JP2001102404A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2001102404A
JP2001102404A JP27635599A JP27635599A JP2001102404A JP 2001102404 A JP2001102404 A JP 2001102404A JP 27635599 A JP27635599 A JP 27635599A JP 27635599 A JP27635599 A JP 27635599A JP 2001102404 A JP2001102404 A JP 2001102404A
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JP
Japan
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electrode
conductive
semiconductor device
conductive foil
conductive paste
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Norihiro Uchiyama
徳弘 内山
Shuji Tazaki
修次 田崎
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Original Assignee
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ペレット上の電極が酸化していると電
気抵抗が上昇しオン抵抗を低減できない。 【解決手段】 両面に主電流が流入または流出する第
１、第２の電極２、３を形成した半導体ペレット１の第
１の電極２をアイランド５に電気的に接続してマウント
し、第２の電極３をリード７ｂに電気的に接続した半導
体装置において、少なくとも一端側片面を粗面加工した
導電箔１１の前記粗面１２部分を導電ペースト１３を介
して第２の電極３に接続したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパワーＭＯＳＦＥＴ
やパワートランジスタなどの大電流を取り扱う半導体装
置に関し、特に導通時の電気抵抗（オン抵抗）が小さい
半導体ペレットを備えた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近では広い分野で省エネルギーへの対
応が要請されており、電力制御装置などの電子回路装置
でも具体的にオン抵抗が小さい半導体装置を採用するこ
とにより電力効率を高め、省エネルギー化を図ってい
る。そのため半導体装置本体である半導体ペレットにつ
いて耐電圧を高めると同時にオン抵抗を低減しさらには
電極間容量を低減するなどの多くの提案がなされ、電力
用ＭＯＳＦＥＴでは、数１０ｍΩ程度の低オン抵抗の半
導体装置が実用化されている。一方、オン抵抗が小さな
半導体装置は電力用だけでなくスイッチ素子一般に用い
られ、小電力分野では小型化も要求されている。図６及
び図７は低オン抵抗の半導体装置の一例を示す。図にお
いて、１は半導体ペレットで、内部に半導体素子（図示
せず）が形成されている。半導体素子が主電流を制御す
る電極を有するサイリスタやトランジスタ、ＭＯＳＦＥ
Ｔの場合、両面のほぼ全面に主電流が流入または流出す
るアノードまたはドレインなどの第１、第２の電極２、
３が形成され、一方の主面の微小面積領域に制御用のゲ
ート電極（第３の電極）４が形成されている。５は半導
体ペレット１をマウントしたアイランドで、半導体ペレ
ット１とアイランド５の接続には電気抵抗が小さい半田
６が一般的に用いられる。７は図示例では３本一組のリ
ードで、中間部乃至外端部が平行配置され、中央のリー
ド７ａがアイランド５に電気的、機械的に接続され、他
のリード７ｂ、７ｃはリード７ａの両側に配置され、そ
れぞれの内端部がアイランド５の近傍に配置されてい
る。８は第３の電極４とリード７ｂを電気的に接続する
第１のワイヤ、９は第２の電極３とリード７ｃを電気的
に接続する第３のワイヤを示す。１０はアイランドの全
面と半導体ペレット１を含む主要部分を被覆した樹脂
で、各リード７はこの樹脂１０の側壁から導出され、必
要に応じて折り曲げ成形される。この半導体装置の第１
電極２は半導体ペレット１内部のオン抵抗より格段に小
さい電気抵抗値の半田６、アイランド５を経由してリー
ド７ａに直列接続されている。また、第３電極４に接続
された第１のワイヤ８を通過する電流は主電流に比較し
て格段に小さく電圧降下を無視できるため細いものを用
いることができる。一方、第２の電極３からリード７ｂ
へは、第１の電極２に流入した電流とほぼ等しい電流が
流出するため、この電流値に応じてワイヤ９の径が決定
される。ワイヤ９は一般的に金、銅、アルミニウムの金
属や合金が用いられる。金は導電性が良好であるが、高
価であるため太いものを用いることが困難で径小のワイ
ヤを図６に示すように複数本、図示例では３本並列接続
している。またアルミニウムは安価ではあるが導電性が
金や銅に比して劣るため径大のワイヤを複数本並列接続
している。ところで、ワイヤ８とリード７ｂとを比較す
ると、ワイヤ８の全断面積はリード７ｂの断面積に比し
て格段に小さいため、逆に電気抵抗は格段に大きい。ま
た第１の電極２から流入し半導体ペレット１内を移動し
た主電流は薄い第２の電極３に到達した後、その表面を
移動してワイヤ８に到達するため、第２の電極３自体の
抵抗値も無視できない。そのためリード７ａ、７ｂ間の
抵抗値はワイヤ８の径だけでなく、その長さや第２の電
極３との接続状態、接続位置によっても影響を受けるた
め、低オン抵抗の半導体ペレット１の場合、上記影響を
無視することができず改善が望まれていた。また、ワイ
ヤ８を多数本並列接続すれば抵抗値は低減できるが、接
続作業に時間を要し、製造コストが上昇するという問題
もあった。このような問題を解決する方法として、ワイ
ヤ８の代わりに導電箔を用いることが知られている。具
体的に、例えば３本並列接続された直径４００μｍのア
ルミニウムワイヤの場合、厚さ２００μｍ、巾６２８μ
ｍのアルミニウム箔に置換可能である。アルミニウムの
場合、熱圧着、超音波ボンディングにより直接接続で
き、金や銀の薄い膜を形成することにより半田付け接続
も可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ワイヤ８に
比して大面積の導電箔を第２の電極３に接続するのに、
熱圧着では荷重が過大となり、半導体ペレット１が傾斜
していると荷重が一部に集中して損傷する虞があり、超
音波ボンデイングで導電箔上の複数個所を順次ボンディ
ングしなければならないため作業に時間を要するという
問題があった。また半田付けによる接続でも半導体ペレ
ットを再加熱しなければならず作業に時間を要するとい
う問題があった。一方、導電フィラーとして比較的安価
な銀や銅を用いた導電ペーストでは導電性が１μΩ・ｃ
ｍ〜１ｍΩ・ｃｍのものを容易に入手できる。そのため
第２の電極３と導電箔とを導電ペーストで全面接着する
とともに電気的に接続し、より低抵抗の半導体装置の実
現が期待できる。しかしながら、この方法による接続で
はリード７ａ、７ｂ間の抵抗値を当初期待した程低減で
きず、しかも抵抗値のばらつきが大きく、さらなる改善
が必要とされていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
を目的として提案されたもので、両面に主電流が流入ま
たは流出する第１、第２の電極を形成した半導体ペレッ
トの第１の電極をアイランドに電気的に接続してマウン
トし、第２の電極をリードに電気的に接続した半導体装
置において、少なくとも一端側片面を粗面加工した導電
箔の前記粗面部分を導電ペーストを介して第２の電極に
接続したことを特徴とする半導体装置を提供する。また
本発明は、両面に主電流が流入または流出する第１、第
２の電極を形成した半導体ペレットの第１の電極をアイ
ランドに電気的に接続してマウントする工程と、一端側
片面を粗面加工したテープ状導電箔を吸着して、前記粗
面を半導体ペレットの第２の電極上に導電ペーストを介
して対向させ、前記粗面を導電ペーストに加圧した状態
で第２電極上を移動させ、第２の電極と導電箔とを接続
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法をも提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明による半導体装置は、主電
流が流入または流出する電極とリードと導電箔で接続し
たもので、少なくとも一端側片面を粗面加工した導電箔
の前記粗面部分を導電ペーストを介して電極に接続した
ことを特徴とするが、導電箔に形成した粗面を、直接的
または導電ペースト中の導電フィラーを介して間接的
に、第２の電極表面と接触させたことも特徴とする。こ
の粗面は導電箔の少なくとも一端側片面に形成しためっ
き層に微粉末を分散させて形成できる。また本発明によ
る半導体装置の製造方法は、両面に主電流が流入または
流出する電極を形成した半導体ペレットをアイランドに
電気的に接続してマウントし、一端側片面を粗面加工し
たテープ状導電箔を吸着して、前記粗面を半導体ペレッ
トの電極上に導電ペーストを介して対向させ、前記粗面
を導電ペーストに加圧した状態で電極上を移動させ、電
極と導電箔とを接続することを特徴とするが、導電箔の
粗面を、直接的または導電ペースト中の導電フィラーを
介して間接的に、第２の電極表面に摺動させて、第２電
極表面の酸化膜を除去し、電極素地を露呈させて導電フ
ィラーと接触させることにより、接続部での電気抵抗を
飛躍的に低下できる。
【０００６】
【実施例】以下に本発明の実施例を図６及び図７に示す
半導体装置に適用し図１及び図２から説明する。 図に
おいて、図６及び図７と同一物には同一符号を付し、重
複する説明を省略する。図中、本発明による半導体装置
は、ワイヤ８の代わりに導電箔１１を用いたこと、この
導電箔１１の半導体ペレット１と接続される部分に粗面
１２を形成したこと、導電箔１１の粗面１２形成面と半
導体ペレット１の第２の電極とを導電ペースト１３を介
して接続したことで図６半導体装置と大きく相異する。
導電箔１１は電気抵抗が小さい金属が望ましく、比較的
安価な銀、銅、アルミニウム、ニッケルなどを用いるこ
とができる。そしてこの導電箔１１の一端側は第２の電
極３のほぼ全面を覆う面積に、他端側はリード７ｂの巾
より広く設定され、両端間の抵抗値が１ｍΩより低くな
るように長さ設定される。例えばアルミニウム（体積抵
抗２７．５ｎΩ・ｍ）を用い、縦寸法が２００μｍ、横
寸法が６３０μｍの矩形断面とし、長さを５ｍｍとする
と、両端間の抵抗値は約１．１ｍΩとなり、両端部の巾
を拡げると両端間の抵抗値を一層小さくできる。この導
電箔１１の半導体ペレット１側接続部は粗面加工されて
いる。この粗面１２は硬質材料からなるパンチに凹凸面
を形成し、この凹凸面を導電箔１１にプレスして形成で
きる。これにより導電箔１１の表面に酸化膜が形成され
ていても、凹凸面に金属素地を露呈させることが出来
る。導電ペースト１３は金、銀、銅、ニッケルなどの金
属や酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫などの金属酸化
物、カーボンブラック、グラファイトなどの微細粉から
なる導電フィラーをエポキシ樹脂などの低粘度のバイン
ダに分散させたもので、比較的安価で、な銀を微細なフ
レーク状に成形した導電フィラーを用いた導電ペースト
では、銀含有量が８０重量％を越えると、樹脂硬化後の
体積固有抵抗が１ｍΩ・ｃｍを下回り、銀含有量が９０
重量％近傍では０．２０ｍΩ・ｃｍに低減するため、オ
ン抵抗が数１０ｍΩ程度の半導体ペレットでも十分用い
ることが出来る。本発明による半導体装置は以下のよう
にして製造される。先ず図３に示すように半導体ペレッ
ト１をマウントしたアイランド５を所定ポジションで位
置決めし、半導体ペレット１上の第２の電極３上に導電
ペースト１３を定量吐出ポンプ（図示せず）を用いて供
給する。この導電ペースト１３には導電フィラー１４が
分散されている。そして図４に示すように一端側の片面
に粗面１２を形成した導電箔１１をその粗面形成面と反
対側の面を吸着コレット１５で吸着し、粗面１２を導電
ペースト１３を介して対向させ、粗面１２を導電ペース
ト１３に押し付ける。この吸着コレット１５にはパルス
電流によって急速加熱するヒータが組み込まれているが
図示省略する。これにより導電ペースト１３は図５に示
すように粗面１２の凹部内に入り、凸部が第２の電極３
に近接する。そのため粗面１２凹部内に入った導電ペー
スト１３中の導電フィラー１４は導電箔１１の素地１１
ａに直接接触する。そして導電箔１１を吸着コレット１
５で加圧した状態で第２の電極３に対して図示矢印方向
に平行移動させると、粗面１２の凸部が直接的にあるい
は導電フィラー１４を介して間接的に第２の電極３の表
面を擦る。半導体ペレット１の第２の電極３表面には、
アイランド５に半田付けマウントする際に高温に加熱さ
れて酸化膜が覆っているが、電極３の表面が擦られるこ
とにより酸化膜が除去され、導電ペースト１３中の導電
フィラー１４は電極３の素地３ａに直接接触する。導電
箔１１を加圧することにより、導電フィラー１４が導電
箔１１の粗面１２凹部に押し込められて、高密度状態と
なり、導電箔１１の素地１１ａに密着する。一方、凹部
外の導電フィラー１４は粗面１２の凸部によって第２の
電極３に加圧され、電極３の素地３ａに密着する。この
状態を保って吸着コレット１５のヒータを作動させ、導
電箔１１を介して導電ペースト１３を加熱すると、バイ
ンダである樹脂が体積収縮して固化し、導電フィラー１
４間の密着性を一層強化し、電極３と導電箔１１の電気
的接続を良好にできる。この後、吸着コレット１５の吸
着を停止して導電箔１１を解放し、導電箔１１の他端を
リード７ｂに固定する。この固定は導電ペーストを用い
る方法、半田付け、溶接などで実施できる。そして第３
の電極４とリード７ｃは従来どおり径小のワイヤ９を用
いて接続する。このようにして半導体ペレット１とリー
ド７の接続作業が完了すると、樹脂外装工程に送られ、
図１に示す半導体装置が製造される。このように、本発
明による半導体装置を製造するのに、大面積の導電箔１
１と半導体ペレット１の電極３とを小さな荷重で全面を
一括接続でき、短時間で作業できる。また半導体ペレッ
ト１をアイランド５に半田６を介してマウントする際
に、第２の電極３の表面が酸化して接続抵抗が上昇して
いても、導電箔１１に粗面１２を形成することにより導
電フィラー１４の密度を高め、第２の電極３と導電箔１
１のそれぞれの素地を導電フィラー１４で接続すること
ができ、導電箔１１と第２の電極３はほぼ全面で接続で
きるため、電気的接続を良好にでき、オン抵抗を低減さ
せた半導体装置を実現できる。尚、導電箔１１の粗面１
２はパンチにより形成するだけでなく、導電性のめっき
層内に導電性あるいは絶縁性の微粒子を分散させて形成
しても良い。この場合、金、銀、銀など電気抵抗が小さ
い材料をめっきすることにより粗面の全表面の電気抵抗
を低下させることができ、導電箔１１として電気抵抗が
やや大きいニッケルなどの材料を用いることができる。
また上記実施例では電力用のＭＯＳＦＥＴについて説明
したが、トランジスタやサイリスタにも適用でき、２端
子のダイオードにも適用できる。
【０００７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、オン抵抗
が小さい半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による半導体装置の一部透視平面図
【図２】 図１半導体装置のＢ−Ｂ断面図
【図３】 図１半導体装置の製造方法を示す要部拡大側
断面図
【図４】 図１半導体装置の製造方法を示す要部拡大側
断面図
【図５】 半導体ペレット上の電極と導電箔の接続状態
を示す要部拡大側断面図
【図６】 電力用半導体装置の一例を示す一部透視平面
図
【図７】 図６半導体装置のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
１ 半導体ペレット ２ 第１の電極 ３ 第２の電極 ５ アイランド ７ａ リード ７ｂ リード １１ 導電箔 １２ 粗面 １３ 導電ペースト

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】両面に主電流が流入または流出する第１、
    第２の電極を形成した半導体ペレットの第１の電極をア
    イランドに電気的に接続してマウントし、第２の電極を
    リードに電気的に接続した半導体装置において、 少なくとも一端側片面を粗面加工した導電箔の前記粗面
    部分を導電ペーストを介して第２の電極に接続したこと
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】導電箔の粗面を、直接的または導電ペース
    ト中の導電フィラーを介して間接的に、第２の電極表面
    と接触させたことを特徴とする請求項１に記載の半導体
    装置。
  3. 【請求項３】導電箔の少なくとも一端側片面に形成した
    めっき層に微粉末を分散させて粗面としたことを特徴と
    する請求項１に記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】両面に主電流が流入または流出する第１、
    第２の電極を形成した半導体ペレットの第１の電極をア
    イランドに電気的に接続してマウントする工程と、一端
    側片面を粗面加工したテープ状導電箔を吸着して、前記
    粗面を半導体ペレットの第２の電極上に導電ペーストを
    介して対向させ、前記粗面を導電ペーストに加圧した状
    態で第２電極上を移動させ、第２の電極と導電箔とを接
    続する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  5. 【請求項５】導電箔の粗面を、直接的または導電ペース
    ト中の導電フィラーを介して間接的に、第２の電極表面
    に摺動させて、第２電極表面の酸化膜を除去し、電極素
    地を露呈させて導電フィラーと接触させることを特徴と
    する請求項４に記載の半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009038139A (ja) * 2007-07-31 2009-02-19 Panasonic Corp 半導体装置およびその製造方法

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