(57)【要約】  半導体素子と、半導体素子が載せられ、ドレイン電極パッドと直接接続されるドレイン電極端子と、ソース電極パッドと接続されるソース電極端子と、ゲート電極端子と、を有し、ソース電極端子は、ワイヤポストと、ワイヤポストの一方の端部より延びる第１のリードと、ワイヤポストの他方の端部より延びる第２のリードと、を備え、ソース電極パッドと、ソース電極端子のワイヤポストとは、複数のボンディングワイヤにより接続されており、半導体素子、ドレイン電極端子の半導体素子が載せられている面、ソース電極端子のワイヤポスト、ボンディングワイヤ、ゲート電極端子の一部はモールド樹脂に覆われている。
2019102694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面にドレイン電極パッド、前記第１の面とは反対の第２の面にソース電極パッド及びゲート電極パッドが形成された半導体素子と、
前記半導体素子の前記第１の面側が載せられ、前記ドレイン電極パッドと直接接続されるドレイン電極端子と、
前記半導体素子の前記ソース電極パッドと接続されるソース電極端子と、
前記半導体素子の前記ゲート電極パッドと接続されるゲート電極端子と、
を有し、
前記ソース電極端子は、ワイヤポストと、前記ワイヤポストの一方の端部より延びる第１のリードと、前記ワイヤポストの他方の端部より延びる第２のリードと、を備え、
前記半導体素子のソース電極パッドと、前記ソース電極端子の前記ワイヤポストとは、複数のボンディングワイヤにより接続されており、
前記半導体素子、前記ドレイン電極端子の前記半導体素子が載せられている面、前記ソース電極端子のワイヤポスト、前記ボンディングワイヤ、前記ゲート電極端子の一部はモールド樹脂に覆われている半導体装置。
【請求項２】
前記ドレイン電極端子が、前記ソース電極端子及び前記ゲート電極端子が設けられている側とは異なる側に設けられている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ドレイン電極端子が、前記ソース電極端子及び前記ゲート電極端子が設けられている側とは反対側に設けられている請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ワイヤポストには、穴が設けられていない請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体素子の前記ソース電極パッドと接続されるソースセンス端子を有する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ソース電極端子の前記ワイヤポストの長手方向の長さＬと、前記半導体素子の前記長手方向における幅Ｗは、
４０％≦Ｌ／Ｗ≦９０％
である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体素子のソース電極パッドと、前記ソース電極端子の前記ワイヤポストを接続するボンディングワイヤの本数は、５本以上、２０本以下である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ドレイン電極端子の側面には、前記ドレイン電極端子の側面より出っ張った突起部が設けられており、
前記突起部は、前記ドレイン電極端子の側面において、前記ドレイン電極端子の前記半導体素子が載せられている面の側に設けられている請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ワイヤポストの側面には、前記ワイヤポストの側面より出っ張った突起部が設けられており、
前記突起部は、前記ボンディングワイヤが接続される面の反対側に設けられている請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体素子は、ＳｉＣを含む材料により形成されている請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
第１の面にドレイン電極パッド、前記第１の面とは反対の第２の面にソース電極パッド及びゲート電極パッドが形成された半導体素子と、
前記半導体素子の前記第１の面側が載せられ、前記ドレイン電極パッドと直接接続されるドレイン電極端子と、
前記半導体素子の前記ソース電極パッドと接続されるソース電極端子と、
前記半導体素子の前記ゲート電極パッドと接続されるゲート電極端子と、
を有し、
前記ソース電極端子は、ワイヤポストと、前記ワイヤポストの一方の端部より延びる第１のリードと、前記ワイヤポストの他方の端部より延びる第２のリードと、を備え、
前記半導体素子のソース電極パッドと、前記ソース電極端子の前記ワイヤポストとは、複数のボンディングワイヤにより接続されており、
前記半導体素子、前記ドレイン電極端子の前記半導体素子が載せられている面、前記ソース電極端子のワイヤポスト、前記ボンディングワイヤ、前記ゲート電極端子の一部はモールド樹脂に覆われており、
前記ドレイン電極端子が、前記ソース電極端子及び前記ゲート電極端子が設けられている側とは反対側に設けられており、
前記ワイヤポストには、穴が設けられていないものであって、
前記半導体素子の前記ソース電極パッドと接続されるソースセンス端子を有し、
前記ソース電極端子の前記ワイヤポストの長手方向の長さＬと、前記半導体素子の前記長手方向における幅Ｗは、
４０％≦Ｌ／Ｗ≦９０％
であって、
前記半導体素子のソース電極パッドと、前記ソース電極端子の前記ワイヤポストを接続するボンディングワイヤの本数は、５本以上、２０本以下である半導体装置。
【請求項１２】
第１の面にドレイン電極パッド、前記第１の面とは反対の第２の面にソース電極パッド及びゲート電極パッドが形成された半導体素子と、
前記半導体素子の前記第１の面側が載せられ、前記ドレイン電極パッドと直接接続されるドレイン電極端子と、
前記半導体素子の前記ソース電極パッドと接続されるソース電極端子と、
前記半導体素子の前記ゲート電極パッドと接続されるゲート電極端子と、
を有し、
前記ソース電極端子は、ワイヤポストと、前記ワイヤポストの一方の端部より延びる第１のリードと、前記ワイヤポストの他方の端部より延びる第２のリードと、を備え、
前記半導体素子のソース電極パッドと、前記ソース電極端子の前記ワイヤポストとは、複数のボンディングワイヤにより接続されており、
前記半導体素子、前記ドレイン電極端子の前記半導体素子が載せられている面、前記ソース電極端子のワイヤポスト、前記ボンディングワイヤ、前記ゲート電極端子の一部はモールド樹脂に覆われており、
前記ドレイン電極端子が、前記ソース電極端子及び前記ゲート電極端子が設けられている側とは反対側に設けられており、
前記ドレイン電極端子の側面には、前記ドレイン電極端子の側面より出っ張った突起部が設けられており、
前記突起部は、前記ドレイン電極端子の側面において、前記ドレイン電極端子の前記半導体素子が載せられている面の側に設けられており、
前記ワイヤポストの側面には、前記ワイヤポストの側面より出っ張った突起部が設けられており、
前記突起部は、前記ボンディングワイヤが接続される面の反対側に設けられている半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置に関するものである。【０００２】
本出願は、２０１７年１１月２７日出願の日本特許出願第２０１７−２２６５８５号に基づく優先権を主張し、前記日本特許出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００３】
ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）等の半導体装置は、通常、半導体チップと電極端子とが接続されている状態でモールド樹脂等により固められている。このような半導体装置では、高耐圧で大電流を流すことのできるものについては様々な工夫がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０７６２５７号
【発明の概要】
【０００５】
本実施形態の一観点によれば、半導体装置は、第１の面にドレイン電極パッド、第１の面とは反対の第２の面にソース電極パッド及びゲート電極パッドが形成された半導体素子と、半導体素子の第１の面側が載せられ、ドレイン電極パッドと直接接続されるドレイン電極端子と、半導体素子のソース電極パッドと接続されるソース電極端子と、半導体素子のゲート電極パッドと接続されるゲート電極端子と、を有している。ソース電極端子は、ワイヤポストと、ワイヤポストの一方の端部より延びる第１のリードと、ワイヤポストの他方の端部より延びる第２のリードと、を備えている。半導体素子のソース電極パッドと、ソース電極端子のワイヤポストとは、複数のボンディングワイヤにより接続されており、半導体素子、ドレイン電極端子の半導体素子が載せられている面、ソース電極端子のワイヤポスト、ボンディングワイヤ、ゲート電極端子の一部はモールド樹脂に覆われている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、半導体装置の説明図である。
【図２】図２は、半導体素子の第１の面の平面図である。
【図３】図３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４】図４は、本開示の第１の実施形態の半導体装置の側面図である。
【図５】図５は、本開示の第１の実施形態の半導体装置の底面図である。
【図６】図６は、本開示の第１の実施形態の半導体装置のソース電極端子の説明図である。
【図７】図７は、本開示の第１の実施形態の半導体装置の断面図（１）である。
【図８】図８は、図７の要部の拡大図である。
【図９】図９は、本開示の第１の実施形態の半導体装置の断面図（２）である。
【図１０】図１０は、図９の要部の拡大図である。
【図１１】図１１は、本開示の第１の実施形態の半導体装置の変形例の説明図である。
【図１２】図１２は、本開示の第１の実施形態の半導体装置の変形例の側面図である。
【図１３】図１３は、本開示の第２の実施形態の半導体装置の説明図である。
【図１４】図１４は、本開示の第２の実施形態の半導体装置のソース電極端子の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
上記のような半導体装置においては、ＳｉやＳｉＣにより形成された半導体チップのバンプとリードフレーム等により形成された電極端子とが、ボンディングワイヤにより電気的に接続されている。リードフレームは板状であるため、ボンディングワイヤを複数設けた場合に、強度の高いボンディングワイヤを確実に安定して形成することが困難な場合があり、このような場合には、半導体装置の信頼性の低下を招くため、好ましくない。よって、本開示の目的は、高耐圧で大電流を流すことができ、信頼性の高い半導体装置を提供することである。
【０００８】
本開示によれば、高耐圧で大電流を流すことができ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【０００９】
実施するための形態について、以下に説明する。
【００１０】
［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。
【００１１】
〔１〕  本開示の一態様に係る半導体装置は、第１の面にドレイン電極パッド、前記第１の面とは反対の第２の面にソース電極パッド及びゲート電極パッドが形成された半導体素子と、前記半導体素子の前記第１の面側が載せられ、前記ドレイン電極パッドと直接接続されるドレイン電極端子と、前記半導体素子の前記ソース電極パッドと接続されるソース電極端子と、前記半導体素子の前記ゲート電極パッドと接続されるゲート電極端子と、を有し、前記ソース電極端子は、ワイヤポストと、前記ワイヤポストの一方の端部より延びる第１のリードと、前記ワイヤポストの他方の端部より延びる第２のリードと、を備え、前記半導体素子のソース電極パッドと、前記ソース電極端子の前記ワイヤポストとは、複数のボンディングワイヤにより接続されており、前記半導体素子、前記ドレイン電極端子の前記半導体素子が載せられている面、前記ソース電極端子のワイヤポスト、前記ボンディングワイヤ、前記ゲート電極端子の一部はモールド樹脂に覆われている。
【００１２】
本願発明者は、高耐圧で大電流を流すことのできる半導体装置について検討を行った。この結果、高耐圧で大電流を流すことのできる半導体素子を得ることができたとしても、半導体装置としてパッケージ化した場合に、電流制限となる要因があることを見出した。具体的には、半導体素子のドレイン電極パッドはドレイン電極端子と直接接続されるが、ソース電極パッドはソース電極端子とボンディングワイヤにより接続されており、ボンディングワイヤには流すことのできる電流量に制限がある。従って、半導体装置として流すことのできる電流量は、ボンディングワイヤによっても律速されることを見出した。これを解決するためには、ボンディングワイヤの本数を増やせばよいが、この場合、ソース電極端子においてボンディングワイヤと接続されるワイヤポストが大きくなる。従って、ソース電極端子が一本のリードにより支持されている状態で、ボンディングワイヤにより接続を行った場合、ワイヤポストのリードより離れた部分は動きやすく、ボンディングワイヤによる接続が安定的ではなく、剥がれやすい場合等がある。このため、本願発明者は、ワイヤポストの両端近傍を各々支持することができるように、ソース電極端子に第１のリードと第２のリードを設け、ボンディングワイヤとの接続の際に、ワイヤポストを安定的に支持することのできる構造を想到するに至った。このような構造にすることにより、ソース電極端子のワイヤポストにおけるボンディングワイヤとの接続を確実にするとともに、ボンディングワイヤの強度を高め、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００１３】
尚、上記のような課題は、半導体素子の開発が進み、大電流を流すことができるようになって、初めて明らかになった課題であり、大電流を流すことのできる半導体素子が存在していなかった従来においては、発生し得なかった課題である。
【００１４】
〔２〕  前記ドレイン電極端子が、前記ソース電極端子及び前記ゲート電極端子が設けられている側とは異なる側に設けられている。
【００１５】
〔３〕  前記ドレイン電極端子が、前記ソース電極端子及び前記ゲート電極端子が設けられている側とは反対側に設けられている。
【００１６】
〔４〕  前記ワイヤポストには、穴が設けられていない。
【００１７】
〔５〕前記半導体素子の前記ソース電極パッドと接続されるソースセンス端子を有する。
【００１８】
〔６〕  前記ソース電極端子の前記ワイヤポストの長手方向の長さＬと、前記半導体素子の前記長手方向における幅Ｗは、４０％≦Ｌ／Ｗ≦９０％である。
【００１９】
〔７〕  前記半導体素子のソース電極パッドと、前記ソース電極端子の前記ワイヤポストを接続するボンディングワイヤの本数は、５本以上、２０本以下である。
【００２０】
〔８〕  前記ドレイン電極端子の側面には、前記ドレイン電極端子の側面より出っ張った突起部が設けられており、前記突起部は、前記ドレイン電極端子の側面において、前記ドレイン電極端子の前記半導体素子が載せられている面の側に設けられている。
【００２１】
〔９〕  前記ワイヤポストの側面には、前記ワイヤポストの側面より出っ張った突起部が設けられており、前記突起部は、前記ボンディングワイヤが接続される面の反対側に設けられている。
【００２２】
〔１０〕  前記半導体素子は、ＳｉＣを含む材料により形成されている。
【００２３】
〔１１〕  第１の面にドレイン電極パッド、前記第１の面とは反対の第２の面にソース電極パッド及びゲート電極パッドが形成された半導体素子と、前記半導体素子の前記第１の面側が載せられ、前記ドレイン電極パッドと直接接続されるドレイン電極端子と、前記半導体素子の前記ソース電極パッドと接続されるソース電極端子と、前記半導体素子の前記ゲート電極パッドと接続されるゲート電極端子と、を有し、前記ソース電極端子は、ワイヤポストと、前記ワイヤポストの一方の端部より延びる第１のリードと、前記ワイヤポストの他方の端部より延びる第２のリードと、を備え、前記半導体素子のソース電極パッドと、前記ソース電極端子の前記ワイヤポストとは、複数のボンディングワイヤにより接続されており、前記半導体素子、前記ドレイン電極端子の前記半導体素子が載せられている面、前記ソース電極端子のワイヤポスト、前記ボンディングワイヤ、前記ゲート電極端子の一部はモールド樹脂に覆われており、前記ドレイン電極端子が、前記ソース電極端子及び前記ゲート電極端子が設けられている側とは反対側に設けられており、前記ワイヤポストには、穴が設けられていないものであって、前記半導体素子の前記ソース電極パッドと接続されるソースセンス端子を有し、前記ソース電極端子の前記ワイヤポストの長手方向の長さＬと、前記半導体素子の前記長手方向における幅Ｗは、４０％≦Ｌ／Ｗ≦９０％であって、前記半導体素子のソース電極パッドと、前記ソース電極端子の前記ワイヤポストを接続するボンディングワイヤの本数は、５本以上、２０本以下である。
【００２４】
〔１２〕第１の面にドレイン電極パッド、前記第１の面とは反対の第２の面にソース電極パッド及びゲート電極パッドが形成された半導体素子と、前記半導体素子の前記第１の面側が載せられ、前記ドレイン電極パッドと直接接続されるドレイン電極端子と、前記半導体素子の前記ソース電極パッドと接続されるソース電極端子と、前記半導体素子の前記ゲート電極パッドと接続されるゲート電極端子と、を有し、前記ソース電極端子は、ワイヤポストと、前記ワイヤポストの一方の端部より延びる第１のリードと、前記ワイヤポストの他方の端部より延びる第２のリードと、を備え、前記半導体素子のソース電極パッドと、前記ソース電極端子の前記ワイヤポストとは、複数のボンディングワイヤにより接続されており、前記半導体素子、前記ドレイン電極端子の前記半導体素子が載せられている面、前記ソース電極端子のワイヤポスト、前記ボンディングワイヤ、前記ゲート電極端子の一部はモールド樹脂に覆われており、前記ドレイン電極端子が、前記ソース電極端子及び前記ゲート電極端子が設けられている側とは反対側に設けられており、前記ドレイン電極端子の側面には、前記ドレイン電極端子の側面より出っ張った突起部が設けられており、前記突起部は、前記ドレイン電極端子の側面において、前記ドレイン電極端子の前記半導体素子が載せられている面の側に設けられており、前記ワイヤポストの側面には、前記ワイヤポストの側面より出っ張った突起部が設けられており、前記突起部は、前記ボンディングワイヤが接続される面の反対側に設けられている。
【００２５】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の一実施形態（以下「本実施形態」と記す）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。
【００２６】
最初に、高耐圧で大電流を流すことのできる半導体装置について、図１に基づき説明する。この半導体装置は、半導体素子となる半導体チップ１０、リードフレームにより形成されたドレイン電極端子２０、ソース電極端子３０、ゲート電極端子４０、ソースセンス端子５０等を有している。図２に示されるように、半導体チップ１０は、第１の面１０ａにはドレイン電極パッド１１が形成されており、図１等に示される第１の面１０ａとは反対の第２の面１０ｂにソース電極パッド１２、ゲート電極パッド１３が形成されている。半導体チップ１０のドレイン電極パッド１１が形成されている第１の面１０ａが、板状のドレイン電極端子２０の第１の面２０ａにハンダ等により直接接続されている。半導体チップ１０の第２の面１０ｂに形成されたソース電極パッド１２とソース電極端子３０とは、４本のボンディングワイヤ６０により接続されている。ゲート電極パッド１３とゲート電極端子４０とは、ボンディングワイヤ６１により接続されている。また、ソース電極パッド１２とソースセンス端子５０とはボンディングワイヤ６２により接続されている。
【００２７】
尚、図１に示される半導体装置では、半導体チップ１０、ボンディングワイヤ６０、６１、６２、ソース電極端子３０のワイヤポスト３１、ドレイン電極端子２０、ゲート電極端子４０、ソースセンス端子５０の一部は、モールド樹脂７０により覆われている。図１では、モールド樹脂７０は、便宜上破線で示されている。
【００２８】
ゲート電極パッド１３にはゲート電圧が印加されるが、電流は殆ど流れないため、ボンディングワイヤ６１は細くてもよい。また、ソースセンス端子５０は、ソース電極パッド１２を基準としてゲート電極パッド１３に所望の電圧を印加することができるように、ソース電極パッド１２の安定した電位を得るために設けらており電流は殆ど流れない。このため、ボンディングワイヤ６２も細くてもよい。
【００２９】
半導体チップ１０の第１の面１０ａに設けられたドレイン電極パッド１１と、ドレイン電極端子２０の第１の面２０ａとは、半導体チップ１０の第１の面１０ａのドレイン電極パッド１１の略全面が、ハンダ等により接合されているため、電気抵抗は極めて低い。また、半導体チップ１０の第２の面に設けられたソース電極パッド１２とソース電極端子３０との間は、４本のボンディングワイヤ６０により電気的に接続されているため、比較的大電流を流すことができる。
【００３０】
ところで、ボンディングワイヤ６０は、直径が大きくなると流すことのできる電流量を増やすことができる。例えば、ボンディングワイヤ６０の直径が、２００μｍの場合では１０Ａの電流を流すことができ、３００μｍの場合では２０Ａの電流を流すことができ、４００μｍの場合では３０Ａの電流を流すことができるとされている。ボンディングワイヤ６０において、許容量を大きく超える電流が流れると、発熱等により断線してしまう場合があることから、１本あたりのボンディングワイヤ６０に流すことのできる電流量には制限が設けられている。このため、所望の電流量の電流を流すことができるように、図１に示される半導体装置では、４本のボンディングワイヤ６０により、半導体チップ１０の第２の面に設けられたソース電極パッド１２とソース電極端子３０とを接続している。
【００３１】
このため、図１に示される半導体装置においては、ソース電極端子３０には、複数のボンディングワイヤ６０と接続することができるようにワイヤポスト３１が設けられており、ワイヤポスト３１の長手方向の一方の端部３１ａの近傍よりリード３２が延びている。半導体チップ１０のソース電極パッド１２とソース電極端子３０とをボンディングワイヤ６０により接続する際には、最初に、ソース電極端子３０をワイヤポスト３１の長手方向が半導体チップ１０の一辺と略平行となるように設置する。このようにソース電極端子３０のリード３２の一部が保持部材等により保持されている状態で、半導体チップ１０のソース電極パッド１２とソース電極端子３０とをボンディングワイヤ６０により接続する。
【００３２】
大電流を流すことのできる半導体装置においては、ワイヤボンディングは、例えば、ウエッジボンディングにより行われており、ボンディングワイヤ６０の材料には、アルミニウム（Ａｌ）が用いられている。ボンディングワイヤを電極パッド等に接続する際には、ボンディングワイヤの先端を上から押さえつけ、ボンディングワイヤに熱、荷重、超音波が加えられる。
【００３３】
このように、ソース電極端子３０の一本のリード３２により支持されている状態で、ボンディングワイヤ６０を接続すると、ボンディングワイヤ６０を接続する際の超音波による振動が、ソース電極端子３０のワイヤポスト３１に伝わり振動する場合がある。ソース電極端子３０は、金属材料により形成されており弾性を有しているため、特に、支持されているリード３２より離れたワイヤポスト３１の他方の端部３１ｂの近傍においては、このような振動等が顕著となる。このようにボンディングワイヤ６０を接続する際に、超音波による振動により、ワイヤポスト３１が動いてしまうと、確実で安定した接続を行うことができず、また、強度も弱いため、ボンディングワイヤ６０が剥がれやすくなる。このため、半導体装置の信頼性が低下してしまう。
【００３４】
ところで、高耐圧で大電流を流すことのできる半導体装置において、大電流を流すためには、直径の大きな太いボンディングワイヤ６０を用い、このボンディングワイヤ６０の本数を増やすことにより達成することが可能である。即ち、半導体チップ１０のドレイン電極パッド１１と、ドレイン電極端子２０の第１の面２０ａとは、半導体チップ１０の第１の面１０ａのドレイン電極パッド１１の略全面がハンダ等により接合されているため、抵抗は極めて低く、大電流を流すことが可能である。従って、半導体チップ１０に大電流を流すためには、半導体チップ１０の第２の面に設けられたソース電極パッド１２とソース電極端子３０とを太いボンディングワイヤ６０により接続し、そのボンディングワイヤ６０の数を増やすことにより達成することができる。
【００３５】
しかしながら、ボンディングワイヤ６０の本数を増やした場合には、上記のように、ワイヤボンディングを接続する際の振動により、ボンディングワイヤ６０が安定的ではなくなったり剥がれやすくなる。このため半導体装置の信頼性が低下してしまう。このことは、ワイヤポスト３１の長手方向の長さが長くなればなるほど顕著となる。例えば、ボンディングワイヤ６０の本数が多くなり、ボンディングワイヤ６０との接続領域を確保するため、ワイヤポスト３１の長手方向の長さが長くなればなるほど顕著となる。
【００３６】
尚、大電流を流すためには、直径の小さな細いボンディングワイヤを数多く設ける方法も考えられるが、この場合、同じ電流を流すためには、ボンディングワイヤの本数が増えてしまう。例えば、直径が４００μｍのボンディングワイヤが４本の場合に流すことのできる電流量と同等の電流量を直径が２００μｍのボンディングワイヤを用いて流すためには、直径が２００μｍのボンディングワイヤは３倍の１２本必要となる。このように、ボンディングワイヤの本数が増えると、ボンディングワイヤが接続されるワイヤポストが大きくなったり、ワイヤボンドによる接続の工程に時間を要し、半導体装置の大型化やコストアップにつながる。また、ワイヤボンディングを接続する際の振動により、安定的ではなくなったり剥がれやすくなったボンディングワイヤ６０の本数も増えるため、半導体装置の信頼性が低下してしまう。
【００３７】
尚、高耐圧で大電流を流すことのできる半導体装置においては、上記のように大電流を流すことができることの他にも、放熱が良好であることや、小型であること等も求められている。
【００３８】
（半導体装置）
次に、本実施の形態における半導体装置について、図２〜図５に基づき説明する。本実施の形態における半導体装置は、信頼性の向上のため、ソース電極端子のワイヤポストの長手方向の両側の端部の各々より延びるリードを設けた構造のものであり、従って、ソース電極端子は、複数のリードを有している。尚、図３は、本実施の形態における半導体装置の上面図であり、図４は側面図であり、図５は底面図である。
【００３９】
本実施の形態における半導体装置は、半導体素子となる半導体チップ１０、リードフレームにより形成されたドレイン電極端子１２０、ソース電極端子１３０、ゲート電極端子４０、ソースセンス端子５０等を有している。半導体チップ１０はＳｉまたはＳｉＣにより形成されているが、高耐圧、大電流に対応するためには、半導体チップ１０は、バンドギャップの広いＳｉＣにより形成されているものが好ましい。
【００４０】
半導体チップ１０は、第１の面１０ａにはドレイン電極パッド１１が形成されており、第２の面１０ｂにはソース電極パッド１２、ゲート電極パッド１３が形成されている。半導体チップ１０のドレイン電極パッド１１が形成されている第１の面１０ａが、板状のドレイン電極端子１２０の第１の面１２０ａにハンダ等により直接接続されている。半導体チップ１０の第２の面１０ｂに形成されたソース電極パッド１２とソース電極端子１３０とは、大電流を流すことができるように８本のボンディングワイヤ１６０により接続されている。また、ゲート電極パッド１３とゲート電極端子４０とは、ボンディングワイヤ６１により接続されており、ソース電極パッド１２とソースセンス端子５０とはボンディングワイヤ６２により接続されている。従って、ドレイン電極端子１２０が、ソース電極端子１３０及びゲート電極端子４０が設けられている側とは異なる側、即ち、反対側に設けられている。尚、半導体チップ１０、ボンディングワイヤ１６０、６１、６２、ソース電極端子１３０のワイヤポスト１３１が形成されている領域、ドレイン電極端子１２０、ゲート電極端子４０、ソースセンス端子５０の一部はモールド樹脂７０により覆われている。図３及び図４では、モールド樹脂７０は、便宜上破線で示されている。
【００４１】
ゲート電極パッド１３にはゲート電圧が印加されるが、電流は殆ど流れないため、ボンディングワイヤ６１は細くてもよい。ソースセンス端子５０は、ソース電極パッド１２を基準としてゲート電極パッド１３に所望の電圧が印加することができるように、ソース電極パッド１２の安定的な電位を得るために設けらており、電流は殆ど流れないためボンディングワイヤ６２は細くてもよい。尚、本実施の形態における半導体装置は、ボンディングワイヤ１６０が８本であり、図１に示されるボンディングワイヤ６０が４本用いられている構造の半導体装置と比べて２倍の電流を流すことができる。
【００４２】
本実施の形態においては、ソース電極端子１３０には、複数のボンディングワイヤ１６０と接続することができるようにワイヤポスト１３１が設けられている。また、ワイヤポスト１３１の長手方向の一方の端部１３１ａの近傍より第１のリード１３２が延びており、他方の端部１３１ｂの近傍より第２のリード１３３が延びており、第１のリード１３２と第２のリード１３３との間より第３のリード１３４が延びている。尚、ワイヤポスト１３１には、貫通穴等は設けられていない。
【００４３】
半導体チップ１０のソース電極パッド１２とソース電極端子１３０とをボンディングワイヤ１６０により接続する際には、最初に、ソース電極端子１３０をワイヤポスト１３１の長手方向が半導体チップ１０の一辺と略平行となるように設置する。この状態では、ソース電極端子１３０の第１のリード１３２の一部、第２のリード１３３の一部、第３のリード１３４の一部が保持部材等により保持されている。本実施の形態においては、この状態で、半導体チップ１０のソース電極パッド１２とソース電極端子１３０とをボンディングワイヤ１６０により接続する。
【００４４】
従って、第１のリード１３２の一部、第２のリード１３３の一部、第３のリード１３４の一部が保持されているため、ボンディングワイヤ１６０の接続の際に、超音波による振動が発生しても、ソース電極端子１３０のワイヤポスト１３１の振動は抑制される。即ち、ワイヤポスト１３１の一方の端部１３１ａは第１のリード１３２により支持され、ワイヤポスト１３１の他方の端部１３１ｂは第２のリード１３３により支持されている。よって、ワイヤポスト１３１の他方の端部３１ｂの近傍において、ボンディングワイヤ１６０を接続する際にも、この部分の振動は極めて少ない。従って、ボンディングワイヤ１６０による接続を安定的に確実に行うことができ、ボンディングワイヤ１６０が接続されている部分の強度は高く剥がれにくくなるため、半導体装置の信頼性を向上させることができる。更に、本実施の形態においては、ソース電極端子１３０のワイヤポスト１３１は、第３のリード１３４により支持されているため、ワイヤボンドによる接続の際の振動は更に抑制される。
【００４５】
本実施の形態においては、ボンディングワイヤ１６０の本数は、５本以上、２０本以下である。大電流を流すためには、ボンディングワイヤ１６０の数は多い方が好ましい。しかしながら、ボンディングワイヤ１６０の数が多いと、ボンディングワイヤ１６０を接続するため、ソース電極端子１３０のワイヤポスト１３１が大きくなり、半導体装置の大型化を招き、また、半導体装置の製造に時間を要し、コストアップにつながる。本実施の形態においては、例えば、ボンディングワイヤ１６０の本数は、８本、１２本等である。
【００４６】
（ソース電極端子）
次に、本実施の形態における半導体装置のソース電極端子１３０のワイヤポスト１３１の長手方向の長さについて、図６に基づき説明する。上記のように、高耐圧で大電流を流すことのできる半導体装置においても小型化が求められている。従って、大電流を流すため、ボンディングワイヤ１６０の本数が増えたとしても、半導体装置の大きさは大きくならない方が好ましく、よって、ワイヤポスト１３１の長手方向の長さも、あまり長くない方が好ましい。本実施の形態における半導体装置においては、ソース電極端子１３０におけるワイヤポスト１３１の長手方向の長さＬ（ｍｍ）は、ボンディングワイヤ１６０の本数をｎ本とした場合に、下記の（１）に示される式を満たしているものであることが好ましい。即ち、ソース電極端子１３０におけるワイヤポスト１３１の一方の端部１３１ａから他方の端部１３１ｂまでの長さＬ（ｍｍ）は、ボンディングワイヤ１６０の本数をｎ本とした場合に、下記の（１）に示される式を満たしているものであることが好ましい。
【００４７】
尚、ｐはボンディングワイヤ１６０の接続領域１６０ａの中心間のピッチであり、ｍは両端のボンディングワイヤ１６０の接続領域１６０ａの中心から、ワイヤポスト１３１の長手方向の両端までの長さである。検討の結果、ｐは０．８ｍｍであり、ｍは０．６ｍｍが好ましいという知見が得られており、この知見に基づくならば、（１）に示す式は、（２）に示す式となる。
【００４８】
Ｌ≦ｐ×ｎ＋２×ｍ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
Ｌ≦０．８ｍｍ×ｎ＋２×０．６ｍｍ＝０．８ｍｍ×ｎ＋１．２ｍｍ・・・（２）
【００４９】
また、実施の形態における半導体装置においては、図３に示されるように、ワイヤポスト１３１の長手方向における半導体素子の幅をＷとした場合には、
４０％≦Ｌ／Ｗ≦９０％
となるように形成されている。Ｌ／Ｗの値が、４０％未満ではワイヤポスト１３１に接続できるボンディングワイヤ１６０の本数が少なく、９０％を超えるとゲート電極端子４０、ソースセンス端子５０等を配置することができなくなるからである。これにより、半導体装置の大きさがあまり大きくしなくても、ワイヤポスト１３１の長さＬを長くすることができ、多くのボンディングワイヤ１６０を接続することができる。
【００５０】
（ドレイン電極端子）
次に、本実施の形態における半導体装置のドレイン電極端子１２０について、図７及び図８に基づき説明する。尚、図７は、図３における一点鎖線３Ａ−３Ｂにおいて切断した断面図であり、図８は、図７の要部を拡大した図である。
【００５１】
本実施の形態における半導体装置は、半導体チップ及びドレイン電極端子等の一部がモールド樹脂７０により覆われている。ドレイン電極端子等を形成している金属材料と、モールド樹脂を形成している樹脂材料とは、線膨張係数が異なるため、半導体装置に電流が流れることにより発熱し、熱膨張差によりドレイン電極端子等とモールド樹脂とが剥がれてしまう場合がある。このため、高耐圧で大電流を流すことのできる半導体装置においては、ドレイン電極端子の中央部分に大きな穴を設け、この穴の中にもモールド樹脂を流し込み硬化させることにより、ドレイン電極端子とモールド樹脂とが剥がれにくい構造にしているものがある。しかしながら、ドレイン電極端子は放熱板としての機能も兼ね備えているため、ドレイン電極端子の中央部分に大きな穴が設けられると、十分な放熱を行うことができなくなる場合があるため好ましくない。
【００５２】
従って、本実施の形態における半導体装置においては、図７に示されるように、ドレイン電極端子１２０の両側の側面１２０ｃより外側に向かって出っ張った突起部１２１が設けられている。この突起部１２１は、ドレイン電極端子１２０の側面１２０ｃとなる部分の第１の面１２０ａ側に設けられており、側面１２０ｃよりも外側に高さｈ１だけ出っ張っている。モールド樹脂７０は、半導体チップ１０が搭載されているドレイン電極端子１２０の第１の面１２０ａ、側面１２０ｃ及び突起部１２１を覆っており、第１の面１２０ａとは反対の第２の面１２０ｂ側はモールド樹脂７０には覆われていない。
【００５３】
従って、モールド樹脂７０を形成している材料の線膨張係数よりも、ドレイン電極端子１２０を形成している材料の線膨張係数が大きい場合、温度が高くなると、モールド樹脂７０よりもドレイン電極端子１２０が熱膨張する。本実施の形態においては、ドレイン電極端子１２０の両側の側面１２０ｃのモールド樹脂７０に覆われている側に突起部１２１が設けられている。このため、モールド樹脂７０よりもドレイン電極端子１２０の熱膨張が大きい場合には、熱膨張した際に、突起部１２１よりも第２の面１２０ｂ側に入り込んでいるモールド樹脂７０が突起部１２１と噛み合う。このため、モールド樹脂７０とドレイン電極端子１２０とが剥がれにくくなっている。
【００５４】
例えば、モールド樹脂７０を形成している樹脂材料の線膨張係数とドレイン電極端子１２０等を形成している金属材料の線膨張係数との差を１５ｐｐｍ／Ｋとし、半導体装置が発熱した場合の温度変化の幅を２５０Ｋとする。この場合、半導体装置のゲート電極端子４０等の延びる方向に直交する方向における幅Ｗを１３．５ｍｍとした場合、上記の温度変化により、モールド樹脂７０とドレイン電極端子１２０等との熱膨張の差は、約０．０５１ｍｍである。ゲート電極端子４０の加工精度等を考慮した場合、突起部１２１の高さｈ１は、この値の２倍以上であることが好ましいと考えられる。よって、突起部１２１の高さｈ１は、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。尚、本実施の形態における半導体装置の厚さＤｐは約５ｍｍであり、ドレイン電極端子１２０の厚さＤ１は約１．５ｍｍである。
【００５５】
また、本実施の形態における半導体装置においては、図９及び図１０に示されるように、ワイヤポスト１３１の側面１３１ｅにも突起部１３５が設けられていてもよい。尚、図９は、図３における一点鎖線３Ｃ−３Ｄにおいて切断した断面図であり、図１０は、図９の要部を拡大した図である。
【００５６】
即ち、本実施の形態における半導体装置においては、図９に示されるように、ワイヤポスト１３１の側面１３１ｅより外側に向かって出っ張った突起部１３５が設けられている。この突起部１３５は、ワイヤポスト１３１の側面１３１ｅとなる部分の第２の面１３１ｄ側に設けられており、側面１３１ｅよりも外側に高さｈ２だけ出っ張っている。尚、ワイヤポスト１３１の第１の面１３１ｃには。ボンディングワイヤ１６０が接続されており、第２の面１３１ｄは、第１の面１３１ｃとは反対側の面となる。尚、ワイヤポスト１３１の突起部１３５の高さｈ２は、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、本実施の形態においては、高さｈ２が約０．３ｍｍで形成されている。ワイヤポスト１３１等の厚さＤ２は約０．６ｍｍである。
【００５７】
尚、上記において説明した半導体装置は、ソース電極端子１３０の第１のリード１３２、第２のリード１３３、第３のリード１３４、ゲート電極端子４０、ソースセンス端子５０は、途中で折り曲げられている構造のものである。しかしながら、本実施の形態における半導体装置は、図１１及び図１２に示されるように、ソース電極端子１３０の第１のリード１３２、第２のリード１３３、第３のリード１３４、ゲート電極端子４０、ソースセンス端子５０は真っ直ぐに伸びていてもよい。
【００５８】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態における半導体装置は、ソース電極端子に設けられているリードが２本であって、リードの長さが異なるものである。具体的には、図１３に示されるように、ソース電極端子２３０は、ワイヤポスト１３１と、ワイヤポスト１３１の一方の端部１３１ａより延びる第１のリード２３２と他方の端部１３１ｂより延びる第２のリード２３３とを有している。第１のリード２３２の長さは、第２のリード２３３の長さよりも長く形成されている。尚、図１３では、モールド樹脂７０は、便宜上破線で示されている。本実施の形態における半導体装置においては、図１４に示すようなソース電極端子２３０を形成するためのリードフレーム２３６が用いられている。図１４において、リードフレーム２３６の二点鎖線で示される部分は、ワイヤボンディングを行い、モールド樹脂７０により固めた後に切断される。
【００５９】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００６０】
以上、実施形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０        半導体チップ
１０ａ      第１の面
１０ｂ      第２の面
１１        ドレイン電極パッド
１２        ソース電極パッド
１３        ゲート電極パッド
２０        ドレイン電極端子
２０ａ      第１の面
２０ｂ      第２の面
３０        ソース電極端子
４０        ゲート電極端子
５０        ソースセンス端子
６０、６１、６２        ボンディングワイヤ
７０        モールド樹脂
１２０      ドレイン電極端子
１２０ａ    第１の面
１２０ｂ    第２の面
１２１      突起部
１３０      ソース電極端子
１３１      ワイヤポスト
１３１ａ    一方の端部
１３１ｂ    他方の端部
１３２      第１のリード
１３３      第２のリード
１３４      第３のリード
１６０      ボンディングワイヤ
【図１】
2019102694.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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2019102694.tif 000018
2019102694.tif 000019
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