(57)【要約】【課題】リードフレームを用いる半導体装置にあって、半導体素子にキャパシタを接続する場合の外付けのキャパシタ素子あるいは内蔵キャパシタの削減を図る。【解決手段】半導体装置１１は、半導体素子１２をリードフレーム１３のアイランド１５上に絶縁性接着フィルムを介してマウントし、それらをモールド樹脂層１４により樹脂封止して構成される。アイランド１５を、左右に分離（分割）し、それら左分割部１５ａと右分割部１５ｂとの間の隙間部分に、誘電材料を配置する。左分割部１５ａを１本のリード部１６と繋げ半導体素子１２の電極部１２ａとボンディングワイヤ１８で接続し、右分割部１５ｂを別のリード部１６と繋げ半導体素子１２の別の電極部１２ａとボンディングワイヤ１８で接続することにより、左分割部１５ａ及び右分割部１５ｂを電極としたキャパシタが、半導体素子１２の回路に接続された状態で形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームのアイランドに半導体素子をマウントし、モールド樹脂層によりモールドして構成される半導体装置であって、
前記アイランドを少なくとも２部分に分離すると共に、それら分離部分の間に誘電材料を配置することにより、該アイランドに、前記半導体素子の回路に接続されたキャパシタを形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記リードフレームのアイランドのキャパシタ構成部分は、凹凸を交互に有した櫛歯状部分が互いに組み合った状態に配置されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記リードフレームのアイランドが複数対に分離されていることにより、複数個のキャパシタが形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
リードフレームのアイランドに半導体素子をマウントし、モールド樹脂層によりモールドして構成される半導体装置であって、
前記アイランドと半導体素子との間を、誘電体として機能する絶縁性接着部材を介して接着することにより、前記半導体素子の接着側の面と前記アイランドとの間に、該半導体素子の回路に接続されたキャパシタを形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記アイランドが２個以上に分離されていることにより、前記キャパシタが複数個形成されており、それらが該半導体素子の回路に対し直列又は並列接続されていることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置を製造するための方法であって、
アイランドが複数部分に分離されたリードフレームに対し、半導体素子を接着するマウント工程と、
前記アイランドの分離部分の間に誘電材料を配置する誘電材料配置工程と、
前記半導体素子とリードフレームとの間の必要な電気的接続を行う電気的接続工程と、
前記リードフレームに半導体素子がマウントされ電気的接続がなされた被モールド物をキャビティ内に配置し、モールド樹脂を注入して硬化させる樹脂モールド工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項４又は５に記載の半導体装置を製造するための方法であって、
リードフレームのアイランドに、誘電体として機能する絶縁性接着部材を介して半導体素子を接着するマウント工程と、
前記半導体素子とリードフレームとの間の必要な電気的接続を行う電気的接続工程と、
前記リードフレームに半導体素子がマウントされ電気的接続がなされた被モールド物をキャビティ内に配置し、モールド樹脂を注入して硬化させる樹脂モールド工程とを含む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、リードフレームのアイランドに半導体素子をマウントし、モールド樹脂層によりモールドして構成される半導体装置、及びその半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両用の制御ユニット（ＥＣＵ）においては、基板上に各種の半導体装置（ＩＣ）を備えて構成されている。一般に、図６に示すように、ＳＯＰ，ＱＦＰ等の半導体装置１は、半導体素子（ＩＣチップ）２を、リードフレーム３のアイランド３ａ上に接着し、半導体素子２の上面の電極とリードフレーム３のリード部３ｂとをボンディングワイヤ（図示せず）で接続した上で、半導体素子２の周囲をモールド樹脂層４（外形を想像線で示す）によりモールドして構成される。図示はしないが、樹脂モールドにあたっては、成形型内に、リードフレーム３に保持された半導体素子２を配置した状態で、液状（ゲル状）の樹脂を注入（充填）し、硬化させる方法が採用される（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１５０２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記した半導体装置１にコンデンサ（キャパシタ）を接続して使用したい場合、図６に示すように、キャパシタ素子５を、半導体装置１に外付けして設けることが行われる。或いは、半導体素子２自体に、キャパシタを内蔵（付加）させることも考えられる。しかし、キャパシタ素子５を半導体装置１に外付けする場合には、その分だけ全体が大形化してしまい、また、半導体素子２にキャパシタを内蔵させる場合には、半導体素子２の構造の複雑化や大形化を招くことになる。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、リードフレームを用いる半導体装置にあって、半導体素子にキャパシタを接続する場合の外付けのキャパシタ素子あるいは内蔵キャパシタの削減を図ることができる半導体装置及びその製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の第１の半導体装置は、リードフレームを用いる半導体装置にあって、半導体素子がマウントされるリードフレームのアイランドを、少なくとも２部分に分離すると共に、それら分離部分の間に誘電材料を配置することにより、該アイランドに半導体素子の回路に接続されたキャパシタを形成したところに特徴を有する（請求項１の発明）。
【０００６】
本発明においては、分離されたアイランドの２部分の間に誘電材料を配置すると共に、そのアイランドを半導体素子の回路に接続することによって、リードフレームのアイランドをキャパシタとして機能させることが可能となる。従って、半導体装置にキャパシタを接続して使用する場合の、外付けのキャパシタ素子あるいは内蔵キャパシタの削減を図ることができ、ひいては全体の小型化を図ることができる。
【０００７】
このとき、本発明では、前記リードフレームのアイランドのキャパシタ構成部分を、凹凸を交互に有した櫛歯状部分が互いに組み合った状態に配置するように構成すれば（請求項２の発明）、キャパシタを構成する電極部分の対向面積を大きくすることができ、キャパシタ容量を大きくすることができる。或いは、本発明では、前記リードフレームのアイランドを複数対に分離することにより、複数個のキャパシタを形成することも可能となる（請求項３の発明）。
【０００８】
本発明の第２の半導体装置は、リードフレームを用いる半導体装置にあって、前記アイランドと半導体素子との間を、誘電体として機能する絶縁性接着部材を介して接着することにより、前記半導体素子の接着側の面と前記アイランドとの間に、該半導体素子の回路に接続されたキャパシタを形成したところに特徴を有する（請求項４の発明）。
【０００９】
本発明においては、半導体素子の接着側の面とアイランドとの間に、誘電体として機能する絶縁性接着部材を配置することによって、半導体素子の接着側の面とアイランドとを電極としたキャパシタとして機能させることが可能となる。従って、半導体装置にキャパシタを接続して使用する場合の、外付けのキャパシタ素子あるいは内蔵キャパシタの削減を図ることができ、ひいては全体の小型化を図ることができる。
【００１０】
このとき、前記アイランドを２個以上に分離することによりキャパシタを複数個形成し、それらを該半導体素子の回路に対し直列又は並列接続させることができ（請求項５の発明）、これにより、様々な容量のキャパシタを得ることが可能となる。尚、半導体素子がＳＯＩウエハから構成されている場合には、チップ側電極がフローティングになるため、直列のキャパシタを形成することができ、それ以外のウエハを使用した場合には、基板電位により並列のキャパシタを形成することが可能となる。
【００１１】
上記した第１の半導体装置を製造するための製造方法として、アイランドが複数部分に分離されたリードフレームに対し半導体素子を接着するマウント工程と、前記アイランドの分離部分の間に誘電材料を配置する誘電材料配置工程と、前記半導体素子とリードフレームとの間の必要な電気的接続を行う電気的接続工程と、前記リードフレームに半導体素子がマウントされ電気的接続がなされた被モールド物をキャビティ内に配置しモールド樹脂を注入して硬化させる樹脂モールド工程とを含む構成を採用することができる（請求項６の発明）。
【００１２】
また、上記した第２の半導体装置を製造するための製造方法として、リードフレームのアイランドに誘電体として機能する絶縁性接着部材を介して半導体素子を接着するマウント工程と、前記半導体素子とリードフレームとの間の必要な電気的接続を行う電気的接続工程と、前記リードフレームに半導体素子がマウントされ電気的接続がなされた被モールド物をキャビティ内に配置しモールド樹脂を注入して硬化させる樹脂モールド工程とを含む構成を採用することができる（請求項７の発明）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化したいくつかの実施例について、図１ないし図５を参照しながら説明する。尚、以下に述べる各実施例は、本発明を、車両用の制御ユニット（ＥＣＵ）に用いられる半導体装置（ＩＣ）に適用したものである。また、各実施例間において、共通する部分については、同一符号を付し、説明を繰返すことを省略することとする。
【００１４】
（１）第１〜第３の実施例
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施例（請求項１，６に対応）について述べる。図１は、本実施例に係る半導体装置１１の全体構成を概略的に（モールド樹脂層の透視状態で）示す平面図であり、図２は、半導体装置１１の樹脂封止前の状態（被モールド物）を概略的に示す縦断正面図である。ここで、この半導体装置１１は、半導体素子（ＩＣチップ）１２をリードフレーム１３にマウントし、それらを例えばエポキシ樹脂からなるモールド樹脂層１４（図１に外形を想像線で示す）により樹脂封止して構成されている。
【００１５】
詳しく図示はしないが、前記リードフレーム１３は、金属薄板を打抜いて形成され、前記半導体素子１２がマウントされる矩形状のアイランド１５と、半導体装置１１のリード脚となる複数本のリード部１６とを、外側部において図示しないフレーム部（連結部）で相互に連結した形態に構成されている。前記フレーム部は、樹脂封止後に切断除去されるようになっている。このリードフレーム１３の詳細については後述する。
【００１６】
前記半導体素子１２は、図２にも示すように、矩形チップ状をなし、その表面（上面）の外周寄り部分には、複数個の電極部（パッド）１２ａ（図１に一部のみ図示）が設けられている。図２に示すように、この半導体素子１２は、前記リードフレーム１３のアイランド１５の上面に例えば絶縁性接着フィルム１７により接着されている。このとき、絶縁性接着フィルム１７は、大形の矩形状をなし、その左右の両側端部が、リード部１６の基端部に重なる位置まで長く（左右方向に大形に）構成されている。
【００１７】
そして、この半導体素子１２の各電極部１２ａと、前記リードフレーム１３の各リード部１６とが、Ａｕ，Ａｌ等のボンディグワイヤ１８（一部のみ図示）にて接続されている。前記モールド樹脂層１４は、図１に示すように、半導体素子１２の周囲全体を封止するような矩形状に構成され、このとき、前記リードフレーム１３の各リード部１６の先端側が、モールド樹脂層１４の側面から外部（側方）に導出されるようになっている。
【００１８】
さて、本実施例では、前記リードフレーム１３のアイランド１５は、全体として前記半導体素子１２よりも大きい矩形状をなしているのであるが、ここでは、アイランド１５が図で左右にほぼ半分（２部分）に分離（分割）され、夫々、前後に長い矩形板状をなす左分割部１５ａ及び右分割部１５ｂとされている。これら左分割部１５ａと右分割部１５ｂとは、僅かな隙間をもって左右に対向配置されており、それらの隙間部分には、誘電材料１９（例えばモールド樹脂とは異なる合成樹脂）が設けられている。
【００１９】
このとき、図１に示すように、左側の左分割部１５ａは、図で左側手前の１本のリード部１６と繋がっていると共に、半導体素子１２の１つ（図で左前側の角部）の電極部１２ａとボンディングワイヤ１８で接続され、右側の右分割部１５ｂは、図で右側奥部の１本のリード部１６と繋がっていると共に、半導体素子１２の１つ（図で右奥側の角部）の電極部１２ａとボンディングワイヤ１８で接続されている。これにて、図１にシンボルで示すように、アイランド１５には、それら左分割部１５ａ及び右分割部１５ｂを電極としたキャパシタ（コンデンサ）が、半導体素子１２の回路に接続された状態で形成されているのである。
【００２０】
次に、上記した半導体装置１１を製造するための方法について述べる。半導体装置１１を製造するにあたっては、以下の工程が順に実行される。即ち、リードフレーム１３の製造工程においては、アイランド１５の中央部分に前後に長いスリットが形成され、左分割部１５ａ及び右分割部１５ｂが形成されている。半導体装置１１の製造にあたっては、まず、前記リードフレーム１３のアイランド１５に対し、半導体素子１２を接着するマウント工程が実行される。
【００２１】
このマウント工程では、例えばアイランド１５（左分割部１５ａ及び右分割部１５ｂ）上に、絶縁性接着フィルム１７を接着した上で、絶縁性接着フィルム１７上に半導体素子１２を接着する。次いで、前記アイランド１５の左分割部１５ａと右分割部１５ｂとの間の隙間部分に誘電材料１９を配置する誘電材料配置工程が実行される。尚、これらマウント工程と誘電材料配置工程とは順序を入れ替えても良い。
【００２２】
そして、アイランド１５上にマウントされた半導体素子１２の表面の各電極部１２ａと、リードフレーム１３の各リード部１６とをボンディングワイヤ１８により接続する電気的接続工程が実行される。これにて、図２に示すような、リードフレーム１３に半導体素子１２が装着された被モールド物が得られる。次いで、この被モールド物に対する樹脂モールド工程が実行される。
【００２３】
図示はしないが、この樹脂モールド工程では、前記モールド樹脂層１４の外形に相当するキャビティを有するモールド金型（上型及び下型）が用いられ、前記被モールド物を、例えば下型上の所定位置にセットし、その状態からモールド金型の型合せ，型締めを行う。この状態で、モールド金型のキャビティ内に例えばエポキシ樹脂が注入されて硬化されることにより、半導体素子１２や、アイランド１５部分、リード部１６の基端側の半導体素子１２との接続部分（ボンディングワイヤ１８部分）等を一体にモールドしたモールド樹脂層１４が形成される。離型後、上記したようにリードフレーム１３のフレーム部の切除やリード１６の整形などが行われ、半導体装置１１が得られるのである。
【００２４】
上記のように構成された半導体装置１１においては、リードフレーム１３が元々有しているアイランド１５を、左分割部１５ａと右分割部１５ｂとに分離し、それらの間に誘電材料１９を配置すると共に、それら左分割部１５ａ及び右分割部１５ｂを半導体素子１２の回路に電気的に接続することによって、リードフレーム１３のアイランド１５をキャパシタとして機能させることが可能となった。
【００２５】
従って、本実施例によれば、従来のような、半導体装置１にキャパシタ素子５を外付けして設けたり、半導体素子２にキャパシタを内蔵させたりするものと異なり、半導体装置１２にキャパシタを接続して使用する場合の、外付けのキャパシタ素子あるいは内蔵キャパシタの削減を図ることができ、ひいては全体の小型化を図ることができるという優れた効果を得ることができるものである。
【００２６】
図３は、本発明の第２の実施例（請求項２に対応）を示すものであり、この第２の実施例では、リードフレーム２１の構成が上記第１の実施例と異なっている。即ち、リードフレーム２１は、半導体素子１２がマウントされるアイランド２２と、複数本のリード部１６とをフレーム部（連結部）で相互に連結した形態に構成され、このとき、アイランド２２は、左分割部２２ａと右分割部２２ｂとに分離されている。左分割部２２ａ及び右分割部２２ｂは、夫々リード部１６と繋がっていると共に、図示はしないが、半導体素子１２の電極部１２ａとボンディングワイヤ１８で接続される。
【００２７】
これら左分割部２２ａと右分割部２２ｂとの間には、図示しない誘電材料が配置され、キャパシタが構成されているのであるが、本実施例では、それら左分割部２２ａと右分割部２２ｂとのキャパシタ構成部分（電極部分）が、凹凸を交互に有した櫛歯状とされており、それら櫛歯状部分が僅かな隙間を存して対向し、互いに組み合った状態に配置されている。かかる構成によれば、上記第１の実施例と同様の作用効果に加えて、キャパシタを構成する左分割部２２ａと右分割部２２ｂとの対向面積を大きくすることができ、キャパシタ容量を大きくすることができるものである。
【００２８】
図４は、本発明の第３の実施例（請求項３に対応）を示すものであり、やはり、リードフレーム２４の構成が上記第１の実施例と異なっている。本実施例では、リードフレーム２４のアイランド２５は、複数対この場合５対（合計１０個の分離部分２５ａ，２５ｂ）に分離されている。つまり、アイランド２５は、左右方向中心のスリットによって、左右に分離されると共に、前後に５段に分離されている。このとき、左右に対となった分離部分（２５ａ，２５ｂ）間に、図示しない誘電材料が配置され、５組のキャパシタが構成されるようになっている。かかる構成により、上記第１の実施例と同様の作用効果に加えて、複数個のキャパシタを形成することが可能となるものである。
【００２９】
（２）第４の実施例、その他の実施例
次に、図５を参照しながら、本発明の第４の実施例（請求項４，５，７に対応）について述べる。図５は、本実施例に係る半導体装置３１の樹脂封止前の状態（被モールド物）を概略的に示す縦断正面図である。この半導体装置３１は、半導体素子（ＩＣチップ）３２をリードフレーム３３にマウントし、それらを例えばエポキシ樹脂からなるモールド樹脂層１４により樹脂封止して構成されている。
【００３０】
前記リードフレーム３３は、金属薄板を打抜いて形成され、前記半導体素子３２がマウントされる矩形状のアイランド３５と、半導体装置３１のリード脚となる複数本のリード部３６とを、外側部において図示しないフレーム部（連結部）で相互に連結した形態に構成されている。このとき、前記アイランド３５は、左分割部３５ａと右分割部３５ｂとの図で左右２個に分離されている。
【００３１】
前記半導体素子２２は、前記リードフレーム３３のアイランド３５の上面に、誘電体として機能する（誘電材料からなる）絶縁性接着部材、例えば絶縁性接着フィルム３７により接着されている。このとき、絶縁性接着フィルム３７は、大形の矩形状をなし、その左右の両側端部が、リード部３６の基端部に重なる位置まで長く（左右方向に大形に）構成されている。つまり、絶縁性接着フィルム３７が、組立時に前記左分割部３５ａ及び右分割部３５ｂを位置ずれしないように保持する役割も果たす。
【００３２】
これにて、本実施例では、半導体素子２２の接着側の面（図で下面）と、アイランド３５の左分割部３５ａと右分割部３５ｂとの間に、図にシンボルで示すように、夫々キャパシタ（コンデンサ）が半導体素子２２の回路に接続された状態で形成されている。このとき、半導体素子３２がＳＯＩウエハから構成されている場合には、チップ側電極がフローティングになるため、直列のキャパシタを形成することができ、それ以外のウエハを使用した場合には、基板電位により並列のキャパシタを形成することが可能となる。
【００３３】
また、詳しい説明は省略するが、上記半導体装置３１を製造するにあたっては、まず、リードフレーム３３のアイランド３５（左分割部３５ａ及び右分割部３５ｂ）上に、絶縁性接着フィルム３７を接着した上で、該絶縁性接着フィルム３７上に半導体素子３２を接着するマウント工程が実行される。そして、アイランド３５上にマウントされた半導体素子３２の表面の各電極部と、リードフレーム３３の各リード部３６とをボンディングワイヤ３８により接続する電気的接続工程が実行される。この後、この被モールド物をモールド金型のキャビティ内に配置し、モールド樹脂を注入して硬化させる樹脂モールド工程が実行される。
【００３４】
このような本実施例の半導体装置３１によれば、半導体素子３２の接着側の面とアイランド３５との間に、誘電体として機能する絶縁性接着フィルム３７を配置することによって、半導体素子３２の接着側の面とアイランド３５（左分割部３５ａ及び右分割部３５ｂ）とを電極としたキャパシタとして機能させることが可能となる。従って、半導体装置３２にキャパシタを接続して使用する場合の、外付けのキャパシタ素子あるいは内蔵キャパシタの削減を図ることができ、ひいては全体の小型化を図ることができる。また、特に本実施例では、アイランド３５を２個に分離することによって、２個のキャパシタを形成することができた。
【００３５】
尚、上記した第４の実施例では、アイランド３５を２個に分離することによって２個のキャパシタを形成するようにしたが、１個のアイランドとすることによって、１個のキャパシタを形成することができ、或いはアイランドを３個以上に分離することによって、３個以上のキャパシタを形成することが可能となる。その他、本発明は、上記し図面に示した各実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、半導体装置の概略的な平面図
【図２】樹脂モールド前の半導体装置の縦断正面図
【図３】本発明の第２の実施例を示すリードフレームの要部の平面図
【図４】本発明の第３の実施例を示すリードフレームの要部の平面図
【図５】本発明の第４の実施例を示す樹脂モールド前の半導体装置の縦断正面図
【図６】従来例を示す図１相当図
【符号の説明】
【００３７】
図面中、１１，３１は半導体装置、１２，３２は半導体素子、１２ａは電極部、１３，２１，２４，３３はリードフレーム、１４はモールド樹脂層、１５，２２，２５，３５はアイランド、１５ａ，１５ｂ，２２ａ，２２ｂ，２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂは分離部分、１６，３６はリード部、１７は絶縁性接着フィルム、１８はボンディングワイヤ、１９は誘電材料、３７は絶縁性接着フィルム（絶縁性接着部材）を示す。
【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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