(57)【要約】【課題】製造工程が簡素で、電極の数と配線の引き回しと実装可能な電子部品の数と配置箇所などの自由度が高く、堅牢なモジュールにすることができる半導体装置１及びその製造方法を提供する。【解決手段】第１リードフレーム７の素子接続面３に、ドライバーチップ１１の一側電極を、また、ドライバーチップ１１の周囲に配置された電子部品１３，１５，１７の一側電極をそれぞれ接続し、第２リードフレーム９の素子接続面５に、電子部品１３，１５，１７の他側電極を接続し、また、ドライバーチップ１１の他側電極を接続し、こうして積層された第１と第２のリードフレーム７，９を成形体１９によって一体の半導体装置１に成形する。【選択図】図６
2012151406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの素子接続面を対向して配置された第１リードフレーム及び第２リードフレームと、
これら第１と第２のリードフレームの各素子接続面に一側と他側の電極面がそれぞれ接続されたドライバーチップと、
このドライバーチップの周囲に配置され、一側の電極面が第１リードフレームの素子接続面に接続され、他側の電極面が第２リードフレームの素子接続面に接続された電子部品と、
ドライバーチップと電子部品を各素子接続面に接続したことによって積層された前記第１と第２のリードフレームを埋没して一体に成形する成形体とからなることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載された半導体装置であって、
前記ドライバーチップと前記電子部品が、第１のはんだを用いて前記第１リードフレームの素子接続面に接続され、
ドライバーチップと電子部品が、第１のはんだと融点が異なる第２のはんだ、あるいは、第１及び第２のはんだと融点が異なる第３のはんだを用いて前記第２リードフレームの素子接続面に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載された半導体装置であって、
前記ドライバーチップと前記電子部品の前記接続が、融点の高いはんだを用いる箇所から融点の低いはんだを用いる箇所の順序で行われたことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
第１リードフレームの素子接続面に、ドライバーチップの一側電極を、また、ドライバーチップの周囲に配置された電子部品の一側電極をそれぞれ接続し、
第２リードフレームの素子接続面に、前記電子部品の他側電極を接続し、前記ドライバーチップの他側電極を接続して前記第１と第２のリードフレームを積層し、
積層された第１と第２のリードフレームを成形体で埋没して一体の半導体装置に成形することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電気自動車やハイブリッド車両のような車両に用いられる半導体装置（電子部品モジュール）とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、電気自動車やハイブリッド車のような車両では、ＥＣＵに集中していた制御機能を、数個所に配置した半導体装置に分散する分散制御が行われるようになっている。このような分散制御に用いられる半導体装置を始めとして、半導体装置のパッケージには多機能化、高機能化、高集積化、小型化などが求められている。
【０００３】
特許文献１に“ＴＡＢフィルム及びそのＴＡＢフィルムを用いた半導体装置”が記載されている。ＴＡＢ（Tape・Automated・Bonding）はフレキシブルなテープ状の樹脂フィルム基板に電子部品を実装するものであり、特許文献１では、半導体装置の多機能化や高集積化などに伴う電極増加に対応するために、樹脂フィルム基板を２層構造にすることによって、電子部品の電極に接続されるリードの数を増加させている。
【０００４】
また、図７は従来の半導体装置１０１を示しており、この半導体装置１０１では、単層のリードフレーム１０３上にドライバーチップ１０５、ダイオードチップ１０７、抵抗チップ１０９、コンデンサチップ１１１などの電子部品が実装されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−３２６６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のＴＡＢフィルムを用いた半導体装置の場合、フィルム基板の機械的強度が弱く、重い電子部品を支えるには適していないから、トランスファ成型によって堅牢なモジュールに成型することができない。また、多層化する程、樹脂フィルム基板の特徴であるフレキシビリティが損なわれる。
【０００７】
また、半導体装置１０１の場合、単層のリードフレーム１０３に、ドライバーチップ１０５の裏面を高温はんだで接続し、ダイオードチップ１０７の裏面をＡｕ／Ｓｉ共晶の導電性接着剤で接続し、抵抗チップ１０９とコンデンサチップ１１１を低温はんだで接続してあり、さらに、ドライバーチップ１０５及びダイオードチップ１０７の電極とリード１１３とは金系のボンディングワイヤ１１５によって接続されている。
【０００８】
このように、単層のリードフレーム１０３に電子部品１０５，１０７，１０９，１１１を接続しているから、製造工程と配線が複雑である上に、これらの電子部品の各電極と接続するために多数の配線が必要であるにも拘わらず、１枚のリードフレーム１０３から引き出せるリード１１３（配線）の本数（対応する電極の数）及び引き回しの自由度は充分ではなく、さらに、１枚のリードフレーム１０３上では実装可能な電子部品の数と配置箇所も制限される。また、金系のボンディングワイヤ１１５は高価である。
【０００９】
そこで、この発明は、製造工程が簡素であり、電極の数と配線の引き回しと実装可能な電子部品の数と配置箇所などの自由度が高く、堅牢なモジュールに成型することができる半導体装置及びその製造方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の半導体装置は、互いの素子接続面を対向して配置された第１リードフレーム及び第２リードフレームと、これら第１と第２のリードフレームの各素子接続面に一側と他側の電極面がそれぞれ接続されたドライバーチップと、このドライバーチップの周囲に配置され、一側の電極面が第１リードフレームの素子接続面に接続され、他側の電極面が第２リードフレームの素子接続面に接続された電子部品と、ドライバーチップと電子部品を各素子接続面に接続したことによって積層された第１と第２のリードフレームを埋没して一体に成形する成形体とからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の半導体装置は、請求項１に記載された発明であって、前記ドライバーチップと前記電子部品が、第１のはんだを用いて前記第１リードフレームの素子接続面に接続され、ドライバーチップと電子部品が、第１のはんだと融点が異なる第２のはんだ、あるいは、第１及び第２のはんだと融点が異なる第３のはんだを用いて前記第２リードフレームの素子接続面に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の半導体装置は、請求項２に記載された発明であって、前記ドライバーチップと前記電子部品の前記接続が、融点の高いはんだを用いる箇所から融点の低いはんだを用いる箇所の順序で行われたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の半導体装置の製造方法は、第１リードフレームの素子接続面に、ドライバーチップの一側電極を、また、ドライバーチップの周囲に配置された電子部品の一側電極をそれぞれ接続し、第２リードフレームの素子接続面に、前記電子部品の他側電極を接続し、前記ドライバーチップの他側電極を接続して前記第１と第２のリードフレームを積層した後、積層された第１と第２のリードフレームを成形体で埋没して一体の半導体装置に成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の半導体装置は、第１と第２のリードフレームの各素子接続面にドライバーチップと電子部品を接続して構成されており、機械的強度の弱いフィルム基板を用いないから、重い電子部品を支えることが可能であり、堅牢なモジュールにすることができる。
【００１５】
また、第１と第２のリードフレームを用いる２層構造にしたことによって、単層のリードフレームを用いた半導体装置より製造工程が簡単になり、製品（半導体装置）の歩留まりが向上する上に、金系の高価なボンディングワイヤを用いないから、コストがそれだけ低減される。
【００１６】
また、２層構造にしたリードフレームでは、引き出せる配線の本数（対応する電極の数）が増加すると共に、配線引き回しの自由度が向上する
また、２枚のリードフレームの対向する素子接続面に種々の電子部品を配置して接続する構成は、電子部品の配置箇所に対する制約が緩い。
【００１７】
このように、電極数が増加すること、配線の引き回しと電子部品の配置が自由であることにより、設計の自由度が高くなり、多機能化、高機能化、高集積化、小型化などの要求に対応することが可能になる。
【００１８】
また、電子部品の配置箇所に対する制約が緩和されたことに伴って、モジュールの内外から発生するノイズの影響を受けにくい箇所に各電子部品を配置することが可能になり、その結果、耐ノイズ性に優れた半導体装置が得られる。
【００１９】
請求項２の半導体装置は、請求項１の構成と同等の効果が得られる。
【００２０】
また、２層構造にしたリードフレームに電子部品を接続する本発明の半導体装置では、最も適したはんだや導電性接着剤を電子部品毎に選択できるから、歩留まりと性能と耐久性がさらに向上する。
【００２１】
請求項３の半導体装置は、請求項２の構成と同等の効果が得られる。
【００２２】
また、ドライバーチップと電子部品の内、融点の高いはんだを用いるものを最初に接続し、以下、融点のより低いはんだを用いるものの順に接続したので、先に行われた接続箇所が後から行う接続時の熱影響によって劣化することが防止され、製品（半導体装置）の性能が高く維持される。
【００２３】
請求項４記載の半導体装置の製造方法は、ドライバーチップと電子部品を、第１のリードフレームに接続した後、第２のリードフレームに接続することによって、請求項１の構成と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施例の半導体装置１の一部を構成する第１リードフレーム７とこれに接続されたドライバーチップ１１を示す断面図である。
【図２】図１の第１リードフレームに他の電子部品１３，１５，１７を接続した状態を示す断面図である。
【図３】図２の第１リードフレーム７上の電子部品１３，１５，１７と第２リードフレーム９とを接続した状態を示す断面図である。
【図４】図３の状態から、ドライバーチップ１１をフェースダウンボンド２５で第２リードフレーム９に接続した状態を示す断面図である。
【図５】図４の状態から、成形体１９を用いて必要部分をトランスファ成型した状態を示す断面図である。
【図６】図５の状態から不要な部分を切断してモジュールにした半導体装置１を示す断面図である。
【図７】従来の半導体装置１０１を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔一実施例〕
図１〜図６によって一実施例の半導体装置１及びその製造方法を説明する。
【００２６】
［半導体装置１の構成］
半導体装置１は、電気自動車やハイブリッド車のような車両において、ＥＣＵの制御機能の一部を代替する分散制御用のモジュールであり、互いの素子接続面３，５を対向して配置された第１リードフレーム７及び第２リードフレーム９と、これらの素子接続面３，５に一側と他側の電極面をそれぞれ接続されたドライバーチップ１１（従来はＥＣＵに内蔵されていたコントロールチップ）と、ドライバーチップ１１の周囲に配置され、一側の電極面を第１リードフレーム７の素子接続面３に接続され、他側の電極面を第２リードフレーム９の素子接続面５に接続されたダイオードチップ１３（電子部品）と抵抗チップ１５（電子部品）とコンデンサチップ１７（電子部品）と、ドライバーチップ１１とダイオードチップ１３と抵抗チップ１５とコンデンサチップ１７を接続したことによって積層された第１と第２のリードフレーム７，９を埋没して一体に成形する成形体１９とで構成されている。
【００２７】
また、ドライバーチップ１１とダイオードチップ１３と抵抗チップ１５とコンデンサチップ１７は高温はんだ２１（第１のはんだ）を用いて素子接続面３（第１リードフレーム７）に接続されており、素子接続面５（第２リードフレーム９）に対しては、ダイオードチップ１３と抵抗チップ１５とコンデンサチップ１７は低温はんだ２３（第１のはんだ２１と融点が異なる（低い）第２のはんだ）を用いて接続され、ドライバーチップ１１はフェースダウンボンド２５（はんだ２１，２３と融点が異なる（低い）第３のはんだ）を用いて接続されている。
【００２８】
［半導体装置１の製造方法］
図１から図６の順で半導体装置１の製造方法を説明する。
【００２９】
図１のように、第１リードフレーム７の素子接続面３に設けられたランドに高温はんだ２１を用いてドライバーチップ１１の一側電極面を接続する。
【００３０】
図２のように、第１リードフレーム７の素子接続面３においてドライバーチップ１１用ランドの周辺に設けられたそれぞれのランドに高温はんだ２１を用いてダイオードチップ１３と抵抗チップ１５とコンデンサチップ１７の一側電極面を接続する。
【００３１】
図３のように、第１リードフレーム７の素子接続面３と対向して第２リードフレーム９を配置し、その素子接続面５に低温はんだ２３を用いてダイオードチップ１３と抵抗チップ１５とコンデンサチップ１７の他側電極面を接続する。
【００３２】
図４のように、ドライバーチップ１１の他側電極面に予め各電極に対向してグリッドアレイ状に設けられたフェースダウンボンド２５（はんだボールによるバンプ）を溶融させて、第２リードフレーム９の素子接続面５にドライバーチップ１１の他側電極面を接続する。
【００３３】
図５のように、リードフレーム７，９とドライバーチップ１１とダイオードチップ１３と抵抗チップ１５とコンデンサチップ１７の必要部分に成形体１９を浸透させて固化するトランスファ成型を行う。
【００３４】
図６のように、タイバーカットにより不要部分２７（図５）をカットして、２層リードフレーム構造の半導体装置１（分散制御用モジュール）を得る。
【００３５】
［半導体装置１及びその製造方法の効果］
半導体装置１は、素子接続面３，５を対向させた第１と第２のリードフレーム７，９にドライバーチップ１１とダイオードチップ１３と抵抗チップ１５とコンデンサチップ１７などを接続して構成されており、機械的強度の弱いフィルム基板を用いないから、重い電子部品を支えることが可能であり、堅牢なモジュールに成形することができる。
【００３６】
また、第１と第２のリードフレーム７，９を用いる２層構造にしたことによって、単層リードフレームを用いた半導体装置より製造工程が簡単になり、製造工程が簡単になっただけ製品（半導体装置１）の歩留まりが向上する上に、金系の高価なボンディングワイヤを用いないから、コストがそれだけ低減される。
【００３７】
また、リードフレーム７，９を用いる２層構造にしたことにより、引き出せる配線の本数（対応する電極の数）が増加すると共に、配線引き回しの自由度が向上し、さらに、リードフレーム７，９の対向する素子接続面３，５に種々の電子部品１１，１３，１５，１７を接続する半導体装置１では電子部品の配置箇所に対する制約が緩和される。
【００３８】
このように、対応可能な電極数が増加すること、配線の引き回しと電子部品の配置が自由であることなどの理由によって、半導体装置１は設計の自由度が高くなり、多機能化、高機能化、高集積化、小型化などの要求に対応することが可能になる。
【００３９】
また、電子部品の配置箇所に対する制約が緩和されたことに伴って、モジュールの内外から発生するノイズの影響を受けにくい箇所に電子部品１１，１３，１５，１７を配置することが可能になり、その結果、耐ノイズ性に優れた半導体装置１が得られる。
【００４０】
また、２層構造のリードフレーム７，９に電子部品１１，１３，１５，１７を接続する半導体装置１は、電子部品１１，１３，１５，１７毎に最も適したはんだや接着剤を選択可能であり、その結果、歩留まりと性能と耐久性がさらに向上している。
【００４１】
また、ドライバーチップ１１とダイオードチップ１３と抵抗チップ１５とコンデンサチップ１７の一側電極面を高温はんだ２１で接続し、その後、低温はんだ２３でダイオードチップ１３と抵抗チップ１５とコンデンサチップ１７の他側電極面を接続し、その後、はんだ２１，２３より融点が低いフェースダウンボンド２５でドライバーチップ１１の他側電極面を接続しており、このように、融点の高いはんだによる接続を最初に行い、以下、それより融点の低いはんだによる接続を順次行うので、高温はんだ２１による接続箇所が低温はんだ２３を用いた接続時の熱影響で劣化することが防止され、高温はんだ２１及び低温はんだ２３による接続箇所がフェースダウンボンド２５を用いた接続時の熱影響で劣化することが防止されるから、半導体装置１の性能が高く維持される。
【００４２】
また、本発明の製造方法によれば、製造工程が簡単になって製品（半導体装置１）の歩留まりが向上する上に、高価なボンディングワイヤを用いないから、コストが大幅に低減される。
【００４３】
また、電子部品１１，１３，１５，１７毎に最も適したはんだや接着剤を選択できるから、歩留まりと性能と耐久性がそれだけ向上する。
【００４４】
また、融点の高いはんだを用いる箇所から融点のより低いはんだを用いる箇所の順に電子部品の接続を行うので、先に行われた接続箇所が後から行う接続時の熱影響によって劣化することが防止され、製品（半導体装置１）の性能が高く維持される。
【００４５】
［本発明の範囲に含まれる他の態様］
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の半導体装置は、車両の分散制御以外の用途に用いることもできる。
【符号の説明】
【００４７】
１  半導体装置
３，５  素子接続面
７  第１リードフレーム
９  第２リードフレーム
１１  ドライバーチップ
１３  ダイオードチップ
１５  抵抗チップ
１７  コンデンサチップ
１９  成形体
２１  高温はんだ（第１のはんだ）
２３  低温はんだ（第１のはんだ２１と融点が異なる第２のはんだ）
２５  フェースダウンボンド（はんだ２１，２３と融点が異なる第３のはんだ）
【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】
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【図６】
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【図７】
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