JP7271381B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
リードフレームと半導体チップの電極とを、例えば板状のコネクタにより電気的に接続した半導体装置が知られる。電極とコネクタとの間、及びリードフレームとコネクタとの間は、半田のような導電性接着剤によって機械的及び電気的に接続される。
特開２０１５－１４２０７２号公報
例えば、リードフレームとコネクタとを接続する導電性接着剤の状態により、半導体装置の品質が低下する虞がある。
一つの実施形態に係る半導体装置は、第１のリードフレームと、第２のリードフレームと、半導体チップと、導電部材とを備える。前記第２のリードフレームは、第１の面を有し、前記第１の面から窪んだ凹部が設けられ、前記第１のリードフレームから離間している。前記半導体チップは、前記第１のリードフレームに搭載される。前記導電部材は、導電性接着剤によって前記第１の面に接続された第２の面と、前記第２の面から突出して前記凹部に少なくとも部分的に収容されるとともに前記導電性接着剤によって前記凹部の内面に接続された凸部と、を有し、前記半導体チップと前記第２のリードフレームとを電気的に接続する。前記第１の面が延びる方向における前記凹部の長さは、前記第１の面に沿うとともに前記第１の面が延びる方向と直交する方向における前記凹部の長さよりも長い。前記第１の面が延びる方向における前記凸部の長さは、前記第１の面に沿うとともに前記第１の面が延びる方向と直交する方向における前記凸部の長さよりも長い。前記凹部と前記凸部とは、前記第１の面が延びる方向と直交する断面の形状が互いに相似する。前記凹部の断面は、前記凸部の断面よりも大きい。
図１は、第１の実施形態の半導体装置を示す例示的な斜視図である。 図２は、第１の実施形態の半導体装置を、封止樹脂を省略して示す例示的な平面図である。 図３は、第１の実施形態の半導体装置を示す例示的な断面図である。 図４は、第１の実施形態の第２のリードフレームと第１のコネクタの一部とを概略的に示す例示的な断面図である。 図５は、第１の実施形態の第２のリードフレームと第１のコネクタの一部とを概略的に示す例示的な斜視図である。 図６は、第１の実施形態の第２の接続面及び第４の接続面を概略的に示す例示的な平面図である。 図７は、第２の実施形態に係る第２のリードフレームと第１のコネクタの一部とを概略的に示す例示的な斜視図である。 図８は、第２の実施形態の第２のリードフレームと第１のコネクタの一部とを概略的に示す例示的な断面図である。 図９は、第２の実施形態の第２の接続面及び第４の接続面を概略的に示す例示的な平面図である。
（第１の実施形態）
以下に、第１の実施形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称で特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によって説明され得る。
図１は、第１の実施形態の半導体装置１を示す例示的な斜視図である。半導体装置１は、例えば、パワーデバイスである。なお、半導体装置１は、この例に限られず、他の装置であっても良い。
各図面に示されるように、本明細書において、便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、半導体装置１の幅に沿って設けられる。Ｙ軸は、半導体装置１の長さ（奥行き）に沿って設けられる。Ｚ軸は、半導体装置１の厚さに沿って設けられる。
さらに、本明細書において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が定義される。Ｘ方向は、Ｘ軸に沿う方向であって、Ｘ軸の矢印が示す＋Ｘ方向と、Ｘ軸の矢印の反対方向である－Ｘ方向とを含む。Ｙ方向は、Ｙ軸に沿う方向であって、Ｙ軸の矢印が示す＋Ｙ方向と、Ｙ軸の矢印の反対方向である－Ｙ方向とを含む。Ｚ方向は、Ｚ軸に沿う方向であって、Ｚ軸の矢印が示す＋Ｚ方向と、Ｚ軸の矢印の反対方向である－Ｚ方向とを含む。
半導体装置１は、半導体チップ１０と、第１のリードフレーム１１と、第２のリードフレーム１２と、第３のリードフレーム１３と、第１のコネクタ１４と、第２のコネクタ１５と、封止樹脂１６とを有する。第１のコネクタ１４は、導電部材の一例である。第２のコネクタ１５も、導電部材の一例となり得る。図１は、封止樹脂１６を二点鎖線で仮想的に示す。
第１のリードフレーム１１は、半導体チップ１０に電気的に接続される。第２のリードフレーム１２は、第１のコネクタ１４を介して半導体チップ１０の電気的に接続される。第３のリードフレーム１３は、第２のコネクタ１５を介して半導体チップ１０に電気的に接続される。封止樹脂１６は、半導体チップ１０と、第１乃至第３のリードフレーム１１～１３の一部と、第１のコネクタ１４と、第２のコネクタ１５とを封止する。
半導体チップ１０は、例えば、縦型ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような縦型デバイスである。半導体チップ１０は、この例に限られず、縦型ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、縦型ダイオード、又は他の半導体チップであっても良い。
半導体チップ１０は、半導体として、シリコン（Ｓｉ）を含む。半導体チップ１０は、この例に限られず、例えば、ＳｉＣ、ＧａＮのような、シリコンと異なる化合物半導体を含んでも良い。
図２は、第１の実施形態の半導体装置１を、封止樹脂１６を省略して示す例示的な平面図である。図３は、第１の実施形態の半導体装置１を示す例示的な断面図である。半導体チップ１０は、図３に示す下面２１、上面２２、第１の電極２５、及び第２の電極２６と、図２に示す第３の電極２７とを有する。
本実施形態において、上及び下のような方向を示す表現は、図２及び図３を基準とする便宜上の表現である。上記の方向を示す表現は、半導体装置１における各要素の位置及び方向を限定するものではない。
図３に示すように、下面２１は、－Ｚ方向に向く略平坦な面である。上面２２は、下面２１の反対側に位置する。上面２２は、＋Ｚ方向に向く略平坦な面である。第１の電極２５は、下面２１に設けられる。第２の電極２６及び第３の電極２７は、上面２２に設けられる。
半導体チップ１０に、第１の電極２５と、第２の電極２６及び第３の電極２７と、を接続する電気経路が設けられる。第１の電極２５は、例えば、ドレイン電極である。第２の電極２６は、例えば、ソース電極である。第３の電極２７は、例えば、ゲート電極である。第１の電極２５は、下面２１の殆どの部分に設けられる。第２の電極２６は、第１の電極２５よりも小さい。第３の電極２７は、第２の電極２６よりも小さい。
第１乃至第３のリードフレーム１１～１３は、例えば、銅により作られ、導電性を有する。第１乃至第３のリードフレーム１１～１３は、例えば、板状に形成される。なお、第１乃至第３のリードフレーム１１～１３の材料及び形状は、この例に限られない。
図２に示すように、第１乃至第３のリードフレーム１１～１３は、Ｘ－Ｙ平面上に互いに間隔を介して配置される。なお、第１乃至第３のリードフレーム１１～１３は、Ｚ方向において異なる位置に配置されても良い。
第１のリードフレーム１１は、ダイパッド３１と、複数のリード３２とを有する。第１のリードフレーム１１は、例えばプレス加工により作られる。ダイパッド３１とリード３２とは、一体に形成される。
ダイパッド３１は、Ｘ－Ｙ平面上に広がる略四角形の板状に形成される。ダイパッド３１は、第１の接続面３５を有する。第１の接続面３５は、＋Ｚ方向に向く略平坦な面である。複数のリード３２は、ダイパッド３１の縁から略平行に延びる。リード３２は、例えば、ダイパッド３１から－Ｘ方向に延びている。
第２のリードフレーム１２は、第１のリードフレーム１１から、＋Ｘ方向に離間している。言い換えると、第２のリードフレーム１２は、リード３２が延びる方向の反対方向に、ダイパッド３１から離間している。
第２のリードフレーム１２は、インナーリード４１と、複数のアウターリード４２とを有する。第２のリードフレーム１２は、例えばプレス加工により作られる。インナーリード４１とアウターリード４２とは、一体に形成される。
インナーリード４１は、Ｘ－Ｙ平面上に広がる略長方形（四角形）の板状に形成される。インナーリード４１は、Ｙ方向に延びている。インナーリード４１は、第２の接続面４５を有する。第２の接続面４５は、第１の面の一例である。
第２の接続面４５は、＋Ｚ方向に向く略長方形（四角形）の略平坦な面である。すなわち、第２の接続面４５は、第１の接続面３５と略同一方向に向く。第２の接続面４５は、Ｙ方向に延びている。Ｙ方向は、第１の面が延びる方向の一例である。本明細書において、ある要素が延びる方向とは、例えば当該要素を略長方形とみなした場合の、当該略長方形における長手方向である。第２の接続面４５が延びる方向は、略長方形の第２の接続面４５における長手方向である。Ｙ方向における第２の接続面４５の長さは、Ｘ方向における長さよりも長い。
インナーリード４１及び第２の接続面４５は、略Ｌ字状のような他の形状に形成されても良い。例えば、インナーリード４１及び第２の接続面４５が略Ｌ字に形成される場合、その一辺（第１の部分）が延びる方向と、他辺（第２の部分）が延びる方向とが、第１の面が延びる方向の一例となる。
図２に示すように、複数のアウターリード４２は、インナーリード４１の縁から略平行に延びる。アウターリード４２は、例えば、インナーリード４１から＋Ｘ方向に延びている。すなわち、アウターリード４２は、リード３２の反対方向に延びる。
図３に示すように、Ｚ方向において、インナーリード４１は、第１のリードフレーム１１から＋Ｚ方向にずれて配置されている。言い換えると、Ｚ方向において、インナーリード４１の第２の接続面４５は、第１のリードフレーム１１の第１の接続面３５から、＋Ｚ方向に離間している。インナーリード４１とアウターリード４２との接続部分は、曲げられている。アウターリード４２は、Ｚ方向において、第１のリードフレーム１１と略同一位置に設けられる。
図２に示すように、第３のリードフレーム１３は、第１のリードフレーム１１から、＋Ｘ方向に離間している。さらに、第３のリードフレーム１３は、第２のリードフレーム１２から、＋Ｙ方向に離間している。このように、第１乃至第３のリードフレーム１１～１３は、互いに離間している。
第３のリードフレーム１３は、インナーリード５１と、アウターリード５２とを有する。第３のリードフレーム１３は、例えばプレス加工により作られる。インナーリード５１とアウターリード５２とは、一体に形成される。
インナーリード５１は、Ｘ－Ｙ平面上に広がる略長方形（四角形）の板状に形成される。インナーリード５１は、Ｙ方向に延びている。インナーリード５１は、第３の接続面５５を有する。第３の接続面５５も、第１の面の一例となり得る。
第３の接続面５５は、＋Ｚ方向に向く略長方形（四角形）の略平坦な面である。すなわち、第３の接続面５５は、第１の接続面３５と略同一方向に向く。第３の接続面５５は、Ｙ方向に延びている。Ｙ方向における第３の接続面５５の長さは、Ｘ方向における長さよりも長い。Ｙ方向において、第３の接続面５５は、第２の接続面４５よりも短い。
アウターリード５２は、インナーリード５１の縁から、例えば＋Ｘ方向に延びている。すなわち、アウターリード５２は、第２のリードフレーム１２のアウターリード４２と略平行に延びる。
Ｚ方向において、インナーリード５１は、第１のリードフレーム１１から＋Ｚ方向にずれて配置されている。インナーリード５１とアウターリード５２との接続部分は、曲げられている。アウターリード５２は、Ｚ方向において、第１のリードフレーム１１と略同一位置に設けられる。
半導体チップ１０は、第１のリードフレーム１１のダイパッド３１の上に配置される。図３に示すように、半導体チップ１０の下面２１と、ダイパッド３１の第１の接続面３５とは、互いに向かい合う。
ダイパッド３１の第１の接続面３５に、例えば半田のような導電性接着剤により、半導体チップ１０の第１の電極２５が機械的及び電気的に接続される。これにより、半導体チップ１０が第１のリードフレーム１１に搭載される。
第１及び第２のコネクタ１４，１５は、例えば、銅により作られ、導電性を有する。第１及び第２のコネクタ１４，１５は、例えば、板状に形成される。第１及び第２のコネクタ１４，１５はそれぞれ、第１乃至第３のリードフレーム１１～１３のそれぞれよりも厚い。なお、第１及び第２のコネクタ１４，１５の材料及び形状は、この例に限られない。
第１のコネクタ１４は、第１の接続部６１と、第２の接続部６２と、中間部６３とを有する。第１のコネクタ１４は、例えばプレス加工により作られる。第１の接続部６１、第２の接続部６２、及び中間部６３は、一体に形成される。
第２の接続部６２は、第１の接続部６１から＋Ｘ方向に離間している。中間部６３は、第１の接続部６１と第２の接続部６２とを接続する。Ｚ方向において、第２の接続部６２は、第１の接続部６１から＋Ｚ方向に離間している。中間部６３は、第２の接続部６２よりも第１の接続部６１から＋Ｚ方向に離間した部分を有するように曲げられている。
第１の接続部６１は、半導体チップ１０の第２の電極２６の上に配置される。第１の接続部６１は、例えば半田のような導電性接着剤により、半導体チップ１０の第２の電極２６に機械的及び電気的に接続される。
第２の接続部６２は、Ｘ－Ｙ平面上に広がる略長方形（四角形）の板状に形成される。第２の接続部６２は、Ｙ方向に延びている。すなわち、第２の接続部６２は、第２のリードフレーム１２のインナーリード４１と、略平行に延びている。
図４は、第１の実施形態の第２のリードフレーム１２と第１のコネクタ１４の一部とを概略的に示す例示的な断面図である。図４に示すように、第２の接続部６２は、第４の接続面６５を有する。第４の接続面６５は、第２の面の一例である。第４の接続面６５は、－Ｚ方向に向く略長方形（四角形）の略平坦な面である。すなわち、第４の接続面６５は、第２の接続面４５が向く方向の反対方向に向く。
図５は、第１の実施形態の第２のリードフレーム１２と第１のコネクタ１４の一部とを概略的に示す例示的な斜視図である。図５に示すように、第４の接続面６５は、Ｙ方向に延びている。Ｙ方向における第４の接続面６５の長さは、Ｘ方向における長さよりも長い。
第４の接続面６５は、第２のリードフレーム１２の第２の接続面４５と向かい合う。Ｙ方向において、第２の接続面４５は、第４の接続面６５よりも長い。なお、第２の接続面４５及び第４の接続面６５は、この例に限られない。
図４に示すように、第２の接続面４５と第４の接続面６５との間に、半田６８が介在する。半田６８は、導電性接着剤の一例である。半田６８は、有鉛半田又は無鉛半田である。導電性接着剤は、半田６８に限らず、例えば、銀ペーストや鑞であっても良い。
半田６８は、第１のコネクタ１４の第４の接続面６５を、第２のリードフレーム１２の第２の接続面４５に、機械的及び電気的に接続する。これにより、第１のコネクタ１４は、半導体チップ１０の第２の電極２６と、第２のリードフレーム１２とを、電気的に接続する。
図２に示すように、第２のコネクタ１５は、第３の接続部７１と、第４の接続部７２と、中間部７３とを有する。中間部７３は、第３の接続部７１と第４の接続部７２とを接続する。
第３の接続部７１は、半導体チップ１０の第３の電極２７の上に配置される。第３の接続部７１は、例えば半田のような導電性接着剤により、半導体チップ１０の第３の電極２７に機械的及び電気的に接続される。
図４は、第１の実施形態の第３のリードフレーム１３と第２のコネクタ１５の一部とを概略的に示し得る。図４に示すように、第４の接続部７２は、第５の接続面７５を有する。第５の接続面７５は、第２の面の一例となり得る。第５の接続面７５は、－Ｚ方向に向く略長方形（四角形）の略平坦な面である。
第４の接続部７２は、Ｘ－Ｙ平面上に広がる略長方形（四角形）の板状に形成される。第４の接続部７２は、Ｙ方向に延びている。このため、第５の接続面７５も、Ｙ方向に延びている。第５の接続面７５は、第３のリードフレーム１３の第３の接続面５５と向かい合う。
第３の接続面５５と第５の接続面７５との間に、半田７８が介在する。半田７８は、導電性接着剤の一例となり得る。半田７８は、第２のコネクタ１５の第５の接続面７５を、第３のリードフレーム１３の第３の接続面５５に、機械的及び電気的に接続する。これにより、第２のコネクタ１５は、半導体チップ１０の第３の電極２７と、第３のリードフレーム１３とを、電気的に接続する。
図３に示すように、封止樹脂１６は、半導体チップ１０、第１のリードフレーム１１のダイパッド３１、第２のリードフレーム１２のインナーリード４１、第３のリードフレーム１３のインナーリード５１、第１のコネクタ１４、及び第２のコネクタ１５を覆う。第１のリードフレーム１１のリード３２、第２のリードフレーム１２のアウターリード４２、及び第３のリードフレーム１３のアウターリード５２は、封止樹脂１６の外部に位置し、半導体装置１の端子として用いられる。
第１のリードフレーム１１のリード３２、第２のリードフレーム１２のアウターリード４２、及び第３のリードフレーム１３のアウターリード５２は、例えば、半田によって回路基板のパッドに接続される。これにより、半導体装置１が、当該回路基板に実装される。
図４に示すように、第２のリードフレーム１２の第２の接続面４５に、凹部８１が設けられる。本実施形態では、凹部８１は、溝８５を含んでいる。凹部８１及び溝８５は共に、凹部の一例である。凹部８１は、複数の溝８５、及び／又は他の凹部を含んでも良い。例えば、凹部８１は、孔、スリット、又は切欠きと称され得る凹部を含んでも良い。
溝８５は、第２の接続面４５から窪んだ部分である。第２の接続面４５は、第２の接続面４５の他の部分から窪むとともに溝８５を形成（規定）する凹面８６を含んでいる。溝８５及び凹面８６は、例えば、プレス加工により形成される。なお、溝８５及び凹面８６は、例えば、切削のような他の方法により形成されても良い。
図６は、第１の実施形態の第２の接続面４５及び第４の接続面６５を概略的に示す例示的な平面図である。図６は、第４の接続面６５を、二点鎖線で仮想的に示す。図６に示すように、溝８５は、Ｙ方向に延びている。なお、溝８５は、Ｙ方向に対して傾いた方向に延びても良い。
Ｙ方向（長手方向）における溝８５の長さは、Ｘ方向（短手方向）における溝８５の長さよりも長い。Ｘ方向は、第２の接続面４５に沿う方向であり、且つＹ方向と直交する方向である。
Ｙ方向において、溝８５は、第２の接続面４５よりも短い。溝８５は、Ｙ方向における第２の接続面４５の両端から離間している。なお、溝８５が、Ｙ方向における第２の接続面４５の一方の端部から他方の端部まで延びていても良い。
図４に示すように、溝８５は、Ｙ方向と直交する断面として、略半円形の断面を有する。凹面８６は、略半円筒状の曲面である。なお、溝８５及び凹面８６は、この例に限られない。例えば、溝８５は、略三角形、略四角形、略台形、又は他の形状の断面を有しても良い。
第１のコネクタ１４は、凸部９１を有する。凸部９１は、突起９５を含んでいる。凸部９１及び突起９５は共に、凸部の一例である。凸部９１は、複数の突起９５、及び／又は他の凸部を含んでも良い。例えば、凸部９１は、突出部、又はリブと称され得る凸部を含んでも良い。
突起９５は、第１のコネクタ１４の第４の接続面６５に設けられ、第４の接続面６５から突出する。また、第４の接続面６５は、凸面９６を含んでいる。凸面９６は、第４の接続面６５の他の部分から張り出し、突起９５の外面（表面）を形成する。突起９５及び凸面９６は、例えば、プレス加工により形成される。なお、突起９５及び凸面９６は、例えば、切削のような他の方法により形成されても良い。
図６に二点鎖線で示すように、突起９５は、Ｙ方向に延びている。なお、突起９５は、Ｙ方向に対して傾いた方向に延びても良い。Ｙ方向（長手方向）における突起９５の長さは、Ｘ方向（短手方向）における突起９５の長さよりも長い。
Ｙ方向において、突起９５は、第４の接続面６５よりも短い。突起９５は、Ｙ方向における第４の接続面６５の両端から離間している。なお、突起９５が、Ｙ方向における第４の接続面６５の一方の端部から他方の端部まで延びても良い。
図４に示すように、突起９５は、Ｙ方向と直交する断面として、略半円形の断面を有する。凸面９６は、略半円筒状の曲面である。なお、突起９５及び凸面９６は、この例に限られない。例えば、突起９５は、略三角形、略四角形、略台形、又は他の形状の断面を有しても良い。
突起９５の断面の半径は、溝８５の断面の半径よりも小さい。すなわち、溝８５と突起９５とは、互いに相似の断面形状を有する。溝８５の断面は、突起９５の断面よりも大きい。なお、溝８５と突起９５とは、この例に限らず、互いに異なる形状及び／又は同じ大きさを有しても良い。
図６に示すように、Ｙ方向において、突起９５の長さは、溝８５の長さよりも短い。例えば、Ｙ方向における突起９５の長さと溝８５の長さとの差は、Ｘ方向における突起９５の長さと溝８５の長さとの差よりも長い。なお、突起９５及び溝８５の寸法はこの例に限られない。
図４に示すように、突起９５は、溝８５に少なくとも部分的に収容されている。別の表現によれば、突起９５は、溝８５に嵌め込まれている。溝８５を形成する凹面８６と、突起９５を形成する凸面９６との間には、半田６８が介在する。
以下、半導体装置１の製造方法の一部について例示する。なお、半導体装置１の製造方法は以下の方法に限らず、他の方法が用いられても良い。まず、半導体チップ１０の第１の電極２５、又は第１のリードフレーム１１の第１の接続面３５に、半田ペーストが塗布される。半導体チップ１０は、当該半田ペーストが第１の電極２５と第１の接続面３５との間に介在するように、第１のリードフレーム１１の上に配置される。
次に、半導体チップ１０の第２の電極２６、又は第１のコネクタ１４の第１の接続部６１に、半田ペーストが塗布される。さらに、第２のリードフレーム１２の第２の接続面４５、又は第１のコネクタ１４の第４の接続面６５に、半田ペースト（半田６８）が塗布される。
半田ペースト（半田６８）は、第２の接続面４５のうち、凹面８６、又は他の部分に塗布されて良い。また、半田ペーストは、第４の接続面６５のうち、凸面９６、又は他の部分に塗布されて良い。
第１のコネクタ１４は、半田ペーストが第２の電極２６と第１の接続部６１との間に介在するように、半導体チップ１０の上に配置される。同時に、第１のコネクタ１４は、半田ペースト（半田６８）が第２の接続面４５と第４の接続面６５との間に介在するように、第２のリードフレーム１２の上に配置される。
次に、半導体チップ１０の第３の電極２７、又は第２のコネクタ１５の第３の接続部７１に、半田ペーストが塗布される。さらに、第３のリードフレーム１３の第３の接続面５５、又は第２のコネクタ１５の第５の接続面７５に、半田ペースト（半田７８）が塗布される。
第２のコネクタ１５は、半田ペーストが第３の電極２７と第３の接続部７１との間に介在するように、半導体チップ１０の上に配置される。同時に、第２のコネクタ１５は、半田ペースト（半田７８）が第３の接続面５５と第５の接続面７５との間に介在するように、第３のリードフレーム１３の上に配置される。
次に、リフローにより、半田ペーストが溶融及び固化される。リフローされた半田は、第１の電極２５と第１の接続面３５とを接続し、第２の電極２６と第１の接続部６１とを接続し、第３の電極２７と第２のコネクタ１５とを接続する。リフローされた半田７８は、第３の接続面５５と第５の接続面７５とを接続する。
リフローにより溶融させられた半田６８は、第２の接続面４５と第４の接続面６５との間で流動する。半田６８は、表面張力により、凹面８６及び凸面９６に付着し、第２の接続面４５の他の部分及び第４の接続面６５の他の部分にも付着する。
半田６８が溶融させられることで、第２のリードフレーム１２と、第１のコネクタ１４とが、互いに相対的に移動可能になる。例えば、第１のコネクタ１４は、第２のリードフレーム１２に対して、第２の接続面４５と第４の接続面６５との間の距離が略均等になるように移動する。さらに、第１のコネクタ１４が第２のリードフレーム１２に対して移動することで、突起９５が溝８５に嵌り込む。
溶融した半田６８の表面張力により、第１のコネクタ１４は、第２の接続面４５と第４の接続面６５とが略平行に延びるように移動させられる。溶融した半田６８の表面張力により、突起９５は、溝８５と略平行に延びるように移動させられる。さらに、溶融した半田６８の表面張力により、突起９５は、溝８５の略中央に位置するように移動させられる。言い換えると、突起９５は、凸面９６と凹面８６との間の距離が略均等になるように移動させられる。
第１のコネクタ１４は、溶融した半田６８の表面張力により、第２のリードフレーム１２に対して所望の位置に移動させられる。当該所望の位置は、例えば、第２の接続面４５及び第４の接続面６５の形状と、凹部８１及び凸部９１の位置及び形状とにより設定され得る。このように、溶融した半田６８の表面張力により、第２のリードフレーム１２と第１のコネクタ１４との位置合わせが行われる。
溶融した半田６８は、例えば、第２のリードフレーム１２に対し、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びＺ軸と平行な回転軸まわりの回転方向に、第１のコネクタ１４を移動させ、位置合わせを行う。例えば、第１のコネクタ１４が第２のリードフレーム１２に対し、Ｚ軸と平行な回転軸まわりに傾いていた場合、溶融した半田６８の表面張力は、第１のコネクタ１４を、第２のリードフレーム１２に対し、当該回転軸まわりに回転させる。これにより、第１のコネクタ１４を、第２のリードフレーム１２に対する所望の位置へ移動させる。
溶融した半田６８は、第１のコネクタ１４を移動させることで、第２のリードフレーム１２に対する所望の位置からの第１のコネクタ１４の位置のずれを低減（修正）する。リフロー後において、第２のリードフレーム１２と第１のコネクタ１４との相対的な位置が、所望の位置から僅かにずれていても良い。
半田６８，７８を含む複数の半田がリフローされた後、封止樹脂１６により、半導体チップ１０と、第１のリードフレーム１１、第２のリードフレーム１２、及び第３のリードフレーム１３の一部と、第１のコネクタ１４と、第２のコネクタ１５と、が封止される。以上により、半導体装置１が製造される。
以上説明された第１の実施形態に係る半導体装置１において、第１のコネクタ１４は、半田６８によって第２のリードフレーム１２の第２の接続面４５に接続された第４の接続面６５と、第４の接続面６５に設けられるとともに第２の接続面４５の凹部８１に少なくとも部分的に収容された凸部９１と、を有する。一般的に、半田６８が溶融することで、第１のコネクタ１４は、第２のリードフレーム１２に対して移動可能となり、所望の位置からずれる可能性がある。しかし、本実施形態では、半田６８が溶融した際に、凸部９１が凹部８１に嵌る。これにより、第２のリードフレーム１２に対する第１のコネクタ１４の位置が所望の位置からずれることが抑制される。すなわち、半田６８の溶融により生じる半導体装置１の品質の低下が抑制される。
また、一般的に、短手方向（Ｘ方向）において半田６８の全域にクラックが生じると、半田６８に破断が生じる虞がある。本実施形態では、第２の接続面４５が延びる方向（Ｙ方向、長手方向）における凹部８１及び凸部９１の長さは、第２の接続面４５に沿うとともに第２の接続面４５が延びる方向と直交する方向（Ｘ方向、短手方向）における凹部８１及び凸部９１の長さよりも長い。言い換えると、凹部８１及び凸部９１は、大よそ長手方向に延びている。これにより、短手方向における両端の間の第２の接続面４５及び第４の接続面６５の長さが、凹部８１（凹面８６）及び凸部９１（凸面９６）によって増大する。すなわち、図４に示すように、短手方向における両端の間の、第２の接続面４５と第４の接続面６５とを接続する半田６８の長さＬが増大する。従って、短手方向に延びるクラックにより半田６８が破断することが抑制される。すなわち、半田６８の破断により生じる半導体装置１の品質の低下が抑制される。
また、一般的に、リフローにおいて、第２のリードフレーム１２は、第２の接続面４５が上方向に向くように配置される。このため、溶融した半田６８は、凹部８１の内部に溜まることができ、第２の接続面４５の外部に流出することが抑制される。
凹部８１及び凸部９１は、互いに相似の断面形状を有する。凹部８１の断面は、凸部９１の断面よりも大きい。これにより、凹部８１と凸部９１との間における半田６８の厚さが略一定になり、表面張力により決まる第２のリードフレーム１２に対する第１のコネクタ１４の位置が一定しやすい。従って、第２のリードフレーム１２に対する第１のコネクタ１４の位置が所望の位置からずれることが抑制される。
凹部８１及び凸部９１は、第２の接続面４５が延びる方向に延びる。これにより、凹部８１及び凸部９１をより長く設定できる。凹部８１及び凸部９１が長いと、溶融した半田６８により、第２のリードフレーム１２に対する第１のコネクタ１４の傾きが修正されやすい。従って、第２のリードフレーム１２に対する第１のコネクタ１４の位置が所望の位置からずれることが抑制される。
凹部８１は、第２の接続面４５が延びる方向における第２の接続面４５の両端から離間している。これにより、長手方向における第２の接続面４５の端から、溶融した半田６８が流出することが抑制される。
第２の接続面４５が延びる方向において、凸部９１の長さは、凹部８１の長さよりも短い。これにより、半田６８が溶融した際に、凸部９１が凹部８１に嵌りやすくなる。従って、第２のリードフレーム１２に対する第１のコネクタ１４の位置が所望の位置からずれることが抑制される。
（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態について、図７乃至図９を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。
図７は、第２の実施形態に係る第２のリードフレーム１２と第１のコネクタ１４の一部とを概略的に示す例示的な斜視図である。図８は、第２の実施形態の第２のリードフレーム１２と第１のコネクタ１４の一部とを概略的に示す例示的な断面図である。図９は、第２の実施形態の第２の接続面４５及び第４の接続面６５を概略的に示す例示的な平面図である。
図７に示すように、第２の実施形態の凹部８１は、複数の第１の溝１０１と、複数の第２の溝１０２とを含んでいる。凹部８１、第１の溝１０１、及び第２の溝１０２は共に、凹部の一例である。
第１の溝１０１及び第２の溝１０２は、第２の接続面４５から窪んだ部分である。また、第２の接続面４５は、複数の凹面１０６を含んでいる。凹面１０６は、第２の接続面４５の他の部分から窪み、対応する第１の溝１０１又は第２の溝１０２を形成（規定）する。
第１の溝１０１、第２の溝１０２、及び凹面１０６は、例えば、プレス加工により形成される。なお、第１の溝１０１、第２の溝１０２、及び凹面１０６は、例えば、切削のような他の方法により形成されても良い。
第１の溝１０１及び第２の溝１０２はそれぞれ、Ｙ方向に延びている。なお、第１の溝１０１及び第２の溝１０２はそれぞれ、Ｙ方向に対して傾いた方向に延びても良い。第１の溝１０１及び第２の溝１０２のそれぞれにおいて、Ｙ方向（長手方向）における長さが、Ｘ方向（短手方向）における長さよりも長い。
Ｙ方向において、第１の溝１０１及び第２の溝１０２はそれぞれ、第２の接続面４５よりも短い。第１の溝１０１及び第２の溝１０２は、Ｙ方向における第２の接続面４５の両端から離間している。なお、第１の溝１０１及び第２の溝１０２のうち少なくとも一つが、Ｙ方向における第２の接続面４５の一方の端部及び他方の端部のうち少なくとも一方から延びていても良い。
図８に示すように、第１の溝１０１及び第２の溝１０２はそれぞれ、Ｙ方向と直交する断面として、略半円形の断面を有する。第１の溝１０１と、第２の溝１０２とは、略同一形状の断面を有する。凹面１０６は、略半円筒状の曲面である。なお、第１の溝１０１、第２の溝１０２、及び凹面１０６は、この例に限られない。例えば、第１の溝１０１と第２の溝１０２とが、互いに異なる形状の断面を有しても良い。
複数の第１の溝１０１は、Ｘ方向に並んでいる。複数の第２の溝１０２も、Ｘ方向に並んでいる。図７に示すように、第１の溝１０１と第２の溝１０２とは、Ｙ方向に互いに離間して配置されている。このため、Ｙ方向における第１の溝１０１と第２の溝１０２との間に、中間面１０７が設けられる。中間面１０７は、第２の接続面４５の一部であり、＋Ｚ方向に向く略平坦な部分である。
第２の実施形態の凸部９１は、複数の第１の突起１１１と、複数の第２の突起１１２とを含んでいる。凸部９１、第１の突起１１１、及び第２の突起１１２は共に、凸部の一例である。
第１の突起１１１及び第２の突起１１２はそれぞれ、第１のコネクタ１４の第４の接続面６５に設けられ、第４の接続面６５から突出する。また、第４の接続面６５は、凸面１１６を含んでいる。凸面１１６は、第４の接続面６５の他の部分から張り出し、対応する第１の突起１１１又は第２の突起１１２の外面（表面）を形成する。
第１の突起１１１、第２の突起１１２、及び凸面１１６は、例えば、プレス加工により形成される。なお、第１の突起１１１、第２の突起１１２、及び凸面１１６は、例えば、切削のような他の方法により形成されても良い。
図９に二点鎖線で示すように、第１の突起１１１及び第２の突起１１２はそれぞれ、Ｙ方向に延びている。なお、第１の突起１１１及び第２の突起１１２はそれぞれ、Ｙ方向に対して傾いた方向に延びても良い。第１の突起１１１及び第２の突起１１２のそれぞれにおいて、Ｙ方向（長手方向）における長さは、Ｘ方向（短手方向）における長さよりも長い。
Ｙ方向において、第１の突起１１１及び第２の突起１１２はそれぞれ、第４の接続面６５よりも短い。第１の突起１１１及び第２の突起１１２は、Ｙ方向における第４の接続面６５の両端から離間している。なお、第１の突起１１１及び第２の突起１１２のうち少なくとも一つが、Ｙ方向における第４の接続面６５の一方の端部及び他方の端部のうち少なくとも一方から延びても良い。
図８に示すように、第１の突起１１１及び第２の突起１１２はそれぞれ、Ｙ方向と直交する断面として、略半円形の断面を有する。第１の突起１１１と第２の突起１１２とは、略同一形状の断面を有する。凸面１１６は、略半円筒状の曲面である。なお、第１の突起１１１、第２の突起１１２、及び凸面１１６は、この例に限られない。例えば、第１の突起１１１と第２の突起１１２とは、互いに異なる形状の断面を有しても良い。
複数の第１の突起１１１は、Ｘ方向に並んでいる。複数の第２の突起１１２も、Ｘ方向に並んでいる。図７に示すように、第１の突起１１１と第２の突起１１２とは、Ｙ方向に互いに離間して配置されている。このため、Ｙ方向における第１の突起１１１と第２の突起１１２との間に、中間面１１７が設けられる。中間面１１７は、第４の接続面６５の一部であり、－Ｚ方向に向く略平坦な部分である。
図８に示すように、第１の突起１１１の断面の半径は、第１の溝１０１の断面の半径よりも小さい。すなわち、第１の溝１０１と第１の突起１１１とは、互いに相似の断面形状を有する。第１の溝１０１の断面は、第１の突起１１１の断面よりも大きい。なお、第１の溝１０１と第１の突起１１１とは、この例に限らず、互いに異なる形状及び／又は同じ大きさを有しても良い。第２の溝１０２と第２の突起１１２とも、同じく、互いに相似の断面形状を有する。第２の溝１０２の断面は、第２の突起１１２の断面よりも大きい。
図９に示すように、Ｙ方向において、第１の突起１１１の長さは、第１の溝１０１の長さよりも短い。また、Ｙ方向において、第２の突起１１２の長さは、第２の溝１０２の長さよりも短い。なお、第１の溝１０１、第２の溝１０２、第１の突起１１１、及び第２の突起１１２の寸法はこの例に限られない。
図８に示すように、複数の第１の突起１１１はそれぞれ、対応する第１の溝１０１に少なくとも部分的に収容される。また、複数の第２の突起１１２はそれぞれ、対応する第２の溝１０２に少なくとも部分的に収容される。別の表現によれば、複数の第１の突起１１１及び複数の第２の突起１１２はそれぞれ、対応する第１の溝１０１又は第２の溝１０２に嵌め込まれている。第１の溝１０１又は第２の溝１０２を形成する凹面１０６と、第１の突起１１１又は第２の突起１１２を形成する凸面１１６との間には、半田６８が介在する。
以上説明された第２の実施形態の半導体装置１において、複数の第１の溝１０１及び第１の突起１１１が、第２の接続面４５に沿うとともに第２の接続面４５が延びる方向と直交する方向（Ｘ方向、短手方向）に並ぶ。これにより、短手方向における両端の間の第２の接続面４５及び第４の接続面６５の長さが、第１の溝１０１（凹面１０６）及び第１の突起１１１（凸面１１６）によってさらに増大する。すなわち、図８に示すように、短手方向における両端の間の、第２の接続面４５と第４の接続面６５とを接続する半田６８の長さＬが増大する。従って、短手方向に延びるクラックにより半田６８が破断することが抑制される。
第１の溝１０１と第２の溝１０２とが、第２の接続面４５が延びる方向（Ｙ方向、長手方向）に互いに離間している。さらに、第１の突起１１１と第２の突起１１２とが、長手方向に互いに離間している。これにより、第２のリードフレーム１２の中間面１０７と、第１のコネクタ１４の中間面１１７と、の間を溶融した半田６８が流動することが可能となる。従って、中間面１０７，１１７の間を通って半田６８が均等に広がることができ、短手方向において半田６８が偏在することが抑制される。
以上の実施形態において、凹部８１は、第２のリードフレーム１２のみならず、第３のリードフレーム１３の第３の接続面５５にも設けられて良い。さらに、第１のコネクタ１４のみならず、第２のコネクタ１５も凸部９１を有しても良い。この場合、以上の凹部８１及び凸部９１に係る記載が、第２のリードフレーム１２、第１のコネクタ１４、第２の接続面４５、第４の接続面６５、及び半田６８を、第３のリードフレーム１３、第２のコネクタ１５、第３の接続面５５、第５の接続面７５、及び半田７８と読み替えられることで、第３のリードフレーム１３の凹部８１と第２のコネクタ１５の凸部９１とについて説明し得る。
以上説明された少なくとも一つの実施形態によれば、導電部材は、導電性接着剤によって第２のリードフレームの第１の面に接続された第２の面と、第２の面に設けられるとともに第１の面の凹部に少なくとも部分的に収容された凸部と、を有する。これにより、導電性接着剤が溶融した際に、凸部が凹部に嵌るため、第２のリードフレームに対する導電部材の位置が所望の位置からずれることが抑制される。また、一般的に、短手方向において導電性接着剤の全域にクラックが生じると、導電性接着剤に破断が生じる虞がある。本実施形態では、第１の面が延びる方向（長手方向）における凹部及び凸部の長さは、第１の面に沿うとともに第１の面が延びる方向と直交する方向（短手方向）における凹部及び凸部の長さよりも長い。言い換えると、凹部及び凸部は、大よそ長手方向に延びている。これにより、短手方向における両端の間の第１の面及び第２の面の長さが、凹部及び凸部によって増大する。すなわち、短手方向における両端の間の、第１の面と第２の面とを接続する導電性接着剤の長さが増大する。従って、短手方向に延びるクラックにより導電性接着剤が破断することが抑制される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］
第１のリードフレームと、
凹部が設けられた第１の面を有し、前記第１のリードフレームから離間した第２のリードフレームと、
前記第１のリードフレームに搭載された半導体チップと、
導電性接着剤によって前記第１の面に接続された第２の面と、前記第２の面に設けられるとともに前記凹部に少なくとも部分的に収容された凸部と、を有し、前記半導体チップと前記第２のリードフレームとを電気的に接続する導電部材と、
を具備し、
前記第１の面が延びる方向における前記凹部の長さは、前記第１の面に沿うとともに前記第１の面が延びる方向と直交する方向における前記凹部の長さよりも長く、
前記第１の面が延びる方向における前記凸部の長さは、前記第１の面に沿うとともに前記第１の面が延びる方向と直交する方向における前記凸部の長さよりも長い、
半導体装置。
［２］
前記凹部及び前記凸部は、互いに相似の断面形状を有し、
前記凹部の断面は、前記凸部の断面よりも大きい、
［１］の半導体装置。
［３］
前記凹部は、前記第１の面が延びる方向に延び、
前記凸部は、前記第１の面が延びる方向に延びる、
［１］又は［２］の半導体装置。
［４］
前記凹部は、前記第１の面が延びる方向における前記第１の面の両端から離間した、［１］乃至［３］のいずれか一つの半導体装置。
［５］
前記第１の面が延びる方向において、前記凸部の長さは、前記凹部の長さよりも短い、［１］乃至［４］のいずれか一つの半導体装置。
［６］
前記第１の面に、前記第１の面に沿うとともに前記第１の面が延びる方向と直交する方向に並んだ複数の前記凹部が設けられ、
前記第２の面に、前記第１の面に沿うとともに前記第１の面が延びる方向と直交する方向に並んだ複数の前記凸部が設けられた、
［１］乃至［５］のいずれか一つの半導体装置。
［７］
前記第１の面に、前記第１の面が延びる方向に互いに離間した複数の前記凹部が設けられ、
前記第２の面に、前記第１の面が延びる方向に互いに離間した複数の前記凸部が設けられた、
［１］乃至［６］のいずれか一つの半導体装置。
１…半導体装置、１０…半導体チップ、１１…第１のリードフレーム、１２…第２のリードフレーム、１４…第１のコネクタ、４５…第２の接続面、６５…第４の接続面、６８…半田、８１…凹部、８５…溝、９１…凸部、９５…突起、１０１…第１の溝、１０２…第２の溝、１１１…第１の突起、１１２…第２の突起。

Claims (8)

  1. 第１のリードフレームと、
    第１の面を有し、前記第１の面から窪んだ凹部が設けられ、前記第１のリードフレームから離間した第２のリードフレームと、
    前記第１のリードフレームに搭載された半導体チップと、
    導電性接着剤によって前記第１の面に接続された第２の面と、前記第２の面から突出して前記凹部に少なくとも部分的に収容されるとともに前記導電性接着剤によって前記凹部の内面に接続された凸部と、を有し、前記半導体チップと前記第２のリードフレームとを電気的に接続する導電部材と、
    を具備し、
    前記第１の面が延びる方向における前記凹部の長さは、前記第１の面に沿うとともに前記第１の面が延びる方向と直交する方向における前記凹部の長さよりも長く、
    前記第１の面が延びる方向における前記凸部の長さは、前記第１の面に沿うとともに前記第１の面が延びる方向と直交する方向における前記凸部の長さよりも長く、
    前記凹部と前記凸部とは、前記第１の面が延びる方向と直交する断面の形状が互いに相似し、
    前記凹部の断面は、前記凸部の断面よりも大きい、
    半導体装置。
  2. 前記凹部は、前記第１の面が延びる方向に延び、
    前記凸部は、前記第１の面が延びる方向に延びる、
    請求項１の半導体装置。
  3. 前記凹部は、前記第１の面が延びる方向における前記第１の面の両端から離間した、請求項１又は請求項２の半導体装置。
  4. 前記第１の面が延びる方向において、前記凸部の長さは、前記凹部の長さよりも短い、請求項１乃至請求項３のいずれか一つの半導体装置。
  5. 前記第１の面に、前記第１の面に沿うとともに前記第１の面が延びる方向と直交する方向に並んだ複数の前記凹部が設けられ、
    前記第２の面に、前記第１の面に沿うとともに前記第１の面が延びる方向と直交する方向に並んだ複数の前記凸部が設けられた、
    請求項１乃至請求項４のいずれか一つの半導体装置。
  6. 前記第１の面に、前記第１の面が延びる方向に互いに離間した複数の前記凹部が設けられ、
    前記第２の面に、前記第１の面が延びる方向に互いに離間した複数の前記凸部が設けられた、
    請求項１乃至請求項５のいずれか一つの半導体装置。
  7. 前記凸部は前記第２の面の外縁から離間している、
    請求項１乃至請求項６のいずれか一つの半導体装置。
  8. 前記凹部と前記凸部とのそれぞれの断面の形状は半円形である、
    請求項１乃至請求項７のいずれか一つの半導体装置。
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