WO2022054550A1 - 半導体装置 - Google Patents
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Classifications
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/50—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor for integrated circuit devices, e.g. power bus, number of leads
Definitions
- the present disclosure relates to a semiconductor device including a semiconductor element and a lead on which the semiconductor element is mounted.
- Patent Document 1 discloses a semiconductor device including a die pad, a semiconductor element mounted on the die pad, a lead, a wire connecting the electrode and the lead of the semiconductor element, and a sealing resin covering the lead. Has been done.
- the manufacturing process of the semiconductor device as described above includes the wire forming process, and in this process, the lead frame is heated while being pressed by the mold.
- the die pad is not pressed by the mold and is fixed by, for example, suction.
- the lead frame expands and deforms due to heat, so that the position of the die pad and the position of the semiconductor element mounted on the die pad may also be displaced. If the position of the semiconductor element is displaced during the first bonding of the wire, the shape of the ball bond of the wire bonded to the electrode of the semiconductor element becomes unstable.
- one of the problems of the present disclosure is to provide a semiconductor device capable of improving the shape stability of the ball bond.
- the semiconductor device provided by the present disclosure includes a conductive support member including a first lead; a first semiconductor element mounted on the first lead; at least a part of the conductive support member, and the first semiconductor element. It is provided with a sealing resin that covers the surface.
- the first lead includes a first die pad portion, a first connection portion connected to the first die pad portion, and a first terminal portion connected to the first connection portion.
- the first semiconductor element is mounted on the main surface of the first die pad portion.
- the first connection portion is a first die pad portion and a first terminal portion in a second direction orthogonal to both the thickness direction of the first die pad portion and the first direction orthogonal to the thickness direction. It is placed between and. Further, the first connection portion is covered with the sealing resin. The entire first terminal portion is exposed from the sealing resin.
- the first connecting portion includes a thick portion and at least one thin portion whose dimension in the thickness direction is smaller than the thick portion.
- the first connection portion includes a thin portion whose dimension in the thickness direction is smaller than the thick portion. Since the thin-walled portion has lower rigidity than the thick-walled portion, it is easily deformed. Therefore, when the lead frame is heated in the wire forming step in the manufacturing of the semiconductor device, the deformation due to thermal expansion is absorbed by the thin-walled portion, and the displacement of the die pad portion is alleviated. This makes it possible to improve the shape stability of the ball bond of the wire bonded to the electrode of the semiconductor element.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. It is sectional drawing which follows the IX-IX line of FIG. It is sectional drawing which follows the XX line of FIG.
- something A is formed on a certain thing B
- something A is formed on a certain thing B
- something B means "there is a certain thing A” unless otherwise specified. It includes “being formed directly on the object B” and “being formed on the object B by the object A while interposing another object between the object A and the object B”.
- something A is placed on something B” and “something A is placed on something B” means "something A is placed on something B” unless otherwise specified. It includes "being placed directly on B” and “being placed on a certain thing B while having another thing intervening between a certain thing A and a certain thing B".
- a certain thing A is located on a certain thing B means "a certain thing A is in contact with a certain thing B and a certain thing A is located on a certain thing B" unless otherwise specified. "What you are doing” and "The thing A is located on the thing B while another thing is intervening between the thing A and the thing B".
- something A overlaps with a certain thing B when viewed in a certain direction means “overlaps a certain thing A with all of a certain thing B” and "a certain thing A overlaps with all of a certain thing B” unless otherwise specified. "Overlapping a part of a certain object B" is included.
- the semiconductor device A10 of the present embodiment includes a conductive support member 1, a control element 41, a drive element 42, an insulating element 50, a plurality of first wires 61, a plurality of second wires 62, a plurality of third wires 63, and a plurality of first wires. It includes 4 wires 64 and a sealing resin 70.
- the conductive support member 1 includes a first lead 10, a second lead 20, a third lead 31, a fourth lead 32, a plurality of fifth leads 33, and a plurality of sixth leads 34.
- the semiconductor device A10 is surface-mounted on a wiring board of an inverter device such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, and is a gate driver for driving a switching element.
- the switching element is an IGBT or MOSFET.
- the applications and functions of the semiconductor device A10 are not limited.
- the package format of the semiconductor device A10 is SOP (Small Outline Package), but the package format of the present disclosure is not limited to SOP.
- FIG. 1 is a perspective view showing the semiconductor device A10.
- FIG. 2 is a plan view showing the semiconductor device A10.
- the outer shape of the sealing resin 70 is shown by an imaginary line (dashed-dotted line) through the sealing resin 70.
- FIG. 3 is a rear view showing the semiconductor device A10.
- FIG. 4 is a front view showing the semiconductor device A10.
- FIG. 5 is a left side view showing the semiconductor device A10.
- FIG. 6 is a right side view showing the semiconductor device A10.
- FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG.
- FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG.
- FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX of FIG.
- FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
- FIG. 11 is a plan view showing the first lead 10.
- FIG. 12 is a plan view showing the second lead 20.
- the outer shape of the sealing resin 70 is shown by an imaginary line (dashed-dotted line).
- the semiconductor device A10 has a rectangular shape in the thickness direction (planar view).
- the thickness direction of the semiconductor device A10 is the z direction
- the direction along one side of the semiconductor device A10 orthogonal to the z direction is orthogonal to the x direction, the z direction, and the x direction.
- the direction (horizontal direction in FIG. 2) is the y direction.
- one side in the z direction (upper side in FIGS. 3 to 10) is referred to as the z1 side
- the other side (lower side in FIGS. 3 to 10) is referred to as the z2 side.
- the x direction in the x direction is the x1 side, and the other side (lower side in FIG. 2) is the x2 side.
- One side in the y direction (left side in FIG. 2) is the y1 side, and the other side (right side in FIG. 2) is the y2 side.
- the z direction is an example of the "thickness direction”.
- the x direction is an example of the "first direction”
- the y direction is an example of the "second direction”, but the present disclosure is not limited thereto.
- the shape and dimensions of the semiconductor device A10 are not limited.
- the conductive support member 1 is a conductive member that constitutes a conductive path between the control element 41 and the drive element 42 and the wiring board on which the semiconductor device A10 is mounted.
- the conductive support member 1 is a part of a lead frame used when manufacturing the semiconductor device A10.
- An example of the thickness of the conductive support member 1 is 200 ⁇ m.
- the constituent material of the conductive support member 1 is copper (Cu) or a copper alloy.
- the first lead 10, the second lead 20, the third lead 31, the fourth lead 32, the plurality of fifth leads 33, and the plurality of sixth leads 34 included in the conductive support member 1 will be described.
- the first lead 10 has a first die pad portion 11, a first terminal portion 12, and a first connection portion 13.
- the first die pad portion 11 is arranged in the semiconductor device A10 on the x2 side in the x direction and substantially in the center in the y direction.
- the first die pad portion 11 has a rectangular shape (or a substantially rectangular shape) in the z-direction view.
- the first die pad portion 11 includes a control element 41 and an insulating element 50.
- the first die pad portion 11 is covered with the sealing resin 70. Most of the surface of the first die pad portion 11 is covered with a metal layer such as a silver (Ag) plating layer.
- the first die pad portion 11 has a main surface 111, a back surface 112, and a plurality of recesses 113.
- the main surface 111 and the back surface 112 are separated in the z direction as shown in FIGS. 7, 9, and 10.
- the main surface 111 faces the z1 side, and the back surface 112 faces the z2 side.
- the main surface 111 and the back surface 112 are flat (or substantially flat), respectively.
- the control element 41 and the insulating element 50 are joined to the main surface 111.
- the plurality of recesses 113 are recessed in the z direction from the main surface 111. Further, as shown in FIG. 2, the plurality of recesses 113 extend in the y direction and are arranged in the y direction. The plurality of recesses 113 are located between the control element 41 and the insulating element 50 in the x direction.
- the first die pad portion 11 has three recesses 113. The number of recesses 113 is not limited. The recess 113 is provided to improve the adhesion between the first die pad portion 11 and the sealing resin 70.
- the first connection portion 13 is connected to the y1 side in the y direction at the position on the x2 side of the first die pad portion 11 in the x direction, and is covered with the sealing resin 70.
- the dimension w1 in the x direction of the portion of the first connecting portion 13 connected to the first die pad portion 11 is 1/2 of the dimension w2 in the x direction of the first die pad portion 11. be. If the dimension w1 is too small with respect to the dimension w2, the stability of the first die pad portion 11 deteriorates. On the other hand, if the dimension w1 is too large with respect to the dimension w2, the position of the first die pad portion 11 is likely to be displaced due to expansion when heat is applied.
- the dimension w1 is designed to be 1/2 or more of the dimension w2 in order to ensure the minimum stability.
- the ratio of the dimension w1 to the dimension w2 is not limited to this.
- the first connection portion 13 is electrically connected to the control element 41 via the first wire 61.
- the first connection portion 13 has a main surface 131, a back surface 132, a plurality of main surface side recesses 131a, and a plurality of through holes 135.
- the main surface 131 and the back surface 132 are separated from each other in the z direction.
- the main surface 131 faces the z1 side
- the back surface 132 faces the z2 side.
- the main surface 131 and the back surface 132 are flat (or substantially flat), respectively.
- the main surface 111 of the first die pad portion 11 and the main surface 131 of the first connecting portion 13 are flush with each other.
- the back surface 112 of the first die pad portion 11 and the back surface 132 of the first connection portion 13 are flush with each other.
- the plurality of main surface side recesses 131a are recessed in the z direction from the main surface 131. Further, as shown in FIG. 2, the plurality of main surface side recesses 131a extend in the x direction and are arranged in the x direction. The plurality of main surface side recesses 131a are located near the end of the first connection portion 13 on the y2 side in the y direction, and are located near the boundary between the first connection portion 13 and the first die pad portion 11. There is. In the present embodiment, the first connection portion 13 has two main surface side recesses 131a. The position and number of the main surface side recesses 131a are not limited.
- the main surface side recess 131a is formed by half etching.
- the method of forming the main surface side recess 131a is not limited.
- the main surface side recess 131a may be formed so as to be recessed from the main surface 131 by, for example, stamping.
- the depth (dimension in the z direction) of the concave portion 131a on the main surface side is about half the thickness (dimension in the z direction) of the first connection portion 13.
- the depth of the main surface side recess 131a is not limited, but it is preferably 40% or more and 60% or less of the thickness of the first connection portion 13.
- the portion of the first connection portion 13 in which the main surface side recess 131a is formed, that is, the portion sandwiched between the main surface side recess 131a and the back surface 132 is the portion in which the main surface side recess 131a is not formed, that is.
- the z-direction dimension is smaller than the portion sandwiched between the main surface 131 and the back surface 132.
- the portion corresponding to the concave portion 131a on the main surface side is an example of the thin-walled portion of the present disclosure.
- the portion of the first connecting portion 13 in which the main surface side recess 131a is not formed is defined as the thick portion 13b.
- pointillism is attached to the thin-walled portion (main surface side recess 131a).
- the portion other than the plurality of through holes 135, which is not stippled, is the thick portion 13b.
- the dimension of the thin portion in the z direction is about half of the dimension of the thick portion 13b in the z direction, and is preferably 40% or more and 60% or less.
- the width dimension (dimension in the y direction) w3 of the main surface side recess 131a is about 1/7 of the dimension w4 in the y direction of the first connecting portion 13.
- the ratio of the dimension w3 to the dimension w4 is not limited to this.
- the dimension w3 is 1/5 or less of the dimension w4 so that the wall thickness portion does not become too narrow. ..
- FIG. 11 shows that the width dimension (dimension in the y direction) w3 of the main surface side recess 131a is about 1/7 of the dimension w4 in the y direction of the first connecting portion 13.
- the dimension of the main surface side recess 131a in the x direction is larger when it is arranged on the x direction x2 side than when it is arranged on the x direction x1 side. ..
- the dimensions of each main surface side recess 131a in the x direction are not limited.
- the dimensions of the two main surface side recesses 131a in the x direction may be the same.
- the plurality of through holes 135 penetrate the first connection portion 13 in the z direction. Further, as shown in FIG. 2, the plurality of through holes 135 are arranged in the x direction and are located on the y1 side in the y direction with respect to the plurality of main surface side recesses 131a. In the present embodiment, the first connection portion 13 has two through holes 135. The position and number of through holes 135 are not limited.
- the first terminal portion 12 is connected to the y1 side of the first connection portion 13 in the y direction, and the entire portion is exposed from the sealing resin 70.
- the first connection portion 13 is arranged between the first terminal portion 12 and the first die pad portion 11 in the y direction.
- the first terminal portion 12 is a ground terminal for the power supply voltage required for the operation of the control element 41.
- the first terminal portion 12 has a band shape extending in the y direction in the z-direction view. As shown in FIG. 4, the first terminal portion 12 is bent like a hook in the x-direction view.
- the surface of the first terminal portion 12 is covered with a tin (Sn) plating layer.
- the second lead 20 has a second die pad portion 21, a second terminal portion 22, and a second connection portion 23.
- the second die pad portion 21 is arranged on the x1 side of the first die pad portion 11 in the x direction, away from the first die pad portion 11. That is, the first die pad portion 11 and the second die pad portion 21 are arranged side by side in the x direction and separated from each other.
- the second die pad portion 21 has a rectangular shape (or a substantially rectangular shape) in the z-direction view.
- the second die pad portion 21 is equipped with a drive element 42.
- the second die pad portion 21 is covered with the sealing resin 70. Most of the surface of the second die pad portion 21 is covered with a metal layer such as a silver-plated layer.
- the second die pad portion 21 has a main surface 211 and a back surface 212.
- the main surface 211 and the back surface 212 are separated in the z direction as shown in FIGS. 8 and 10.
- the main surface 211 faces the z1 side
- the back surface 212 faces the z2 side.
- the main surface 211 and the back surface 212 are flat (or substantially flat), respectively.
- the drive element 42 is joined to the main surface 211.
- the second connection portion 23 is connected to the y2 side of the second die pad portion 21 in the y direction and is covered with the sealing resin 70.
- the dimension w1'in the x direction of the portion of the second connecting portion 23 connected to the second die pad portion 21 is 2 / of the dimension w2'in the x direction of the second die pad portion 21. It is 3. Since the second die pad portion 21 has a smaller dimension in the x direction than the first die pad portion 11, the ratio of the dimension w1'to the dimension w2'is higher than the ratio of the dimension w1 to the dimension w2 in the first connection portion 13. It's getting bigger.
- the second connection portion 23 is conducting to the drive element 42 via the second wire 62.
- the second connection portion 23 has a main surface 231 and a back surface 232, a plurality of main surface side recesses 231a, and a plurality of through holes 235.
- the main surface 231 and the back surface 232 are separated in the z direction as shown in FIG.
- the main surface 231 faces the z1 side
- the back surface 232 faces the z2 side.
- the main surface 231 and the back surface 232 are flat (or substantially flat), respectively.
- the main surface 211 of the second die pad portion 21 and the main surface 231 of the second connecting portion 23 are flush with each other. Further, the back surface 212 of the second die pad portion 21 and the back surface 232 of the second connection portion 23 are flush with each other.
- the plurality of main surface side recesses 231a are recessed in the z direction from the main surface 231. Further, as shown in FIG. 2, the plurality of main surface side recesses 231a each extend in the x direction and are arranged in the x direction. The plurality of main surface side recesses 231a are located near the end of the second connecting portion 23 on the y1 side in the y direction, and are in contact with the second die pad portion 21 in the present embodiment. Further, in the present embodiment, the second connecting portion 23 has two main surface side recesses 231a. The position and number of the main surface side recesses 231a are not limited. The main surface side recess 231a is formed in the same manner as the main surface side recess 131a of the first connection portion 13.
- the depth (dimension in the z direction) of the concave portion 231a on the main surface side is about half the thickness (dimension in the z direction) of the second connecting portion 23.
- the depth of the main surface side recess 231a is not limited, but it is preferably 40% or more and 60% or less of the thickness of the second connecting portion 23.
- the portion of the second connection portion 23 in which the main surface side recess 231a is formed, that is, the portion sandwiched between the main surface side recess 231a and the back surface 232 is the portion in which the main surface side recess 231a is not formed, that is.
- the z-direction dimension is smaller than the portion sandwiched between the main surface 231 and the back surface 232.
- the concave portion 231a on the main surface side is an example of the thin-walled portion of the present disclosure.
- the portion of the second connecting portion 23 in which the main surface side recess 231a is not formed is defined as the thick portion 23b.
- pointillism is attached to the thin-walled portion (main surface side recess 231a).
- a portion other than the plurality of through holes 235 and not having stippling is the thick portion 23b.
- the dimension of the thin portion in the z direction is about half of the dimension of the thick portion 23b in the z direction, and is preferably 40% or more and 60% or less.
- the width dimension (dimension in the y direction) w3'of the main surface side recess 231a is about 1/7 of the dimension w4'in the y direction of the second connecting portion 23. ..
- the ratio between the dimension w3'and the dimension w4' is not limited to this.
- the dimension w3' is 1/5 or less of the dimension w4' so that the thick portion does not become too narrow. Is desirable.
- the dimension of the main surface side recess 231a in the x direction is larger when it is arranged on the x direction x1 side than when it is arranged on the x direction x2 side. ..
- the dimensions of each main surface side recess 231a in the x direction are not limited.
- the dimensions of the two main surface side recesses 231a in the x direction may be the same.
- the plurality of through holes 235 penetrate the second connection portion 23 in the z direction. Further, as shown in FIG. 2, the plurality of through holes 135 are arranged in the x direction and are located on the y2 side in the y direction with respect to the plurality of main surface side recesses 131a. In the present embodiment, the first connection portion 13 has two through holes 135. The position and number of through holes 135 are not limited.
- the second terminal portion 22 is connected to the y2 side of the second connection portion 23 in the y direction, and the entire portion is exposed from the sealing resin 70.
- the second terminal portion 22 is a ground terminal for the power supply voltage required for the operation of the drive element 42.
- the second terminal portion 22 is conductive to the emitter electrode of the switching element driven by the semiconductor device A10.
- the second terminal portion 22 has a band shape extending in the y direction in the z direction. As shown in FIG. 3, the second terminal portion 22 is bent like a hook in the x-direction view.
- the surface of the second terminal portion 22 is covered with a tin plating layer.
- the third lead 31 has a third pad portion 311 and a third terminal portion 312.
- the third pad portion 311 is located on the x1 side in the x direction with respect to the first die pad portion 11, and is located on the y1 side in the y direction with respect to the second die pad portion 21.
- the third pad portion 311 is electrically connected to the control element 41 via the first wire 61.
- the third pad portion 311 is covered with the sealing resin 70.
- the third pad portion 311 extends from the third terminal portion 312 toward the y2 side in the y direction, and then extends toward the first die pad portion 11. Most of the surface of the third pad portion 311 is covered with a metal layer such as a silver-plated layer.
- the third pad portion 311 has a plurality of through holes 311a. As shown in FIG. 8, the plurality of through holes 311a penetrate the third pad portion 311 in the z direction. Further, in the present embodiment, the third pad portion 311 has two through holes 311a. The number of through holes 311a is not limited.
- the third terminal portion 312 is connected to the y1 side of the third pad portion 311 in the y direction, and the entire portion is exposed from the sealing resin 70.
- the third terminal portion 312 is a positive electrode terminal of the power supply voltage required for the operation of the control element 41.
- the third terminal portion 312 has a band shape extending in the y direction in the z-direction view. As shown in FIG. 3, the third terminal portion 312 is bent like a hook in the x-direction view. The surface of the third terminal portion 312 is covered with a tin-plated layer.
- the third lead 31 is an example of the “input side lead”.
- the fourth lead 32 has a fourth pad portion 321 and a fourth terminal portion 322.
- the fourth pad portion 321 is located on the x2 side in the x direction with respect to the second die pad portion 21, and is located on the y2 side in the y direction with respect to the first die pad portion 11.
- the fourth pad portion 321 is conductive to the drive element 42 via the second wire 62.
- the fourth pad portion 321 is covered with the sealing resin 70.
- the fourth pad portion 321 extends from the fourth terminal portion 322 toward the y1 side and the y1 side in the y direction, and then extends toward the second die pad portion 21. Most of the surface of the fourth pad portion 321 is covered with a metal layer such as a silver-plated layer.
- the fourth pad portion 321 has a plurality of through holes 321a. As shown in FIG. 7, the plurality of through holes 321a penetrate the fourth pad portion 321 in the z direction. Further, in the present embodiment, the fourth pad portion 321 has two through holes 321a. The number of through holes 321a is not limited.
- the fourth terminal portion 322 is connected to the y2 side of the fourth pad portion 321 in the y direction, and the entire portion is exposed from the sealing resin 70.
- a power supply voltage required for the operation of the drive element 42 is applied to the fourth terminal portion 322.
- the fourth terminal portion 322 has a band shape extending in the y direction in the z-direction view. As shown in FIG. 4, the fourth terminal portion 322 is bent like a hook in the x-direction view. The surface of the fourth terminal portion 322 is covered with a tin plating layer.
- the fourth lead 32 is an example of the “output side lead”.
- Each of the plurality of fifth leads 33 has a fifth pad portion 331 and a fifth terminal portion 332, as shown in FIG. In the present embodiment, the number of the plurality of fifth leads 33 is 2.
- each fifth pad portion 331 is located between the first connection portion 13 and the third pad portion 311 in the x direction. Each fifth pad portion 331 is arranged along the x direction. Each fifth pad portion 331 is electrically connected to the control element 41 via the first wire 61, respectively. Each fifth pad portion 331 is covered with a sealing resin 70. Most of the surface of each fifth pad portion 331 is covered with a metal layer such as a silver-plated layer. Each fifth pad portion 331 has a through hole 331a. As shown in FIG. 9, the through hole 331a penetrates the fifth pad portion 331 in the z direction. The number of through holes 331a is not limited.
- each fifth terminal portion 332 is connected to the y1 side of the fifth pad portion 331 in the y direction, and the whole is exposed from the sealing resin 70.
- a control signal is input to each fifth terminal portion 332 from an ECU or the like.
- Each fifth terminal portion 332 has a band shape extending in the y direction in the z-direction view. Therefore, each fifth terminal portion 332 is arranged along the x direction together with the first terminal portion 12 and the third terminal portion 312. As shown in FIG. 9, each fifth terminal portion 332 is bent like a hook in the x-direction view. The surface of each fifth terminal portion 332 is covered with a tin plating layer.
- the plurality of fifth leads 33 is an example of "input side leads".
- Each of the plurality of sixth leads 34 has a sixth pad portion 341 and a sixth terminal portion 342, as shown in FIG. In the present embodiment, the number of the plurality of sixth leads 34 is 2.
- each sixth pad portion 341 is located between the second connection portion 23 and the fourth pad portion 321 in the x direction. Each sixth pad portion 341 is arranged along the x direction. Each sixth pad portion 341 is electrically connected to the drive element 42 via the second wire 62, respectively. Each sixth pad portion 341 is covered with a sealing resin 70. Most of the surface of each sixth pad portion 341 is covered with a metal layer such as a silver-plated layer. Each sixth pad portion 341 has a through hole 341a. As shown in FIG. 9, the through hole 341a penetrates the sixth pad portion 341 in the z direction. The number of through holes 331a is not limited.
- each sixth terminal portion 342 is connected to the y2 side of the sixth pad portion 341 in the y direction, and the whole is exposed from the sealing resin 70.
- a gate voltage for driving the switching element is applied to each sixth terminal portion 342.
- the sixth terminal portion 342 is conductive to the gate electrode of the switching element constituting the upper arm circuit (high side region).
- the other sixth terminal portion 342 is conducting to the switching element constituting the lower arm circuit (low side region).
- Each sixth terminal portion 342 has a band shape extending in the y direction in the z-direction view. Therefore, each sixth terminal portion 342 is arranged along the x direction together with the second terminal portion 22 and the fourth terminal portion 322. As shown in FIG. 9, each sixth terminal portion 342 is bent like a hook in the x-direction view.
- the surface of each sixth terminal portion 342 is covered with a tin plating layer.
- the plurality of sixth leads 34 are an example of "output side leads".
- the control element 41 is a semiconductor element mounted on the first die pad unit 11, and converts a control signal input from an ECU or the like into a PWM control signal and outputs the control element 41. do.
- the control element 41 may overlap with the first connection portion 13 in the z-direction view.
- the main surface side recess 131a is arranged at a position that does not overlap with the first connection portion 13 in the z-direction view.
- the control element 41 In the z-direction view, has a rectangular shape with the y-direction as the longitudinal direction.
- a plurality of electrodes 411 are provided on the surface of the control element 41 on the z1 side in the z direction.
- Each of the plurality of electrodes 411 conducts to a circuit configured inside the control element 41.
- One of the plurality of electrodes 411 is connected to any one of the first connection portion 13, the third pad portion 311 and the plurality of fifth pad portions 331 by the first wire 61.
- the first wire 61 connected to the third pad portion 311 is located outside the insulating element 50 in the z-direction view.
- a bonding layer 49 is interposed between the surface of the control element 41 on the z2 side in the z direction and the first die pad portion 11.
- the bonding layer 49 is, for example, a silver paste containing an epoxy resin as a main component.
- the control element 41 is bonded to the main surface 111 of the first die pad portion 11 by the bonding layer 49.
- the drive element 42 is a semiconductor element mounted on the second die pad unit 21, and is a switching element based on a PWM control signal input from the control element 41. Perform switching operation.
- the drive element 42 has a rectangular shape with the y-direction as the longitudinal direction.
- a plurality of electrodes 421 are provided on the surface of the drive element 42 on the z1 side in the z direction. Each of the plurality of electrodes 421 conducts to a circuit configured inside the drive element 42.
- One of the plurality of electrodes 421 is connected to any of the second connection portion 23, the fourth pad portion 321 and the plurality of sixth pad portions 341 by the second wire 62.
- a bonding layer 49 is interposed between the surface of the drive element 42 on the z2 side in the z direction and the second die pad portion 21.
- the drive element 42 is bonded to the main surface 211 of the second die pad portion 21 by the bonding layer 49.
- a half-bridge circuit in which a low-side switching element and a high-side switching element are connected in a totem pole shape is generally used for a motor driver circuit in an inverter device such as a hybrid vehicle.
- the switch that is turned on at any time is either the low-side switching element or the high-side switching element.
- the gate-source voltage operates with reference to the ground.
- the source of the high-side switching element and the reference potential of the isolated gate driver that drives the switching element are connected to the output node of the half-bridge circuit.
- the reference potential of the isolated gate driver that drives the high-side switching element changes.
- the high-side switching element is on, the reference potential becomes a voltage equivalent to the voltage applied to the drain of the high-side switching element (for example, 600 V or more).
- the drive element 42 has a ground separated from the control element 41 in order to ensure insulation.
- a voltage of 600 V or more is transiently applied as compared with the ground of the control element 41. Since a significant potential difference occurs between the drive element 42 and the control element 41, in the semiconductor device A10, the drive element 42 and the control element 41 are insulated by the insulating element 50.
- the insulating element 50 is a semiconductor element mounted on the first die pad portion 11 and located on the x-direction x1 side of the control element 41, and controls the PWM control signal. It is an element for transmitting from the element 41 to the drive element 42 in an insulated state.
- the insulating element 50 In the z-direction view, the insulating element 50 is located between the control element 41 and the drive element 42 in the x-direction. In the z-direction view, the insulating element 50 has a rectangular shape with the y-direction as the longitudinal direction.
- a plurality of low voltage electrodes 53 and a plurality of high voltage electrodes 54 are provided on the surface of the insulating element 50 on the z1 side in the z direction.
- the plurality of low-voltage electrodes 53 and the plurality of high-voltage electrodes 54 each conduct to a circuit configured inside the insulating element 50.
- One of the plurality of low voltage electrodes 53 is connected to any of the plurality of electrodes 411 of the control element 41 by the third wire 63.
- One of the plurality of high voltage electrodes 54 is connected to any of the plurality of electrodes 421 of the driving element 42 by the fourth wire 64.
- a bonding layer 49 is interposed between the surface of the insulating element 50 on the z2 side in the z direction and the first die pad portion 11.
- the insulating element 50 is bonded to the main surface 111 of the first die pad portion 11 by the bonding layer 49.
- the insulating element 50 is, for example, an inductive type.
- the insulating element 50 is an isolated transformer that transmits an electric signal in an insulated state by inductively coupling a plurality of inductors (coils) formed on a substrate, for example, made of Cu.
- the plurality of inductors include a transmission side inductor and a reception side inductor, and these inductors are laminated with each other in the thickness direction (z direction) of the insulating element 50.
- a dielectric layer made of SiO 2 or the like is interposed between the transmitting side inductor and the receiving side inductor. The inductor on the transmitting side and the inductor on the receiving side are electrically isolated by the dielectric layer.
- the insulating element 50 is an inductive type, but the insulating element 50 may be a capacity type (for example, a capacitor).
- the control element 41 and the drive element 42 may transmit signals other than the PWM control signal via the insulating element 50.
- the plurality of first wires 61, the plurality of second wires 62, the plurality of third wires 63, and the plurality of fourth wires 64, together with the conductive support member 1, are the control element 41 and the drive element 42.
- the insulating element 50 constitutes a conduction path for performing a predetermined function.
- the material of each of the plurality of first wires 61, the plurality of second wires 62, the plurality of third wires 63, and the plurality of fourth wires 64 is a metal containing, for example, Au, Cu, or Al.
- the plurality of first wires 61 constitute a conduction path between the control element 41 and the first lead 10, the third lead 31, and the plurality of fifth leads 33.
- each of the plurality of first wires 61 has an electrode 411 of one of the control elements 41, a main surface 131 of the first connection portion 13, and a main surface (z1 side) of the third pad portion 311. It is joined to one of the facing surface) and each main surface (the surface facing the z1 side) of the plurality of fifth pad portions 331.
- Each first wire 61 is first bonded to the electrode 411 of the control element 41, and a ball bond is formed on the electrode 411.
- the plurality of first wires 61 include the first wire 61a.
- the first wire 61a is joined to any of the electrodes 411 of the control element 41 and the main surface 131 of the first connecting portion 13. That is, the first wire 61a is connected to the thick portion 13b instead of the thin portion of the first connection portion 13.
- the first connection portion 13 is connected to the first die pad portion 11, and the control element 41 is mounted on the first die pad portion 11.
- the plurality of second wires 62 constitute a conduction path between the drive element 42 and the second lead 20, the fourth lead 32, and the plurality of sixth leads 34.
- each of the plurality of second wires 62 has an electrode 421 of one of the drive elements 42, a main surface 231 of the second connection portion 23, and a main surface (z1 side) of the fourth pad portion 321. It is joined to one of the facing surface) and each main surface (the surface facing the z1 side) of the plurality of sixth pad portions 341.
- Each second wire 62 is first bonded to the electrode 421 of the drive element 42, and a ball bond is formed on the electrode 421.
- the plurality of second wires 62 include the second wire 62a.
- the second wire 62a is joined to any of the electrodes 421 of the driving element 42 and the main surface 231 of the second connecting portion 23. That is, the second wire 62a is connected to the thick portion 23b instead of the thin portion of the second connection portion 23.
- the second connection portion 23 is connected to the second die pad portion 21, and the drive element 42 is mounted on the second die pad portion 21.
- the plurality of third wires 63 form a conduction path between the control element 41 and the insulating element 50.
- each of the plurality of third wires 63 is bonded to any electrode 411 of the control element 41 and any low voltage electrode 53 of the insulating element 50.
- Each third wire 63 is first bonded to the low voltage electrode 53 of the insulating element 50 and second bonded to the electrode 411 of the control element 41. The first bond and the second bond may be opposite.
- the plurality of fourth wires 64 form a conduction path between the driving element 42 and the insulating element 50. As shown in FIG.
- each of the plurality of fourth wires 64 is joined to any of the electrodes 421 of the driving element 42 and the high voltage electrode 54 of any of the insulating elements 50.
- Each fourth wire 64 is first bonded to the high voltage electrode 54 of the insulating element 50 and second bonded to the electrode 421 of the driving element 42. The first bond and the second bond may be opposite.
- the sealing resin 70 includes a first die pad portion 11, a first connection portion 13, a second die pad portion 21, a second connection portion 23, a third pad portion 311 and a fourth pad portion. It covers 321, a plurality of fifth pad portions 331, a plurality of sixth pad portions 341, a control element 41, a drive element 42, and an insulating element 50.
- the sealing resin 70 further covers the plurality of first wires 61, the plurality of second wires 62, the plurality of third wires 63, and the plurality of fourth wires 64.
- the sealing resin 70 has electrical insulation.
- the sealing resin 70 is made of a material containing, for example, a black epoxy resin.
- the sealing resin 70 has a rectangular shape. As shown in FIGS. 3 to 6, the sealing resin 70 has a first side surface 71, a second side surface 72, a third side surface 73, and a fourth side surface 74.
- the first side surface 71 and the second side surface 72 face opposite to each other in the y direction.
- the first side surface 71 is located on the y1 side in the y direction
- the second side surface 72 is located on the y2 side in the y direction.
- the first terminal portion 12, the third terminal portion 312, and the plurality of fifth terminal portions 332 are exposed from the first side surface 71.
- the first terminal portion 12, the third terminal portion 312, and the plurality of fifth terminal portions 332 project from the first side surface 71 in the y direction.
- the second terminal portion 22, the fourth terminal portion 322, and the plurality of sixth terminal portions 342 are exposed from the second side surface 72.
- the second terminal portion 22, the fourth terminal portion 322, and the plurality of sixth terminal portions 342 project from the second side surface 72 in the y direction.
- the third side surface 73 and the fourth side surface 74 are located apart from each other in the x direction and are connected to the first side surface 71 and the second side surface 72.
- the third side surface 73 and the fourth side surface 74 face opposite to each other in the x direction.
- the third side surface 73 is located on the x1 side in the x direction, and the fourth side surface 74 is located on the y2 side in the x direction.
- the conductive support member 1 is not exposed from the third side surface 73 and the fourth side surface 74.
- the third side surface 73 has an upper region 731, a lower region 732, and an intermediate region 733.
- the upper region 731 is connected to the upper edge of the intermediate region 733 and is inclined to the x2 side in the x direction with respect to the z direction.
- the lower region 732 is connected to the lower edge of the intermediate region 733 and is inclined to the x2 side in the x direction with respect to the z direction.
- the intermediate region 733 is a band that is parallel to the z direction and extends in the y direction.
- a first gate mark 75 is formed in a part of each of the intermediate region 733 and the lower region 732.
- the surface of the first gate mark 75 is rougher than that of other parts of the third side surface 73 excluding the first gate mark 75.
- the first gate mark 75 is a mark that appears due to the inflow and outflow of the fluidized resin when the sealing resin 70 is formed by molding.
- the fourth side surface 74 has an upper region 741, a lower region 742, and an intermediate region 743.
- the upper region 741 is connected to the upper edge of the intermediate region 743 and is inclined to the x1 side in the x direction with respect to the z direction.
- the lower region 742 is connected to the lower edge of the intermediate region 743 and is inclined to the x1 side in the x direction with respect to the z direction.
- the intermediate region 743 is a band that is parallel to the z direction and extends in the y direction.
- a second gate mark 76 is formed in a part of each of the intermediate region 743 and the lower region 742.
- the surface of the second gate mark 76 is rougher than that of other parts of the fourth side surface 74 excluding the second gate mark 76.
- the second gate mark 76 is a mark that appears due to the inflow and outflow of the fluidized resin when the sealing resin 70 is formed by molding.
- control element 41 the drive element 42, and the insulating element 50 constituting the semiconductor device A10 will be described.
- the two types of control signals input to the plurality of fifth terminal portions 332 (fifth lead 33) are transmitted to the control element 41 via the plurality of first wires 61.
- the two types of control signals are converted into a single low voltage pulse signal by a pair of transistors configured inside the control element 41 and a pulse generator.
- the low voltage pulse signal is input to the transmitting side inductor of the insulating element 50 via the plurality of third wires 63.
- a high voltage pulse signal corresponding to the reference voltage of the driving element 42 is output from the receiving side inductor magnetically coupled to the transmitting side inductor.
- the high voltage pulse signal is transmitted to the drive element 42 via the plurality of fourth wires 64.
- the high voltage pulse signal is converted into a gate voltage for driving the switching element by the driving element 42.
- the gate voltage is output from any of the plurality of sixth terminal portions 342 (sixth lead 34) via the second wire 62.
- the control element 41 is in the low voltage region of the semiconductor device A10 and the drive element 42 is in the high voltage region of the semiconductor device A10 with the insulating element 50 as a boundary. Therefore, the first lead 10, the third lead 31, the plurality of fifth leads 33, the plurality of first wires 61, and the plurality of third wires 63 conducting on the control element 41 are in the low voltage region of the semiconductor device A10. Become. Further, the second lead 20, the fourth lead 32, the plurality of sixth leads 34, the plurality of second wires 62, and the plurality of fourth wires 64 conducting the drive element 42 form a high voltage region of the semiconductor device A10. ..
- the insulating element 50 transmits an electric signal between the low voltage region and the high voltage region while insulating the low voltage region and the high voltage region.
- FIGS. 13 to 15 are plan views showing a process according to a manufacturing method of the semiconductor device A10.
- the lead frame 80 is prepared.
- the lead frame 80 is a plate-shaped material.
- the base material of the lead frame 80 is made of Cu.
- the lead frame 80 is formed by subjecting a metal plate to an etching process or the like.
- the lead frame 80 has a main surface 80A and a back surface 80B separated in the z direction.
- the concave portion 113, the main surface side concave portion 131a, and the main surface side concave portion 231a are formed by half etching from the main surface 80A side.
- the lead frame 80 may be formed by punching a metal plate. In this case, the recess 113, the main surface side recess 131a, and the main surface side recess 231a are formed by stamping from the main surface 80A side.
- the lead frame 80 includes a frame in addition to the conductive support member 1 (first lead 10, second lead 20, third lead 31, fourth lead 32, a plurality of fifth leads 33, and a plurality of sixth leads 34). It has 81, a plurality of first tie bars 821, a plurality of second tie bars 822, and a pair of dam bars 83.
- the frame 81, the plurality of first tie bars 821, the plurality of second tie bars 822, and the pair of dam bars 83 do not constitute the semiconductor device A10.
- the frame 81 has a frame shape.
- the frame 81 surrounds the conductive support member 1, the plurality of first tie bars 821, the plurality of second tie bars 822, and the pair of dam bars 83.
- the y2 end of each of the second lead 20, the fourth lead 32, and the plurality of sixth leads 34 in the y direction is connected to the frame 81.
- the y1 end of each of the first lead 10, the third lead 31, and the plurality of fifth leads 33 in the y direction is connected to the frame 81.
- the plurality of first tie bars 821 extend in the x direction. Each of the plurality of first tie bars 821 is connected to a pair of second tie bars 822 at both ends in the x direction.
- the plurality of first tie bars 821 include a pair of first tie bars 821 located on the y2 side in the y direction and a pair of first tie bars 821 located on the y1 side in the y direction.
- the second lead 20, the fourth lead 32, and the plurality of sixth leads 34 are connected to a pair of first tie bars 821 located on the y2 side in the y direction.
- the first lead 10, the third lead 31, and the plurality of fifth leads 33 are connected to a pair of first tie bars 821 located on the y1 side in the y direction.
- the plurality of second tie bars 822 extend in the y direction. Each of the plurality of second tie bars 822 has one end connected to the dam bar 83 in the y direction.
- the plurality of second tie bars 822 include a pair of second tie bars 822 located on the y2 side in the y direction and a pair of second tie bars 822 located on the y1 side in the y direction. On the y2 side and the y1 side in the y direction, the pair of second tie bars 822 and the pair of first tie bars 821 form a frame shape in the z-direction view.
- the pair of dam bars 83 are connected to both sides of the lead frame 80 in the x direction.
- the pair of dam bars 83 extend in the y direction and project toward the conductive support member 1.
- Each of the pair of dam bars 83 is provided with a notch 831.
- the notch 831 becomes a gate that serves as an inflow port for the fluidized resin.
- the control element 41 and the insulating element 50 are bonded to the first die pad portion 11 by die bonding, and the drive element 42 is bonded to the second die pad portion 21 by die bonding.
- each of the plurality of first wires 61, the plurality of second wires 62, the plurality of third wires 63, and the plurality of fourth wires 64 is formed by wire bonding.
- the lead frame 80 is heated while being pressed by the mold. At this time, the first die pad portion 11 and the second die pad portion 21 are not pressed by the mold, but are fixed by, for example, suction.
- the capillary is lowered toward the control element 41, and the tip of the wire is pressed against the predetermined electrode 411. At this time, the tip of the wire is crimped to the electrode 411 by the action of the capillary's own weight and the ultrasonic wave oscillated from the capillary, and the first bonding is performed. Then, by raising the capillary while feeding out the wire, a ball bond is formed on the electrode 411. Next, by moving the capillary directly above the first connecting portion 13 and further lowering the capillary, the tip of the capillary is pressed against the thick portion 13b of the first connecting portion 13.
- the wire is sandwiched between the tip of the capillary and the first connection portion 13 and crimped, and the second bonding is performed.
- the wire is then cut by raising the capillary. The same applies to the process of forming the other first wire 61.
- first bonding is performed on the electrode 421 of the drive element 42, a ball bond is formed on the electrode 421, and second bonding is performed on the thick portion 23b of the second connecting portion 23.
- second bonding is performed on the thick portion 23b of the second connecting portion 23.
- first bonding is performed to the low voltage electrode 53 of the insulating element 50, a ball bond is formed on the low voltage electrode 53, and second bonding is performed to the electrode 411 of the control element 41.
- first bonding is performed to the high voltage electrode 54 of the insulating element 50, a ball bond is formed on the high voltage electrode 54, and second bonding is performed to the electrode 421 of the driving element 42.
- the sealing resin 70 is formed.
- the sealing resin 70 is formed by transfer molding.
- the lead frame 80 is housed in a mold having a plurality of cavities 88.
- the portion of the conductive support member 1 covered with the sealing resin 70 in the semiconductor device A10 is accommodated in any of the plurality of cavities 88. ..
- the fluidized resin is poured into each of the plurality of cavities 88.
- the fluidized resin flows in from the inflow gate of the notch 831 on the x1 side in the x direction, flows inside the cavity 88 along the broken line arrow in FIG. 15, and is notched on the x2 side in the x direction, for example. It flows out from the outflow gate of the part 831.
- the resin burrs located outside each of the plurality of cavities 88 are removed with high-pressure water or the like.
- the first gate mark 75 is formed on the sealing resin 70.
- the second gate mark 76 is formed on the sealing resin 70. This completes the formation of the sealing resin 70.
- the inflow gate and the outflow gate may be opposite.
- the third lead 31, the fourth lead 32, the plurality of fifth leads 33, and the plurality of sixth leads 34 are appropriately separated.
- the first connection portion 13 of the first lead 10 is formed with a concave portion 131a on the main surface side, and includes a thin portion having a smaller z-direction dimension than the thick portion 13b. Since the thin-walled portion has lower rigidity than the thick-walled portion 13b, it is easily deformed. Therefore, when the lead frame 80 is heated in the wire forming process in the manufacturing process, the deformation due to thermal expansion is absorbed by the thin-walled portion, and the displacement of the first die pad portion 11 is relaxed.
- the first wire 61 bonded to the electrode 411 of the control element 41, the third wire 63 bonded to the low voltage electrode 53 of the insulating element 50, and the high voltage electrode 54 of the insulating element 50 are bonded to the first wire 61.
- the shape stability of the ball bond of the 4-wire 64 can be improved.
- the second connection portion 23 of the second lead 20 is formed with a concave portion 231a on the main surface side, and includes a thin portion having a smaller z-direction dimension than the thick portion 23b. Therefore, when the lead frame 80 is heated in the wire forming process in the manufacturing process, the deformation due to thermal expansion is absorbed by the thin-walled portion, and the displacement of the second die pad portion 21 is alleviated.
- the shape stability of the ball bond of the second wire 62 bonded to the electrode 421 of the drive element 42 can be improved.
- the main surface side recess 131a and the main surface side recess 231a have a function of improving the adhesion between the first connection portion 13 and the second connection portion 23 and the sealing resin 70, and the bonding layer 49 expands. It also has a function to prevent it from becoming too much.
- the first connection portion 13 includes two main surface side recesses 131a, and thick portions are provided between the two main surface side recesses 131a and at both ends in the x direction. Has 13b. Therefore, the stability of the first die pad portion 11 is higher than that in the case where the thin portion is arranged over the entire x direction.
- the second connecting portion 23 includes two main surface side recesses 231a, and has thick portions 23b between the two main surface side recesses 231a and at both ends in the x direction. Therefore, the stability of the second die pad portion 21 is higher than that in the case where the thin portion is arranged over the entire x direction.
- the dimension w1 in the x direction of the portion of the first connecting portion 13 connected to the first die pad portion 11 is 1 ⁇ 2 or more of the dimension w2 in the x direction of the first die pad portion 11. Therefore, the stability of the first die pad portion 11 is high.
- the dimension w1'in the x direction of the portion of the second connecting portion 23 connected to the second die pad portion 21 is 1 ⁇ 2 or more of the dimension w2'in the x direction of the second die pad portion 21. Therefore, the stability of the second die pad portion 21 is high.
- the depth of the main surface side recess 131a is 40% or more and 60% or less of the thickness of the first connection portion 13.
- the depth of the main surface side recess 231a is 40% or more and 60% or less of the thickness of the second connecting portion 23. As a result, the rigidity of the thin-walled portion can be reduced, and the stability of the second die pad portion 21 can be ensured.
- the width dimension w3 of the main surface side recess 131a is 1/5 or less of the y-direction dimension w4 of the first connection portion 13. As a result, a thick portion for joining the first wire 61 can be secured. Further, the width dimension w3'of the main surface side recess 231a is 1/5 or less of the dimension w4'in the y direction of the second connecting portion 23. As a result, a thick portion for joining the second wire 62 can be secured.
- FIG. 16 and 17 are diagrams for explaining the semiconductor device A20 according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 16 is a plan view showing the semiconductor device A20, and is a diagram corresponding to FIG. 2.
- the outer shape of the sealing resin 70 is shown by an imaginary line (dashed-dotted line) through the sealing resin 70.
- FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line XVII-XVII of FIG. 16 and corresponds to FIG. 7.
- the semiconductor device A20 of the present embodiment is different from the first embodiment in that it includes the back surface side recesses 132a and 232a instead of the main surface side recesses 131a and 231a.
- the first connection portion 13 does not include a plurality of main surface side recesses 131a, but instead includes a plurality of back surface side recesses 132a.
- the plurality of back surface side recesses 132a are recessed in the z direction from the back surface 132.
- the arrangement position, shape, number, and forming method of the plurality of back surface side recesses 132a in the z-direction are the same as those of the plurality of main surface side recesses 131a in the semiconductor device A10 of the first embodiment.
- the recess 132a on the back surface side is an example of the thin-walled portion of the present disclosure.
- the second connection portion 23 does not include a plurality of main surface side recesses 231a, but instead includes a plurality of back surface side recesses 232a.
- the plurality of back surface side recesses 232a are recessed in the z direction from the back surface side 232 a.
- the arrangement position, shape, number, and forming method of the plurality of back surface side recesses 232a in the z-direction are the same as those of the plurality of main surface side recesses 231a in the semiconductor device A10 of the first embodiment.
- the back surface side recess 232a is an example of the thin-walled portion of the present disclosure.
- the first connection portion 13 of the first lead 10 is formed with a recess on the back surface side 132a, and includes a thin portion having a smaller z-direction dimension than the thick portion 13b. Therefore, the first wire 61 bonded to the electrode 411 of the control element 41, the third wire 63 bonded to the low voltage electrode 53 of the insulating element 50, and the fourth wire bonded to the high voltage electrode 54 of the insulating element 50. The shape stability of the ball bond of the wire 64 can be improved. Further, the second connecting portion 23 of the second lead 20 is formed with a recess 232a on the back surface side, and includes a thin portion having a smaller z-direction dimension than the thick portion 23b.
- the shape stability of the ball bond of the second wire 62 bonded to the electrode 421 of the drive element 42 can be improved.
- the back surface side recess 132a and the back surface side recess 232a have a function of improving the adhesion between the first connection portion 13 and the second connection portion 23 and the sealing resin 70.
- FIG. 18 is a diagram for explaining the semiconductor device A30 according to the third embodiment of the present disclosure.
- FIG. 18 is a cross-sectional view showing the semiconductor device A30, and is a diagram corresponding to FIG. 7.
- the semiconductor device A30 of the present embodiment is different from the first embodiment in that it is further provided with recesses 132a and 232a on the back surface side.
- the first connection portion 13 includes a plurality of back surface side recesses 132a in addition to the plurality of main surface side recesses 131a.
- the plurality of back surface side recesses 132a are the same as the plurality of back surface side recesses 132a according to the second embodiment, and as shown in FIG. 18, are recessed from the back surface 132 in the z direction. Further, the arrangement position, shape, number, and forming method of the plurality of back surface side recesses 132a in the z-direction are the same as those of the plurality of main surface side recesses 131a.
- the depth (dimension in the z direction) of the main surface side recess 131a and the back surface side recess 132a is about 1/4 of the thickness (dimension in the z direction) of the first connection portion 13, respectively.
- the portion sandwiched between the main surface side recess 131a and the back surface side recess 132a is an example of the thin-walled portion of the present disclosure. Therefore, the dimension of the thin portion in the z direction is about half of the dimension of the thick portion 13b in the z direction.
- the depths of the main surface side recess 131a and the back surface side recess 132a are not limited.
- the second connection portion 23 includes a plurality of back surface side recesses 232a in addition to the plurality of main surface side recesses 231a.
- the plurality of back surface side recesses 232a are the same as the plurality of back surface side recesses 232a according to the second embodiment, and are recessed in the z direction from the back surface 232. Further, the arrangement position, shape, number, and forming method of the plurality of back surface side recesses 232a in the z direction are the same as those of the plurality of main surface side recesses 231a.
- the depth (dimension in the z direction) of the main surface side recess 231a and the back surface side recess 232a is about 1/4 of the thickness (dimension in the z direction) of the second connecting portion 23, respectively.
- the portion sandwiched between the main surface side recess 231a and the back surface side recess 232a is an example of the thin-walled portion of the present disclosure. Therefore, the dimension of the thin portion in the z direction is about half of the dimension of the thick portion 23b in the z direction.
- the depths of the main surface side recess 231a and the back surface side recess 232a are not limited.
- the first connection portion 13 of the first lead 10 is formed with a main surface side recess 131a and a back surface side recess 132a, and includes a thin portion having a smaller z-direction dimension than the thick portion 13b. .. Therefore, the first wire 61 bonded to the electrode 411 of the control element 41, the third wire 63 bonded to the low voltage electrode 53 of the insulating element 50, and the fourth wire bonded to the high voltage electrode 54 of the insulating element 50.
- the shape stability of the ball bond of the wire 64 can be improved.
- the second connection portion 23 of the second lead 20 is formed with a main surface side recess 231a and a back surface side recess 232a, and includes a thin portion having a smaller z-direction dimension than the thick portion 23b. Therefore, the shape stability of the ball bond of the second wire 62 bonded to the electrode 421 of the drive element 42 can be improved.
- the main surface side recesses 131a, 231a and the back surface side recesses 132a, 232a have a function of improving the adhesion between the first connection portion 13 and the second connection portion 23 and the sealing resin 70.
- the main surface side recesses 131a and 231a also have a function of preventing the joint layer 49 from spreading too much.
- main surface side concave portion 131a and the back surface side concave portion 132a, and the main surface side concave portion 231a and the back surface side concave portion 232a have the same arrangement position, shape, and number in the z direction view will be described. However, it is not limited to this, and may be different.
- FIG. 19 is a diagram for explaining the semiconductor device A40 according to the fourth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 19 is a plan view showing the semiconductor device A40, and is a diagram corresponding to FIG. 2.
- the outer shape of the sealing resin 70 is shown by an imaginary line (dashed-dotted line) through the sealing resin 70.
- the shapes of the main surface side recesses 131a and 231a are different from those of the first embodiment.
- the number of the main surface side recesses 131a is one, and extends over the entire x-direction of the first connection portion 13.
- the arrangement position, depth, width, and forming method of the main surface side recess 131a are the same as those of the main surface side recess 131a according to the first embodiment.
- the number of the main surface side recesses 231a is one, and extends over the entire second connection portion 23 in the x direction.
- the arrangement position, depth, width, and forming method of the main surface side recess 231a are the same as those of the main surface side recess 231a according to the first embodiment.
- the first connection portion 13 of the first lead 10 is formed with a concave portion 131a on the main surface side, and includes a thin portion having a smaller z-direction dimension than the thick portion 13b. Therefore, the first wire 61 bonded to the electrode 411 of the control element 41, the third wire 63 bonded to the low voltage electrode 53 of the insulating element 50, and the fourth wire bonded to the high voltage electrode 54 of the insulating element 50. The shape stability of the ball bond of the wire 64 can be improved. Further, the second connection portion 23 of the second lead 20 is formed with a concave portion 231a on the main surface side, and includes a thin portion having a smaller z-direction dimension than the thick portion 23b.
- the shape stability of the ball bond of the second wire 62 bonded to the electrode 421 of the drive element 42 can be improved.
- the rigidity of the thin-walled portion can be further reduced. Therefore, the displacement of the first die pad portion 11 is further relaxed, and the shape stability of the ball bond can be further improved.
- the main surface side recess 231a extends over the entire second connection portion 23 in the x direction, the rigidity of the thin-walled portion can be further reduced. Therefore, the displacement of the second die pad portion 21 is further relaxed, and the shape stability of the ball bond can be further improved.
- FIG. 20 is a diagram for explaining the semiconductor device A50 according to the fifth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 20 is a plan view showing the semiconductor device A50, and is a diagram corresponding to FIG. 2.
- the outer shape of the sealing resin 70 is shown by an imaginary line (dashed-dotted line) through the sealing resin 70.
- the shapes of the main surface side recesses 131a and 231a are different from those of the first embodiment.
- each main surface side recesses 131a there are two main surface side recesses 131a, each of which extends over the entire x-direction of the first connection portion 13.
- the two main surface side recesses 131a are arranged side by side in the y direction.
- the width of each main surface side recess 131a is about 1/2 of the main surface side recess 131a according to the first embodiment.
- the arrangement position, depth, and forming method of the main surface side recess 131a are the same as those of the main surface side recess 131a according to the first embodiment.
- there are two main surface side recesses 231a each of which extends over the entire x-direction of the first connecting portion 13.
- the two main surface side recesses 231a are arranged side by side in the y direction.
- the width of each main surface side recess 231a is about 1/2 of the main surface side recess 231a according to the first embodiment.
- the arrangement position, depth, and forming method of the main surface side recess 231a are the same as those of the main surface side recess 231a according to the first embodiment.
- the first connection portion 13 of the first lead 10 is formed with a concave portion 131a on the main surface side, and includes a thin portion having a smaller z-direction dimension than the thick portion 13b. Therefore, the first wire 61 bonded to the electrode 411 of the control element 41, the third wire 63 bonded to the low voltage electrode 53 of the insulating element 50, and the fourth wire bonded to the high voltage electrode 54 of the insulating element 50. The shape stability of the ball bond of the wire 64 can be improved. Further, the second connection portion 23 of the second lead 20 is formed with a concave portion 231a on the main surface side, and includes a thin portion having a smaller z-direction dimension than the thick portion 23b.
- the shape stability of the ball bond of the second wire 62 bonded to the electrode 421 of the drive element 42 can be improved.
- the rigidity of the thin-walled portion can be further reduced. Therefore, the displacement of the first die pad portion 11 is further relaxed, and the shape stability of the ball bond can be further improved.
- the two main surface side recesses 231a extend over the entire second connecting portion 23 in the x direction, the rigidity of the thin-walled portion can be further reduced. Therefore, the displacement of the second die pad portion 21 is further relaxed, and the shape stability of the ball bond can be further improved.
- the number of the main surface side recesses 131a and the number of the main surface side recesses 231a may be three or more.
- the semiconductor device according to the present disclosure is not limited to the above-described embodiment.
- the specific configuration of each part of the semiconductor device according to the present disclosure can be freely redesigned.
- Conductive support member including the first lead and The first semiconductor element mounted on the first lead and A sealing resin that covers at least a part of the conductive support member and the first semiconductor element, and Equipped with The first lead includes a first die pad portion, a first connection portion connected to the first die pad portion, and a first terminal portion connected to the first connection portion.
- the first semiconductor element is mounted on the main surface of the first die pad portion, and the first connection portion is both in the thickness direction of the first die pad portion and in the first direction orthogonal to the thickness direction. It is arranged between the first die pad portion and the first terminal portion in the second direction orthogonal to the above, and is covered with the sealing resin. The entire first connection portion is exposed from the sealing resin.
- the first connection portion is a semiconductor device including a thick-walled portion and at least one thin-walled portion whose dimension in the thickness direction is smaller than the thick-walled portion.
- Appendix 2. The semiconductor device according to Appendix 1, wherein the at least one thin portion extends in a long shape along the first direction.
- Appendix 3. The first connecting portion has a first edge and a second edge that are separated from each other in the first direction, and the at least one thin-walled portion extends from the first edge to the second edge.
- the at least one thin-walled portion includes a first thin-walled portion and a second thin-walled portion, and the first thin-walled portion and the second thin-walled portion are arranged along the first direction.
- the dimension of the connection portion of the first connection portion with the first die pad portion in the first direction is 1/2 or more of the dimension of the first die pad portion in the first direction, any of the appendices 1 to 7.
- the first connection portion includes a connection portion main surface facing the same side as the main surface of the first die pad portion and a back surface of the connection portion opposite to the connection portion main surface.
- the first connection portion includes a main surface side recess that is recessed in the thickness direction from the main surface of the connection portion.
- the semiconductor device according to Appendix 9, wherein the at least one thin portion is formed by a portion sandwiched between the back surface of the connection portion and the concave portion on the main surface side.
- the first connection portion includes a back surface side recess that is recessed in the thickness direction from the back surface of the connection portion.
- the semiconductor device according to Appendix 9, wherein the at least one thin portion is formed by a portion sandwiched between the main surface of the connection portion and the concave portion on the back surface side.
- the first connection portion includes a main surface side recess recessed from the main surface of the connection portion in the thickness direction, and a back surface side recess recessed from the back surface of the connection portion in the thickness direction.
- the semiconductor device according to Appendix 9, wherein the at least one thin portion is formed by a portion sandwiched between the main surface side recess and the back surface side recess.
- a wire having a first end connected to the first semiconductor device and a second end connected to the first connecting portion.
- the semiconductor device according to any one of Supplementary note 1 to 12, wherein the wire is connected to the first connecting portion at a position separated from the at least one thin-walled portion.
- Appendix 14. Further equipped with a second semiconductor element, 13. Semiconductor device.
- Appendix 15. Further, a third semiconductor element mounted on the first die pad portion is provided.
- the first semiconductor element is a control element and is The third semiconductor element is an insulating element that conducts to the control element.
- the semiconductor device according to Appendix 14, wherein the second semiconductor element is a driving element that conducts conduction to the insulating element.
- the first die pad portion and the second die pad portion are arranged apart from each other in the first direction.
- the second lead includes a second connection portion connected to the second die pad portion and a second terminal portion connected to the second connection portion.
- the second connection portion is arranged between the second die pad portion and the second terminal portion in the second direction, and is covered with the sealing resin.
- the second terminal portion is arranged on the side opposite to the first terminal portion with the first die pad portion and the second die pad portion as a reference.
- the entire second connection portion is exposed from the sealing resin.
- the conductive support member is arranged along the first direction and has a plurality of input side leads conducting to the first semiconductor element, and is arranged along the first direction and is the second semiconductor element.
- the sealing resin has a first side surface and a second side surface separated from each other in the second direction.
- the plurality of input-side leads and the first terminal portion project from the first side surface to the outside of the sealing resin.
- Appendix 17. The semiconductor device according to any one of Supplementary note 1 to 16, wherein the conductive support member is made of an alloy containing Cu.
- Appendix 18 The semiconductor device according to any one of Supplementary note 1 to 17, wherein the sealing resin is made of an epoxy resin having electrical insulation.
- A10, A20, A30, A40, A50 Semiconductor device 1: Conductive support member 10: First lead 11: First die pad portion 111: Main surface 112: Back surface 113: Recessed portion 12: First terminal portion 13: First connection portion 131: Main surface 131a: Main surface side recess 132: Back surface 132a: Back surface side recess 135: Through hole 13b: Thick portion 20: Second lead 21: Second die pad portion 211: Main surface 212: Back surface 22: Second terminal Part 23: Second connection part 231: Main surface 231a: Main surface side concave part 232: Back surface 232a: Back side concave part 235: Through hole 23b: Thick part 31: Third lead 311: Third pad part 311a: Through hole 312 : 3rd terminal part 32: 4th lead 321: 4th pad part 321a: through hole 322: 4th terminal part 33: 5th lead 331: 5th pad part 331a: through hole 332: 5th terminal part 34: 1s
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Abstract
半導体装置は、リードと、半導体素子と、封止樹脂とを備える。前記リードは、ダイパッド部と、前記ダイパッド部につながる接続部と、前記接続部につながる端子部とを備える。前記半導体素子は前記ダイパッド部に搭載されている。前記接続部は、前記ダイパッド部の厚さ方向に直交する方向において、前記ダイパッド部と前記端子部との間に配置されており、かつ、前記封止樹脂に覆われている。前記端子部は、その全体が前記封止樹脂から露出している。前記接続部は、厚肉部と、前記厚さ方向の寸法が前記厚肉部より小さい少なくとも1つの薄肉部とを含んでいる。
Description
本開示は、半導体素子と、当該半導体素子を搭載するリードとを備えた半導体装置に関する。
従来、様々な半導体装置が開発されている。たとえば、特許文献1には、ダイパッドと、ダイパッドに搭載された半導体素子と、リードと、半導体素子の電極とリードとを接続するワイヤと、これらを覆う封止樹脂と、を備える半導体装置が開示されている。
上述したような半導体装置の製造工程は、ワイヤの形成工程を含み、この工程では、リードフレームが金型で押さえられた状態で加熱される。一方、ダイパッドは、金型で押さえられず、たとえば吸引によって固定される。この場合、リードフレームが熱によって膨張して変形することで、ダイパッドの位置、延いてはダイパッドに搭載された半導体素子の位置も変位する可能性がある。ワイヤのファーストボンディング時に、半導体素子の位置が変位すると、半導体素子の電極に接合されたワイヤのボールボンドの形状が不安定となってしまう。
本開示は、上述の事情に鑑み、ボールボンドの形状安定性を向上できる半導体装置を提供することをその一の課題とする。
本開示によって提供される半導体装置は、第1リードを含む導電支持部材と;前記第1リードに搭載された第1半導体素子と;前記導電支持部材の少なくとも一部、および、前記第1半導体素子を覆う封止樹脂とを備える。前記第1リードは、第1ダイパッド部と、この第1ダイパッド部につながる第1接続部と、この第1接続部につながる第1端子部とを備える。前記第1半導体素子は、前記第1ダイパッド部の主面に搭載されている。前記第1接続部は、前記第1ダイパッド部の厚さ方向、および、この厚さ方向に直交する第1方向の双方に直交する第2方向において、前記第1ダイパッド部と前記第1端子部との間に配置されている。また、前記第1接続部は、前記封止樹脂に覆われている。前記第1端子部は、その全体が前記封止樹脂から露出している。前記第1接続部は、厚肉部と、前記厚さ方向の寸法が前記厚肉部より小さい少なくとも1つの薄肉部とを含んでいる。
上記構成の半導体装置において、前記第1接続部は、厚さ方向の寸法が厚肉部より小さい薄肉部を含んでいる。薄肉部は、厚肉部と比較して剛性が低いので、変形しやすい。したがって、半導体装置の製造に際し、ワイヤの形成工程においてリードフレームを加熱した場合、熱膨張による変形が薄肉部で吸収されて、ダイパッド部の変位が緩和される。これにより、半導体素子の電極に接合されたワイヤのボールボンドの形状安定性を向上することができる。
本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
以下、本開示の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
本開示において、「ある物Aがある物Bに形成されている」および「ある物Aがある物B上に形成されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに直接形成されていること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物を介在させつつ、ある物Aがある物Bに形成されていること」を含む。同様に、「ある物Aがある物Bに配置されている」および「ある物Aがある物B上に配置されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに直接配置されていること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物を介在させつつ、ある物Aがある物Bに配置されていること」を含む。同様に、「ある物Aがある物B上に位置している」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに接して、ある物Aがある物B上に位置していること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物が介在しつつ、ある物Aがある物B上に位置していること」を含む。また、「ある物Aがある物Bにある方向に見て重なる」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bのすべてに重なること」、および、「ある物Aがある物Bの一部に重なること」を含む。
<第1実施形態>
図1~図12は、第1実施形態に係る半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置A10は、導電支持部材1、制御素子41、駆動素子42、絶縁素子50、複数の第1ワイヤ61、複数の第2ワイヤ62、複数の第3ワイヤ63、複数の第4ワイヤ64、および封止樹脂70を備える。導電支持部材1は、第1リード10、第2リード20、第3リード31、第4リード32、複数の第5リード33、および複数の第6リード34を含む。半導体装置A10は、たとえば電気自動車またはハイブリッド自動車などのインバータ装置の配線基板に表面実装されるものであり、スイッチング素子を駆動させるためのゲートドライバである。当該スイッチング素子は、IGBTまたはMOSFETである。半導体装置A10の用途や機能は限定されない。半導体装置A10のパッケージ形式は、SOP(Small Outline Package)であるが、本開示のパッケージ形式がSOPに限定されるわけではない。
図1~図12は、第1実施形態に係る半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置A10は、導電支持部材1、制御素子41、駆動素子42、絶縁素子50、複数の第1ワイヤ61、複数の第2ワイヤ62、複数の第3ワイヤ63、複数の第4ワイヤ64、および封止樹脂70を備える。導電支持部材1は、第1リード10、第2リード20、第3リード31、第4リード32、複数の第5リード33、および複数の第6リード34を含む。半導体装置A10は、たとえば電気自動車またはハイブリッド自動車などのインバータ装置の配線基板に表面実装されるものであり、スイッチング素子を駆動させるためのゲートドライバである。当該スイッチング素子は、IGBTまたはMOSFETである。半導体装置A10の用途や機能は限定されない。半導体装置A10のパッケージ形式は、SOP(Small Outline Package)であるが、本開示のパッケージ形式がSOPに限定されるわけではない。
図1は、半導体装置A10を示す斜視図である。図2は、半導体装置A10を示す平面図である。図2においては、理解の便宜上、封止樹脂70を透過して、封止樹脂70の外形を想像線(二点鎖線)で示している。図3は、半導体装置A10を示す背面図である。図4は、半導体装置A10を示す正面図である。図5は、半導体装置A10を示す左側面図である。図6は、半導体装置A10を示す右側面図である。図7は、図2のVII-VII線に沿う断面図である。図8は、図2のVIII-VIII線に沿う断面図である。図9は、図2のIX-IX線に沿う断面図である。図10は、図2のX-X線に沿う断面図である。図11は、第1リード10を示す平面図である。図12は、第2リード20を示す平面図である。図11および図12においては、理解の便宜上、封止樹脂70の外形を想像線(二点鎖線)で示している。
半導体装置A10は、厚さ方向視(平面視)の形状が矩形状である。説明の便宜上、半導体装置A10の厚さ方向をz方向とし、z方向に直交する半導体装置A10の一方の辺に沿う方向(図2における上下方向)をx方向、z方向およびx方向に直交する方向(図2における左右方向)をy方向とする。また、z方向の一方側(図3~図10における上側)をz1側とし、他方側(図3~図10における下側)をz2側とする。x方向の一方側(図2における上側)をx1側とし、他方側(図2における下側)をx2側とする。y方向の一方側(図2における左側)をy1側とし、他方側(図2における右側)をy2側とする。z方向は、「厚さ方向」の一例である。また、x方向は「第1方向」の一例であり、y方向は「第2方向」の一例であるが、本開示がこれに限定されるわけではない。なお、半導体装置A10の形状および各寸法は限定されない。
導電支持部材1は、制御素子41および駆動素子42と、半導体装置A10が実装される配線基板との導電経路を構成する導電部材である。導電支持部材1は、半導体装置A10を製造する際に用いられるリードフレームの一部である。導電支持部材1の厚さの一例は、200μmである。導電支持部材1の構成材料は、銅(Cu)、または銅合金である。以下、導電支持部材1に含まれる第1リード10、第2リード20、第3リード31、第4リード32、複数の第5リード33、および複数の第6リード34について説明する。
第1リード10は、図2に示すように、第1ダイパッド部11、第1端子部12、および第1接続部13を有する。
第1ダイパッド部11は、図2、図9、および図10に示すように、半導体装置A10においてx方向のx2側で、y方向の略中央に配置されている。第1ダイパッド部11は、z方向視形状が矩形状(または略矩形状)である。第1ダイパッド部11は、制御素子41および絶縁素子50を搭載している。第1ダイパッド部11は、封止樹脂70に覆われている。第1ダイパッド部11の表面の大半は、銀(Ag)めっき層などの金属層により覆われている。第1ダイパッド部11は、主面111、裏面112、および複数の凹部113を有する。
主面111および裏面112は、図7、図9、および図10に示すように、z方向において離間する。主面111はz1側を向き、裏面112はz2側を向く。主面111および裏面112はそれぞれ、平坦(または略平坦)である。制御素子41および絶縁素子50は、主面111に接合されている。
複数の凹部113は、図10に示すように、主面111からz方向に凹んでいる。また、複数の凹部113は、図2に示すように、それぞれy方向に延び、y方向に並んでいる。複数の凹部113は、x方向において制御素子41と絶縁素子50との間に位置する。本実施形態では、第1ダイパッド部11は、3個の凹部113を有している。なお、凹部113の数は限定されない。凹部113は、第1ダイパッド部11と封止樹脂70との密着性を向上させるために設けられている。
第1接続部13は、図2に示すように、第1ダイパッド部11のx方向のx2側の位置で、y方向のy1側につながり、封止樹脂70に覆われている。本実施形態では、図11に示すように、第1接続部13の第1ダイパッド部11につながる部分のx方向の寸法w1は、第1ダイパッド部11のx方向の寸法w2の1/2である。寸法w2に対して寸法w1が小さすぎると、第1ダイパッド部11の安定性が悪くなる。一方、寸法w2に対して寸法w1が大きすぎると、熱が加えられたときの膨張により、第1ダイパッド部11の位置が変位しやすくなる。本実施形態では、最低限の安定性の確保のために、寸法w1は寸法w2の1/2以上に設計されている。なお、寸法w1と寸法w2との比率は、これに限定されない。第1接続部13は、第1ワイヤ61を介して制御素子41に導通している。第1接続部13は、主面131、裏面132、複数の主面側凹部131a、および複数の貫通孔135を有する。
主面131および裏面132は、図7に示すように、z方向において離間する。主面131はz1側を向き、裏面132はz2側を向く。主面131および裏面132はそれぞれ、平坦(または略平坦)である。第1ダイパッド部11の主面111と第1接続部13の主面131とは、互いに面一である。また、第1ダイパッド部11の裏面112と第1接続部13の裏面132とは、互いに面一である。
複数の主面側凹部131aは、図7に示すように、主面131からz方向に凹んでいる。また、図2に示すように、複数の主面側凹部131aは、それぞれx方向に延び、x方向に並んでいる。複数の主面側凹部131aは、第1接続部13のy方向のy2側の端部寄りに位置しており、第1接続部13と第1ダイパッド部11との境界の近傍に位置している。本実施形態では、第1接続部13は、2個の主面側凹部131aを有している。なお、主面側凹部131aの位置および数は限定されない。本実施形態では、主面側凹部131aは、ハーフエッチングによって形成される。なお、主面側凹部131aの形成方法は限定されない。主面側凹部131aは、たとえばスタンピングによって、主面131から凹ませるように形成されてもよい。
本実施形態では、主面側凹部131aの深さ(z方向の寸法)は、第1接続部13の厚さ(z方向の寸法)の半分程度である。なお、主面側凹部131aの深さは限定されないが、第1接続部13の厚さの40%以上60%以下であることが望ましい。第1接続部13のうち主面側凹部131aが形成されている部分、すなわち、主面側凹部131aと裏面132とに挟まれた部分は、主面側凹部131aが形成されていない部分、すなわち、主面131と裏面132とに挟まれた部分と比較してz方向寸法が小さい。主面側凹部131aに対応する部分は、本開示の薄肉部の一例である。一方、第1接続部13のうち主面側凹部131aが形成されていない部分を、厚肉部13bと定義する。図2においては、薄肉部(主面側凹部131a)に点描を付している。図2において、第1接続部13のうち、複数の貫通孔135以外で、点描を付していない部分が厚肉部13bである。本実施形態では、薄肉部のz方向の寸法は、厚肉部13bのz方向の寸法の半分程度であり、40%以上60%以下であることが望ましい。
本実施形態では、図11に示すように、主面側凹部131aの幅の寸法(y方向の寸法)w3は、第1接続部13のy方向の寸法w4の1/7程度である。なお、寸法w3と寸法w4との比率は、これに限定されない。ただし、第1接続部13の肉厚部には第1ワイヤ61が接合されるので、肉厚部が狭くなりすぎないように、寸法w3は、寸法w4の1/5以下であることが望ましい。また、本実施形態では、図2に示すように、主面側凹部131aのx方向の寸法は、x方向x2側に配置されている方が、x方向x1側に配置されている方より大きい。なお、各主面側凹部131aのx方向の寸法は、限定されない。たとえば、2個の主面側凹部131aのx方向の寸法は、同じであってもよい。
複数の貫通孔135は、第1接続部13をz方向に貫通している。また、図2に示すように、複数の貫通孔135は、x方向に並んでおり、複数の主面側凹部131aに対してy方向のy1側に位置する。本実施形態では、第1接続部13は、2個の貫通孔135を有している。なお、貫通孔135の位置および数は限定されない。
第1端子部12は、図2に示すように、第1接続部13のy方向のy1側につながり、全体が封止樹脂70から露出している。図示の例では、第1接続部13は、y方向において、第1端子部12および第1ダイパッド部11の間に配置されている。第1端子部12は、制御素子41の動作に必要な電源電圧の接地端子である。第1端子部12は、z方向視においてy方向に延びる帯状である。図4に示すように、第1端子部12は、x方向視において鉤状に屈曲している。第1端子部12の表面は、錫(Sn)めっき層により覆われている。
第2リード20は、図2に示すように、第2ダイパッド部21、第2端子部22、および第2接続部23を有する。
第2ダイパッド部21は、図2および図10に示すように、第1ダイパッド部11のx方向x1側に、第1ダイパッド部11から離間して配置されている。つまり、第1ダイパッド部11および第2ダイパッド部21は、x方向に並んで互いに離れて配置されている。第2ダイパッド部21は、z方向視形状が矩形状(または略矩形状)である。第2ダイパッド部21は、駆動素子42を搭載している。第2ダイパッド部21は、封止樹脂70に覆われている。第2ダイパッド部21の表面の大半は、銀めっき層などの金属層により覆われている。第2ダイパッド部21は、主面211および裏面212を有する。
主面211および裏面212は、図8および図10に示すように、z方向において離間する。主面211はz1側を向き、裏面212はz2側を向く。主面211および裏面212はそれぞれ、平坦(または略平坦)である。駆動素子42は、主面211に接合されている。
第2接続部23は、図2に示すように、第2ダイパッド部21のy方向のy2側につながり、封止樹脂70に覆われている。本実施形態では、図12に示すように、第2接続部23の第2ダイパッド部21につながる部分のx方向の寸法w1’は、第2ダイパッド部21のx方向の寸法w2’の2/3である。第2ダイパッド部21は、第1ダイパッド部11と比較して、x方向の寸法が小さいので、寸法w2’に対する寸法w1’の比率が、第1接続部13における寸法w2に対する寸法w1の比率より大きくなっている。なお、寸法w1’と寸法w2’との比率は、これに限定されない。第2接続部23は、第2ワイヤ62を介して駆動素子42に導通している。第2接続部23は、主面231、裏面232、複数の主面側凹部231a、および複数の貫通孔235を有する。
主面231および裏面232は、図8に示すように、z方向において離間する。主面231はz1側を向き、裏面232はz2側を向く。主面231および裏面232はそれぞれ、平坦(または略平坦)である。第2ダイパッド部21の主面211と第2接続部23の主面231とは、互いに面一である。また、第2ダイパッド部21の裏面212と第2接続部23の裏面232とは、互いに面一である。
複数の主面側凹部231aは、図8に示すように、主面231からz方向に凹んでいる。また、図2に示すように、複数の主面側凹部231aは、それぞれx方向に延び、x方向に並んでいる。複数の主面側凹部231aは、第2接続部23のy方向のy1側の端部寄りに位置しており、本実施形態では、第2ダイパッド部21に接している。また、本実施形態では、第2接続部23は、2個の主面側凹部231aを有している。なお、主面側凹部231aの位置および数は限定されない。主面側凹部231aは、第1接続部13の主面側凹部131aと同様にして形成される。
本実施形態では、主面側凹部231aの深さ(z方向の寸法)は、第2接続部23の厚さ(z方向の寸法)の半分程度である。なお、主面側凹部231aの深さは限定されないが、第2接続部23の厚さの40%以上60%以下であることが望ましい。第2接続部23のうち主面側凹部231aが形成されている部分、すなわち、主面側凹部231aと裏面232とに挟まれた部分は、主面側凹部231aが形成されていない部分、すなわち、主面231と裏面232とに挟まれた部分と比較してz方向寸法が小さい。主面側凹部231aは、本開示の薄肉部の一例である。一方、第2接続部23のうち主面側凹部231aが形成されていない部分を、厚肉部23bと定義する。図2においては、薄肉部(主面側凹部231a)に点描を付している。図2において、第2接続部23のうち、複数の貫通孔235以外で、点描を付していない部分が厚肉部23bである。本実施形態では、薄肉部のz方向の寸法は、厚肉部23bのz方向の寸法の半分程度であり、40%以上60%以下であることが望ましい。
本実施形態では、図12に示すように、主面側凹部231aの幅の寸法(y方向の寸法)w3’は、第2接続部23のy方向の寸法w4’の1/7程度である。なお、寸法w3’と寸法w4’との比率は、これに限定されない。ただし、第2接続部23の肉厚部には第2ワイヤ62が接合されるので、肉厚部が狭くなりすぎないように、寸法w3’は、寸法w4’の1/5以下であることが望ましい。また、本実施形態では、図2に示すように、主面側凹部231aのx方向の寸法は、x方向x1側に配置されている方が、x方向x2側に配置されている方より大きい。なお、各主面側凹部231aのx方向の寸法は、限定されない。たとえば、2個の主面側凹部231aのx方向の寸法は、同じであってもよい。
複数の貫通孔235は、第2接続部23をz方向に貫通している。また、図2に示すように、複数の貫通孔135は、x方向に並んでおり、複数の主面側凹部131aに対してy方向のy2側に位置する。本実施形態では、第1接続部13は、2個の貫通孔135を有している。なお、貫通孔135の位置および数は限定されない。
第2端子部22は、図2に示すように、第2接続部23のy方向のy2側につながり、全体が封止樹脂70から露出している。第2端子部22は、駆動素子42の動作に必要な電源電圧の接地端子である。第2端子部22は、半導体装置A10により駆動されるスイッチング素子のエミッタ電極に導通している。第2端子部22は、z方向視においてy方向に延びる帯状である。図3に示すように、第2端子部22は、x方向視において鉤状に屈曲している。第2端子部22の表面は、錫めっき層により覆われている。
第3リード31は、図2に示すように、第3パッド部311および第3端子部312を有する。
第3パッド部311は、図2に示すように、第1ダイパッド部11よりもx方向のx1側に位置し、かつ、第2ダイパッド部21よりもy方向のy1側に位置する。第3パッド部311は、第1ワイヤ61を介して制御素子41に導通している。第3パッド部311は、封止樹脂70に覆われている。第3パッド部311は、第3端子部312からy方向のy2側に延びた後、第1ダイパッド部11に向けて延びている。第3パッド部311の表面の大半は、銀めっき層などの金属層により覆われている。第3パッド部311は、複数の貫通孔311aを有する。複数の貫通孔311aは、図8に示すように、第3パッド部311をz方向に貫通している。また、本実施形態では、第3パッド部311は、2個の貫通孔311aを有している。なお、貫通孔311aの数は限定されない。
第3端子部312は、図2に示すように、第3パッド部311のy方向のy1側につながり、全体が封止樹脂70から露出している。第3端子部312は、制御素子41の動作に必要な電源電圧の正極端子である。第3端子部312は、z方向視においてy方向に延びる帯状である。図3に示すように、第3端子部312は、x方向視において鉤状に屈曲している。第3端子部312の表面は、錫めっき層により覆われている。第3リード31は、「入力側リード」の一例である。
第4リード32は、図2に示すように、第4パッド部321および第4端子部322を有する。
第4パッド部321は、図2に示すように、第2ダイパッド部21よりもx方向のx2側に位置し、かつ、第1ダイパッド部11よりもy方向のy2側に位置する。第4パッド部321は、第2ワイヤ62を介して駆動素子42に導通している。第4パッド部321は、封止樹脂70に覆われている。第4パッド部321は、第4端子部322からy方向のy1側y1側に延びた後、第2ダイパッド部21に向けて延びている。第4パッド部321の表面の大半は、銀めっき層などの金属層により覆われている。第4パッド部321は、複数の貫通孔321aを有する。複数の貫通孔321aは、図7に示すように、第4パッド部321をz方向に貫通している。また、本実施形態では、第4パッド部321は、2個の貫通孔321aを有している。なお、貫通孔321aの数は限定されない。
第4端子部322は、図2に示すように、第4パッド部321のy方向のy2側につながり、全体が封止樹脂70から露出している。第4端子部322には、駆動素子42の動作に必要な電源電圧が印加される。第4端子部322は、z方向視においてy方向に延びる帯状である。図4に示すように、第4端子部322は、x方向視において鉤状に屈曲している。第4端子部322の表面は、錫めっき層により覆われている。第4リード32は、「出力側リード」の一例である。
複数の第5リード33の各々は、図2に示すように、第5パッド部331および第5端子部332を有する。本実施形態においては、複数の第5リード33の個数は2である。
各第5パッド部331は、図2に示すように、x方向において第1接続部13と第3パッド部311との間に位置する。各第5パッド部331は、x方向に沿って配列されている。各第5パッド部331は、それぞれ第1ワイヤ61を介して制御素子41に導通している。各第5パッド部331は、封止樹脂70に覆われている。各第5パッド部331の表面の大半は、銀めっき層などの金属層により覆われている。各第5パッド部331は、貫通孔331aを有する。貫通孔331aは、図9に示すように、第5パッド部331をz方向に貫通している。なお、貫通孔331aの数は限定されない。
各第5端子部332は、図2に示すように、第5パッド部331のy方向のy1側につながり、全体が封止樹脂70から露出している。各第5端子部332には、それぞれ、ECUなどから制御信号が入力される。各第5端子部332は、z方向視においてy方向に延びる帯状である。したがって、各第5端子部332は、第1端子部12および第3端子部312とともにx方向に沿って配列されている。図9に示すように、各第5端子部332は、x方向視において鉤状に屈曲している。各第5端子部332の表面は、錫めっき層により覆われている。複数の第5リード33は、「入力側リード」の一例である。
複数の第6リード34の各々は、図2に示すように、第6パッド部341および第6端子部342を有する。本実施形態においては、複数の第6リード34の個数は2である。
各第6パッド部341は、図2に示すように、x方向において第2接続部23と第4パッド部321との間に位置する。各第6パッド部341は、x方向に沿って配列されている。各第6パッド部341は、それぞれ第2ワイヤ62を介して駆動素子42に導通している。各第6パッド部341は、封止樹脂70に覆われている。各第6パッド部341の表面の大半は、銀めっき層などの金属層により覆われている。各第6パッド部341は、貫通孔341aを有する。貫通孔341aは、図9に示すように、第6パッド部341をz方向に貫通している。なお、貫通孔331aの数は限定されない。
各第6端子部342は、図2に示すように、第6パッド部341のy方向のy2側につながり、全体が封止樹脂70から露出している。各第6端子部342には、スイッチング素子を駆動させるためのゲート電圧が印加される。一方の第6端子部342は、上アーム回路(ハイサイド領域)を構成するスイッチング素子のゲート電極に導通している。他方の第6端子部342は、下アーム回路(ローサイド領域)を構成するスイッチング素子に導通している。各第6端子部342は、z方向視においてy方向に延びる帯状である。したがって、各第6端子部342は、第2端子部22および第4端子部322とともにx方向に沿って配列されている。図9に示すように、各第6端子部342は、x方向視において鉤状に屈曲している。各第6端子部342の表面は、錫めっき層により覆われている。複数の第6リード34は、「出力側リード」の一例である。
制御素子41は、図2、図7、および図10に示すように、第1ダイパッド部11に搭載された半導体素子であり、ECUなどから入力された制御信号をPWM制御信号に変換して出力する。なお、制御素子41は、z方向視において、第1接続部13に重なってもよい。この場合、主面側凹部131aは、z方向視において第1接続部13に重ならない位置に配置される。z方向視において、制御素子41は、y方向を長手方向とする矩形状である。制御素子41のz方向のz1側の面には、複数の電極411が設けられている。複数の電極411は、それぞれ、制御素子41の内部に構成された回路に導通する。複数の電極411のいずれかは、第1ワイヤ61によって、第1接続部13、第3パッド部311、および複数の第5パッド部331のいずれかに接続されている。第3パッド部311に接続された第1ワイヤ61は、z方向視において、絶縁素子50の外方に位置する。制御素子41のz方向のz2側の面と、第1ダイパッド部11との間には、接合層49が介在している。接合層49は、たとえばエポキシ樹脂を主剤とする銀ペーストである。制御素子41は、接合層49により第1ダイパッド部11の主面111に接合されている。
駆動素子42は、図2、図8、および図10に示すように、第2ダイパッド部21に搭載された半導体素子であり、制御素子41から入力されたPWM制御信号に基づいて、スイッチング素子のスイッチング動作を行う。z方向視において、駆動素子42は、y方向を長手方向とする矩形状である。駆動素子42のz方向のz1側の面には、複数の電極421が設けられている。複数の電極421は、それぞれ、駆動素子42の内部に構成された回路に導通する。複数の電極421のいずれかは、第2ワイヤ62によって、第2接続部23、第4パッド部321、および複数の第6パッド部341のいずれかに接続されている。駆動素子42のz方向のz2側の面と、第2ダイパッド部21との間には、接合層49が介在している。駆動素子42は、接合層49により第2ダイパッド部21の主面211に接合されている。
ハイブリッド自動車などのインバータ装置におけるモータドライバ回路には、ローサイドスイッチング素子とハイサイドスイッチング素子とをトーテムポール状に接続したハーフブリッジ回路が一般的に使用されている。絶縁ゲートドライバでは、任意の時点でオンになるスイッチは、ローサイドスイッチング素子かハイサイドスイッチング素子のどちらか一方のみである。高電圧領域において、ローサイドスイッチング素子のソース、および、当該スイッチング素子を駆動する絶縁ゲートドライバの基準電位はグランドに接続されているので、ゲート-ソース間電圧はグランドを基準に動作する。一方、ハイサイドスイッチング素子のソース、および、当該スイッチング素子を駆動する絶縁ゲートドライバの基準電位はハーフブリッジ回路の出力ノードに接続されている。ローサイドスイッチング素子とハイサイドスイッチング素子のどちらがオンであるかに応じて、ハーフブリッジ回路の出力ノードの電位は変化するので、ハイサイドスイッチング素子を駆動する絶縁ゲートドライバの基準電位は変化する。ハイサイドスイッチング素子がオンのときには、当該基準電位は、ハイサイドスイッチング素子のドレインに印加される電圧と等価な電圧(例えば600V以上)になる。半導体装置A10が、ハイサイドスイッチング素子を駆動する絶縁ゲートドライバとして用いられた場合、駆動素子42と制御素子41とは絶縁性を確保するためにグランドが分離されているので、駆動素子42には、制御素子41のグランドと比較して、600V以上の電圧が過渡的に印加される。駆動素子42と制御素子41との間に著しい電位差が生じることから、半導体装置A10においては、駆動素子42と制御素子41とが、絶縁素子50により絶縁されている。
絶縁素子50は、図2、図9、および図10に示すように、第1ダイパッド部11に搭載され、制御素子41のx方向x1側に位置する半導体素子であり、PWM制御信号を、制御素子41から駆動素子42に、絶縁状態で伝送するための素子である。z方向視において、絶縁素子50は、x方向において制御素子41と駆動素子42との間に位置する。z方向視において、絶縁素子50は、y方向を長手方向とする矩形状である。絶縁素子50のz方向のz1側の面には、複数の低電圧電極53および複数の高電圧電極54が設けられている。複数の低電圧電極53および複数の高電圧電極54は、それぞれ、絶縁素子50の内部に構成された回路に導通する。複数の低電圧電極53のいずれかは、第3ワイヤ63によって、制御素子41の複数の電極411のいずれかに接続されている。複数の高電圧電極54のいずれかは、第4ワイヤ64によって、駆動素子42の複数の電極421のいずれかに接続されている。絶縁素子50のz方向のz2側の面と、第1ダイパッド部11との間には、接合層49が介在している。絶縁素子50は、接合層49により第1ダイパッド部11の主面111に接合されている。
絶縁素子50は、たとえばインダクティブ型である。本実施形態では、絶縁素子50は、基板上に形成された、たとえばCuからなる複数のインダクタ(コイル)を誘導結合させることで、絶縁状態での電気信号の伝送を行う絶縁型トランスである。複数のインダクタは、送信側インダクタおよび受信側インダクタを含み、これらのインダクタは絶縁素子50の厚さ方向(z方向)において互いに積層されている。送信側インダクタと受信側インダクタとの間には、SiO2などからなる誘電体層が介装されている。誘電体層により、送信側インダクタと受信側インダクタとは、電気的に絶縁されている。本実施形態では、絶縁素子50がインダクティブ型である場合を示すが、絶縁素子50はキャパシティブ型(たとえばコンデンサ)であってもよい。なお、制御素子41と駆動素子42とは、絶縁素子50を介して、PWM制御信号以外の信号も伝送してもよい。
複数の第1ワイヤ61、複数の第2ワイヤ62、複数の第3ワイヤ63、および複数の第4ワイヤ64は、図2に示すように、導電支持部材1とともに、制御素子41、駆動素子42、および絶縁素子50が所定の機能を果たすための導通経路を構成している。複数の第1ワイヤ61、複数の第2ワイヤ62、複数の第3ワイヤ63、および複数の第4ワイヤ64の各々の材料は、たとえばAu、Cu、またはAlを含む金属である。
複数の第1ワイヤ61は、図2および図7に示すように、制御素子41と、第1リード10、第3リード31、および複数の第5リード33との導通経路を構成する。複数の第1ワイヤ61の各々は、図2に示すように、制御素子41のいずれかの電極411と、第1接続部13の主面131、第3パッド部311の主面(z1側を向く面)、および複数の第5パッド部331の各主面(z1側を向く面)のいずれかとに接合されている。各第1ワイヤ61は制御素子41の電極411にファーストボンドされ、電極411上にボールボンドが形成される。複数の第1ワイヤ61は、第1ワイヤ61aを含んでいる。第1ワイヤ61aは、制御素子41のいずれかの電極411と第1接続部13の主面131とに接合されている。つまり、第1ワイヤ61aは、第1接続部13の薄肉部ではなく厚肉部13bに接続している。第1接続部13は第1ダイパッド部11につながっており、第1ダイパッド部11には制御素子41が搭載されている。
複数の第2ワイヤ62は、図2および図8に示すように、駆動素子42と、第2リード20、第4リード32、および複数の第6リード34との導通経路を構成する。複数の第2ワイヤ62の各々は、図2に示すように、駆動素子42のいずれかの電極421と、第2接続部23の主面231、第4パッド部321の主面(z1側を向く面)、および複数の第6パッド部341の各主面(z1側を向く面)のいずれかとに接合されている。各第2ワイヤ62は駆動素子42の電極421にファーストボンドされ、電極421上にボールボンドが形成される。複数の第2ワイヤ62は、第2ワイヤ62aを含んでいる。第2ワイヤ62aは、駆動素子42のいずれかの電極421と第2接続部23の主面231とに接合されている。つまり、第2ワイヤ62aは、第2接続部23の薄肉部ではなく厚肉部23bに接続している。第2接続部23は第2ダイパッド部21につながっており、第2ダイパッド部21には駆動素子42が搭載されている。
複数の第3ワイヤ63は、図2および図10に示すように、制御素子41と絶縁素子50との導通経路を構成する。複数の第3ワイヤ63の各々は、図2に示すように、制御素子41のいずれかの電極411と、絶縁素子50のいずれかの低電圧電極53とに接合されている。各第3ワイヤ63は、絶縁素子50の低電圧電極53にファーストボンドされ、制御素子41の電極411にセカンドボンドされる。なお、ファーストボンドとセカンドボンドとが反対であってもよい。複数の第4ワイヤ64は、図2および図10に示すように、駆動素子42と絶縁素子50との導通経路を構成する。複数の第4ワイヤ64の各々は、図2に示すように、駆動素子42のいずれかの電極421と、絶縁素子50のいずれかの高電圧電極54とに接合されている。各第4ワイヤ64は、絶縁素子50の高電圧電極54にファーストボンドされ、駆動素子42の電極421にセカンドボンドされる。なお、ファーストボンドとセカンドボンドとが反対であってもよい。
封止樹脂70は、図7~図10に示すように、第1ダイパッド部11、第1接続部13、第2ダイパッド部21、第2接続部23、第3パッド部311、第4パッド部321、複数の第5パッド部331、複数の第6パッド部341、制御素子41、駆動素子42、および絶縁素子50を覆っている。封止樹脂70は、複数の第1ワイヤ61、複数の第2ワイヤ62、複数の第3ワイヤ63および複数の第4ワイヤ64をさらに覆っている。封止樹脂70は、電気絶縁性を有する。封止樹脂70は、たとえば黒色のエポキシ樹脂を含む材料からなる。z方向視において、封止樹脂70は矩形状である。図3~図6に示すように、封止樹脂70は、第1側面71、第2側面72、第3側面73および第4側面74を有する。
図2~図6に示すように、第1側面71および第2側面72は、y方向において互いに反対側を向く。第1側面71はy方向のy1側に位置し、第2側面72はy方向のy2側に位置する。第1側面71から、第1端子部12、第3端子部312、および複数の第5端子部332が露出している。z方向視において、第1端子部12、第3端子部312、および複数の第5端子部332は、第1側面71からy方向に向けて突出している。また、第2側面72から、第2端子部22、第4端子部322、および複数の第6端子部342が露出している。z方向視において、第2端子部22、第4端子部322、および複数の第6端子部342は、第2側面72からy方向に向けて突出している。
第3側面73および第4側面74は、x方向において互いに離れて位置し、かつ、第1側面71および第2側面72につながっている。第3側面73および第4側面74は、x方向において互いに反対側を向く。第3側面73はx方向のx1側に位置し、第4側面74はx方向のy2側に位置する。第3側面73および第4側面74からは、導電支持部材1が露出していない。
図3および図6に示すように、第3側面73は、上部領域731、下部領域732、および中間領域733を有する。上部領域731は、中間領域733の上縁につながり、かつz方向に対してx方向のx2側に傾斜している。下部領域732は、中間領域733の下縁につながり、かつz方向に対してx方向のx2側に傾斜している。中間領域733は、z方向に対して平行であり、かつy方向に延びる帯状である。図3に示すように、中間領域733および下部領域732のそれぞれの一部には、第1ゲート痕75が形成されている。第1ゲート痕75は、当該第1ゲート痕75を除く第3側面73の他の部分よりも表面が粗である。第1ゲート痕75は、封止樹脂70をモールド成形により形成する際、流動化した樹脂の流入出により現れる痕跡である。
図4および図5に示すように、第4側面74は、上部領域741、下部領域742、および中間領域743を有する。上部領域741は、中間領域743の上縁につながり、かつz方向に対してx方向のx1側に傾斜している。下部領域742は、中間領域743の下縁につながり、かつz方向に対してx方向のx1側に傾斜している。中間領域743は、z方向に対して平行であり、かつy方向に延びる帯状である。図4に示すように、中間領域743および下部領域742のそれぞれの一部には、第2ゲート痕76が形成されている。第2ゲート痕76は、当該第2ゲート痕76を除く第4側面74の他の部分よりも表面が粗である。第2ゲート痕76は、封止樹脂70をモールド成形により形成する際、流動化した樹脂の流入出により現れる痕跡である。
次に、半導体装置A10を構成する制御素子41、駆動素子42、および絶縁素子50の作動について説明する。
複数の第5端子部332(第5リード33)に入力された2種類の制御信号は、複数の第1ワイヤ61を介して制御素子41に伝送される。制御素子41の内部に構成された一対のトランジスタ、およびパルスジェネレータにより、2種類の制御信号は、単一の低電圧パルス信号に変換される。低電圧パルス信号は、複数の第3ワイヤ63を介して、絶縁素子50の送信側インダクタに入力される。これにより、送信側インダクタに磁気結合された受信側インダクタから、駆動素子42の基準電圧に応じた高電圧パルス信号が出力される。高電圧パルス信号は、複数の第4ワイヤ64を介して駆動素子42に伝送される。高電圧パルス信号は、駆動素子42によりスイッチング素子を駆動させるためのゲート電圧に変換される。ゲート電圧は、第2ワイヤ62を介して複数の第6端子部342(第6リード34)のいずれかから出力される。
このように、絶縁素子50を境界として、制御素子41が半導体装置A10の低電圧領域、駆動素子42が半導体装置A10の高電圧領域となる。このため、制御素子41に導通する第1リード10、第3リード31、複数の第5リード33、複数の第1ワイヤ61、および複数の第3ワイヤ63は、半導体装置A10の低電圧領域となる。また、駆動素子42に導通する第2リード20、第4リード32、複数の第6リード34、複数の第2ワイヤ62、および複数の第4ワイヤ64は、半導体装置A10の高電圧領域となる。絶縁素子50は、低電圧領域と高電圧領域とを絶縁しつつ、低電圧領域と高電圧領域との間で、電気信号の伝送を行う。
次に、半導体装置A10の製造方法の一例について、図13~図15を参照して以下に説明する。図13~図15は、半導体装置A10の製造方法に係る工程を示す平面図である。
まず、図13に示すように、リードフレーム80を準備する。リードフレーム80は、板状の材料である。本実施形態においては、リードフレーム80の母材は、Cuからなる。リードフレーム80は、金属板にエッチング処理等を施すことにより形成される。リードフレーム80は、z方向に離間する主面80Aおよび裏面80Bを有する。凹部113、主面側凹部131a、および主面側凹部231aは、主面80A側からのハーフエッチングによって形成される。なお、リードフレーム80は、金属板に打ち抜き加工を施すことにより形成されてもよい。この場合、凹部113、主面側凹部131a、および主面側凹部231aは、主面80A側からのスタンピングによって形成される。
リードフレーム80は、導電支持部材1(第1リード10、第2リード20、第3リード31、第4リード32、複数の第5リード33、および複数の第6リード34)に加えて、フレーム81、複数の第1タイバー821、複数の第2タイバー822、および一対のダムバー83を有する。フレーム81、複数の第1タイバー821、複数の第2タイバー822、および一対のダムバー83は、半導体装置A10を構成しない。
z方向視において、フレーム81は、枠状である。フレーム81は、導電支持部材1、複数の第1タイバー821、複数の第2タイバー822、および一対のダムバー83を囲んでいる。第2リード20、第4リード32および複数の第6リード34のそれぞれのy方向のy2側の端は、フレーム81に連結されている。第1リード10、第3リード31および複数の第5リード33のそれぞれのy方向のy1側の端は、フレーム81に連結されている。
複数の第1タイバー821は、x方向に延びている。複数の第1タイバー821の各々は、そのx方向における両端が一対の第2タイバー822に連結されている。複数の第1タイバー821は、y方向のy2側に位置する一対の第1タイバー821と、y方向のy1側に位置する一対の第1タイバー821とを含む。第2リード20、第4リード32および複数の第6リード34は、y方向のy2側に位置する一対の第1タイバー821に連結されている。第1リード10、第3リード31および複数の第5リード33は、y方向のy1側に位置する一対の第1タイバー821に連結されている。
複数の第2タイバー822は、y方向に延びている。複数の第2タイバー822の各々は、そのy方向における一端がダムバー83に連結されている。複数の第2タイバー822は、y方向のy2側に位置する一対の第2タイバー822と、y方向のy1側に位置する一対の第2タイバー822とを含む。y方向のy2側およびy1側のそれぞれにおいて、一対の第2タイバー822および一対の第1タイバー821は、z方向視において枠状をなしている。
一対のダムバー83は、x方向におけるリードフレーム80の両側に連結されている。一対のダムバー83は、y方向に延び、かつ、導電支持部材1に向けて突出している。一対のダムバー83の各々には、切欠部831が設けられている。封止樹脂70をモールド成形により形成する際、切欠部831が流動化した樹脂の流入出口となるゲートになる。
次いで、図14に示すように、制御素子41および絶縁素子50をダイボンディングにより第1ダイパッド部11に接合し、駆動素子42をダイボンディングにより第2ダイパッド部21に接合する。これらの工程を経た後、複数の第1ワイヤ61、複数の第2ワイヤ62、複数の第3ワイヤ63、および複数の第4ワイヤ64の各々をワイヤボンディングにより形成する。ワイヤの形成工程では、リードフレーム80を金型で押さえた状態で加熱する。このとき、第1ダイパッド部11および第2ダイパッド部21は、金型で押さえられず、たとえば吸引によって固定されている。
第1ワイヤ61aの形成工程では、まず、キャピラリを制御素子41に向かって下降させ、ワイヤの先端を所定の電極411に押しつける。このとき、キャピラリの自重およびキャピラリから発振される超音波などの作用によって、ワイヤの先端が電極411に圧着されて、ファーストボンディングが行われる。次いで、ワイヤを送り出しながらキャピラリを上昇させることで、電極411上にボールボンドが形成される。次いで、第1接続部13の直上にキャピラリを移動させ、さらにキャピラリを下降させることにより、キャピラリの先端を第1接続部13の厚肉部13bに押しつける。これにより、ワイヤがキャピラリの先端と第1接続部13とに挟まれて圧着されて、セカンドボンディングが行われる。次いで、キャピラリを上昇させることで、ワイヤが切断される。他の第1ワイヤ61の形成工程も同様である。
第2ワイヤ62aの形成工程では、駆動素子42の電極421にファーストボンディングを行い、電極421上にボールボンドを形成して、第2接続部23の厚肉部23bにセカンドボンディングを行う。他の第2ワイヤ62の形成工程も同様である。第3ワイヤ63の形成工程では、絶縁素子50の低電圧電極53にファーストボンディングを行い、低電圧電極53上にボールボンドを形成して、制御素子41の電極411にセカンドボンディングを行う。第4ワイヤ64の形成工程では、絶縁素子50の高電圧電極54にファーストボンディングを行い、高電圧電極54上にボールボンドを形成して、駆動素子42の電極421にセカンドボンディングを行う。
次いで、封止樹脂70を形成する。封止樹脂70は、トランスファモールド成形により形成される。本工程においては、複数のキャビティ88を有する金型にリードフレーム80を収納する。この際、図15に示すように、リードフレーム80のうち、半導体装置A10において封止樹脂70に覆われた導電支持部材1の部分が、複数のキャビティ88のいずれかに収容されるようにする。その後、複数のキャビティ88の各々に流動化した樹脂を流し込む。流動化した樹脂は、各キャビティ88において、x方向のたとえばx1側の切欠部831の流入ゲートから流入され、図15の破線矢印に沿ってキャビティ88内部を流れ、x方向のたとえばx2側の切欠部831の流出ゲートから流出する。
複数のキャビティ88の中において流動化した封止樹脂70を固化させた後、複数のキャビティ88の各々に対して外方に位置する樹脂バリを高圧水などで除去する。この際、流入ゲートに位置する樹脂バリを除去すると、封止樹脂70に第1ゲート痕75が形成される。同様に、流出ゲートに位置する樹脂バリを除去すると、封止樹脂70に第2ゲート痕76が形成される。以上により封止樹脂70の形成が完了する。なお、流入ゲートと流出ゲートは反対であってもよい。
その後、ダイシングを行い、個片化することで、フレーム81、複数の第1タイバー821、複数の第2タイバー822、および一対のダムバー83によって互いにつながっていた第1リード10、第2リード20、第3リード31、第4リード32、複数の第5リード33、および複数の第6リード34が、適宜分離される。以上に示した工程を経ることで、半導体装置A10が製造される。
次に、半導体装置A10の作用効果について説明する。
本実施形態によると、第1リード10の第1接続部13は、主面側凹部131aが形成されており、厚肉部13bよりz方向寸法が小さい薄肉部を含んでいる。薄肉部は、厚肉部13bと比較して剛性が低いので、変形しやすい。したがって、製造工程のワイヤの形成工程においてリードフレーム80を加熱した場合、熱膨張による変形が薄肉部で吸収されて、第1ダイパッド部11の変位が緩和される。これにより、制御素子41の電極411に接合された第1ワイヤ61、絶縁素子50の低電圧電極53に接合された第3ワイヤ63、および、絶縁素子50の高電圧電極54に接合された第4ワイヤ64のボールボンドの形状安定性を向上できる。また、第2リード20の第2接続部23は、主面側凹部231aが形成されており、厚肉部23bよりz方向寸法が小さい薄肉部を含んでいる。したがって、製造工程のワイヤの形成工程においてリードフレーム80を加熱した場合、熱膨張による変形が薄肉部で吸収されて、第2ダイパッド部21の変位が緩和される。これにより、駆動素子42の電極421に接合された第2ワイヤ62のボールボンドの形状安定性を向上できる。また、主面側凹部131aおよび主面側凹部231aは、第1接続部13および第2接続部23と封止樹脂70との密着性を向上させる機能を有し、また、接合層49が広がりすぎることを防止する機能も有する。
また、本実施形態によると、第1接続部13は、2個の主面側凹部131aを備えており、2個の主面側凹部131aの間、および、x方向の両端部に厚肉部13bを有する。したがって、薄肉部がx方向の全体にわたって配置されている場合より、第1ダイパッド部11の安定性が高い。また、第2接続部23は、2個の主面側凹部231aを備えており、2個の主面側凹部231aの間、および、x方向の両端部に厚肉部23bを有する。したがって、薄肉部がx方向の全体にわたって配置されている場合より、第2ダイパッド部21の安定性が高い。
また、本実施形態によると、第1接続部13の第1ダイパッド部11につながる部分のx方向の寸法w1は、第1ダイパッド部11のx方向の寸法w2の1/2以上である。したがって、第1ダイパッド部11の安定性が高い。また、第2接続部23の第2ダイパッド部21につながる部分のx方向の寸法w1’は、第2ダイパッド部21のx方向の寸法w2’の1/2以上である。したがって、第2ダイパッド部21の安定性が高い。
また、本実施形態によると、主面側凹部131aの深さは、第1接続部13の厚さの40%以上60%以下である。これにより、薄肉部の剛性を低下させ、かつ、第1ダイパッド部11の安定性を確保できる。また、主面側凹部231aの深さは、第2接続部23の厚さの40%以上60%以下である。これにより、薄肉部の剛性を低下させ、かつ、第2ダイパッド部21の安定性を確保できる。
また、本実施形態によると、主面側凹部131aの幅の寸法w3は、第1接続部13のy方向の寸法w4の1/5以下である。これにより、第1ワイヤ61を接合するための肉厚部を確保できる。また、主面側凹部231aの幅の寸法w3’は、第2接続部23のy方向の寸法w4’の1/5以下である。これにより、第2ワイヤ62を接合するための肉厚部を確保できる。
図16~図20は、本開示の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
<第2実施形態>
図16および図17は、本開示の第2実施形態に係る半導体装置A20を説明するための図である。図16は、半導体装置A20を示す平面図であり、図2に対応する図である。図16においては、理解の便宜上、封止樹脂70を透過して、封止樹脂70の外形を想像線(二点鎖線)で示している。図17は、図16のXVII-XVII線に沿う断面図であり、図7に対応する図である。本実施形態の半導体装置A20は、主面側凹部131a,231aに代えて裏面側凹部132a,232aを備えている点で、第1実施形態と異なっている。
図16および図17は、本開示の第2実施形態に係る半導体装置A20を説明するための図である。図16は、半導体装置A20を示す平面図であり、図2に対応する図である。図16においては、理解の便宜上、封止樹脂70を透過して、封止樹脂70の外形を想像線(二点鎖線)で示している。図17は、図16のXVII-XVII線に沿う断面図であり、図7に対応する図である。本実施形態の半導体装置A20は、主面側凹部131a,231aに代えて裏面側凹部132a,232aを備えている点で、第1実施形態と異なっている。
本実施形態では、第1接続部13は、複数の主面側凹部131aを備えておらず、代わりに、複数の裏面側凹部132aを備えている。複数の裏面側凹部132aは、図17に示すように、裏面132からz方向に凹んでいる。また、図16に示すように、複数の裏面側凹部132aのz方向視における配置位置、形状、個数、および形成方法は、第1実施形態の半導体装置A10における複数の主面側凹部131aと同様である。本実施形態では、裏面側凹部132aが本開示の薄肉部の一例である。また、第2接続部23は、複数の主面側凹部231aを備えておらず、代わりに、複数の裏面側凹部232aを備えている。複数の裏面側凹部232aは、裏面232からz方向に凹んでいる。また、図16に示すように、複数の裏面側凹部232aのz方向視における配置位置、形状、個数、および形成方法は、第1実施形態の半導体装置A10における複数の主面側凹部231aと同様である。本実施形態では、裏面側凹部232aが本開示の薄肉部の一例である。
本実施形態によると、第1リード10の第1接続部13は、裏面側凹部132aが形成されており、厚肉部13bよりz方向寸法が小さい薄肉部を含んでいる。したがって、制御素子41の電極411に接合された第1ワイヤ61、絶縁素子50の低電圧電極53に接合された第3ワイヤ63、および、絶縁素子50の高電圧電極54に接合された第4ワイヤ64のボールボンドの形状安定性を向上できる。また、第2リード20の第2接続部23は、裏面側凹部232aが形成されており、厚肉部23bよりz方向寸法が小さい薄肉部を含んでいる。したがって、駆動素子42の電極421に接合された第2ワイヤ62のボールボンドの形状安定性を向上できる。また、裏面側凹部132aおよび裏面側凹部232aは、第1接続部13および第2接続部23と封止樹脂70との密着性を向上させる機能を有する。
<第3実施形態>
図18は、本開示の第3実施形態に係る半導体装置A30を説明するための図である。図18は、半導体装置A30を示す断面図であり、図7に対応する図である。本実施形態の半導体装置A30は、さらに裏面側凹部132a,232aを備えている点で、第1実施形態と異なっている。
図18は、本開示の第3実施形態に係る半導体装置A30を説明するための図である。図18は、半導体装置A30を示す断面図であり、図7に対応する図である。本実施形態の半導体装置A30は、さらに裏面側凹部132a,232aを備えている点で、第1実施形態と異なっている。
本実施形態では、第1接続部13は、複数の主面側凹部131aに加えて、複数の裏面側凹部132aを備えている。複数の裏面側凹部132aは、第2実施形態に係る複数の裏面側凹部132aと同様であり、図18に示すように、裏面132からz方向に凹んでいる。また、複数の裏面側凹部132aのz方向視における配置位置、形状、個数、および形成方法は、複数の主面側凹部131aと同様である。本実施形態では、主面側凹部131aおよび裏面側凹部132aの深さ(z方向の寸法)は、それぞれ、第1接続部13の厚さ(z方向の寸法)の1/4程度である。本実施形態では、主面側凹部131aと裏面側凹部132aとに挟まれた部分が本開示の薄肉部の一例である。したがって、薄肉部のz方向の寸法は、厚肉部13bのz方向の寸法の半分程度である。なお、主面側凹部131aおよび裏面側凹部132aの深さは限定されない。また、第2接続部23は、複数の主面側凹部231aに加えて、複数の裏面側凹部232aを備えている。複数の裏面側凹部232aは、第2実施形態に係る複数の裏面側凹部232aと同様であり、裏面232からz方向に凹んでいる。また、複数の裏面側凹部232aのz方向視における配置位置、形状、個数、および形成方法は、複数の主面側凹部231aと同様である。本実施形態では、主面側凹部231aおよび裏面側凹部232aの深さ(z方向の寸法)は、それぞれ、第2接続部23の厚さ(z方向の寸法)の1/4程度である。本実施形態では、主面側凹部231aと裏面側凹部232aとに挟まれた部分が本開示の薄肉部の一例である。したがって、薄肉部のz方向の寸法は、厚肉部23bのz方向の寸法の半分程度である。なお、主面側凹部231aおよび裏面側凹部232aの深さは限定されない。
本実施形態によると、第1リード10の第1接続部13は、主面側凹部131aおよび裏面側凹部132aが形成されており、厚肉部13bよりz方向寸法が小さい薄肉部を含んでいる。したがって、制御素子41の電極411に接合された第1ワイヤ61、絶縁素子50の低電圧電極53に接合された第3ワイヤ63、および、絶縁素子50の高電圧電極54に接合された第4ワイヤ64のボールボンドの形状安定性を向上できる。また、第2リード20の第2接続部23は、主面側凹部231aおよび裏面側凹部232aが形成されており、厚肉部23bよりz方向寸法が小さい薄肉部を含んでいる。したがって、駆動素子42の電極421に接合された第2ワイヤ62のボールボンドの形状安定性を向上できる。また、主面側凹部131a,231aおよび裏面側凹部132a,232aは、第1接続部13および第2接続部23と封止樹脂70との密着性を向上させる機能を有する。また、主面側凹部131a,231aは、接合層49が広がりすぎることを防止する機能も有する。
なお、本実施形態では、主面側凹部131aと裏面側凹部132a、および、主面側凹部231aと裏面側凹部232aが、z方向視における配置位置、形状、および個数が同様である場合について説明したが、これに限られず、異なっていてもよい。
<第4実施形態>
図19は、本開示の第4実施形態に係る半導体装置A40を説明するための図である。図19は、半導体装置A40を示す平面図であり、図2に対応する図である。図19においては、理解の便宜上、封止樹脂70を透過して、封止樹脂70の外形を想像線(二点鎖線)で示している。本実施形態の半導体装置A40は、主面側凹部131a,231aの形状が、第1実施形態と異なっている。
図19は、本開示の第4実施形態に係る半導体装置A40を説明するための図である。図19は、半導体装置A40を示す平面図であり、図2に対応する図である。図19においては、理解の便宜上、封止樹脂70を透過して、封止樹脂70の外形を想像線(二点鎖線)で示している。本実施形態の半導体装置A40は、主面側凹部131a,231aの形状が、第1実施形態と異なっている。
本実施形態では、主面側凹部131aは、1個であり、第1接続部13のx方向の全体にわたって延びている。主面側凹部131aの配置位置、深さ、幅、および形成方法は、第1実施形態に係る主面側凹部131aと同様である。また、主面側凹部231aは、1個であり、第2接続部23のx方向の全体にわたって延びている。主面側凹部231aの配置位置、深さ、幅、および形成方法は、第1実施形態に係る主面側凹部231aと同様である。
本実施形態においても、第1リード10の第1接続部13は、主面側凹部131aが形成されており、厚肉部13bよりz方向寸法が小さい薄肉部を含んでいる。したがって、制御素子41の電極411に接合された第1ワイヤ61、絶縁素子50の低電圧電極53に接合された第3ワイヤ63、および、絶縁素子50の高電圧電極54に接合された第4ワイヤ64のボールボンドの形状安定性を向上できる。また、第2リード20の第2接続部23は、主面側凹部231aが形成されており、厚肉部23bよりz方向寸法が小さい薄肉部を含んでいる。したがって、駆動素子42の電極421に接合された第2ワイヤ62のボールボンドの形状安定性を向上できる。さらに、本実施形態によると、主面側凹部131aが第1接続部13のx方向の全体にわたって延びているので、薄肉部の剛性をより低下できる。したがって、第1ダイパッド部11の変位がより緩和され、ボールボンドの形状安定性をより向上できる。また、主面側凹部231aが第2接続部23のx方向の全体にわたって延びているので、薄肉部の剛性をより低下できる。したがって、第2ダイパッド部21の変位がより緩和され、ボールボンドの形状安定性をより向上できる。
<第5実施形態>
図20は、本開示の第5実施形態に係る半導体装置A50を説明するための図である。図20は、半導体装置A50を示す平面図であり、図2に対応する図である。図20においては、理解の便宜上、封止樹脂70を透過して、封止樹脂70の外形を想像線(二点鎖線)で示している。本実施形態の半導体装置A50は、主面側凹部131a,231aの形状が、第1実施形態と異なっている。
図20は、本開示の第5実施形態に係る半導体装置A50を説明するための図である。図20は、半導体装置A50を示す平面図であり、図2に対応する図である。図20においては、理解の便宜上、封止樹脂70を透過して、封止樹脂70の外形を想像線(二点鎖線)で示している。本実施形態の半導体装置A50は、主面側凹部131a,231aの形状が、第1実施形態と異なっている。
本実施形態では、主面側凹部131aは、2個であり、それぞれが第1接続部13のx方向の全体にわたって延びている。2個の主面側凹部131aは、y方向に並んで配置されている。各主面側凹部131aの幅は、第1実施形態に係る主面側凹部131aの1/2程度である。主面側凹部131aの配置位置、深さ、および形成方法は、第1実施形態に係る主面側凹部131aと同様である。また、主面側凹部231aは、2個であり、それぞれが第1接続部13のx方向の全体にわたって延びている。2個の主面側凹部231aは、y方向に並んで配置されている。各主面側凹部231aの幅は、第1実施形態に係る主面側凹部231aの1/2程度である。主面側凹部231aの配置位置、深さ、および形成方法は、第1実施形態に係る主面側凹部231aと同様である。
本実施形態においても、第1リード10の第1接続部13は、主面側凹部131aが形成されており、厚肉部13bよりz方向寸法が小さい薄肉部を含んでいる。したがって、制御素子41の電極411に接合された第1ワイヤ61、絶縁素子50の低電圧電極53に接合された第3ワイヤ63、および、絶縁素子50の高電圧電極54に接合された第4ワイヤ64のボールボンドの形状安定性を向上できる。また、第2リード20の第2接続部23は、主面側凹部231aが形成されており、厚肉部23bよりz方向寸法が小さい薄肉部を含んでいる。したがって、駆動素子42の電極421に接合された第2ワイヤ62のボールボンドの形状安定性を向上できる。さらに、本実施形態によると、2個の主面側凹部131aが第1接続部13のx方向の全体にわたって延びているので、薄肉部の剛性をより低下できる。したがって、第1ダイパッド部11の変位がより緩和され、ボールボンドの形状安定性をより向上できる。また、2個の主面側凹部231aが第2接続部23のx方向の全体にわたって延びているので、薄肉部の剛性をより低下できる。したがって、第2ダイパッド部21の変位がより緩和され、ボールボンドの形状安定性をより向上できる。なお、主面側凹部131aおよび主面側凹部231aの個数は、3個以上であってもよい。
本開示に係る半導体装置は、先述した実施形態に限定されるものではない。本開示に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
付記1.
第1リードを含む導電支持部材と、
前記第1リードに搭載された第1半導体素子と、
前記導電支持部材の少なくとも一部、および、前記第1半導体素子を覆う封止樹脂と、
を備え、
前記第1リードは、第1ダイパッド部と、この第1ダイパッド部につながる第1接続部と、この第1接続部につながる第1端子部とを備えており、
前記第1半導体素子は前記第1ダイパッド部の主面に搭載されており
前記第1接続部は、前記第1ダイパッド部の厚さ方向、および、この厚さ方向に直交する第1方向の双方に直交する第2方向において、前記第1ダイパッド部と前記第1端子部との間に配置されており、かつ、前記封止樹脂に覆われており、
前記第1接続部は、その全体が前記封止樹脂から露出しており、
前記第1接続部は、厚肉部と、前記厚さ方向の寸法が前記厚肉部より小さい少なくとも1つの薄肉部とを含んでいる、半導体装置。
付記2.
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記第1方向に沿って長状に延びている、付記1に記載の半導体装置。
付記3.
前記第1接続部は、前記第1方向に互いに離間する第1縁および第2縁を有しており、前記少なくとも1つの薄肉部は、前記第1縁から前記第2縁まで延びている、付記2に記載の半導体装置。
付記4.
前記少なくとも1つの薄肉部は、第1薄肉部および第2薄肉部を含んでおり、前記第1薄肉部と前記第2薄肉部とは、前記第1方向に沿って配置されている、付記2に記載の半導体装置。
付記5.
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記第1ダイパッド部に接している、付記2ないし4のいずれかに記載の半導体装置。
付記6.
前記少なくとも1つの薄肉部の前記第2方向の寸法は、前記第1接続部の前記第2方向の寸法の1/5以下である、付記1ないし5のいずれかに記載の半導体装置。
付記7.
前記少なくとも1つの薄肉部の前記厚さ方向の寸法は、前記厚肉部の前記厚さ方向の寸法の40%以上60%以下である、付記1ないし6のいずれかに記載の半導体装置。
付記8.
前記第1接続部の前記第1ダイパッド部との接続部分の前記第1方向の寸法は、前記第1ダイパッド部の前記第1方向の寸法の1/2以上である、付記1ないし7のいずれかに記載の半導体装置。
付記9.
前記第1接続部は、前記第1ダイパッド部の前記主面と同じ側を向く接続部主面と、前記接続部主面とは反対側の接続部裏面とを備えている、付記1ないし8のいずれかに記載の半導体装置。
付記10.
前記第1接続部は、前記接続部主面から前記厚さ方向に凹む主面側凹部を備え、
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記接続部裏面と前記主面側凹部とに挟まれた部分により形成される、付記9に記載の半導体装置。
付記11.
前記第1接続部は、前記接続部裏面から前記厚さ方向に凹む裏面側凹部を備え、
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記接続部主面と前記裏面側凹部とに挟まれた部分により形成される、付記9に記載の半導体装置。
付記12.
前記第1接続部は、前記接続部主面から前記厚さ方向に凹む主面側凹部と、前記接続部裏面から前記厚さ方向に凹む裏面側凹部と、を備え、
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記主面側凹部と前記裏面側凹部とに挟まれた部分により形成される、付記9に記載の半導体装置。
付記13.
前記第1半導体素子に接続された第1端および前記第1接続部に接続された第2端を有するワイヤをさらに備え、
前記ワイヤは、前記少なくとも1つの薄肉部から離間した位置で前記第1接続部に接続されている、付記1ないし12のいずれかに記載の半導体装置。
付記14.
第2半導体素子をさらに備え、
前記導電支持部材は、前記第2半導体素子が搭載され、かつ、前記第1ダイパッド部とは電位が異なる第2ダイパッド部を備える第2リードをさらに含む、付記1ないし13のいずれかに記載の半導体装置。
付記15.
前記第1ダイパッド部に搭載された第3半導体素子をさらに備え、
前記第1半導体素子は、制御素子であり、
前記第3半導体素子は、前記制御素子に導通する絶縁素子であり、
前記第2半導体素子は、前記絶縁素子に導通する駆動素子である、付記14に記載の半導体装置。
付記16.
前記第1ダイパッド部および前記第2ダイパッド部は、前記第1方向に互いに離間配置され、
前記第2リードは、前記第2ダイパッド部につながる第2接続部と、この第2接続部につながる第2端子部とを備えており、
前記第2接続部は、前記第2方向において、前記第2ダイパッド部と前記第2端子部との間に配置されており、かつ、前記封止樹脂に覆われており、
前記第2方向において、前記第2端子部は、前記第1ダイパッド部および前記第2ダイパッド部を基準として、前記第1端子部とは反対側に配置されており、
前記第2接続部は、その全体が前記封止樹脂から露出しており、
前記導電支持部材は、前記第1方向に沿って配列され、かつ、前記第1半導体素子に導通する複数の入力側リードと、前記第1方向に沿って配列され、かつ、前記第2半導体素子に導通する複数の出力側リードと、をさらに含み、
前記封止樹脂は、前記第2方向において互いに離間した第1側面および第2側面を有し、
前記複数の入力側リードおよび前記第1端子部は、前記第1側面から前記封止樹脂の外部に突出しており、
前記複数の出力側リードおよび前記第2端子部は、前記第2側面から前記封止樹脂の外部に突出している、付記14または15に記載の半導体装置。
付記17.
前記導電支持部材は、Cuを含む合金からなる、付記1ないし16のいずれかに記載の半導体装置。
付記18.
前記封止樹脂は、電気絶縁性を有するエポキシ樹脂からなる、付記1ないし17のいずれかに記載の半導体装置。
第1リードを含む導電支持部材と、
前記第1リードに搭載された第1半導体素子と、
前記導電支持部材の少なくとも一部、および、前記第1半導体素子を覆う封止樹脂と、
を備え、
前記第1リードは、第1ダイパッド部と、この第1ダイパッド部につながる第1接続部と、この第1接続部につながる第1端子部とを備えており、
前記第1半導体素子は前記第1ダイパッド部の主面に搭載されており
前記第1接続部は、前記第1ダイパッド部の厚さ方向、および、この厚さ方向に直交する第1方向の双方に直交する第2方向において、前記第1ダイパッド部と前記第1端子部との間に配置されており、かつ、前記封止樹脂に覆われており、
前記第1接続部は、その全体が前記封止樹脂から露出しており、
前記第1接続部は、厚肉部と、前記厚さ方向の寸法が前記厚肉部より小さい少なくとも1つの薄肉部とを含んでいる、半導体装置。
付記2.
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記第1方向に沿って長状に延びている、付記1に記載の半導体装置。
付記3.
前記第1接続部は、前記第1方向に互いに離間する第1縁および第2縁を有しており、前記少なくとも1つの薄肉部は、前記第1縁から前記第2縁まで延びている、付記2に記載の半導体装置。
付記4.
前記少なくとも1つの薄肉部は、第1薄肉部および第2薄肉部を含んでおり、前記第1薄肉部と前記第2薄肉部とは、前記第1方向に沿って配置されている、付記2に記載の半導体装置。
付記5.
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記第1ダイパッド部に接している、付記2ないし4のいずれかに記載の半導体装置。
付記6.
前記少なくとも1つの薄肉部の前記第2方向の寸法は、前記第1接続部の前記第2方向の寸法の1/5以下である、付記1ないし5のいずれかに記載の半導体装置。
付記7.
前記少なくとも1つの薄肉部の前記厚さ方向の寸法は、前記厚肉部の前記厚さ方向の寸法の40%以上60%以下である、付記1ないし6のいずれかに記載の半導体装置。
付記8.
前記第1接続部の前記第1ダイパッド部との接続部分の前記第1方向の寸法は、前記第1ダイパッド部の前記第1方向の寸法の1/2以上である、付記1ないし7のいずれかに記載の半導体装置。
付記9.
前記第1接続部は、前記第1ダイパッド部の前記主面と同じ側を向く接続部主面と、前記接続部主面とは反対側の接続部裏面とを備えている、付記1ないし8のいずれかに記載の半導体装置。
付記10.
前記第1接続部は、前記接続部主面から前記厚さ方向に凹む主面側凹部を備え、
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記接続部裏面と前記主面側凹部とに挟まれた部分により形成される、付記9に記載の半導体装置。
付記11.
前記第1接続部は、前記接続部裏面から前記厚さ方向に凹む裏面側凹部を備え、
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記接続部主面と前記裏面側凹部とに挟まれた部分により形成される、付記9に記載の半導体装置。
付記12.
前記第1接続部は、前記接続部主面から前記厚さ方向に凹む主面側凹部と、前記接続部裏面から前記厚さ方向に凹む裏面側凹部と、を備え、
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記主面側凹部と前記裏面側凹部とに挟まれた部分により形成される、付記9に記載の半導体装置。
付記13.
前記第1半導体素子に接続された第1端および前記第1接続部に接続された第2端を有するワイヤをさらに備え、
前記ワイヤは、前記少なくとも1つの薄肉部から離間した位置で前記第1接続部に接続されている、付記1ないし12のいずれかに記載の半導体装置。
付記14.
第2半導体素子をさらに備え、
前記導電支持部材は、前記第2半導体素子が搭載され、かつ、前記第1ダイパッド部とは電位が異なる第2ダイパッド部を備える第2リードをさらに含む、付記1ないし13のいずれかに記載の半導体装置。
付記15.
前記第1ダイパッド部に搭載された第3半導体素子をさらに備え、
前記第1半導体素子は、制御素子であり、
前記第3半導体素子は、前記制御素子に導通する絶縁素子であり、
前記第2半導体素子は、前記絶縁素子に導通する駆動素子である、付記14に記載の半導体装置。
付記16.
前記第1ダイパッド部および前記第2ダイパッド部は、前記第1方向に互いに離間配置され、
前記第2リードは、前記第2ダイパッド部につながる第2接続部と、この第2接続部につながる第2端子部とを備えており、
前記第2接続部は、前記第2方向において、前記第2ダイパッド部と前記第2端子部との間に配置されており、かつ、前記封止樹脂に覆われており、
前記第2方向において、前記第2端子部は、前記第1ダイパッド部および前記第2ダイパッド部を基準として、前記第1端子部とは反対側に配置されており、
前記第2接続部は、その全体が前記封止樹脂から露出しており、
前記導電支持部材は、前記第1方向に沿って配列され、かつ、前記第1半導体素子に導通する複数の入力側リードと、前記第1方向に沿って配列され、かつ、前記第2半導体素子に導通する複数の出力側リードと、をさらに含み、
前記封止樹脂は、前記第2方向において互いに離間した第1側面および第2側面を有し、
前記複数の入力側リードおよび前記第1端子部は、前記第1側面から前記封止樹脂の外部に突出しており、
前記複数の出力側リードおよび前記第2端子部は、前記第2側面から前記封止樹脂の外部に突出している、付記14または15に記載の半導体装置。
付記17.
前記導電支持部材は、Cuを含む合金からなる、付記1ないし16のいずれかに記載の半導体装置。
付記18.
前記封止樹脂は、電気絶縁性を有するエポキシ樹脂からなる、付記1ないし17のいずれかに記載の半導体装置。
A10,A20,A30,A40,A50:半導体装置
1:導電支持部材 10:第1リード
11:第1ダイパッド部 111:主面
112:裏面 113:凹部
12:第1端子部 13:第1接続部
131:主面 131a:主面側凹部
132:裏面 132a:裏面側凹部
135:貫通孔 13b:厚肉部
20:第2リード 21:第2ダイパッド部
211:主面 212:裏面
22:第2端子部 23:第2接続部
231:主面 231a:主面側凹部
232:裏面 232a:裏面側凹部
235:貫通孔 23b:厚肉部
31:第3リード 311:第3パッド部
311a:貫通孔 312:第3端子部
32:第4リード 321:第4パッド部
321a:貫通孔 322:第4端子部
33:第5リード 331:第5パッド部
331a:貫通孔 332:第5端子部
34:第6リード 341:第6パッド部
341a:貫通孔 342:第6端子部
41:制御素子 411:電極
42:駆動素子 421:電極
49:接合層 50:絶縁素子
53:低電圧電極 54:高電圧電極
61,61a:第1ワイヤ 62,62a:第2ワイヤ
63:第3ワイヤ 64:第4ワイヤ
70:封止樹脂 71:第1側面
72:第2側面 73:第3側面
731:上部領域 732:下部領域
733:中間領域 74:第4側面
741:上部領域 742:下部領域
743:中間領域 75:第1ゲート痕
76:第2ゲート痕 80:リードフレーム
80A:主面 80B:裏面
81:フレーム 821:第1タイバー
822:第2タイバー 83:ダムバー
831:切欠部 88:キャビティ
1:導電支持部材 10:第1リード
11:第1ダイパッド部 111:主面
112:裏面 113:凹部
12:第1端子部 13:第1接続部
131:主面 131a:主面側凹部
132:裏面 132a:裏面側凹部
135:貫通孔 13b:厚肉部
20:第2リード 21:第2ダイパッド部
211:主面 212:裏面
22:第2端子部 23:第2接続部
231:主面 231a:主面側凹部
232:裏面 232a:裏面側凹部
235:貫通孔 23b:厚肉部
31:第3リード 311:第3パッド部
311a:貫通孔 312:第3端子部
32:第4リード 321:第4パッド部
321a:貫通孔 322:第4端子部
33:第5リード 331:第5パッド部
331a:貫通孔 332:第5端子部
34:第6リード 341:第6パッド部
341a:貫通孔 342:第6端子部
41:制御素子 411:電極
42:駆動素子 421:電極
49:接合層 50:絶縁素子
53:低電圧電極 54:高電圧電極
61,61a:第1ワイヤ 62,62a:第2ワイヤ
63:第3ワイヤ 64:第4ワイヤ
70:封止樹脂 71:第1側面
72:第2側面 73:第3側面
731:上部領域 732:下部領域
733:中間領域 74:第4側面
741:上部領域 742:下部領域
743:中間領域 75:第1ゲート痕
76:第2ゲート痕 80:リードフレーム
80A:主面 80B:裏面
81:フレーム 821:第1タイバー
822:第2タイバー 83:ダムバー
831:切欠部 88:キャビティ
Claims (18)
- 第1リードを含む導電支持部材と、
前記第1リードに搭載された第1半導体素子と、
前記導電支持部材の少なくとも一部、および、前記第1半導体素子を覆う封止樹脂と、
を備え、
前記第1リードは、第1ダイパッド部と、この第1ダイパッド部につながる第1接続部と、この第1接続部につながる第1端子部とを備えており、
前記第1半導体素子は前記第1ダイパッド部の主面に搭載されており、
前記第1接続部は、前記第1ダイパッド部の厚さ方向、および、この厚さ方向に直交する第1方向の双方に直交する第2方向において、前記第1ダイパッド部と前記第1端子部との間に配置されており、かつ、前記封止樹脂に覆われており、
前記第1端子部は、その全体が前記封止樹脂から露出しており、
前記第1接続部は、厚肉部と、前記厚さ方向の寸法が前記厚肉部より小さい少なくとも1つの薄肉部とを含んでいる、半導体装置。 - 前記少なくとも1つの薄肉部は、前記第1方向に沿って長状に延びている、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1接続部は、前記第1方向に互いに離間する第1縁および第2縁を有しており、前記少なくとも1つの薄肉部は、前記第1縁から前記第2縁まで延びている、請求項2に記載の半導体装置。
- 前記少なくとも1つの薄肉部は、第1薄肉部および第2薄肉部を含んでおり、前記第1薄肉部と前記第2薄肉部とは、前記第1方向に沿って配置されている、請求項2に記載の半導体装置。
- 前記少なくとも1つの薄肉部は、前記第1ダイパッド部に接している、請求項2ないし4のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記少なくとも1つの薄肉部の前記第2方向の寸法は、前記第1接続部の前記第2方向の寸法の1/5以下である、請求項1ないし5のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記少なくとも1つの薄肉部の前記厚さ方向の寸法は、前記厚肉部の前記厚さ方向の寸法の40%以上60%以下である、請求項1ないし6のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1接続部と前記第1ダイパッド部との接続部分の前記第1方向の寸法は、前記第1ダイパッド部の前記第1方向の寸法の1/2以上である、請求項1ないし7のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1接続部は、前記第1ダイパッド部の前記主面と同じ側を向く接続部主面と、前記接続部主面とは反対側の接続部裏面とを備えている、請求項1ないし8のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1接続部は、前記接続部主面から前記厚さ方向に凹む主面側凹部を備え、
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記接続部裏面と前記主面側凹部とに挟まれた部分により形成される、請求項9に記載の半導体装置。 - 前記第1接続部は、前記接続部裏面から前記厚さ方向に凹む裏面側凹部を備え、
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記接続部主面と前記裏面側凹部とに挟まれた部分により形成される、請求項9に記載の半導体装置。 - 前記第1接続部は、前記接続部主面から前記厚さ方向に凹む主面側凹部と、前記接続部裏面から前記厚さ方向に凹む裏面側凹部と、を備え、
前記少なくとも1つの薄肉部は、前記主面側凹部と前記裏面側凹部とに挟まれた部分により形成される、請求項9に記載の半導体装置。 - 前記第1半導体素子に接続された第1端および前記第1接続部に接続された第2端を有するワイヤをさらに備え、
前記ワイヤの前記第2端は、前記少なくとも1つの薄肉部から離間した位置で前記第1接続部に接続されている、請求項1ないし12のいずれかに記載の半導体装置。 - 第2半導体素子をさらに備え、
前記導電支持部材は、前記第2半導体素子が搭載され、かつ、前記第1ダイパッド部とは電位が異なる第2ダイパッド部を備える第2リードをさらに含む、請求項1ないし13のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記第1ダイパッド部に搭載された第3半導体素子をさらに備え、
前記第1半導体素子は、制御素子であり、
前記第3半導体素子は、前記制御素子に導通する絶縁素子であり、
前記第2半導体素子は、前記絶縁素子に導通する駆動素子である、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記第1ダイパッド部および前記第2ダイパッド部は、前記第1方向に互いに離間配置され、
前記第2リードは、前記第2ダイパッド部につながる第2接続部と、この第2接続部につながる第2端子部とを備えており、
前記第2接続部は、前記第2方向において、前記第2ダイパッド部と前記第2端子部との間に配置されており、かつ、前記封止樹脂に覆われており、
前記第2方向において、前記第2端子部は、前記第1ダイパッド部および前記第2ダイパッド部を基準として、前記第1端子部とは反対側に配置されており、
前記第2端子部は、その全体が前記封止樹脂から露出しており、
前記導電支持部材は、前記第1方向に沿って配列され、かつ、前記第1半導体素子に導通する複数の入力側リードと、前記第1方向に沿って配列され、かつ、前記第2半導体素子に導通する複数の出力側リードと、をさらに含み、
前記封止樹脂は、前記第2方向に互いに離間した第1側面および第2側面を有し、
前記複数の入力側リードおよび前記第1端子部は、前記第1側面から前記封止樹脂の外部に突出しており、
前記複数の出力側リードおよび前記第2端子部は、前記第2側面から前記封止樹脂の外部に突出している、請求項14または15に記載の半導体装置。 - 前記導電支持部材は、Cuを含む合金からなる、請求項1ないし16のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記封止樹脂は、電気絶縁性を有するエポキシ樹脂からなる、請求項1ないし17のいずれかに記載の半導体装置。
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