半導体装置及びその製造方法
【課題】封止材により封止された半導体装置において、リードに電気的に接続されて固着された電子デバイスと、該電子デバイスに電気的に接続される必要のないリードとのショートの回避を図る。
【解決手段】アイランド１１に導電性ペースト１５を介して半導体チップ２０が固着されている。このアイランド１１に向かって複数のリード１２，１２Ａ，１２Ｂが延びている。電子デバイス３０は、該電子デバイス３０に電気的に接続される必要の無いリード１２Ａの両側に並列するリード１２の各表面上で、該表面上に形成された複数の導電突起体１４によって支持され、導電性ペースト１５を介して固着されている。これにより、電子デバイス３０と、電子デバイス３０に接続される必要の無いリード１２Ａの表面との間には、それらのショートを回避するのに十分な離間距離Ｄ１が確保される。
【解決手段】アイランド１１に導電性ペースト１５を介して半導体チップ２０が固着されている。このアイランド１１に向かって複数のリード１２，１２Ａ，１２Ｂが延びている。電子デバイス３０は、該電子デバイス３０に電気的に接続される必要の無いリード１２Ａの両側に並列するリード１２の各表面上で、該表面上に形成された複数の導電突起体１４によって支持され、導電性ペースト１５を介して固着されている。これにより、電子デバイス３０と、電子デバイス３０に接続される必要の無いリード１２Ａの表面との間には、それらのショートを回避するのに十分な離間距離Ｄ１が確保される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、半導体チップと電子デバイスが封止材により封止されてなる半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの半導体チップをエポキシ樹脂等の封止材で封止した半導体装置が開発されている。この半導体装置においては、半導体チップは、封止材により封止される前に、外部接続媒体であるリードフレームのアイランドに載置され、リードフレームのリードと接続される。
【０００３】
図７は、樹脂封止された半導体装置の構造の一例を簡略して示す平面図であり、リードフレームのアイランドの周辺を図示したものである。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、図７のＺ−Ｚ線に対応した断面図である。
【０００４】
図７に示すように、ＩＣ等の半導体チップ１２０は、その表面にパッド電極１２１を有している。半導体チップ１２０は、導電性ペースト１１５（例えば銀粒子を含む銀ペースト）を介して、アイランド１１１（接地電位や電源電位の供給を受ける）上に固着（即ちダイボンド）されている。なお、導電性ペースト１１５には、導電性粒子（例えば銀粒子）と、導電性ペースト１１５に若干の厚さを与えるためのフィラー粒子（例えばシリカ粒子）が含まれている。
【０００５】
半導体チップ１２０の表面のパッド電極１２１とリードフレームのリード１１２は、ボンディングワイヤ１１３（例えば金を含む材料からなる金属細線）を介して電気的に接続（即ちワイヤボンディング）されている。
【０００６】
さらに、この半導体装置には、図７及び図８（Ａ）に示すようにリード１１２上に電子デバイス１３０が導電性ペースト１１５を介して電気的に接続され、固着される場合がある。この電子デバイス１３０は、例えばコンデンサや抵抗のような受動素子とすることができる。図８（Ａ）では、一例として、電子デバイス１３０の両端部が導電性ペースト１１５を介して２つのリード１１２（例えば信号線として用いられる）と接続して固着され、それらのリード１１２の間には、電子デバイス１３０と離間して、電気的に接続される必要の無い他のリード１１２Ａが存在する場合を示している。接続される必要の無いリード１１２Ａと電子デバイス１３０の間に、導電性ペースト１１５は配置されない。
【０００７】
上述したアイランド１１１上の半導体チップ１２０とリード１１２上の電子デバイス１３０は、アイランド１１１上からリード１１２，１１２Ａ，１１２Ｂの一部上までを覆う封止材（例えば樹脂パッケージ）１１６によって封止される。
【０００８】
アイランド上の半導体チップが封止材により封止されてなる半導体装置については、例えば特許文献１、２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２２８１６７号公報
【特許文献２】特開２００５−２６４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図８（Ａ）に示すように、リード１１２と電子デバイス１３０の固着を介在する導電性ペースト１１５は、例えば５μｍ程度の厚さを目標に形成されるが、それに含まれるフィラー粒子（導電性ペースト１１５に厚さを与えるための粒子）の粒径のばらつきや、フィラー粒子の分布のばらつきによって、一様な厚さに形成することは極めて困難であった。これにより、特にリード１１２上の導電性ペースト１１５の厚さが所望の厚さよりも小さくなることが多く生じていた。
【００１１】
この場合、導電性ペースト１１５の厚さに応じて、電子デバイス１３０と、電気的に接続される必要の無いリード１１２Ａとの離間距離Ｄ３が小さくなり、そのリード１１２Ａと電子デバイス１３０が近接してショートするおそれがあった。
【００１２】
そこで本発明は、封止材により封止された半導体装置において、リードに電気的に接続されて固着された電子デバイスと、該電子デバイスに電気的に接続される必要のないリードとのショートの回避を図る。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の半導体装置は、アイランドと、前記アイランドに向かって並列して延びる第１及び第２のリードと、前記第１及び第２のリードの間で前記アイランドに向かって延びる第３のリードと、前記第１及び第２のリードの各表面上に配置された複数の第１の導電突起体と、両端部が前記複数の第１の導電突起体と重畳するように、前記第１、第２、及び第３のリードに跨って配置され、第１の導電性ペーストを介して前記第１及び第２のリードの各表面上に固着された電子デバイスと、表面に複数のパッド電極を有し、第２の導電性ペーストを介して前記アイランドの表面上に固着された半導体チップと、前記第１乃至第３のリードのそれぞれと前記パッド電極を接続するボンディングワイヤと、前記電子デバイス、前記半導体チップ、及び前記ボンディングワイヤを覆って封止する封止材と、を備え、前記電子デバイスは、厚さ方向で前記第３のリードの表面と離間するように、前記第１及び第２のリードの各表面上で前記複数の第１の導電突起体によって支持されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の半導体装置は、上記構成に加えて、前記アイランドの表面上に配置された複数の第２の導電突起体を備え、前記半導体チップは、その裏面が前記複数の第２の導電突起体と対向して直接接するように、前記第２の導電性ペーストを介して前記アイランドの表面上に固着され、前記半導体チップの周端部の少なくとも一部は、前記アイランドの周端部を越えて延在し、前記複数の第２の導電突起体は、前記半導体チップを前記アイランドの表面に対して平行に離間して支持する高さを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、アイランド、前記アイランドに向かって並列して延びる第１及び第２のリード、及び前記第１及び第２のリードの間で前記アイランドに向かって延びる第３のリードが外枠に繋がれたリードフレームと、表面に複数のパッド電極を有した半導体チップと、電子デバイスと、を準備し、前記第１及び第２のリードの各表面上に複数の導電突起体を形成する工程と、前記導電突起体の形成工程の後、前記第１及び第２のリードの各表面上、及び前記アイランドの表面上に導電性ペーストを塗布する工程と、前記導電性ペーストの塗布工程の後、前記電子デバイスを、前記第１、第２、及び第３のリードに跨るように配置し、その両端部が前記複数の導電突起体と重畳して直接接するように、前記第１及び第２のリードの各表面上に圧着し、前記導電性ペーストを介して固着すると共に、前記半導体チップを、前記アイランドの表面上に圧着し、前記導電性ペーストを介して固着する工程と、ワイヤボンダーによって形成される複数のボンディングワイヤを介して、前記第１乃至第３のリードのそれぞれと前記パッド電極を接続する工程と、前記電子デバイス、前記半導体チップ、及び前記ボンディングワイヤを封止材で覆って封止する工程と、前記アイランド、及び前記第１乃至第３のリードを、前記外枠から切り離す工程と、を備え、前記電子デバイスは、厚さ方向で前記第３のリードと離間するように、前記第１及び第２のリードの各表面で前記複数の導電突起体によって支持されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、封止材により封止された半導体装置において、リードに接続されて固着された電子デバイスと、該電子デバイスに電気的に接続される必要のないリードとのショートを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態による半導体装置を説明する平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による半導体装置を説明する断面図である。
【図３】導電突起体の断面形状を説明する図である。
【図４】導電突起体の断面形状を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による半導体装置を説明する平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による半導体装置を説明する断面図ある。
【図７】従来例による半導体装置を示す平面図である。
【図８】従来例による半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態による半導体装置について、図面を参照して説明する。図１は、この半導体装置の平面図であり、リードフレームの外枠（不図示）から、アイランド１１及びリード１２，１２Ａ，１２Ｂが切り離された状態を図示している。なお、図１は、主要な構成要素のみを図示し、リードフレームの外枠とアイランド１１を接続する吊りリード（半導体装置の完成後は外枠から切り離されている）や、導電性ペースト１５等の図示は省略されている。図２（Ａ）は、図１のＸ−Ｘ線における断面図であり、図２（Ｂ）は、図１のＹ−Ｙ線における断面図である。
【００１９】
図１に示すように、アイランド１１の周囲では、複数のリード１２，１２Ａ，１２Ｂがアイランド１１に向かって並列して延在している。なお、アイランド１１とリード１２，１２Ａ，１２Ｂは、例えば銅を含む金属からなる。アイランド１１は、例えば吊りリード（不図示）を端子として用いることで、その端子から接地電位または電源電位の供給を受ける。
【００２０】
図１及び図２（Ａ）に示すように、アイランド１１の表面上には、ＩＣ等の半導体チップ２０が導電性ペースト１５（例えば導電性粒子として銀粒子を含む）を介して固着（即ちダイボンド）されている。導電性ペースト１５は、導電性ペースト１５に厚さを与えるためのフィラー粒子（例えばシリカ粒子）を含んでもよい。
【００２１】
半導体チップ２０は、その内部に、例えばトランジスタ等を含む集積回路を有し、周端部２０Ｅに沿った表面に複数のパッド電極２１を有している。各パッド電極２１は、ボンディングワイヤ１３（例えば金を含む金属材料からなる金属細線）を介して、リード１２，１２Ａ，１２Ｂと接続される。
【００２２】
他方、半導体チップ２０の裏面には、裏面電極２２（例えば銅を含む金属層からなる）が配置されている。半導体チップ２０、あるいはその集積回路は、裏面電極２２、導電突起体１４、導電性ペースト１５、及びアイランド１１を介することで、接地電位または電源電位の供給を受ける。
【００２３】
また、図１および図２（Ｂ）に示すように、複数のリード上に跨って、電子デバイス３０が配置されている。本実施形態では、一例として、電子デバイス３０は、例えば受動素子（コンデンサや抵抗）であり、３つのリード１２，１２Ａ，１２（例えば半導体チップの２０の信号線として用いられる）に跨って配置される場合について説明する。３つのリード１２，１２Ａ，１２のうち両側の２つのリード１２は、電子デバイス３０と電気的に接続される必要のあるリードとし、これら２つのリード１２の間に延びるリード１２Ａは、電子デバイス３０と電気的に接続される必要はないものとする。
【００２４】
３つのリード１２，１２Ａ，１２のうち両側の２つのリード１２の各表面の一部上（電子デバイス３０が配置される領域上）には、複数の導電突起体１４が配置されている。複数の導電突起体１４は、互いに同一あるいは略同一の高さを有していることが好ましい。また、複数の導電突起体１４は、それらの形状についても同一あるいは略同一であることが好ましい。１つのリード１２の表面上には、２個以上の導電突起体１４が配置される。そして、電子デバイス３０は、その両端部（例えば電極部）の裏面が２つのリード１２の各表面上の複数の導電突起体１４と重畳して直接接するように、第１の導電性ペーストを介して２つのリード１２の各表面上に固着される。
【００２５】
２つのリード１２上に固着された電子デバイス３０、アイランド１１上に固着された半導体チップ２０、ボンディングワイヤ１３、及びリード１２，１２Ａ，１２Ｂの一部は、絶縁性の封止材１６（例えば樹脂パッケージ）によって封止されている。なお、図１、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、一例として、封止材１６がアイランド１１及びリード１２，１２Ａ，１２Ｂの両面を挟むように封止している場合を示したが、これに限定されず、封止材１６は、アイランド１１及びリード１２，１２Ａ，１２Ｂの表面と同一平面よりも上方（半導体チップ２０に向かう方向）の領域のみを覆ってもよい。または、リード１２，１２Ａ，１２Ｂと吊りリード（不図示）の裏面及び側端部が、封止材１６の裏面及び側面に対して同一面あるいは略同一面で露出するように、封止材１６を形成してもよい。
【００２６】
上記構成によれば、電子デバイス３０は、複数の導電突起体１４によって支持されることで、リード１２，１２Ａの各表面から一定の離間距離Ｄ１で離間する。この離間距離Ｄ１は、導電突起体１４の高さに応じて決定され、変動しないことから、導電性ペースト１５の厚さのばらつきに影響されることはない。この離間距離Ｄ１によって、電子デバイス３０と、電子デバイス３０に接続される必要の無い中央のリード１２Ａの表面との間には、それらのショートを回避するのに十分な間隔が確保される。つまり、導電突起体１４を介在させない図８（Ａ）の従来例のように、導電性ペースト１１５が所望の厚さよりも小さくなり、電子デバイス１３０に接続される必要の無いリード１１２Ａと電子デバイス１３０が近接してショートすることを回避できる。
【００２７】
さらに、複数の導電突起体１４が、互いに同一あるいは略同一の高さを有して形成されていれば、電子デバイス３０は、複数の導電突起体よって、リード１２，１２Ａの各表面に対して平行あるいは略平行に支持され、固着される。
【００２８】
これに対して図８（Ａ）の従来例では、導電性ペースト１１５の厚さのばらつきにより、図８（Ｂ）に示すように電子デバイス１３０の両端部に接続される２つのリード１１２のうち、一方のリード１１２上の導電性ペースト１１５の厚さが所望の厚さよりも小さくなる場合がある。この場合、電子デバイス１３０は、複数のリード１１２の各表面（あるいはアイランド１１１の表面）に対して平行あるいは略平行に載置されず、傾いた状態で固着される。この傾きの程度によっては、電子デバイス１３０の端部が、その周囲に延びるリード１１２Ｂ（電気的に接続される必要のないリード）と近接してショートしてしまうおそれがある。
【００２９】
そこで上記のように電子デバイス３０を同一あるいは略同一の高さを有した導電突起体１４によって支持し、リード１２，１２Ａの各表面に対して平行あるいは略平行に固着すれば、電子デバイス３０の端部と、その周囲に延びるリード１２Ｂ（電気的に接続される必要のないリード）との間においても、それらのショートを回避するのに十分な離間距離が確保されることになる。
【００３０】
また、上述したリード１２Ａ，１２Ｂと電子デバイス３０のショートの回避によれば、汎用性のある通常のリードフレーム（リード１２Ａ，１２Ｂの薄さを調整するエッチング加工等が施されていないもの）を、そのままの状態（アイランド１１とリード１２，１２Ａ，１２Ｂが同一の厚さのままの状態）で用いて実現できるという利点もある。
【００３１】
また、電子デバイス３０とリード１２は、導電性ペースト１５に加えて、複数の導電突起体１４を介して電気的に接続されるので、導電突起体１４を配置しない場合に比して、電子デバイス３０とリード１２の間の導電性を向上させることができ、接続抵抗を低く抑えることができる。
【００３２】
さらに、封止された半導体装置の使用時等においてジュール熱が生じた場合、そのジュール熱は、導電突起体１４を通して効率よくリード１２に伝わって放出されるため、ジュール熱の影響を極力小さくすることができる。特に、電子デバイス３０が発熱しやすい素子（例えば抵抗）である場合、上述した熱放出効果が顕著となる。
【００３３】
以下に、上述した導電突起体１４の詳細について説明する。導電突起体１４の形状は、図３（Ａ）の断面図の示すように、その下端部１４Ａ（リード１２の表面と接する側の端）は平坦面となっている。さらに、導電突起体１４の上端部１４Ｂも、リード１２の表面に対して平行あるいは略平行な平坦面を有することが好ましい。この上端部１４Ｂの平坦面が電子デバイス３０の裏面側と接することで、電子デバイス３０は、より確実に、リード１２上で安定的に支持されると共に、リード１２の表面に対する平行性が高められる。
【００３４】
また、この構成によれば、導電突起体１４と電子デバイス３０の接触面積、及び導電突起体１４とリード１２の接触面積が広がることから、電子デバイス３０に生じたジュール熱を、導電突起体１４を通して、より効率よくリード１２に放出することができる。
【００３５】
導電突起体１４は、好ましくは、ボンディングワイヤ１３の形成装置、つまりワイヤボンダーを用いて形成される。即ち、導電突起体１４は、基本的には、ワイヤボンダーが溶融した金属材料を球状体としてリード１２の表面上に点状に溶着し、所定の圧力で押し付けることで形成される。
【００３６】
導電突起体１４の金属材料は、ワイヤボンダーで使用できるものであれば特に限定されないが、良好な導電性と熱伝導性を得るためには、例えば金を含むもの、あるいは銅を含むものであることが好ましい。製造プロセスの簡略化が要求される場合、導電突起体１４の金属材料は、ボンディングワイヤ１３と同一の金属材料を用いることができる。
【００３７】
導電突起体１４の上端部１４Ｂの平坦面は、溶融した金属材料を球状体としてリード１２の表面上に点状に溶着して所定の圧力で押し付けた後に、ワイヤボンダーの金属材料の吐出口をリード１２の表面と平行な方向に高速でスライドさせるという、ワイヤボンダーの動作モードによって形成することができる。
【００３８】
各導電突起体１４のリード１２からの高さＨ１は、ワイヤボンダーが金属材料の吐出量、押し付け時の圧力、吐出口の動作等のパラメータを制御することで、例えば約２０μｍ〜１５０μｍの範囲で設定することができる。この導電突起体１４の高さＨ１が、リード１２，１２Ａ，１２Ｂと電子デバイス３０の間の一定の離間距離Ｄ１を決定する。
【００３９】
なお、各導電突起体１４のリード１２からの高さＨ１は、理想的には全て同一であることが好ましいが、実際のプロセスで形成される各導電突起体１４の高さＨ１は、加工精度による僅かな誤差を含む。この誤差は、ワイヤボンダーを形成装置として用いることによって極めて小さくできる。例えば高さＨ１が約２０μｍで設定された場合の誤差は約２μｍ以下、高さＨ１が約１５０μｍで設定された場合の誤差は約１５μｍ以下とすることができる。つまり、高さＨ１の誤差を設定値の約１０％以下に抑えることができる。この程度の高さＨ１の誤差は、本発明が奏する効果について影響を与えるものではない。
【００４０】
下端部１４Ａの径Ｒ１と上端部１４Ｂの径Ｒ２は、ワイヤボンダーが金属材料の吐出量、押し付け時の圧力、吐出口の動作等のパラメータを制御することで、例えば約１５μｍ〜１００μｍの範囲で設定することができる。このとき、下端部１４Ａの径Ｒ１を、上端部１４Ｂの径Ｒ２よりも大きく設定することで、下端部１４Ａとリード１２の密着性を高めることができ、また、その下端部１４Ａの高い密着性により、リード１２の表面に対する平行性を劣化させることなく、上端部１４Ｂの平坦面を形成しやすくなる。
【００４１】
さらに上記構成の変形例として、導電突起体１４は、図３（Ｂ）に示すように、ワイヤボンダーによって２段に積層して形成することもできる。このような導電突起体１４の積層構造によれば、その高さＨ１を大きくすることができるため、リード１２と電子デバイス３０の離間距離Ｄ１も大きくすることができる。
【００４２】
なお、導電突起体１４は、全て同一あるいは略同一の高さＨ１を有していれば、上記以外の形状で形成されてもよい。例えば、図４（Ａ）に示すように上端部１４Ｂが上方に突出し、その先端が尖っていてもよく、また、図４（Ｂ）に示すように上端部１４Ｂが上方に突出し、その先端が平坦面となるものであってもよい。これらの形状は、ワイヤボンダーの動作モードに応じて適宜選択することができる。
【００４３】
以下に、上述した半導体装置の製造方法について説明する。最初の状態では、アイランド１１が、吊りリード（不図示）を介してリードフレームの外枠に繋がれ、複数のリード１２，１２Ａ，１２Ｂも外枠に繋がれているものとする。この状態で、上述したように、好ましくはワイヤボンダーにより、電子デバイス３０が跨って配置される領域のリード１２の各表面上に複数の導電突起体１４を形成する。
【００４４】
この導電突起体１４の形成工程の後、電子デバイス３０が跨って配置される領域のリード１２の各表面上と、アイランド１１の表面上に、導電性ペースト１５を塗布する。導電性ペースト１５は、例えばマルチニードルによって、点状に塗布されてもよいし、ライン状に塗布されてもよい。
【００４５】
その後、電子デバイス３０を、所定のリード１２，１２Ａ，１２に跨るように配置し、電子デバイス３０の両端部の裏面が複数の導電突起体１４と重畳して直接接するように、リード１２の各表面上に圧着し、導電性ペースト１５を介して固着する。これと同時に、あるいは前後して、半導体チップ２０をアイランド１１の表面上に圧着し、導電性ペースト１５を介して固着する。
【００４６】
次に、ワイヤボンダーによって、各リード１２，１２Ａ，１２Ｂのそれぞれと各パッド電極２１を接続する複数のボンディングワイヤを形成し、さらに、リード１２上に固着された電子デバイス３０、アイランド１１上に固着された半導体チップ２０、複数のボンディングワイヤ１３、及び複数のリード１２，１２Ａ，１２Ｂの一部を、封止材１６で覆って封止する。
【００４７】
その後、吊りリード（不図示）とリード１２，１２Ａ，１２Ｂを切断して、リードフレームの外枠からアイランド１１及びリード１２，１２Ａ，１２Ｂを切り離す。封止材１６の外側に延びるリード１２，１２Ａ，１２Ｂの一部は、外部接続用の端子として適した形状に折り曲げられる（不図示）。
【００４８】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態による半導体装置について、図面を参照して説明する。図５は、この半導体装置の平面図であり、図６は、図５のＸ’−Ｘ’線における断面図である。この半導体装置では、図５のＹ−Ｙ線における断面図、つまり、導電突起体１４に支持されてリード１２の表面上に固着される電子デバイス３０の断面図については、図２（Ｂ）と同様である。図５及び図６では、第１の実施形態に示したものと同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【００４９】
図５及び図６に示すように、電子デバイス３０が固着されるリード１２の表面上だけではなく、アイランド１１の表面上にも、互いに同一あるいは略同一の高さを有した複数の導電突起体１４が形成されている。アイランド１１の表面上の複数の導電突起体１４は、それらの形状についても同一あるいは略同一であることが好ましい。アイランド１１の表面上の導電突起体１４は、第１の実施形態におけるリード１２の表面上の導電突起体１４と同一の材料を用いて、同一の工程で形成することができる。このアイランド１１上で、ＩＣ等の半導体チップ４０が、導電突起体１４に支持されると共に、導電性ペースト１５（例えば導電性粒子として銀粒子を含む）を介して固着（即ちダイボンド）されている。本実施形態では、導電性ペースト１５は、導電性ペースト１５に厚さを与えるためのフィラー粒子（例えばシリカ粒子）を含む必要はない。
【００５０】
この半導体チップ４０は、その周端部４０Ｅの少なくとも一部がアイランド１１の周端部１１Ｅを越えてリード１２側に向かって広がっている。本実施形態では、一例として、半導体チップ４０は平面的に矩形状であるものとし、その周端部４０Ｅの全て、つまり全ての辺がアイランド１１よりも大きくなるようなサイズを有する場合について説明する。
【００５１】
半導体チップ４０は、その内部に、例えばトランジスタ等を含む集積回路を有し、周端部４０Ｅに沿った表面に複数のパッド電極４１を有している。各パッド電極４１は、ボンディングワイヤ１３（例えば金を含む金属材料からなる金属細線）を介して、リード１２，１２Ａ，１２Ｂと接続される。
【００５２】
また、半導体チップ４０の裏面は平坦か略平坦であるものとし、その裏面で裏面電極４２が平坦か略平坦に形成されているものとする。裏面電極４２は、半導体チップ４０の裏面の全面あるいは略全面に形成されることが好ましい。この裏面電極４２の表面（下面）と、導電突起体１４の上端は、直接接している。
【００５３】
複数の導電突起体１４の少なくとも一部は、半導体チップ４０とアイランド１１が重畳する領域の周端部に沿って、あるいはその周端部の近傍に沿って配置されることが好ましい。図５及び図６では、半導体チップ４０とアイランド１１が重畳する領域の四隅に導電突起体１４が配置され、さらに、半導体チップ４０とアイランド１１が重畳する領域の中央にも、導電突起体１４が配置された場合を示す。アイランド１１の表面に配置される導電突起体１４の個数は、３個以上である。
【００５４】
なお、アイランド１１の表面上に配置される複数の導電突起体１４の高さ、下端部１４Ａの径、上端部１４Ｂの径は、必要に応じて、リード１２の表面上に配置される複数の導電突起体１４の高さＨ１、下端部１４Ａの径Ｒ１、上端部１４Ｂの径Ｒ２とは異なる値に設定されてもよい。
【００５５】
上記構成によれば、半導体チップ４０は、同一あるいは略同一の高さを有した複数の導電突起体１４によって支持されることで、アイランド１１の表面に対して平行あるいは略平行に、即ちアイランド１１の表面と一定の離間距離Ｄ２を保って固着される。そして、離間距離Ｄ２に応じて、半導体チップ４０とリード１２の端との間隔も大きく確保することができる。また、導電突起体１４を介在させない場合と比較すると、導電性ペースト１５の厚さが均一にならずに半導体チップ４０がアイランド１１上で傾いて、半導体チップ４０とリード１２の端との間隔が小さくなるおそれもない。
【００５６】
従って、半導体チップ４０の裏面側の周端部４０Ｅ（半導体基板または裏面電極４２）とリード１２が近接あるいは接触して電気的にショートすることを回避することができる。
【００５７】
また、このような半導体チップ４０とリード１２のショートの回避によれば、汎用性のある通常のリードフレーム（リード１２，１２Ａ，１２Ｂの薄さを調整するエッチング加工等が施されていないもの）を、そのままの状態（アイランド１１とリード１２，１２Ａ，１２Ｂが同一の厚さのままの状態）で用いて実現できるという利点もある。
【００５８】
また、裏面電極４２とアイランド１１は、導電性ペースト１５に加えて、複数の導電突起体１４を介して接続されるので、導電突起体１４を配置しない場合に比して、裏面電極４２とアイランド１１の間の導電性を向上させることができ、接続抵抗を低く抑えることができる。
【００５９】
さらに、封止された半導体装置の使用時等においてジュール熱が生じた場合、半導体チップ４０の基板（例えばシリコン基板）とアイランド１１（例えば銅）は、それぞれの異なる熱膨張係数に応じて熱膨張し、その熱膨張の差異によって機械的応力が生じても、半導体チップ４０は、複数の導電突起体１４に支持されアイランド１１に対して平行あるいは略平行に固着されているため、上記機械的応力は、局所的に集中することなく、均等に分散しやすくなる。つまり、半導体装置において上記機械的応力を起因とするクラック等の損傷を防止することができる。
【００６０】
また、半導体チップ４０に生じたジュール熱は、導電突起体１４を通して効率よくアイランド１１に伝わって放出されるため、ジュール熱の影響を極力小さくすることができる。特に、半導体チップ４０の発熱しやすい領域、例えばトランジスタの形成領域と重畳するアイランド１１上の領域に、複数の導電突起体１４のうちの少なくとも一部を配置すれば、上述した熱放出効果をより確実に高めることができる。
【００６１】
なお、本発明は上記いずれの実施形態にも限定されず、要旨を逸脱しない範囲で変更が可能なことは言うまでもない。例えば、各実施形態では、複数の導電突起体１４が配置されて電子デバイス３０と電気的に接続された２つのリード１２の間に、電子デバイス３０と電気的に接続される必要のないリード１２Ａが１つだけ配置された例を示したが、本発明は、これらのリード１２，１２Ａ，１２の配置に限定されない。つまり、電子デバイス３０と電気的に接続された２つのリード１２の間には、電子デバイス３０と電気的に接続される必要のないリード１２Ａが、２つ以上配置されてもよい。また、複数の導電突起体１４が配置されて電子デバイス３０と電気的に接続されるリード１２は、２つに限定されず、３つ以上配置されてもよい。
【００６２】
また、各実施形態における電子デバイス３０は受動素子であるものとしたが、これ以外の素子、例えば能動素子や集積回路であってもよい。
【００６３】
また、各実施形態における半導体チップ２０，４０の裏面には、裏面電極２２，４２が形成されるものとしたが、この裏面電極２２，４２は必ずしも形成されなくてもよい。この場合、第２の実施形態では、導電突起体１４と直接接する半導体チップ４０の裏面、あるいは他の構成物は平坦面を有していればよい。
【００６４】
また、各実施形態では、導電突起体１４は、ワイヤボンダーを用いて形成されるものとしたが、これ以外の方法で形成されてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１１ アイランド １２ リード
１３ ボンディングワイヤ １４ 導電突起体
１５ 導電性ペースト １６ 封止材
２０，４０ 半導体チップ ２１，４１ パッド電極
２２，４２ 裏面電極 ３０ 電子デバイス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、半導体チップと電子デバイスが封止材により封止されてなる半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの半導体チップをエポキシ樹脂等の封止材で封止した半導体装置が開発されている。この半導体装置においては、半導体チップは、封止材により封止される前に、外部接続媒体であるリードフレームのアイランドに載置され、リードフレームのリードと接続される。
【０００３】
図７は、樹脂封止された半導体装置の構造の一例を簡略して示す平面図であり、リードフレームのアイランドの周辺を図示したものである。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、図７のＺ−Ｚ線に対応した断面図である。
【０００４】
図７に示すように、ＩＣ等の半導体チップ１２０は、その表面にパッド電極１２１を有している。半導体チップ１２０は、導電性ペースト１１５（例えば銀粒子を含む銀ペースト）を介して、アイランド１１１（接地電位や電源電位の供給を受ける）上に固着（即ちダイボンド）されている。なお、導電性ペースト１１５には、導電性粒子（例えば銀粒子）と、導電性ペースト１１５に若干の厚さを与えるためのフィラー粒子（例えばシリカ粒子）が含まれている。
【０００５】
半導体チップ１２０の表面のパッド電極１２１とリードフレームのリード１１２は、ボンディングワイヤ１１３（例えば金を含む材料からなる金属細線）を介して電気的に接続（即ちワイヤボンディング）されている。
【０００６】
さらに、この半導体装置には、図７及び図８（Ａ）に示すようにリード１１２上に電子デバイス１３０が導電性ペースト１１５を介して電気的に接続され、固着される場合がある。この電子デバイス１３０は、例えばコンデンサや抵抗のような受動素子とすることができる。図８（Ａ）では、一例として、電子デバイス１３０の両端部が導電性ペースト１１５を介して２つのリード１１２（例えば信号線として用いられる）と接続して固着され、それらのリード１１２の間には、電子デバイス１３０と離間して、電気的に接続される必要の無い他のリード１１２Ａが存在する場合を示している。接続される必要の無いリード１１２Ａと電子デバイス１３０の間に、導電性ペースト１１５は配置されない。
【０００７】
上述したアイランド１１１上の半導体チップ１２０とリード１１２上の電子デバイス１３０は、アイランド１１１上からリード１１２，１１２Ａ，１１２Ｂの一部上までを覆う封止材（例えば樹脂パッケージ）１１６によって封止される。
【０００８】
アイランド上の半導体チップが封止材により封止されてなる半導体装置については、例えば特許文献１、２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２２８１６７号公報
【特許文献２】特開２００５−２６４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図８（Ａ）に示すように、リード１１２と電子デバイス１３０の固着を介在する導電性ペースト１１５は、例えば５μｍ程度の厚さを目標に形成されるが、それに含まれるフィラー粒子（導電性ペースト１１５に厚さを与えるための粒子）の粒径のばらつきや、フィラー粒子の分布のばらつきによって、一様な厚さに形成することは極めて困難であった。これにより、特にリード１１２上の導電性ペースト１１５の厚さが所望の厚さよりも小さくなることが多く生じていた。
【００１１】
この場合、導電性ペースト１１５の厚さに応じて、電子デバイス１３０と、電気的に接続される必要の無いリード１１２Ａとの離間距離Ｄ３が小さくなり、そのリード１１２Ａと電子デバイス１３０が近接してショートするおそれがあった。
【００１２】
そこで本発明は、封止材により封止された半導体装置において、リードに電気的に接続されて固着された電子デバイスと、該電子デバイスに電気的に接続される必要のないリードとのショートの回避を図る。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の半導体装置は、アイランドと、前記アイランドに向かって並列して延びる第１及び第２のリードと、前記第１及び第２のリードの間で前記アイランドに向かって延びる第３のリードと、前記第１及び第２のリードの各表面上に配置された複数の第１の導電突起体と、両端部が前記複数の第１の導電突起体と重畳するように、前記第１、第２、及び第３のリードに跨って配置され、第１の導電性ペーストを介して前記第１及び第２のリードの各表面上に固着された電子デバイスと、表面に複数のパッド電極を有し、第２の導電性ペーストを介して前記アイランドの表面上に固着された半導体チップと、前記第１乃至第３のリードのそれぞれと前記パッド電極を接続するボンディングワイヤと、前記電子デバイス、前記半導体チップ、及び前記ボンディングワイヤを覆って封止する封止材と、を備え、前記電子デバイスは、厚さ方向で前記第３のリードの表面と離間するように、前記第１及び第２のリードの各表面上で前記複数の第１の導電突起体によって支持されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の半導体装置は、上記構成に加えて、前記アイランドの表面上に配置された複数の第２の導電突起体を備え、前記半導体チップは、その裏面が前記複数の第２の導電突起体と対向して直接接するように、前記第２の導電性ペーストを介して前記アイランドの表面上に固着され、前記半導体チップの周端部の少なくとも一部は、前記アイランドの周端部を越えて延在し、前記複数の第２の導電突起体は、前記半導体チップを前記アイランドの表面に対して平行に離間して支持する高さを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、アイランド、前記アイランドに向かって並列して延びる第１及び第２のリード、及び前記第１及び第２のリードの間で前記アイランドに向かって延びる第３のリードが外枠に繋がれたリードフレームと、表面に複数のパッド電極を有した半導体チップと、電子デバイスと、を準備し、前記第１及び第２のリードの各表面上に複数の導電突起体を形成する工程と、前記導電突起体の形成工程の後、前記第１及び第２のリードの各表面上、及び前記アイランドの表面上に導電性ペーストを塗布する工程と、前記導電性ペーストの塗布工程の後、前記電子デバイスを、前記第１、第２、及び第３のリードに跨るように配置し、その両端部が前記複数の導電突起体と重畳して直接接するように、前記第１及び第２のリードの各表面上に圧着し、前記導電性ペーストを介して固着すると共に、前記半導体チップを、前記アイランドの表面上に圧着し、前記導電性ペーストを介して固着する工程と、ワイヤボンダーによって形成される複数のボンディングワイヤを介して、前記第１乃至第３のリードのそれぞれと前記パッド電極を接続する工程と、前記電子デバイス、前記半導体チップ、及び前記ボンディングワイヤを封止材で覆って封止する工程と、前記アイランド、及び前記第１乃至第３のリードを、前記外枠から切り離す工程と、を備え、前記電子デバイスは、厚さ方向で前記第３のリードと離間するように、前記第１及び第２のリードの各表面で前記複数の導電突起体によって支持されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、封止材により封止された半導体装置において、リードに接続されて固着された電子デバイスと、該電子デバイスに電気的に接続される必要のないリードとのショートを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態による半導体装置を説明する平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による半導体装置を説明する断面図である。
【図３】導電突起体の断面形状を説明する図である。
【図４】導電突起体の断面形状を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による半導体装置を説明する平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による半導体装置を説明する断面図ある。
【図７】従来例による半導体装置を示す平面図である。
【図８】従来例による半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態による半導体装置について、図面を参照して説明する。図１は、この半導体装置の平面図であり、リードフレームの外枠（不図示）から、アイランド１１及びリード１２，１２Ａ，１２Ｂが切り離された状態を図示している。なお、図１は、主要な構成要素のみを図示し、リードフレームの外枠とアイランド１１を接続する吊りリード（半導体装置の完成後は外枠から切り離されている）や、導電性ペースト１５等の図示は省略されている。図２（Ａ）は、図１のＸ−Ｘ線における断面図であり、図２（Ｂ）は、図１のＹ−Ｙ線における断面図である。
【００１９】
図１に示すように、アイランド１１の周囲では、複数のリード１２，１２Ａ，１２Ｂがアイランド１１に向かって並列して延在している。なお、アイランド１１とリード１２，１２Ａ，１２Ｂは、例えば銅を含む金属からなる。アイランド１１は、例えば吊りリード（不図示）を端子として用いることで、その端子から接地電位または電源電位の供給を受ける。
【００２０】
図１及び図２（Ａ）に示すように、アイランド１１の表面上には、ＩＣ等の半導体チップ２０が導電性ペースト１５（例えば導電性粒子として銀粒子を含む）を介して固着（即ちダイボンド）されている。導電性ペースト１５は、導電性ペースト１５に厚さを与えるためのフィラー粒子（例えばシリカ粒子）を含んでもよい。
【００２１】
半導体チップ２０は、その内部に、例えばトランジスタ等を含む集積回路を有し、周端部２０Ｅに沿った表面に複数のパッド電極２１を有している。各パッド電極２１は、ボンディングワイヤ１３（例えば金を含む金属材料からなる金属細線）を介して、リード１２，１２Ａ，１２Ｂと接続される。
【００２２】
他方、半導体チップ２０の裏面には、裏面電極２２（例えば銅を含む金属層からなる）が配置されている。半導体チップ２０、あるいはその集積回路は、裏面電極２２、導電突起体１４、導電性ペースト１５、及びアイランド１１を介することで、接地電位または電源電位の供給を受ける。
【００２３】
また、図１および図２（Ｂ）に示すように、複数のリード上に跨って、電子デバイス３０が配置されている。本実施形態では、一例として、電子デバイス３０は、例えば受動素子（コンデンサや抵抗）であり、３つのリード１２，１２Ａ，１２（例えば半導体チップの２０の信号線として用いられる）に跨って配置される場合について説明する。３つのリード１２，１２Ａ，１２のうち両側の２つのリード１２は、電子デバイス３０と電気的に接続される必要のあるリードとし、これら２つのリード１２の間に延びるリード１２Ａは、電子デバイス３０と電気的に接続される必要はないものとする。
【００２４】
３つのリード１２，１２Ａ，１２のうち両側の２つのリード１２の各表面の一部上（電子デバイス３０が配置される領域上）には、複数の導電突起体１４が配置されている。複数の導電突起体１４は、互いに同一あるいは略同一の高さを有していることが好ましい。また、複数の導電突起体１４は、それらの形状についても同一あるいは略同一であることが好ましい。１つのリード１２の表面上には、２個以上の導電突起体１４が配置される。そして、電子デバイス３０は、その両端部（例えば電極部）の裏面が２つのリード１２の各表面上の複数の導電突起体１４と重畳して直接接するように、第１の導電性ペーストを介して２つのリード１２の各表面上に固着される。
【００２５】
２つのリード１２上に固着された電子デバイス３０、アイランド１１上に固着された半導体チップ２０、ボンディングワイヤ１３、及びリード１２，１２Ａ，１２Ｂの一部は、絶縁性の封止材１６（例えば樹脂パッケージ）によって封止されている。なお、図１、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、一例として、封止材１６がアイランド１１及びリード１２，１２Ａ，１２Ｂの両面を挟むように封止している場合を示したが、これに限定されず、封止材１６は、アイランド１１及びリード１２，１２Ａ，１２Ｂの表面と同一平面よりも上方（半導体チップ２０に向かう方向）の領域のみを覆ってもよい。または、リード１２，１２Ａ，１２Ｂと吊りリード（不図示）の裏面及び側端部が、封止材１６の裏面及び側面に対して同一面あるいは略同一面で露出するように、封止材１６を形成してもよい。
【００２６】
上記構成によれば、電子デバイス３０は、複数の導電突起体１４によって支持されることで、リード１２，１２Ａの各表面から一定の離間距離Ｄ１で離間する。この離間距離Ｄ１は、導電突起体１４の高さに応じて決定され、変動しないことから、導電性ペースト１５の厚さのばらつきに影響されることはない。この離間距離Ｄ１によって、電子デバイス３０と、電子デバイス３０に接続される必要の無い中央のリード１２Ａの表面との間には、それらのショートを回避するのに十分な間隔が確保される。つまり、導電突起体１４を介在させない図８（Ａ）の従来例のように、導電性ペースト１１５が所望の厚さよりも小さくなり、電子デバイス１３０に接続される必要の無いリード１１２Ａと電子デバイス１３０が近接してショートすることを回避できる。
【００２７】
さらに、複数の導電突起体１４が、互いに同一あるいは略同一の高さを有して形成されていれば、電子デバイス３０は、複数の導電突起体よって、リード１２，１２Ａの各表面に対して平行あるいは略平行に支持され、固着される。
【００２８】
これに対して図８（Ａ）の従来例では、導電性ペースト１１５の厚さのばらつきにより、図８（Ｂ）に示すように電子デバイス１３０の両端部に接続される２つのリード１１２のうち、一方のリード１１２上の導電性ペースト１１５の厚さが所望の厚さよりも小さくなる場合がある。この場合、電子デバイス１３０は、複数のリード１１２の各表面（あるいはアイランド１１１の表面）に対して平行あるいは略平行に載置されず、傾いた状態で固着される。この傾きの程度によっては、電子デバイス１３０の端部が、その周囲に延びるリード１１２Ｂ（電気的に接続される必要のないリード）と近接してショートしてしまうおそれがある。
【００２９】
そこで上記のように電子デバイス３０を同一あるいは略同一の高さを有した導電突起体１４によって支持し、リード１２，１２Ａの各表面に対して平行あるいは略平行に固着すれば、電子デバイス３０の端部と、その周囲に延びるリード１２Ｂ（電気的に接続される必要のないリード）との間においても、それらのショートを回避するのに十分な離間距離が確保されることになる。
【００３０】
また、上述したリード１２Ａ，１２Ｂと電子デバイス３０のショートの回避によれば、汎用性のある通常のリードフレーム（リード１２Ａ，１２Ｂの薄さを調整するエッチング加工等が施されていないもの）を、そのままの状態（アイランド１１とリード１２，１２Ａ，１２Ｂが同一の厚さのままの状態）で用いて実現できるという利点もある。
【００３１】
また、電子デバイス３０とリード１２は、導電性ペースト１５に加えて、複数の導電突起体１４を介して電気的に接続されるので、導電突起体１４を配置しない場合に比して、電子デバイス３０とリード１２の間の導電性を向上させることができ、接続抵抗を低く抑えることができる。
【００３２】
さらに、封止された半導体装置の使用時等においてジュール熱が生じた場合、そのジュール熱は、導電突起体１４を通して効率よくリード１２に伝わって放出されるため、ジュール熱の影響を極力小さくすることができる。特に、電子デバイス３０が発熱しやすい素子（例えば抵抗）である場合、上述した熱放出効果が顕著となる。
【００３３】
以下に、上述した導電突起体１４の詳細について説明する。導電突起体１４の形状は、図３（Ａ）の断面図の示すように、その下端部１４Ａ（リード１２の表面と接する側の端）は平坦面となっている。さらに、導電突起体１４の上端部１４Ｂも、リード１２の表面に対して平行あるいは略平行な平坦面を有することが好ましい。この上端部１４Ｂの平坦面が電子デバイス３０の裏面側と接することで、電子デバイス３０は、より確実に、リード１２上で安定的に支持されると共に、リード１２の表面に対する平行性が高められる。
【００３４】
また、この構成によれば、導電突起体１４と電子デバイス３０の接触面積、及び導電突起体１４とリード１２の接触面積が広がることから、電子デバイス３０に生じたジュール熱を、導電突起体１４を通して、より効率よくリード１２に放出することができる。
【００３５】
導電突起体１４は、好ましくは、ボンディングワイヤ１３の形成装置、つまりワイヤボンダーを用いて形成される。即ち、導電突起体１４は、基本的には、ワイヤボンダーが溶融した金属材料を球状体としてリード１２の表面上に点状に溶着し、所定の圧力で押し付けることで形成される。
【００３６】
導電突起体１４の金属材料は、ワイヤボンダーで使用できるものであれば特に限定されないが、良好な導電性と熱伝導性を得るためには、例えば金を含むもの、あるいは銅を含むものであることが好ましい。製造プロセスの簡略化が要求される場合、導電突起体１４の金属材料は、ボンディングワイヤ１３と同一の金属材料を用いることができる。
【００３７】
導電突起体１４の上端部１４Ｂの平坦面は、溶融した金属材料を球状体としてリード１２の表面上に点状に溶着して所定の圧力で押し付けた後に、ワイヤボンダーの金属材料の吐出口をリード１２の表面と平行な方向に高速でスライドさせるという、ワイヤボンダーの動作モードによって形成することができる。
【００３８】
各導電突起体１４のリード１２からの高さＨ１は、ワイヤボンダーが金属材料の吐出量、押し付け時の圧力、吐出口の動作等のパラメータを制御することで、例えば約２０μｍ〜１５０μｍの範囲で設定することができる。この導電突起体１４の高さＨ１が、リード１２，１２Ａ，１２Ｂと電子デバイス３０の間の一定の離間距離Ｄ１を決定する。
【００３９】
なお、各導電突起体１４のリード１２からの高さＨ１は、理想的には全て同一であることが好ましいが、実際のプロセスで形成される各導電突起体１４の高さＨ１は、加工精度による僅かな誤差を含む。この誤差は、ワイヤボンダーを形成装置として用いることによって極めて小さくできる。例えば高さＨ１が約２０μｍで設定された場合の誤差は約２μｍ以下、高さＨ１が約１５０μｍで設定された場合の誤差は約１５μｍ以下とすることができる。つまり、高さＨ１の誤差を設定値の約１０％以下に抑えることができる。この程度の高さＨ１の誤差は、本発明が奏する効果について影響を与えるものではない。
【００４０】
下端部１４Ａの径Ｒ１と上端部１４Ｂの径Ｒ２は、ワイヤボンダーが金属材料の吐出量、押し付け時の圧力、吐出口の動作等のパラメータを制御することで、例えば約１５μｍ〜１００μｍの範囲で設定することができる。このとき、下端部１４Ａの径Ｒ１を、上端部１４Ｂの径Ｒ２よりも大きく設定することで、下端部１４Ａとリード１２の密着性を高めることができ、また、その下端部１４Ａの高い密着性により、リード１２の表面に対する平行性を劣化させることなく、上端部１４Ｂの平坦面を形成しやすくなる。
【００４１】
さらに上記構成の変形例として、導電突起体１４は、図３（Ｂ）に示すように、ワイヤボンダーによって２段に積層して形成することもできる。このような導電突起体１４の積層構造によれば、その高さＨ１を大きくすることができるため、リード１２と電子デバイス３０の離間距離Ｄ１も大きくすることができる。
【００４２】
なお、導電突起体１４は、全て同一あるいは略同一の高さＨ１を有していれば、上記以外の形状で形成されてもよい。例えば、図４（Ａ）に示すように上端部１４Ｂが上方に突出し、その先端が尖っていてもよく、また、図４（Ｂ）に示すように上端部１４Ｂが上方に突出し、その先端が平坦面となるものであってもよい。これらの形状は、ワイヤボンダーの動作モードに応じて適宜選択することができる。
【００４３】
以下に、上述した半導体装置の製造方法について説明する。最初の状態では、アイランド１１が、吊りリード（不図示）を介してリードフレームの外枠に繋がれ、複数のリード１２，１２Ａ，１２Ｂも外枠に繋がれているものとする。この状態で、上述したように、好ましくはワイヤボンダーにより、電子デバイス３０が跨って配置される領域のリード１２の各表面上に複数の導電突起体１４を形成する。
【００４４】
この導電突起体１４の形成工程の後、電子デバイス３０が跨って配置される領域のリード１２の各表面上と、アイランド１１の表面上に、導電性ペースト１５を塗布する。導電性ペースト１５は、例えばマルチニードルによって、点状に塗布されてもよいし、ライン状に塗布されてもよい。
【００４５】
その後、電子デバイス３０を、所定のリード１２，１２Ａ，１２に跨るように配置し、電子デバイス３０の両端部の裏面が複数の導電突起体１４と重畳して直接接するように、リード１２の各表面上に圧着し、導電性ペースト１５を介して固着する。これと同時に、あるいは前後して、半導体チップ２０をアイランド１１の表面上に圧着し、導電性ペースト１５を介して固着する。
【００４６】
次に、ワイヤボンダーによって、各リード１２，１２Ａ，１２Ｂのそれぞれと各パッド電極２１を接続する複数のボンディングワイヤを形成し、さらに、リード１２上に固着された電子デバイス３０、アイランド１１上に固着された半導体チップ２０、複数のボンディングワイヤ１３、及び複数のリード１２，１２Ａ，１２Ｂの一部を、封止材１６で覆って封止する。
【００４７】
その後、吊りリード（不図示）とリード１２，１２Ａ，１２Ｂを切断して、リードフレームの外枠からアイランド１１及びリード１２，１２Ａ，１２Ｂを切り離す。封止材１６の外側に延びるリード１２，１２Ａ，１２Ｂの一部は、外部接続用の端子として適した形状に折り曲げられる（不図示）。
【００４８】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態による半導体装置について、図面を参照して説明する。図５は、この半導体装置の平面図であり、図６は、図５のＸ’−Ｘ’線における断面図である。この半導体装置では、図５のＹ−Ｙ線における断面図、つまり、導電突起体１４に支持されてリード１２の表面上に固着される電子デバイス３０の断面図については、図２（Ｂ）と同様である。図５及び図６では、第１の実施形態に示したものと同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【００４９】
図５及び図６に示すように、電子デバイス３０が固着されるリード１２の表面上だけではなく、アイランド１１の表面上にも、互いに同一あるいは略同一の高さを有した複数の導電突起体１４が形成されている。アイランド１１の表面上の複数の導電突起体１４は、それらの形状についても同一あるいは略同一であることが好ましい。アイランド１１の表面上の導電突起体１４は、第１の実施形態におけるリード１２の表面上の導電突起体１４と同一の材料を用いて、同一の工程で形成することができる。このアイランド１１上で、ＩＣ等の半導体チップ４０が、導電突起体１４に支持されると共に、導電性ペースト１５（例えば導電性粒子として銀粒子を含む）を介して固着（即ちダイボンド）されている。本実施形態では、導電性ペースト１５は、導電性ペースト１５に厚さを与えるためのフィラー粒子（例えばシリカ粒子）を含む必要はない。
【００５０】
この半導体チップ４０は、その周端部４０Ｅの少なくとも一部がアイランド１１の周端部１１Ｅを越えてリード１２側に向かって広がっている。本実施形態では、一例として、半導体チップ４０は平面的に矩形状であるものとし、その周端部４０Ｅの全て、つまり全ての辺がアイランド１１よりも大きくなるようなサイズを有する場合について説明する。
【００５１】
半導体チップ４０は、その内部に、例えばトランジスタ等を含む集積回路を有し、周端部４０Ｅに沿った表面に複数のパッド電極４１を有している。各パッド電極４１は、ボンディングワイヤ１３（例えば金を含む金属材料からなる金属細線）を介して、リード１２，１２Ａ，１２Ｂと接続される。
【００５２】
また、半導体チップ４０の裏面は平坦か略平坦であるものとし、その裏面で裏面電極４２が平坦か略平坦に形成されているものとする。裏面電極４２は、半導体チップ４０の裏面の全面あるいは略全面に形成されることが好ましい。この裏面電極４２の表面（下面）と、導電突起体１４の上端は、直接接している。
【００５３】
複数の導電突起体１４の少なくとも一部は、半導体チップ４０とアイランド１１が重畳する領域の周端部に沿って、あるいはその周端部の近傍に沿って配置されることが好ましい。図５及び図６では、半導体チップ４０とアイランド１１が重畳する領域の四隅に導電突起体１４が配置され、さらに、半導体チップ４０とアイランド１１が重畳する領域の中央にも、導電突起体１４が配置された場合を示す。アイランド１１の表面に配置される導電突起体１４の個数は、３個以上である。
【００５４】
なお、アイランド１１の表面上に配置される複数の導電突起体１４の高さ、下端部１４Ａの径、上端部１４Ｂの径は、必要に応じて、リード１２の表面上に配置される複数の導電突起体１４の高さＨ１、下端部１４Ａの径Ｒ１、上端部１４Ｂの径Ｒ２とは異なる値に設定されてもよい。
【００５５】
上記構成によれば、半導体チップ４０は、同一あるいは略同一の高さを有した複数の導電突起体１４によって支持されることで、アイランド１１の表面に対して平行あるいは略平行に、即ちアイランド１１の表面と一定の離間距離Ｄ２を保って固着される。そして、離間距離Ｄ２に応じて、半導体チップ４０とリード１２の端との間隔も大きく確保することができる。また、導電突起体１４を介在させない場合と比較すると、導電性ペースト１５の厚さが均一にならずに半導体チップ４０がアイランド１１上で傾いて、半導体チップ４０とリード１２の端との間隔が小さくなるおそれもない。
【００５６】
従って、半導体チップ４０の裏面側の周端部４０Ｅ（半導体基板または裏面電極４２）とリード１２が近接あるいは接触して電気的にショートすることを回避することができる。
【００５７】
また、このような半導体チップ４０とリード１２のショートの回避によれば、汎用性のある通常のリードフレーム（リード１２，１２Ａ，１２Ｂの薄さを調整するエッチング加工等が施されていないもの）を、そのままの状態（アイランド１１とリード１２，１２Ａ，１２Ｂが同一の厚さのままの状態）で用いて実現できるという利点もある。
【００５８】
また、裏面電極４２とアイランド１１は、導電性ペースト１５に加えて、複数の導電突起体１４を介して接続されるので、導電突起体１４を配置しない場合に比して、裏面電極４２とアイランド１１の間の導電性を向上させることができ、接続抵抗を低く抑えることができる。
【００５９】
さらに、封止された半導体装置の使用時等においてジュール熱が生じた場合、半導体チップ４０の基板（例えばシリコン基板）とアイランド１１（例えば銅）は、それぞれの異なる熱膨張係数に応じて熱膨張し、その熱膨張の差異によって機械的応力が生じても、半導体チップ４０は、複数の導電突起体１４に支持されアイランド１１に対して平行あるいは略平行に固着されているため、上記機械的応力は、局所的に集中することなく、均等に分散しやすくなる。つまり、半導体装置において上記機械的応力を起因とするクラック等の損傷を防止することができる。
【００６０】
また、半導体チップ４０に生じたジュール熱は、導電突起体１４を通して効率よくアイランド１１に伝わって放出されるため、ジュール熱の影響を極力小さくすることができる。特に、半導体チップ４０の発熱しやすい領域、例えばトランジスタの形成領域と重畳するアイランド１１上の領域に、複数の導電突起体１４のうちの少なくとも一部を配置すれば、上述した熱放出効果をより確実に高めることができる。
【００６１】
なお、本発明は上記いずれの実施形態にも限定されず、要旨を逸脱しない範囲で変更が可能なことは言うまでもない。例えば、各実施形態では、複数の導電突起体１４が配置されて電子デバイス３０と電気的に接続された２つのリード１２の間に、電子デバイス３０と電気的に接続される必要のないリード１２Ａが１つだけ配置された例を示したが、本発明は、これらのリード１２，１２Ａ，１２の配置に限定されない。つまり、電子デバイス３０と電気的に接続された２つのリード１２の間には、電子デバイス３０と電気的に接続される必要のないリード１２Ａが、２つ以上配置されてもよい。また、複数の導電突起体１４が配置されて電子デバイス３０と電気的に接続されるリード１２は、２つに限定されず、３つ以上配置されてもよい。
【００６２】
また、各実施形態における電子デバイス３０は受動素子であるものとしたが、これ以外の素子、例えば能動素子や集積回路であってもよい。
【００６３】
また、各実施形態における半導体チップ２０，４０の裏面には、裏面電極２２，４２が形成されるものとしたが、この裏面電極２２，４２は必ずしも形成されなくてもよい。この場合、第２の実施形態では、導電突起体１４と直接接する半導体チップ４０の裏面、あるいは他の構成物は平坦面を有していればよい。
【００６４】
また、各実施形態では、導電突起体１４は、ワイヤボンダーを用いて形成されるものとしたが、これ以外の方法で形成されてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１１ アイランド １２ リード
１３ ボンディングワイヤ １４ 導電突起体
１５ 導電性ペースト １６ 封止材
２０，４０ 半導体チップ ２１，４１ パッド電極
２２，４２ 裏面電極 ３０ 電子デバイス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイランドと、
前記アイランドに向かって並列して延びる第１及び第２のリードと、
前記第１及び第２のリードの間で前記アイランドに向かって延びる第３のリードと、
前記第１及び第２のリードの各表面上に配置された複数の第１の導電突起体と、
両端部が前記複数の第１の導電突起体と重畳するように、前記第１、第２、及び第３のリードに跨って配置され、第１の導電性ペーストを介して前記第１及び第２のリードの各表面上に固着された電子デバイスと、
表面に複数のパッド電極を有し、第２の導電性ペーストを介して前記アイランドの表面上に固着された半導体チップと、
前記第１乃至第３のリードのそれぞれと前記パッド電極を接続するボンディングワイヤと、
前記電子デバイス、前記半導体チップ、及び前記ボンディングワイヤを覆って封止する封止材と、を備え、
前記電子デバイスは、厚さ方向で前記第３のリードの表面と離間するように、前記第１及び第２のリードの各表面上で前記複数の第１の導電突起体によって支持されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記複数の第１の導電突起体は、前記電子デバイスを前記第１及び第２のリードの各表面に対して平行に支持する高さを有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記電子デバイスと対向する前記複数の第１の導電突起体の各上端は、前記電子デバイスを前記第１及び第２のリードの各表面に対して平行に支持する平坦面を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の導電突起体は、前記ボンディングワイヤと同一の金属材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記アイランドの表面上に配置された複数の第２の導電突起体を備え、
前記半導体チップは、その裏面が前記複数の第２の導電突起体と対向して直接接するように、前記第２の導電性ペーストを介して前記アイランドの表面上に固着され、前記半導体チップの周端部の少なくとも一部は、前記アイランドの周端部を越えて延在し、前記複数の第２の導電突起体は、前記半導体チップを前記アイランドの表面に対して平行に離間して支持する高さを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップの裏面と対向する前記複数の第２の導電突起体の各上端は、前記半導体チップを前記アイランドの表面に対して平行に支持する平坦面を有することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の導電突起体は、前記ボンディングワイヤと同一の金属材料からなることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
アイランド、前記アイランドに向かって並列して延びる第１及び第２のリード、及び前記第１及び第２のリードの間で前記アイランドに向かって延びる第３のリードが外枠に繋がれたリードフレームと、表面に複数のパッド電極を有した半導体チップと、電子デバイスと、を準備し、
前記第１及び第２のリードの各表面上に複数の導電突起体を形成する工程と、
前記導電突起体の形成工程の後、前記第１及び第２のリードの各表面上、及び前記アイランドの表面上に導電性ペーストを塗布する工程と、
前記導電性ペーストの塗布工程の後、前記電子デバイスを、前記第１、第２、及び第３のリードに跨るように配置し、その両端部が前記複数の導電突起体と重畳して直接接するように、前記第１及び第２のリードの各表面上に圧着し、前記導電性ペーストを介して固着すると共に、前記半導体チップを、前記アイランドの表面上に圧着し、前記導電性ペーストを介して固着する工程と、
ワイヤボンダーによって形成される複数のボンディングワイヤを介して、前記第１乃至第３のリードのそれぞれと前記パッド電極を接続する工程と、
前記電子デバイス、前記半導体チップ、及び前記ボンディングワイヤを封止材で覆って封止する工程と、
前記アイランド、及び前記第１乃至第３のリードを、前記外枠から切り離す工程と、を備え、
前記電子デバイスは、厚さ方向で前記第３のリードと離間するように、前記第１及び第２のリードの各表面で前記複数の導電突起体によって支持されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記複数の導電突起体を形成する工程において、前記複数の導電突起体は、前記電子デバイスを前記第１及び第２のリードの各表面に対して平行に支持する高さに形成されることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の導電突起体を形成する工程は、前記ワイヤボンダーにより、溶融した金属材料を前記第１及び第２のリードの各表面上に点状に溶着する工程を含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
アイランドと、
前記アイランドに向かって並列して延びる第１及び第２のリードと、
前記第１及び第２のリードの間で前記アイランドに向かって延びる第３のリードと、
前記第１及び第２のリードの各表面上に配置された複数の第１の導電突起体と、
両端部が前記複数の第１の導電突起体と重畳するように、前記第１、第２、及び第３のリードに跨って配置され、第１の導電性ペーストを介して前記第１及び第２のリードの各表面上に固着された電子デバイスと、
表面に複数のパッド電極を有し、第２の導電性ペーストを介して前記アイランドの表面上に固着された半導体チップと、
前記第１乃至第３のリードのそれぞれと前記パッド電極を接続するボンディングワイヤと、
前記電子デバイス、前記半導体チップ、及び前記ボンディングワイヤを覆って封止する封止材と、を備え、
前記電子デバイスは、厚さ方向で前記第３のリードの表面と離間するように、前記第１及び第２のリードの各表面上で前記複数の第１の導電突起体によって支持されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記複数の第１の導電突起体は、前記電子デバイスを前記第１及び第２のリードの各表面に対して平行に支持する高さを有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記電子デバイスと対向する前記複数の第１の導電突起体の各上端は、前記電子デバイスを前記第１及び第２のリードの各表面に対して平行に支持する平坦面を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の導電突起体は、前記ボンディングワイヤと同一の金属材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記アイランドの表面上に配置された複数の第２の導電突起体を備え、
前記半導体チップは、その裏面が前記複数の第２の導電突起体と対向して直接接するように、前記第２の導電性ペーストを介して前記アイランドの表面上に固着され、前記半導体チップの周端部の少なくとも一部は、前記アイランドの周端部を越えて延在し、前記複数の第２の導電突起体は、前記半導体チップを前記アイランドの表面に対して平行に離間して支持する高さを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップの裏面と対向する前記複数の第２の導電突起体の各上端は、前記半導体チップを前記アイランドの表面に対して平行に支持する平坦面を有することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の導電突起体は、前記ボンディングワイヤと同一の金属材料からなることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
アイランド、前記アイランドに向かって並列して延びる第１及び第２のリード、及び前記第１及び第２のリードの間で前記アイランドに向かって延びる第３のリードが外枠に繋がれたリードフレームと、表面に複数のパッド電極を有した半導体チップと、電子デバイスと、を準備し、
前記第１及び第２のリードの各表面上に複数の導電突起体を形成する工程と、
前記導電突起体の形成工程の後、前記第１及び第２のリードの各表面上、及び前記アイランドの表面上に導電性ペーストを塗布する工程と、
前記導電性ペーストの塗布工程の後、前記電子デバイスを、前記第１、第２、及び第３のリードに跨るように配置し、その両端部が前記複数の導電突起体と重畳して直接接するように、前記第１及び第２のリードの各表面上に圧着し、前記導電性ペーストを介して固着すると共に、前記半導体チップを、前記アイランドの表面上に圧着し、前記導電性ペーストを介して固着する工程と、
ワイヤボンダーによって形成される複数のボンディングワイヤを介して、前記第１乃至第３のリードのそれぞれと前記パッド電極を接続する工程と、
前記電子デバイス、前記半導体チップ、及び前記ボンディングワイヤを封止材で覆って封止する工程と、
前記アイランド、及び前記第１乃至第３のリードを、前記外枠から切り離す工程と、を備え、
前記電子デバイスは、厚さ方向で前記第３のリードと離間するように、前記第１及び第２のリードの各表面で前記複数の導電突起体によって支持されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記複数の導電突起体を形成する工程において、前記複数の導電突起体は、前記電子デバイスを前記第１及び第２のリードの各表面に対して平行に支持する高さに形成されることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の導電突起体を形成する工程は、前記ワイヤボンダーにより、溶融した金属材料を前記第１及び第２のリードの各表面上に点状に溶着する工程を含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１０１８９（Ｐ２０１３−１１０１８９Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２４１２（Ｐ２０１１−２５２４１２）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（３０００５７２３０）セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (119)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（３０００５７２３０）セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (119)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]