(57)【要約】【課題】放熱性が良好で大電流駆動の可能な半導体装置を提供する。【解決手段】本発明は、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有する半導体素子と、前記半導体素子の前記第１の面に当接する板状体からなるリードと、前記半導体素子の前記第２の面に当接する板状体からなる突起電極とを備え、前記リードは、少なくとも先端が前記突起電極と同一レベルになるように折り曲げ部を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有する半導体素子と、
前記半導体素子の前記第１の面に当接する板状体からなるリードと、
前記半導体素子の前記第２の面に突出する突起電極と、
を備え、
前記リードは、少なくとも先端が前記突起電極と同一レベルになるように折り曲げ部を有する半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記半導体素子は前記突起電極および前記リードの外表面が露呈するように樹脂封止された半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置であって、
前記リードは前記第２の面の近傍で外側に折り曲げられたガルウィング形状である半導体装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の半導体装置であって、
前記リードは前記第２の面の近傍で内側に折り曲げられたＪベンド形状である半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記リードの先端は前記突起電極と同一面に位置する半導体装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記リードは封止樹脂の外端よりも外方に突出し、前記封止樹脂の外端から所定の距離を隔てた位置で折り曲げられた半導体装置。
【請求項７】
請求項２乃至５のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記リードは封止樹脂の外端よりも外方に突出し、前記封止樹脂の外端に密着するように折り曲げられた半導体装置。
【請求項８】
第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とに電気的接続用の電極を備えた半導体素子と、
前記半導体素子の第２の面に突起電極を形成する工程と、
板状体からなるリードを用意する工程と、
前記半導体素子の前記第１の面に当接するように板状体からなるリードに、前記半導体素子を搭載する工程と、
前記半導体素子を覆うように樹脂封止を行なう工程と、
前記リードを、少なくとも先端が前記突起電極と同一レベルになるように成型する工程とを有する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記突起電極を形成する工程は、真空蒸着法、めっき法、スタッドバンプ法のいずれかである半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記突起電極の突出高さを低くするレベリング工程を含む半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置およびその製造方法にかかり、特にパワー用半導体装置に適した放熱性の高い半導体装置に用いられる実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に代表される移動体通信機器の高性能化や小型化、さらには製品の需要サイクルの短期化が進む中、モジュール部品等に搭載されるトランジスタには、高性能化・小型薄型化・低コスト化への要求はいうまでもなく、接続抵抗を低減し、高出力のトランジスタの調整、短期間での開発および供給への要求が高まっている。
【０００３】
パワーＭＯＳＦＥＴは、電源、携帯端末装置および自動車の電子装置を含む多数のアプリケーションに使用されている。このようなパワーＭＯＳＦＥＴなどのパワーデバイスは、放熱性が重要であることから、ボンディングワイヤに代えてボンディングリボンを用いたボンディングが用いられることがある。ボンディング強度は、デバイスの信頼性に大きな影響を与えるものであることから、複数の部分でボンディングを行なうようにし、ボンディングの接合強度を維持しつつ、ボンディングの差異にボンディングリボンに加える圧着荷重や超音波振動を小さくする方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９６６２９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記方法では、パワーデバイスの場合、半導体素子が動作することによって生じる発熱によって接合温度が高くなり、永久破壊につながるという問題があった。そこで図１０に示すように、半導体素子１０２の裏面にリードフレームの素子搭載部１０１を固着し、このリードフレームの素子搭載部は樹脂パッケージ１０４を介することなく、直接プリント基板（図示せず）に半田を配して実装される半導体装置が提案されている。１０３はボンディングワイヤである。このように放熱性を考慮した結果、永久破壊に至る前に、半導体素子からの発熱はリードフレームの素子搭載部を経由して放熱されることから、有効であるとされている。
しかしながら、近年の樹脂パッケージの軽薄短小化の影響を受け、市場では更なる小型パッケージが要求されており、それに伴い、リードフレームのチップアイランド部の面積も小さくなり、その結果半導体素子からのプリント基板への放熱面積も小さくなり、半導体素子からの発熱による放熱特性が限界となっている。
【０００６】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、放熱性が良好で大電流駆動の可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有する半導体素子と、前記半導体素子の前記第１の面に当接する板状体からなるリードと、前記半導体素子の前記第２の面に突出する突起電極とを備え、前記リードは、少なくとも先端が前記突起電極と同一レベルになるように折り曲げ部を有することを特徴とする。
この構成によれば、リードに、突起電極を形成した半導体素子を装着し、半導体素子を囲むようにリードを成型し先端が前記突起電極と同一レベルになるようにしていることから、このリードから放熱が効率よく行なわれ放熱性が大幅に向上する。またリードは、半導体素子の上面および側面を覆うため、空気との接触による放熱性も高い。さらにまたこれらにリードおよび突起電極は直接プリント基板などの実装基板に接続されることになるため、接触抵抗も低減可能である。
【０００８】
また、上記リードフレームにおいて、前記半導体素子は前記突起電極およびリードの外表面が露呈するように樹脂封止されたものを含む。
この構成によれば、封止樹脂とリードとで、半導体素子の略周囲を囲むことになり、強度が高くさらには耐湿性も高い。
【０００９】
また、上記リードフレームにおいて、前記リードは前記封止樹脂の近傍で外側に折り曲げられたガルウィング形状であるものを含む。
この構成によれば、リードからの放熱性を高めることができるとともに、経常的に安定な実装が可能である。
【００１０】
また、上記リードフレームにおいて、前記リードは前記封止樹脂の近傍で内側に折り曲げられたＪベンド形状であるものを含む。
この構成によれば、さらなる実装面積の低減をはかることが可能である。
【００１１】
また、上記リードフレームにおいて、前記リードの先端は前記突起電極面と同一面に位置するものを含む。
この構成によれば、実装基板への電気的接続が確実となり、さらに均一な放熱特性を得ることが可能である。
【００１２】
また、上記リードフレームにおいて、前記リードは封止樹脂の外端よりも外方に突出し、前記封止樹脂の外端から所定の距離を隔てた位置で折り曲げられたものを含む。
この構成によれば、封止樹脂と、リードとの間に空気の流れができ、リードは両面から放熱するため、より効率よい放熱特性を得ることが可能である。
【００１３】
また、上記リードフレームにおいて、前記リードは封止樹脂の外端よりも外方に突出し、前記封止樹脂の外端に密着するように折り曲げられたものを含む。
この構成によれば、封止樹脂と、リードとを密着性よく実装でき、半導体素子からの熱はリード及び突起電極から放熱するため、より効率よい放熱特性を得ることが可能である。
【００１４】
また本発明は、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とに電気的接続用の電極を備えた半導体素子と、前記半導体素子の第２の面に突起電極を形成する工程と、板状体からなるリードを用意する工程と、前記半導体素子の前記第１の面に当接するように板状体からなるリードに、前記半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子の第２の面に当接するように板状体からなる突起電極を装着する工程と、前記半導体素子を覆うように樹脂封止を行なう工程と、前記リードを、少なくとも先端が前記突起電極と同一レベルになるように成型する工程とを有することを特徴とする。
この構成によれば、成型する工程でリードおよび突起電極のレベルを調整することができるため、リードと突起電極との高さのばらつきを低減し、信頼性の高い雰囲気を提供することができる。なおリードを形成する工程は、プレス加工などによってなされる。また、リードをタイバーによってサイドレールに接続して一体化しておくことにより、実装作業性が良好となる。
【００１５】
また本発明は、前記突起電極を形成する工程は、真空蒸着法、めっき法、スタッドバンプ法のいずれかであるものを含む。
【００１６】
また本発明は、前記突起電極の突出高さを低くするレベリング工程を含む。
この構成によれば、突起電極のレベルを調整することができるため、リードと突起電極との高さのばらつきを低減し、信頼性の高い雰囲気を提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上詳述したように、本発明の半導体装置によれば、放熱性が良好で信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、リードおよび突起電極の位置を、自由度をもたせて、揃えることができ、信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半導体装置を示す断面説明図、図２は上面図である。この半導体装置は、第１の面２ａと、前記第１の面に対向する第２の面２ｂとを有する半導体素子２としてのダイオードチップと、前記半導体素子２の前記第１の面に当接する板状体からなるリード１と、前記半導体素子２の前記第２の面２ｂに形成された突起電極３とを備え、前記リード１は、少なくとも先端が前記突起電極３と同一レベルになるように折り曲げ部を有することを特徴とする。
ここで半導体素子２は半田６ａを介して第１の面２ａをリード１に接続されるとともに、第２の面２ｂを突起電極３に接続され、リード１および突起電極３の表面が露呈するように、封止樹脂（エポキシ樹脂）４で被覆されている。
【００１９】
この構成によれば、リードおよび突起電極間に半導体素子を装着し、半導体素子を囲むようにリードおよび突起電極を成型し先端が前記突起電極と同一レベルになるようにしていることから、このリードおよび突起電極から放熱が効率よく行なわれ放熱性が大幅に向上する。またリードおよび突起電極は直接プリント基板に接続されることになるため、接触抵抗も大幅に低減することが可能である。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態の半導体装置の実装方法について説明する。
まず、厚さ０．１５ｍｍ程度の銅（Ｃｕ）板を用意し、金型成型により、図３に示すように、リード１を多数個配列し、タイバー１２を介してサイドレール１１に接続するように形状加工する。
【００２１】
次いで、図４（ａ）に示すように、スタッドバンプ法により突起電極３を形成した半導体素子２の第１の面２ａに、半田６ａを介して図３に示したリードフレームのリード１を接合する。
この後、図４（ｂ）に示すように、リード１が上にくるようにし、この後、図４（ｃ）に示すように、射出成型により、封止樹脂４を形成する。
そして最後に、リード１のタイバー１２を切除し、リードを成型した後、突起電極高さをレベリングにより調整する。
このようにして図１および図２に示したような半導体装置が形成される。
なお、リードの成型とレベリングは同時でもよい。
【００２２】
そして、この半導体装置をリード１と、突起電極３とによってプリント基板上に実装する。
【００２３】
この構成によれば、第１及び突起電極間に樹脂封止のなされた半導体素子２を装着しているため、このリード１と、突起電極３から放熱が効率よく行なわれ、半導体素子の大電流化が容易となる。また、動作時に半導体素子が発熱しても、この半導体素子の周囲を囲むリードおよび突起電極を経由して空気中およびプリント基板側に逃がすことができ、その結果半導体装置の長寿命化をはかることができる。従ってパワーデバイスなどの大電流素子への適用が可能となる。
【００２４】
なお、封止樹脂４は金型を用いた射出成型によって行なうようにしたが、これに限定されるものではなく、ポッティングなどの方法を用いることも可能である。また、リードの成型は封止樹脂４と間隔を隔てて形成したが、封止樹脂の側面に密着するように形成することも可能である。
【００２５】
さらにまたリードの先端位置の調整が必要である場合も多いが、第１および第２の端子の成型を調整することで、プリント基板などの実装基板との接触性を高めることができる。
【００２６】
また、Ｃｕ板の板厚は０．１５ｍｍとしたが、０．１ｍｍから０．２ｍｍの場合に、有効であることが確認されている。０．１ｍｍに満たないと、放熱性と強度とが十分ではない。また０．２ｍｍを越えるとＣｕ板の場合、加工性が低下する。なお、封止樹脂との接触面などにおいては凹凸面を形成してもよい。また、プレス加工などの凹凸加工に先立ち、コイニングにより薄肉化しておくことで、より成型が容易となる。
【００２７】
さらにまた、封止樹脂としては熱可塑性樹脂のほか熱硬化性樹脂でもよい。従って、射出成型を用いてもよいし、液状樹脂をポッティングにより充填して硬化させるようにしてもよい。
【００２８】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２の半導体装置を示す断面説明図、図６は斜視図（封止樹脂を除く）である。この半導体装置は、リードの先端が外側方向に広がっていわゆるガルウィング形状を構成したものである。
他部については前記実施の形態１の半導体装置と同様に形成されているため、同一部位には同一符号を付した。
【００２９】
この構成によれば、効率よい放熱が実現される。
【００３０】
なお、第１および突起電極の構造については、この構造に限定されることなく、適宜変更可能である。
【００３１】
（実施の形態３）
図７および図８は本発明の実施の形態３の半導体装置を示す説明図である。図７は断面説明図、図８は上面説明図である。
この半導体装置においては、封止樹脂４に沿ってリード１の周縁部１ｄを折り曲げ、Ｊベンド形状にしたものである。
他部については前記実施の形態１の半導体装置と同様に形成されているため、同一部位には同一符号を付した。
【００３２】
この構成によれば、上記実施の形態２と比較して、放熱性は若干劣るかもしれないが、占有面積が小さくなり、また取り扱いも容易である。
【００３３】
（実施の形態４）
図９は本発明の実施の形態４の半導体装置を示す説明図である。この半導体装置においては、前記実施の形態１の半導体装置のリードを封止樹脂４の側面に密着させた点で前記実施の形態１の半導体装置と異なるのみであり他部については前記実施の形態１の半導体装置と同様に形成されているため、同一部位には同一符号を付した。
【００３４】
この構成によれば、リード１の上面部１ａが封止樹脂を介して半導体素子と密着しているため熱伝導により効率よく放熱がなされる。また、封止樹脂４とリード１および突起電極３とで、半導体素子２の略周囲を囲むことになり、強度が高くさらには耐湿性も高い。
【００３５】
なお、前記実施の形態では、リードを銅（Ｃｕ）で構成したがこのほか、リードフレーム材料としては、銅（Ｃｕ）系材料、又はその合金など、熱伝導性の良好な材料であれば適用可能である。また、導電性も良好であるのが望ましい。
【００３６】
また、リードは板厚が大きいため、比抵抗が小さく、低インピーダンスでかつ良好な接続が可能となる。
【００３７】
また、上記リードフレームにおいて、前記リードは硬度が小さいもので形成すれば、リードの曲げ加工が容易となる。
【００３８】
またダイボンディングに際しては、半田を用いたが、導電性ペーストなど、熱伝導性の良好な導電性材料であればよい。また、半導体素子とリードフレームとの電気的接続を行なわない場合には熱伝導性の絶縁性接着剤を用いるのが望ましい。
また突起電極は、真空蒸着、めっき、スタッドバンプ法など適宜形成可能である。
【００３９】
また、前記実施の形態では２端子素子について説明したが、３端子素子以上あるいは多端子素子にも適用可能であることはいうまでもない。例えば他の端子はリードに直交した側を用いて形成するようにしてもよい。
【００４０】
さらにまた、前記実施の形態では、ダイオードについて説明したが、シリコン基板を用いたバイポーラトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、化合物半導体基板を用いたＨＢＴにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の半導体装置によれば、放熱性の向上をはかることができることから、大電流用デバイスを必要とする種々の電子機器に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１の半導体装置の上面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるリードを示す上面図
【図４】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造工程図
【図５】本発明の実施の形態２の半導体装置を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態２の半導体装置の上面図
【図７】本発明の実施の形態３の半導体装置を示す断面図
【図８】本発明の実施の形態３の半導体装置を示す断面図
【図９】本発明の実施の形態４の半導体装置を示す断面図
【図１０】従来例の樹脂封止型半導体装置の断面図
【符号の説明】
【００４３】
１  リード
２  半導体素子
３  突起電極
４  樹脂
６（６ａ）  半田
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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