WO2020240882A1 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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semiconductor device
semiconductor element
semiconductor
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勝大 高尾
鈴木 敬史
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アオイ電子株式会社
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Abstract

半導体装置は、第1電極を有する少なくとも1つの第1の半導体素子と、第2電極を有する第2の半導体素子と、前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極に接続された第1リード端子と、前記第2の半導体素子の前記第2電極に接続された第2リード端子と、前記第1リード端子および前記第2リード端子を封止する第1樹脂と、前記少なくとも1つの第1の半導体素子および前記第2の半導体素子を封止する第2樹脂と、を含む。

Description

半導体装置および半導体装置の製造方法
 本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
 複数の電子部品を、リードフレームにより形成されたリード端子に接合し、樹脂により封止した半導体装置が知られている。特許文献1には、2つのMOS FETとドライバICとを、リードフレームにより形成されたリード端子に接合し、全体を樹脂により封止した半導体装置が開示されている。
米国特許出願公開第2016/0104688号明細書
 特許文献1に記載の半導体装置は、MOS FET、ドライバIC、リード端子およびボンディングワイヤを樹脂により一括封止する構造である。従って、樹脂封止する前に、各MOS FETおよびドライバICそれぞれの1つの電極をリードフレームに接合し、各MOS FETの他の電極をボンディングワイヤによりリードフレームに接続した状態で、リードフレームをエッチングにより切断して各リード端子を分離しておく必要がある。したがって、特許文献1に記載された半導体装置は、生産性を高めることができない。
 本発明の第1の態様によると、半導体装置は、第1電極を有する少なくとも1つの第1の半導体素子と、第2電極を有する第2の半導体素子と、前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極に接続された第1リード端子と、前記第2の半導体素子の前記第2電極に接続された第2リード端子と、前記第1リード端子および前記第2リード端子を封止する第1樹脂と、前記少なくとも1つの第1の半導体素子および前記第2の半導体素子を封止する第2樹脂と、を備える。
 本発明の第2の態様によると、第1の態様による半導体装置は、前記第1樹脂により保持された接続導体をさらに備えるのが好ましい。前記少なくとも1つの第1の半導体素子は第3電極を有する。前記第2の半導体素子は第4電極を有する。前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第3電極および前記第2の半導体素子の前記第4電極は、それぞれ、前記接続導体に接続されている。
 本発明の第3の態様によると、第2の態様による半導体装置において、前記第1リード端子、前記第2リード端子および前記接続導体は、リードフレームにより形成されており、前記接続導体の厚さは、前記第1リード端子の厚さより薄いのが好ましい。
 本発明の第4の態様によると、第2の態様による半導体装置において、前記第1リード端子および前記第2リード端子は、リードフレームにより形成されており、前記接続導体はめっきにより形成されているのが好ましい。
 本発明の第5の態様によると、第2の態様による半導体装置において、前記第1リード端子は高電位部に接続され、前記第2リード端子は低電位部に接続され、前記第1リード端子に接合される前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極と、前記第2リード端子に接合される前記第2の半導体素子の前記第2電極との間に、前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第3電極と前記第2の半導体素子の前記第4電極とが配置されているのが好ましい。
 本発明の第6の態様によると、第2の態様による半導体装置において、前記第1リード端子、前記第2リード端子および前記接続導体は、銅または銅合金を含むのが好ましい。
 本発明の第7の態様によると、第1の態様による半導体装置において、前記第1リード端子および前記第2リード端子は、前記第1樹脂の、前記少なくとも1つの第1の半導体素子および前記第2の半導体素子が配置される側の反対側に、少なくとも一部が前記第1樹脂から露出している下面をそれぞれ有するのが好ましい。
 本発明の第8の態様によると、第5の態様による半導体装置において、前記第2リード端子は、前記第2の半導体素子の前記第2電極に接合された接続部と、前記第1樹脂から露出する実装部とを含み、前記接続部の厚さは、前記実装部の厚さより薄いのが好ましい。
 本発明の第9の態様によると、第1の態様による半導体装置において、前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極と前記第1リード端子との間、前記第2の半導体素子の前記第2電極と前記第2リード端子との間、前記第1リード端子の、前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極が配置される側とは反対側の面、および前記第2リード端子の、前記第2の半導体素子の前記第2電極が配置される側とは反対側の面には、同一材料からなる接合用めっき層が、それぞれ設けられているのが好ましい。
 本発明の第10の態様によると、第1の態様による半導体装置において、前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極と前記第1リード端子との間、前記第2の半導体素子の前記第2電極と前記第2リード端子との間には第1の接合用めっき層が設けられ、前記第1リード端子の、前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極が配置される側とは反対側の面、および前記第2リード端子の、前記第2の半導体素子の前記第2電極が配置される側とは反対側の面には、前記第1の接合用めっき層とは異なる金属による、第2の接合用めっき層が設けられているのが好ましい。
 本発明の第11の態様によると、第2の態様による半導体装置は、導電体をさらに備えるのが好ましい。前記少なくとも1つの第1の半導体素子は、前記第1電極および前記第3電極が配置される側とは反対側に第5電極を有する。前記導電体は前記第5電極に接続される。
 本発明の第12の態様によると、第11の態様による半導体装置において、前記導電体は、前記少なくとも1つの第1の半導体素子が配置される側の反対側に、前記第2樹脂から露出する上面を有するのが好ましい。
 本発明の第13の態様によると、第11または第12の態様による半導体装置において、前記少なくとも1つの第1の半導体素子は少なくとも1対の半導体素子を含み、前記導電体は、前記少なくとも1対の半導体素子のうちの一方が有する前記第5電極と、前記少なくとも1対の半導体素子のうちの他方が有する前記第1電極とを接続するのが好ましい。
 本発明の第14の態様によると、第13の態様による半導体装置において、前記少なくとも1対の半導体素子は、複数対の半導体素子を含むのが好ましい。
 本発明の第15の態様によると、第14の態様による半導体装置は、直流または交流の変換を行う電力変換部をさらに備えるのが好ましい。前記第2の半導体素子は、前記複数対の半導体素子を駆動制御する制御用半導体素子である。前記電力変換部は、前記複数対の半導体素子および前記制御用半導体素子により構成される。
 本発明の第16の態様によると、半導体装置の製造方法は、第1リード端子および第2リード端子を第1樹脂により封止してリード端子封止体を形成することと、前記リード端子封止体の前記第1リード端子に第1の半導体素子の第1電極を接続することと、前記リード端子封止体の前記第2リード端子に第2の半導体素子の第2電極を接続することと、前記第1の半導体素子と、前記第2の半導体素子と、前記リード端子封止体の、前記第1の半導体素子および前記第2の半導体素子側の面とを、第2樹脂により封止することとを含む。
 本発明の第17の態様によると、第16の態様による半導体装置の製造方法は、さらに、前記第1樹脂により保持された接続導体を形成することを含むのが好ましい。前記接続導体は、前記第1の半導体素子の第3電極と、前記第2の半導体素子の第4電極とを接続する。
 本発明の第18の態様によると、第17の態様による半導体装置の製造方法において、前記第1リード端子、前記第2リード端子および前記接続導体は、リードフレームから形成されるのが好ましい。
 本発明の第19の態様によると、第17の態様による半導体装置の製造方法は、さらに、前記第1リード端子および前記第2リード端子をリードフレームから形成することを含むのが好ましい。前記接続導体は、めっきにより形成される。
 本発明の第20の態様によると、第16から第19までのいずれか一態様による半導体装置の製造方法は、前記リード端子封止体の前記第1リード端子に前記第1の半導体素子の前記第1電極を接合する前、および前記リード端子封止体の前記第2リード端子に前記第2の半導体素子の前記第2電極を接合する前に、前記第1リード端子の上下両面および前記第2リード端子の上下両面に、接合用めっき層を、ともに形成することをさらに含むのが好ましい。前記第1リード端子の前記上下両面のうちの上面は、前記第1の半導体素子の前記第1電極が接合される面であって、かつ前記第1リード端子の前記上下両面のうちの下面の反対側の面である。前記第2リード端子の前記上下両面のうちの上面は、前記第2の半導体素子の前記第2電極が接合される面であって、かつ前記第2リード端子の前記上下両面のうちの下面の反対側の面である。
 本発明によれば、リード端子を樹脂により封止するので、生産性を高めることができる。
図1は、本発明の第1の実施形態による半導体装置の回路図の一例を示す図である。 図2(A)は、第1の実施形態による半導体装置の上面図、図2(B)は、図2(A)のIIB-IIB線断面図である。 図3は、図2(A)に示された半導体装置のIII-III線断面図である。 図4は、図2に示された半導体装置の下面図である。 図5は、図2に示された半導体装置の製造方法の一例を示し、図5(A)は上面図、図5(B)は、図5(A)のVB-VB線断面図である。 図6は、図5に続く半導体装置の製造方法を示し、図6(A)は上面図、図6(B)は、図6(A)のVIB-VIB線断面図である。 図7は、図6に続く半導体装置の製造方法を示し、図7(A)は上面図、図7(B)は、図7(A)のVIIB-VIIB線断面図である。 図8は、図7に続く半導体装置の製造方法を示し、図8(A)は上面図、図8(B)は、図8(A)のVIIIB-VIIIB線断面図である。 図9は、図8に続く半導体装置の製造方法を示し、図9(A)は上面図、図9(B)は、図9(A)のIXB-IXB線断面図である。 図10は、図9に続く半導体装置の製造方法を示し、図10(A)は上面図、図10(B)は、図10(A)のXB-XB線断面図である。 図11は、本発明の第2の実施形態による半導体装置を示し、図11(A)は上面図、図11(B)は、図11(A)のXIB-XIB線断面図である。 図12は、図11(A)に示された半導体装置のXII-XII線断面図である。 図13は、図11に示された半導体装置の下面図である。 図14は、図11に示された半導体装置の製造方法の一例を示し、図14(A)は上面図、図14(B)は、図14(A)のXIVB-XIVB線断面図である。 図15は、図14に続く半導体装置の製造方法を示し、図15(A)は上面図、図15(B)は、図15(A)のXVB-XVB線断面図である。 図16は、図15に続く半導体装置の製造方法を示し、図16(A)は上面図、図16(B)は、図16(A)のXVIB-XVIB線断面図である。 図17は、図16に続く半導体装置の製造方法を示し、図17(A)は上面図、図17(B)は、図17(A)のXVIIB-XVIIB線断面図である。 図18は、図17に続く半導体装置の製造方法を示し、図18(A)は上面図、図18(B)は、図18(A)のXVIIIB-XVIIIB線断面図である。 図19は、図18に続く半導体装置の製造方法を示し、図19(A)は上面図、図19(B)は、図19(A)のXIXB-XIXB線断面図である。 図20は、図19に続く半導体装置の製造方法を示し、図20(A)は上面図、図20(B)は、図20(A)のXXB-XXB線断面図である。
-第1の実施形態-
 図1~図10を参照して、本発明の第1の実施形態による半導体装置100を説明する。図1は、本実施形態による半導体装置100の回路図の一例を示す図である。半導体装置100は、インバータ回路130と制御部140を有する。
 インバータ回路130は、スイッチング素子である6つのMOS FET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)110a~110c、120a~120cを有する。各MOS FET110a~110cは上アーム回路として動作し、各MOS FET120a~120cは下アーム回路として動作する。MOS FET110aと120a、MOS FET110bと120b、MOS FET110cと120cは、それぞれ、直列に接続されており、それぞれ、上下アーム直列回路150を構成する。各上下アーム直列回路150は、モータジェネレータ400の電機子巻線の各相巻線に対応してU相、V相、W相の3相の交流電力を出力する。なお、以下の説明において、MOS FET110a~110cを代表してMOS FET110、MOS FET120a~120cを代表してMOS FET120と呼称することがある。
 MOS FET110のドレイン電極Dは、導体211、212を介して直流正極端子213に接続されている。MOS FET120のソース電極Sは、導体221、222を介して直流負極端子223に接続されている。MOS FET110のソース電極SとMOS FET120のドレイン電極Dは、導体231により接続されている。MOS FET110および120のゲート電極Gは、制御用導体160により制御部140に接続されている。
 制御部140は、上下アーム直列回路150を駆動制御するドライバ回路を有する。制御部140は、ドライバ回路に制御信号を供給する制御回路を含んでいてもよい。MOS FET110および120は、制御部140から出力された駆動信号を受けて動作し、不図示のバッテリから供給された直流電力を三相交流電力に変換する。
 図2(A)は、本実施形態による半導体装置100の上面図、図2(B)は、図2(A)のIIB-IIB線断面図であり、図3は、図2(A)に示された半導体装置100のIII-III線断面図であり、図4は、図2に示された半導体装置の下面図である。
 半導体装置100は、6つのMOS FET110、120(図2(B)、図3参照)と、6つのソースリード端子320(図4参照)と、ドレイン接続用リード端子313(図3、図4参照)と、複数のI/Oリード端子360(図4参照)と、樹脂511(図2(B)、図3参照)と、2つの制御用半導体素子240a、240b(図2(B)、図9参照)と、複数の接続導体350(図2(B)、図7参照)と、3つの引き回し導体330(図2(B)、図7参照)と、ドレイン接続導体312(図2(A)、図3参照)と、3つのドレイン導体340(図2(A)参照)と、封止樹脂521(図2(A)、図2(B)、図3参照)とを有する。6つのMOS FET110、120は、封止樹脂521によって、1つにパッケージ化されており、従って、本実施形態の半導体装置100は、6in1構造を有する。
 6つのソースリード端子320(図4参照)は、ソースリード端子320a~320f(図4参照)を有する。ソースリード端子320a~320fと、ドレイン接続用リード端子313と、複数のI/Oリード端子360(図4参照)とは、樹脂511により封止され、リード端子封止体510(図2(B),図3参照)を構成する。
 なお、制御用半導体素子240a、240bは、図1の制御部140に相当し、6つのMOS FET110、120を駆動制御する。MOS FET110および120は、制御用半導体素子240a、240bにより出力される駆動信号を受けて動作し、不図示のバッテリから供給された直流電力を三相交流電力に変換する。すなわち、複数のMOS FET110、120および制御用半導体素子240a、240bは、電力変換部を構成する。
 ドレイン導体340は、ドレイン導体340a~340c(図2(A)、図2(B)参照)から構成される。また、引き回し導体330は、引き回し導体330a~330c(図2(B)、図7参照)から構成される。以下の説明において、ソースリード端子320a~320fを代表してソースリード端子320、ドレイン導体340a~340cを代表してドレイン導体340、引き回し導体330a~330cを代表して引き回し導体330と呼称することがある。
 各ドレイン導体340は、ソースリード端子320に一体に形成された引き回し導体330(図2(B)、図7参照)に電気的に接続される。すなわち、ドレイン導体340および引き回し導体330は、図1に示される導体231に相当する。また、ドレイン接続導体312はドレイン接続用リード端子313に接続される。すなわち、ドレイン接続導体312およびドレイン接続用リード端子313は、図1に示される導体211および導体212に相当する。接続導体350は、図1に示される制御用導体160に相当する。
 ソースリード端子320と、ドレイン接続用リード端子313と、複数のI/Oリード端子360と、引き回し導体330と、接続導体350とは、リードフレーム300(図5参照)から形成される。引き回し導体330および接続導体350は、リードフレーム300をハーフエッチングして形成され、ソースリード端子320およびドレイン接続用リード端子313より小さい厚さに形成されている。また、I/Oリード端子360は、先端側に設けられた実装部361と、実装部361より厚さが小さい接続部362(図2(B)参照)とを有する。I/Oリード端子360の接続部362は、リードフレーム300をハーフエッチングして形成される。
 ドレイン導体340の上面は、封止樹脂521の上面と面一とされ、封止樹脂521から露出している。ソースリード端子320、ドレイン接続用リード端子313およびI/Oリード端子360の実装部361それぞれの下面は、樹脂511の下面と面一とされ、樹脂511から露出している。ソースリード端子320およびI/Oリード端子360の実装部361は、樹脂511の、MOS FET110および制御用半導体素子240が配置される側の反対側に、少なくとも一部が樹脂511から露出している下面を有する。
 引き回し導体330および接続導体350は、ソースリード端子320、ドレイン接続用リード端子313および複数のI/Oリード端子360と共に樹脂511により一体化される。このため、引き回し導体330および接続導体350は、樹脂511により保持されている。
 MOS FET110、120の各々のソース電極Sは、接合層531を介してソースリード端子320に接合されている。MOS FET110、120の各々のゲート電極Gは、接合層531を介して接続導体350の一端部に接合されている。制御用半導体素子240が有する2つの電極241および242のうちの一方の電極241(図2(B)参照)は、接合層531を介して接続導体350の一端部に接合されている。すなわち、樹脂511により保持された接続導体350は、MOS FET110、120の各々のゲート電極Gと、制御用半導体素子240が有する2つの電極241および242のうちの一方の電極241とを接続する。また、制御用半導体素子240が有する2つの電極241および242のうちの他方の電極242(図2(B)参照)は、接合層531を介してI/Oリード端子360の接続部362に接合されている。
 ソースリード端子320、ドレイン接続用リード端子313およびI/Oリード端子360の実装部361のそれぞれの樹脂511から露出した面には、接合層531が形成されている。ソースリード端子320、ドレイン接続用リード端子313およびI/Oリード端子360の実装部361のそれぞれの樹脂511から露出した面に形成された接合層531は、不図示の回路基板の接続パッドに接合される。
 接合層531は、PPF(Pre-Plated Lead Frame)技術を用いて形成される。すなわち、MOS FET110、120および制御用半導体素子240a、240bをリードフレーム300に接合する前に、リードフレーム300の全面に接合層531が、スパッタ、無電解めっきあるいは電解めっき等により形成される。これにより、MOS FET110、120および制御用半導体素子240a、240b(以下、代表して「制御用半導体素子240」と呼称することがある)を、接合層531を介してリードフレーム300に接合した後、ソースリード端子320およびI/Oリード端子360の実装部361の樹脂511から露出した面に、接合層531を形成する通常の製法に比し、工程数を削減することができる。リードフレーム300の材質を銅とした場合、接合層531は、例えば、リードフレーム300側から順に、Ni/Au、Pd/Au、Ni/Pd/Au等の多層構造またはAu等の単層構造とすることができる。MOS FET110、120のソース電極Sとソースリード端子320との間、制御用半導体素子240の電極242とI/Oリード端子360との間、ソースリード端子320の、MOS FET110、120のソース電極Sが配置される側とは反対側の面(樹脂511から露出した面)、およびI/Oリード端子360の、制御用半導体素子240の電極242が配置される側とは反対側の面(樹脂511から露出した面)には、同一材料からなる接合用めっき層である接合層531が、それぞれ設けられている。
 MOS FET120a~120cのそれぞれのドレイン電極Dには、ドレイン導体340a~340cが、電気的に接続されている。図2(B)に図示されるように、各ドレイン導体340a~340cは、ドレイン接続部342と、ソース接続部343と、中間部344とを有する。ドレイン接続部342とソース接続部343との間には、ソース接続部343が低くなる段差部が形成され、この段差部に、ドレイン接続部342とソース接続部343を接続する中間部344が設けられている。ソース接続部343は、接合層531を介して引き回し導体330に接合される。各引き回し導体330は、MOS FET110のソース電極Sが接合されるソースリード端子320に一体に形成されており、これにより、MOS FET110のソース電極Sが、MOS FET120のドレイン電極Dに接続される。
 詳細には、MOS FET110a~110cのソース電極Sは、それぞれソースリード端子320a~320cに一体に形成された引き回し導体330a~330c(図7参照)およびドレイン導体340a~340cを介してMOS FET120a~120cのそれぞれのドレイン電極Dに接続される。例えば、ドレイン導体340aは、一対のMOS FET110aおよび120aのうちの一方のMOS FET120aが有するドレイン電極Dと、他方のMOS FET110aが有するソース電極Sとを互いに接続する。複数対のMOS FETのいずれの対についても同様に互いに接続される。ソースリード端子320a~320cは、それぞれ、接合層531を介して、不図示の回路基板の接続パッドに接合される。ソースリード端子320a~320cのそれぞれから、U相、V相、W相の交流電力(図1参照)が出力される。
 従って、MOS FET120のソース電極Sが接続されるソースリード端子320は、高電位部(図示せず)に接続される。一方、I/Oリード端子360の実装部361は、低電位部(図示せず)に接続される。図2(B)に図示されているように、ソースリード端子320に接合されるMOS FET110のソース電極Sと、I/Oリード端子360の実装部361に接合される制御用半導体素子240の電極242との間に、MOS FET120のゲート電極Gと制御用半導体素子240の電極241とが配置されている。このため、高電位部に接続されるソースリード端子320と低電位部に接続されるI/Oリード端子360の実装部361との沿面距離を大きくすることができ、放電による絶縁破壊を防止することや、ノイズ障害を抑制することができる。
 図2(B)に図示されているように、ドレイン導体340a~340cのソース接続部343は、封止樹脂521の側面521aに向けて延出され、端部343aが、封止樹脂521の側面521aから露出している。但し、ソース接続部343の端部343aを、封止樹脂521により覆う構造としてもよい。
 上述したように、各ドレイン導体340のドレイン接続部342の上面は、封止樹脂521の上面から露出している。従って、各ドレイン導体340は、導電体としての機能とヒートシンクとしての機能とを兼用している。
 図3に示されるように、ドレイン接続導体312は、ドレイン接続部312aと、リード端子接続部312bと、中間部312cとを有する。ドレイン接続部312aとリード端子接続部312bとの間には、リード端子接続部312bが低くなる段差部が形成され、この段差部に、ドレイン接続部312aとリード端子接続部312bとを接続する中間部312cが設けられている。ドレイン接続導体312のドレイン接続部312aは、MOS FET110a~110cのドレイン電極Dに電気的に接続されている。ドレイン接続導体312のリード端子接続部312bは、接合層531を介してドレイン接続用リード端子313に接合されている。ドレイン接続用リード端子313は、図2以降の図には不図示の導体212(図1参照)を介して直流正極端子213に接続される。
 上述したように、ドレイン接続導体312のドレイン接続部312aの上面は、封止樹脂521の上面から露出している。従って、ドレイン接続導体312は、導電体としての機能とヒートシンクとしての機能とを兼用している。
 図5~図10を参照して、半導体装置の製造方法を説明する。先ず、図5~図6を参照して、リード端子封止体510の製造方法を説明する。図5は、図2に示された半導体装置100の製造方法の一例を示し、図5(A)は上面図、図5(B)は、図5(A)のVB-VB線断面図であり、図6は、図5に続く半導体装置100の製造方法を示し、図6(A)は上面図、図6(B)は、図6(A)のVIB-VIB線断面図である。
 平坦な板状のリードフレーム300を準備する。リードフレーム300の材質は、導電性のよい金属であり、例えば、銅または銅合金が適している。半導体装置100は、リードフレーム300を用いて、同時に多数個、作製されるが、以下では、リードフレーム300が、1つの半導体装置100に対応するサイズを有するものとして、1つの半導体装置100の製造方法として例示する。
 そして、図5(A)、図5(B)に図示されるように、リードフレーム300を下面側からハーフエッチングする。ハーフエッチングにより、ソースリード端子320a~320fと、ドレイン接続用リード端子313と、I/Oリード端子360の実装部361とが形成される領域以外の領域に、リードフレーム薄肉部300Sが形成される。
 次に、図6(A)、図6(B)に図示されるように、リードフレーム300のリードフレーム薄肉部300Sが形成された領域、換言すれば、リードフレーム300の、ソースリード端子320a~320f、ドレイン接続用リード端子313およびI/Oリード端子360の実装部361以外の領域に、例えば、圧縮成形やトランスファー成形のようなモールド成形により、樹脂511を充填する。リードフレーム薄肉部300Sが形成された領域に樹脂511を充填した後、リードフレーム300および樹脂511の下面側をグラインド加工により、平坦にすることが好ましい。これにより、ソースリード端子320a~320f、ドレイン接続用リード端子313およびI/Oリード端子360の実装部361が樹脂511により一体化されたリード端子封止体510が形成される。
 次に、図7~図10を参照して、この後、封止樹脂521によりMOS FET110、120および制御用半導体素子240を封止する工程を説明する。封止樹脂521によりMOS FET110、120および制御用半導体素子240を封止する工程は、リードフレーム薄肉部300Sを加工して、引き回し導体330、接続導体350およびI/Oリード端子360を形成し、MOS  FET110、120および制御用半導体素子240を、引き回し導体330、接続導体350およびI/Oリード端子360に接合する工程を含んでいる。
 図7は、図6に続く半導体装置100の製造方法を示し、図7(A)は上面図、図7(B)は、図7(A)のVIIB-VIIB線断面図であり、図8は、図7に続く半導体装置100の製造方法を示し、図8(A)は上面図、図8(B)は、図8(A)のVIIIB-VIIIB線断面図であり、図9は、図8に続く半導体装置100の製造方法を示し、図9(A)は上面図、図9(B)は、図9(A)のIXB-IXB線断面図であり、図10は、図9に続く半導体装置100の製造方法を示し、図10(A)は上面図、図10(B)は、図10(A)のXB-XB線断面図である。
 図7(A)、図7(B)に図示されるように、リードフレーム薄肉部300Sを、フォトリソグラフィ技術を用いてパターンニングする。フォトリソグラフィ技術は、周知のように、表面に、フォトレジストを成膜し、マスクをして、露光し、現像してフォトレジストパターンを形成する手法である。リードフレーム薄肉部300Sに形成されたフォトレジストパターンをマスクとしてリードフレーム薄肉部300Sをエッチングすることにより、リードフレーム薄肉部300Sがフォトレジストパターンと同一のパターンに形成される。
 リードフレーム薄肉部300Sをパターニングすることにより、ソースリード端子320a~320fは、相互に分離して形成される。ソースリード端子320a~320cは、それぞれ、相互に分離された引き回し導体330a~330cが一体化して形成される。各引き回し導体330a~330cの、ソースリード端子320a~320c側と反対側の端部331は、それぞれ、ソースリード端子320d~320fに近接する位置に形成されている。また、リードフレーム薄肉部300Sをエッチングすることにより、ドレイン接続用リード端子313がリードフレーム薄肉部300Sから分離して形成される。
 リードフレーム薄肉部300Sには、図7(A)に図示されるように、複数の接続導体350が、相互に分離されて形成される。さらに、リードフレーム薄肉部300Sには、実装部361と接続部362とが一体化されたI/Oリード端子360が形成される。I/Oリード端子360の、制御用半導体素子240の電極242に接合された接続部362の厚さは、実装部361の厚さより薄い。
 このように、リードフレーム薄肉部300Sをパターニングすることにより、ソースリード端子320a~320fおよびI/Oリード端子360の実装部361が相互に分離され、引き回し導体330a~330c、接続導体350およびI/Oリード端子360の接続部362が形成される。ソースリード端子320a~320fおよびI/Oリード端子360の実装部361は樹脂511により封止され、引き回し導体330a~330c、接続導体350およびI/Oリード端子360の接続部362は、樹脂511により保持されている。
 次に、図8(A)、(B)に図示されるように、ソースリード端子320a~320fおよびドレイン接続用リード端子313の上下両面と、I/Oリード端子360の実装部361の下面と、接続導体350の一端および他端と、I/Oリード端子360の接続部362の一端とに、それぞれ接合層531を形成する。接合層531は、例えば、スパッタやめっきにより形成する。接合層531は、単層または多層構造とすることができる。
 次に、図9(A)、図9(B)に図示されるように、MOS FET110、120および制御用半導体素子240を、はんだ等の接合材(図示せず)により接合層531に接合する。詳細には、MOS FET110a~110cのソース電極Sを、それぞれ、ソースリード端子320a~320c上に形成された接合層531に接合する。MOS FET120a~120cのソース電極Sを、それぞれ、ソースリード端子320d~320f上に形成された接合層531に接合する。MOS FET110a~110c、120a~120cの各々のゲート電極Gを、接続導体350の一端に形成された接合層531に、接合材(図示せず)により接合する。
 制御用半導体素子240a、240bの各々は、2つの電極241および242を有する。これら2つの電極241および242のうちの、一方の電極241を接続導体350の端部上に形成された接合層531に、接合材(図示せず)により接合し、他方の電極242を、I/Oリード端子360の接続部362上に形成された接合層531に、接合材(図示せず)により接合する。
 次に、図10(A)、図10(B)に図示されるように、引き回し導体330a~330cの端部331上に形成された接合層531に、それぞれ、ドレイン導体340a~340cのソース接続部343を接合する。ドレイン導体340a~340cのソース接続部343と引き回し導体330a~330cの端部331との接合は、ドレイン導体340a~340cのドレイン接続部342が、それぞれ、MOS FET120a~120cのドレイン電極Dに電気的に接続されるように行う。必要に応じ、ドレイン導体340a~340cのソース接続部343とMOS FET120a~120cのドレイン電極Dとを、導電性接着シートや導電性接着材により接着したり、はんだ等の接合材により接合したりしてもよい。これにより、MOS FET120a~120cのドレイン電極Dが、それぞれ、MOS FET110a~110cのソース電極Sに接続される。
 また、ドレイン接続用リード端子313上に形成された接合層531に、ドレイン接続導体312のリード端子接続部312bを接合する。ドレイン接続導体312のリード端子接続部312bとドレイン接続用リード端子313との接合は、ドレイン接続導体312のドレイン接続部312aが、MOS FET110a~110cのドレイン電極Dに電気的に接続されるように行う。必要に応じ、ドレイン接続導体312のドレイン接続部312aとMOS FET110a~110cのドレイン電極Dとを、導電性接着シートや導電性接着材により接着したり、はんだ等の接合材により接合したりしてもよい。これにより、MOS FET110a~110cの各ドレイン電極Dが互いに電気的に接続される。
 この後、リード端子封止体510の上面と、リード端子封止体510の上面に設けられた、MOS FET110、MOS FET120、制御用半導体素子240、ドレイン導体340、およびドレイン接続導体312とを、封止樹脂521により封止する。封止樹脂による封止は、例えば、トランスファモールド成形のような、モールド成形によることができる。このようにして、図2(A)、(B)および図3に図示される半導体装置100を得ることができる。
 上記第1の実施形態の半導体装置100によれば、下記の効果を奏する。
(1)半導体装置100は、ソース電極Sを有する少なくとも1つのMOS FET110と、電極242を有する制御用半導体素子240と、MOS FET110のソース電極Sに接続されたソースリード端子320と、制御用半導体素子240の電極242に接続されたI/Oリード端子360の実装部361と、ソースリード端子320およびI/Oリード端子360の実装部361を封止する樹脂511と、MOS FET110および制御用半導体素子240を封止する封止樹脂521と、を備える。この半導体装置100の製造方法は、ソースリード端子320およびI/Oリード端子360を樹脂511により封止してリード端子封止体510を形成することと、リード端子封止体510のソースリード端子320にMOS FET110のソース電極Sを接続することと、リード端子封止体510のI/Oリード端子360に制御用半導体素子240の電極242を接続することと、MOS FET110と、制御用半導体素子240と、リード端子封止体510の、MOS FET110および制御用半導体素子240側の面とを、封止樹脂521により封止することとを含む。ソースリード端子320およびI/Oリード端子360の実装部361は、樹脂511により封止され、保持されている。このため、ソースリード端子320とMOS FET110との接合、およびI/Oリード端子360の実装部361と制御用半導体素子240との接合を容易に行うことができる。また、半導体素子を接続する接続部材を損傷する虞もない。さらに、MOS FET110および制御用半導体素子240を封止樹脂521により封止する工程も容易である。よって、半導体装置100の生産性を高めることができる。
(2)半導体装置100は、さらに、樹脂511により保持された接続導体350を有し、MOS FET110はゲート電極Gを有し、制御用半導体素子240は、電極241を有し、MOS FET110のゲート電極Gおよび制御用半導体素子240の電極241は、それぞれ、接続導体350に接続されている。このように、MOS FET110と制御用半導体素子240とを、通常の回路基板の配線に相当する接続導体350により、接続することができる。
 特許文献1に記載の半導体装置において、MOS FETとドライバICとは、ボンディングワイヤを介して互いに接続される構造であり、リードフレームのみによって互いに電気的に接続される構造ではない。このため、適用可能な半導体装置の範囲が限定される。これに対し、本実施形態の半導体装置100において、MOS FET110と制御用半導体素子240とは、リードフレームにより形成される接続導体350によって互いに電気的に接続される。このため、適用可能な半導体装置の範囲が大幅に広がる。また、半導体装置100内部に、半導体素子相互を接続する接続導体350を有するため、回路基板を含めた実装密度が高まり、小型化を図ることができる。
(3)ソースリード端子320、I/Oリード端子360の実装部361および接続導体350は、リードフレーム300により形成されており、接続導体350の厚さは、ソースリード端子320の厚さより薄く形成されている。接続導体350の厚さを、ソースリード端子320の厚さより薄くすることで、エッチング時の掘りこみ深さが少なくて済み、これにより、エッチング加工の精度が上がり、接続導体350の高精細化が可能となり、半導体装置100の小型化を図ることができる。ソースリード端子320およびI/Oリード端子360の実装部361の厚さを厚くして熱容量の確保を図ることと、接続導体350を薄くして高精細化を図ることとの相互にトレードオフとなる構造を、このようにして、両立させている。
(4)ソースリード端子320は高電位部に接続され、I/Oリード端子360の実装部361は低電位部に接続されている。ソースリード端子320に接合されるMOS FET110のソース電極Sと、I/Oリード端子360の実装部361に接合される制御用半導体素子240の電極242との間に、MOS FET110のゲート電極Gと制御用半導体素子240の電極241とが配置されている。このため、高電位部に接続されるソースリード端子320と低電位に接続されるI/Oリード端子360の実装部361との沿面距離を大きくすることができ、放電による絶縁破壊を防止することや、ノイズ障害を抑制することができる。
(5)ソースリード端子320、I/Oリード端子360の実装部361および接続導体350は、銅または銅合金を含む。このため、半導体装置100内の回路導体の低抵抗化を図ることができる。
(6)MOS FET120は、ソース電極Sおよびゲート電極Gが配置される側とは反対側にドレイン電極Dを有し、半導体装置100は、ドレイン電極Dに接続されるドレイン導体340をさらに有する。このため、MOS FET120のドレイン電極Dにボンディングワイヤが接続される構造に比し、半導体装置100の低背化、低インダクタンス化、低キャパシタンス化、低抵抗化を図ることができる。
(7)ドレイン導体340は、MOS FET120が配置される側の反対側に、封止樹脂521から露出する上面を有する。このため、ドレイン導体340を導電体としてだけでなくヒートシンクにも兼用することができる。
(8)本実施形態の半導体装置100の製造方法は、リード端子封止体510のソースリード端子320にMOS FET110のソース電極Sを接合する前、およびリード端子封止体510のI/Oリード端子360の実装部361に制御用半導体素子240の電極242を接合する前に、ソースリード端子320の上下両面およびI/Oリード端子360の上下両面に、接合層531を、ともに形成することを含む。ソースリード端子320の上下両面のうちの上面は、MOS FET110のソース電極Sが接合される面であって、かつソースリード端子320の上下両面のうちの下面の反対側の面である。I/Oリード端子360の上下両面のうちの上面は、制御用半導体素子240の電極242が接合される面であって、かつI/Oリード端子360の上下両面のうちの下面の反対側の面である。このため、MOS FET110および制御用半導体素子240を、接合層531を介してリードフレーム300に接合した後、ソースリード端子320およびI/Oリード端子360の実装部361の樹脂511から露出した面に、接合層531を設ける通常の製法に比し、工程数を削減することができる。
-第2の実施形態-
 図11~図20を参照して本発明の第2の実施形態による半導体装置100Aを説明する。図11は、本実施形態による半導体装置100Aを示し、図11(A)は上面図、図11(B)は、図11(A)のXIB-XIB線断面図であり、図12は、図11(A)に示された半導体装置100AのXII-XII線断面図であり、図13は、図11に示された半導体装置100Aの下面図である。
 第2の実施形態による半導体装置100Aは、第1の実施形態による半導体装置100における引き回し導体330a~330c、接続導体350およびI/Oリード端子360の接続部362等の回路導体を、リードフレーム300から形成するのではなく、めっきにより形成したものである。
 以下の説明では、第1の実施形態と相違する構成を主として説明することとし、第1の実施形態と同様な構成は、対応する構成に同様な符号を付し、適宜、説明を省略する。なお、第2の実施形態では、制御用半導体素子240は、電極241および電極242の他に、第3の電極243を有するものとして例示されている。第2の実施形態における制御用半導体素子240を、第1の実施形態と同様、電極241および電極242の2つの電極を有するものとしても差し支えない。
 半導体装置100Aは、6つのMOS FET110、120(図11(B)、図12参照)と、6つのソースリード端子320(図13参照)と、ドレイン接続用リード端子313(図12、図13参照)と、複数のI/Oリード端子実装部361a(図13参照)と、I/Oリード端子接続部362aと、樹脂511(図11(B)、図13参照)と、2つの制御用半導体素子240a、240b(図11(B)、図19参照)と、複数の接続導体372(図11(B)、図17参照)と、7つの導体371(図11(B)、図17参照)と、ドレイン接続導体312(図11(A)、図11(B)参照)と、3つのドレイン導体340(図11(A)、図11(B)参照)と、封止樹脂521(図11(A)、図11(B)、図12参照)とを有する。
 6つのソースリード端子320(図14参照)は、ソースリード端子320a~320f(図13参照)を有する。ソースリード端子320a~320fと、ドレイン接続用リード端子313と、複数のI/Oリード端子実装部361a(図11参照)とは、樹脂511により封止され、リード端子封止体510Aを構成する。
 3つのドレイン導体340は、ドレイン導体340a~340c(図11(A)、図11(B)参照)を有する。また、7つの導体371は、導体371a~371g(図11(B)、図17参照)を有する。
 ここで、第2の実施形態では、6つのソースリード端子320および複数のI/Oリード端子実装部361aはリードフレーム300から形成され、接続導体372、導体371a~371gおよびI/Oリード端子接続部362aはめっきにより形成されている。すなわち、導体371a~371gは、それぞれ、ソースリード端子320a~320fおよびドレイン接続用リード端子313にめっきすることにより形成されている。また、複数のI/Oリード端子接続部362aは、I/Oリード端子実装部361aに、めっきすることにより形成されている。なお、以下の説明において、導体371a~371gを代表して導体371と呼称することがある。
 ドレイン導体340a~340cは、それぞれ、導体371a~371cに接続され(図17も参照)、導体371a~371cを介してソースリード端子320a~320cにそれぞれ接続される。ドレイン接続導体312は、導体371gに接続され、導体371gを介してドレイン接続用リード端子313に接続される。
 MOS FET110、120の各々のソース電極Sは、接合層531および導体371を介してソースリード端子320に接合されている。MOS FET110、120の各々のゲート電極Gは、接合層531を介して接続導体372の一端部に接合されている。制御用半導体素子240が有する2つの電極241および242のうちの一方の電極241は、接合層531を介して接続導体372の他端部に接合されている。すなわち、樹脂511により保持された接続導体372は、MOS FET110、120の各々のゲート電極Gと、制御用半導体素子240が有する2つの電極241および242のうちの一方の電極241とを接続する。また、制御用半導体素子240の電極242、243の各々は、接合層531を介してI/Oリード端子接続部362aに接合されている。
 ソースリード端子320、ドレイン接続用リード端子313およびI/Oリード端子実装部361aのそれぞれの、樹脂511の裏面から露出した面には、接合層531がそれぞれ設けられている。ソースリード端子320、ドレイン接続用リード端子313およびI/Oリード端子実装部361aのそれぞれの、樹脂511の裏面から露出した面に、それぞれ形成された接合層531は、不図示の回路基板の接続パッドにそれぞれ接合される。
 第1の実施形態と同様、接合層531は、PPF(Pre Plated Lead frame)技術を用いて、すべて同一行程で形成される。
 MOS FET120a~120cのドレイン電極Dには、それぞれドレイン導体340a~340cが、電気的に接続されている。ドレイン導体340a~340cは、それぞれ、接合層531を介して導体371a~371cに接合される。各導体371a~371cは、それぞれ、ソースリード端子320a~320cに電気的に接続されている。これにより、MOS FET110a~110cのソース電極Sが、それぞれ、MOS FET120a~120cのドレイン電極Dに接続される。
 第1の実施形態と同様に、各ドレイン導体340のドレイン接続部342の上面は、封止樹脂521から露出している。従って、各ドレイン導体340は、導電体としての機能とヒートシンクとしての機能とを兼用している。
 図12に示されるように、ドレイン接続導体312のドレイン接続部312aは、MOS FET110a~110cのドレイン電極Dに電気的に接続されている。ドレイン接続導体312のリード端子接続部312bは、接合層531および導体371gを介してドレイン接続用リード端子313に接合されている。第1の実施形態と同様、ドレイン接続導体312のドレイン接続部312aの上面は、封止樹脂521の上面から露出している。従って、ドレイン接続導体312は、導電体としての機能とヒートシンクとしての機能とを兼用している。
 図14~図20を参照して、第2の実施形態の半導体装置100Aの製造方法を説明する。先ず、図14~図15を参照して、リード端子封止体510Aの製造方法を説明する。図14は、図11に示された半導体装置100Aの製造方法の一例を示し、図14(A)は上面図、図14(B)は、図14(A)のXIVB-XIVB線断面図であり、図15は、図14に続く半導体装置100Aの製造方法を示し、図15(A)は上面図、図15(B)は、図15(A)のXVB-XVB線断面図である。
 平坦な板状のリードフレーム300を準備する。リードフレーム300の材質は、導電性のよい金属であり、例えば、銅または銅合金が適している。半導体装置100Aは、リードフレーム300を用いて、同時に多数個、作製されるが、以下では、リードフレーム300が、1つの半導体装置100Aのサイズを有するものとする。
 そして、図14(A)、図14(B)に図示されるように、リードフレーム300を上面側からハーフエッチングする。ハーフエッチングにより、ソースリード端子320a~320fと、ドレイン接続用リード端子313と、I/Oリード端子実装部361aとが形成される領域以外の領域に、リードフレーム薄片300Tが形成される。
 次に、図15(A)、図15(B)に図示されるように、リードフレーム300のリードフレーム薄片300Tが形成された領域、換言すれば、リードフレーム300の、ソースリード端子320a~320f、ドレイン接続用リード端子313およびI/Oリード端子実装部361a以外の領域に、例えば、トランスファモールド成形のようなモールド成形により、樹脂511を充填する。リードフレーム薄片300Tが形成された領域に樹脂511を充填した後、リードフレーム300および樹脂511の上面側をグラインド加工により、平坦にすることが好ましい。
 これにより、リードフレーム300のリードフレーム薄片300Tが形成された領域の上部に、樹脂511が充填されたリード端子封止体510Aが形成される。リード端子封止体510Aのリードフレーム300に形成されたソースリード端子320a~320f、ドレイン接続用リード端子313、I/Oリード端子実装部361aは、この時点では、リードフレーム薄片300Tと一体に形成され、それぞれ分離されていない。
 次に、図16~図20を参照して、リード端子封止体510Aに、接続導体372、導体371およびI/Oリード端子接続部362aを形成し、MOS FET110、120および制御用半導体素子240を導体371、接続導体372およびI/Oリード端子360に接合して、それらを封止樹脂521により封止する工程を説明する。
 図16は、図15に続く半導体装置100Aの製造方法を示し、図16(A)は上面図、図16(B)は、図16(A)のXVIB-XVIB線断面図であり、図17は、図16に続く半導体装置100Aの製造方法を示し、図17(A)は上面図、図17(B)は、図17(A)のXVIIB-XVIIB線断面図であり、図18は、図17に続く半導体装置100Aの製造方法を示し、図18(A)は上面図、図18(B)は、図18(A)のXVIIIB-XVIIIB線断面図であり、図19は、図18に続く半導体装置100Aの製造方法を示し、図19(A)は上面図、図19(B)は、図19(A)のXIXB-XIXB線断面図であり、図20は、図19に続く半導体装置100Aの製造方法を示し、図20(A)は上面図、図20(B)は、図20(A)のXXB-XXB線断面図である。
 図16(A)、(B)に図示されるように、リード端子封止体510Aの上面側において、リードフレーム薄片300Tに一体化されたソースリード端子320a~320fの上面と、ドレイン接続用リード端子313の上面と、I/Oリード端子実装部361aの上面と、樹脂511の上面300U(以下、導体形成面と呼称する)とは、平坦になっている。
 図16(A)、図16(B)に図示されるように、導体形成面300U上に、導体膜370を形成する。導体膜370の形成は、スパッタにより下地層(図示せず)を形成し、下地層を電流路として電解めっきにより形成する方法が適している。しかし、この方法に限定されるものではなく、例えば、スパッタのみにより形成してもよい。導体膜370の材料としては、銅または銅合金が適している。
 次に、図17(A)、図17(B)に図示されるように、導体膜370を、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。導体膜370をパターニングすることにより、導体371a~371g、接続導体372およびI/Oリード端子接続部362aが、それぞれ、分離して形成される。この時、ドレイン接続用リード端子313上にも導体371g(図12参照)が形成される。導体371a~371cの、ソースリード端子320a~320c側と反対側の端部331は、それぞれ、ソースリード端子320d~320f(図14、図17参照)に近接する位置に形成されている。
 次に、図18(A)、図18(B)に図示されるように、リードフレーム薄片300Tを除去し、樹脂511の下面を、リード端子封止体510Aの下面から露出させる。これにより、ソースリード端子320a~320f、ドレイン接続用リード端子313およびI/Oリード端子実装部361aは、それぞれ、相互に分離される。従って、導体371a~371g、接続導体372およびI/Oリード端子接続部362aは、それぞれ、電気的に独立した回路導体となる。
 そして、ソースリード端子320a~320fおよびドレイン接続用リード端子313の上下両面と、I/Oリード端子実装部361aの下面と、接続導体372の一端および他端と、およびI/Oリード端子接続部362aの一端の上面とに、それぞれ接合層531を形成する。
 次に、図19(A)、図19(B)に図示されるように、MOS FET110、120および制御用半導体素子240を、それぞれ、はんだ等の接合材(図示せず)により接合層531に接合する。詳細には、MOS FET110a~110c、120a~120cのソース電極Sを、それぞれ、ソースリード端子320a~320f上に形成された接合層531に、接合材(図示せず)により接合する。また、MOS FET110a~110c、120a~120cの各々のゲート電極Gを、接続導体372の一端に形成された接合層531に、接合材(図示せず)により接合する。
 制御用半導体素子240a、240bの各々が有する電極241を、接続導体372の端部上に形成された接合層531に、接合材(図示せず)により接合し、電極242、243を、それぞれ、I/Oリード端子接続部362a上に形成された接合層531に、接合材(図示せず)により接合する。
 次に、図20(A)、図20(B)に図示されるように、導体371a~371cの端部331(図17参照)上に形成された接合層531に、それぞれ、ドレイン導体340a~340cのソース接続部343を接合する。ドレイン導体340a~340cのソース接続部343と導体371a~371cの端部331との接合は、ドレイン導体340a~340cのドレイン接続部342が、それぞれ、MOS FET120a~120cのドレイン電極Dに電気的に接続されるように行う。これにより、MOS FET120a~120cのドレイン電極Dが、それぞれ、MOS FET110a~110cのソース電極Sに接続される。
 また、ドレイン接続用リード端子313上に形成された接合層531に、ドレイン接続導体312のリード端子接続部312bを接合する(図12参照)。ドレイン接続導体312のリード端子接続部312bとドレイン接続用リード端子313との接合は、ドレイン接続導体312のリード端子接続部312bが、MOS FET110a~110cのドレイン電極Dに電気的に接続されるように行う。
 この後、リード端子封止体510Aの上面と、およびリード端子封止体510Aの上面に設けられた、MOS FET110、120、制御用半導体素子240、ドレイン導体340、およびドレイン接続導体312とを、封止樹脂521により封止する。このようにして、図11(A)、(B)および図12に図示される半導体装置100Aを得ることができる。
 第2の実施形態においても、半導体装置100Aは、ソースリード端子320およびI/Oリード端子実装部361aを封止する樹脂511と、MOS FET110および制御用半導体素子240を封止する封止樹脂521と、を備える。従って、第2の実施形態においても、第1の実施形態の効果(1)と同様な効果を奏する。
 第2の実施形態において、半導体装置100Aは、樹脂511により保持された接続導体372を有し、MOS FET110はゲート電極Gを有し、制御用半導体素子240は、電極241を有し、MOS FET110のゲート電極Gおよび制御用半導体素子240の電極241は、それぞれ、接続導体372に接続されている。従って、第2の実施形態においても、第1の実施形態の効果(2)と同様な効果を奏する。
 第2の実施形態においては、ソースリード端子320およびI/Oリード端子実装部361aは、リードフレーム300により形成されており、接続導体372は、リードフレーム300より薄い厚さのめっきにより形成されている。従って、第2の実施形態においては、第1の実施形態の効果(3)と同様な効果を奏する。
 なお、第2の実施形態では、接続導体372はめっきにより形成されるので、その厚さをリードフレームにより形成された接続導体よりさらに薄く、かつ微細にすることができる。よって、第2の実施形態では、接続導体372の高精細化をより高めることができる。
 第2の実施形態においても、ソースリード端子320は、高電位部に接続され、I/Oリード端子実装部361aは低電位部に接続されている。ソースリード端子320に接合されるMOS FET110のソース電極Sと、I/Oリード端子実装部361aに接合される制御用半導体素子240の電極242との間に、MOS FET110のゲート電極Gと制御用半導体素子240の電極241とが配置されている。従って、第2の実施形態においても、第1の実施形態の効果(4)と同様な効果を奏する。
 第2の実施形態においても、ソースリード端子320、I/Oリード端子実装部361aおよび接続導体372は、銅または銅合金を含む。従って、第2の実施形態においても、第1の実施形態の効果(5)と同様な効果を奏する。
 第2の実施形態においても、MOS FET120は、ソース電極Sおよびゲート電極Gが配置される側とは反対側の面にドレイン電極Dを有し、半導体装置100Aは、ドレイン電極Dに接続されるドレイン導体340(導電体)をさらに有する。従って、第2の実施形態においても、第1の実施形態の効果(6)と同様な効果を奏する。
 第2の実施形態においても、MOS FET120は、ソース電極Sおよびゲート電極Gが配置される側とは反対側の面にドレイン電極Dを有し、ドレイン電極Dに接続されるドレイン導体340をさらに有し、ドレイン導体340は、MOS FET120が配置される側の反対側の面である上面を有し、その上面は封止樹脂521から露出している。従って、第2の実施形態においても、第1の実施形態の効果(7)と同様な効果を奏する。
 第2の実施形態においても、半導体装置100Aの製造方法は、リード端子封止体510Aのソースリード端子320上の導体371にMOS FET110、120のソース電極Sを接合する前、およびリード端子封止体510AのI/Oリード端子実装部361a上の、I/Oリード端子接続部362aに制御用半導体素子240の電極242、243を接合する前に、ソースリード端子320の上下両面、I/Oリード端子接続部362aの一端の上面およびI/Oリード端子実装部361aの下面に、接合層531(接合用めっき層)を、ともに形成することを含む。従って、第2の実施形態においても、第1の実施形態の効果(8)と同様な効果を奏する。
 上記各実施形態において、半導体装置100、100Aの電力変換部であるインバータ回路130を構成するスイッチング素子を、MOS FET110、120として例示した。しかし、スイッチング素子は、MOS FET110、120に限られるものではなく、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の他の半導体素子としてもよい。スイッチング素子としてIGBTを用いた電力変換部を構成する場合は、エミッターコレクタ間に、ダイオードを配置する必要がある。
 上記各実施形態において、半導体装置100、100Aは、6つのアーム回路を1つにパッケージした6in1として例示した。しかし、本発明は、アーム回路を1つ以上有するすべての半導体装置に適用することが可能である。
 上記各実施形態では、半導体装置100、100Aは、DC(直流)をAC(交流)に変換するインバータ回路を有するものとして例示した。しかし、本発明は、AC/DC変換を行うコンバータやDC/DC変換を行う電力変換部を有する半導体装置に適用することができる。さらに、本発明は、電力変換部を有していないパッケージとすることも可能であり、要は、複数の半導体素子を封止樹脂により封止する半導体装置に幅広く適用することができる。
 上記各実施形態では、接合層531をリード端子封止体510、510Aの上下両面から同時にめっきする場合を述べたが、上面と下面とにそれぞれ別種の金属によるめっきを施すことも可能である。例えば、第1の実施形態においては、ソースリード端子320a~320fおよびドレイン接続用リード端子313のそれぞれの上面と、接続導体350の一端および他端と、I/Oリード端子360の接続部362の一端とに接合層531を形成した後、封止樹脂521を形成する工程のさらに後に、ソースリード端子320a~320fおよびドレイン接続用リード端子313のそれぞれの下面と、I/Oリード端子360の実装部361の下面とに、上面とは異なる金属によるめっきを施す方法である。めっきする金属としては、例えば、上面にはAgめっき、下面には、SnあるいはSnAg合金によるめっきを用いることが出来る。同様の工程を、第2の実施形態に対しても適用することが可能である。
 上記では、種々の実施形態を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲に含まれる。
 特許文献1に記載された半導体装置は、2つのMOS FETおよびドライバICそれぞれの1つの電極を、リードフレームにより形成されたリード端子に接合し、各MOS FETの他の電極をボンディングワイヤにより他のリード端子に接合する構造を有する。2つのMOS FET、ドライバIC、リード端子およびボンディングワイヤは一括して樹脂で封止されている。各リード端子は、接合面の反対側の面が樹脂から露出されている。各リード端子の樹脂から露出された面を、それぞれ、回路基板の接続パッドに接合することにより、高密度実装が達成される。
 しかしながら、樹脂封止する前に、各MOS FETおよびドライバICそれぞれの1つの電極をリードフレームに接合し、各MOS FETの他の電極をボンディングワイヤによりリードフレームに接続した状態で、リードフレームをエッチングにより切断して各リード端子を分離しておく必要がある。リードフレームをエッチングするには、その前に、MOS FET、ドライバICおよびボンディングワイヤをマスキングする必要があり、時間が掛かるうえ、ボンディングワイヤ等を破損する虞もある。また、リード端子同士は、ボンディングワイヤにより接続されているだけであり、保持する部材はない状態でモールド成形しなければならないため、金型内での正確な位置決めが必要であり、さらに、樹脂注入時の圧力により各リード端子の位置がずれるのを防止する工夫も必要である。そのような問題が有ることから、特許文献1に記載された半導体装置は、生産性を高めることができない。しかし、上述した各実施形態による半導体装置は、そのような問題を有していないことから、生産性を高めることができる。
 次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
 日本国特願2019-103206号(2019年5月31日出願)
100、100A   半導体装置
110、110a~110c   MOS FET
120、120a~120c   MOS FET
240、240a、240b   制御用半導体素子
241   電極
242、243   電極
300   リードフレーム
300S  リードフレーム薄肉部
300T  リードフレーム薄片
300U  導体形成面
312   ドレイン接続導体
313   ドレイン接続用リード端子
320、320a~320f   ソースリード端子
330、330a~330c   引き回し導体
340、340a~340c   ドレイン導体
350   接続導体
360   I/Oリード端子
361   実装部
361a  I/Oリード端子実装部
362   接続部
362a  I/Oリード端子接続部
372   接続導体
371、371a~371g   導体
400   モータジェネレータ
510、510A   リード端子封止体
511   樹脂
521   封止樹脂
531   接合層
  D   ドレイン電極
  S   ソース電極
  G   ゲート電極
 

Claims (20)

  1.  第1電極を有する少なくとも1つの第1の半導体素子と、
     第2電極を有する第2の半導体素子と、
     前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極に接続された第1リード端子と、
     前記第2の半導体素子の前記第2電極に接続された第2リード端子と、
     前記第1リード端子および前記第2リード端子を封止する第1樹脂と、
     前記少なくとも1つの第1の半導体素子および前記第2の半導体素子を封止する第2樹脂と、を備える半導体装置。
  2.  請求項1に記載の半導体装置において、
     前記第1樹脂により保持された接続導体をさらに備え、
     前記少なくとも1つの第1の半導体素子は第3電極を有し、
     前記第2の半導体素子は第4電極を有し、
     前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第3電極および前記第2の半導体素子の前記第4電極は、それぞれ、前記接続導体に接続されている半導体装置。
  3.  請求項2に記載の半導体装置において、
     前記第1リード端子、前記第2リード端子および前記接続導体は、リードフレームにより形成されており、
     前記接続導体の厚さは、前記第1リード端子の厚さより薄い半導体装置。
  4.  請求項2に記載の半導体装置において、
     前記第1リード端子および前記第2リード端子は、リードフレームにより形成されており、
     前記接続導体はめっきにより形成されている半導体装置。
  5.  請求項2に記載された半導体装置において、
     前記第1リード端子は高電位部に接続され、
     前記第2リード端子は低電位部に接続され、
     前記第1リード端子に接合される前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極と、前記第2リード端子に接合される前記第2の半導体素子の前記第2電極との間に、前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第3電極と前記第2の半導体素子の前記第4電極とが配置されている半導体装置。
  6.  請求項2に記載された半導体装置において、
     前記第1リード端子、前記第2リード端子および前記接続導体は、銅または銅合金を含む半導体装置。
  7.  請求項1に記載の半導体装置において、
     前記第1リード端子および前記第2リード端子は、前記第1樹脂の、前記少なくとも1つの第1の半導体素子および前記第2の半導体素子が配置される側の反対側に、少なくとも一部が前記第1樹脂から露出している下面をそれぞれ有する半導体装置。
  8.  請求項5に記載の半導体装置において、
     前記第2リード端子は、前記第2の半導体素子の前記第2電極に接合された接続部と、前記第1樹脂から露出する実装部とを含み、
     前記接続部の厚さは、前記実装部の厚さより薄い半導体装置。
  9.  請求項1に記載の半導体装置において、
     前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極と前記第1リード端子との間、前記第2の半導体素子の前記第2電極と前記第2リード端子との間、前記第1リード端子の、前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極が配置される側とは反対側の面、および前記第2リード端子の、前記第2の半導体素子の前記第2電極が配置される側とは反対側の面には、同一材料からなる接合用めっき層が、それぞれ設けられている半導体装置。
  10.  請求項1に記載の半導体装置において、
     前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極と前記第1リード端子との間、前記第2の半導体素子の前記第2電極と前記第2リード端子との間には第1の接合用めっき層が設けられ、前記第1リード端子の、前記少なくとも1つの第1の半導体素子の前記第1電極が配置される側とは反対側の面、および前記第2リード端子の、前記第2の半導体素子の前記第2電極が配置される側とは反対側の面には、前記第1の接合用めっき層とは異なる金属による、第2の接合用めっき層が設けられている半導体装置。
  11.  請求項2に記載の半導体装置において、
     導電体をさらに備え、
     前記少なくとも1つの第1の半導体素子は、前記第1電極および前記第3電極が配置される側とは反対側に第5電極を有し、
     前記導電体は前記第5電極に接続される半導体装置。
  12.  請求項11に記載の半導体装置において、
     前記導電体は、前記少なくとも1つの第1の半導体素子が配置される側の反対側に、前記第2樹脂から露出する上面を有する半導体装置。
  13.  請求項11または請求項12に記載の半導体装置において、
     前記少なくとも1つの第1の半導体素子は少なくとも1対の半導体素子を含み、
     前記導電体は、前記少なくとも1対の半導体素子のうちの一方が有する前記第5電極と、前記少なくとも1対の半導体素子のうちの他方が有する前記第1電極とを接続する半導体装置。
  14.  請求項13に記載の半導体装置において、
     前記少なくとも1対の半導体素子は、複数対の半導体素子を含む半導体装置。
  15.  請求項14に記載の半導体装置において、
     直流または交流の変換を行う電力変換部をさらに備え、
     前記第2の半導体素子は、前記複数対の半導体素子を駆動制御する制御用半導体素子であり、
     前記電力変換部は、前記複数対の半導体素子および前記制御用半導体素子により構成される半導体装置。
  16.  第1リード端子および第2リード端子を第1樹脂により封止してリード端子封止体を形成することと、
     前記リード端子封止体の前記第1リード端子に第1の半導体素子の第1電極を接続することと、
     前記リード端子封止体の前記第2リード端子に第2の半導体素子の第2電極を接続することと、
     前記第1の半導体素子と、前記第2の半導体素子と、前記リード端子封止体の、前記第1の半導体素子および前記第2の半導体素子側の面とを、第2樹脂により封止することと、
     を含む半導体装置の製造方法。
  17.  請求項16に記載の半導体装置の製造方法において、
     さらに、前記第1樹脂により保持された接続導体を形成することを含み、
     前記接続導体は、前記第1の半導体素子の第3電極と、前記第2の半導体素子の第4電極とを接続する半導体装置の製造方法。
  18.  請求項17に記載の半導体装置の製造方法において、
     前記第1リード端子、前記第2リード端子および前記接続導体は、リードフレームから形成される半導体装置の製造方法。
  19.  請求項17に記載の半導体装置の製造方法において、さらに、
     前記第1リード端子および前記第2リード端子をリードフレームから形成することを含み、
     前記接続導体は、めっきにより形成される半導体装置の製造方法。
  20.  請求項16から請求項19までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
     前記リード端子封止体の前記第1リード端子に前記第1の半導体素子の前記第1電極を接合する前、および前記リード端子封止体の前記第2リード端子に前記第2の半導体素子の前記第2電極を接合する前に、前記第1リード端子の上下両面および前記第2リード端子の上下両面に、接合用めっき層を、ともに形成することをさらに含み、
     前記第1リード端子の前記上下両面のうちの上面は、前記第1の半導体素子の前記第1電極が接合される面であって、かつ前記第1リード端子の前記上下両面のうちの下面の反対側の面であり、
     前記第2リード端子の前記上下両面のうちの上面は、前記第2の半導体素子の前記第2電極が接合される面であって、かつ前記第2リード端子の前記上下両面のうちの下面の反対側の面である半導体装置の製造方法。
     
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