(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップデバイスを作製する方法であって、該方法が以下、
複数のハンダバンプを有するバンプ付きダイを提供する工程と、
ソースおよびゲート接続を備えるリードフレームを提供する工程と、
該ハンダバンプが該ソースおよびゲート接続と接触するように、該リードフレーム上に該バンプ付きダイを配置する工程と、
銅クリップとリードレールとを提供する工程と、
該銅クリップのエッジが該リードレールのエッジに沿った細長いｖ字溝内に配置され、該銅クリップが該バンプ付きダイのドレイン領域および該リードレールと接触するように、ハンダペーストを用いて該銅クリップを該バンプ付きダイの裏面に取り付ける工程と、
該ハンダペーストおよび該ハンダバンプをリフローイングする工程と、を包含する、方法。
【請求項２】
前記銅クリップを取り付ける工程の前に、前記ハンダペーストが前記バンプ付きダイの裏面に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記銅クリップを取り付ける工程の前に、前記ハンダペーストが前記銅クリップに配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記銅クリップを取り付ける工程の前に、前記ハンダバンプがリフローイングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ソースおよびゲート接続を備えるリードフレームと、
上面にハンダバンプを備えるバンプ付きダイであって、該ハンダバンプが該ソースおよびゲート接続に接触するように該リードフレームに取り付けられている、バンプ付きダイと、
銅クリップと、
リードレールと、を備え、
該銅クリップのエッジが該リードレールのエッジに沿った細長いｖ字溝内に配置され、該銅クリップが該バンプ付きダイのドレイン領域および該リードレールと接触するように、該銅クリップが該バンプ付きダイの裏面に取り付けられた、チップデバイス。
【請求項６】
前記銅クリップが、ハンダペーストを用いて前記バンプ付きダイに取り付けられる、請求項５に記載のチップデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップデバイスおよびその製造方法に関する。より詳細には、チップデバイス、ならびにバンプ付きダイのリードフレームへの直接取付けおよび一組のリードのバンプ付きダイへのクリップを用いた取り付けを包含するその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体電源スイッチデバイス、および特に、電源ＭＯＳＦＥＴデバイスは、オン状態の抵抗の下限を押し続ける。シリコン技術がここ十年間で顕著に発達してきたが、数十年来の本質的に同じパッケージ技術が主要なパッケージング手段として続いている。アルミニウムまたは金ワイヤ相互接続とともにエポキシまたはハンダ付けされたダイアタッチは、なお好ましい電源デバイスパッケージ方法論である。
【０００３】
近年、チップデバイスが、デバイス内のダイを低抵抗ハンダ接続によって直接リード線に接続することにより製造され、そしてパッケージングされてきた。デバイスの導電体および第１のリードフレームを接続するために第２のリードフレーム素子およびハンダを使用することで、直接接続が可能となった。さらに、第２のリードフレームのサイズおよび形状は、チップデバイスに適合し、その電気抵抗および熱抵抗を最小限にするように調整され得る。
【０００４】
金ワイヤ接合が、チップ内のゲート接続になされる場合、接着剤の使用によって制御することが難しく、ゲート接合の完全な接触を妨害し得る樹脂のたれが起こる。銀が充填された接着剤がソースおよびドレイン接続に使用される場合、接着剤は選択的に流動しないので、得られたデバイスは概して、ゲートまたはドレイン内でのソースのショートがより起こりやすくなる。さらに、接着剤は概して、ハンダと比較して劣った導電率を有する。
【０００５】
近年、銅ストラップがダイをリード線に接続するために使用されてきた。概して、このような装置を用いて、ダイの６０％を超える領域が、下部に着剤を有する銅ストラップにより占められている。このことは、内部アセンブリをしっかりと保持するために利用される成形プラスチックがより少ないことを意味する。接着剤のためにより大きな領域が割当てられるので、これはまた、チップデバイスのボイド形成についての機会が増えることを意味する。
【０００６】
最終的に、チップデバイスのための一般的な製造プロセスは、ダイの裏面をエポキシで取り付ける工程を包含する。概して、このような接着剤は、ハンダと比較して劣った熱伝導率および導電率を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、チップデバイス、ならびにバンプ付きダイのリードフレームへの直接取付けおよび一組のリードのバンプ付きダイへのクリップを用いた取り付けを包含するその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、チップデバイスを作製する方法を提供し、この方法は、複数のハンダバンプを有するバンプ付きダイを提供する工程と、ソースおよびゲート接続を備えるリードフレームを提供する工程と、このハンダバンプがこのソースおよびゲート接続と接触するように、このリードフレーム上にこのバンプ付きダイを配置する工程と、銅クリップを提供する工程と、この銅クリップがこのバンプ付きダイのドレイン領域およびリードレールと接触するように、ハンダペーストを用いてこの銅クリップをこのバンプ付きダイの裏面に取付ける工程と、このハンダペーストおよびこのハンダバンプをリフローイングする工程と、包含する。
【０００９】
好適な実施形態においては、上記銅クリップを取付ける工程の前に、上記ハンダペーストが上記バンプ付きダイの裏面に配置される。
【００１０】
好適な実施形態においては、上記銅クリップを取付ける工程の前に、上記ハンダペーストが上記銅クリップに配置される。
【００１１】
好適な実施形態においては、上記銅クリップを取付ける工程の前に、上記ハンダバンプがリフローイングされる。
【００１２】
本発明はまた、ソースおよびゲート接続を備えるリードフレームと、上面にハンダバンプを備えるバンプ付きダイであって、このハンダバンプがこのソースおよびゲート接続に接触するようにこのリードフレームに取付けられている、バンプ付きダイと、銅クリップがこのバンプ付きダイのドレイン領域およびリードレールと接触するように、このバンプ付きダイの裏面に取付けられた銅クリップと、を備えた、チップデバイスを提供する。
【００１３】
好適な実施形態においては、上記銅クリップが、ハンダペーストを用いて上記バンプ付きダイに取付けられる。
【００１４】
本発明は、チップデバイスを製造する方法を提供する。ここで、バンプ付きダイ上に複数のハンダバンプを含むバンプ付きダイが提供され、ソース接続およびゲート接続を含むリードフレームもまた提供される。バンプ付きダイは、ハンダバンプがソース接続およびゲート接続と接触するように、リードフレーム上に配置される。複数のリードを有するリードレールは、銅クリップとともに提供される。銅クリップは、ハンダペーストによってバンプ付きダイの裏面に取付けられ、それにより銅クリップがバンプ付きダイのドレイン領域とリードレールとを接触させ、さらにエッジに沿ってリードレールに取り付けられる。
【００１５】
本発明の１つの局面によると、ハンダペーストは、銅クリップを取付ける前にバンプ付きダイの裏面に配置される。
【００１６】
本発明のさらなる局面によると、ハンダペーストは、銅クリップを取付ける前に銅クリップ上に配置される。
【００１７】
本発明のさらに別の局面によると、ハンダバンプは、銅クリップを取付ける前にリフローイングされる。
【００１８】
従って、本発明は、改良したチップデバイスおよびそのチップデバイスを製造する方法を提供する。このプロセスは、ワイヤーボンディングをまったく必要としない。なぜなら、ハンダリフローイング中、ドレイン接続が銅クリップ上に直接ハンダ付けされ、一方ソースバンプおよびゲートバンプがリードフレームに直接接続されるからである。得られるゲート接続は、ゲートワイヤーボンディングプロセスによって製造されたゲート接続と較べてより信頼性がある。さらに、ハンダは、ソース接続およびゲート接続の両方に用いられ、そのため、ぬれがハンダ付け可能な金属でのみ生じ得る。これにより両方の接続がぬれのない領域で絶縁されているため、ゲートをショートさせる可能性を低くする。さらに、ハンダ合金は、接着剤に較べてより良好な導電性を有し、チップデバイスのＲＤＳｏｎ性能を低下させる。
【００１９】
本発明の他の特徴および利点は、図面を参照して以下に見られる好適な例示的実施形態の詳細な説明を読み、理解することによって理解される。図面中、同様の参照符号は同様の要素を表す。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるチップデバイス１０を示す。チップデバイスは、複数のリード１２を含むリードフレーム１１、および複数のリード１４を含む別個のリードレール１３を含む。バンプ付きダイ１５は、リードフレームに取付けられる。クリップ１６は、バンプ付きダイの裏面に配置され、そこに取付けられる。さらに、チップのエッジ１７が、リードレールのｖ字溝１８内に配置される。
【００２１】
図３に示され得るように、バンプ付きダイ１５は、複数のハンダバンプ２０を含み、好ましくはダイの上部表面上のダイのソース領域２１上に列状に並べられる。ハンダバンプ２２はまた、ダイのゲート領域２３上に配置され、このゲート領域２３もまたダイの上部表面上にある。
【００２２】
好ましくは、バンプ付きダイは１つのユニットとして提供される。
【００２３】
ダイ１５は好ましくは、ワンピースアイテムであり、当該分野ではこのワンピースアイテムを「バンプ付きダイ」と呼ぶ場合が多い。図２に示され得るように、バンプ付きダイは、ダイ１５、ダイの上部表面とハンダバンプ２２との間の中間層２６として機能する「アンダーバンプ材料」、およびハンダバンプ自身を含む。好ましくは、アンダーバンプ材料は、ＴｉＷ、Ｃｕ、Ａｕ、または均等物のいずれかである。図２に示される例では、アンダーバンプ材料は、３つの層（Ｃｕめっき２６ａ、スパッタされたＣｕ  ２６ｂ、およびスパッタされたＴｉ  ２６ｃ）に分かれている。
【００２４】
図３は、フラックス２７がリードフレーム１１に分配された状態のリードフレーム１１を示す。フラックスは、例えば、マルチニードル分配ノズルを用いるスタンピング、または当該分野で公知の任意の他の適切な方法によって分配され得る。
【００２５】
バンプ付きダイは好ましくは、リードフレーム１１にフリップチップ取付けされ、すなわちバンプ付きダイは、鋸状テープからリードフレーム上へと「ひっくり返される」。バンプ付きダイは、ゲートハンダバンプ２２がリードフレーム上のゲート接続領域２３と接触し、一方ソースハンダバンプ２０がリードフレーム上のソース接続２１と接触するようにリードフレーム上に配置される。
【００２６】
ハンダペースト３０が、バンプ付きダイの裏面およびリードレール１３内の細長いｖ字溝１８に分配される。クリップ１６（好ましくは銅からなるクリップ）は、ダイの裏面から（好ましくはリール状に）供給され、ダイの裏面に選択して配置され、それにより銅クリップのエッジ１７が細長いｖ字溝内に配置される。従って、クリップは、（チップの裏面に配置される）チップのドレイン領域と接触し、これらのドレイン領域をリードレールのリード１４に接続する。
【００２７】
本発明の１実施形態において、チップデバイスの製造工程中、チップをバンプ付きダイの裏面およびリードレールに接続した後、バンプ付きダイ上のハンダバンプおよびダイの裏面上のハンダペーストの１回目のリフローイングが行われる。別の実施形態において、バンプ付きダイをリードフレームにフリップチップ取付けした後、ハンダバンプがリフローイングされ得、次いで、第２のリフローイングが、銅クリップをダイの裏面に配置した後に行われる。
【００２８】
従って、本発明は、改良されたチップデバイスおよびそのチップデバイスを製造するための簡単な方法を提供する。製造プロセスは、ワイヤーボンディングをまったく必要としない。なぜなら、ハンダリフローイング中、ドレイン接続が銅クリップ上に直接ハンダ付けされ、一方ソースバンプおよびゲートバンプがリードフレームに直接接続されるからである。得られるゲート接続は、ゲートワイヤーボンディングプロセスによって製造されたゲート接続と較べてより信頼性がある。さらに、ハンダは、ソース接続およびドレイン接続の両方に用いられ、そのため、ぬれがハンダ付け可能な金属でのみ生じ得る。これにより両方の接続がぬれのない領域で絶縁されているため、ゲートをショートさせる可能性を低くする。さらに、ハンダ合金は、接着剤に較べてより良好な導電性を有し、チップデバイスのＲＤＳｏｎ性能を低下させる。
【００２９】
ソースおよびゲート接続を含むリードフレーム、ハンダバンプがソースおよびゲート接続に接触するようにリードフレームに取り付けられた上面上にあるハンダバンプを含むバンプ付きダイ、および銅クリップがバンプ付きダイのドレイン領域およびリードレールに接触するようにバンプ付きダイの裏面に取り付けられた銅クリップを備えるチップデバイス。このチップデバイスは、バンプ付きダイをリードフレーム上へひっくり返してチッピングし、トレンチダイの裏面がリードレールに取り付けられるようにトレンチダイの裏面に銅チップを配置することで作製される。このプロセスは、バンプ付きダイ上のハンダバンプ、および銅クリップとバンプ付きダイの裏面との間に配置されたハンダペーストをリフローイングする工程を包含する。
【００３０】
本発明は特定の例示的な実施形態を参照して記載されてきたが、添付の特許請求の範囲内ですべての改変例および均等物を網羅するように意図されていることが理解される。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、チップデバイス、ならびにバンプ付きダイのリードフレームへの直接取付けおよび一組のリードのバンプ付きダイへのクリップを用いた取り付けを包含するその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるチップデバイスの斜視図である。
【図２】図２は、バンプ付きダイの模式的側面断面図である。
【図３】図３は、本発明によるチップデバイスを製造するための、フラックスがリードフレーム上に分配された状態のリードフレームの斜視図である。
【図４】図４は、本発明によるチップデバイスを製造するためのバンプ付きダイおよびリードフレームの分解図である。
【図５】図５は、互いに接続されたバンプ付きダイおよびリードフレームの斜視図である。
【符号の説明】
１０    チップデバイス
１１    リードフレーム
１５    バンプ付きダイ
１６    銅クリップ
２０、２２    ハンダバンプ
３０    ハンダペースト
【図１】
0004833428.tif 000002
【図２】
0004833428.tif 000003
【図３】
0004833428.tif 000004
【図４】
0004833428.tif 000005
【図５】
0004833428.tif 000006