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公開番号2021027146
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019143500
出願日20190805
発明の名称半導体装置
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 23/48 20060101AFI20210125BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】インナーリードが用いられている半導体装置において、溶融したハンダの上のインナーリードの移動が十分に制限され、リードフレームに対しインナーリードが、所望となる位置に接合されている半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体チップ131と、凸状の突起部122aを有する金属のリードフレーム122と、半導体チップ131とリードフレーム122とを接続する金属のインナーリード161と、を有し、リードフレーム122とインナーリード161の一部161bとがハンダ150により接合されており、突起部122aは、前記インナーリード161の一部161b、または、ハンダ150と接触している。
【選択図】 図4
特許請求の範囲【請求項1】
半導体チップと、
凸状の突起部を有する金属のリードフレームと、
前記半導体チップと前記リードフレームとを接続する金属のインナーリードと、
を有し、
前記リードフレームと前記インナーリードの一部とがハンダにより接合されており、
前記突起部は、前記インナーリードの一部、または、前記ハンダと接触している半導体装置。
続きを表示(約 430 文字)【請求項2】
前記リードフレームの突起部は、前記インナーリードの一部及び前記ハンダと接触している請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記突起部は、板状または棒状である請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記リードフレームの端部は折り曲げられており、
前記リードフレームの端部が前記突起部である請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
【請求項5】
半導体チップと、
凹状の溝部を有する金属のリードフレームと、
前記半導体チップと前記リードフレームとを接続する金属のインナーリードと、
を有し、
前記インナーリードの一部は、前記リードフレームの溝部においてハンダにより接合されている半導体装置。
【請求項6】
前記半導体チップは、炭化珪素により形成されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置に関するものである。
続きを表示(約 5,400 文字)【背景技術】
【0002】
電力用途の半導体装置には、パターン状に形成された配線となるリードフレームにスイッチング可能な半導体チップが搭載され、モールド樹脂により封止されている構造のものがある。このような半導体装置を単体、または、複数組み合わせることにより、電力変換装置を得ることができる。
【0003】
このような電力用途の半導体装置においては、大電流を流すことができるように、半導体チップの電極端子との接続のためのインナーリードが用いられる場合がある。この場合、半導体装置の製造工程は、リードフレームと半導体チップの一方の面に設けられた電極端子とをハンダ等により接合し、更に、半導体チップの他方の面に設けられた電極端子とリードフレームとをインナーリードにより接合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特許第6366806号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
半導体チップの他方の面に設けられた電極端子とリードフレームとをインナーリードにより接合する際には、接合材としてハンダが用いられ、ハンダを加熱して一旦溶かした後、冷却してハンダを凝固させることにより接合する。このため、ハンダが溶けて溶融している状態では、溶融しているハンダの上のインナーリードは、リードフレーム等に対して移動可能であり、所望の位置とずれた位置で接合され、半導体装置の内部の他の部品等に接触しショート等が生じる場合がある。
【0006】
このため、溶融したハンダの上のインナーリードの移動を制限するため、リードフレームに切り欠き等を設けることも考えられるが、この方法では、溶融したハンダの上のインナーリードの移動を十分に制限することができず、力が加わると動いてしまう。
【0007】
よって、インナーリードが用いられている半導体装置において、溶融したハンダの上のインナーリードの移動をより制限することができ、リードフレームに対しインナーリードが、所望の位置に接合されている半導体装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本実施形態の一観点によれば、半導体装置は、半導体チップと、凸状の突起部を有する金属のリードフレームと、半導体チップとリードフレームとを接続する金属のインナーリードと、を有する。リードフレームとインナーリードの一部とがハンダにより接合されており、突起部は、インナーリードの一部、または、ハンダと接触している。
【発明の効果】
【0009】
本開示の半導体装置によれば、インナーリードが用いられている半導体装置において、リードフレームに対しインナーリードを、所望となる位置にハンダにより接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1は、半導体装置に用いられるインナーリードの説明図である。
図2は、本開示の第1の実施形態の半導体装置の構造図である。
図3は、本開示の第1の実施形態の半導体装置の断面図である。
図4は、本開示の第1の実施形態の半導体装置の説明図である。
図5は、本開示の第1の実施形態の半導体装置のリードフレームの側面図である。
図6は、本開示の第1の実施形態の半導体装置のリードフレームの上面図である。
図7は、本開示の第1の実施形態の半導体装置のリードフレームの変形例1の上面図である。
図8は、本開示の第1の実施形態の半導体装置のリードフレームの変形例2の側面図である。
図9は、本開示の第1の実施形態の半導体装置のリードフレームの変形例2の上面図である。
図10は、本開示の第1の実施形態の半導体装置のリードフレームの変形例3の側面図である。
図11は、本開示の第1の実施形態の半導体装置のリードフレームの変形例3の上面図である。
図12は、本開示の第2の実施形態の半導体装置のリードフレームの側面図である。
図13は、本開示の第2の実施形態の半導体装置のリードフレームの上面図である。
図14は、本開示の第3の実施形態の半導体装置のリードフレームの側面図である。
図15は、本開示の第3の実施形態の半導体装置のリードフレームの上面図である。
図16は、本開示の第3の実施形態の半導体装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
実施するための形態について、以下に説明する。
【0012】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。
【0013】
〔1〕 本開示の一態様に係る半導体装置は、半導体チップと、凸状の突起部を有する金属のリードフレームと、前記半導体チップと前記リードフレームとを接続する金属のインナーリードと、を有し、前記リードフレームと前記インナーリードの一部とがハンダにより接合されており、前記突起部は、前記インナーリードの一部、または、前記ハンダと接触している。
【0014】
これにより、インナーリードが用いられている半導体装置において、リードフレームに対しインナーリードを、所望の位置にハンダにより接合することができ、インナーリードが、半導体装置の内部の他の部品等に接触しショート等が生じることを防ぐことができる。尚、本実施の形態においてインナーリードとは 半導体チップとリードフレームとを導電性接合材で直接接続する板状の金属導体を指す。
【0015】
〔2〕 前記リードフレームの突起部は、前記インナーリードの一部及び前記ハンダと接触している。
【0016】
〔3〕 前記突起部は、板状または棒状である。
【0017】
〔4〕 前記リードフレームの端部は折り曲げられており、前記リードフレームの端部が前記突起部である。
【0018】
〔5〕 半導体チップと、凹状の溝部を有する金属のリードフレームと、前記半導体チップと前記リードフレームとを接続する金属のインナーリードと、を有し、前記インナーリードの一部は、前記リードフレームの溝部においてハンダにより接合されている。
【0019】
〔6〕 前記半導体チップは、炭化珪素により形成されている。
【0020】
[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の一実施形態について詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
【0021】
〔第1の実施形態〕
最初に、インナーリードが設けられている半導体装置について説明する。このような半導体装置は、図1に示されるように、金属により形成されたリードフレーム11、12が用いられており、リードフレーム11の上には、半導体チップ20の一方の面に設けられたドレイン電極端子がハンダ41により接合されている。また、リードフレーム12の上には、インナーリード30の接合部31がハンダ42により接続されており、半導体チップ20の他方の面に設けられたソース電極端子の上には、インナーリード30の接合部32がハンダ43により接続されている。
【0022】
ところで、半導体チップ20の他方の面に設けられたソース電極端子と、リードフレーム12とを電気的に接続する方法としては、半導体チップ20の他方の面に設けられたソース電極端子と、リードフレーム12とをワイヤボンディングにより接続する方法がある。しかしながら、ワイヤボンディングにより形成されるボンディングワイヤは、一般的に細いため、大電流を流すためには、数多くのボンディングワイヤを形成する必要があり、時間と労力を要し、高コストになるとともに、半導体装置の大型化を招く。
【0023】
インナーリード30は、インナーリード30の厚さを厚くすること等により、電流の流れる断面積を広くすることができるため、大電流に対応することができる。また、半導体チップ20の他方の面に設けられたソース電極端子と、リードフレーム12とをインナーリード30により接続する工程は1回でよいため、ワイヤボンディングによる接続よりも、時間や労力が軽減される。
【0024】
図1に示される構造の半導体装置においては、例えば、リードフレーム12とインナーリード30の接合部31とを接続する際には、ハンダ42を加熱して溶かし溶融状態にした後、凝固させることにより接合する。
【0025】
ハンダ42が溶融している状態では、ハンダ42の上のインナーリード30の接合部31は、リードフレーム12に対し、破線矢印に示すように、図示横方向に動くことが可能である。このため、リードフレーム12に対しインナーリード30の接合部31が、所望の位置からずれた位置で、ハンダ42が凝固し接合される場合がある。このように、リードフレーム12に対しインナーリード30の接合部31が、所望の位置からずれた位置で接合されると、インナーリード30が、半導体チップ20における不図示の他の部品等と接触し、ショートが生じる場合がある。
【0026】
尚、リードフレーム12の形状に切り欠き等を設け、溶融したハンダが流れる領域を制限することにより、インナーリード30の移動を制限する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、切り欠き等の設けられていない側には、インナーリード30は移動可能であり、溶融し液体となったハンダの表面張力を利用するものであるため、僅かな力でリードフレーム12が設けられている領域よりはみ出す場合がある。このため、ハンダによる接合の際に、よりインナーリード30の移動が制限されるものが求められている。
【0027】
(半導体装置)
次に、本実施形態における半導体装置について、図2及び図3に基づき説明する。図2は、本実施形態における半導体装置の内部構造を上面から見た図であり、図3は、図2における一点鎖線2A−2Bにおいて切断した断面図である。
【0028】
本実施形態における半導体装置は、リードフレーム121、122、123、124、125、126、複数の半導体チップ131、132、133、134、抵抗器141、142、インナーリード161、162、163、164等を有している。リードフレーム121、122、123、124、125、126、及び、インナーリード161、162、163、164は、銅等の導電性を有する金属材料により形成されており、金属板を打ち抜き加工やエッチング加工を施すことにより形成されている。図2及び図3では、リードフレーム121、122、123、124、125、126は、枠の部分を切断した後の状態のものを示す。例えば、リードフレーム121はP電位のリード、リードフレーム122、124は出力のリード、リードフレーム123はN電位のリードである。
【0029】
半導体チップ131、132、133、134は、リードフレームと接合される一方の面には、ドレイン電極の電極パッドが形成されており、一方の面とは反対の他方の面には、ソース電極の電極パッドが形成されている。尚、図面では、便宜上、これらの電極パッドは省略されている。また、半導体チップ131、132、133、134の他方の面に設けられているゲート電極の電極パッドについても、便宜上、省略されている。半導体チップ131、132、133、134は、Si(シリコン)やSiC(炭化珪素)等により形成されたトランジスタである。本実施形態においては、半導体チップ131、132、133、134は、高耐圧で大電流を流すことのできるSiCにより形成されている。
【0030】
図3に示すように、リードフレーム121の上には、半導体チップ131及び133の一方の面の電極端子がハンダ150により接合されている。リードフレーム122の上には、半導体チップ132の一方の面の電極端子がハンダ150により接合されている。同様に、リードフレーム124の上には、半導体チップ134の一方の面の電極端子がハンダにより接合されている。抵抗器141は、一方の側がリードフレーム122の上に、他方の側がリードフレーム123の上に、ハンダ150により接合されている。同様に、抵抗器142は、一方の側がリードフレーム124の上に、他方の側がリードフレーム125の上に、ハンダにより接合されている。
(【0031】以降は省略されています)

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