the semiconductor chip CX is disposed.
  • the bottom LMbs of the second laser groove LMb is biased toward (close to) the locking portion U side from the center LMbm of the width of the second laser groove LMb (for example, the width in the second direction D2).
  • the second laser groove LMb can be formed so as to be positioned.
  • the end of the die pad frame is suppressed while suppressing the flow of the conductive connection member that electrically connects the semiconductor chip and the die pad frame in the vicinity of the end of the die pad frame.
  • production and peeling of the crack of sealing resin in a part can be suppressed.
  • a diode for example, a diode, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), another FET, or the like may be applied to the semiconductor chip CX.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • another FET or the like
  • Example 3 the structure of the other semiconductor module in this Example 3 is the same as that of Example 1 or Example 2.
  • the end of the die pad frame is suppressed while suppressing the flow of the conductive connection member that electrically connects the semiconductor chip and the die pad frame in the vicinity of the end of the die pad frame.
  • production and peeling of the crack of sealing resin in a part can be suppressed.
  • the semiconductor module according to one embodiment of the present invention is provided in the die pad frame (lead frame) DF and the chip region CXa on the upper surface of the die pad frame, and the first electrode (source electrode) is provided on the upper surface.
  • the semiconductor chip CX having the second electrode (drain electrode) provided on the lower surface and the second electrode of the semiconductor chip and the upper surface of the die pad frame are electrically connected to each other between the second electrode of the semiconductor chip and the upper surface of the die pad frame.
  • a sealing resin H for sealing the die pad conductive connecting member A2 and the semiconductor chip, the die pad frame, and the die pad conductive connecting member.
  • the die pad frame DF is provided on the upper side of the end portion of the die pad frame and extends from the upper surface of the die pad frame in a direction parallel to the upper surface of the die pad frame to improve adhesion with the sealing resin.
  • a locking portion U is provided at the tip of the protruding portion T and located partially above the upper surface of the protruding portion T.
  • the locking portion U at the tip of the protrusion T of the die pad frame can dam the die pad conductive connecting member. Further, in the vicinity of the tip end of the protrusion T of the die pad frame, the locking portion U can suppress the shrinkage of the sealing resin, thereby suppressing the generation and peeling of the sealing resin.
  • the conductive pad connecting the semiconductor chip and the die pad frame is prevented from flowing in the vicinity of the end of the die pad frame, and the end of the die pad frame is suppressed.
  • production and peeling of the crack of sealing resin in a part can be suppressed.

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Abstract

半導体モジュールは、ダイパッドフレーム(DF)と、半導体チップ(CX)と、ダイパッド用導電性接続部材(A2)と、封止樹脂(H)とを備え、前記ダイパッドフレームは、前記ダイパッドフレームの本体(B)の端部(Ba)の上側に設けられ且つ前記ダイパッドフレームの本体の上面から前記ダイパッドフレームの本体の上面と平行な方向に延在し、前記封止樹脂との密着性を向上するための突起部(T)を有し、前記突起部の先端には、前記突起部の上面よりも部分的に上方に位置する係止部(U)が設けられている。

Description

半導体モジュール
 本発明は、半導体モジュールに関する。
 従来、半導体チップと、この半導体チップにボンディングワイヤにより電気的に接続されたリードフレームと、半導体チップとリードフレームとを封止する封止樹脂と、半導体チップに接着材等で接合されたダイパッドフレームと、を備えた半導体モジュールが知られている(例えば、特開平06-260572、特開2008-311366等参照)。
 このような、半導体モジュールでは、ダイパッドフレームの端部に突起部を設けることで、封止樹脂と当該ダイパッドフレームとの間の密着性を向上させている。
 しかしながら、このような半導体モジュールでは、半導体チップが配置されるダイパッドフレームDFの端部において、封止樹脂HのクラックKや剥離が発生する問題がある(図14、図15)。
 そこで、本発明は、ダイパッドフレームの端部近傍において、半導体チップとダイパッドフレームとを電気的に接続する導電性接続部材が流れるのを抑制しつつ、ダイパッドフレームの端部における封止樹脂のクラックの発生や剥離を抑制することができる半導体モジュールを提供することを目的とする。
 本発明の一態様に係る実施形態に従った半導体モジュールは、  
 ダイパッドフレームと、
 前記ダイパッドフレームの上面のチップ領域に配置され、上面に第1電極が設けられ且つ下面に第2電極が設けられた半導体チップと、
 前記半導体チップの前記第2電極と前記ダイパッドフレームの上面との間に位置し、前記半導体チップの前記第2電極と前記ダイパッドフレームの上面とを電気的に接続するダイパッド用導電性接続部材と、
 前記半導体チップ、前記ダイパッドフレーム、及び、前記ダイパッド用導電性接続部材を封止する封止樹脂と、を備え、
 前記ダイパッドフレームは、
 前記ダイパッドフレームの本体の端部の上側に設けられ且つ前記ダイパッドフレームの前記本体の上面から前記ダイパッドフレームの前記本体の上面と平行な方向に延在し、前記封止樹脂との密着性を向上するための突起部を、有し、
 前記突起部の先端には、前記突起部の上面よりも部分的に上方に位置する係止部が設けられている
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記半導体チップの上面に配置された第1のクリップフレームと、
 前記半導体チップの前記第1電極と前記第1のクリップフレームの下面との間に位置し、前記半導体チップの前記第1電極と前記第1のクリップフレームの下面とを電気的に接続する第1のクリップ用導電性接続部材と、をさらに備える
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記係止部は、前記突起部の先端の上面から上方に突出する段差を有する
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記係止部は、前記突起部の先端の上面から上方に段階的に突出する複数の段差を有する
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、 
 前記係止部の上部の高さは、前記ダイパッド用導電性接続部材の流れ止めをするように、前記ダイパッド用導電性接続部材の上部の高さよりも、高くなっている
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、 
 前記突起部が延在する前記方向において、前記係止部の長さは、前記突起部のうち前記係止部を除く部分の長さよりも、短い
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記突起部は、前記ダイパッドフレームの前記本体の上面の端部の周囲に沿って、連続的に設けられている
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、 
 前記係止部の端部は、矩形の形状、又は、湾曲した形状を有する
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記係止部は、前記突起部の先端を上方に押圧することで形成されている
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記封止樹脂の線膨張係数は、前記ダイパッドフレームの線膨張係数よりも、小さく、且つ、前記半導体チップの線膨張係数よりも、大きい
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記係止部は、前記突起部の先端を上方に複数回押圧することで形成されている
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記半導体チップは、
 上面に前記第1電極よりも上面の面積が小さい第3電極が設けられている
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記半導体チップの上面に前記第1のクリップフレームと隣接して配置され、前記第1のクリップフレームよりも上面の面積が小さい第2のクリップフレームと、
 前記半導体チップの前記第3電極と前記第2のクリップフレームの下面とを電気的に接続する第2のクリップ用導電性接続部材と、をさらに備える
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記第1のクリップ用導電性接続部材、第2のクリップ用導電性接続部材、及びダイパッド用導電性接続部材は、はんだ部材である
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、 
 前記半導体チップは、MOSトランジスタであり、
 前記第1電極は、前記MOSトランジスタのソース電極であり、
 前記第2電極は、前記MOSトランジスタのドレイン電極であり、前記第3電極は、前記MOSトランジスタのゲート電極である
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記ダイパッドフレームの前記突起部は、前記突起部Tの上面に、前記ダイパッドフレームの前記本体の端部に沿って延在するように、レーザ照射により形成された1つ又は複数のレーザ溝が設けられている
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記突起部の上面に前記レーザ溝が延在する長さ方向に垂直な前記レーザ溝の断面形状は、V字形状またはU字形状を有し、
 前記レーザ溝のうち第1のレーザ溝の底は、前記第1のレーザ溝の幅の中心よりも前記半導体チップが配置されるチップ領域側に偏って位置している
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記突起部の上面の前記第1のレーザ溝が形成される溝領域に対する前記レーザ照射の方向は、前記突起部Tの上面の前記溝領域を通る垂直線から、前記係止部側に、傾いている
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記突起部の上面の前記レーザ溝が延在する長さ方向に垂直な前記レーザ溝の断面形状は、V字形状またはU字形状を有し、前記レーザ溝のうち第2のレーザ溝の底は、前記第2のレーザ溝の幅の中心よりも前記係止部側に偏って位置している
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記突起部の上面の前記第2のレーザ溝が形成される溝領域に対する前記レーザ照射の方向は、前記突起部の上面の前記溝領域を通る垂直線から、前記半導体チップが配置されるチップ領域側に、傾いている
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記レーザ照射によって、前記レーザ溝の内面および前記レーザ溝の周縁部が粗面化され、前記ダイパッドフレームの上面において、前記ダイパッド用導電性接続部材の濡れ広がりを抑制するようになっている
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記ダイパッドフレームは、第1の辺、一端が前記第1の辺の一端に交わる第2の辺、一端が前記第1の辺の他端に一端が交わる第3の辺、及び、一端が前記第2の辺の他端に交わり且つ他端が前記第3の辺に交わる第4の辺を有し、
 前記突起部及び前記係止部は、前記第1、第2、及び第3の辺に沿った領域に形成されており、且つ、前記第4の辺に沿った領域には形成されておらず、
 前記ダイパッドフレームの上面の前記第4の辺に沿った前記領域には、前記本体を貫通し、前記封止樹脂との密着性を向上するための貫通孔が形成されており、
 前記突起部の上面に、前記ダイパッドフレームの前記第1、第2、及び第3の辺に沿って延在するように、レーザ照射により形成された前記レーザ溝が設けられており、
 前記第4の辺に沿って、前記貫通孔が形成された前記領域と前記チップ領域との間に、レーザ照射により形成された1つ又は複数の追加レーザ溝が設けられている
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記レーザ溝は、前記ダイパッドフレームの前記第1、第2、及び第3の辺に沿って連続的に設けられており、
 前記追加レーザ溝の本数は、前記レーザ溝の本数よりも、多い
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記レーザ溝と前記追加レーザ溝とが連通し、前記半導体チップが配置される前記ダイパッドフレームのチップ領域の外周を囲むように、形成されている
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記ダイパッドフレームを構成する導電性金属材料は、銅材、又は、銅材にSn、Zn、Fe、Cr、Niの何れかの異種金属を添加した合金であり、前記ダイパッドフレームの表面はめっき処理されていない
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記係止部の下面と前記突起部の下面との間の段差の高さは、前記係止部の上面と前記突起部の上面との間の段差の高さ以上である
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記係止部の下面は、前記係止部の端部に向かって上方に傾斜している
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記第1のクリップフレームの上面の端部には、前記半導体チップの上面から離間するように、前記第1のクリップフレームの上面よりも部分的に上方に位置するクリップ用係止部が設けられており、
 前記クリップ用係止部の下面は、前記クリップ用係止部の端部に向かって上方に傾斜している
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記クリップ用係止部の上面は、前記クリップ用係止部の端部に向かって下方に傾斜している
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記係止部の下面に繋がる前記突起部の下面の端部は、湾曲した形状を有する
 ことを特徴とする。
 前記半導体モジュールにおいて、
 前記係止部の下面の端部は、湾曲した形状を有する
 ことを特徴とする。
 本発明の一態様に係る半導体モジュールは、ダイパッドフレームと、ダイパッドフレームの上面のチップ領域に配置され、上面に第1電極が設けられ且つ下面に第2電極が設けられた半導体チップと、半導体チップの第2電極とダイパッドフレームの上面との間に位置し、半導体チップの第2電極とダイパッドフレームの上面とを電気的に接続するダイパッド用導電性接続部材と、半導体チップ、ダイパッドフレーム、及び、ダイパッド用導電性接続部材を封止する封止樹脂と、を備える。
 そして、ダイパッドフレームは、ダイパッドフレームの端部の上側に設けられ且つダイパッドフレームの上面からダイパッドフレームの上面と平行な方向に延在し、封止樹脂との密着性を向上するための突起部を、有し、突起部の先端には、当該突起部の上面よりも部分的に上方に位置する係止部が設けられている。
 これにより、ダイパッドフレームの突起部の先端の係止部が、ダイパッド用導電性接続部材を堰き止めることができる。
 さらに、ダイパッドフレームの突起部の先端近傍において、当該係止部が、封止樹脂の収縮を抑えることで、当該封止樹脂のクラックの発生や剥離を抑制することができる。
 このように、本発明の半導体モジュールによれば、ダイパッドフレームの端部の近傍において、半導体チップとダイパッドフレームとを電気的に接続する導電性接続部材が流れるのを抑制しつつ、ダイパッドフレームの端部における封止樹脂のクラックの発生や剥離を抑制することができる。
図1は、実施例1に係る半導体モジュール100の構成の外観の一例を示す上面図である。 図2は、図1に示す半導体モジュール100の構成の外観の一例を示す下面図である。 図3は、図1に示す半導体モジュール100の構成の外観の一例を示す第1の方向D1の反対から見た側面図である。 図4は、図1に示す半導体モジュール100の構成の外観の一例を示す第2の方向D2から見た側面図である。 図5は、図1に示す半導体モジュール100の構成の外観の一例を示す第1の方向D1から見た側面図である。 図6は、図1に示す半導体モジュール100の内部の構成の一例を示す上面図である。 図7は、図6に示す半導体モジュールのN-N線に沿った断面の一例を示す断面図である。 図8は、図6に示す半導体モジュールのN-N線に沿った断面の他の例を示す断面図である。 図9は、実施例2に係る半導体モジュールの断面の一例を示す断面図である。 図10は、実施例2に係る半導体モジュールの断面の他の例を示す断面図である。 図11は、実施例2に係る半導体モジュールのダイパッドフレームDFの上面の構成の一例を示す上面図である。 図12は、レーザ照射によりダイパッドフレームDFの突起部Tの上面にレーザ溝LMを形成する工程の一例を示すダイパッドフレームDFの断面図である。 図13は、レーザ照射によりダイパッドフレームDFの突起部Tの上面に第1、第2のレーザ溝LMa、LMbを形成する工程の一例を示すダイパッドフレームDFの断面図である。 図14は、従来の半導体モジュールの構成の一例を示す下面図である。 図15は、図14に示す従来の半導体モジュールのN-N線に沿った断面の一例を示す図である。
 以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。
 図1は、実施例1に係る半導体モジュール100の構成の外観の一例を示す上面図である。また、図2は、図1に示す半導体モジュール100の構成の外観の一例を示す下面図である。また、図3は、図1に示す半導体モジュール100の構成の外観の一例を示す第1の方向D1の反対から見た側面図である。また、図4は、図1に示す半導体モジュール100の構成の外観の一例を示す第2の方向D2から見た側面図である。また、図5は、図1に示す半導体モジュール100の構成の外観の一例を示す第1の方向D1から見た側面図である。また、図6は、図1に示す半導体モジュール100の内部の構成の一例を示す上面図である。また、図7は、図6に示す半導体モジュールのN-N線に沿った断面の一例を示す断面図である。また、図8は、図6に示す半導体モジュールのN-N線に沿った断面の他の例を示す断面図である。なお、図6において、封止部材Aは透視されるように表記されている。
 ここで、例えば、図1ないし図8に示すように、実施例1に係る半導体モジュール100は、ダイパッドフレーム(リードフレーム)DFと、半導体チップCXと、ダイパッド用導電性接続部材A2と、封止樹脂Hと、第1のクリップフレームCF1と、第1のクリップ用導電性接続部材A1と、第2のクリップフレームCF2と、第2のクリップ用導電性接続部材A3と、を備える。
 本実施例では、この半導体モジュール100は、3端子の半導体装置(MOSトランジスタ)として機能するようになっている。
 そして、半導体チップCXは、ダイパッドフレームDFの上面のチップ領域CXaに配置されている。
 この半導体チップCXは、上面に第1電極(ソース電極)Sが設けられ且つ下面に第2電極(ドレイン電極)Dが設けられている。さらに、この半導体チップCXは、上面に第1電極Sよりも上面の面積が小さい第3電極(ゲート電極)Gが設けられている。
 なお、この半導体チップCXは、本実施例では、例えば、MOSトランジスタである。この場合、第1電極Sは、当該MOSトランジスタのソース電極である。そして、第2電極Dは、当該MOSトランジスタのドレイン電極である。また、第3電極Gは、当該MOSトランジスタのゲート電極である。
 また、ダイパッド用導電性接続部材A2は、半導体チップCXの第2電極DとダイパッドフレームDFの上面との間に位置している。
 このダイパッド用導電性接続部材A2は、半導体チップCXの第2電極DとダイパッドフレームDFの上面とを電気的に接続するようになっている。
 このダイパッド用導電性接続部材A2は、例えば、はんだ部材である。
 また、第1のクリップフレームCF1は、例えば、図6、図7に示すように、半導体チップCXの上面に配置されている。
 この第1のクリップフレームCF1は、例えば、図1ないし図6に示すように、封止樹脂Hから突出した端子CF1a、CF1b、CF1cを有する。
 また、第1のクリップフレームCF1の上面の端部には、半導体チップCXの上面から離間するように、第1のクリップフレームCF1の上面CF1Eよりも部分的に上方に位置するクリップ用係止部DYが設けられている。なお、このクリップ用係止部DYの端部Daは、矩形の形状、又は、湾曲した形状を有するようにしてもよい。
 このクリップ用係止部DYにより、第1のクリップフレームCF1の端部の近傍における封止樹脂Hが、モールドロックされるようになっている。
 また、第1のクリップフレームCF1は、例えば、図6に示すように、上方からの押圧により下方に突出した4個の凸部(ダボ部)CF1Dを有する。この4個の凸部CF1Dが、例えば、半導体チップCXの上面の第1電極(ソース電極)Sに、直接もしくは第1のクリップ用導電性接続部材A1を介して接触するようになっている。
 また、第1のクリップ用導電性接続部材A1は、例えば、図7、図8に示すように、半導体チップCXの第1電極Sと第1のクリップフレームCF1の下面との間に位置している。
 そして、この第1のクリップ用導電性接続部材A1は、半導体チップCXの第1電極Sと第1のクリップフレームCF1の下面とを電気的に接続するようになっている。
 なお、この第1のクリップ用導電性接続部材A1は、例えば、はんだ部材である。
 また、第2のクリップフレームCF2は、半導体チップCXの上面に第1のクリップフレームCF1と隣接して配置されている。
 この第2のクリップフレームCF2は、封止樹脂Hから突出している端子CF2aを有する。
 この第2のクリップフレームCF2は、第1のクリップフレームCF1よりも上面の面積が小さくなっている。
 また、第2のクリップ用導電性接続部材A3は、半導体チップCXの第3電極Gと第2のクリップフレームCF2の下面とを電気的に接続するようになっている。
 この第2のクリップ用導電性接続部材A3は、例えば、はんだ部材である。
 また、封止樹脂Hは、半導体チップCX、ダイパッドフレームDF、第1のクリップフレームCF1、第1のクリップ用導電性接続部材A1、第2のクリップフレームCF2、第2のクリップ用導電性接続部材A3、及び、ダイパッド用導電性接続部材A2を、封止するようになっている。
 なお、この封止樹脂Hの線膨張係数は、例えば、ダイパッドフレームDFの線膨張係数よりも、小さく、且つ、半導体チップCXの線膨張係数よりも、大きくなるように設定されている。
 ここで、ダイパッドフレーム(リードフレーム)DFは、例えば、図6に示すように、第1の辺DF1、一端がこの第1の辺DF1の一端に交わる第2の辺DF2、一端が第1の辺DF1の他端に一端が交わる第3の辺DF3、及び、一端が第2の辺DF2の他端に交わり且つ他端が第3の辺DF3に交わる第4の辺DFを有する。
 すなわち、このダイパッドフレームDFは、略矩形の形状を有する。
 このダイパッドフレームDFは、封止樹脂Hとの密着性を向上するための突起部Tを、有する。
 そして、当該突起部Tは、例えば、図6、図7に示すように、ダイパッドフレームDFの本体Bの端部Baの上側に設けられ且つダイパッドフレームDFの本体Bの上面からダイパッドフレームDFの本体Bの上面と平行な方向(例えば第2の方向D2)に延在している。
 この突起部Tの当該構成により、ダイパッドフレームDFと封止樹脂Hとの密着性を向上することができるようになっている。
 ここで、突起部Tの先端には、突起部Tの上面よりも部分的に上方に位置する係止部Uが設けられている。
 当該係止部Uは、例えば、図7に示すように、突起部Tの先端Taの上面から上方に突出する段差Ubを有する。さらに、当該係止部Uは、下面に、先端に向かって上方に変化する段差Ucを有するようにしてもよい。
 これにより、突起部Tの先端の上面近傍における封止樹脂Hを係止して、モールドロックすることができる。
 なお、当該係止部Uの段差Ubは、例えば、突起部Tの先端を上方に押圧(プレス)することで形成される。
 なお、当該係止部Uは、例えば、図8に示すように、突起部Tの先端Taの上面から上方に段階的(階段状)に突出する複数(2段以上)の段差Ubを有するようにしてもよい。さらに、当該係止部Uは、下面に、先端に向かって上方に階段状に設けられた複数(2段以上)の段差Ucを有するようにしてもよい。
 これにより、突起部Tの先端の上面近傍における封止樹脂Hを、当該突起部Tの先端の上面から上方に段階的(階段状)に突出する複数(2段以上)の段差Ubにより係止して、確実にモールドロックすることができる。
 なお、当該係止部Uの段差Ubは、例えば、突起部Tの先端を上方に複数回押圧(プレス)することで形成される。
 また、係止部Uの上部の高さは、例えば、図7、図8に示すように、ダイパッド用導電性接続部材A2の流れ止めをするように、ダイパッド用導電性接続部材A2の上部の高さよりも、高くなるように設定してもよい。
 また、例えば、図7、図8に示すように、突起部Tが延在する方向(例えば第2の方向D2)において、係止部Uの長さは、突起部Tのうち係止部Uを除く部分の長さよりも、短くなるように設定されている。なお、必要に応じて、係止部Uの長さは、突起部Tのうち係止部Uを除く部分の長さ以上になるように設定されていてもよい。
 なお、当該係止部Uの端部Uaは、例えば、矩形の形状、又は、湾曲した形状を有するようにしてもよい。
 なお、ダイパッドフレームDFを構成する導電性金属材料は、銅(Cu)材、又は、銅(Cu)材にSn、Zn、Fe、Cr、Ni等の異種金属を添加した合金である。そして、当該ダイパッドフレームDFの表面はめっき処理されていないが、必要に応じて当該ダイパッドフレームDFの表面はめっき処理されているようにしてもよい。
 これにより、ダイパッドフレームDFの形成を容易にすることができる。
 また、突起部Tは、例えば、図6に示すように、ダイパッドフレームDFの本体Bの上面の端部Baの周囲に沿って(第1、第2、及び第3の辺DF1、DF2、DF3に沿って)、連続的に設けられている。
 また、突起部T及び係止部Uは、図6に示すように、第1、第2、及び第3の辺DF1、DF2、DF3に沿った領域に形成されており、且つ、第4の辺DF4に沿った領域には形成されていない。
 また、図6に示すように、ダイパッドフレームDFの上面の第4の辺DF4に沿った領域には、本体Bを貫通し、封止樹脂Hとの密着性を向上するための貫通孔Zが形成されている。
 この貫通孔Z内において、封止樹脂Hにより封止される側のダイパッドフレームDFの部分は、突起部Tの厚さ(ダイパッドフレームDFの中心部分の半分の厚さ)と同じ厚さになっている。これにより、ダイパッドフレームDFと封止樹脂Hとの密着性を向上することができる。
 なお、当該係止部Uは、例えば、突起部Tの厚さと同じ厚さを有するようにしてもよい。
 また、係止部Uの下面U1と突起部Tの下面T1との間の段差Ucの高さUchは、係止部Uの上面U2と突起部Tの上面T2との間の段差Ubの高さUbh以上であるようにしてもよい(図7)。
 なお、係止部Uの下面U1は、当該係止部Uの端部に向かって上方に傾斜しているようにしてもよい(図7の領域UR)。これにより、封止樹脂Hの応力を低減することができる。
 なお、第1のクリップフレームCF1の上面CF1Eの端部には、半導体チップCXの上面から離間するように、第1のクリップフレームCF1の上面CF1Eよりも部分的に上方に位置する当該クリップ用係止部DYが設けられており、当該クリップ用係止部DYの下面DY1は、クリップ用係止部DYの端部に向かって上方に傾斜しているようにしてもよい(図7の領域DYR1)。これにより、クリップ用係止部DYと半導体チップCXの下面DY1との間の絶縁性をさらに向上することができる。
 なお、クリップ用係止部DYの上面DY2は、クリップ用係止部DYの端部に向かって下方に傾斜しているようにしてもよい(図7の領域DYR2)。これにより、クリップ用係止部DYの端部における封止樹脂Hの応力を低減しつつ、クリップ用係止部DYの端部と封止樹脂Hとの密着性を向上することができる。
 なお、係止部Uの下面U1に繋がる突起部Tの下面の端部Tb(図7)は、矩形の形状に代えて、湾曲した形状を有するようにしてもよい。これにより、突起部Tの端部Tbにおける封止樹脂Hの応力を低減することができる。
 なお、係止部Uの下面U1の端部Ud(図7)は、矩形の形状に代えて、湾曲した形状を有するようにしてもよい。これにより、係止部Uの端部Udにおける封止樹脂Hの応力を低減することができる。
 以上のように、既述のような構成を有する半導体モジュール100は、ダイパッドフレームDFの突起部Tの先端の係止部Uが、ダイパッド用導電性接続部材を堰き止めることができる。
 さらに、ダイパッドフレームの突起部Tの先端近傍において、当該係止部Uが、封止樹脂の収縮を抑えることで、当該封止樹脂のクラックの発生や剥離を抑制することができる。
 すなわち、本実施例1に係る半導体モジュールによれば、ダイパッドフレームの端部の近傍において、半導体チップとダイパッドフレームとを電気的に接続する導電性接続部材が流れるのを抑制しつつ、ダイパッドフレームの端部における封止樹脂のクラックの発生や剥離を抑制することができる。
 本実施例2では、半導体モジュールのダイパッドフレームDFの突起部Tの上面にレーザ溝が設けられた構成の一例について説明する。
 図9は、実施例2に係る半導体モジュールの断面の一例を示す断面図である。また、図10は、実施例2に係る半導体モジュールの断面の他の例を示す断面図である。また、図11は、実施例2に係る半導体モジュールのダイパッドフレームDFの上面の構成の一例を示す上面図である。また、図12は、レーザ照射によりダイパッドフレームDFの突起部Tの上面にレーザ溝LMを形成する工程の一例を示すダイパッドフレームDFの断面図である。また、図13は、レーザ照射によりダイパッドフレームDFの突起部Tの上面に第1、第2のレーザ溝LMa、LMbを形成する工程の一例を示すダイパッドフレームDFの断面図である。
 なお、図9、図10の半導体モジュールの断面は、実施例1の図6のN-N線に沿った断面に当該溝が追加されたものである。また、図11に示す実施例2に係る半導体モジュールのダイパッドフレームDFは、実施例1の図1ないし図6に示す半導体モジュール100に適用される。
 例えば、図9ないし図11に示すように、ダイパッドフレームDFの突起部Tは、突起部Tの上面に、ダイパッドフレームDFの本体Bの端部Baに沿って延在するように、レーザ照射により形成された1つ又は複数のレーザ溝LM(LM1、LM2、LM3)が設けられている。
 そして、突起部Tの上面にレーザ溝LMが延在する長さ方向(例えば、図9、図10の第1の方向D1)に垂直なレーザ溝LMの断面形状は、V字形状を有する。
 なお、突起部Tの上面にレーザ溝LMが延在する長さ方向(例えば、図9、図10の第1の方向D1)に垂直なレーザ溝LMの断面形状は、U字形状を有するようにしてもよい。
 また、ダイパッドフレームDFは、例えば、図11に示すように、第1の辺DF1、一端がこの第1の辺DF1の一端に交わる第2の辺DF2、一端が第1の辺DF1の他端に一端が交わる第3の辺DF3、及び、一端が第2の辺DF2の他端に交わり且つ他端が第3の辺DF3に交わる第4の辺DFを有する。
 すなわち、このダイパッドフレームDFは、実施例1と同様に、略矩形の形状を有する。
 また、突起部T及び係止部Uは、図11に示すように、第1、第2、及び第3の辺DF1、DF2、DF3に沿った領域に形成されており、且つ、第4の辺DF4に沿った領域には形成されていない。
 また、図11に示すように、ダイパッドフレームDFの上面の第4の辺DF4に沿った領域には、本体Bを貫通し、封止樹脂Hとの密着性を向上するための貫通孔Zが形成されている。
 特に、本実施例2では、図11に示すように、突起部Tの上面に、ダイパッドフレームDFの第1、第2、及び第3の辺F1、DF2、DF3に沿って延在するように、レーザ照射により形成されたレーザ溝LM(LM1、LM2、LM3)が設けられている。
 さらに、本実施例2では、図11に示す第4の辺DF4に沿って、貫通孔Zが形成された領域とチップ領域CXとの間に、レーザ照射により形成された複数の追加レーザ溝LM4a、LM4b、LM4c、LM4dが設けられている。
 なお、図11の例では、追加レーザ溝が4本の場合を示しているが、1~3本、若しくは、5本以上であってもよい。
 また、例えば、図11に示すように、レーザ溝LM1、LM2、LM3は、ダイパッドフレームDFの第1、第2、及び第3の辺DF1、DF2、DF3に沿って連続的に設けられている。
 また、例えば、図11に示すように、追加レーザ溝LM4a、LM4b、LM4c、LM4dの本数(図11の例では4本)は、連続するレーザ溝LM1、LM2、LM3の本数(図11の例では1本)よりも、多くなるように設定されている。
 また、例えば、図11に示すように、連続するレーザ溝LM1、LM2、LM3と追加レーザ溝LM4aとが連通し、半導体チップCXが配置されるダイパッドフレームDFのチップ領域CXaの外周を囲むように、形成されている。
 なお、実施例1と同様に、ダイパッドフレームDFを構成する導電性金属材料は、銅(Cu)材、又は、銅(Cu)材にSn、Zn、Fe、Cr、Ni等の異種金属を添加した合金である。そして、当該ダイパッドフレームDFの表面はめっき処理されていないが、必要に応じて当該ダイパッドフレームDFの表面はめっき処理されているようにしてもよい。
 これにより、ダイパッドフレームDFの形成を容易にすることができる。
 ここで、例えば、図12に示すように、レーザ溝LMを形成する場合において、突起部Tの上面のレーザ溝LMが形成される溝領域DXに対するレーザ照射の方向DLは、突起部Tの上面の溝領域DXを通る垂直線Pと平行に設定する。
 これにより、レーザ溝LMの底が、レーザ溝LMの幅(例えば、第2の方向D2の幅)の中心を通るように、断面形状が略V字形状のレーザ溝LMを形成することができる。
 特に、このレーザ照射によって、レーザ溝LMの内面およびレーザ溝LMの周縁部が粗面化され、ダイパッドフレームDFの上面において、ダイパッド用導電性接続部材A2の濡れ広がりを抑制するようになっている。
 また、例えば、図13に示すように、レーザ溝LMのうち第1のレーザ溝LMaの底LMasは、第1のレーザ溝LMaの幅(例えば、第2の方向D2の幅)の中心LMamよりも半導体チップCXが配置されるチップ領域CXa側に偏って(近接して)位置するようにしてもよい。
 これにより、封止樹脂Hのモールドロックをより確実に実施することができる。
 ここで、当該第1のレーザ溝LMaを形成する場合には、例えば、図13に示すように、突起部Tの上面の第1のレーザ溝LMaが形成される溝領域DXに対するレーザ照射の方向DLaは、突起部Tの上面の溝領域DXを通る垂直線Pから、係止部U側に、傾くように設定する。
 これにより、第1のレーザ溝LMaの底LMasが、第1のレーザ溝LMaの幅(例えば、第2の方向D2の幅)の中心LMamよりもチップ領域CXa側に偏って(近接して)位置するように、第1のレーザ溝LMaを形成することができる。
 また、例えば、図13に示すように、レーザ溝LMのうち第2のレーザ溝LMbの底LMbsは、第2のレーザ溝LMbの幅(例えば、第2の方向D2の幅)の中心LMbmよりも係止部U側に偏って(近接して)位置するようにしてもよい。
 これにより、例えば、ダイパッド用導電性接続部材A2の流れ止めをより確実に実施することができる。
 ここで、当該第2のレーザ溝LMbを形成する場合には、例えば、図13に示すように、突起部Tの上面の第2のレーザ溝LMbが形成される溝領域DXに対するレーザ照射の方向DLbは、突起部Tの上面の溝領域DXを通る垂直線Pから、半導体チップCXが配置されるチップ領域CXa側に、傾くように設定する。
 これにより、第2のレーザ溝LMbの底LMbsが、第2のレーザ溝LMbの幅(例えば、第2の方向D2の幅)の中心LMbmよりも係止部U側に偏って(近接して)位置するように、第2のレーザ溝LMbを形成することができる。
 なお、この実施例2におけるその他の半導体モジュールの構成は、実施例1と同様である。
 すなわち、実施例2に係る半導体モジュールによれば、ダイパッドフレームの端部の近傍において、半導体チップとダイパッドフレームとを電気的に接続する導電性接続部材が流れるのを抑制しつつ、ダイパッドフレームの端部における封止樹脂のクラックの発生や剥離を抑制することができる。
 既述の実施例1では、半導体チップCXが、MOSFETである例について説明したが、他の半導体素子を適用するようにしてもよい。
 すなわち、半導体チップCXは、例えば、ダイオードやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、他のFET等を適用するようにしてもよい。
 なお、この実施例3におけるその他の半導体モジュールの構成は、実施例1又は実施例2と同様である。
 すなわち、実施例3に係る半導体モジュールによれば、ダイパッドフレームの端部の近傍において、半導体チップとダイパッドフレームとを電気的に接続する導電性接続部材が流れるのを抑制しつつ、ダイパッドフレームの端部における封止樹脂のクラックの発生や剥離を抑制することができる。
 以上のように、本発明の一態様に係る半導体モジュールは、ダイパッドフレーム(リードフレーム)DFと、ダイパッドフレームの上面のチップ領域CXaに配置され、上面に第1電極(ソース電極)が設けられ且つ下面に第2電極(ドレイン電極)が設けられた半導体チップCXと、半導体チップの第2電極とダイパッドフレームの上面との間に位置し、半導体チップの第2電極とダイパッドフレームの上面とを電気的に接続するダイパッド用導電性接続部材A2と、半導体チップ、ダイパッドフレーム、及び、ダイパッド用導電性接続部材を封止する封止樹脂Hと、を備える。
 そして、ダイパッドフレームDFは、ダイパッドフレームの端部の上側に設けられ且つダイパッドフレームの上面からダイパッドフレームの上面と平行な方向に延在し、封止樹脂との密着性を向上するための突起部Tを、有し、突起部Tの先端には、当該突起部Tの上面よりも部分的に上方に位置する係止部Uが設けられている。
 これにより、ダイパッドフレームの突起部Tの先端の係止部Uが、ダイパッド用導電性接続部材を堰き止めることができる。さらに、ダイパッドフレームの突起部Tの先端近傍において、当該係止部Uが、封止樹脂の収縮を抑えることで、当該封止樹脂のクラックの発生や剥離を抑制することができる。
 このように、本発明の半導体モジュールによれば、ダイパッドフレームの端部の近傍において、半導体チップとダイパッドフレームとを電気的に接続する導電性接続部材が流れるのを抑制しつつ、ダイパッドフレームの端部における封止樹脂のクラックの発生や剥離を抑制することができる。
 本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
100 半導体モジュール
DF ダイパッドフレーム(リードフレーム)
CX 半導体チップ
A2 ダイパッド用導電性接続部材
H 封止樹脂
CF1 第1のクリップフレーム
A1 第1のクリップ用導電性接続部材
CF2 第2のクリップフレーム
A3 第2のクリップ用導電性接続部材
DF1 第1の辺
DF2 第2の辺
DF3 第3の辺
DF4 第4の辺
T 突起部
B 本体
LM レーザ溝
LM1、LM2、LM3 レーザ溝 
LM4a、LM4b、LM4c、LM4d 追加レーザ溝

Claims (31)

  1.  ダイパッドフレームと、
     前記ダイパッドフレームの上面のチップ領域に配置され、上面に第1電極が設けられ且つ下面に第2電極が設けられた半導体チップと、
     前記半導体チップの前記第2電極と前記ダイパッドフレームの上面との間に位置し、前記半導体チップの前記第2電極と前記ダイパッドフレームの上面とを電気的に接続するダイパッド用導電性接続部材と、
     前記半導体チップ、前記ダイパッドフレーム、及び、前記ダイパッド用導電性接続部材を封止する封止樹脂と、を備え、
     前記ダイパッドフレームは、
     前記ダイパッドフレームの本体の端部の上側に設けられ且つ前記ダイパッドフレームの前記本体の上面から前記ダイパッドフレームの前記本体の上面と平行な方向に延在し、前記封止樹脂との密着性を向上するための突起部を、有し、
     前記突起部の先端には、前記突起部の上面よりも部分的に上方に位置する係止部が設けられている
     ことを特徴とする半導体モジュール。
  2.  前記半導体チップの上面に配置された第1のクリップフレームと、
     前記半導体チップの前記第1電極と前記第1のクリップフレームの下面との間に位置し、前記半導体チップの前記第1電極と前記第1のクリップフレームの下面とを電気的に接続する第1のクリップ用導電性接続部材と、をさらに備える
     ことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
  3.  前記係止部は、前記突起部の先端の上面から上方に突出する段差を有する
     ことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
  4.  前記係止部は、前記突起部の先端の上面から上方に段階的に突出する複数の段差を有する
     ことを特徴とする請求項3に記載の半導体モジュール。
  5.  前記係止部の上部の高さは、前記ダイパッド用導電性接続部材の流れ止めをするように、前記ダイパッド用導電性接続部材の上部の高さよりも、高くなっている
     ことを特徴とする請求項3又は4に記載の半導体モジュール。
  6.  前記突起部が延在する前記方向において、前記係止部の長さは、前記突起部のうち前記係止部を除く部分の長さよりも、短い
     ことを特徴とする請求項4に記載の半導体モジュール。
  7.  前記突起部は、前記ダイパッドフレームの前記本体の上面の端部の周囲に沿って、連続的に設けられている
     ことを特徴とする請求項3又は4に記載の半導体モジュール。
  8.  前記係止部の端部は、矩形の形状、又は、湾曲した形状を有する
     ことを特徴とする請求項2に記載の半導体モジュール。
  9.  前記係止部は、前記突起部の先端を上方に押圧することで形成されている
     ことを特徴とする請求項3に記載の半導体モジュール。
  10.  前記封止樹脂の線膨張係数は、前記ダイパッドフレームの線膨張係数よりも、小さく、且つ、前記半導体チップの線膨張係数よりも、大きい
     ことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
  11.  前記係止部は、前記突起部の先端を上方に複数回押圧することで形成されている
     ことを特徴とする請求項4に記載の半導体モジュール。
  12.  前記半導体チップは、
     上面に前記第1電極よりも上面の面積が小さい第3電極が設けられている
     ことを特徴とする請求項2に記載の半導体モジュール。
  13.  前記半導体チップの上面に前記第1のクリップフレームと隣接して配置され、前記第1のクリップフレームよりも上面の面積が小さい第2のクリップフレームと、
     前記半導体チップの前記第3電極と前記第2のクリップフレームの下面とを電気的に接続する第2のクリップ用導電性接続部材と、をさらに備える
     ことを特徴とする請求項12に記載の半導体モジュール。
  14.  前記第1のクリップ用導電性接続部材、第2のクリップ用導電性接続部材、及びダイパッド用導電性接続部材は、はんだ部材である
     ことを特徴とする請求項13に記載の半導体モジュール。
  15.  前記半導体チップは、MOSトランジスタであり、
     前記第1電極は、前記MOSトランジスタのソース電極であり、
     前記第2電極は、前記MOSトランジスタのドレイン電極であり、前記第3電極は、前記MOSトランジスタのゲート電極である
     ことを特徴とする請求項13に記載の半導体モジュール。
  16.  前記ダイパッドフレームの前記突起部は、前記突起部Tの上面に、前記ダイパッドフレームの前記本体の端部に沿って延在するように、レーザ照射により形成された1つ又は複数のレーザ溝が設けられている
     ことを特徴とする請求項1ないし15のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
  17.  前記突起部の上面に前記レーザ溝が延在する長さ方向に垂直な前記レーザ溝の断面形状は、V字形状またはU字形状を有し、
     前記レーザ溝のうち第1のレーザ溝の底は、前記第1のレーザ溝の幅の中心よりも前記半導体チップが配置されるチップ領域側に偏って位置している
     ことを特徴とする請求項16に記載の半導体モジュール。
  18.  前記突起部の上面の前記第1のレーザ溝が形成される溝領域に対する前記レーザ照射の方向は、前記突起部Tの上面の前記溝領域を通る垂直線から、前記係止部側に、傾いている
     ことを特徴とする請求項17に記載の半導体モジュール。
  19.  前記突起部の上面の前記レーザ溝が延在する長さ方向に垂直な前記レーザ溝の断面形状は、V字形状またはU字形状を有し、前記レーザ溝のうち第2のレーザ溝の底は、前記第2のレーザ溝の幅の中心よりも前記係止部側に偏って位置している
     ことを特徴とする請求項16ないし18のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
  20.  前記突起部の上面の前記第2のレーザ溝が形成される溝領域に対する前記レーザ照射の方向は、前記突起部の上面の前記溝領域を通る垂直線から、前記半導体チップが配置されるチップ領域側に、傾いている
     ことを特徴とする請求項19に記載の半導体モジュール。
  21.  前記レーザ照射によって、前記レーザ溝の内面および前記レーザ溝の周縁部が粗面化され、前記ダイパッドフレームの上面において、前記ダイパッド用導電性接続部材の濡れ広がりを抑制するようになっている
     ことを特徴とする請求項16に記載の半導体モジュール。
  22.  前記ダイパッドフレームは、第1の辺、一端が前記第1の辺の一端に交わる第2の辺、一端が前記第1の辺の他端に一端が交わる第3の辺、及び、一端が前記第2の辺の他端に交わり且つ他端が前記第3の辺に交わる第4の辺を有し、
     前記突起部及び前記係止部は、前記第1、第2、及び第3の辺に沿った領域に形成されており、且つ、前記第4の辺に沿った領域には形成されておらず、
     前記ダイパッドフレームの上面の前記第4の辺に沿った前記領域には、前記本体を貫通し、前記封止樹脂との密着性を向上するための貫通孔が形成されており、
     前記突起部の上面に、前記ダイパッドフレームの前記第1、第2、及び第3の辺に沿って延在するように、レーザ照射により形成された前記レーザ溝が設けられており、
     前記第4の辺に沿って、前記貫通孔が形成された前記領域と前記チップ領域との間に、レーザ照射により形成された1つ又は複数の追加レーザ溝が設けられている
     ことを特徴とする請求項16に記載の半導体モジュール。
  23.  前記レーザ溝は、前記ダイパッドフレームの前記第1、第2、及び第3の辺に沿って連続的に設けられており、
     前記追加レーザ溝の本数は、前記レーザ溝の本数よりも、多い
     ことを特徴とする請求項22に記載の半導体モジュール。
  24.  前記レーザ溝と前記追加レーザ溝とが連通し、前記半導体チップが配置される前記ダイパッドフレームのチップ領域の外周を囲むように、形成されている
     ことを特徴とする請求項22に記載の半導体モジュール。
  25.  前記ダイパッドフレームを構成する導電性金属材料は、銅材、又は、銅材にSn、Zn、Fe、Cr、Niの何れかの異種金属を添加した合金であり、前記ダイパッドフレームの表面はめっき処理されていない
     ことを特徴とする請求項16に記載の半導体モジュール。
  26.  前記係止部の下面と前記突起部の下面との間の段差の高さは、前記係止部の上面と前記突起部の上面との間の段差の高さ以上である
     ことを特徴とする請求項2に記載の半導体モジュール。
  27.  前記係止部の下面は、前記係止部の端部に向かって上方に傾斜していることを特徴とする請求項2に記載の半導体モジュール。
  28.  前記第1のクリップフレームの上面の端部には、前記半導体チップの上面から離間するように、前記第1のクリップフレームの上面よりも部分的に上方に位置するクリップ用係止部が設けられており、
     前記クリップ用係止部の下面は、前記クリップ用係止部の端部に向かって上方に傾斜している
     ことを特徴とする請求項2に記載の半導体モジュール。
  29.  前記クリップ用係止部の上面は、前記クリップ用係止部の端部に向かって下方に傾斜している
     ことを特徴とする請求項28に記載の半導体モジュール。
  30.  前記係止部の下面に繋がる前記突起部の下面の端部は、湾曲した形状を有する
     ことを特徴とする請求項2に記載の半導体モジュール。
  31.  前記係止部の下面の端部は、湾曲した形状を有する
     ことを特徴とする請求項2に記載の半導体モジュール。
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