特開 2024-49504 リードフレーム及び半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024049504

(43)【公開日】2024-04-10

(54)【発明の名称】リードフレーム及び半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H10N 52/80 20230101AFI20240403BHJP

   G01R 33/02 20060101ALI20240403BHJP

   H01L 23/50 20060101ALI20240403BHJP

【ＦＩ】

H10N52/80

G01R33/02 U

H01L23/50 U

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022155758

(22)【出願日】2022-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】715010864

【氏名又は名称】エイブリック株式会社

(72)【発明者】

【氏名】加藤 貴博

(72)【発明者】

【氏名】先▲崎▼ 涼太

(72)【発明者】

【氏名】田口 康祐

【テーマコード（参考）】

2G017

5F067

5F092

【Ｆターム（参考）】

2G017AA01

2G017AB08

2G017AC06

2G017AD53

5F067BE02

5F067BE06

5F067DC17

5F092AB01

5F092AC02

5F092AD06

(57)【要約】

【課題】半導体チップに形成されている磁気検出素子の感度を低下させることなく、半導体チップをリードフレームに安定して固着することができる半導体装置の提供。
【解決手段】半導体装置１０は、ホール素子１１０ａが形成されている半導体チップ１１０と、半導体チップ１１０の両端部が導電性接着剤１２０によりそれぞれ固着されている複数のタブ１０１と、を有し、平面視した際に、半導体チップ１１０のホール素子１１０ａが複数のタブ１０１から離間して配置されており、複数のタブ１０１は、半導体チップ１１０の下から露出し得る位置まで連通する溝１０１ａがそれぞれ形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気検出素子が形成されている半導体チップと、
前記半導体チップの両端部が導電性接着剤によりそれぞれ固着されている複数のタブと、を有し、
平面視した際に、前記半導体チップの前記磁気検出素子が前記複数のタブから離間して配置されており、
前記複数のタブは、前記半導体チップの下から露出し得る位置まで連通する溝がそれぞれ形成されていることを特徴とする半導体装置。

【請求項2】

前記溝は、前記半導体チップの両端部の辺よりも長い請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

１つの前記タブにおいて複数の前記溝が形成されている請求項１に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記タブが銀メッキされている請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リードフレーム及び半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

樹脂封止型の半導体装置の製造工程で「後工程」と称される製造プロセスでは、まずダイパッド及びリードが形成されているリードフレームを用いることが多い。

【0003】

具体的な製造プロセスとしては、ダイパッドの上面に半導体チップを固定し、その半導体チップとリードとをボンディングワイヤで電気的に接続する。次に、リードフレームを２つの金型で挟持し、金型の内部に樹脂を注入して固化させて封止した後、個片にすることで複数の半導体装置が製造される。

【0004】

このような製造プロセスは、磁気検出素子が形成されている半導体チップにも用いられている。
しかしながら、磁気検出素子が形成されている半導体チップを平板状のダイパッドに搭載すると、被検出磁界の変化に応じた渦電流がダイパッドに生じるため、被検出磁界とは逆方向の磁界が発生してしまう。すると、被検出磁界が変化した場合には測定誤差を発生させてしまうときがある。

【0005】

このため、渦電流を低減する目的で様々なリードフレームの構造が提案されている。
たとえば、リードフレームの外周に沿って生じる大きな渦電流の流れを分断するために、スロットが形成されている構造のリードフレームが提案されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特表２０１３－５１３１０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の一つの側面では、半導体チップに形成されている磁気検出素子の感度を低下させることなく、半導体チップをリードフレームに安定して固着することができる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】

【0008】

本発明の一実施形態における半導体装置は、
磁気検出素子が形成されている半導体チップと、
前記半導体チップの両端部が導電性接着剤によりそれぞれ固着されている複数のタブと、を有し、
平面視した際に、前記半導体チップの前記磁気検出素子が前記複数のタブから離間して配置されており、
前記複数のタブは、前記半導体チップの下から露出し得る位置まで連通する溝がそれぞれ形成されている。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一つの側面によれば、半導体チップに形成されている磁気検出素子の感度を低下させることなく、半導体チップをリードフレームに安定して固着することができる半導体装置を提供することを目的とする。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１の実施形態において、半導体チップを導電性接着剤でリードフレームのタブに固着した状態を示す概略上面図である。

【図2A】図２Ａは、第１の実施形態における半導体装置の製造方法での一状態を示す説明図である。

【図2B】図２Ｂは、第１の実施形態における半導体装置の製造方法での一状態を示す説明図である。

【図2C】図２Ｃは、第１の実施形態における半導体装置の製造方法での一状態を示す説明図である。

【図3】図３は、図２Ｃに示したIII－III線の概略断面図である。

【図4】図４は、第１の実施形態における半導体装置の概略側面図である。

【図5】図５は、第２の実施形態におけるタブの溝の形状を示す概略上面図である。

【図6】図６は、第３の実施形態におけるタブの溝の形状を示す概略上面図である。

【図7】図７は、第４の実施形態におけるタブの溝の形状を示す概略上面図である。

【図8】図８は、第５の実施形態におけるタブの溝の形状を示す概略上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の一実施形態における半導体装置は、以下の知見に基づくものである。

【0012】

特許文献１に記載されているようなスロットが形成されているリードフレームでは、半導体チップをリードフレームに導電性接着剤で固着すると、リードフレームからはみ出た導電性接着剤が半導体チップの裏面を伝ってスロットを跨いでしまう可能性がある。すると、リードフレームにスロットを形成したにもかかわらず、導電性接着剤により渦電流の導通経路を形成してしまう場合がある。また、導電性接着剤がリードフレームからはみ出さないように導電性接着剤の量を少なくすると半導体チップの固着強度が弱くなるため、ワイヤボンディングの際の熱圧着が安定せず、信頼性を低下させてしまう場合がある。

【0013】

そこで、本発明の一実施形態の半導体装置では、磁気検出素子が形成されている半導体チップと、半導体チップの両端部が導電性接着剤によりそれぞれ固着されている複数のタブと、を有する。つまり、複数のタブは、平板状のダイパッドのように半導体チップ底面全域を支持するのではなく、半導体チップの両端部のみを支持するようにし、離間して配置されている。
これにより、半導体装置に外部から被測定磁界が印加された際に複数のタブに生じる渦電流の経路を短くすることができ、渦電流による磁界（被測定磁界の印加方向とは逆方向）を低減して磁気検出素子の感度を低下させないようにすることができる。

【0014】

また、この半導体装置は、平面視した際に、半導体チップの磁気検出素子が複数のタブから離間して配置されている。
これにより、複数のタブに生じる渦電流による磁界の影響を磁気検出素子が受けにくくなり、複数のタブに鉄、ニッケルなどの強磁性体が含まれていても、被測定磁界が遮蔽されることないため、磁気検出素子の感度を低下させないようにすることができる。

【0015】

さらに、この半導体装置の複数のタブには、半導体チップの下から露出し得る位置まで連通する溝がそれぞれ形成されている。つまり、タブの表面に形成されている溝は、導電性接着剤が塗布されていないとしたときに、半導体チップの下から露出する位置までつながっている。
これにより、溝が形成されているタブに導電性接着剤がそれぞれ塗布され、その上に半導体チップが載置されると、導電性接着剤は、毛細管現象などにより溝に沿って流れ、半導体チップから露出している溝のほうに誘導される。このため、タブ上の半導体チップの裏面に導電性接着剤が効率的に広がることから、安定した固着強度を得ることができる。さらに、導電性接着剤の塗布量が多い場合であっても、タブからはみ出した導電性接着剤が半導体チップの裏面を伝って複数のタブを電気的に短絡して渦電流の導通経路を形成することや製造設備を汚すことがないようにすることができる。

【0016】

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための一形態について詳細に説明する。
なお、図面においては、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
また、図面に示すＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交するものとする。Ｘ軸方向を「幅方向」、Ｙ軸方向を「奥行き方向」、Ｚ軸方向を「高さ方向」又は「厚さ方向」と称する場合がある。各膜の＋Ｚ方向側の面を「表面」又は「上面」、－Ｚ方向側の面を「裏面」又は「下面」と称する場合がある。
さらに、図面は模式的なものであり、幅、奥行き及び厚さの比率などは示したとおりではない。複数の膜若しくは層、又はこれらを構造的に組み合わせて得られる半導体素子の数量、位置、形状、構造、大きさなどは、以下に示す実施形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数量、位置、形状、構造、大きさなどにすることができる。

【0017】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態において、半導体チップを導電性接着剤でリードフレームのタブに固着した状態を示す概略上面図である。
図１に示すように、製造過程の状態であるが、半導体装置１０は、リードフレーム１００と、磁気検出素子としてのホール素子１１０ａが形成されている半導体チップ１１０と、リードフレーム１００に半導体チップ１１０を固着する導電性接着剤１２０とを有する。

【0018】

リードフレーム１００は、銅合金で形成されており、半導体装置１０の土台になる。このリードフレーム１００は、複数のタブ１０１及び複数のリード１０２がタイバー１０３と直接連結しており、これらが一体となっている。また、リードフレーム１００には、２つのタブ１０１及び８つのリード１０２の組合せが複数形成されており、図１では１つの半導体装置を形成する１つの組合せを示している。

【0019】

２つのタブ１０１は、対向して形成されており、その間には所定間隔の間隙が存在する。２つのタブ１０１には、この間隙を架橋するように半導体チップ１１０が固着される。半導体チップ１１０の中央近傍に形成されているホール素子１１０ａは、２つのタブ１０１の間隙に位置する。
２つのタブ１０１の間隔は、半導体チップ１１０の固着面積を確保し十分な固着強度を得られる間隔としている。

【0020】

２つのタブ１０１の表面には、Ｙ軸方向に延伸する溝１０１ａがエッチングにより形成されている。これらの溝１０１ａは、２つのタブ１０１に半導体チップ１１０を載置させた際に半導体チップ１１０の下に位置するとともに、半導体チップ１１０から露出し得る寸法、大きさ及び間隔で形成されている。
なお、上記の実施態様では、溝の形成方法をエッチングとしたが、これに限ることなく、例えば、プレス加工により形成してもよい。

【0021】

溝１０１ａの形状は、リードフレーム１００を平面視した際に、矩形状に形成されている。溝１０１ａのＹ軸方向の寸法は、半導体チップ１１０の両端部のＹ軸方向の寸法よりも長くして、半導体チップ１１０が載置されたときに半導体チップ１１０から露出するようにする。また、溝１０１ａのＹ軸方向の寸法は、導電性接着剤１２０が半導体チップ１１０の下から誘導されてもタブ１０１からはみ出しにくくするために、タブ１０１のＹ軸方向の寸法よりも小さくしている。

【0022】

溝１０１ａの断面形状は、凹状に形成されている。また、溝１０１ａの深さは、導電性接着剤１２０の塗布量が多い場合であっても、導電性接着剤１２０がタブ１０１からはみ出さないようにすることができる深さが好ましい。

【0023】

溝１０１ａの表面は、銅合金の酸化面や粗化面のままでもよく、銀メッキされていてもよい。溝１０１ａが銀メッキされていると、導電性接着剤１２０が流れやすくなって毛細管現象が効果的に働き、溝１０１ａに沿って半導体チップ１１０から露出しているほうに誘導しやすくなる。また、溝１０１ａが反射して画像認識がしやすくなるため、導電性接着剤１２０の塗布位置や半導体チップ１１０の搭載位置の精度が向上して、導電性接着剤１２０がはみ出しにくくなる。さらに、銀が含まれる導電性接着剤１２０を塗布すると、同じ銀で導通するため電気的接合が良好になる。

【0024】

半導体チップ１１０は、平面視すると表面の中央近傍にホール素子１１０ａが形成されている。ホール素子１１０ａは、Ｚ軸方向に感度軸を有する。この半導体チップ１１０は、ホール素子１１０ａが検出した磁気の大きさに応じた電気信号を出力する機能を有する。
なお、半導体チップ１１０は、磁気検出素子が形成されていればよく、ほかの機能を有していてもよい。
また、磁気検出素子は、ホール素子に限らず、半導体磁気抵抗素子、異方性磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗素子、トンネル磁気抵抗素子等の磁気抵抗素子などにしてもよい。

【0025】

導電性接着剤１２０は、主に熱硬化性のエポキシ系樹脂にフレーク状の銀を含有する接着剤である。
なお、導電性接着剤１２０の材料、組成比、粘度及び塗布量は、必要に応じて適宜選択することができる。

【0026】

次に、第１の実施形態における半導体装置の製造方法について、図２Ａ～図２Ｃ、図３及び図４を参照しながら説明する。
ここでは、第１の実施形態における半導体装置の製造方法について説明するが、第２実施形態～第５実施形態における半導体装置においても同様の製造方法を採用することできる。

【0027】

図２Ａ～図２Ｃは、第１の実施形態における半導体装置の製造方法での一状態を示す説明図である。なお、図２Ｃでは、導電性接着剤１２０の形状を示すため、半導体チップ１１０を透過させている。

【0028】

半導体装置の製造方法としては、それぞれ溝１０１ａが形成されている２つのタブ１０１に対し（図２Ａ参照）、溝１０１ａにかかるように導電性接着剤１２０をそれぞれ塗布し（図２Ｂ参照）、その上から半導体チップ１１０を載置して固着させる（図２Ｃ参照）。図２Ｃに示すように、半導体チップ１１０が載置された際に、導電性接着剤１２０は、Ｙ軸方向に延伸する溝１０１ａに沿って流れるためＸ軸方向には流れにくくなり、タブ１０１からはみ出にくい。

【0029】

図３は、図２Ｃに示したIII－III線の概略断面図である。
図３に示すように、半導体チップ１１０は、２つのタブ１０１の溝１０１ａの上にそれぞれ重なるように載置される。溝１０１ａの断面は、凹状に形成されている。
なお、溝の断面形状は、凹状に限ることなく、例えば、Ｕ字状、Ｖ字状などとしてもよい。

【0030】

次に、半導体チップ１１０の上面に形成されている複数の電極パッドと複数のリードとをボンディングワイヤ１３０で電気的に接続した後、リードフレームを２つの金型で挟持し、金型の内部に封止樹脂１４０を注入して固化させて封止する。これを個片にすることで、図４に示すような半導体装置１０が製造される。リード１０２の一部は、封止樹脂１４０から露出させ、図１で示したタイバー１０３から切り離して変形させることでアウターリードとして機能させる。

【0031】

ボンディングワイヤ１３０は、半導体チップ１１０の上面に設けられているボンディングパッドと、リード１０２とを電気的に接続する。
ボンディングワイヤ１３０の材質としては、特に制限することなく適宜選択することができ、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、又はこれらの合金などが挙げられる。

【0032】

封止樹脂１４０は、リードフレーム１００の一部、半導体チップ１１０、導電性接着剤１２０及びボンディングワイヤ１３０を保護するとともに、半導体装置１０の外形を形成する。
封止樹脂１４０としては、特に制限することなく適宜選択することができ、例えば、熱硬化性のエポキシ系樹脂などが挙げられる。

【0033】

このように、第１の実施態様における半導体装置１０は、ホール素子１１０ａが形成されている半導体チップ１１０と、半導体チップ１１０の両端部が導電性接着剤１２０によりそれぞれ固着されている２つのタブ１０１と、を有する。この半導体装置１０は、平面視した際に、半導体チップ１１０のホール素子１１０ａが２つのタブ１０１から離間して配置されている。
これにより、半導体装置１０に外部から被測定磁界が印加された際に２つのタブ１０１に生じる渦電流の経路を短くすることができ、渦電流による磁界を低減してホール素子１１０ａの感度を低下させないようにすることができる。

【0034】

また、この半導体装置１０は、平面視した際に、半導体チップ１１０のホール素子１１０ａが２つのタブ１０１から離間して配置されている。
これにより、２つのタブ１０１に生じる渦電流による磁界の影響をホール素子１１０ａが受けにくくなる。また、２つのタブ１０１に鉄、ニッケルなどの強磁性体が含まれていても、被測定磁界が遮蔽されることないため、ホール素子１１０ａの感度を低下させないようにすることができる。

【0035】

さらに、２つのタブ１０１には、半導体チップ１１０の下から露出し得る位置まで連通する溝１０１ａがそれぞれ形成されている。
これにより、溝１０１ａが形成されている２つのタブ１０１に導電性接着剤１２０がそれぞれ塗布され、その上に半導体チップ１１０が載置されると、導電性接着剤１２０は、毛細管現象などにより溝１０１ａに沿って流れ、半導体チップ１１０から露出している溝１０１ａのほうに誘導される。このため、タブ１０１上の半導体チップ１１０の裏面に導電性接着剤１２０が効率的に広がることから、安定した固着強度を得ることができる。

【0036】

以上のように、半導体装置１０は、半導体チップ１１０に形成されているホール素子１１０ａの感度を低下させることなく、半導体チップ１１０をリードフレーム１００に安定して固着することができる。

【0037】

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態におけるタブの溝の形状を示す概略上面図である。
第１の実施形態では溝１０１ａの形状をＹ軸方向に延伸させ、半導体チップ１１０を載置させた際に半導体チップ１１０から露出させたが、第２の実施形態では溝１０５ａの形状をＸ軸方向に太くして半導体チップ１１０から露出させた。
これにより、導電性接着剤が高粘度であり塗布量が多くなりやすい場合であっても、溝１０５ａは溝１０１ａよりも容量を大きく確保できるため、第１の実施形態よりも導電性接着剤がタブからはみ出しにくくすることができる。

【0038】

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態におけるタブの溝の形状を示す概略上面図である。
第２の実施形態では溝１０５ａの形状をＸ軸方向に太くして、半導体チップ１１０を載置させた際に半導体チップ１１０から露出させたが、第３の実施形態では溝１０６ａの形状をＸ軸方向にもＹ軸方向にも太く延伸させて半導体チップ１１０から露出させた。
これにより、溝１０６ａは溝１０５ａよりも容量を大きく確保できるため、第２の実施形態よりも導電性接着剤がタブからはみ出しにくくすることができる。

【0039】

（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態におけるタブの溝の形状を示す概略上面図である。
第１の実施形態では１つのタブ１０１に対し溝１０１ａが１つ形成されていたが、第４の実施形態では１つのタブ１０７に対し溝１０７ａがＸ軸方向に離間して２つ形成されている。
これにより、導電性接着剤が２つの溝１０７ａの間に塗布されると、導電性接着剤がタブ１０７のＸ軸方向からはみ出しにくくすることができる。

【0040】

（第５の実施形態）
図８は、第５の実施形態におけるタブの溝の形状を示す概略上面図である。
図８に示すように、第５の実施形態では、第４の実施形態のタブ１０７に対し溝１０７ａを含めて銀メッキＭを行い、タブ１０８を形成した。
これにより、導電性接着剤が流れやすくなって毛細管現象が効果的に働き、溝１０７ａに沿って半導体チップ１１０から露出しているほうに誘導しやすくなる。また、銀メッキＭが反射して画像認識がしやすくなるため、導電性接着剤の塗布位置や半導体チップ１１０の搭載位置の精度が向上して、導電性接着剤がはみ出しにくくなる。さらに、銀が含まれる導電性接着剤を塗布すると、同じ銀で導通するため電気的接合が良好になる。

【0041】

以上説明したように、本発明の一実施形態における半導体装置は、磁気検出素子が形成されている半導体チップと、半導体チップの両端部が導電性接着剤によりそれぞれ固着されている複数のタブと、を有する。この半導体装置は、平面視した際に、半導体チップの磁気検出素子が複数のタブから離間して配置されており、複数のタブは、半導体チップの下から露出し得る位置まで連通する溝がそれぞれ形成されている。
これにより、半導体チップに形成されている磁気検出素子の感度を低下させることなく、半導体チップをリードフレームに安定して固着することができる。

【0042】

なお、上記の各実施態様では、２つのタブの形状が対称性を有する構造としたが、これに限ることなく、非対称の構造としてもよい。２つのタブに形成されている溝についても対称性を有する構造としたが、これに限ることなく、非対称の構造としてもよい。
また、上記の各実施態様では、溝のＹ軸方向の寸法がタブのＹ軸方向の寸法よりも短くしたが、これに限ることなく、溝のＹ軸方向の寸法がタブのＹ軸方向の寸法と同じでもよい。

【符号の説明】

【0043】

１０ 半導体装置
１００ リードフレーム
１０１、１０５～１０８ タブ
１０１ａ、１０５ａ～１０８ａ 溝
１０２ リード
１０３ タイバー
１１０ 半導体チップ
１１０ａ ホール素子（磁気検出素子）
１２０ 導電性接着剤
１３０ ボンディングワイヤ
１４０ 封止樹脂
Ｍ 銀メッキ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】