(57)【要約】  半導体パッケージについて開示する。ある実施例では、ダイパッケージは第１表面と第２表面を有する半導体ダイと、ダイ接合領域とダイ接合領域から伸長している複数のリードをもつリードフレーム構造を有している。ダイ接合領域は１つ又は複数の開口部を含んでいる。モールド材は少なくともリードフレームのダイ接合領域と半導体ダイの周囲を囲んでいる。モールド材は１つ又は複数の開口部の内部にも存在する。
2007524999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ダイパッケージであって、
(ａ)  第１表面と第２表面を有する半導体ダイと、
（ｂ）ダイ接合領域と前記ダイ接合領域から伸長している複数のリードとを含むリードフレーム構造と、
（ｃ）前記リードフレーム構造のダイ接合領域と前記半導体ダイとの少なくとも一部を囲むモールド材と、を有し、
前記ダイ接合領域は１つ又は複数の開口部を有し、前記開口部は前記ダイ接合領域を貫通して、前記複数のリードの向きに対しほぼ垂直に向けられており、前記半導体ダイは前記リードフレーム構造の前記ダイ接合領域にマウントされており、前記モールド材は前記リードフレーム構造のダイ接合領域の１つ又は複数の開口部の内部にも存在することを特徴とする半導体ダイパッケージ。
【請求項２】
前記ダイ接合領域が終端と終端とが位置合わせされている少なくとも２つのスロットを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体ダイパッケージ。
【請求項３】
前記リードフレーム構造が前記モールド材から横方向に伸長する複数のソースリードを有するソースリード構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体ダイパッケージ。
【請求項４】
前記リードフレーム構造がソースリード構造、ゲートリード構造及びダミーリード構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体ダイパッケージ。
【請求項５】
前記半導体ダイが前記第２表面にドレイン領域を有し、前記第１表面にソース領域とゲート領域を有し、前記リードフレーム構造が前記モールド材から横方向に伸長する複数のソースリードを含み前記ソース領域と結合しているソースリード構造と、前記モールド材から横方向に伸長する１つのゲートリードを含み前記ゲート領域と結合しているゲートリード構造を含み、前記半導体ダイパッケージが前記半導体ダイのドレイン領域に接続されたドレインクリップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体ダイパッケージ。
【請求項６】
前記半導体ダイが前記第２表面にドレイン領域を有し、前記第1表面にソース領域とゲート領域を有し、前記半導体ダイパッケージが前記半導体ダイのドレイン領域に接続されたドレインクリップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の半導体ダイパッケージ。
【請求項７】
前記１つ又は複数の開口部が細長いスロット形状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ダイパッケージ。
【請求項８】
前記リードフレーム構造が銅または銅合金から成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体ダイパッケージ。
【請求項９】
前記ダイ接合領域がリードフレーム構造に形成された複数の溝をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体ダイパッケージ。
【請求項１０】
前記リードフレーム構造が銅または銅合金から成ることを特徴とする請求項９に記載の半導体ダイパッケージ。
【請求項１１】
リードフレーム構造であって、
ダイ接合領域と、
前記ダイ接合領域から伸長している複数のリードと、
前記ダイ接合領域を貫通している１つ又は複数の開口部を有し、
前記１つ又は複数の開口部は前記複数のリードに対しほぼ垂直に向けられていることを特徴とするリードフレーム構造。
【請求項１２】
前記開口部が細長いスロット形状であることを特徴とする請求項１１に記載のリードフレーム構造。
【請求項１３】
前記開口部が細長いスロット形状であり、前記細長い形状のスロットのうち少なくとも２つが終端と終端が位置合わせされていることを特徴とする請求項１１に記載のリードフレーム構造。
【請求項１４】
前記ダイ接合領域に形成された複数の溝をさらに有する請求項１１に記載のリードフレーム構造。
【請求項１５】
半導体ダイパッケージの製造方法であって、
(ａ)第１表面と第２表面有する半導体ダイをリードフレーム構造のダイ接合領域へのはんだを用いて接続するステップと、
(ｂ)前記半導体ダイと前記ダイ接合領域の周りの少なくとも一部へモールド材をモールドするステップと、を含み、
前記リードフレーム構造がダイ接合領域を貫通している１つ又は複数の開口部と前記ダイ接合領域から伸長しているリードを有し、前記１つ又は複数の開口部が前記複数のリードの向きに対し、ほぼ垂直に向けられており、前記モールド材が前記リードフレーム構造の前記ダイ接合領域の前記１つ又は複数の開口部内に流入していることを特徴とする半導体ダイパッケージの製造方法。
【請求項１６】
前記半導体ダイが縦型パワーＭＯＳＦＥＴを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記リードフレーム構造が銅から成ることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記開口部が細長いスロット形状であり、前記細長いスロットのうち少なくとも２つが終端と終端とが位置合わせされていることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記リードフレーム構造が銅または銅合金から成ることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
半導体ダイパッケージであって、
(ａ)第１表面と第２表面を有する半導体ダイと、
(ｂ)ダイ接合領域とダイ接合領域から伸長している複数のリードを有するリードフレーム構造と、
(ｃ)前記リードフレーム構造の前記ダイ接合領域と前記半導体ダイとの少なくとも一部の周囲を囲むモールド材と、を有し、
前記ダイ接合領域は１つ又は複数の溝を有し、前記半導体ダイが前記１つ又は複数の溝に配置されるはんだを使って、前記リードフレーム構造の前記ダイ接合領域にマウントされていることを特徴とする半導体ダイパッケージ。
【請求項２１】
前記ダイ接合領域が前記ダイ接合領域を貫通して少なくとも１つの開口部を有する請求項２０に記載の半導体ダイパッケージ。
【請求項２２】
前記開口部がスロット形状であり、前記スロットが前記複数のリードに対しほぼ垂直に向けられていることを特徴とする請求項２１に記載の半導体ダイパッケージ。
【請求項２３】
前記開口部がスロット形状であり、前記スロットが前記複数のリードに対しほぼ平行に向けられていることを特徴とする請求項２１に記載の半導体ダイパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
数多くの半導体ダイパッケージが存在する。固有のリードフレーム構造及び固有のドレインクリップ構造をもつ低い外形のパッケージがラジーブ  ジョシ(Ｒａｊｅｅｖ  Ｊｏｓｈｉ)とチャン  リン  ウー（Ｃｈuｎｇ−Ｌｉｎ  Ｗｕ）により２００２年１０月１４日に出願されて「薄く、熱的に機能強化されたリードモールドパッケージ内のフリップチップ」という名称の米国特許出願第１０／２７１，６５４号に開示されている。なお、この出願の内容は全ての目的のためにその全体を本明細書の内容として組み入れる。この特許出願では、半導体ダイがはんだによってリードフレーム構造にマウントされている。ドレインクリップはダイの表面に接合されている。ダイはモールド材で覆われている。
【０００２】
このような半導体パッケージは有用であり、種々の改良がなされている。例えば、取り組まれている問題の１つがはんだ接合の信頼性の問題である。上記したダイパッケージの製造過程において、半導体ダイがリードフレームにはんだでマウントされている。はんだ接合はリードフレームと半導体ダイとの間に形成されている。はんだ接合部の間及びダイとリードフレームとの間の狭い空間はモールド材によって充てんされる必要がある。これらの狭い空間をモールド材で充てんするのは困難である。もしこのような空間にモールド材が充てんされない場合、半導体ダイパッケージの中に隙間が形成される。モールド材は均一でない可能性があり、これがはんだ接合部にストレスを引き起こし破砕を生じさせる可能性がある。取り組まれているもう１つの問題はリードフレーム構造とモールド材の間の層間剥離の問題である。もし、モールド材とリードフレーム構造がお互いに強く接着していない場合、お互いに剥離が生じ、これにより時間とともにダイパッケージが破壊する可能性が増大する。
【０００３】
本発明の実施例はこれらのかつ他の問題に対し個々にかつ全体的に取り組んでいる。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の実施例は半導体ダイパッケージ、半導体ダイパッケージのリードフレーム構造、及び半導体ダイパッケージの製造方法に関している。
【０００５】
本発明の１つの実施例は以下の構成要素から成る半導体ダイパッケージに関している。すなわち、(ａ)第１表面と第２表面を有する半導体ダイと、(ｂ) ダイ接合領域とダイ接合領域から伸長している複数のリードを含むリードフレーム構造と、(ｃ)少なくともリードフレーム構造のダイ接合領域と半導体ダイの一部を囲むモールド材と、を有し、前記ダイ接合領域は１つ又は複数の開口部を有し、前記開口部はダイ接合領域を貫通して、前記複数のリードの向きに対しほぼ垂直に向けられており、前記半導体ダイはリードフレーム構造のダイ接合領域にマウントされており、前記モールド材はリードフレーム構造のダイ接合領域の１つ又は複数の開口部の内部にも存在することを特徴とする半導体ダイパッケージ。
【０００６】
本発明の別の実施例は以下の構成要素から成るリードフレーム構造に関している。すなわち、ダイ接合領域と、前記ダイ接合領域から伸長している複数のリードと、前記ダイ接合領域に設けられて前記ダイ接合領域を貫通する１つ又は複数の開口部と、を有し、前記１つ又は複数の開口部は前記複数のリードに対しほぼ垂直に向けられていることを特徴とするリードフレーム構造。
【０００７】
本発明の別の実施例は以下の構成要素から成る半導体ダイパッケージの製造方法に関している。(ａ)第１表面と第２表面を有する半導体ダイをリードフレーム構造のダイ接合領域へのはんだを用いて結合するステップと、（ｂ）前記半導体ダイと前記ダイ接合領域の少なくとも一部の周囲へのモールド材をモールドするステップと、を含む、前記リードフレーム構造が前記ダイ接合領域を貫通している１つ又は複数の開口部と前記ダイ接合領域から伸長しているリードを有し、前記１つ又は複数の開口部が前記複数のリードの向きに対し、ほぼ垂直に向けられており、前記モールド材が前記リードフレーム構造の前記ダイ接合領域の前記１つ又は複数の開口部内に入り込んでいることを特徴とする半導体ダイパッケージの製造方法。
【０００８】
本発明の別の実施例は以下の構成要素から成る半導体ダイパッケージに関している。すなわち、(ａ)第１表面と第２表面を有する半導体ダイと、(ｂ)ダイ接合領域と前記ダイ接合領域から伸長している複数のリードを有するリードフレーム構造と、(ｃ)前記リードフレーム構造のダイ接合領域と前記半導体ダイの少なくとも一部の周囲を囲むモールド材と、を有し、前記ダイ接合領域は１つ又は複数の溝を有し、前記半導体ダイが１つ又は複数の溝に配置されたはんだを使って、前記リードフレーム構造の前記ダイ接合領域にマウントされていることを特徴とする半導体ダイパッケージ。
【０００９】
本発明の上記した実施例などについて以下に詳細に記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施例はリードフレーム構造と半導体ダイパッケージと半導体ダイパッケージの製造方法に関する。半導体ダイパッケージは、例えばはんだを使用してリードフレームにマウントされる半導体ダイを含み得る。もし、該半導体ダイが縦型トランジスタを含む場合、該半導体ダイパッケージはある半導体ダイから別の半導体ダイにドレイン電流を流すために半導体ダイに接続されたドレインクリップまたは他の導電性の構造を有し得る。モールド材は半導体ダイとリードフレームの少なくとも一部を覆い得る。
【００１１】
本発明の好ましい実施例においては、半導体ダイパッケージ内に使用される半導体は縦型パワートランジスタを含んでいる。典型的な縦型パワートランジスタは、例えば、米国特許第６，２７４，９０５号及び第６，３５１，０１８号に記載されている。両者とも本願と同一の譲受人に譲渡された。そして両者ともすべての目的のためにその全体をこの明細書に組み入れる。縦型パワートランジスタはＶＤＭＯＳトランジスタを含む。ＶＤＭＯＳトランジスタは拡散によって形成される２つ又はそれ以上の半導体領域をもつＭＯＳＦＥＴである。このＭＯＳＦＥＴは、ソース領域、ドレイン領域、ゲートを有する。このデバイスは縦構造であり、ソース領域とドレイン領域は該半導体ダイの反対の表面に位置する。ゲートはトレンチゲート構造またはプレーナゲート構造となり、ソース領域と同じ面に形成される。トレンチゲート構造は、プレーナゲート構造より狭く少ないスペースで形成できるためより好まれる。動作期間中はＶＤＭＯＳデバイスのソース領域からドレイン領域の電流の流れはダイ表面に対し実質的に垂直方向である。
【００１２】
この中で使用している用語“リードフレーム構造”はリードフレームに由来する構造を指称している。標準的なリードフレーム構造はソースリード構造、ゲートリード構造そして選択可能なダミーリード構造を有する。リードフレーム構造のこれらそれぞれの部分は詳細について以下に記載する。ソースリード構造、ゲートリード構造そしてダミーリード構造はそれぞれ、１つ又は複数のリードを有する。
【００１３】
図1(ａ)はリードフレーム構造１０４上の半導体ダイ１１８を示す。リードフレーム構造１０４はゲートリード構造１１０及びソースリード構造１０６を有する。ゲートリード構造１１０はゲートリード１１０( a) を有し、ソースリード構造１０６は７つのソースリード１０６(ａ) −１０６(ｇ)を有する。この例では７つのソースリードと１つのゲートリードとを示している。
【００１４】
はんだ接合アレイ１２３は半導体ダイ１１８とリードフレーム構造１０４の間にあり、これらを互いに電気的かつ機械的に接続している。はんだ接合アレイ１２３は複数のソースはんだ接合部１２２と１つのゲートはんだ接合部１２４を含み、半導体ダイ１１８のＭＯＳＦＥＴのソース領域とゲート領域はそれぞれゲートリード構造１１０とソースリード構造１０６に接合する。
【００１５】
リードフレーム構造１０４はダイ接合領域１３０を有し、その上に半導体ダイ１１８がマウントされている。ダイ接合領域１３０は不連続であり得、ゲートリード構造１１０とソースリード構造１０６を含み得る。多くの開口部１３２がダイ接合領域１３０に形成されており、１つの開口部１３２がダイ接合領域１３０の外側に形成されている。開口部１３２の各々はリードフレーム構造１０４のダイ接合領域１３０を完全に貫通している。この例では、開口部１３２は細長いスロット形状となっている。スロット形状の開口部１３２の各々はソースリード１０６(ａ)−１０６(ｆ)及びゲートリード１１０(ａ)の向きに対し、平行に向けられている。また、開口部１３２の各々ははんだ接合アレイ１２３の隣り合うはんだ接合部の列の間に配置されている。図１( a) に示すように、半導体ダイ１１８は少なくともいくつかの開口部１３２を覆ってマウントされている。
【００１６】
以下に詳細を述べると、はんだ接合アレイ１２３はリードフレーム構造１０６に形成された複数の溝(図１(ａ)には示されていない)の中に存在し得る。これらの溝は開口部１３２に平行な長手溝であり得る。
【００１７】
はんだ接合アレイ１２３の代わりに、他の接合を使用し得る。例えば、ワイヤーボンディング加工(例えば米国特許第５，６３３，２０４号であり、その全体をこの明細書に組み入れる) によって形成される導電性スタッドをはんだ接合アレイ１２３の代わりにまたはそれに加えて使用し得る。導電性スタッドは銅によって形成しても良い。２００１年６月１５日に出願された米国特許出願第０９／８８１，７８７号に記載されているような導電性の支柱が使用されることがある。この米国特許出願は本発明人によるものであり、その全てをこの明細書に組み入れる。
【００１８】
図１(ｂ)は半導体ダイパッケージ内のリードフレーム構造１０４上の半導体ダイ１１８を示している。半導体ダイ１１８はリードフレーム構造１０４に近接している第１表面１１８(ａ)とリードフレーム構造１０４から遠位の第2表面１１８(ｂ)を有している。第２表面１１８（ｂ）はダイ１１８のＭＯＳＦＥＴのドレイン領域に対応し得、一方ＭＯＳＦＥＴのソース領域とゲート領域は半導体ダイ１１８の第１表面１１８(ａ)に対応し得る。
【００１９】
モールド材１６０は半導体ダイ１１８の少なくとも一部及びリードフレーム構造１０４のダイ接合領域１３０の少なくとも一部を覆っている。ソースリード１０６(ｄ)，１０６(ｅ)はモールド材１６０から横方向に伸長している。この例ではモールド材はダイ接合領域１３０とはんだ接合アレイ１２３を完全に覆っている。モールド材１６０はダイ接合領域１３０の開口部１３２を充てんし、また、半導体ダイ１１８とリードフレーム構造１０４の間の隙間も充てんする。この例ではモールド材１６０は半導体ダイ１１８の第２表面１１８(ｂ)を覆っていない。むしろ、第２表面１１８(ｂ)と半導体ダイ１１８のＭＯＳＦＥＴのドレイン領域はモールド材１６０を通り抜けて露出しており、ドレイン領域がドレインクリップ２１０と結合できる。ドレインクリップ２１０はＭＯＳＦＥＴのドレイン領域からリードフレーム構造１０４の反対側の回路基板(図示せず)に導電性の経路を与えている。図１(ｂ)に示す全体的なダイパッケージは薄く、良好な熱損失特性を有する。固有のリードフレーム構造及び固有のドレインクリップ構造をもつ低い外形のパッケージはラジーブ  ジョシ(Ｒａｊｅｅｖ  Ｊｏｓｈｉ)とチャン  リン  ウー（Ｃｈuｎｇ−Ｌｉｎ  Ｗｕ）により２００２年１０月１４日に出願された「薄く、熱的に機能強化されたリードモールドパッケージ内のフリップチップ」という名称の米国特許出願第１０／２７１，６５４号に記載されている。そして、全ての目的の為にその全体をこの明細書に組み入れる。その中に記載されているあらゆる特徴は本発明の実施例として使用され得る。
【００２０】
モールド材１６０は適当な材料から成る。適当なモールド材はビフェニル基材及び多機能な交差結合したエポキシ樹脂合成材料を含んでいる。典型的な材料はプラスコンＡＭＣ２−ＲＣモールド樹脂であり、クックソン  エレクトロニクス  オブ  アルファレッタ  ジョージア（Ｃｏｏｋｓｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ｏｆ
Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ，Ｇｅｏｒｇｉａ）社から市販されている。
【００２１】
図２(ａ)は、はんだ接合アレイ１２３を経由して、リードフレーム構造１４０にマウントされている半導体ダイ１１８を示している。この例ではリードフレーム構造１４０はゲートリード１１０(ａ) を有するゲートリード構造１１０、３つのソースリード１０６(ａ)−１０６(ｃ) を有するソースリード構造１０６、そして４つのダミーリード１４０(ａ)−１４０（ｄ）を有するダミーリード構造１４０を有している。ダミーリード構造１４０は半導体ダイ１１８に電気的な接続はしておらず、形成されるダイパッケージの構造的な補助を提供している。タイバー１４２はソースリード構造１０６に形成される。タイバー１４２は製造過程の間、リードフレーム構造１４０とリードフレームアレイにおける他のリードフレーム構造とを結合している。
【００２２】
図２(ａ) において、開口部１３２もまたスロット形状となっている。スロット形状の開口部１３２の各々は、リード１０６(ａ)−１０６(ｃ)，１１０(ａ)，１４０(ａ)−１４０(ｄ)の向きに対し、ほぼ垂直(言い換えると約９０度)に向けられている。また、この例では少なくとも２つのスロット形状の開口部１３２は終端と終端とが位置合わせされている。このスロット形状の開口部１３２はどれも適当な寸法またはピッチをとり得る。たとえばそれぞれの開口部は幅約０．２ｍｍ、長さ約１．０mm、細長い形状の開口部のピッチは約０．７mmとなっている。他の例ではそれぞれのスロット形状の開口部は幅約０．２mm、長さ約１．８mmとなっている。
【００２３】
以下に詳細を述べると、はんだ接合部１２３はリードフレーム構造１０６に形成された複数の溝の中（図２(ａ)には示していない)に存在し得る。この溝は開口部１３２と平行な長手溝であり得る。
【００２４】
図２(ｂ)においては、開口部１３２もまたスロット形状となっているがリード１０６(ａ)−１０６（ｃ），１１０(ａ)，１４０(ａ)−１４０（ｄ）の向きに対し、平行に向けられている。図１に示すリードフレーム構造とは違って、図２（ｂ）に示すリードフレーム構造１０４はダミーリード構造１４０を有している。
【００２５】
ダイパッケージの製造方法は図３(ａ)−３（ｌ）に記載されている。
【００２６】
図３(ａ)及び３(ｂ)を参照するとリードフレーム構造１０４が形成されている。リードフレーム構造は、例えば、スタンピング加工（公知の）によって形成され得る。リードフレーム構造は所定のパターンを形成する連続的な導電性薄板をエッチングすることによっても形成される。もし、スタンピングが使用されればリードフレームははじめはタイバーによって互いにつながったリードフレームアレイの多くのリードフレームのうちの１つとなる。半導体ダイパッケージの製造過程で、リードフレームアレイは他のリードフレームからリードフレームを分離するために切断される。この切断の結果、ソースリードやゲートリードの如き最終的な半導体ダイパッケージのリードフレームの部分は互いに電気的かつ機械的に切り離される。従って、半導体ダイパッケージのリードフレーム構造は連続的な金属の構造または不連続的な金属の構造をとっている。
【００２７】
リードフレーム構造１０４は多数の開口部１３２を有している。開口部１３２はスタンピング、エッチング(ウエットまたはドライ)等を含む適当な加工によって形成される。開口部１３２が形成される前もしくは後にリードフレーム構造１０４は１つ又は複数の材料の層でコートされ得る。例えば、リードフレーム構造１０４は銅や銅合金等のベースメタルを含んでいる。ベースメタルは１つ又は複数のアンダーバンプメタルの層でコートされ得る。例えば、ＮｉＰｄは銅リードフレームに前めっきされる。リードフレーム構造の全体の厚さは様々である。例えば、いくつかの実施例ではリードフレーム構造の厚さは約８ミルである。(これより厚いもしくは薄いこともある)
以下にさらに詳細について述べる。はんだ１２３はリードフレーム構造１０４に形成された複数の溝の中（図3（ｂ）には示されていない）に存在する。溝は長手溝で開口部１３２と平行となっていても良い。
【００２８】
リードフレーム構造１０４が形成された後、はんだ１２３がリードフレーム構造１０４のダイ接合領域１３０上に堆積される。はんだ１２３は例えば８８Ｐｂ／１０Ｓｎ／２Ａｇまたは９５Ｐｂ／５Ｓｎ （はんだ重量に占める金属の重量比）等のはんだペーストから成る。はんだ１２３は開口部１３２の周辺に堆積される。はんだ１２３は技術的に知られるピックアンドプレイス、印刷、電気めっき等のあらゆる適当なプロセスを使ってリードフレーム構造１０４上に堆積され得る。
【００２９】
図３（ｃ）及び３（ｄ）を参照すると、リードフレーム構造１０４上にはんだ１２３を堆積した後、半導体ダイ１１８がダイ接合領域１３０にマウントされる。“フリップチップ”マウント加工が使用され得る。その結果、半導体ダイ１１８ははんだバンプを有する。別のあるいは追加の方法として半導体ダイは銅スタッドを有し得る。これらはラジーブ  ジョシ(Ｒａｊｅｅｖ  Ｊｏｓｈｉ)とチャン  リン  ウー（Ｃｈuｎｇ−Ｌｉｎ  Ｗｕ）による「導電性の支柱をもつ半導体ダイ」という名称の２００1年６月１５日に出願された米国特許出願第０９／８１１，７８７号に記載され、または米国特許第５，６３３，２０４号に記載されている。両者とも全ての目的のためにその全体をこの明細書に組み入れる。図３（ｄ）に示すように、半導体ダイ１１８の第2表面１１８（ｂ）はリードフレーム構造１０４に対して外側に向いている。
【００３０】
図３(ｅ)と３(ｆ)を参照すると、リードフレーム構造１０４上に半導体ダイ１１８をマウントした後、はんだ１２３がリフローされてはんだ接合１２３を形成する。はんだリフロー処理は公知である。
【００３１】
図３(ｇ)と３(ｈ)を参照すると、はんだリフローステップの後、モールドステップが実施され得る。いくつかの実施例では、モールド加工を補助するテープが使用されて半導体ダイ、ゲートリード構造、ソースリード構造の周囲にモールド材を形成する。例えば、図３(ｅ)と３(ｆ)に示すように、テープがパッケージ先駆物質の半導体ダイ１１８の第２表面１１８(ｂ)に対して取り付けられる。その後、その組み合わせがモールド材が導入されるモールドキャビティーに設置される。モールド材は半導体ダイ１１８の第２表面１１８(ｂ)またはリードフレーム構造の外部リードを覆わない。テープは半導体ダイの裏面から取り外される。それによって、形成されたモールド材を貫通して、ダイの裏面が露出する。モールド加工を補助するテープについては図４(ａ)と(ｂ)を参照して以下にその詳細を述べる。
【００３２】
図示した如く、モールド材１６０は半導体ダイ１１８とリードフレーム構造１０４のダイ接合領域１３０の一部を覆って形成される。図３(ｇ)に示すように、ソースリード１０６(ｅ)とゲートリード１１０(ａ)は形成されたモールド材１６０から横方向に伸長している。図3(ｈ)に示すように、半導体ダイ１１８の第2表面１１８(ｂ)上に余分なモールド材が存在する。
【００３３】
図３(ｉ)と３(ｊ)を参照すると、モールド材の形成の後、分離、バリ取り、くず取り処理が実施され得る。公知のバリ取りとくず取り処理は余分なモールド材を取り除くために行われている。図３(ｊ)に示すように、半導体ダイ１１８の第２表面から余分なモールド材を取り除くためにウォータージェット１６４が使用される。図３(ｌ)に示す分離加工では後に続く電気検査ができるように、リードフレーム構造のソースリードからゲートリードを電気的に分離するためにゲートリード１１０(ａ)への接続が切断される。
【００３４】
図３(ｋ)と３(ｌ)を参照すると、くず取り、バリ取り、分離加工の後、電気検査機１６６が使用されて形成されたダイパッケージ１００を電気的に検査する。ダイパッケージ１００が電気検査に合格したら、他の個々のソースリード１０６(ａ)−１０６(ｇ)は互いに分離され得る。
【００３５】
上記した如く、リードフレーム構造はダイ接合領域に開口部を有している。ダイ接合領域に開口部を設けることにより多くの利点をもたらす。第１に、モールド材は開口部を通り抜けることによりリードフレーム構造と半導体ダイのはんだ結合部の間の領域に容易に流れ込むことができる。モールド材がはんだ接合部の間やリードフレーム構造と半導体ダイの間に完全に侵入したとき、はんだ接合部の間や半導体ダイとリードフレーム構造の間の狭い空間はモールド材で満たされる。モールド材が完全にはんだ接合部を包むと、はんだ接合部にかかる圧力は低減される。これによりはんだ接合部が時間とともに劣化し破壊に至る可能性が低減する。第２に、モールド材が開口部を通り抜け固体化したとき、固体化したモールド材はリードフレーム構造を固定し、これによりリードフレーム構造とモールド材の層間剥離の可能性が低減する。
【００３６】
リードフレーム構造のダイ接合領域のスロット形状の開口部は好ましい。これらのスロットははんだ接合部の欠陥の可能性を低減させることができる。例えば、図４(ａ)を参照すると、モールド加工中はリードフレーム構造１０４と半導体ダイ１１８は２つのモールド金型を有するモールド装置１８０に設置される。半導体ダイ１１８は両面テープ１８８でモールド金型の上端に取り付けられる。リードフレーム構造１０４はソースリード構造１０６とダミーリード構造１４０を有し、それらは互いに機械的に結合されていない。モールド加工中、モールド金型は図４(ｂ)に示すように閉じており、リードフレーム構造１４０に生じる７５ミクロンの“ドライブイン”（Ｄ）が存在し、２つのモールド金型が閉じておりかつモールド材は閉じたモールド金型から流出しないことを保証する。この“ドライブイン”の影響により、ソースリード構造１０６と半導体ダイ１１８が組み合わされたものは片持ち梁のような役割を果たす。この動きは図４(ｃ)−４（ｄ）に示すように形成されたはんだ接合に亀裂を生じさせる。この動きの低減とリードフレーム構造１０４の剛性を増すためにスロット形状の開口部１３２はリードフレーム構造のリードの向きに対し垂直に向けられている。( 図２(ａ)に示す。) 
スロット形状の開口部は、リードフレーム構造のリードの向きに対し平行になるように向けられ得る。これはリードフレーム構造がダミーリードを有しておらず、しかし、図１(ａ)に示すように両側にソースリードを有しているとき望ましい。再度図４(ａ)を参照すると、もしダミーリード１４０が図１(ａ)のソースリード１０６(ｆ)のような機能のあるソースリードであったら、図４(ａ)に示す２つのリードは図１(ａ)に示すリードフレーム構造１０６のように互いに機械的に接続される。この場合、モールド加工中に上の型が閉じると、リードフレーム構造は柔軟性がなく、半導体ダイ１１８とリードフレーム構造１０４の間のはんだ接合部のストレスを低減させるためには幾分かの柔軟性が望ましい。図１(ａ)に示すようにスロット形状の開口部の方向がリードフレーム構造のリードの向きに対して平行になることにより、リードフレーム構造１０４により柔軟性が備わる。
【００３７】
よってリードフレーム構造は１つの構成単位(例えば、ダイ接合パッドと７つのリードを有するリードフレーム構造) もしくは２つの構成単位(例えば、リードフレーム構造は３つのソースリードを有する１つ目の構成単位とダミーリードを有する２つ目の構成単位を有する)を含み得る。ダイ接合パッド(DAP) (またはダイ接合領域)は異なった特徴を有する。例えば７つのソースリードをもつリードフレームの場合(１構成単位）ダイ接合パッドの開口部はリードに対し０度に方向付けられる。３つのソースリード構造(２構成単位)の場合、ダイ接合パッドの開口部はそれぞれのリードに対し９０度に方向付けられる。どちらの場合でも、ダイ接合パッドの中に溝(以下に述べる)が設けられる。
【００３８】
図５(ａ)−５(ｂ)は、本発明の別の実施例によるリードフレーム構造１０４を示す。リードフレーム構造１０４はダイ接合領域１３０とダイ接合領域１３０から伸長している複数のソースリード１０６(ａ)−１０６(ｃ)とゲートリード１１０(ａ)を有する。ダイ接合領域１３０はそこに形成された複数のスロット形状の開口部１３２を有する。多数の溝１９０は近接したスロット形状の開口部１３２の間にそれぞれ形成される。溝１９０は半導体ダイ（図５(ａ)−５(ｂ)には示していない）とリードフレーム構造１０４を機械的かつ電気的に接続するために使用されるはんだを受け入れる。
【００３９】
溝１９０は適当な深さ、長さ、幅を有する。例えば、溝は深さ５０ミクロン（またはそれ以下）（図５(ｂ)の“T”）、幅約０．３ｍｍ（またはそれ以上）（図５(ａ)の“L2”）そして長さ約１ミリ以上（図５(ａ)の“L1”）である。溝の中心線はダイ接合領域にマウントされる半導体ダイのはんだバンプに一致する。溝１９０はダイ接合領域の至るところに存在する場合と、ダイ接合領域の特定の部分にのみ存在する場合がある。
【００４０】
図６(ａ)は、図５(ａ)及び５(ｂ)に示されるリードフレーム構造１０４のタイプの斜視図を示す。図６(ｂ)は図６(ａ)に示されるリードフレーム構造１０４上の半導体ダイ１１８の斜視図を示す。リードフレーム構造１０４に半導体ダイがマウントされた後、これらは先に述べたような更なる加工が施される。（例えば、モールド、バリ取り、くず取り、検査等）
図５(ａ)−５（ｂ）及び図６(ａ)−６(ｂ) に示される実施例は別の利点をもたらす。例えば、半導体ダイ１１８がその下面に銅バンプを有していると、銅バンプの高い剛性がリードフレーム構造上のはんだペーストを圧迫し、厚さ１５ミクロンの結合ラインをもたらす（図７の厚さ“T2”を参照。半導体ダイ１１８に接合している銅スタッドの周りを囲んでいるリードフレーム構造１０４上のはんだ４００を示している）。この薄い結合ラインの幅はモールド加工時の高い圧力により剥離することがある。モールド加工により銅バンプとはんだペースト、はんだペーストとリードフレーム構造の２つの界面に、より高い熱ストレスももたらす。溝はダイを接続するために使用されるはんだの厚さの制御及びより多くのはんだを使用することを可能にしている。これにより、より強く適応性の高いはんだ結合が形成される(モールド加工時において）。溝はフリップチップ加工において知られている繰り返しパターンを備えており、リードフレーム構造にバンプのあるダイを整列させる。従って溝は位置合わせマークとして有利に機能する。
【００４１】
図８は本発明の実施例が適用された様々な試験の表を示している。それぞれの試験されたサンプルはリードに対し垂直な開口部をもつ３つのソースリード構成（図２(ａ)のような）をとっている。
【００４２】
表の欄には異なる認定ナンバーとサンプルタイプを示している。列にある“ユニットレベル”はパッケージレベルの試験を意味し、“ボードレベル”は実装された後のボードレベルの試験を意味する。“ＡＣＬＶ”はオートクレーブ試験を意味し、１２１度、１５ｐｓｉｇ、相対湿度１００％、前提条件L−1(レベル１) にて試験される。“ＴＭＣＬ”は温度サイクルを意味し、−６５度から１５０度、滞留時間１５分、前提条件L−１(レベル１)で試験される。“ボードレベル”での“ＴＭＣＬ”は−１０度から１００度、滞留時間１５分の温度サイクルを意味する。“ＰＲＣＬ”は１２５度、オン時間２分、オフ時間２分のパワーサイクルを意味する。表のデータに示すように“０／７９”は７９個のうち０個のサンプルが表示の試験を実施した後故障したことを示している。従って、本発明の実施例は関連した試験条件において信頼性がある。これらの試験条件はＪＥＤＥＣ規格ＪＥＳＤ２２−Ａ−１０２−Ｃ（不偏なオートクレーブによる耐湿加速）、ＥＩＡ／ＪＥＤＥＣ規格ＪＥＳＤ２２−Ａ１１３−Ｂ (信頼性試験前の密封されていない表面実装デバイスにおける前提条件)、ＪＥＤＥＣ規格ＪＥＳＤ２２−Ａ１０４−Ｂ (温度サイクル)、そしてＥＩＡ／ＪＥＤＥＣ規格ＥＩＡ／ＪＥＳＤ２２−Ａ１０５−Ｂ (試験方法Ａ１０５−Ｂ、パワーサイクル、温度サイクル)にさらに詳しく記載されている。この中に記載されているあらゆる特許もしくは特許出願と同じくこれらの出版物も全ての目的のためにその全体をこの明細書に組み入れる。
【００４３】
この中で使用されている用語や表現は説明の用語として使用しており、限定的なものではない。また、示されたまたは記載された特徴の同等物を排除するための用語や表現として使用することを意図していない。また、請求した本発明の範囲において様々な改良が可能であることを認識している。例えば、スロット形状の開口部が詳細に記載されているが、ある実施例では代替として円形の穴が単独もしくはスロット形状の開口部との組み合わせで使用されることがある。加えて、あらゆる実施例の１つ又は複数の特徴は本発明の範囲から外れることなく、具体的に記載された他の実施例の１つ又は複数の特徴と組み合わさるかもしれない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１（ａ）】リードフレーム構造上の半導体ダイの平面図である。
【図１（ｂ）】図１(ａ)に示したリードフレーム構造上の半導体ダイの側面図である。
【図２（ａ）】リードフレーム構造上の半導体ダイの平面図である。
【図２（ｂ）】リードフレーム構造上の半導体ダイの平面図である。
【図３（ａ）−３（ｌ）】半導体ダイパッケージ内部に形成される半導体ダイとリードフレーム構造の様々な図である。
【図４（ａ）−４（ｂ）】モールド材が適用された半導体ダイとリードフレーム構造である。
【図４（ｃ）】リードフレームにマウントされた半導体ダイのモールド後の断面図である。
【図４（ｄ）】部分的な亀裂があるはんだバンプの断面図である。
【図５（ａ）】リードフレーム構造の平面図である。
【図５（ｂ）】図５(ａ)に示すリードフレーム構造の5(ｂ)−５(ｂ)の線に沿った断面図である。
【図６（ａ）】スロット形状の開口部及び溝を有したリードフレーム構造の斜視図である。
【図６（ｂ）】半導体ダイがマウントされたリードフレーム構造の斜視図である。
【図７】リードフレーム構造にマウントされた半導体ダイ上の銅のスタッドの拡大図である。
【図８】本発明の実施例における信頼性を示すデータの表である。
【００４５】
図１〜図８中の同じ番号は同じ要素を示す。
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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