(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御回路を有する第１半導体チップと、
スイッチング素子を有する複数の第２半導体チップと、
過電流が流れた時にそれ自身の発生熱によって可溶部分が溶断する複数のヒューズ素子と、
前記第１半導体チップ、前記複数の第２半導体チップ、前記複数のヒューズ素子を封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第１半導体チップは、前記樹脂封止体の中央部に配置され、
前記複数の第２半導体チップは、前記第１半導体チップの周囲に配置され、
前記複数のヒューズ素子は、前記第１半導体チップの周囲において、前記第２半導体チップよりも外側に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
一主面に制御回路及び複数の電極を有する第１半導体チップと、
一主面にスイッチング素子及び電極を有する複数の第２半導体チップと、
過電流が流れた時にそれ自身の発生熱によって可溶部分が溶断する複数のヒューズ素子と、
前記第１半導体チップの複数の電極と前記複数の第２半導体チップの夫々の電極とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤと、
前記第１半導体チップ、前記複数の第２半導体チップ、前記複数のボンディングワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第１半導体チップは、前記樹脂封止体の中央部に配置され、
前記複数の第２半導体チップは、前記第１半導体チップの周囲に配置され、
前記複数のヒューズ素子は、前記第１半導体チップの周囲において、前記第２半導体チップよりも外側に配置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１又は２に記載の半導体装置において、
前記複数の第２半導体チップ及び前記複数のヒューズ素子は、前記第１半導体チップを囲むようにして配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の半導体装置において、
前記複数の第２半導体チップ及び前記複数のヒューズ素子は、前記第１半導体チップに対して対称的に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
制御回路を有し、かつ平面が方形状で形成された第１半導体チップと、
スイッチング素子を有する四つの第２半導体チップと、
過電流が流れた時にそれ自身の発生熱によって可溶部分が溶断する四つのヒューズ素子と、
前記第１半導体チップ、前記四つの第２半導体チップ、前記四つのヒューズ素子を封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第１半導体チップは、前記樹脂封止体の中央部に配置され、
前記四つの第２半導体チップは、前記第１半導体チップの四つの角部の外側に夫々個別に配置され、
前記四つのヒューズ素子は、前記第１半導体チップの四つの角部の外側において、前記第２半導体チップよりも外側に夫々個別に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
一主面に制御回路及び複数の電極を有する第１半導体チップと、
一主面にスイッチング素子及び電極を有する四つの第２半導体チップと、
過電流が流れた時にそれ自身の発生熱によって可溶部分が溶断する四つのヒューズ素子と、
前記第１半導体チップの複数の電極と前記四つの第２半導体チップの夫々の電極とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤと、
前記第１半導体チップ、前記四つの第２半導体チップ、前記四つのヒューズ素子、前記複数のボンディングワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第１半導体チップは、前記樹脂封止体の中央部に配置され、
前記四つの第２半導体チップは、前記第１半導体チップの四つの角部の外側に夫々個別に配置され、
前記四つのヒューズ素子は、前記第１半導体チップの四つの角部の外側において、前記第２半導体チップよりも外側に夫々個別に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１、２、５及び６のうち何れか一項に記載の半導体装置において、
前記スイッチング素子は、前記制御回路によってＯＮ／ＯＦＦ動作が制御されることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１、２、５及び６のうち何れか一項に記載の半導体装置において、
前記スイッチング素子は、複数のトランジスタセルを並列に接続した絶縁ゲート型電界効果トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項１、２、５及び６のうち何れか一項に記載の半導体装置において、
前記各スイッチング素子は、相互に異なる前記ヒューズ素子と直列に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に係り、特に、半導体装置のパッケージ技術に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力増幅回路、電源回路等のスイッチに使用される単体構造の電力用半導体装置においては、種々なパッケージ構造のものが製品化されている。例えば、東芝レビューＶol.５３ Ｎo.１１（１９９８），第４５頁乃至第４７頁「２．５Ｖ駆動型  第III 世代トレンチゲートＭＯＳＦＥＴ」には、ＴＳＳＯＰ（Ｔhin Ｓhrink Ｓmall Ｏut-line Ｐackage ）型と呼称されるパッケージ構造の電力用半導体装置が記載されている。このＴＳＳＯＰ型の電力用半導体装置は、スイッチング素子として例えば電力用ＭＯＳＦＥＴ（Ｍetal Ｏxide Ｓemiconductor Ｆeild Ｅffect Ｔransistor ）が内蔵された半導体チップを樹脂封止体で封止している。
【０００３】
一方、特開平７−５８２２９３号公報には、半導体チップに内蔵された電力用ＭＯＳＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ動作をコントローラによって制御する回路システムが記載されている。
【０００４】
また、特開平５−２３４４９５号公報には、電力用ＭＯＳＦＥＴが内蔵された半導体チップと、過電流が流れた時にそれ自身の発生熱によって可溶部分が溶断するヒューズ素子とを一つの樹脂封止体で封止した電力用半導体装置が記載されている。ヒューズ素子は、電力用ＭＯＳＦＥＴのソース／ドレイン間が短絡状態となった時に生じる不具合を防止する目的として設けられ、電力用ＭＯＳＦＥＴと直列に接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者等は、制御回路が内蔵された半導体チップ（以下、単に制御用チップと呼ぶ）と、この制御用チップによってＯＮ／ＯＦＦ動作が制御されるスイッチング素子として例えば電力用ＭＯＳＦＥＴが内蔵された複数の半導体チップ（以下、単にスイッチング用チップと呼ぶ）と、これらのスイッチング用チップに個別に接続される複数のヒューズ素子とを一つの樹脂封止体で封止する半導体装置（モジュール）を開発している。この半導体装置の開発中に本発明者等は以下の問題点を見出した。
【０００６】
（１）スイッチング用チップにおいては扱う電流量が大きいため、制御用チップと比較して発熱量が大きい。従って、制御用チップと共に複数のスイッチング用チップを一つの樹脂封止体で封止する場合においては、これらのチップから発生する熱を効率よく樹脂封止体の外部に放出できるチップ配置が必要である。
【０００７】
（２）制御用チップとスイッチング用チップとの電気的な接続をボンディングワイヤで行う場合、ボンディングワイヤの長さは出来るだけ短くしたい。ボンディングワイヤの長さが長くなると、ワイヤ垂れ（ボンディング後のワイヤループが中間で垂れ下がっている状態）による短絡不良が発生し易くなるため、製造工程における歩留まりの低下を招く要因となる。また、ボンディングワイヤの長さが長くなると、トランスファモールド法に基づいて樹脂封止体を形成する時、成形金型のキャビティの内部に加圧注入された樹脂の流動によるワイヤ流れによって短絡不良が発生し易くなるため、製造工程における歩留まりの低下を招く要因となる。しかしながら、チップの配置状態によっては、制御用チップとの距離が他のスイッチング用チップと比較して極端に遠くなるスイッチング用チップが存在してしまうため、このスイッチング用チップにおけるボンディングワイヤの長さが極端に長くなる。
【０００８】
（３）過電流が流れた時にそれ自身の発生熱によって可溶部分が溶断するヒューズ素子においては、安定した溶断電流（遮断電流）を得ることが重要である。しかしながら、発熱量が大きいスイッチング用チップと共にヒューズ素子を一つの樹脂封止体で封止した場合、スイッチング用チップから発生した熱が樹脂封止体の樹脂を介してヒューズ素子に伝達されてしまうため、ヒューズ素子の溶断電流が不安定になってしまう。また、ヒューズ素子で発生した熱が樹脂封止体の樹脂を介して逃げてしまうため、ヒューズ素子の溶断電流が不安定になってしまう。そこで、ヒューズ素子の部分に空洞部を選択的に設けて樹脂封止体の樹脂との接触を回避することにより、樹脂封止体の樹脂を介して伝達される熱の影響及び樹脂封止体の樹脂を介して逃げてしまう熱の影響を抑制することができるため、ヒューズ素子の溶断電流の安定化を図ることができるが、大量生産に好敵なトランスファモールド法ではヒューズ素子の部分に空洞部を選択的に形成することは困難である。
【０００９】
また、高放熱性が要求される半導体装置においては放熱板が選定される。放熱板を有するパッケージ構造にした場合、スイッチング用チップから発生した熱がヒューズ素子に伝達され易くなると共に、ヒューズ素子で発生した熱が逃げ易くなるため、ヒューズ素子の溶断電流が更に不安定となる。
【００１０】
本発明の目的は、半導体装置の放熱性の向上を図ることが可能な技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、半導体装置の歩留まりの向上を図ることが可能な技術を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、ヒューズ素子の溶断電流の安定化を図ることが可能な技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１５】
（１）制御回路を有する第１半導体チップと、
スイッチング素子を有する複数の第２半導体チップと、
前記第１半導体チップ、前記複数の第２半導体チップを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第１半導体チップは、前記樹脂封止体の中央部に配置され、
前記複数の第２半導体チップは、前記第１半導体チップの周囲に配置されている。
【００１６】
（２）一主面に制御回路及び複数の電極を有する第１半導体チップと、
一主面にスイッチング素子及び電極を有する複数の第２半導体チップと、
前記第１半導体チップの複数の電極と前記複数の第２半導体チップの夫々の電極とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤと、
前記第１半導体チップ、前記複数の第２半導体チップ、前記複数のボンディングワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第１半導体チップは、前記樹脂封止体の中央部に配置され、
前記複数の第２半導体チップは、前記第１半導体チップの周囲に配置されている。
【００１７】
（３）前記手段（１）又は（２）に記載の半導体装置において、
前記複数の第２半導体チップは、前記第１半導体チップに対して対称的に配置されている。
【００１８】
（４）制御回路を有する第１半導体チップと、
前記スイッチング素子を有する複数の第２半導体チップと、
過電流が流れた時にそれ自身の発生熱によって可溶部分が溶断する複数のヒューズ素子と、
前記第１半導体チップ、前記複数の第２半導体チップ、前記複数のヒューズ素子を封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第１半導体チップは、前記樹脂封止体の中央部に配置され、
前記複数の第２半導体チップは、前記第１半導体チップの周囲に配置され、
前記複数のヒューズ素子は、前記第１半導体チップの周囲において、前記第２半導体チップよりも外側に配置されている。
【００１９】
（５）一主面に制御回路及び複数の電極を有する第１半導体チップと、
一主面にヒューズ素子及び電極を有する複数の第２半導体チップと、
過電流が流れた時にそれ自身の発生熱によって可溶部分が溶断する複数のヒューズ素子と、
前記第１半導体チップの複数の電極と前記複数の第２半導体チップの夫々の電極とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤと、
前記第１半導体チップ、前記複数の第２半導体チップ、前記複数のボンディングワイヤを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記第１半導体チップは、前記樹脂封止体の中央部に配置され、
前記複数の第２半導体チップは、前記第１半導体チップの周囲に配置され、
前記複数のヒューズ素子は、前記第１半導体チップの周囲において、前記第２半導体チップの外側に配置されている。
【００２０】
（６）前記手段（４）に記載の半導体装置において、
前記複数の第２半導体チップ及び前記複数のヒューズ素子は、前記第１半導体チップに対して対称的に配置されている。
【００２１】
（７）スイッチング素子を有する半導体チップと、
過電流が流れた時にそれ自身の発生熱によって可溶部分が溶断するヒューズ素子であって、一端側が第１パッドに接続され、他端側が第２パッドに接続されたヒューズ素子と、
前記半導体チップ、前記ヒューズ素子、前記第１及び第２パッドを封止する樹脂封止体とを有し、
前記樹脂封止体は、前記ヒューズ素子と対向する部分に、前記樹脂封止体の一主面から前記ヒューズ素子に向かって窪む凹部を有する。
【００２２】
（８）前記手段（７）に記載の半導体装置において、
前記凹部は、その底面から前記ヒューズ素子の中間部分が露出する深さで形成されている。
【００２３】
（９）前記手段（７）に記載の半導体装置において、
前記凹部は、その底面と前記ヒューズ素子との間に前記樹脂封止体の樹脂が介在する深さで形成されている。
【００２４】
（１０）スイッチング素子を有する半導体チップと、
過電流が流れた時にそれ自身の発生熱によって可溶部分が溶断するヒューズ素子であって、一端側が第１パッドに接続され、他端側が第２パッドに接続されたヒューズ素子と、
前記半導体チップ、前記ヒューズ素子、前記第１及び第２パッドを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記ヒューズ素子の中間部分は、前記樹脂封止体の樹脂よりも熱伝導率が低い樹脂で被覆されている。
【００２５】
（１１）互いに対向する一主面及び他の主面と、前記一主面から前記他の主面に亘って貫通する貫通孔とを有する放熱板と、
一主面にスイッチング素子を有し、かつ前記放熱板の一主面上に配置された半導体チップと、
前記放熱板の一主面上に配置された第１パッド及び第２パッドと、
過電流が流れた時にそれ自身の発生熱によって可溶部分が溶断するヒューズ素子であって、一端側が第１パッドに接続され、他端側が第２パッドに接続されたヒューズ素子と、
前記半導体チップ、前記第１及び第２パッド、前記ヒューズ素子を封止する樹脂封止体であって、前記放熱板に固定された樹脂封止体とを有する半導体装置であって、
前記放熱板の貫通孔は、前記ヒューズ素子と対向する位置に配置されている。
【００２６】
（１２）前記手段（１１）に記載の半導体装置において、
前記樹脂封止体は、前記ヒューズ素子と対向する部分に、前記半導体チップの一主面と対向する前記樹脂封止体の一主面側から前記ヒューズ素子に向かって窪む第１凹部と、前記放熱板の貫通孔を通して前記樹脂封止体の一主面と対向する他の主面側から前記ヒューズ素子に向かって窪む第２凹部とを有する。
【００２７】
（１３）前記手段（１２）に記載の半導体装置において、
前記第１及び第２凹部は、それらの底面から前記ヒューズ素子の中間部分が露出する深さで形成されている。
【００２８】
（１４）前記手段（１２）に記載の半導体装置において、
前記第１及び第２凹部は、それらの底面と前記ヒューズ素子との間に前記樹脂封止体の樹脂が介在する深さで形成されている。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００３０】
（実施形態１）
本実施形態では、放熱板を有するパッケージ構造の半導体装置に本発明を適用した例について説明する。
【００３１】
図１は本発明の実施形態１である半導体装置の模式的平面図、
図２は図１の半導体装置の模式的底面図、
図３は図２において樹脂封止体の一部を除去した状態を示す模式的底面図、
図４は図３のＡ−Ａ線に沿う模式的断面図、
図５は図３のＢ−Ｂ線に沿う模式的断面図、
図６は図３のＣ−Ｃ線に沿う模式的断面図、
図７は図５の一部を拡大した模式的断面図、
図８は図１のスイッチング用チップの概略構成を示す模式的断面図、
図９は図１の半導体装置を組み込んだ自動車の回路系を示すブロック図である。
【００３２】
図１乃至図７に示すように、本実施形態の半導体装置１Ａは、主に、制御回路が内蔵された一つの制御用チップ２、スイッチング素子が内蔵された四つのスイッチング用チップ３、過電流が流れた時にそれ自身の発生熱によって可溶部分が溶断する四つのヒューズ素子４、一主面に絶縁層６が形成された放熱板５、樹脂封止体８、複数本のボンディングワイヤ（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）、複数本のリード（１１，１２，１３，１４，１５）、一つのダイパッド１６、四つのダイパッド１７、四つのパッド（１８，１９）等を有する構成となっている。本実施形態において、複数本のリードとは、例えば、十六本のリード１１、四本のリード１２、四本のリード１３、四本のリード１４及び二本のリード１５を含む。また、スイッチング素子としては、絶縁ゲート型電界効果トランジスタである電力用ＭＯＳＦＥＴを用いている。この電力用ＭＯＳＦＥＴは複数のトランジスタセルを並列に接続した構成となっている。
【００３３】
図３及び図４に示すように、制御用チップ２の平面形状は、方形状で形成されている。制御用チップ２は、互いに対向する一主面（素子形成面）及び他の主面（裏面）のうちの一主面に、制御回路及び複数の電極（ボンディングパッド）２Ａを有する構成となっている。制御用チップ２は、例えば、単結晶シリコンからなる半導体基板及びこの半導体基板上に形成された多層配線層を主体とする構成となっている。制御回路は、半導体基板の一主面（素子形成面）に形成されたトランジスタ素子及び多層配線層に形成された配線等によって構成されている。複数の電極２Ａの夫々は、制御用チップ２の多層配線層のうちの最上層の配線層に形成されている。最上層の配線層はその上層に形成された表面保護膜（最終保護膜）で被覆され、この表面保護膜には電極２Ａを露出するボンディング開口が形成されている。
【００３４】
制御用チップ２は、その裏面がダイパッド１６の互いに対向する一主面（チップ搭載面）及び他の主面（裏面）のうちの一主面と向かい合う状態で、ダイパッド１６の一主面に接着材２１を介在して接着固定されている。接着材２１としては、例えば熱伝導性が良好な鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）組成の半田材を用いている。
【００３５】
図３及び図７に示すように、四つのスイッチング用チップ３の平面形状は、方形状で形成されている。本実施形態では、四つのスイッチング用チップ３として、これに限定されないが、例えば、同一構造及び同一機能のものを用いている。
【００３６】
各スイッチング用チップ３は、互いに対向する一主面（素子形成面）及び他の主面（裏面）のうちの一主面に電力用ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）、ゲート電極４０及びソース電極４１を有し、他の主面にドレイン電極４２を有する構成となっている。
【００３７】
各スイッチング用チップ３は、その裏面に形成されたドレイン電極４２がダイパッド１７の互いに対向する一主面（チップ搭載面）及び他の主面（裏面）のうちの一主面と向かい合う状態で、対応するダイパッド１７の一主面に接着材２２を介在して接着固定されている。接着材２２としては、例えば熱伝導性が良好なＰｂ−Ｓｎ組成の半田材を用いている。
【００３８】
各スイッチング用チップ３は、相互に異なるヒューズ素子４と直列に接続されている。各スイッチング用チップ３の電力用ＭＯＳＦＥＴは、制御用チップ２の制御回路によってＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。本実施形態において、制御用チップ２の消費電力は例えば０．５［Ｗ］程度であり、スイッチング用チップ３の消費電力は例えば３．０［Ｗ］程度である。即ち、スイッチング用チップ３の方が制御用チップ２よりも発熱量が大きい。
【００３９】
スイッチング用チップ３は、図８に示すように、例えば、単結晶シリコンからなるｎ＋型半導体基板３０Ａの一主面上に単結晶シリコンからなるｎ−型半導体層３０Ｂが形成された半導体基体３０を主体に構成されている。半導体基体３０の一主面の素子形成領域（活性領域）には、複数のトランジスタセルを並列に接続した電力用ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）が形成されている。この電力用ＭＯＳＦＥＴは、ｎチャネル導電型の縦型構造になっている。
【００４０】
電力用ＭＯＳＦＥＴは、主に、チャネル形成領域、ゲート絶縁膜３２、ゲート導体層３３、ソース領域及びドレイン領域を有する構成となっている。チャネル形成領域は、ｎ−型半導体層３０Ｂに形成されたｐ型ウエル領域３５で構成されている。ソース領域は、ｐ型ウエル領域３５に形成されたｎ＋型半導体領域３６で構成されている。ドレイン領域は、ｎ−型半導体層３０Ｂ及びｎ＋型半導体基板３０Ａで構成されている。ゲート絶縁膜３２は、ｎ−型半導体層３０Ｂの一主面から深さ方向（厚さ方向）に向かって窪む溝３１の内面を覆うようにして形成され、例えば酸化シリコン膜で形成されている。ゲート導体層３３は、溝３１の内部にゲート絶縁膜３２を介在して埋め込まれ、例えば抵抗値を低減する不純物が導入された多結晶シリコン膜で形成されている。即ち、電力用ＭＯＳＦＥＴは、トレンチ・ゲート型で構成されている。
【００４１】
半導体基体３０の一主面であるｎ−型半導体層３０Ｂの一主面の素子形成領域は、溝３１によって複数の島領域に区分されている。この複数の島領域の夫々は行列状に規則的に配置され、その平面形状は扁平八角形で形成されている。即ち、ゲート導体層３３は、溝３１によって区分された複数の島領域の夫々を囲むメッシュ・パターンで形成されている。なお、ソース領域であるｎ＋型半導体領域３６は、溝３１によって区分された島領域の一主面に形成されている。
【００４２】
ｎ＋型半導体領域３６、ｐ型ウエル領域３５の夫々は、層間絶縁膜３７に形成された開口３８を通して、その上層に形成されたソース電極４１と電気的に接続されている。層間絶縁膜３７は、ゲート導体層３３とソース電極４１との間に設けられ、ゲート導体層３３とソース電極４１とを絶縁分離している。ソース電極４１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）膜又はアルミニウム合金膜等の金属膜で形成されている。なお、ゲート導体層３３と層間絶縁膜３７との間には絶縁膜３４が形成されている。
【００４３】
ゲート導体層３３は、図示していないが、ｎ−型半導体層３０Ｂの一主面の周辺領域（非活性領域）上に絶縁膜を介在して設けられたゲート引き出し用配線と一体に形成されている。ゲート引き出し用配線は、層間絶縁膜３７に形成された開口を通して、その上層に設けられたゲート電極４０と電気的に接続されている。ゲート電極４０はソース電極４１と同じ層に形成され、ソース電極４１、ゲート電極４０の夫々は互いに絶縁分離されている。ソース電極４１の上層には表面保護膜が形成され、この表面保護膜にはソース電極４１を露出するボンディング開口及びゲート電極４０を露出するボンディング開口が形成されている。
【００４４】
ドレイン電極４２は、ｎ＋型半導体基板３０Ａの一主面と対向する他の主面の全域に形成され、ｎ＋型半導体基板３０Ａと電気的に接続されている。ドレイン電極４２は例えばＡｕ膜で形成されている。
【００４５】
図３及び図６に示すように、四つのヒューズ素子４の夫々は、一端側が相互に異なるパッド１８と電気的にかつ機械的に接続され、他端側が相互に異なるパッド１９と電気的にかつ機械的に接続されている。この四つのヒューズ素子４の夫々は、例えば亜鉛（Ｚｎ）材からなる可溶体で形成されている。本実施形態では、四つのヒューズ素子４として、これに限定されないが、例えば同一構造及び同一機能のもの（同一の溶断電流として設定されたもの）を用いている。
【００４６】
図１乃至図３に示すように、放熱板５の平面形状は方形状で形成され、本実施形態では例えば５０［ｍｍ］×２４［ｍｍ］の長方形で形成されている。放熱板５は、例えば、２［ｍｍ］程度の厚さで形成され、熱伝導率が高い銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材若しくはＣｕ系、Ａｌ系等の合金材で形成されている。
【００４７】
図２及び図４に示すように、樹脂封止体８の平面形状は方形状で形成され、本実施形態では例えば４２［ｍｍ］×２４［ｍｍ］の長方形で形成されている。樹脂封止体８は、低応力化を図る目的として、例えば、フェノール系硬化剤、シリコンーンゴム及びフィラー等が添加されたエポキシ系の熱硬化性樹脂で形成されている。樹脂封止体８は、大量生産に好敵なトランスファモールド法で形成されている。トランスファモールド法は、ポット、ランナー、流入ゲート及びキャビティ等を備えた成形金型（モールド金型）を使用し、ポットからランナー及び流入ゲートを通してキャビティの内部に熱硬化性樹脂を加圧注入して樹脂封止体を形成する方法である。
【００４８】
図３乃至図６に示すように、十六本のリード１１及び四本のリード（１２，１４）の夫々は、樹脂封止体８の内部に位置するインナー部と、樹脂封止体８の外部に位置するアウター部とを有する構成となっている。これらのリード（１１，１２，１４）のアウター部は、先端部分が樹脂封止体８の互いに対向する一主面（スイッチング用チップの一主面と対向する面）及び他の主面のうちの一主面８Ｘ側に位置するように折り曲げ成形されている。即ち、リード（１１，１２，１４）のアウター部は、外部との電気的な接続を行う外部端子として構成されている。なお、本実施形態において、樹脂封止体８の一主面８Ｘは、半導体装置１Ａの実装時において、実装基板の実装面と対向する。
【００４９】
四本のリード１３及び二本のリード１５の夫々は、樹脂封止体８の内部に位置するインナー部と、樹脂封止体８の外部に位置するアウター部とを有する構成となっている。これらのリード（１３，１５）のアウター部は、リード１１のアウター部と異なり、樹脂封止体８から若干突出する長さで形成されている。即ち、リード（１３，１５）のアウター部は、外部との電気的な接続を行わない構成となっている。
【００５０】
十六本のリード１１、四本のリード１３及び四本のリード１４の夫々のインナー部の先端部分は、ダイパッド１６を囲むようにてダイパッド１６の周囲に配置されている。これらのリード（１１，１３，１４）のインナー部の先端部分は、ボンディングワイヤ９Ａを介して、制御用チップ２の対応する電極２Ａと電気的に接続されている。
【００５１】
四つのスイッチング用チップ３の夫々のゲート電極４０は、ボンディングワイヤ９Ｂを介して、制御用チップ２の対応する電極２Ａと電気的に接続されている。四つのスイッチング用チップ３の夫々のソース電極４１は、ボンディングワイヤ９Ｃを介して、対応するリード１３のインナー部の中間部分と電気的に接続されている。四つのパッド１８の夫々は、対応するパッド１７の近傍に配置されている。本実施形態では、ボンディングワイヤ９Ａ及び９Ｂとして例えば金（Ａｕ）ワイヤを用い、ボンディングワイヤ９Ｃとして例えばＡｌワイヤを用いている。また、ボンディングワイヤ（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）の接続方法としては、例えば熱圧着に超音波振動を併用したボールボンディング法を用いている。
【００５２】
なお、本実施形態では、スイッチング用チップ３のソース電極４１とリード１３との電気的な接続を一本のボンディングワイヤ９Ｃで行っているが、これらの電気的な接続は複数本のボンディングワイヤ９Ｃで行ってもよい。
【００５３】
四つのダイパッド１７の夫々は、対応するリード１２のインナー部と一体に形成されている。四つのパッド１８の夫々は、対応するリード１３のインナー部と一体に形成されている。四つのパッド１９の夫々は、対応するリード１４のインナー部と一体に形成されている。
【００５４】
制御用チップ２、四つのスイッチング用チップ３、四つのヒューズ素子４、複数本のボンディングワイヤ（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）、複数本のリード（１１，１２，１３，１４，１５）の夫々のインナー部、ダイパッド１６、四つのダイパッド１７及び四つのパッド（１８，１９）等は、放熱板６の一主面上に配置され、一つの樹脂封止体８で封止されている。樹脂封止体８は、放熱板５の一主面上を覆うようにして形成され、放熱板６に固定されている。
【００５５】
複数本のリード（１１，１２，１３，１４，１５）の夫々のインナー部、複数のダイパッド（１６，１７）及び複数のパッド（１８，１９）は、放熱板５の一主面に形成された絶縁層６から離間して配置されている。これらのリードのインナー部、ダイパッド及びパッドと絶縁層６との間には樹脂封止体８の樹脂が介在されている。絶縁層６は、後で詳細に説明するが、トランスファモールド法に基づいて樹脂封止体８を形成する時、成形金型のキャビティの内部に加圧注入された樹脂の流動によってリードのインナー部、ダイパッド及びパッドの位置が上下方向に変動するため、これらが放熱板５に接触しないようにするためのものである。絶縁層６は、絶縁耐圧（ＡＣ２［ＫＶ］）を確保するため、例えば０．０８〜０．１［ｍｍ］程度の厚さで形成されている。絶縁層６としては、例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂からなる絶縁性フィルムを用いている。
【００５６】
複数のリードは、二つのリード群に分割されている。一方のリード群のリードの夫々のアウター部は、樹脂封止体８の互いに対向する二つの長辺のうちの一方の長辺に沿って配列され、他方のリード群の夫々のアウター部は、樹脂封止体８の他方の長辺に沿って配列されている。即ち、本実施形態の半導体装置１Ａは、ＤＩＰ（Ｄual Ｉn-line Ｐackage)型で構成されている。
【００５７】
図３に示すように、制御用チップ２は、樹脂封止体８の中央部（周縁部から離れた内側の部分）に配置されている。四つのスイッチング用チップ３は、制御用チップ２を囲むようにして制御用チップ２の周囲（樹脂封止体８の周縁部と制御用チップ２との間）に配置されている。チップの発熱量は制御用チップ２よりもスイッチング用チップ３の方が大きい。平面が方形状の樹脂封止体では、中央部よりも周縁部の方が熱抵抗が低い。従って、スイッチング用チップ３よりも発熱量が小さい制御用チップ２を樹脂封止体８の中央部に配置し、制御用チップ２よりも発熱量が大きい四つのスイッチング用チップ３を制御用チップ２の周囲に配置することにより、スイッチング用チップ３から発生した熱を樹脂封止体８の外部に効率よく放出することができるので、半導体装置１Ａの放熱性の向上を図ることができる。
また、制御用チップ２の周囲に四つのスイッチング用チップ３を配置することにより、制御用チップ２からの距離がほぼ均等となるように四つのスイッチング用チップ３を配置することができるので、制御用チップ２の電極２Ａとスイッチング用チップ３のゲート電極４０とを電気的に接続するボンディングワイヤ９Ｂの長さが、制御用チップ２の電極２Ａと他のスイッチング用チップ３のゲート電極４０とを電気的に接続する他のボンディングワイヤ９Ｂと比較して極端に長くなることはない。
【００５８】
四つのスイッチング用チップ３は、制御用チップ２に対して対称的に配置されている。本実施形態では、四つのスイッチング用チップ３は、制御用チップ２の四つの角部の外側に夫々個別に配置されている。このような構成にすることにより、スイッチング用チップ３のチップ間隔を広くすることができるので、隣合うスイッチング用チップ３の熱干渉を抑制することができる。
【００５９】
四つのヒューズ素子４は、制御用チップ２の周囲において、スイッチング用チップ３よりも外側に制御用チップ２を囲むようにして配置されている。このような構成にすることにより、制御用チップ２とスイッチング用チップ３との間にヒューズ素子４を配置した場合と比較して、制御用チップ２の電極２Ａとスイッチング用チップ３のゲート電極４０とを電気的に接続するボンディングワイヤ９Ｂの長さを短くすることができるので、電力用ＭＯＳＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ動作制御の高速化を図ることができる。
【００６０】
また、制御用チップ２とスイッチング用チップ３との間にヒューズ素子４を配置した場合と比較して、チップから発生した熱によってヒューズ素子４が受ける熱影響を抑制することができるので、ヒューズ素子４の溶断電流の安定化を図ることができる。
【００６１】
四つのヒューズ素子４は、制御用チップ２に対して対称的に配置されている。本実施形態では、四つのヒューズ素子４は、制御用チップ２の四つの角部の外側において、スイッチング用チップ３よりも外側に夫々個別に配置されている。このような構成にすることにより、ヒューズ素子４の素子間隔を広くすることができるので、隣合うヒューズ素子４の熱干渉を抑制することができる。
【００６２】
図３に示すように、一つのダイパッド１６及び四つのダイパッド１７は、個々に分離されている。即ち、制御用チップ２は、四つのダイパッド１７から分離されたダイパッド１６に接着固定され、四つのスイッチング用チップ３は、個々に分離された四つのダイパッド１７に個別に接着固定されている。このように、制御用チップ２が接着固定されるダイパッド１６をスイッチング用チップ３が接着固定されるダイパッド１７から分離することにより、スイッチング用チップ３の熱が制御用チップ２に伝わり憎くなるので、スイッチング用チップ３の熱によって制御用チップ２が受ける熱影響を抑制することができる。
また、四つのスイッチング用チップ３が個別に接着固定される四つのダイパッド１７を個々に分離することにより、スイッチング用チップ２の熱が他のスイッチング用チップ３に伝わり憎くなるので、スイッチング用チップ３の熱によって他のスイッチング用チップ３が受ける熱影響を抑制することができる。
【００６３】
図６に示すように、放熱板５は、ヒューズ素子４と対向する部分に、一主面から他の主面に亘って貫通する貫通孔７を有する構成となっている。本実施形態では、四つのヒューズ素子４が設けられているので、貫通孔７も四つ設けられている。また、本実施形態では、放熱板５の一主面に絶縁層６が設けられているので、絶縁層６においてもヒューズ素子４と対向する部分に貫通孔７と同様の貫通孔が設けられている。このような構成にすることにより、放熱板５に伝達された熱がヒューズ素子４に伝達され憎くなると共に、ヒューズ素子４の熱が放熱板５に伝達され憎くなるので、ヒューズ素子４の溶断電流の安定化を図ることができる。
【００６４】
樹脂封止体８は、ヒューズ素子４と対向する部分に、スイッチング用チップ３の一主面と対向する樹脂封止体８の一主面８Ｘからヒューズ素子４に向かって窪む凹部８Ａと、樹脂封止体８の一主面と対向する他の主面からヒューズ素子４に向かって窪む凹部８Ｂとを有する構成となっている。本実施形態の半導体装置１Ａは放熱板５を有するパッケージ構造となっているので、凹部８Ｂは放熱板５に設けられた貫通孔７を通して形成されている。また、本実施形態において、凹部８Ａ及び凹部８Ｂは、それらの底面からヒューズ素子４の中間部分が露出する深さで形成されている。このような構成にすることにより、樹脂封止体８に伝達された熱がヒューズ素子４に伝達され憎くなると共に、ヒューズ素子４の熱が樹脂封止体８に伝達され憎くなるので、ヒューズ素子４の溶断電流の安定化を図ることができる。
【００６５】
このように構成された半導体装置１Ａは、例えば図９に示すように、自動車の回路系に組み込まれる。図９において、符号５０は電源（例えば、１２［Ｖ］用バッテリー）であり、符号５１は負荷（例えば、パワーウィンドウの駆動モータ、間歇ワイパーの駆動モータ、エンジン制御系、ライト系など）である。半導体装置１Ａでは、入力信号に基づいて制御用チップ（制御回路）２から各スイッチング用チップ（電力用ＭＯＳＦＥＴ）３にＯＮ／ＯＦＦ動作制御用のスイッチ駆動信号を出力し、負荷５１への電流供給を制御する。
【００６６】
次に、半導体装置１Ａの製造に用いられるリードフレーム及び放熱板について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０はリードフレームの模式的平面図であり、図１１は放熱板の模式的平面図である。なお、実際のリードフレーム及び放熱板は、複数の半導体装置を製造できるように多連構造になっているが、図面を見易くするため、図１０及び図１１は一つの半導体装置が製造される一個分の領域を示している。
【００６７】
図１０に示すように、リードフレームＬＦは、フレーム本体（枠体）１０で平面が方形状（本実施形態では長方形状）に規定されたリード配置領域内に、主に、複数本のリード（１１，１２，１３，１４，１５）、一つのダイパッド１６、四つのダイパッド１７、四つのパッド（１８，１９）等を配置した構成となっている。
【００６８】
複数本のリードは二つのリード群に分割され、一方のリード群のリード（八本のリード１１，二本のリード（１２，１３，１４））はフレーム本体１０の互いに対向する二つの長辺部分のうちの一方の長辺部分に沿って配列され、他方のリード群のリード（八本のリード１１，二本のリード（１２，１３，１４））はフレーム本体１０の他方の長辺部分に沿って配列されている。
【００６９】
一方のリード群において、各リードは夫々がダムバー（タイバーとも言う）２０を介して一体に形成され、リード配列の初段及び最終段に位置するリード１４はダムバー２０を介してフレーム本体１０の短辺部分と一体に形成されている。また、リード１３及び１５を除く他のリードは、アウター部がフレーム本体１０の一方の長辺部分と一体に形成されている。
【００７０】
他方のリード群において、各リードは夫々がダムバー２０を介して一体に形成され、リード配列の初段及び最終段に位置するリード１４はダムバー２０を介してフレーム本体１０の短辺部分と一体に形成されている。また、リード１３及び１５を除く他のリードは、アウター部がフレーム本体の他方の長辺部分と一体に形成されている。即ち、リードフレームＬＦは、二方向リード配列構造になっている。
【００７１】
ダイパッド１６の平面形状は方形状で形成されている。ダイパッド１６は、互いに対向して配置された二本のリード１５の夫々と一体に形成されている。各ダイパッド１７は対応するリード１２と一体に形成され、各パッド１８は対応するリード１３と一体に形成され、各パッド１９は対応するリード１４と一体に形成されている。各パッド１８は対応するパッド１９の近傍に配置されている。
【００７２】
ダイパッド１６は、リード配置領域の中央部に配置されている。四つのダイパッド１７は、ダイパッド１６を取り囲むようにしてダイパッド１６の周囲に配置されている。四つのパッド（１８，１９）は、四つのダイパッド１７よりも外側に位置し、ダイパッド１６を取り巻くようにしてダイパッド１６の周囲に配置されている。本実施形態において、四つのダイパッド１７は、ダイパッド１６の四つの角部の外側に夫々個別に配置されている。また、四つのパッド（１８，１９）は、ダイパッド１７よりも外側に位置するように、ダイパッド１６の四つの角部の外側に夫々個別に配置されている。
【００７３】
リードフレームＬＦは、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）系の合金又はＣｕ若しくはＣｕ系の合金からなる平板材にエッチング加工又はプレス加工を施して所定のリード及びパッドを作ることによって形成される。リードフレームＬＦは、例えば０．４５［ｍｍ］程度の厚さで形成されている。
【００７４】
なお、本実施形態において、リードフレームＬＦは、四つのヒューズ素子４を有する構成となっている。各ヒューズ素子４は、一端側が対応するパッド１８に電気的にかつ機械的に接続され、他端側が対応するパッド１９に電気的にかつ機械的に接続されている。
【００７５】
図１１に示すように、製造工程が施される前の放熱板５は、製品として使用される製品部分５Ｌと、製造工程において切断除去される除去部分５Ｍとを有する構成となっている。除去部分５Ｍは製品部分５Ｌの長手方向における両側に設けられている。放熱板５の一主面にはこの一主面の全域を覆うようにして絶縁層６が形成されている。
【００７６】
放熱板５の製品部分５Ｌには放熱板５の一主面から他の主面に亘って貫通する貫通孔７が四つ設けられ、これらの貫通孔７と対向する絶縁層６の部分にも貫通孔が設けられている。貫通孔７はヒューズ素子４と対向する位置に配置されている。放熱板５の除去部分５Ｍには放熱板５の一主面から他の主面に亘って貫通する貫通孔７Ａが設けられ、この貫通孔７Ａと対向する絶縁層６の部分にも貫通孔が設けられている。貫通孔７Ａは、成形金型に放熱板５を装着する時の位置決めに用いられる。
【００７７】
ところで、放熱板５を有するパッケージにおいては、チップの熱を放熱板に効率よく伝達させる必要がある。チップの熱を放熱板に効率よく伝達させるには、チップが搭載されたダイパッド（１６，１７）と放熱板５との間の間隔を狭くすればよい。本実施形態では、放熱板５と、この放熱板５の一主面上に配置されるリードのインナー部及びダイパッドとの接触を防止する絶縁層６が放熱板５の一主面に形成されているため、ダイパッドと絶縁層６との間の間隔を出来る限り狭くする必要がある。しかしながら、樹脂封止体８の形成に用いられる樹脂には、低応力化を図るために多数のフィラーが混入されているため、ダイパッドと絶縁層６との間隔をフィラーの粒径よりも狭くしすぎると、ダイパッドと絶縁層６との間に樹脂が充填されず、これらの間に空隙が形成されてしまう。空隙が形成された場合、ダパッドと絶縁層６との間の熱抵抗が却って増加してしまう。更に空隙を起点にして樹脂封止体に亀裂が発生するといった不具合の要因となってしまう。
【００７８】
このような空隙の発生は、ダイパッドと絶縁層６との間の間隔を樹脂に混入されたフィラーの粒径よりも広くするとによって抑制することができるが、ダイパッドと絶縁層６との間の間隔を広げ過ぎると、チップの熱を放熱板５に効率よく伝達できなくなる。従って、ダイパッドと絶縁層６との間の間隔は、樹脂に混入されたフィラーの最大粒径よりも広く、ダイパッドの厚さよりも狭くすることが望ましい。本実施形態では、樹脂封止体８の樹脂として、例えば、平均粒径が３〜５［μｍ］、最大粒径が２５［μｍ］のフィラーが多数混入されたエポキシ系の熱硬化性樹脂を用い、ダイパッドとして例えば０．４５［ｍｍ］程度の厚さのダイパッドを用いているので、ダイパッドと絶縁層６との間の間隔は例えば０．２［ｍｍ］程度に設定されている。
【００７９】
次に、半導体装置１Ａの製造について、図１２乃至図１５を用いて説明する。図１２及び図１３は製造を説明するための模式的平面図であり、図１４及び図１５は製造を説明するための模式的断面図である。
【００８０】
まず、図１０に示すリードフレームＬＦ及び放熱板５を準備し、その後、リードフレームＬＦのダイパッド１６に制御用チップ２を接着固定すると共に、リードフレームＬＦの四つのダイパッド１７の夫々にスイッチング用チップ３を接着固定する。ダイパッド１６と制御用チップ２との接着固定は、ダイパッド１６の一主面と制御用チップ２の裏面との間に接着材２１を介在して行う。ダイパッド１７とスイッチング用チップ３との接着固定は、ダイパッド１７と制御用チップ３の裏面のドレイン電極４２との間に接着材２２を介在して行う。
【００８１】
次に、各リード（１１，１３，１４）のインナー部の先端部分と、制御用チップ２の対応する電極２Ａとをボンディングワイヤ９Ａで電気的に接続し、各スイッチング用チップ３のゲート電極４０と、制御用チップ２の対応する電極２Ａとをボンディングワイヤ９Ｂで電気的に接続し、各スイッチング用チップ３のソース電極４１と、対応するリード１３のインナー部の中間部分とをボンディングワイヤ９Ｃで電気的に接続する。
【００８２】
この工程において、四つのスイッチング用チップ３は制御用チップ２からの距離がほぼ均一となるように制御用チップ２の周囲に配置されているので、一部のボンディングワイヤ９Ｂの長さが他のボンディングワイヤ９Ｂと比較して極端に長くなることはない。従って、ボンディングワイヤ９Ｂのワイヤ垂れによる短絡不良の発生を抑制することができる。
【００８３】
次に、図１４及び図１５に示すように、リードフレームＬＦ及び放熱板５を成形金型４５の上型４５Ａと下型４５Ｂとの間に位置決めする。この時、上型４５Ａ及び下型４５Ｂによって形成されるキャビティ４６の内部には、制御用チップ２、スイッチング用チップ３、ヒューズ素子４、放熱板５、リード（１１，１２，１３，１４，１５）のインナー部、ダイパッド（１６，１７）、パッド（１８，１９）及びボンディングワイヤ（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）等が配置される。リードフレームＬＦと放熱板５との位置決めは、放熱板５の一主面（絶縁層６が形成された面）上にリードのインナー部、ダイパッド及びパッドが配置されるように行う。また、リードのインナー部、ダイパッド及びパッドと絶縁層６との間に間隔を持たせた状態で行う。間隔は、樹脂封止体の形成に用いる樹脂に混入されたフィラーの最大粒径よりも広く、リードフレームＬＦ（ダイパッド）の厚さよりも狭くする。本実施形態では、例えば０．２［ｍｍ］程度の間隔にする。
【００８４】
本実施形態において、成形金型４５は、ヒューズ素子４と対向する部分に、スイッチング用チップ３の一主面と向かい合うキャビティ４６の内壁面側からヒューズ素子４に向かって突出する突出部４７Ａと、ダイパッドの裏面及び放熱板５の裏面と向かい合うキャビティ４６の内壁面側からヒューズ素子４に向かって突出する突出部４７Ｂとを有する構成となっている。突出部４７Ａ及び４７Ｂは、キャビティ４６の内壁面からヒューズ素子４に向かって突出する量を調整できる機構になっている。
【００８５】
次に、ヒューズ素子４の中間部分を上下方向から突出部４７Ａ及び４７Ｂで挟持する。
【００８６】
次に、このままの状態で、成形金型４５のポットからランナー及び流入ゲートを通してキャビティ４６の内部に流動性の樹脂を加圧注入して樹脂封止体８を形成する。
【００８７】
この工程において、制御用チップ２、スイッチング用チップ３、ヒューズ素子４、複数本のボンディングワイヤ（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）、複数本のリード（１１，１２，１３，１４，１５）の夫々のインナー部、ダイパッド１６、ダイパッド１７及びパッド（１８，１９）等は、樹脂封止体８によって封止される。
【００８８】
また、この工程において、ヒューズ素子４と対向する部分に、スイッチング用チップ３の一主面と向かい合う樹脂封止体８の一主面８Ｘからヒューズ素子４に向かって窪む凹部８Ａと、樹脂封止体８の一主面と対向する他の主面から放熱板５の貫通孔７を通してヒューズ素子４に向かって窪む凹部８Ｂとを有する樹脂封止体８が形成される。凹部８Ａ及び凹部８Ｂは、それらの底面からヒューズ素子４の中間部分が露出する深さで形成される。
【００８９】
また、この工程において、他のボンディングワイヤ９Ｂと比較して長さが極端に長くなるボンディングワイヤ９Ｂを実質的に排除しているので、ボンディングワイヤ９Ｂのワイヤ流れによる短絡不良の発生を抑制することができる。
【００９０】
また、この工程において、リードのインナー部、ダイパッド及びパッドと絶縁層６との間に、樹脂に混入されたフィラーの最大粒径よりも広い間隔を持たせているので、樹脂に混入されたフィラーによる空隙はこれらの間に発生しない。
【００９１】
次に、リードに一体に形成されたダムバー２０を切断除去する切断工程、リードフレームＬＦのフレーム本体１０からリードのアウター部の先端部分を切断する切断工程、リードのアウター部を折り曲げ成形する成形工程、放熱板５の除去部分５Ｍを絶縁層６と共に切断除去する工程等を施す。これにより、図１乃至図６に示す半導体装置１Ａがほぼ完成する。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）半導体装置１Ａにおいて、制御用チップ２は、樹脂封止体８の中央部に配置され、四つのスイッチング用チップ３は、制御用チップ２の周囲に配置されている。
このような構成にすることにより、樹脂封止体８の周縁部はその中央部よりも熱抵抗が低いので、制御用チップ２よりも発熱量が大きいスイッチング用チップ３の熱を樹脂封止体８の外部に効率よく放出することができる。この結果、半導体装置１Ａの放熱性の向上を図ることができる。
【００９３】
また、制御用チップ２からの距離がほぼ均等となるように四つのスイッチング用チップ３を配置することができるので、制御用チップ２の電極２Ａとスイッチング用チップ３のゲート電極４０とを電気的に接続するボンディングワイヤ９Ｂにおいて、一部のボンディングワイヤ９Ｂの長さが他のボンディングワイヤ９Ｂと比較して極端に長くなることはない。この結果、ボンディングワイヤ９Ｂのワイヤ垂れによる短絡不良の発生を抑制することができ、また、トランスファモールド法に基づいて樹脂封止体８を形成する時、成形金型のキャビティの内部に加圧注入された樹脂の流動に起因して生じるボンディングワイヤ９Ｂのワイヤ流れによる短絡不良の発生を抑制することができるので、半導体装置１Ａの製造工程における歩留まりの向上を図ることができる。
【００９４】
（２）半導体装置１Ａにおいて、四つのスイッチング用チップ３は、制御チップ２に対して対称的に配置されている。本実施形態では、四つのスイッチンク用チップ３は、制御用チップ２の四つの角部の外側に夫々個別に配置されている。
このような構成にすることにより、スイッチング用チップ３のチップ間隔を広くすることができるので、隣合うスイッチング用チップ３の熱干渉を抑制することができる。また、樹脂封止体８の内部における熱バランスが良くなる。この結果、半導体装置１Ａの信頼性の向上を図ることができる。
【００９５】
（３）半導体装置１Ａにおいて、四つのヒューズ素子４は、制御用チップ２の周囲において、スイッチング用チップ３よりも外側に配置されている。
このような構成にすることにより、制御用チップ２とスイッチング用チップ３との間にヒューズ素子４を配置した場合と比較して、制御用チップ２の電極２Ａとスイッチング用チップ３のゲート電極４０とを電気的に接続するボンディングワイヤ９Ｂの長さを短くすることができるので、電力用ＭＯＳＦＥＴのＯＮ／ＯＯＦ動作制御の高速化を図ることができる。
【００９６】
また、ボンディングワイヤ９Ｂの長さが短くなるので、ワイヤ垂れによる短絡不良及びワイヤ流れによる短絡不良を抑制することができる。
【００９７】
また、制御用チップ２とスイッチング用チップ３との間にヒューズ素子４を配置した場合と比較して、チップの熱によってヒューズ素子４が受ける熱影響を抑制することができるので、ヒューズ素子の溶断電流の安定化を図ることができる。この結果、半導体装置１Ａの信頼性の向上を図ることができる。
【００９８】
（４）半導体装置１Ａにおいて、四つのヒューズ素子４は、制御用チップ２に対して対称的に配置されている。本実施形態では、四つのヒューズ素子４は、制御用チップ２の四つの角部の外側において、スイッチング用チップ３よりも外側に夫々個別に配置されている。このような構成にすることにより、ヒューズ素子４の素子間隔を広くすることができるので、隣合うヒューズ素子４の熱干渉を抑制することができる。この結果、半導体装置１Ａの信頼性の向上を図ることができる。
【００９９】
（５）半導体装置１Ａにおいて、制御用チップ２が接着固定されるダイパッド１６は、スイッチング用チップ３が接着固定されるダイパッド１７から分離されている。このような構成にすることにより、スイッチング用チップ３の熱が制御用チップ２に伝わり憎くなるので、スイッチング用チップ３の熱によって制御用チップ２が受ける熱影響を抑制することができる。この結果、半導体装置１Ａの信頼性の向上を図ることができる。
【０１００】
（６）半導体装置１Ａにおいて、スイッチング用チップ３が接着固定される複数のダイパッド１７は、個々に分離されている。このような構成にすることにより、スイッチング用チップ３の熱が他のスイッチング用チップ３に伝わり憎くなるので、スイッチング用チップ３の熱によって他のスイッチング用チップ３が受ける熱影響を抑制することができる。この結果、半導体装置１Ａの信頼性の向上を図ることができる。
【０１０１】
（７）半導体装置１Ａにおいて、放熱板５は、ヒューズ素子４と対向する部分に、放熱板５の一主面から他の主面に亘って貫通する貫通孔７を有する構成となっている。このような構成にすることにより、放熱板５に伝達された熱がヒューズ素子４に伝達され憎くなると共に、ヒューズ素子４の熱が放熱板５に伝達され憎くなるので、ヒューズ素子４の溶断電流の安定化を図ることができる。この結果、半導体装置１Ａの信頼性の向上を図ることができる。
【０１０２】
（８）半導体装置１Ａにおいて、樹脂封止体８は、ヒューズ素子４と対向する部分に、スイッチング用チップ３の一主面と対向する樹脂封止体８の一主面８Ｘからヒューズ素子４に向かって窪む凹部８Ａと、樹脂封止体８の一主面８Ｘと対向する他の主面からヒューズ素子４に向かって窪む凹部８Ｂとを有する構成となっている。このような構成にすることにより、樹脂封止体８に伝達された熱がヒューズ素子４に伝達され憎くなると共に、ヒューズ素子４の熱が樹脂封止体８に伝達され憎くなるので、ヒューズ素子４の溶断電流の安定化を図ることができる。
【０１０３】
（９）半導体装置１Ａの製造において、リード（１１，１２，１３，１４，１５）のインナー部、ダイパッド（１６，１７）及びパッド（１８，１９）と絶縁層６との間に、フィラーの最大粒径よりも広く、リードフレームの厚さよりも狭い間隔を持たせた状態で、制御用チップ２、スイッチング用チップ３、ヒューズ素子４、ボンディングワイヤ（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）、リードのインナー部、ダイパッド及びパツド等を成形金型４５のキャビティ４６の内部に配置し、その後、キャビティ４６の内部に多数のフィラーが混入された樹脂を加圧注入して樹脂封止体８を形成する。
【０１０４】
これにより、リードのインナー部（１１，１２，１３，１４，１５）、ダイパッド（１６，１７）及びパッド（１８，１９）と絶縁層６との間に空隙を発生させることなく、リードのインナー部、ダイパッド及びパッドと放熱板５との間の熱抵抗を下げることができるので、放熱性の高い半導体装置１Ａを製造することができる。
【０１０５】
（１０）半導体装置１Ａの製造において、制御用チップ２、スイッチング用チップ３、ヒューズ素子４、ボンディングワイヤ（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）、リードのインナー部（１１，１２，１３，１４，１５）、ダイパッド（１６，１７）及びパッド（１８，１９）等を成形金型４５のキャビティ４６の内部に配置し、ヒューズ素子４と対向する部分に、スイッチング用チップ３の一主面と対向するキャビティ４６の内壁面からヒューズ素子４に向かって突出する突出部４７Ａと、ダイパッド（１６，１７）の裏面及び放熱板５の裏面と対向するキャビティ４６の内壁面からヒューズ素子４に向かって突出する突出部４７Ｂとを配置した状態で、キャビティ４６の内部に樹脂を加圧注入して樹脂封止体８を形成する。これにより、ヒューズ素子４と対向する部分に凹部８Ａ及び凹部８Ｂを有する樹脂封止体８を形成することができるので、溶断電流が安定した信頼性の高いヒューズ素子４を有する半導体装置１Ａを製造することができる。
【０１０６】
なお、本実施形態では、予めパッドにヒューズ素子４が接続されたリードフレームＬＦを用いた例について説明したが、ヒューズ素子４は半導体装置の組立プロセスにおいて接続してもよい。
【０１０７】
また、本実施形態では、樹脂封止体８に凹部８Ａ及び凹部８Ｂを設けた構成について説明したが、樹脂封止体８に凹部８Ａ及び凹部８Ｂのうちの何れか一方を設けた構成にしてもよい。
【０１０８】
また、本実施形態では、一主面にゲート電極及びソース電極を有し、他の主面にドレイン電極を有するスイッチング用チップ３を用いた例について説明したが、スイッチング用チップとしては、一主面にゲート電極及びドレイン電極を有し、他の主面にソース電極を有するスイッチング用チップを用いてもよい。
【０１０９】
また、本実施形態では、縦型構造の電力用ＭＯＳＦＥＴが内蔵されたスイッチング用チップ３を用いた例について説明したが、横型構造の電力用ＭＯＳＦＥＴが内蔵されたスイッチング用チップを用いてもよい。
【０１１０】
また、本実施形態では、絶縁ゲート型電界効果トランジスタとして電力用ＭＯＳＦＥＴを内蔵したスイッチング用チップ３を用いた例について説明したが、電力用ＭＩＳＦＥＴ（Ｍetal Ｉnsulator Ｓemiconductor Ｆeild Ｅffect Ｔransistor）を内蔵したスイッチング用チップを用いてもよい。
【０１１１】
また、本実施形態では、スイッチング素子として電力用ＭＯＳＦＥＴを用いた例について説明したが、電力用バイポーラトランジスタ若しくは電力用ＩＧＢＴ（Ｉnsulated Ｇate Ｂipolar Ｔransistor）を内蔵したスイッチング用チップを用いてもよい。
【０１１２】
また、本実施形態では、四つのスイッチング用チップ３として、同一構造及び同一機能のものを用いた例について説明したが、四つのスイッチング用チップとしては異なる構造及び異なる機能のものを用いてもよい。
【０１１３】
また、本実施形態では、四つのヒューズ素子４として、同一構造及び同一機能のもの（同一の溶断電流として設定されたもの）を用いた例について説明したが、四つのヒューズ素子４としては異なる構造及び異なる機能のものを用いてもよい。
【０１１４】
（実施形態２）
図１６は本発明の実施形態２である半導体装置の模式的断面図である。
図１６に示すように、本実施形態の半導体装置１Ｂは、基本的に前述の実施形態１と同様の構成となっており、以下の構成が異なっている。
【０１１５】
即ち、ヒューズ素子４は、その中間部分における一部分４Ａの断面積が他の部分の断面積よりも小さくなっている。本実施形態では、一部分４Ａに溝を形成して一部分４の断面積を小さくしている。このような構成にすることにより、ヒューズ素子４の溶断箇所が一定化するので、ヒューズ素子４の溶断電流の安定化を更に図ることができる。なお、一部分４Ａの幅を小さくして一部分４Ａの断面積を小さくしてもよい。
【０１１６】
（実施形態３）
図１７は本発明の実施形態３である半導体装置の模式的断面図である。
図１７に示すように、本実施形態の半導体装置１Ｃは、基本的に前述の実施形態１と同様の構成となっており、以下の構成が異なっている。
【０１１７】
即ち、凹部８Ａ、凹部８Ｂの夫々は、夫々の底面とヒューズ素子４の中間部分との間に樹脂封止体８の樹脂が介在する深さ（夫々の底面がヒューズ素子４の中間部分から離間する深さ）で形成されている。このような凹部８Ａ及び凹部８Ｂは、樹脂封止体の形成工程において、突出部４７Ａ及び４７Ｂ（図１５参照）の突出量を調整することによって容易に形成することができる。
【０１１８】
このような構成においても、前述の実施形態１と同様に、ヒューズ素子４の溶断電流の安定化を図ることができる。
【０１１９】
また、突出部４７Ａ及び４７Ｂの突出量を調整することにより、凹部８Ａ及び凹部８Ｂの深さを調整することができるので、凹部８Ａ及び凹部８Ｂの深さによってヒューズ素子４の溶断電流を制御することができる。
【０１２０】
（実施形態４）
図１８は本発明の実施形態４である半導体装置の模式的断面図である。
図１８に示すように、本実施形態の半導体装置１Ｄは、基本的に前述の実施形態３と同様の構成となっており、以下の構成が異なっている。
【０１２１】
即ち、ヒューズ素子４は、前述の実施形態２と同様に、その中間部分における一部分４Ａの断面積が他の部分の断面積よりも小さくなっている。このような構成とすることにより、ヒューズ素子４の溶断電流の安定化を更に図ることができる。
【０１２２】
（実施形態５）
図１９は本発明の実施形態５である半導体装置の模式的断面図である。
図１９に示すように、本実施形態の半導体装置１Ｅは、基本的に前述の実施形態１と同様の構成となっており、以下の構成が異なっている。
【０１２３】
即ち、ヒューズ素子４の中間部分は、樹脂封止体８の樹脂よりも熱伝導率が低い樹脂５１によって被覆されている。樹脂５１としては、例えば０．２［Ｗ／ｍＫ］程度の熱伝導率を有するシリコン系の樹脂を用いている。このような構成とすることにより、樹脂封止体８に伝達された熱がヒューズ素子４に伝達され憎くなると共に、ヒューズ素子４の熱が樹脂封止体８に伝達され憎くなるので、ヒューズ素子４の溶断電流の安定化を図ることができる。
【０１２４】
（実施形態６）
図２０は本発明の実施形態６である半導体装置の模式的断面図である。
図２０に示すように、本実施形態の半導体装置１Ｆは、基本的に前述の実施形態１と同様の構成となっており、以下の構成が異なっている。
【０１２５】
即ち、凹部８Ａ及び凹部８Ｂの底面からパッド１８及び１９が露出され、パッド１８及び１９にはヒューズ素子が接続されていない。このような構成にすることにより、樹脂封止体８を形成した後に、ヒューズ素子や他の部品をパッド１８及び１９に接続することができる。
【０１２６】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【０１２７】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【０１２８】
半導体装置の放熱性の向上を図ることができる。
【０１２９】
半導体装置の歩留まりの向上を図ることができる。
【０１３０】
半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
【０１３１】
ヒューズ素子の溶断電流の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１である半導体装置の模式的平面図である。
【図２】本発明の実施形態１である半導体装置の模式的底面図である。
【図３】図２において樹脂封止体の一部を除去した状態を示す模式的底面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う模式的断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿う模式的断面図である。
【図６】図３のＣ−Ｃ線に沿う模式的断面図である。
【図７】図５の一部を拡大した模式的断面図である。
【図８】図１のスイッチング用チップの概略構成を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の実施形態１である半導体装置を組み込んだ自動車の回路系を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態１である半導体装置の製造に用いられるリードフレームの模式的平面図である。
【図１１】本発明の実施形態１である半導体装置の製造に用いられる放熱板の模式的底面図である。
【図１２】本発明の実施形態１である半導体装置の製造を説明するための模式的平面図である。
【図１３】本発明の実施形態１である半導体装置の製造を説明するための模式的平面図である。
【図１４】本発明の実施形態１である半導体装置の製造を説明するための模式的平面図である。
【図１５】本発明の実施形態１である半導体装置の製造を説明するための模式的平面図である。
【図１６】本発明の実施形態２である半導体装置の模式的断面図である。
【図１７】本発明の実施形態３である半導体装置の模式的断面図である。
【図１８】本発明の実施形態２である半導体装置の模式的断面図である。
【図１９】本発明の実施形態３である半導体装置の模式的断面図である。
【図２０】本発明の実施形態３である半導体装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
１Ａ…半導体装置、２，３…半導体チップ、４…ヒューズ素子、５…放熱板、６…絶縁層、７…貫通孔、８…樹脂封止体、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ…ボンディングワイヤ、
ＬＦ…リードフレーム、１０…枠体、１１，１２，１３，１４，１５…リード、１６，１７…ダイパッド、１８，１９…パッド、２０…タイバー、
３０…半導体基体、３０Ａ…ｎ＋型半導体基板、３０Ｂ…ｎ−型半導体層、３１…溝、３２…ゲート絶縁膜、３３…ゲート導体層、３４…絶縁膜、３５…ｐ型ウエル領域、３６…ｎ＋型半導体領域、３７…層間絶縁膜、３８…開口、４０…ゲート電極、４１…ソース電極、４２…ドレイン電極、
４５…成形金型、４５Ａ…上型、４５Ｂ…下型、４６…キャビティー、５２Ａ，５２Ｂ…突出部。
【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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【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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