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JP2008306115A - 半導体装置 - Google Patents

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JP2008306115A
JP2008306115A JP2007154028A JP2007154028A JP2008306115A JP 2008306115 A JP2008306115 A JP 2008306115A JP 2007154028 A JP2007154028 A JP 2007154028A JP 2007154028 A JP2007154028 A JP 2007154028A JP 2008306115 A JP2008306115 A JP 2008306115A
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electrode
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Koji Tamura
幸治 田村
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

【課題】半導体チップを支持したり外部回路と接続させるためのフレームの材料利用効率を向上させた半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体チップと、１枚の同じ導電性板材から分離された第１フレームと第２フレームとを備え、第１フレームは、第１の外部リードと、第２フレーム側に突出して第１の外部リードと一体に設けられ、半導体チップの第１の電極に接合されたコネクタ部とを有し、第２フレームは、コネクタ部が導電性板材から切り取られたことで形成された切欠部と、切欠部の周囲に設けられ半導体チップを支持するダイパッド部と、ダイパッド部より外側に突出してダイパッド部に一体に設けられた第２の外部リードとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置に関し、特にダイパッド部とコネクタ部とで半導体チップを挟んだ構造を有する半導体装置に関する。
近年、特にディスクリート半導体装置において、低抵抗化のため、チップと外部リードとの接続構造として、ワイヤボンディングではなく、アルミニウムや銅などの板状のコネクタまたはストラップを用いた構造が提案され（例えば特許文献１）、そのような製品も多くなってきている。
しかし、コネクタは、チップのマウントフレームとは別の部材からカット・成型したものが一般的であり、材料の利用効率が悪い。
特開２０００−１１４４４５号公報
本発明は、半導体チップを支持したり外部回路と接続させるためのフレームの材料利用効率を向上させた半導体装置を提供する。
本発明の一態様によれば、第１の面に第１の電極が形成され、前記第１の面の反対側の第２の面に第２の電極が形成された半導体チップと、１枚の同じ導電性板材から分離された第１フレームと第２フレームと、を備え、前記第１フレームは、第１の外部リードと、前記第２フレーム側に突出して前記第１の外部リードと一体に設けられ、前記半導体チップの前記第１の電極に接合されたコネクタ部とを有し、前記第２フレームは、前記コネクタ部が前記導電性板材から切り取られたことで形成された切欠部と、前記切欠部の周囲に設けられ前記半導体チップを支持するダイパッド部と、前記ダイパッド部より外側に突出して前記ダイパッド部に一体に設けられた第２の外部リードとを有することを特徴とする半導体装置が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、第１の面に第１の電極が形成され、前記第１の面の反対側の第２の面に第２の電極が形成された半導体チップと、第１の外部リードと、前記第１の外部リードと一体に設けられ、前記半導体チップの前記第１の電極に接合されたコネクタ部とを有する第１フレームと、前記コネクタ部の形状に対応した形状を有する切欠部と、前記切欠部の周囲に設けられ前記半導体チップを支持するダイパッド部と、前記ダイパッド部より外側に突出して前記ダイパッド部に一体に設けられた第２の外部リードとを有する第２フレームと、を備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。
本発明によれば、半導体チップを支持したり外部回路と接続させるためのフレームの材料利用効率を向上させた半導体装置が提供される。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の要部の構成を示す模式斜視図である。図１（ａ）は半導体チップ１を第１の面２側から見た斜視図であり、図１（ｂ）はその裏面側から見た斜視図である。
本実施形態に係る半導体装置は、半導体チップ１と、半導体チップ１に形成された電極と外部回路との間の電気的接続を担う第１〜第３フレーム１１〜１３とを備える。
半導体チップ１には、例えばソース、ドレイン、ゲートを有するトランジスタが集積された集積回路が形成されている。半導体チップ１は、第１の面２とこの反対側の第２の面４とを有する。第１の面２には、第１の電極３と第３の電極７とが互いに絶縁分離されて形成されている。第１の電極３は、第１の面２の大部分を占めて形成され、例えば半導体チップ１に形成された集積回路のソース電極に接続されている。第３の電極７は、例えば半導体チップ１に形成された集積回路のゲート電極に接続されている。第２の面４には、例えば半導体チップ１に形成された集積回路のドレイン電極に接続された第２の電極が形成されている。
第１〜第３のフレーム１１〜１３は、１枚の同じ導電性板材（例えば銅からなる）から切り出されて分離されたものである。
第１フレーム１１は、一体に設けられた第１の外部リード１５、第１の内部リード１６およびコネクタ部１４を有する。第２フレーム１２は、一体に設けられた第２の外部リード１７およびダイパッド部１８を有する。第３フレーム１３は、一体に設けられた第３の外部リード２１およびワイヤボンディング部２２を有する。
第２フレーム１２におけるダイパッド部１８の内側には切欠部１９が形成されている。切欠部１９は四角形状の切り欠きとして形成され、その三縁部をダイパッド部１８に囲まれている。この切欠部１９は、コネクタ部１４の形状に対応した形状を有している。第２の外部リード１７は、ダイパッド部１８における対向する一対の外縁部に一体に設けられ、その外縁部からダイパッド部１８の外側へと突出している。例えば、一方の外縁部に２つの第２の外部リード１７が設けられ、他方の外縁部にも２つの第２の外部リード１７が設けられている。
半導体チップ１の平面サイズは切欠部１９の大きさより大きく、半導体チップ１は切欠部１９の周囲のダイパッド部１８上に支持される。半導体チップ１の第２の面４に形成された第２の電極（図示せず）は、第２の面４における周縁部に形成され、その第２の電極が例えばはんだ等の導電性接合材を介してダイパッド部１８に接合される。あるいは、超音波接合法により、第２の電極をダイパッド部１８に接合させてもよい。これにより、半導体チップ１の第２の電極は、第２の外部リード１７と電気的に接続される。なお、第２の電極は、前記周縁部よりも内側の部分に形成してあってもよいが、その部分は半導体チップ１がダイパッド部１８にマウントされたときに切欠部１９に臨む部分であるのでダイパッド部１８とのコンタクトはとれない。
第１フレーム１１における第１の外部リード１５及び第１の内部リード１６は、半導体チップ１より外側に位置し、半導体チップ１に重なっていない。第１の外部リード１５は、ダイパッド部１８の一方の外縁部に設けられた第２の外部リード１７と同じ面内（同じ高さ位置）で略平行に並んで位置している。
第１の内部リード１６は第１の外部リード１５より内側に延在し、その第１の内部リード１６における第２フレーム１２（半導体チップ１）側の内側縁部には、第２フレーム１２（半導体チップ１）側に突出した板バネ状のコネクタ部１４が片持ち支持されている。
コネクタ部１４は、第１の内部リード１６側から順に一体に設けられた湾曲部１４ｂと先端部１４ａとを有する。湾曲部１４ｂは、半導体チップ１のエッジに当たらないように、第１の内部リード１６と先端部１４ａとの間を上に凸状の弧を描くようにつないでいる。
先端部１４ａは、半導体チップ１の第１の面２に対して対向する平板状に形成されている。先端部１４ａの裏面は、例えばはんだ等の導電性接合材を介して、半導体チップ１の第１の面２に形成された第１の電極３に接合される。あるいは、超音波接合法により、第１の電極３と、コネクタ部１４の先端部１４ａとを接合してもよい。すなわち、半導体チップ１の第１の電極３は、コネクタ部１４を介して第１の外部リード１５と電気的に接続される。
第３フレーム１３は、半導体チップ１より外側に位置し、半導体チップ１に重なっていない。第３フレーム１３の第３の外部リード２１は、第１の外部リード１５及びこれと並んで設けられた第２の外部リード１７の突出方向とは反対方向に突出し、すなわち、第１の外部リード１５と並んで設けられていない第２の外部リード１７と略平行に並んでいる。第３の外部リード２１より内側（第１フレーム１１側）に位置するワイヤボンディング部２２は、導電性のワイヤ２３を介して、半導体チップ１の第１の面２に形成された第３の電極７と接続されている。したがって、半導体チップ１の第３の電極７は、ワイヤ２３を介して第３の外部リード２１と電気的に接続されている。
半導体チップ１は、コネクタ部１４とダイパッド部１８とで、表裏面側から挟まれた構造となるが、そのとき、コネクタ部１４と第１の電極３との接合信頼性を高める観点から、板バネ状のコネクタ部１４に下方への弾性復元力が作用して先端部１４ａが第１の電極３に押し付けられる状態となることが望ましい。
半導体チップ１の第１の電極３にコネクタ部１４の先端部１４ａが押し付けられるようにするには、コネクタ部１４が自然状態で、ダイパッド部１８の表面からの、先端部１４ａの裏面高さが、半導体チップ１の厚さより小さくなるように設定すればよい。この場合、半導体チップ１のマウント時には、コネクタ部１４を少し持ち上げて横方向から半導体チップ１をダイパッド部１８の表面上に供給する。
半導体チップ１と第１〜第３フレーム１１〜１３との接合後、図２に示すように、外部リード１５、１７、２１以外の部分を樹脂２５で封止する工程が行われ、本実施形態に係る半導体装置が得られる。
本実施形態によれば、ダイパッド部１８、外部リード１５、１７、２１、および外部リードのうちの一つ（本実施形態では第１の外部リード１５）に一体なコネクタ部１４は、１枚の同じ導電性板材からカットされたものである。ダイパッド部１８とコネクタ部１４とは同じ一つの板材から切り出したものであり、第２フレーム１２の切欠部１９は、コネクタ部１４がその板材から切り取られたことで形成された切り欠きである。したがって、フレームとコネクタとを別々の板材から切り出して用いるものに比べ、本実施形態では、材料を無駄なく使うことができ、コスト低減が図れる。
また、コネクタ部１４は外部リードのうちの一つ（本実施形態では第１の外部リード１５）と一体であるので、コネクタ部１４と外部リード１５との接合工程が不要になる。接合箇所が減るということは、接合部で剥がれが起こるリスクを減らして信頼性を向上でき、また、工程削減によるコスト低減も図れる。また、コネクタ部１４と外部リード１５とが一体であることは、それら両者の位置精度を高くできる。
［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の要部の構成を示す模式斜視図である。
コネクタ部は、図３（ａ）に示すように複数本（図示の例では２本）の櫛形のコネクタ部３４としてもよい。この場合、図３（ｂ）に示すように、コネクタ部３４が板材から切り取られることで形成された切欠部３９がダイパッド部１８ａによって分断されて存在し、ダイパッド部１８全体としても櫛形に形成される。切欠部３９を分断して存在するダイパッド部１８ａがあることにより、半導体チップ１の裏面側の第２の電極とのコンタクト面積を図１の場合に比べて大きく確保でき、コンタクト抵抗の低減が図れる。櫛形状のコネクタ部３４の本数は２本に限らず３本以上であってもよい。
［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の要部の構成を示す模式斜視図である。本実施形態では、半導体チップの表面に形成された電極と、対応するフレームとの電気的接続にコネクタ接続構造を採用しており、すなわち、ワイヤボンディングレス構造としている。
本実施形態に係る半導体装置は、半導体チップ１と、半導体チップ１に形成された電極と外部回路との間の電気的接続を担う第１フレーム４１、第２フレーム１２、第３フレーム５１とを備える。
第１フレーム４１、第２フレーム１２、第３フレーム５１は、１枚の同じ導電性板材（例えば銅からなる）から切り出されて分離・加工されたものである。
第１フレーム４１は、第１の外部リード４３、第１の内部リード４４およびコネクタ部４２を有し、これらは一体に設けられている。第２フレーム１２は、第２の外部リード１７およびダイパッド部１８を有し、これらは一体に設けられている。第３フレーム５１は、第３の外部リード５３、第３の内部リード５２およびコネクタ部５４を有し、これらは一体に設けられている。
第２フレーム１２におけるダイパッド部１８の内側には、図１（ｂ）を参照して前述した実施形態と同様に切欠部１９が形成されている。半導体チップ１の第２の面（裏面）に形成された第２の電極（図示せず）は、第２の面における周縁部に形成され、その第２の電極が例えばはんだ等の導電性接合材を介して、あるいは超音波接合法によりダイパッド部１８に接合されている。
第１フレーム４１の第１の外部リード４３は、半導体チップ１より外側に位置し、半導体チップ１に重なっていない。第１の内部リード４４は第１の外部リード４３より内側に位置し、その第１の内部リード４４における第２フレーム１２（半導体チップ１）側の内側縁部には、第２フレーム１２（半導体チップ１）側に突出したコネクタ部４２が片持ち支持されている。第１の内部リード４４の裏面には、第１の内部リード４４が半導体チップ１のエッジに当たらないように溝４４ａが形成されている。
コネクタ部４２は、半導体チップ１の第１の電極３に対して対向する平板状に形成されている。コネクタ部４２の裏面は、例えばはんだ等の導電性接合材を介して、あるいは超音波接合法により、半導体チップ１の第１の電極３に接合される。これにより、半導体チップ１の第１の電極３は、コネクタ部４２及び第１の内部リード４４を介して第１の外部リード４３と電気的に接続される。
第３フレーム５１の第３の外部リード５３は、半導体チップ１より外側に位置し、半導体チップ１に重なっていない。第３の内部リード５２は第３の外部リード５３より内側に位置し、その第３の内部リード５２における第２フレーム１２（半導体チップ１）側の内側縁部には、第２フレーム１２（半導体チップ１）側に延在する帯板状のコネクタ部５４が片持ち支持されている。
コネクタ部５４の先端裏面は、例えばはんだ等の導電性接合材を介して、あるいは超音波接合法により、半導体チップ１の第３の電極７に接合される。これにより、半導体チップ１の第３の電極７は、コネクタ部５４及び第３の内部リード５２を介して第３の外部リード５３と電気的に接続される。
本実施形態によれば、ダイパッド部１８、内部リード４４、５２、外部リード１７、４３、５３、およびコネクタ部４２、５４は、１枚の同じ導電性板材からカットされたものである。第２フレーム１２のダイパッド部１８の内側に形成された切欠部は、コネクタ部４２、５４が同じ導電性板材から切り取られたことで形成された切り欠きである。したがって、フレームとコネクタとを別々の板材から切り出して用いるものに比べ、本実施形態では、材料を無駄なく使うことができ、コスト低減が図れる。
また、コネクタ部４２は第１の外部リード４３と一体であるので、コネクタ部４２と外部リード４３との接合工程が不要になる。同様に、コネクタ部５４は第３の外部リード５３と一体であるので、コネクタ部５４と外部リード５３との接合工程が不要になる。接合箇所が減るということは、接合部で剥がれが起こるリスクを減らして信頼性を向上でき、また、工程削減によるコスト低減も図れる。また、コネクタ部と外部リードとが一体であることは、それら両者の位置精度を高くできる。さらに、本実施形態では、第３の電極７と第３の外部リード５３との電気的接続においても、ワイヤではなく、より断面積の大きい板状もしくは帯状のコネクタ部５４を用いて行っているため抵抗を低減できる。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
外部リードの本数や配置レイアウトは、前述した実施形態で示したものに限らない。また、ダイオードなど、ゲート電極に相当する第３の電極がないものにも本発明は適用可能である。
本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の要部の構成を示す模式斜視図。 図１に示す構造を樹脂封止した構造の平面図。 本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の要部の構成を示す模式斜視図。 本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の要部の構成を示す模式斜視図。
符号の説明
１…半導体チップ、２…第１の面、３…第１の電極、４…第２の面、７…第３の電極、１１，４１…第１フレーム、１２…第２フレーム、１３，５１…第３フレーム、１４，３４，４２…コネクタ部、１５…第１の外部リード、１７…第２の外部リード、１８…ダイパッド部、１９，３９…切欠部、２１…第３の外部リード、２３…ボンディングワイヤ、２５…封止樹脂

Claims (5)

  1. 第１の面に第１の電極が形成され、前記第１の面の反対側の第２の面に第２の電極が形成された半導体チップと、
    １枚の同じ導電性板材から分離された第１フレームと第２フレームと、を備え、
    前記第１フレームは、第１の外部リードと、前記第２フレーム側に突出して前記第１の外部リードと一体に設けられ、前記半導体チップの前記第１の電極に接合されたコネクタ部とを有し、
    前記第２フレームは、前記コネクタ部が前記導電性板材から切り取られたことで形成された切欠部と、前記切欠部の周囲に設けられ前記半導体チップを支持するダイパッド部と、前記ダイパッド部より外側に突出して前記ダイパッド部に一体に設けられた第２の外部リードとを有することを特徴とする半導体装置。
  2. 前記半導体チップの平面サイズは、前記切欠部の大きさより大きいことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記半導体チップの前記第２の電極は、前記第２の面における周縁部に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
  4. 前記第１フレーム及び前記第２フレームと共に同じ前記導電性板材から分離された第３フレームをさらに備え、
    前記第３フレームは、前記半導体チップの前記第１の面に形成された第３の電極と導電性ワイヤを介して接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
  5. 第１の面に第１の電極が形成され、前記第１の面の反対側の第２の面に第２の電極が形成された半導体チップと、
    第１の外部リードと、前記第１の外部リードと一体に設けられ、前記半導体チップの前記第１の電極に接合されたコネクタ部とを有する第１フレームと、
    前記コネクタ部の形状に対応した形状を有する切欠部と、前記切欠部の周囲に設けられ前記半導体チップを支持するダイパッド部と、前記ダイパッド部より外側に突出して前記ダイパッド部に一体に設けられた第２の外部リードとを有する第２フレームと、
    を備えたことを特徴とする半導体装置。
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