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公開番号2025171525
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2024076963
出願日2024-05-10
発明の名称半導体装置及び電気機器
出願人サンケン電気株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 21/60 20060101AFI20251113BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】クリップリードを用い、高い歩留まりで信頼性の高い半導体装置を得る。
【解決手段】クリップリード30は、水平方向で、第1リードフレーム10上において半導体チップ50が搭載された第1領域R1、第2リードフレーム20がある第2領域R2、第1リードフレーム10上において半導体チップ50が搭載されていない第3領域R3にわたり形成されている。第1領域R1に第1脚部31、第2領域R2に第2脚部32が設けられ、これらはそれぞれ半導体チップ50、第2リードフレーム20上のスペーサ40と接合される。このクリップリード30においては、第3領域R3において、第1脚部31と同様に下側に突出する第3脚部33が設けられる。第1リードフレーム10における半導体チップ50よりも右側には、絶縁スペーサ60が設けられる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
それぞれ金属板で構成された第１リードフレーム、第２リードフレーム、クリップリードが用いられ、半導体素子が形成された半導体チップが前記第１リードフレーム上に搭載され、前記クリップリードが、前記半導体チップと前記第２リードフレームとの間を接続する構成を有する半導体装置であって、
平面視において、前記クリップリードは、前記第１リードフレームにおける前記半導体チップが搭載された領域である第１領域、前記第２リードフレームがある第２領域、及び、前記第１リードフレームにおける前記半導体チップが搭載されない領域である第３領域、にかけて形成され、
前記クリップリードは、前記第１領域、前記第２領域、前記第３領域において、局所的に下側に突出した第１脚部、第２脚部、第３脚部をそれぞれ具備し、
前記第１脚部は前記半導体チップの上面と、前記第２脚部は前記第２リードフレームと、前記第３脚部は絶縁性の絶縁スペーサを介して前記第１リードフレームと、それぞれ接続されたことを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
前記第２脚部は、導電性のスペーサを介して前記第２リードフレームに接続されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体素子は、２つの主電極間で電流が流れる構成とされ、前記半導体チップの下面、上面には、一方の前記主電極、他方の前記主電極がそれぞれ接続され、前記第１リードフレームには前記一方の前記主電極、前記クリップリードには前記他方の前記主電極がそれぞれ接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
平面視において、前記第２脚部、前記第１脚部、前記第３脚部が直線上に順に並んで形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１リードフレームと前記半導体チップの下面の間、前記第１脚部と前記半導体チップの上面の間、前記スペーサと前記第２リードフレームの間、前記第２脚部と前記スペーサとの間は、それぞれ金属の微粒子が結合されて構成された導電性材料からなる接合層で接続されたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁スペーサと前記第１リードフレームの間、前記第３脚部と前記絶縁スペーサの間は、それぞれ前記導電性材料からなる接合層で接続されたことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２脚部は、前記第２リードフレームの上に搭載された他の半導体チップを介して前記第２リードフレームに接続されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の半導体装置が用いられたことを特徴とする電気機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、半導体装置、及びこれが用いられた電気機器に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
大電流のスイッチングや整流を行うパワー半導体素子（整流用ダイオード、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等）が知られている。パワー半導体素子は使用時に発熱するため、放熱効率の高い金属で構成されたリードフレーム上に搭載されて用いられる。この際、リードフレームは電流の経路ともなりえ、全体の支持基板ともなる。
【０００３】
このような半導体装置の形態として、クリップリードを用いたものがあり、その詳細な構造は例えば特許文献１、２に記載されている。図５は、このような半導体装置９の構造を単純化して示す平面図（ａ）及びそのＡ－Ａ方向の断面図（ｂ）である。ここでは、銅合金等で構成された第１リードフレーム１１０上に半導体チップ５０が搭載されている。ここで、半導体チップ５０には半導体素子（例えばダイオード）が形成されている。第１リードフレーム１１０とは別体であり同様の材料、厚さで構成された第２リードフレーム１２０が第１リードフレーム１１０に隣接して設けられる。
【０００４】
ここで、半導体チップ５０の下面側（第１リードフレーム１１０側）にはダイオードのアノード電極が形成され、このアノード電極が導電性の接合層（図示せず）で第１リードフレーム１１０と接合される。このため、第１リードフレーム１１０全体をアノード電極として用いることができる。
【０００５】
一方、半導体チップ５０の上面（第１リードフレーム１０と反対側）には、ダイオードのカソード電極が形成されている。このカソード電極を第２リードフレーム１２０と接続するためにクリップリード１３０が用いられている。クリップリード１３０における図中右側の端部は、半導体チップ５０の上面と接続されるように局所的に下側に突出した第１脚部１３１とされており、第１脚部１３１は前記と同様の接合層を介して半導体チップ５０の表面と接合されている。更に、クリップリード１３０の図中左側の端部は、第２リードフレーム１２０側と接続されるように局所的に下側に突出した第２脚部１３２とされ、第２脚部１３２は、金属製のスペーサ１４０を介して第２リードフレーム１２０と接合されている。この際、スペーサ１４０と第２脚部１３２、スペーサ１４０と第２リードフレーム１２０間も前記と同様の接合層で接合されている。このため、第２リードフレーム１２０全体をカソード電極として用いることができる。この際、第１リードフレーム１１０、第２リードフレーム１２０の各々はこの半導体装置９の支持基板ともなる。
【０００６】
ここで、半導体チップ５０の厚さは実際には０．１ｍｍ程度、第１リードフレーム１１０、第２リードフレーム１２０の厚さは１ｍｍ程度とされ、スペーサ１４０の厚さは半導体チップ５０と同程度とされる。また、クリップリード１３０の材料、厚さは第１リードフレーム１１０、第２リードフレーム１２０と同様とされ、クリップリード１３０を配線の一部として用いることができる。この構造によって、この半導体装置９に大電流を流して用いることができる。また、クリップリード１３０の代わりにボンディングワイヤ等による接続を用いた場合と比べて、全体の機械的強度を高めることができると共に、より大電流を流すことができる。前記の接合層は、例えば接合される一方の側に導電性の接合材（例えば低融点金属層）を印刷で形成した上で、この一方の側の部材、又は他方の側の部材を加熱・圧着することによって形成される。
【０００７】
この際、第１リードフレーム１１０、第２リードフレーム１２０と比べて、半導体チップ５０は無視できる程度に薄い。一方、第１リードフレーム１１０とクリップリード１３０はダイオードにおける互いに異なる側の電極となるため、これらの間の絶縁性（耐圧）は確保される必要がある。このため、上記の構造では、半導体チップ５０側に向けて局所的に突出する第１脚部１３１が設けられ、これ以外の箇所ではクリップリード１３０と第１リードフレーム１１０との間の間隔は広くされる。第２リードフレーム１２０側でも、クリップリード１３０の接合時のバランスを保つために、同様に第２脚部１３２が設けられ、半導体チップ５０と同じ厚さのスペーサ１４０が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１７－７３４０６号公報
特開２０１６－１４６４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように厚く大きなクリップリードを半導体チップや第２リードフレーム上に接合した構造においては、クリップリードを接合する際の圧力が大きいと、半導体チップにダメージが及ぶおそれがある。一方、この圧力が小さな場合では、圧力が不均一となり、１箇所の接合強度が不十分となり、剥離等が発生する場合があった。また、製造時だけでなく、このような剥離は、使用時の発熱による熱膨張によっても、例えばクリップリードを傾斜させるような力が働いた場合に、発生した。
【００１０】
このため、クリップリードを用い、高い歩留まりで信頼性の高い半導体装置を得ることは困難であった。
（【００１１】以降は省略されています）

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