半导体装置的制造方法及半导体装置与流程

1.本发明涉及半导体装置的制造方法及半导体装置。


背景技术：

2.当前，公开了具有从引线框的4个侧面各自延伸至外部的引线端子的半导体装置(例如，参照专利文献1)。
3.专利文献1：日本特开2014-93303号公报
4.在专利文献1中，与具有仅从引线框的4个侧面中的相对的2个侧面延伸至外部的引线端子的结构相比，能够使模塑树脂部小型化。但是，由于是引线端子还从相对的2个侧面以外的侧面延伸至外部的结构，因此，引线框的尺寸变大。因此，能够设置于1片引线框的半导体装置的数量减少，因此，能够一起生产的半导体装置的数量减少，存在半导体装置的制造成本升高的问题。


技术实现要素：

5.本发明就是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于提供能够降低制造成本的半导体装置的制造方法及半导体装置。
6.为了解决上述课题，本发明涉及的半导体装置的制造方法具有以下工序：工序(a)，准备引线框，该引线框具有与在俯视观察时的第1边侧配置的功率侧端子连接的开关元件用管芯焊盘、连接至在与第1边相对的第2边侧配置的控制侧端子的控制元件用管芯焊盘和在与第1边以及第2边不同的第3边侧设置的第3边侧梁部；工序(b)，在开关元件用管芯焊盘载置开关元件以及二极管元件，在控制元件用管芯焊盘载置对开关元件进行控制的控制元件；工序(c)，以功率侧端子、控制侧端子和第3边侧梁部的一部分凸出至外部的方式，通过模塑树脂对开关元件、二极管元件以及控制元件进行封装；以及工序(d)，从第3边侧梁部切出而形成从第3边侧梁部的一部分延伸出来的第3边侧梁端子。
7.发明的效果
8.根据本发明，半导体装置的制造方法具有从第3边侧梁部切出而形成从第3边侧梁部的一部分延伸出来的第3边侧梁端子的工序，因此能够降低制造成本。
附图说明
9.图1是表示实施方式1涉及的半导体装置的结构的一个例子的剖视图。
10.图2是表示实施方式1涉及的半导体装置的结构的一个例子的俯视图。
11.图3是表示实施方式1涉及的半导体装置的结构的一个例子的电路图。
12.图4是表示实施方式1涉及的半导体装置的制造工序的一个例子的流程图。
13.图5是表示实施方式1涉及的半导体装置的制造工序的一个例子的俯视图。
14.图6是表示实施方式1涉及的半导体装置的制造工序的一个例子的俯视图。
15.图7是表示实施方式1涉及的半导体装置的外观的一个例子的俯视图。
16.图8是表示实施方式1涉及的半导体装置的外观的一个例子的侧视图。
17.图9是表示实施方式2涉及的半导体装置的制造工序的一个例子的俯视图。
18.图10是表示实施方式2涉及的半导体装置的外观的一个例子的俯视图。
19.图11是表示实施方式2涉及的半导体装置的外观的一个例子的侧视图。
20.图12是表示实施方式2涉及的半导体装置的外观的一个例子的俯视图。
21.图13是表示实施方式3涉及的半导体装置的外观的一个例子的俯视图。
22.图14是表示实施方式3涉及的半导体装置的外观的一个例子的侧视图。
23.图15是表示实施方式4涉及的半导体装置的外观的一个例子的俯视图。
24.图16是表示实施方式4涉及的半导体装置的外观的一个例子的侧视图。
25.图17是表示实施方式5涉及的半导体装置的制造工序的一个例子的俯视图。
26.图18是表示实施方式5涉及的半导体装置的外观的一个例子的俯视图。
27.图19是表示实施方式5涉及的半导体装置的外观的一个例子的侧视图。
28.图20是用于对实施方式5涉及的半导体装置的效果进行说明的图。
29.图21是用于对实施方式5涉及的半导体装置的效果进行说明的图。
具体实施方式
30.＜实施方式1＞
31.图1是表示实施方式1涉及的半导体装置的结构的一个例子的剖视图。图2是表示实施方式1涉及的半导体装置的结构的一个例子的俯视图。图3是表示实施方式1涉及的半导体装置的结构的一个例子的电路图。
32.如图1～3所示，半导体装置具有：开关元件即功率芯片5；二极管元件即续流二极管6；控制元件即ic 2(高压ic 9、低压ic 10)，其对功率芯片5进行控制；以及自举二极管3。如图2所示，沿纸面的上下方向分别设置有6个功率芯片5、6个续流二极管6以及3个自举二极管3。
33.功率芯片5以及续流二极管6载置于功率芯片用管芯焊盘11，在功率芯片用管芯焊盘11连接有功率侧端子4。此外，功率侧端子4包含p端子、u端子、v端子、w端子、nu端子、nv端子以及nw端子。
34.ic 2载置于ic用管芯焊盘13，自举二极管3载置于控制元件用管芯焊盘12，在ic用管芯焊盘13以及控制元件用管芯焊盘12各自连接有控制侧端子1。此外，控制侧端子1包含vs(u)端子、vb(u)端子、vs(v)端子、vb(v)端子、vs(w)端子、vb(w)端子、up端子、vp端子、wp端子、vcc端子、gnd端子、un端子、vn端子、wn端子、第1功能端子以及第2功能端子。
35.功率芯片5、续流二极管6以及ic 2通过导线7而连接。另外，功率芯片5、续流二极管6、ic 2以及自举二极管3被模塑树脂8封装。功率侧端子4以及控制侧端子1在模塑树脂8处从相对的侧面凸出至外部。这样，实施方式1涉及的半导体装置是被模塑树脂8封装的在大功率用途中使用的电力用半导体装置。
36.图4是表示实施方式1涉及的半导体装置的制造工序的一个例子的流程图。此外，图4所示的步骤s1、步骤s2以及步骤s3的顺序不限于此，可以是任意的顺序。
37.在步骤s1的功率芯片管芯键合工序中，如图5所示，在功率芯片用管芯焊盘11之上载置功率芯片5，将功率芯片5与功率芯片用管芯焊盘11电连接。功率芯片用管芯焊盘11是
引线框14的一部分。
38.在步骤s2的二极管管芯键合工序中，如图5所示，在功率芯片用管芯焊盘11之上载置续流二极管6，将续流二极管6与功率芯片用管芯焊盘11电连接。
39.在步骤s3的ic管芯键合工序中，如图5所示，在ic用管芯焊盘13之上载置高压ic 9以及低压ic 10，将高压ic 9以及低压ic 10与ic用管芯焊盘13电连接。ic用管芯焊盘13是引线框14的一部分。
40.此外，在控制元件用管芯焊盘12之上载置自举二极管3，将自举二极管3与控制元件用管芯焊盘12电连接的工序可以在步骤s2或者步骤s3的任意者中进行。
41.在步骤s4的导线键合工序中，如图5所示，通过导线7而将功率芯片5与续流二极管6、将功率芯片5与高压ic 9、将功率芯片5与低压ic 10、将高压ic 9与自举二极管3等电连接。
42.在步骤s5的传递模塑工序中，如图6所示，以功率侧端子4、控制侧端子1和侧梁(side rail)部15(在与第1边以及第2边不同的第3边侧设置的第3边侧梁部)的一部分凸出至外部的方式，通过模塑树脂8将功率芯片5、续流二极管6、高压ic 9、低压ic 10以及自举二极管3封装。
43.在步骤s6的连杆切割工序中，针对将功率侧端子4所包含的各端子间连结起来的连杆以及将控制侧端子1所包含的各端子间连结起来的连杆，将它们各自切断而去除。由此，各端子被分离开。如图5所示，功率侧端子4即p端子、u端子、v端子、w端子、nu端子、nv端子以及nw端子配置于引线框14的第1边侧。另外，控制侧端子1即vs(u)端子、vb(u)端子、vs(v)端子、vb(v)端子、vs(w)端子、vb(w)端子、up端子、vp端子、wp端子、vcc端子、gnd端子、un端子、vn端子、wn端子配置于与第1边相对的第2边侧。此时，第1功能端子以及第2功能端子未配置于引线框14的第2边侧。
44.在步骤s7的引线切割工序中，将引线框14的外周部(在图6中，标有阴影的部分)切断而去除。由此，从侧梁部15形成第1功能端子以及第2功能端子。即，第1功能端子以及第2功能端子(第3边侧梁端子)以从在引线框14的第3边侧设置的侧梁部15的一部分延伸的方式而形成。
45.在步骤s8的引线成形工序中，如图7、8所示，通过对功率侧端子4以及控制侧端子1进行弯折而使各端子成为所期望的形状。
46.综上所述，根据实施方式1，使以往在引线框的第2边侧配置的第1功能端子以及第2功能端子是从在引线框的第3边侧设置的侧梁部15形成的，因此，不仅能够使模塑树脂小型化(即，使半导体装置小型化)，还能够减小引线框的尺寸。因此，能够设置于1片引线框的半导体装置的数量没有减少，能够一起生产的半导体装置的数量增加，能够降低半导体装置的制造成本。
47.另外，通过仅在引线框14的侧梁部15形成第1功能端子以及第2功能端子，从而在将已完成的半导体装置(产品)装进了箱(管等)中时，能够防止端子彼此的摩擦以及接触，能够预防产品的破坏。
48.此外，在上面，对在引线框14的侧梁部15形成第1功能端子以及第2功能端子的结构进行了说明，但不限于此。在侧梁部15形成的端子的种类、数量以及将这些端子弯折的方向可以是任意的。另外，也可以从侧梁部16而非侧梁部15形成端子。在这种情况下，例如，也
可以从侧梁部16形成vs(u)端子以及vb(u)端子。
49.＜实施方式2＞
50.在实施方式1中，对在引线框14的侧梁部15形成第1功能端子以及第2功能端子的结构进行了说明。在实施方式2中，特征在于，在引线框14的侧梁部16也形成端子。其它结构以及制造工序与实施方式1相同，因此这里省略详细说明。
51.图9是表示实施方式2涉及的半导体装置的制造工序的一个例子的俯视图，示出图6所示的步骤s6的连杆切割工序后的半导体装置。图10是表示实施方式2涉及的半导体装置的外观的一个例子的俯视图。图11是表示实施方式2涉及的半导体装置的外观的一个例子的侧视图。
52.在图6所示的步骤s7的引线切割工序中，将引线框14的外周部(在图9中，标有阴影的部分)切断而去除。由此，从侧梁部15(第3边侧梁部)形成第1功能端子以及第2功能端子(第3边侧梁端子)。
53.另外，从侧梁部16(在与第3边相对的第4边侧设置的第4边侧梁部)形成vs(u)端子以及vb(u)端子。即，vs(u)端子以及vb(u)端子(第4边侧梁端子)以从在引线框14的第4边侧设置的侧梁部16的一部分延伸的方式而形成。
54.在第3边侧设置的第1功能端子以及第2功能端子从模塑树脂8凸出的位置不与在第4边侧设置的vs(u)端子以及vb(u)端子从模塑树脂8凸出的位置相对。
55.综上所述，根据实施方式2，使以往在引线框的第2边侧配置的第1功能端子以及第2功能端子是从在引线框的第3边侧设置的侧梁部15形成的，从在引线框的第4边侧设置的侧梁部16形成vs(u)端子以及vb(u)端子，因此，与实施方式1相比，不仅能够使模塑树脂小型化(即，使半导体装置小型化)，还能够减小引线框的尺寸。由此，与实施方式1相比，能够降低半导体装置的制造成本。
56.另外，在第3边侧设置的第1功能端子以及第2功能端子从模塑树脂8凸出的位置不与在第4边侧设置的vs(u)端子以及vb(u)端子从模塑树脂8凸出的位置相对。因此，如图12所示，在将已完成的半导体装置(产品)装进了箱(管等)中时，能够防止端子彼此的摩擦以及接触，能够预防产品的破坏。
57.此外，在上面，对在引线框14的侧梁部15形成第1功能端子以及第2功能端子，在引线框14的侧梁部16形成vs(u)端子以及vb(u)端子的结构进行了说明，但不限于此。在侧梁部15以及侧梁部16各自形成的端子的种类、数量以及将这些端子弯折的方向可以是任意的。
58.＜实施方式3＞
59.在实施方式1中，对从在引线框的第3边侧设置的侧梁部15形成以往在引线框的第2边侧配置的对应于现有功能的第1功能端子以及第2功能端子的情况进行了说明。在实施方式3中，特征在于，从在引线框的第3边侧设置的侧梁部15形成对应于新追加的功能的端子。其它结构以及制造工序与实施方式1相同，因此这里省略详细说明。
60.图13是表示实施方式3涉及的半导体装置的外观的一个例子的俯视图。图14是表示实施方式3涉及的半导体装置的外观的一个例子的侧视图。
61.如图13所示，从侧梁部15(第3边侧梁部)形成第3功能端子以及第4功能端子(第3边侧梁端子)。另外，包含第1功能端子以及第2功能端子的现有的端子设置于引线框14的第
2边侧。
62.综上所述，根据实施方式3，从在引线框的第3边侧设置的侧梁部形成对应于新追加的功能的端子，因此，无需改变已完成的半导体装置的尺寸(产品尺寸)，即可将新功能搭载于半导体装置。
63.另外，引线框的尺寸也不变，能够设置于1片引线框的半导体装置的数量没有减少，因此，能够防止半导体装置的制造成本的增加。
64.此外，在上面，对在引线框14的侧梁部15形成第3功能端子以及第4功能端子的结构进行了说明，但不限于此。在侧梁部15形成的端子的种类、数量以及将这些端子弯折的方向可以是任意的。另外，也可以从侧梁部16而非侧梁部15形成端子。在这种情况下，例如，也可以从侧梁部16形成第3功能端子以及第4功能端子。
65.＜实施方式4＞
66.在实施方式3中，对在引线框14的侧梁部15形成对应于新追加的功能的端子的结构进行了说明。在实施方式4中，特征在于，在引线框14的侧梁部16也形成对应于新追加的功能的端子。其它结构以及制造工序与实施方式3相同，因此这里省略详细说明。
67.图15是表示实施方式4涉及的半导体装置的外观的一个例子的俯视图。图16是表示实施方式4涉及的半导体装置的外观的一个例子的侧视图。
68.如图15所示，从侧梁部15(第3边侧梁部)形成对应于新追加的功能的端子即第3功能端子以及第4功能端子(第3边侧梁端子)。另外，从侧梁部16(第4边侧梁部)形成对应于新追加的功能的端子即第5功能端子以及第6功能端子(第4边侧梁端子)。另外，包含第1功能端子以及第2功能端子的现有的端子设置于引线框14的第2边侧。
69.综上所述，根据实施方式4，从在引线框的第3边侧以及第4边侧各自设置的侧梁部形成对应于新追加的功能的端子。由此，不会增加制造成本，与实施方式3相比，能够增加新追加的功能的数量。
70.此外，在上面，对在引线框14的侧梁部15形成第3功能端子以及第4功能端子，在引线框14的侧梁部16形成第5功能端子以及第6功能端子的结构进行了说明，但不限于此。在侧梁部15以及侧梁部16各自形成的端子的种类、数量以及将这些端子弯折的方向可以是任意的。
71.＜实施方式5＞
72.图17是表示实施方式5涉及的半导体装置的制造工序的一个例子的俯视图，示出图6所示的步骤s6的连杆切割工序后的半导体装置。图18是表示实施方式5涉及的半导体装置的外观的一个例子的俯视图。图19是表示实施方式5涉及的半导体装置的外观的一个例子的侧视图。
73.在图6所示的步骤s7的引线切割工序中，将引线框14的外周部(在图17中，标有阴影的部分)切断而去除。由此，从将引线框14的侧梁部15(第3边侧梁部)与ic用管芯焊盘13连接的悬吊部17形成朝向设置有功率侧端子4的第1边侧而延伸的gnd端子。即，gnd端子由悬吊部17和被从侧梁部15切出的部分构成，其朝向与功率侧端子4的朝向相同。
74.综上所述，根据实施方式5，将gnd端子配置于靠近nu端子、nv端子以及nw端子的位置。在将现有的gnd端子与nu端子、nv端子以及nw端子连接的结构(图20)中，将nu端子、nv端子以及nw端子与gnd端子连接的配线长度变长，成为电感的增加以及浪涌电压的增加的原
因。另一方面，根据图21所示的实施方式5的结构，能够使半导体装置的尺寸维持原样而缩短将nu端子、nv端子以及nw端子与gnd端子连接的配线长度，能够防止电感的增加，抑制浪涌电压的增加。
75.此外，实施方式5涉及的半导体装置不限于在上面说明过的结构，也可以是与在实施方式1～4中说明过的结构任意地组合的结构。
76.＜实施方式6＞
77.在实施方式6中，特征在于，使实施方式1～5涉及的半导体装置所具有的功率芯片5以及续流二极管6由宽带隙半导体构成。这里，作为宽带隙半导体，例如存在sic以及gan等。其它结构以及半导体装置的制造方法与实施方式1～5都相同，因此这里省略详细说明。
78.由宽带隙半导体构成的功率芯片5以及续流二极管6的耐电压性高且容许电流密度也高，因此，能够实现功率芯片5以及续流二极管6的小型化。因此，能够实现具有小型化后的功率芯片5以及续流二极管6的半导体装置的小型化。
79.由宽带隙半导体构成的功率芯片5以及续流二极管6的耐热性高，因此，能够实现散热器的散热鳍片的小型化。
80.由宽带隙半导体构成的功率芯片5以及续流二极管6的电力损耗低，因此能够实现功率芯片5以及续流二极管6的高效化，进而实现半导体装置的高效化。
81.优选功率芯片5以及续流二极管6这两者由宽带隙半导体构成，但也可以是功率芯片5以及续流二极管6中的任一者由宽带隙半导体构成，在这种情况下也得到与上述相同的效果。
82.此外，能够在本发明的范围内对各实施方式自由地进行组合，或者对各实施方式适当地进行变形、省略。
83.标号的说明
84.1控制侧端子，2ic，3自举二极管，4功率侧端子，5功率芯片，6续流二极管，7导线，8模塑树脂，9高压ic，10低压ic，11功率芯片用管芯焊盘，12控制元件用管芯焊盘，13ic用管芯焊盘，14引线框，15侧梁部，16侧梁部，17悬吊部。