JP2002184925A - 半導体モジュール用リード端子部材とその製造方法、およびそれを用いた半導体モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体モジュール用リード端子部材におい
て、Ａｌワイヤの密着強度を高めると共に、そのような
効果をもたらすボンディング部の表面層の剥離を抑制す
る。また、半導体モジュールをハイパワー化した場合に
おいても、リードピンとＡｌワイヤとの接続部分からの
断線をより確実に防止する。 【解決手段】 内部側にＡｌワイヤがボンディングされ
ると共に、外部側に直接またはメッキ層を介して配線、
回路、端子などが半田接続される半導体モジュール用リ
ード端子部材１は、ＣｕまたはＣｕ合金からなるリード
端子本体２と、このリード端子本体２に対して部分的に
埋め込み接合され、かつ厚さが15μm以上でリード端子
部材１の総厚の50％以下のＡｌまたはＡｌ合金からなる
ボンディング部３とを具備する。半導体モジュールは、
上記したリード端子部材１からなるリードピンを有す
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、半導体モジュール
の内部と外部の電気的導通をとるためのリード端子部材
とその製造方法、およびそれを用いた半導体モジュール
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体モジュールにおいては、半
導体素子や基板のハイパワー化に伴って、モジュールの
内部と外部の電気的導通をとるためのリードピンと半導
体素子が搭載された回路基板との電気的な接続にアルミ
ニウムワイヤが用いられるようになってきている。特
に、パワーモジュールでは、リードピンと回路基板との
間をアルミニウムワイヤでワイヤボンディングする構造
が多用されつつある。

【０００３】上述したような半導体モジュールにおいて
は、アルミニウムワイヤのボンディング性を向上させる
ために、例えば回路基板の配線材料として銅−アルミニ
ウムのクラッド材が用いられている（特開平5-29490号
公報、同5-308178号公報、同6-36615号公報、同6-13723
号公報など参照）。

【０００４】一方、リードピンについては銅または銅合
金を用いることが一般的であり、このようなリードピン
に対するアルミニウムワイヤのボンディング性を高める
ために、リードピンに対してニッケルメッキを施すなど
の対策がとられている。また、このような構造のみでは
ボンディング強度が不足するおそれがあることから、熱
に加えて振動を与えつつアルミニウムワイヤをボンディ
ングすることなども実施されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の半導
体素子のハイパワー化や高機能化などに伴って、半導体
モジュールには大きな電圧が加わるようになってきてお
り、上述したような従来のリードピン構造やボンディン
グ方法では、大きな電圧が加わった際の衝撃でリードピ
ンとアルミニウムワイヤとの接続部分から断線が生じる
おそれが大きくなってきている。

【０００６】上記したようなリードピンとアルミニウム
ワイヤとの接続部分における断線について詳細に調査し
た結果、アルミニウムワイヤが接続部分から剥がれる場
合と、リードピン側のメッキ層が剥離する場合とがある
ことが判明した。このようなことから、パワーモジュー
ルなどにおけるリードピンとアルミニウムワイヤとの接
続部分からの断線を防止するためには、リードピンに対
するアルミニウムワイヤの密着強度を高めるだけでな
く、アルミニウムワイヤのボンディング性を高めるため
の表面層の剥離を防ぐ必要がある。

【０００７】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、アルミニウムワイヤの密着強度を高め
ると共に、そのような効果をもたらす表面層の剥離を抑
制した半導体モジュール用リード端子部材とその製造方
法を提供することを目的としており、さらにはそのよう
なリード端子部材を用いることによって、ハイパワー化
などを図った場合においても、リードピンとアルミニウ
ムワイヤとの接続部分からの断線を防止することを可能
にした半導体モジュールを提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体モジュー
ル用リード端子部材は、請求項１に記載したように、半
導体モジュールの内部と外部の電気的導通をとるための
リード端子部材であって、内部側にアルミニウムワイヤ
がボンディングされると共に、外部側に直接またはメッ
キ層を介して配線、回路または端子が接続される半導体
モジュール用リード端子部材において、銅または銅合金
からなるリード端子本体と、前記リード端子本体に対し
て部分的に埋め込み接合され、かつ厚さが15μm以上で
前記リード端子部材の総厚の50％以下のアルミニウムま
たはアルミニウム合金からなるボンディング部とを具備
することを特徴としている。

【０００９】本発明の半導体モジュール用リード端子部
材においては、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からな
るリード端子本体に対して、アルミニウム（Ａｌ）ワイ
ヤとの密着性に優れるアルミニウム（Ａｌ）またはアル
ミニウム（Ａｌ）合金を部分的に埋め込み接合すること
によりボンディング部を構成している。このように、Ａ
ｌまたはＡｌ合金からなるボンディング部をリード端子
本体の一部のみに設けることによって、リード端子に対
する半田接続性を良好に保った上で、Ａｌワイヤの密着
強度を大幅に向上させることができる。

【００１０】ここで、ＡｌまたはＡｌ合金からなるボン
ディング部は、ＣｕまたはＣｕ合金からなるリード端子
本体とクラッドすることにより形成されるが、一般的な
オーバーレイクラッド（全面クラッド）では半田付け部
分のＡｌまたはＡｌ合金を除去しなければならない。そ
こで、本発明ではボンディング部となるＡｌまたはＡｌ
合金をリード端子本体に対して部分的に埋め込み接合し
ている。

【００１１】ＡｌまたはＡｌ合金の埋め込み接合は、ト
ップレイクラッドやインレイクラッドなどにより実施可
能であるが、トップレイクラッドではＡｌまたはＡｌ合
金（ボンディング部）の厚さは10μm程度が限界であ
り、これではボンディング部とリード端子本体との密着
強度が不足して、これらの接合界面から剥離が生じるお
それが大きい。このため、本発明ではインレイクラッド
などによりＡｌまたはＡｌ合金からなるボンディング部
の厚さを15μm以上でかつリード端子部材の総厚の50％
以下としており、これによりボンディング部とリード端
子本体との接合界面からの剥離をより確実に防止してい
る。

【００１２】このように、本発明の半導体モジュール用
リード端子部材によれば、ボンディング部とＡｌワイヤ
との密着性（接続強度）を高めることができ、かつその
ような効果をもたらすボンディング部（ＡｌまたはＡｌ
合金層）のリード端子本体からの剥離を抑制することが
できるため、それをパワーモジュールのリードピンなど
として用いた場合に、リードピンとＡｌワイヤとの接続
部分からの断線をより確実に防ぐことが可能となる。

【００１３】本発明の半導体モジュール用リード端子部
材においては、請求項２に記載したように、リード端子
本体とボンディング部との接合界面に存在する銅−アル
ミニウム合金層の厚さを5μm以下とすることが好まし
い。これによって、ボンディング部とリード端子本体と
の密着強度をより一層高めることが可能となる。リード
端子本体とボンディング部との接合界面には、請求項３
に記載したように、銅−アルミニウム合金層が実質的に
存在していなくてもよい。また、上記した銅−アルミニ
ウム合金層は、請求項４に記載したように、ボンディン
グ部の厚さの1/10以下であることがさらに好ましい。

【００１４】また、ボンディング部の断面形状は矩形
（直方体）であってもよいが、請求項６に記載したよう
に底部の幅に比べてリード端子部材の表面側の幅を広く
した台形状とすることができる。このような断面形状に
よって、インレイクラッドによるボンディング部の形成
が容易となる。なお、この際の断面形状は略台形状や角
部が曲面となった形状などであってもよい。さらに、ボ
ンディング部とリード端子本体との密着強度をさらに高
める上で、リード端子部材の表面から内部に向けて広が
りを有する台形状としてもよい。このように、ボンディ
ング部の断面形状は用途や製造時の効率などを考慮し
て、種々の形状を採用することができる。

【００１５】本発明の半導体モジュール用リード端子部
材の製造方法は、請求項７に記載したように、上述した
ような半導体モジュール用リード端子部材を製造するに
あたり、前記リード端子部材の本体となる銅または銅合
金からなる基材の一部に凹部を形成する工程と、前記凹
部内にボンディング部となるアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金を配置する工程と、前記銅または銅合金から
なる基材の前記凹部内に前記アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金を配置した状態で圧延する工程とを具備する
ことを特徴としている。

【００１６】本発明の半導体モジュールは、請求項９に
記載したように、配線層を有する回路基板と、前記回路
基板上に実装され、前記配線層の一方の端部に電気的に
接続された半導体素子と、前記回路基板上に設置された
本発明の半導体モジュール用リード端子部材からなるリ
ードピンと、前記リードピンの前記ボンディング部と前
記配線層の他方の端部とにボンディングされ、これらの
間を電気的に接続するアルミニウムワイヤとを具備する
ことを特徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。

【００１８】図１は本発明の一実施形態による半導体モ
ジュール用リード端子部材の構成を示す図であって、図
１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の中心
線に沿った断面図である。ここで、本発明の半導体モジ
ュール用リード端子部材１は、半導体モジュールの内部
と外部の電気的導通をとるためのリード端子部材であっ
て、内部側にＡｌワイヤがボンディングされると共に、
外部側に直接またはメッキ層を介して配線、回路または
端子が例えば半田接続されるものである。

【００１９】図１に示す半導体モジュール用のリード端
子部材１は、ＣｕまたはＣｕ合金からなるリード端子本
体２を有している。このリード端子本体２はリード端子
部材１を主として構成するものであり、リード端子部材
１の全体形状はリード端子本体２により形成されてい
る。

【００２０】リード端子本体２は、例えば純度95％以上
の純Ｃｕやこのような純ＣｕにＺｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｂｅ
およびＣｒから選ばれる少なくとも1種の元素を1〜45質
量％の範囲で含有させたＣｕ合金で作製することが好ま
しい。Ｃｕ合金はさらに他の微量元素を1質量％以下の
範囲で含有していてもよい。リード端子本体２の厚さは
特に限定されるものではなく、使用用途に応じて適宜に
設定することができるが、実用上は500〜2500μmの範囲
とすることが好ましい。また、リード端子部材１には曲
げ加工が施される場合があるため、その硬さ（実質的に
はリード端子本体２の硬さ（強度））はビッカース硬さ
で150Hv以上であることが好ましい。

【００２１】上記したようなＣｕまたはＣｕ合金からな
るリード端子本体２には、ＡｌまたはＡｌ合金が部分的
に埋め込み接合されており、このＡｌまたはＡｌ合金に
よってボンディング部３が構成されている。ボンディン
グ部３は、例えば純度99％以上の純Ａｌやこのような純
ＡｌにＳｉ、Ｍｇ、ＺｎおよびＣｕから選ばれる少なく
とも1種の元素を1〜10質量％の範囲で含有させたＡｌ合
金で作製することが好ましい。Ａｌ合金はさらに他の微
量元素を1質量％以下の範囲で含有していてもよい。

【００２２】ボンディング部３は後に詳述するように、
ＣｕまたはＣｕ合金からなるリード端子本体２に対して
ＡｌまたはＡｌ合金を例えばインレイクラッドすること
により形成したものである。このようなクラッド法に基
づいて、ＡｌまたはＡｌ合金をＣｕまたはＣｕ合金に対
して部分的に埋め込み接合している。ＡｌワイヤはＡｌ
またはＡｌ合金からなるボンディング部３にボンディン
グされる。

【００２３】このように、ボンディング部３を部分的に
設けることによって、リード端子部材１に対する半田接
続性、具体的にはＣｕまたはＣｕ合金からなるリード端
子本体２に対する半田接続性を良好に保った上で、ボン
ディング部３に対するＡｌワイヤの密着性（接続強度）
を大幅に向上させることができる。ここで、Ｃｕまたは
Ｃｕ合金からなるリード端子本体２には配線、回路、端
子などが半田接続されるため、ＣｕまたはＣｕ合金の露
出表面の一部または全面に、半田濡れ性を向上させるＮ
ｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの成分を半田接続用のメッキ
層として形成してもよい。

【００２４】また、ボンディング部３の厚さＴ₁は、上
述したインレイクラッドなどの接合法に基づいて15μm
以上としている。ボンディング部３の厚さＴ₁が15μm以
下であると、ＣｕまたはＣｕ合金からなるリード端子本
体２とＡｌまたはＡｌ合金からなるボンディング部３と
の密着強度が不足し、例えば大きな電圧が印加された際
にそれらの接合界面から剥離が生じやすくなる。

【００２５】ただし、ボンディング部３の厚さＴ₁を厚
くしすぎると、ＣｕまたはＣｕ合金からなるリード端子
本体２の形状維持能が低下すると共に、ＡｌまたはＡｌ
合金をインレイクラッドする際の加工コストが増大する
ため、ボンディング部３の厚さＴ₁はリード端子部材１
の総厚Ｔ₂の50％以下とする。このような厚さを有する
ボンディング部３によれば、リード端子本体２との接合
界面からの剥離をより確実に抑制することが可能とな
る。

【００２６】上述したようなリード端子部材１におい
て、リード端子本体２としてのＣｕまたはＣｕ合金とボ
ンディング部３を構成するＡｌまたはＡｌ合金との接合
界面には、例えば図２に示すように、接合工程における
熱処理時にＣｕ原子とＡｌ原子とが相互拡散して、例え
ばＣｕとＡｌの金属間化合物からなるＣｕ−Ａｌ合金層
４が形成される場合がある。

【００２７】このような接合界面の合金層４の厚さｔが
厚くなりすぎると、この合金層４が破壊してボンディン
グ部３が剥離するおそれが生じるため、Ｃｕ−Ａｌ合金
層４の厚さｔは5μm以下とすることが好ましい。さら
に、Ｃｕ−Ａｌ合金層４は実質的に存在させないことが
好ましい。このような構成は、例えばＣｕとＡｌが相互
拡散した際の各濃度を、金属間化合物が生成しない範囲
（Ｃｕ中のＡｌは10％以下、Ａｌ中のＣｕは30％以下）
とすることで実現可能である。

【００２８】リード端子本体２とボンディング部３との
接合界面に存在するＣｕ−Ａｌ合金層４の厚さｔは、さ
らに1μm以下であることが好ましい。ただし、この合金
層４の破壊に起因するボンディング部３の剥離にはボン
ディング部３の厚さＴ₁も影響し、ボンディング部３の
厚さＴ₁を十分に厚くした場合には、合金層４の厚さｔ
が多少厚くてもボンディング部３の剥離を抑制すること
ができる。従って、Ｃｕ−Ａｌ合金層４の厚さｔはボン
ディング部３の厚さＴ₁の1/10以下、さらには1/20以下
とすることが好ましい。

【００２９】接合界面に存在するＣｕ−Ａｌ合金層４の
厚さｔを薄くするためには、後に詳述するように、例え
ば接合工程における熱処理、すなわちＣｕまたはＣｕ合
金とＡｌまたはＡｌ合金との接合強度を高めるための熱
処理（焼鈍）を比較的低温（180〜300℃の範囲）で実施
することが好ましい。熱処理を施さなければ接合界面に
合金層４を存在させないことも可能であるが、これでは
ＣｕまたはＣｕ合金とＡｌまたはＡｌ合金との接合強度
が低下したり、また硬化しているために後加工で不具合
が生じるおそれがある。

【００３０】また、図３に示すように、接合界面のＣｕ
−Ａｌ合金層４を断続的に存在させた構造も有効であ
る。このような場合においても、合金層４の厚さは上記
したような範囲とすることが好ましい。リード端子本体
２とボンディング部３との接合界面において、Ｃｕ−Ａ
ｌ合金層４を断続的に存在させた構造は、後に詳述する
ように、例えば熱処理を施した後に強加工（例えば加工
率50％以上）を行い、延性が低い合金層４を加工時に分
断することにより得ることができる。

【００３１】次に、リード端子本体２としてのＣｕまた
はＣｕ合金（以下ではＣｕ材と総称する）とボンディン
グ部３を構成するＡｌまたはＡｌ合金（以下ではＡｌ材
と総称する）との接合工程について詳述する。

【００３２】Ｃｕ材とＡｌ材とを接合する場合、Ｃｕ材
の全面にＡｌ材を配置してクラッドするオーバーレイク
ラッド（全面クラッド）が一般的である。このようなオ
ーバーレイクラッドをリード端子部材に適用すると、配
線を半田接続する部分についてはＡｌ材を剥離して除去
しなければならず、リード端子部材の製造効率の低下や
製造コストの増大などを招くことになる。

【００３３】そこで、本発明ではボンディング部３とな
るＡｌ材を、Ｃｕ材からなるリード端子本体２に対して
部分的に埋め込み接合している。Ａｌ材の部分的な埋め
込み接合は、トップレイクラッドやインレイクラッドな
どにより実施可能である。トップレイクラッドとは、Ｃ
ｕ材の必要な部分のみにＡｌ材を載置し、この状態で圧
延してクラッドする方法である。このようなトップレイ
クラッドでは、一定の板厚を有するＣｕ材に対してＡｌ
材を埋め込むことから、あまり厚いＡｌ材では全体の厚
さが不均一となり、リード端子材料の板厚とした際のＡ
ｌ材の厚さで10μm程度が限界となる。これではボンデ
ィング部とリード端子本体との密着強度が不足して、こ
れらの接合界面から剥離が生じるおそれが大きい。

【００３４】そこで、本発明ではＣｕ材に凹部を形成
し、この凹部内にＡｌ材を配置した状態で圧延する、イ
ンレイクラッドを適用することが好ましい。このような
インレイクラッドを適用した本発明のリード端子部材の
製造方法について、図４を参照して説明する。

【００３５】すなわち、まずリード端子本体１となるＣ
ｕ材からなる基材５を用意し、このＣｕ基材５の一部に
凹部（例えば溝）６を形成する（図４（ａ））。この凹
部６の深さは、そこに配置するＡｌ材７の厚さの0.8〜
1.05倍の範囲とすることが好ましい。凹部６の深さが上
記した範囲から外れると、インレイ部の幅が不安定とな
ったり、また層厚のばらつきが大きくなる。

【００３６】次に、Ｃｕ基材５に設けた凹部６内に、ボ
ンディング部３となるＡｌ材７を配置し、この状態で圧
延してＣｕ基材５とＡｌ材７とを圧着する（図４
（ｂ））。この第１段階の圧延工程の後に、Ｃｕ基材５
とＡｌ材７との接合強度を高めるための熱処理（焼鈍）
を実施することが好ましい。ただし、この際の熱処理温
度をあまり高く設定しすぎると、前述したように接合界
面のＣｕ−Ａｌ合金層４の厚さが厚くなりすぎて、この
合金層４が破壊の起点となるため、熱処理温度は180〜3
00℃の範囲とすることが好ましい。また、処理時間も合
金層４の厚さに影響するため、熱処理時間は2分〜2時間
とすることが好ましい。

【００３７】上記した第１段階の圧延工程および熱処理
工程を実施した後、Ｃｕ基材５とＡｌ材７との圧着材を
所定の板厚まで圧延することによって、Ｃｕ材からなる
リード端子本体２に対してＡｌ材からなるボンディング
部３を部分的に埋め込み接合したリード端子部材１が得
られる（図４（ｃ））。この第２段階の圧延工程におい
て、例えば圧延率（加工率）が50％以上というような強
加工を行うことによって、Ｃｕ材とＡｌ材との接合界面
に生成した合金層４、すなわちＣｕ材やＡｌ材に比べて
延性が低い合金層４を分断することができ、これによっ
て例えば図３に示すような界面構造を得ることができ
る。

【００３８】ここで、Ｃｕ材（リード端子本体２）に埋
め込まれたＡｌ材（ボンディング部３）の断面形状は、
図５に示すような直方体であってもよいが、例えば図６
に示すような台形状、すなわち底部の幅に比べてリード
端子部材１の表面側の幅を広くした台形状としてもよ
い。このような断面形状によって、インレイクラッドに
よるボンディング部３の形成が容易となる。なお、この
際のボンディング部３の断面形状は、略台形状や角部が
曲面となった形状、さらには全体的に曲面となった形状
などであってもよい。

【００３９】さらに、リード端子本体２とボンディング
部３との密着強度をさらに高める上で、例えば図７に示
すような台形状、すなわちリード端子部材１の表面から
内部に向けて広がりを有する台形状としてもよい。この
ような場合には、上面の幅に対して底面の幅を5〜30％
広くすることが好ましい。

【００４０】図６に示したような台形状のボンディング
部３を形成する場合には、Ｃｕ基材５に設ける凹部６の
断面形状を底面に比べて上面開放部が広い台形状とし、
このような凹部６内に同様な台形状のＡｌ材７を配置
し、この状態で第１段階の圧延工程および熱処理工程を
行い、さらに第２段階の圧延工程を行えばよい。図７に
示したような台形状のボンディング部３を形成する場合
も同様である。なお、図６に示したような台形状のボン
ディング部３を積極的に形成しなくても、インレイ時に
そのような形状となる場合もある。

【００４１】上述したような本発明の半導体モジュール
用リード端子部材１によれば、Ａｌワイヤとの密着性
（接続強度）をＡｌまたはＡｌ合金からなるボンディン
グ部３により高めることができ、かつそのような効果を
もたらすボンディング部（ＡｌまたはＡｌ合金層）３の
リード端子本体２からの剥離を抑制することができるた
め、リード端子部材１をパワーモジュールのリードピン
などとして用いた場合に、リードピンとＡｌワイヤとの
接続部分からの断線をより確実に防止することが可能と
なる。

【００４２】このような本発明の半導体モジュール用リ
ード端子部材１は、例えば図８に示すような半導体モジ
ュールのリードピンなどとして使用される。図８に示す
半導体モジュール１０は、例えば金属基板上に絶縁層を
介して配線材、例えばＡｌ−Ｃｕクラッド箔からなる配
線材を積層した回路基板１１を有している。回路基板１
１上には半導体素子１２が実装されており、この半導体
素子１２は回路基板１１の表面に形成された配線層（配
線材）１３と電気的に接続されている。

【００４３】回路基板１１の外周側には、樹脂により覆
われて固定された複数のリードピン１５、１５…が設置
されている。これらリードピン１５、１５…は、前述し
た本発明の半導体モジュール用リード端子部材１を例え
ば所定のピン形状に打抜いて作製したものであり、モジ
ュールの内部側にボンディング部３が配置されている。
そして、このリードピン１５のボンディング部３と配線
層１３との間をＡｌワイヤ１６により電気的に接続する
と共に、リードピン１５の外部露出側に配線を半田接続
することによって、半導体モジュール１０の内部と外部
の電気的導通がとられている。

【００４４】上述した半導体モジュール１０において
は、リードピン１５のボンディング部３とＡｌワイヤ１
６との密着強度が高められていると共に、ボンディング
部３自体の剥離が抑制されているため、リードピン１５
とＡｌワイヤ１６との接続部分からの断線をより確実に
防止することができる。このような断線防止効果は、半
導体モジュール１０をパワーモジュールに適用した際
に、特に顕著に得ることができる。

【００４５】すなわち、半導体素子１２のハイパワー化
などに伴って、リードピン１５とＡｌワイヤ１６とのボ
ンディング部分には、より大きな電圧が加わるようにな
ってきている。本発明の半導体モジュール１０によれ
ば、このような衝撃に基づくリードピン１５とＡｌワイ
ヤ１６との接続部分からの断線をより確実に防止するこ
とができる。言い換えると、半導体モジュール１０によ
り大きな電流を高信頼性の下で流すことが可能となる。

【００４６】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について述べ
る。

【００４７】実施例１〜実施例１０、比較例１〜２ まず、厚さ3mmの純Ｃｕ条材を複数用意し、これらに深
さ0.2mm、0.3mm、1.5mmの溝をそれぞれ形成した。溝の
断面形状は長方形または台形とした。このような溝内に
同じ形状および厚さの純Ａｌ材を配置し、この状態で圧
延してＣｕ条材とＡｌ材とをそれぞれ圧着した。

【００４８】次に、上記したＣｕ条材とＡｌ材との圧着
材に熱処理を施した後に、板厚が3mmとなるまで圧延す
ることによって、それぞれリード端子部材を作製した。
この際、熱処理の条件を200〜300℃の範囲とすることに
よって、Ｃｕ材とＡｌ材との接合界面の合金層の厚さを
変化させた。なお、適用したクラッド法はそれぞれ表１
に示す通りである。

【００４９】このようにして得た各リード端子部材のボ
ンディング部の厚さ、接合界面に存在する合金層の厚さ
を表１に示す。合金層の厚さはＥＤＸライン分析から求
めた。なお、厚さが0〜1μmの合金層とは、存在するこ
とはおおよそ確認されるが、厚さ1μmがＥＤＸライン分
析の測定限界であるため、厚さ0〜1μmと表記したもの
である。

【００５０】また、本発明との比較例１として、トップ
レイクラッドを適用して同様な構造のリード端子部材を
作製した。このリード端子部材のボンディング部の厚
さ、接合界面に存在する合金層の厚さを表１に併せて示
す。表１中の比較例２は純Ｃｕ条材のみにより作製した
リード端子部材である。

【００５１】次に、上記した実施例１〜１０および比較
例１〜２の各リード端子部材を用いて、Ａｌワイヤの接
続強度を測定、評価した。すなわち、各リード端子部材
のボンディング部（Ａｌ層）に対し、それぞれ10箇所に
直径35μmまたは50μmのＡｌワイヤをボンディングし
て、ピールテストとシェアテストを行った。

【００５２】ピールテストは、Ａｌワイヤが破断したも
のをＯＫ、ボンディング部とＡｌワイヤとの接続部分か
ら剥がれたものをＮＧ１、ボンディング部のＡｌ層が剥
離したものをＮＧ２とし、それぞれ数を表１に示した。
また、シェアテストは引き剥がされた面を観察し、Ｃｕ
の露出がなかったものをＡ、Ｃｕの露出面積が10％以下
のものをＢ、それ以上のものをＮＧとし、それぞれ数を
表１に示した。

【００５３】

【表１】

【００５４】表１から明らかなように、実施例１〜１０
による各リード端子部材は、いずれも比較例１〜２に比
べてＡｌワイヤの接続信頼性が高いことが分かる。特
に、接合界面に存在する合金層の厚さを0〜1μmとした
リード端子部材は、優れたＡｌワイヤの接続信頼性が得
られていることが分かる。ただし、接合界面に存在する
合金層の厚さを5μmとしたリード端子部材であっても、
Ａｌ層の厚さを厚くすればＡｌワイヤの接続信頼性が高
まることが分かる。

【００５５】次に、上述した実施例１〜１０の各リード
端子部材を所定のピン形状に打ち抜いてリードピンを作
製し、これら各リードピンを用いて図８に構造を示した
半導体モジュールをそれぞれ作製した。これら半導体モ
ジュールの動作試験を行ったところ、いずれも信頼性に
優れることを確認した。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体モ
ジュール用リード端子部材によれば、アルミニウムワイ
ヤの密着強度を高めることができ、かつそのような効果
をもたらすボンディング部の剥離を抑制することが可能
となる。従って、そのようなリード端子部材を用いた本
発明の半導体モジュールによれば、リードピンとアルミ
ニウムワイヤとの接続部分からの断線を確実に防止する
ことが可能となる。すなわち、例えばハイパワー化を図
った場合においても、信頼性に優れる半導体モジュール
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態による半導体モジュール
用リード端子部材の構成を示す図である。

【図２】 図１に示すリード端子部材のＣｕまたはＣｕ
合金とＡｌまたはＡｌ合金との接合界面の構造の一例を
示す要部断面図である。

【図３】 図１に示すリード端子部材のＣｕまたはＣｕ
合金とＡｌまたはＡｌ合金との接合界面の構造の他の例
を示す要部断面図である。

【図４】 本発明の半導体モジュール用リード端子部材
の製造工程の一例を示す断面図である。

【図５】 本発明の半導体モジュール用リード端子部材
におけるボンディング部の断面形状の一例を示す図であ
る。

【図６】 本発明の半導体モジュール用リード端子部材
におけるボンディング部の断面形状の他の例を示す図で
ある。

【図７】 本発明の半導体モジュール用リード端子部材
におけるボンディング部の断面形状のさらに他の例を示
す図である。

【図８】 本発明の半導体モジュール用リード端子部材
を使用した半導体モジュールの一構成例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１……リード端子部材 ２……ＣｕまたはＣｕ合金からなるリード端子本体 ３……ＡｌまたはＡｌ合金からなるボンディング部 ４……Ｃｕ−Ａｌ合金層 ５……Ｃｕ基材 ６……凹部 ７……Ａｌ材

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体モジュールの内部と外部の電気的
   導通をとるためのリード端子部材であって、内部側にア
   ルミニウムワイヤがボンディングされると共に、外部側
   に直接またはメッキ層を介して配線、回路または端子が
   接続される半導体モジュール用リード端子部材におい
   て、 銅または銅合金からなるリード端子本体と、 前記リード端子本体に対して部分的に埋め込み接合さ
   れ、かつ厚さが15μm以上で前記リード端子部材の総厚
   の50％以下のアルミニウムまたはアルミニウム合金から
   なるボンディング部とを具備することを特徴とする半導
   体モジュール用リード端子部材。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体モジュール用リー
   ド端子部材において、 前記リード端子本体と前記ボンディング部との接合界面
   に存在する銅−アルミニウム合金層の厚さが5μm以下で
   あることを特徴とする半導体モジュール用リード端子部
   材。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体モジュール用リー
   ド端子部材において、 前記リード端子本体と前記ボンディング部との接合界面
   に、銅−アルミニウム合金層が実質的に存在しないこと
   を特徴とする半導体モジュール用リード端子部材。
4. 【請求項４】 請求項２記載の半導体モジュール用リー
   ド端子部材において、 前記銅−アルミニウム合金層は前記ボンディング部の厚
   さの1/10以下であることを特徴とする半導体モジュール
   用リード端子部材。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
   記載の半導体モジュール用リード端子部材において、 前記リード端子本体の前記銅または銅合金が露出してい
   る表面の少なくとも一部に、半田接続用のメッキ層が形
   成されていることを特徴とする半導体モジュール用リー
   ド端子部材。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
   記載の半導体モジュール用リード端子部材において、 前記ボンディング部は、その断面形状が底部の幅に比べ
   て前記リード端子部材の表面側の幅が広い台形状とされ
   ていることを特徴とする半導体モジュール用リード端子
   部材。
7. 【請求項７】 半導体モジュールの内部と外部の電気的
   導通をとるためのリード端子部材であって、内部側にア
   ルミニウムワイヤがボンディングされると共に、外部側
   に直接またはメッキ層を介して配線、回路または端子が
   接続される半導体モジュール用リード端子部材を製造す
   るにあたり、 前記リード端子部材の本体となる銅または銅合金からな
   る基材の一部に凹部を形成する工程と、 前記凹部内にボンディング部となるアルミニウムまたは
   アルミニウム合金を配置する工程と、 前記銅または銅合金からなる基材の前記凹部内に前記ア
   ルミニウムまたはアルミニウム合金を配置した状態で圧
   延する工程とを具備することを特徴とする半導体モジュ
   ール用リード端子部材の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の半導体モジュール用リー
   ド端子部材の製造方法において、 前記凹部の断面形状が底面の幅に比べて上面開放部の幅
   が広い台形状であることを特徴とする半導体モジュール
   用リード端子部材の製造方法。
9. 【請求項９】 配線層を有する回路基板と、 前記回路基板上に実装され、前記配線層の一方の端部に
   電気的に接続された半導体素子と、 前記回路基板上に設置され、請求項１ないし請求項６の
   いずれか１項記載の半導体モジュール用リード端子部材
   からなるリードピンと、 前記リードピンの前記ボンディング部と前記配線層の他
   方の端部とにボンディングされ、これらの間を電気的に
   接続するアルミニウムワイヤとを具備することを特徴と
   する半導体モジュール。