(57)【要約】【課題】  半導体素子の電極パッドと金属板との間に介在する接合層の亀裂発生を抑止し、信頼性の向上を図ることが可能な半導体装置を提供すること。【解決手段】  素子主面１１１に電極パッド１１３が形成された半導体素子１１と、半導体素子１１を搭載し、かつ素子裏面１１２に導通する中間端子２と、中間端子２に隣接して配置され、かつ電極パッド１１３に導通する側方端子３と、電極パッド１１３と側方端子３とを接続する金属板４と、電極パッド１１３と金属板４との間に介在する接合層５と、半導体素子１１を覆う封止樹脂６と、を備え、金属板４は、電極パッド１１３に接続される素子接続部４１と、側方端子３に接続される端子接続部４２と、素子接続部４１と端子接続部４２との間に位置する中間部４３と、を有し、素子接続部４１に突起４１１が形成されている。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに反対側を向く素子主面および素子裏面を有し、前記素子主面に電極パッドが形成された半導体素子と、
前記半導体素子を搭載し、かつ前記素子裏面に導通するダイパッド部を有する中間端子と、
前記中間端子に隣接して配置され、かつ前記電極パッドに導通する側方端子と、
前記電極パッドと前記側方端子とを接続する金属板と、
前記電極パッドと前記金属板との間に介在する接合層と、
前記中間端子および前記側方端子のそれぞれ一部ずつと、前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、
前記金属板は、前記電極パッドに接続される素子接続部と、前記側方端子に接続される端子接続部と、前記素子接続部と前記端子接続部との間に位置する中間部と、を有し、
前記素子接続部に突起が形成されていることを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
前記金属板の厚さ方向において、前記突起は、前記電極パッドに向かって突出している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記金属板の厚さ方向において、前記突起は、前記電極パッドに対して反対側に突出している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記突起の平面視形状は、円形状である、請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記突起の形状は、前記素子接続部から離間するほど、前記突起の横断面の大きさが徐々に縮小する円錐台である、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記突起の平面視形状は、矩形状である、請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記素子接続部の幅方向において、前記突起が前記素子接続部の幅全体にわたって形成されている、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記突起は、冷間塑性加工により前記素子接続部を押し出すことで形成される、請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記突起の高さは、５０〜７５μｍである、請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記金属板は、Ｃｕからなる、請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記素子接続部が前記接合層に接する部分に、粗面からなる表面処理領域が形成されている、請求項１ないし１０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記端子接続部の面積は、前記素子接続部の面積よりも大である、請求項１ないし１１のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記側方端子は、平面視において前記中間端子を挟んで両側に配置された第１側方端子および第２側方端子を含み、前記第１側方端子に前記端子接続部が接続されている、請求項１ないし１２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記第１側方端子は、前記端子接続部が接続される第１パッド部と、前記第１パッド部につながる第１側方リード部と、を有し、前記第１側方リード部は、前記封止樹脂から露出した部分を有する、請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記第２側方端子に接続されるボンディングワイヤをさらに備え、前記電極パッドは、前記素子接続部が接続される第１電極パッドと、前記ボンディングワイヤが接続される第２電極パッドと、を含む、請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記第２側方端子は、前記ボンディングワイヤが接続される第２パッド部と、前記第２パッド部につながる第２側方リード部と、を有し、前記第２側方リード部は、前記封止樹脂から露出した部分を有する、請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記ダイパッド部は、前記半導体素子が搭載された搭載面と、前記搭載面に対して反対側を向く実装面と、を有し、前記実装面が前記封止樹脂から露出している、請求項１６に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記中間端子は、前記封止樹脂から露出した部分を有する中間リード部と、前記ダイパッド部と前記中間リード部とを連結する連結部と、をさらに有し、前記ダイパッド部と、前記中間リード部の前記封止樹脂に覆われた部分と、について、前記中間端子の厚さ方向におけるそれぞれの位置が異なる、請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記中間部は、前記素子接続部および前記端子接続部のそれぞれに対して傾斜している、請求項１８に記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記ダイパッド部と、前記中間リード部と、前記第１側方リード部と、前記第２側方リード部と、の前記封止樹脂から露出したそれぞれの部分を覆って形成された外装めっき層をさらに備える、請求項１８または１９に記載の半導体装置。
【請求項２１】
前記外装めっき層は、Ｓｎを含む合金からなる、請求項２０に記載の半導体装置。
【請求項２２】
前記ダイパッド部の前記搭載面と、前記第１パッド部と、前記第２パッド部と、に形成された内装めっき層をさらに備える、請求項１７ないし２１のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２３】
前記内装めっき層は、Ａｇからなる、請求項２２に記載の半導体装置。
【請求項２４】
前記半導体素子は、パワーＭＯＳＦＥＴの回路を有するＬＳＩである、請求項１５ないし２３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２５】
前記中間端子および前記側方端子は、ともにＣｕを含む合金からなる、請求項１ないし２４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２６】
前記封止樹脂は、電気絶縁性を有するエポキシ樹脂からなる、請求項１ないし２５のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板を用いたクリップボンディングによって、半導体素子とリード端子との導通経路が形成された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのパワー半導体の性能には、低損失（オン抵抗が小さい）、高速性、高破壊耐圧量（駆動電圧が高い、または駆動電流が大きいなど）などが求められる。
【０００３】
こうした要求に応えるべく、たとえば特許文献１に開示されているように、ボンディングワイヤの代わりにＣｕなどからなる金属板（金属クリップ）によって半導体素子とリード端子との導通経路を形成する、いわゆるクリップボンディングが適用されている。金属板は、ボンディングワイヤに対して低抵抗であるため、オン抵抗およびインダクタンスの低減を図り、パワー半導体の性能に求められる低損失および高速性を実現することができる。また、金属板は、比較的大きな電流を流すこともできるため、ボンディングワイヤよりも好適である。
【０００４】
クリップボンディングにより金属板を対象となる半導体素子に接続させる際は、半田ペーストなどの導電性を有した接合材が用いられる。該接続にあたっては、半導体素子の上面に形成された電極パッドに前記接合材を塗布した後、前記金属板を電極パッドに押し付ける。次いで、前記接合材をリフローにより溶融させ、さらに冷却により固化させることで前記金属板が半導体素子に接続される。このとき、前記接合材は、電極パッドと前記金属板との間に介在し、かつ半導体素子と前記金属板との導通経路となる接合層となる。
【０００５】
クリップボンディングより前記金属板を電極パッドに押し付けた際、押し付ける時間や載荷重などによっては前記接合層の厚さが極度に薄くなり、使用時に発生する熱などによって前記接合層に亀裂が発生することが懸念される。該亀裂は半導体素子と前記金属板との導通阻害の要因となる。なお、前記金属板をリード端子に接続させる場合も同一の接合材が用いられるが、前記金属板および前記リード端子がともにＣｕを含む金属であれば、該接合材により前記金属板および前記リード端子が一体化するため、先述のような亀裂が発生する懸念は低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許５３８４９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑み、半導体素子の電極パッドと金属板との間に介在する接合層の亀裂発生を抑止し、信頼性の向上を図ることが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によって提供される半導体装置は、互いに反対側を向く素子主面および素子裏面を有し、前記素子主面に電極パッドが形成された半導体素子と、前記半導体素子を搭載し、かつ前記素子裏面に導通するダイパッド部を有する中間端子と、前記中間端子に隣接して配置され、かつ前記電極パッドに導通する側方端子と、前記電極パッドと前記側方端子とを接続する金属板と、前記電極パッドと前記金属板との間に介在する接合層と、前記中間端子および前記側方端子のそれぞれ一部ずつと、前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、前記金属板は、前記電極パッドに接続される素子接続部と、前記側方端子に接続される端子接続部と、前記素子接続部と前記端子接続部との間に位置する中間部と、を有し、前記素子接続部に突起が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記金属板の厚さ方向において、前記突起は、前記電極パッドに向かって突出している。
【００１０】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記金属板の厚さ方向において、前記突起は、前記電極パッドに対して反対側に突出している。
【００１１】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記突起の平面視形状は、円形状である。
【００１２】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記突起の形状は、前記素子接続部から離間するほど、前記突起の横断面の大きさが徐々に縮小する円錐台である。
【００１３】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記突起の平面視形状は、矩形状である。
【００１４】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記素子接続部の幅方向において、前記突起が前記素子接続部の幅全体にわたって形成されている。
【００１５】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記突起は、冷間塑性加工により前記素子接続部を押し出すことで形成される。
【００１６】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記突起の高さは、５０〜７５μｍである。
【００１７】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記金属板は、Ｃｕからなる。
【００１８】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記素子接続部が前記接合層に接する部分に、粗面からなる表面処理領域が形成されている。
【００１９】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記端子接続部の面積は、前記素子接続部の面積よりも大である。
【００２０】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記側方端子は、平面視において前記中間端子を挟んで両側に配置された第１側方端子および第２側方端子を含み、前記第１側方端子に前記端子接続部が接続されている。
【００２１】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記第１側方端子は、前記端子接続部が接続される第１パッド部と、前記第１パッド部につながる第１側方リード部と、を有し、前記第１側方リード部は、前記封止樹脂から露出した部分を有する。
【００２２】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記第２側方端子に接続されるボンディングワイヤをさらに備え、前記電極パッドは、前記素子接続部が接続される第１電極パッドと、前記ボンディングワイヤが接続される第２電極パッドと、を含む。
【００２３】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記第２側方端子は、前記ボンディングワイヤが接続される第２パッド部と、前記第２パッド部につながる第２側方リード部と、を有し、前記第２側方リード部は、前記封止樹脂から露出した部分を有する。
【００２４】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記ダイパッド部は、前記半導体素子が搭載された搭載面と、前記搭載面に対して反対側を向く実装面と、を有し、前記実装面が前記封止樹脂から露出している。
【００２５】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記中間端子は、前記封止樹脂から露出した部分を有する中間リード部と、前記ダイパッド部と前記中間リード部とを連結する連結部と、をさらに有し、前記ダイパッド部と、前記中間リード部の前記封止樹脂に覆われた部分と、について、前記中間端子の厚さ方向におけるそれぞれの位置が異なる。
【００２６】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記中間部は、前記素子接続部および前記端子接続部のそれぞれに対して傾斜している。
【００２７】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記ダイパッド部と、前記中間リード部と、前記第１側方リード部と、前記第２側方リード部と、の前記封止樹脂から露出したそれぞれの部分を覆って形成された外装めっき層をさらに備える。
【００２８】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記外装めっき層は、Ｓｎを含む合金からなる。
【００２９】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記ダイパッド部の前記搭載面と、前記第１パッド部と、前記第２パッド部と、に形成された内装めっき層をさらに備える。
【００３０】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記内装めっき層は、Ａｇからなる。
【００３１】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記半導体素子は、パワーＭＯＳＦＥＴの回路を有するＬＳＩである。
【００３２】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記中間端子および前記側方端子は、ともにＣｕを含む合金からなる。
【００３３】
本発明の実施の形態において好ましくは、前記封止樹脂は、電気絶縁性を有するエポキシ樹脂からなる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、半導体素子の電極パッドに接続される金属板の素子接続部に突起が形成されている。このような構成をとることで、前記突起によって前記電極パッドと前記素子接続部との間に隙間が形成され、該隙間を埋めるように接合層が形成される。よって、前記接合層は前記突起の高さ以上の厚さが確保されることとなり、前記接合層の厚さを十分に確保することができる。したがって、半導体装置の使用時に発生する熱などによる前記接合層の亀裂発生が抑止されるため、半導体装置の信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００３５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態にかかる半導体装置を示す平面図である。
【図２】図１の半導体装置を示す平面図である（封止樹脂を省略）。
【図３】図１の半導体装置を示す平面図である（図１のうち、中間端子、側方端子および内装めっき層のみを図示）。
【図４】図１の半導体装置を示す底面図である。
【図５】図１の半導体装置を示す右側面図である。
【図６】図１の半導体装置を示す正面図である。
【図７】図１の半導体装置を示す背面図である。
【図８】図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】図２のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図である（封止樹脂を省略）。
【図１１】図１の半導体装置の金属板を示す斜視図である。
【図１２】図１の半導体装置の金属板を示す側面図である。
【図１３】図１の半導体装置における半導体素子と金属板との接続部を示す部分拡大断面図である。
【図１４】図１の半導体装置における半導体素子と金属板との接続部を示す部分拡大断面図である。
【図１５】本発明の実施形態の第１変形例にかかる半導体装置の金属板を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施形態の第１変形例にかかる半導体装置の金属板を示す側面図である。
【図１７】本発明の実施形態の第２変形例にかかる半導体装置の金属板を示す斜視図である。
【図１８】本発明の実施形態の第２変形例にかかる半導体装置の金属板を示す側面図である。
【図１９】本発明の実施形態の第３変形例にかかる半導体装置の金属板を示す斜視図である。
【図２０】本発明の実施形態の第３変形例にかかる半導体装置の金属板を示す側面図である。
【図２１】本発明の実施形態の第４変形例にかかる半導体装置の金属板を示す斜視図である。
【図２２】本発明の実施形態の第４変形例にかかる半導体装置の金属板を示す側面図である。
【図２３】本発明の実施形態の第４変形例にかかる半導体装置における半導体素子と金属板との接続部を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の実施形態について、添付図面に基づいて説明する。
【００３８】
図１〜図１４に基づき、本発明の実施形態にかかる半導体装置Ａ１０について説明する。説明の便宜上、平面図の左右方向を第１方向Ｘと、第１方向Ｘに対して直角である平面図の上下方向を第２方向Ｙとそれぞれ定義する。第１方向Ｘおよび第２方向Ｙは、ともに半導体装置Ａ１０や後述する半導体素子１１などの厚さ方向Ｚに対して直角である。
【００３９】
これらの図に示す半導体装置Ａ１０は、たとえば自動車電装の回路基板に表面実装される形式のものである。本実施形態の半導体装置Ａ１０は、半導体素子１１、素子接合層１２、中間端子２、側方端子３、金属板４、接合層５、封止樹脂６、ボンディングワイヤ７１、内装めっき層７２および外装めっき層７３を備えている。半導体装置Ａ１０は、平面視矩形状である。
【００４０】
図１は、半導体装置Ａ１０を示す平面図である。図２は、理解の便宜上、図１から封止樹脂６を省略した平面図である。図３は、理解の便宜上、図１に対して中間端子２、側方端子３および内装めっき層７２のみを図示した平面図である。図４は、半導体装置Ａ１０を示す底面図である。図５は、半導体装置Ａ１０を示す右側面図である。図６は、半導体装置Ａ１０を示す正面図である。図７は、半導体装置Ａ１０を示す背面図である。図８は、図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線（一点鎖線）に沿う断面図である。図９は、図２のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。図１０は、理解の便宜上、封止樹脂６を省略した図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。図１１は、半導体装置Ａ１０の金属板４を示す斜視図である。図１２は、半導体装置Ａ１０の金属板４を示す側面図である。図１３および図１４は、半導体装置Ａ１０における半導体素子１１と金属板４との接続部を示す部分拡大断面図である。ここで、図２、図３および図１０においては、省略した封止樹脂６を想像線（二点鎖線）により図示し、図３においては、さらに省略した半導体素子１１を前記想像線により図示している。なお、図８および図９においては、封止樹脂６を省略せずに図示している。
【００４１】
半導体素子１１は、半導体装置Ａ１０の機能の中枢となる素子である。本実施形態においては、半導体素子１１は、パワーＭＯＳＦＥＴの回路を有するＬＳＩである。半導体素子１１は、素子主面１１１、素子裏面１１２、電極パッド１１３およびパッシベーション膜１１４を有する。
【００４２】
素子主面１１１は、図８〜図１０に示す半導体素子１１の上面である。図２に示すように、素子主面１１１に電極パッド１１３が形成されている。素子裏面１１２は、図８〜図１０に示す半導体素子１１の下面である。本実施形態においては、素子裏面１１２は半導体素子１１のドレイン電極となっている。素子主面１１１および素子裏面１１２は、ともに半導体素子１１の厚さ方向Ｚに対して直交し、かつ互いに反対側を向いている。
【００４３】
図２、図８および図１０に示すように、電極パッド１１３は、第１電極パッド１１３ａおよび第２電極パッド１１３ｂを含む。電極パッド１１３は、たとえばＡｌに、Ｎｉ層とＰｄ層とが互いに積層されたものである。本実施形態においては、第１電極パッド１１３ａは、半導体素子１１のソース電極である。第１電極パッド１１３ａに接合層５を介して後述する金属板４の素子接続部４１が接続されている。また、本実施形態においては、第２電極パッド１１３ｂは、半導体素子１１のゲート電極である。第２電極パッド１１３ｂにボンディングワイヤ７１が接続されている。第１電極パッド１１３ａおよび第２電極パッド１１３ｂの平面視形状は、ともに矩形状である。第１電極パッド１１３ａの面積は、第２電極パッド１１３ｂの面積よりも大とされている。図１０に示すように、第２電極パッド１１３ｂの方が、第１電極パッド１１３ａよりも素子主面１１１からの突出高が高くなるように形成されている。
【００４４】
図１３に示すように、パッシベーション膜１１４は、素子主面１１１を覆うように形成された半導体素子１１の保護膜である。パッシベーション膜１１４は、たとえばプラズマＣＶＤ法により形成されたＳｉ3Ｎ4層と、塗布により形成されたポリイミド樹脂層とが互いに積層されたものである。パッシベーション膜１１４から、第１電極パッド１１３ａおよび第２電極パッド１１３ｂがともに露出している。
【００４５】
図８〜図１０および図１３に示すように、素子接合層１２は、半導体素子１１と後述する中間端子２のダイパッド部２１との間に介在する、導電性を有した部材である。素子接合層１２により、半導体素子１１はダイパッド部２１にダイボンディングによって搭載され、かつ半導体素子１１と中間端子２との導通が確保される。素子接合層１２は、たとえばＡｇペーストからなる。
【００４６】
中間端子２は、回路基板に接合されることで半導体装置Ａ１０と前記回路基板との導電経路を構成する、導電性を有した部材である。中間端子２は、ダイパッド部２１、中間リード部２２および連結部２３を有する。本実施形態においては、中間端子２はＣｕを含む合金からなる。また、本実施形態においては、中間端子２の厚さは０．５ｍｍが標準とされている。
【００４７】
図２に示すように、ダイパッド部２１は、半導体素子１１を搭載する部位である。ダイパッド部２１は、搭載面２１１および実装面２１２を有する。搭載面２１１は、半導体素子１１が搭載された面であり、実装面２１２は、搭載面２１１に対して反対側を向く面である。搭載面２１１は、図８〜図１０に示すダイパッド部２１の上面である。実装面２１２は、図８〜図１０に示すダイパッド部２１の下面である。搭載面２１１および実装面２１２は、ともに平たんである。図８〜図１０に示すように、素子裏面１１２と搭載面２１１との間に先述した素子接合層１２が介在し、ダイパッド部２１は素子接合層１２を介して素子裏面１１２に導通している。よって、中間端子２は半導体装置Ａ１０のドレイン端子である。また、図２、図４および図７に示すように、搭載面２１１の一部および実装面２１２が封止樹脂６からともに露出している。図８〜図１０に示すように、封止樹脂６から露出したダイパッド部２１の部分を覆う外装めっき層７３が形成されている。
【００４８】
図１および図２および示すように、中間リード部２２は、第１方向Ｘに平行となるように配置された平面視矩形状の部位であり、かつ封止樹脂６から露出した部分を有する。図５および図６に示すように、該部分はガルウィング状に曲げ加工が施されている。また、図９に示すように、該部分を覆う外装めっき層７３が形成されている。なお、中間リード部２２において外装めっき層７３が形成されていない部分は、封止樹脂６に覆われている。
【００４９】
図２および図９に示すように、連結部２３は、ダイパッド部２１と中間リード部２２とを連結する部位である。連結部２３は、第１方向Ｘに平行となるように配置されている。また、中間端子２の厚さ方向Ｚにおいて、連結部２３はダイパッド部２１に対して傾斜している。よって、ダイパッド部２１と、中間リード部２２の封止樹脂６に覆われた部分とについて、中間端子２の厚さ方向Ｚにおけるそれぞれの位置が異なる。中間リード部２２の封止樹脂６に覆われた部分は、ダイパッド部２１よりも図９の上方に位置する。連結部２３は、全面にわたって封止樹脂６に覆われている。
【００５０】
側方端子３は、回路基板に接合されることで半導体装置Ａ１０と前記回路基板との導電経路を構成する、導電性を有した部材である。側方端子３は、中間端子２に隣接して配置され、かつ電極パッド１１３に導通している。図２に示すように、側方端子３は、平面視の第２方向Ｙにおいて、中間端子２を挟んで両側に配置された第１側方端子３１および第２側方端子３２を含む。本実施形態においては、側方端子３は、中間端子２と同じくＣｕを含む合金からなる。また、本実施形態においては、側方端子３の厚さは０．５ｍｍが標準とされている。
【００５１】
図２および図８に示すように、第１側方端子３１には、後述する金属板４の端子接続部４２が接続されている。第１側方端子３１は、金属板４を介して第１電極パッド１１３ａに導通している。よって、第１側方端子３１は半導体装置Ａ１０のソース端子である。第１側方端子３１は、第１パッド部３１１および第１側方リード部３１２を有する。
【００５２】
図２に示すように、第１パッド部３１１は、金属板４の端子接続部４２が接続される平面視矩形状の部位である。また、図８に示すように、第１パッド部３１１は平たんで、かつ全面にわたって封止樹脂６に覆われている。図１および図２に示すように、第１側方リード部３１２は、第１パッド部３１１につながり、かつ第１方向Ｘに平行となるように配置された平面視矩形状の部位である。第１側方リード部３１２は、封止樹脂６から露出した部分を有する。図５および図６に示すように、該部分はガルウィング状に曲げ加工が施されている。また、図８に示すように、該部分を覆う外装めっき層７３が形成されている。なお、第１側方リード部３１２において外装めっき層７３が形成されていない部分は、封止樹脂６に覆われている。
【００５３】
図２および図１０に示すように、第２側方端子３２には、ボンディングワイヤ７１が接続されている。第２側方端子３２は、ボンディングワイヤ７１を介して第２電極パッド１１３ｂに導通している。よって、第２側方端子３２は半導体装置Ａ１０のゲート端子である。第２側方端子３２は、第２パッド部３２１および第２側方リード部３２２を有する。
【００５４】
図２に示すように、第２パッド部３２１は、ボンディングワイヤ７１が接続される平面視矩形状の部位である。また、図１０に示すように、第２パッド部３２１は平たんで、かつ全面にわたって封止樹脂６に覆われている。本実施形態においては、第２パッド部３２１の形状は、第１パッド部３１１の形状と同一である。図１および図２に示すように、第２側方リード部３２２は、第２パッド部３２１につながり、かつ第１方向Ｘに平行となるように配置された平面視矩形状の部位である。第２側方リード部３２２は、封止樹脂６から露出した部分を有する。図５および図６に示すように、該部分はガルウィング状に曲げ加工が施されている。本実施形態においては、第２側方リード部３２２の形状は、第１側方リード部３１２の形状と同一である。また、図８に示す第１側方リード部３１２と同様に、該部分を覆う外装めっき層７３が形成されている。なお、第２側方リード部３２２において外装めっき層７３が形成されていない部分は、封止樹脂６に覆われている。
【００５５】
金属板４は、図２および図８に示すように、電極パッド１１３の第１電極パッド１１３ａと、側方端子３の第１側方端子３１とを接続する、導電性を有した部材である。本実施形態においては、金属板４は、Ｃｕからなる。また、本実施形態においては、金属板４の厚さは１５０μｍが標準とされている。金属板４は、素子接続部４１、端子接続部４２および中間部４３を有する。
【００５６】
図２および図８に示すように、素子接続部４１は電極パッド１１３の第１電極パッド１１３ａに接続される部位である。素子接続部４１の平面視形状は矩形状である。図１１および図１２に示すように、素子接続部４１の中央に突起４１１が形成されている。突起４１１は、冷間塑性加工により素子接続部４１を押し出すことで形成される。よって、素子接続部４１の厚さ方向Ｚにおいて、突起４１１が形成されている面と反対側に位置する面には、平面視形状が突起４１１と同一である凹部４１２が形成されている。本実施形態においては、金属板４の厚さ方向Ｚにおいて、突起４１１は電極パッド１１３の第１電極パッド１１３ａに向かって突出し、かつ突起４１１の平面視形状は円形状である。また、本実施形態においては、突起４１１の高さｈは５０〜７５μｍである。
【００５７】
図１３に示すように、素子接続部４１が第１電極パッド１１３ａに接続されたとき、第１電極パッド１１３ａと素子接続部４１との間に接合層５（後述する第１接合層５１）が介在した状態となる。接合層５は、第１電極パッド１１３ａおよび素子接続部４１のそれぞれに接している。このとき、接合層５は突起４１１の高さｈ以上の厚さが確保される。また、図１４に示すように、素子接続部４１が接合層５に接する部分に、粗面からなる表面処理領域４１３が素子接続部４１に形成されていてもよい。表面処理領域４１３は、たとえばサンドブラストにより形成することができる。
【００５８】
図２および図８に示すように、端子接続部４２は第１側方端子３１（側方端子３）の第１パッド部３１１に接続される部位である。図１１に示すように、端子接続部４２の面積は、素子接続部４１の面積よりも大である。
【００５９】
図１１および図１２に示すように、中間部４３は、素子接続部４１と端子接続部４２との間に位置し、一端が素子接続部４１につながり、他端が端子接続部４２につながる、平面視台形状の部位である。本実施形態においては、金属板４の厚さ方向Ｚにおいて、中間部４３は、素子接続部４１および端子接続部４２のそれぞれに対して傾斜している。よって、素子接続部４１および端子接続部４２について、金属板４の厚さ方向Ｚにおけるそれぞれの位置が異なる。金属板４が第１電極パッド１１３ａおよび第１側方端子３１に接続された状態において、端子接続部４２は、素子接続部４１よりも図８の上方に位置する。
【００６０】
接合層５は、金属板４をクリップボンディングにより第１電極パッド１１３ａおよび第１側方端子３１に接続させるための接合材からなる、導電性を有した部材である。本実施形態においては、前記接合材は、たとえば鉛フリーの半田ペーストからなる。また、本実施形態においては図８に示すように、接合層５は、電極パッド１１３の第１電極パッド１１３ａと金属板４の素子接続部４１との間に介在する第１接合層５１と、第１側方端子３１の第１パッド部３１１と金属板４の端子接続部４２との間に介在する第２接合層５２とを含む。第１接合層５１および第２接合層５２は、ともに同一の接合材からなる。
【００６１】
封止樹脂６は、電気絶縁性を有する黒色のエポキシ樹脂からなる。封止樹脂６は、中間端子２および側方端子３のそれぞれ一部ずつと、半導体素子１１、金属板４、ボンディングワイヤ７１および内装めっき層７２とを覆っている。封止樹脂６は、金型を用いたトランスファ成形により形成される。封止樹脂６は、樹脂主面６１、樹脂裏面６２、樹脂第１側面６３および樹脂第２側面６４を有する。
【００６２】
樹脂主面６１は、図５〜図７に示す封止樹脂６の上面である。樹脂裏面６２は、図５〜図７に示す封止樹脂６の下面である。樹脂主面６１および樹脂裏面６２は、ともに半導体装置Ａ１０の厚さ方向Ｚに対して直交し、かつ互いに反対側を向いている。本実施形態においては、樹脂裏面６２から実装面２１２が露出している。
【００６３】
図１に示すように、樹脂第１側面６３は、第１方向Ｘに離間して形成された一対の面である。一対の樹脂第１側面６３は、互いに反対側を向いている。図５〜図７に示す樹脂第１側面６３の上端が樹脂主面６１につながり、図５〜図７に示す樹脂第１側面６３の下端が樹脂裏面６２につながっている。本実施形態においては、図６に示すように、一方の樹脂第１側面６３から、中間リード部２２、第１側方端子３１および第２側方端子３２のそれぞれの一部が露出している。また、図７に示すように、他方の樹脂第１側面６３から、ダイパッド部２１の一部が露出している。
【００６４】
図１に示すように、樹脂第２側面６４は、第２方向Ｙに離間して形成された一対の面である。一対の樹脂第２側面６４は、互いに反対側を向いている。図５〜図７に示す樹脂第１側面６３の上端が樹脂主面６１につながり、図５〜図７に示す樹脂第２側面６４の下端が樹脂裏面６２につながっている。樹脂第１側面６３と異なり、樹脂第２側面６４から、中間端子２、または側方端子３が露出していない。
【００６５】
ボンディングワイヤ７１は、図２および図１０に示すように、第２電極パッド１１３ｂと、第２側方端子３２の第２パッド部３２１とを接続する、導電性を有した部材である。ボンディングワイヤ７１は、ワイヤボンディングにより形成され、本実施形態においては、ボンディングワイヤ７１は、たとえばＡｕからなる。
【００６６】
内装めっき層７２は、ダイパッド部２１の搭載面２１１、中間リード部２２の一部、連結部２３、第１パッド部３１１および第２パッド部３２１に形成されている。図３において斜線部で示される領域が、内装めっき層７２が形成される領域である。内装めっき層７２は、図８〜図１０に示す形成対象となる部位の上面に形成されている。本実施形態においては、内装めっき層７２はＡｇからなる。内装めっき層７２は電解めっきにより形成される。内装めっき層７２は、半導体素子１１のダイボンディング時、金属板４のクリップボンディング時およびボンディングワイヤ７１のワイヤボンディング時のそれぞれの衝撃から、中間端子２、または側方端子３を保護する機能を果たす。
【００６７】
外装めっき層７３は、図８〜図１０に示すように、ダイパッド部２１、中間リード部２２、第１側方リード部３１２および第２側方リード部３２２の封止樹脂６から露出したそれぞれの部分を覆って形成されている。本実施形態においては、外装めっき層７３はＳｎを含む合金からなる。該合金として具体的には、Ｓｎ−Ｓｂ系合金、またはＳｎ−Ａｇ系合金などの鉛フリー半田である。外装めっき層７３は、リフローによる半田接合によって半導体装置Ａ１０を回路基板に表面実装させる際に、封止樹脂６から露出した中間リード部２２、第１側方リード部３１２および第２側方リード部３２２の部分への半田の付着を良好なものにしつつ、半田接合に起因した該部分の侵食を防止する機能を果たす。
【００６８】
次に、半導体装置Ａ１０の作用効果について説明する。
【００６９】
本実施形態によれば、半導体素子１１の第１電極パッド１１３ａに接続される金属板４の素子接続部４１に突起４１１が形成されている。このような構成をとることで、図１３に示すように、突起４１１によって第１電極パッド１１３ａと素子接続部４１との間に隙間が形成され、該隙間を埋めるように接合層５（第１接合層５１）が形成される。よって、接合層５は突起４１１の高さｈ以上の厚さが確保されることとなり、接合層５の厚さを十分に確保することができる。したがって、半導体装置Ａ１０の使用時に発生する熱などによる接合層５の亀裂発生が抑止されるため、半導体装置Ａ１０の信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００７０】
素子接続部４１が接合層５（第１接合層５１）に接する部分に、粗面からなる表面処理領域４１３が形成されている。このような構成をとることで、接合層５に対する素子接続部４１の接触面積が増加するため、金属板４に対する接合層５の接合強度の増加を図ることが可能となる。
【００７１】
端子接続部４２の面積は、素子接続部４１の面積よりも大とすることで、金属板４の抵抗値をより小さくすることができる。このような構成をとることは、ソース端子である第１側方端子３１に比較的大きな電流を流す観点上、好適である。
【００７２】
半導体装置Ａ１０において、ダイパッド部２１の実装面２１２は、封止樹脂６から露出している。このような構成をとることは、半導体装置Ａ１０の使用時に、半導体素子１１から発生する熱を外部に放出しやすくする観点上、好適である。
【００７３】
図１５〜図２３は、半導体装置Ａ１０の第１〜第４変形例を示している。これらの変形例は、いずれも金属板４の素子接続部４１に形成された突起４１１の形状に係るものである。なお、これらの図において、先述した半導体装置Ａ１０と同一、または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略することとする。
【００７４】
〔第１変形例〕
図１５および図１６に基づき、半導体装置Ａ１０の第１変形例にかかる半導体装置Ａ１１について説明する。図１５は、半導体装置Ａ１１の金属板４を示す斜視図である。図１６は、半導体装置Ａ１１の金属板４を示す側面図である。
【００７５】
本変形例においては、図１５および図１６に示すように、半導体装置Ａ１１の突起４１１の形状は、素子接続部４１から離間するほど、突起４１１の横断面の大きさが徐々に縮小する円錐台である。すなわち、突起４１１にはテーパが付されている。なお、図１５に示すように、突起４１１の平面視形状は円形状である。
【００７６】
本変形例においても、先述した半導体装置Ａ１０と同様の作用効果を奏する。
【００７７】
〔第２変形例〕
図１７および図１８に基づき、半導体装置Ａ１０の第２変形例にかかる半導体装置Ａ１２について説明する。図１７は、半導体装置Ａ１２の金属板４を示す斜視図である。図１８は、半導体装置Ａ１２の金属板４を示す側面図である。
【００７８】
本変形例においては、図１７に示すように、突起４１１の平面視形状は矩形状である。
【００７９】
本変形例においても、先述した半導体装置Ａ１０と同様の作用効果を奏する。
【００８０】
〔第３変形例〕
図１９および図２０に基づき、半導体装置Ａ１０の第３変形例にかかる半導体装置Ａ１３について説明する。図１９は、半導体装置Ａ１３の金属板４を示す斜視図である。図２０は、半導体装置Ａ１３の金属板４を示す側面図である。
【００８１】
本変形例においては、図１９に示すように、素子接続部４１の幅ｂ方向において、突起４１１が素子接続部４１の幅ｂ全体にわたって形成されている。したがって、図２０に示すように、素子接続部４１の幅ｂ方向において、凹部４１２は素子接続部４１を貫通している。また、突起４１１の断面形状は、素子接続部４１の幅ｂ方向において一様である。なお、図１９に示すように、突起４１１の平面視形状は矩形状である。
【００８２】
本変形例によっても、先述した半導体装置Ａ１０と同様の作用効果を奏する。また、本変形例においては、突起４１１が素子接続部４１の幅ｂ全体にわたって形成されている。このような構成をとることで、素子接続部４１を第１電極パッド１１３ａに接続するとき、素子接続部４１が第１電極パッド１１３ａに対して傾斜せず、素子接続部４１と第１電極パッド１１３ａとの間に形成される隙間が一定間隔となる。したがって、接合層５（第１接合層５１）の厚さを、より均一に確保することが可能となる。
【００８３】
〔第４変形例〕
図２１〜図２３に基づき、半導体装置Ａ１０の第４変形例にかかる半導体装置Ａ１４について説明する。図２１は、半導体装置Ａ１４の金属板４を示す斜視図である。図２２は、半導体装置Ａ１４の金属板４を示す側面図である。図２３は、半導体装置Ａ１４における半導体素子１１と金属板４との接続部を示す部分拡大断面図である。
【００８４】
本変形例においては、図２３に示すように、金属板４の厚さ方向Ｚにおいて、突起４１１は電極パッド１１３の第１電極パッド１１３ａに対して反対側に突出している。図２１に示すように、凹部４１２の平面視形状は円形状である。また、本変形例においては、凹部４１２の深さｄは、突起４１１の高さｈに等しい。
【００８５】
本変形例によれば、図２３に示すように、素子接続部４１が第１電極パッド１１３ａに接続されたとき、素子接続部４１の厚さ方向Ｚにおいて、突起４１１が形成されている面と反対側に位置する面が接合層５（第１接合層５１）に接する。このとき、接合層５の一部が凹部４１２内を充填するように形成され、接合層５の該充填部分の厚さは、凹部４１２の深さｄ、すなわち突起４１１の高さｈに等しくなる。したがって、本変形例によっても、接合層５は突起４１１の高さｈ以上の厚さが確保されることとなるため、先述した半導体装置Ａ１０と同様の作用効果を奏する。
【００８６】
なお、半導体装置Ａ１１〜Ａ１４のいずれにおいても、図１４に示す半導体装置Ａ１０と同様に、素子接続部４１が接合層５に接する部分に、粗面からなる表面処理領域４１３が素子接続部４１に形成されていてもよい。
【００８７】
本発明は、先述した実施形態やその変形例に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００８８】
Ａ１０，Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４：半導体装置
１１：半導体素子
１１１：素子主面
１１２：素子裏面
１１３：電極パッド
１１３ａ：第１電極パッド
１１３ｂ：第２電極パッド
１１４：パッシベーション膜
１２：素子接合層
２：中間端子
２１：ダイパッド部
２１１：搭載面
２１２：実装面
２２：中間リード部
２３：連結部
３：側方端子
３１：第１側方端子
３１１：第１パッド部
３１２：第１側方リード部
３２：第２側方端子
３２１：第２パッド部
３２２：第２側方リード部
４：金属板
４１：素子接続部
４１１：突起
４１２：凹部
４１３：表面処理領域
４２：端子接続部
４３：中間部
５：接合層
５１：第１接合層
５２：第２接合層
６：封止樹脂
６１：樹脂主面
６２：樹脂裏面
６３：樹脂第１側面
６４：樹脂第２側面
７１：ボンディングワイヤ
７２：内装めっき層
７３：外装めっき層
Ｘ：第１方向
Ｙ：第２方向
Ｚ：厚さ方向
ｈ：高さ
ｂ：幅
ｄ：深さ
【図１】
2017050441.tif 000003
【図２】
2017050441.tif 000004
【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】
2017050441.tif 000009
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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