(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする課題は、電極と半導体チップとの間に生じる接続抵抗の低減を可能にする半導体装置を提供することである。【解決手段】実施形態の半導体装置は、電極を有する半導体チップと、チップ接続面と、中間接続部、及び外部電極端子接続面を有し、前記電極と前記チップ接続面が電気的に接続されるコネクタと、前記チップ接続面の面積よりも広く、前記チップ接続面と前記電極の間に設けられた第１接続材と、を有する。【選択図】図１
2015005623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有する半導体チップと、
チップ接続面と、中間接続部、及び外部電極端子接続面を有し、前記電極と前記チップ接続面が電気的に接続されるコネクタと、
前記チップ接続面の面積よりも広く、前記チップ接続面と前記電極の間に設けられた第１接続材と、
を有する半導体装置。
【請求項２】
前記チップ接続面と前記第１接続材との間に、前記チップ接続面の面積よりも広い第１の金属板をさらに有する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記中間接続部と前記外部電極端子接続面とが連結する方向と直行する方向において、前記外部電極端子接続面の幅は、前記中間接続部の幅よりも広い請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記外部電極端子接続面の面積よりも広い第２の金属板を介して、前記外部電極端子接続面と電気的に接続される外部電極端子をさらに有する請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば上下電極構造を有するＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である半導体チップは、半導体装置を構成するために、銅コネクタ等を用いてリードフレームや外部電極端子と接続される。その際、製品の部材効率向上を目的として、同じ大きさや形状を有する銅コネクタを用いると、半導体チップの大きさによって接続面積が異なる。半導体チップの大きさに対して銅コネクタの接続面積が十分確保できないと、外部電極と半導体チップとの接続抵抗が大きくなるという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８２５３５号公報
【特許文献２】特開２００８−２２７２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、外部電極と半導体チップとの間に生じる接続抵抗の低減を可能にする半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の半導体装置は、電極を有する半導体チップと、チップ接続面と、中間接続部、及び外部電極端子接続面を有し、前記電極と前記チップ接続面が電気的に接続されるコネクタと、前記チップ接続面の面積よりも広く、前記チップ接続面と前記電極の間に設けられた第１接続材と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置１ａの斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ’線における断面を示す断面図。
【図３】第２の実施形態に係る半導体装置１ｂの斜視図。
【図４】図３のＢ−Ｂ’線における断面を示す断面図。
【図５】第３の実施形態に係る半導体装置１ｃの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。実施形態中の説明で使用する図は、説明を容易にするための模式的なものであり、図中の各要素の形状、寸法、大小関係などは、実際の実施においては必ずしも図に示されたとおりとは限らず、本発明の効果が得られる範囲内で適宜変更可能である。
【０００８】
図１及び図２を用いて、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置１ａの構造について説明する。図１は第１の実施形態に係る半導体装置１ａの斜視図、図２は図１のＡ−Ａ’線における断面を示す断面図を示している。なお、図１においては、樹脂３を省略した斜視図を示している。
【０００９】
半導体装置１ａは、半導体チップ２、樹脂３、リードフレーム１００、ソース端子１０３、及びコネクタ２００を有する。半導体チップ２は、例えば、上下電極構造を有するＭＯＳＦＥＴである。半導体チップ２がＭＯＳＦＥＴである場合、上下電極はソース電極とドレイン電極となる。本実施形態において、半導体チップ２はＭＯＳＦＥＴとして説明するが、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor；ＩＧＢＴ）でも実施は可能である。
【００１０】
リードフレーム１００は、ヘッダー１０１とドレイン端子１０２から構成される。図２に示すように、ドレイン端子１０２はヘッダー１０１から複数延在して設けられ、半導体チップ２と外部電源とを接続する役割を有している。ヘッダー１０１上には、半導体チップ２のドレイン電極（図示せず）と接するように、半導体チップ２がはんだ１０（第１接続材）を介して設置される。すなわち、半導体チップ２は、ソース電極１１を露出してリードフレーム１００に固定される。
【００１１】
そして、ソース電極１１には、はんだ１０を介してコネクタ２００が接続される。コネクタ２００は、図１及び図２に示すように例えば、チップ接続面２０１、リードフレーム接続面２０２、及び中間接続部２０３が連なった形状で構成される。中間接続部２０３はチップ接続面２０１とリードフレーム接続面２０２の間に位置し、チップ接続面２０１とリードフレーム接続面２０２を電気的に接続する。ソース電極１１に接続されるのは、チップ接続面２０１となる。
【００１２】
ソース電極１１にチップ接続面２０１が接続される際、はんだ１０の塗布面積はチップ接続面２０１の面積よりも広くなるようにソース電極１１に設けられる。すなわち、ソース電極１１のほぼ全面にはんだ１０は設けられている。
【００１３】
コネクタ２００のリードフレーム接続面２０２は、ソース端子１０３にはんだ１０を介して接続される。リードフレーム接続面２０２は半導体チップ２と外部電源とを接続する役割を有している。
【００１４】
そして、ドレイン端子１０２とソース端子１０３の一部を除いて、半導体チップ２、リードフレーム１００、コネクタ２００、及びソース端子１０３は、例えばエポキシ樹脂等の樹脂３によってパッケージングされる。その際、図２に示すように、例えばリードフレーム１００とソース端子１０３の下面は露出されるようにパッケージングされる。半導体装置１ａは以上のような構造を有する。
【００１５】
リードフレーム１００及びコネクタ２００には、例えば銅（Ｃｕ）等が用いられるが、金（Ａｕ）やその他の金属との合金でも実施は可能である。また、はんだ１０は鉛（Ｐｂ）とスズ（Ｓｎ）が主成分となるが、このはんだ１０は鉛フリーはんだとしても実施可能である。鉛フリーはんだの場合、銀（Ａｇ）とスズの合金、銀と銅の合金、または銀と金の合金等が用いられる。
【００１６】
第１の実施形態の効果について説明する。半導体装置１ａを使用する際に生じる電気抵抗として、パッケージ抵抗が挙げられる。パッケージ抵抗は、半導体チップ２と接続される接続材（以後、コネクタ２００とする）自体が有する抵抗成分と、電流が半導体チップ２からコネクタ２００に流れる際に生じる抵抗成分から成る。
【００１７】
コネクタ２００自体の抵抗成分は、コネクタ２００の材質や形状で決まる。一方で、半導体チップ２からコネクタ２００に電流が流れる際に生じる抵抗成分は、電流の経路に依存する。詳細には、コネクタ２００直下の半導体チップ２からは電流経路は最短距離となるが、コネクタ２００直下以外については、電流はソース電極１１の表面層を通って半導体チップ２からコネクタ２００へと流れる。また、ソース電極１１は、半導体チップ２の表面に設けられた５μｍ程度の薄いアルミニウム（Ａｌ）である。よって、ソース電極１１の薄い表面層を通ってコネクタ２００に流れる電流経路は、コネクタ２００直下の半導体チップ２から流れる電流よりも大きな抵抗成分を有する。
【００１８】
ここで、コネクタ２００のチップ接続面２０１自体の面積を大きくし、ソース電極１１のほぼ全面と接触するようにすれば、上述した抵抗成分は低減できる。しかし、様々なチップサイズを有する半導体チップ２に対してコネクタ２００を使用する場合、チップ接続面２００の面積よりもソース電極１１の面積が小さい半導体チップ２への使用ができず、半導体装置１ａの生産効率悪化等が生じる恐れがある。
【００１９】
第１の実施形態に係る半導体装置１ａの場合、はんだ１０をソース電極１１のほぼ全面に設けることにより、薄いソース電極１１の表面だけでなく、はんだ１０も電流経路となる。そのため、コネクタ２００直下以外における、半導体チップ２からコネクタ２００に流れる電流の抵抗成分を低減することが可能となる。すなわち、半導体装置１ａのパッケージ抵抗を低減することが可能となる。
【００２０】
また、ソース電極１１へのはんだ１０塗布量を調整しているため、チップ接続面２０１の面積を変化させる必要が無い。よって、様々なチップサイズを有する半導体チップ２に対して共通のコネクタ２００を使用することが可能となるため、半導体装置１ａの生産効率を維持することが可能となる。
【００２１】
さらにまた、チップ接続面２００と接触しているソース電極１１以外の箇所において、はんだ１０が設けられているため、半導体チップ２から生じる使用熱の分散も可能となる。使用熱がソース電極１０のほぼ全面に分散されることにより、半導体装置１ａを使用した際に生じる熱を効率的に放熱することが可能となる。すなわち、半導体装置１ａの熱耐量を向上させることが可能となり、大電流を流す場合に生じやすくなる半導体装置１ａの熱破壊を抑制することができる。
【００２２】
次に、図３及び図４を用いて、第２の実施形態に係る半導体装置１ｂの構造について説明する。図３は第２の実施形態に係る半導体装置１ｂの斜視図、図４は図３のＢ−Ｂ’線における断面を示す断面図を示している。
【００２３】
図３及び図４に示すように、第２の実施形態に係る半導体装置１ｂと第１の実施形態に係る半導体装置１ａとが異なる点は、半導体チップ２とチップ接続面２０１との間に第１の金属板１２が設けられている点である。その他の構成については半導体装置１ａと同様であるので省略する。
【００２４】
第１の金属板１２はヘッダー１０１上にはんだ１０を介して設置され、コネクタ２００のチップ接続面２０１がはんだ１０を介して第１の金属板１２に接続される。第１の金属板１２の面積はチップ接続面２０１よりは大きければよく、ソース電極１１のほぼ全面に設けられたはんだ１０の面積と同じである必要は無い。
【００２５】
半導体装置１ｂにおいても、半導体装置１ａと同様に、パッケージ抵抗の低減、生産効率の維持、及び熱破壊の抑制が可能となる。特に、第１の金属板１２を設けたことにより、ソース電極１１の厚さを実質的に厚くでき、半導体チップ２からコネクタ２００に流れる電流の経路における抵抗成分をさらに低減することが可能となる。
【００２６】
また、第１の金属板１２の面積をはんだ１０または半導体チップ２よりも広くすることにより、半導体チップ２から生じる使用熱の分散という効果がより得られる。すなわち、半導体装置１ｂの熱耐量を向上させることが可能となり、大電流を流す場合に生じやすくなる半導体装置１ｂの熱破壊を一層抑制することができる。
【００２７】
さらにまた、第１の金属板１２の面積を広くすることで熱容量が増加するため、半導体装置１ａを使用する際、熱飽和するまでの時間を延ばすことが可能となる。
【００２８】
次に、図５を用いて、第３の実施形態に係る半導体装置１ｃの構造について説明する。図５は第３の実施形態に係る半導体装置１ｃの斜視図を示している。
【００２９】
図５に示すように、第３の実施形態に係る半導体装置１ｃと第１の実施形態に係る半導体装置１ａとが異なる点は、半導体装置１ａにおけるリードフレーム接続面２０２とソース端子１０３の接触面積よりも大きくなるように、リードフレーム接触面３０２を設けた点である。その他の構成については半導体装置１ａと同様であるので省略する。
【００３０】
コネクタ２００はチップ接続面２０１、中間接続部２０３、及びリードフレーム接続面２０２が連結した形状を有している。半導体装置１ａの場合、その連結方向と直行する方向におけるコネクタ２００の幅は一定である。一方、半導体装置１ｃの場合、ソース端子１０３との接触面積を増加させるために、リードフレーム接触面３０２の幅を、チップ接触面２０１と中間接続部２０３の幅よりも大きくしている。その結果、半導体装置１ｃは、半導体装置１ａの場合よりもリードフレーム接触面３０２とソース端子１０３との接触面積を増加させることが可能となる。
【００３１】
半導体装置１ｃにおいても、半導体装置１ａと同様に、パッケージ抵抗の低減、生産効率の維持、及び熱破壊の抑制が可能となる。特に、リードフレーム接触面３０２とソース端子１０３との接触面積を増加させたことにより、コネクタ２００からソース端子１０３へ流れる電流の経路を実質的に広くすることが可能となる。そのため、コネクタ２００からソース端子１０３へ流れる電流の抵抗成分を低減することが可能となる。すなわち、半導体装置１ｃのパッケージ抵抗の低減が可能となる。
【００３２】
なお、第３の実施形態の説明では、リードフレーム接触面３０２の幅を、チップ接触面２０１と中間接続部２０３の幅よりも大きくした例を説明したが、はんだ１０のソース端子１１への塗布量をリードフレーム接触面３０２の面積よりも広くしても実施は可能である。または、リードフレーム接触面３０２とソース端子１１との間に、リードフレーム接触面３０２の面積よりも大きい第２の金属板４００（図示せず）を設けても実施は可能である。
【００３３】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ，１ｂ，１ｃ…半導体装置、２…半導体チップ、３…樹脂、１０…はんだ（第１接続材）、１１…ソース電極、１２…第１の金属板、１００…リードフレーム、１０１…ヘッダー、１０２…ドレイン端子、１０３…ソース端子、２００…コネクタ、２０１…チップ接続面、２０２，３０２…リードフレーム接続面、２０３…中間接続部、４００…第２の金属板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015005623.tif 000007