JP2003179125A - 半導体装置の製造方法および分離整列治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップを一個ずつ確実に分離して整列させ
る。 【解決手段】 正方形の平板形状に形成されたチップ３
０が分離整列治具４０により一個ずつ分離整列されて円
筒形状に形成された封止体１０の中空部１１に収納され
る組立工程を備えているＤＨＤの製造方法において、分
離整列治具４０は底面に吸引口４５を有する正方形の保
持穴４６が複数個整列されたプレート４４を備えてお
り、チップ３０の縦の寸法をＡ、横の寸法をＢ、厚さの
寸法をＣとすると、保持穴４６の一辺の長さＦは次の式
を満足するように設定されている。 Ｆ＜（ＡまたはＢの最小寸法）＋Ｃの最小寸法・・・
（１） Ｆ＝（ＡまたはＢの最大寸法）＋α ・・・
（２） 【効果】 分離整列治具でチップを確実に一個ずつ分離
して整列できるため、二個のチップが封止体に入ったＤ
ＨＤの出荷を確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術、特に、半導体ペレットを一個ずつ分離して整列さ
せる技術に関し、例えば、ダブル・ヒートシンク・ダイ
オード（ＤＨＤ）またはＤＯ３５と呼ばれるダイオード
を製造するのに利用して有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＨＤまたはＤＯ３５と呼ばれるダイオ
ード（以下、ＤＨＤという。）は、ダイオード素子が作
り込まれて正方形の平板形状に形成された半導体チップ
（以下、チップという。）がガラスによって円筒形状に
形成された封止体に収納され、封止体の両端部にジュメ
ット線がそれぞれ嵌入されて封着されることにより、構
成されている。このＤＨＤの製造方法においては、ガラ
スによって円筒形状に形成された封止体にチップを一個
ずつ収納する必要がある。

【０００３】従来のＤＨＤの製造方法において封止体に
チップを一個ずつ収納する工程としては、次のような方
法が採用される場合がある。チップの寸法に対応する複
数個の丸穴が整列されたプレートを備えており、このプ
レートの丸穴の底壁に吸引口が開設された分離整列治具
が準備される。この分離整列治具にチップが供給され、
整列治具が傾斜振動される。すると、各丸穴にはチップ
が一個ずつ入るため、チップは個別に分離整列された状
態になる。次に、予め整列された封止体群の上に分離整
列治具が上下反転されて対向される。この状態で、各丸
穴の吸引口への負圧の供給が停止されると、各丸穴のチ
ップは対向した封止体の内部に落下して収納される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、丸穴が
開設された分離整列治具を使用する分離整列方法におい
ては、丸穴内にチップが重なり合って二個入ってしま
い、かつ、二個のチップが平面と縦方向の同士で重なり
あって入った状態になることによって最後まで取れない
場合が発生する。整列治具の丸穴に入った二個のチップ
が封止体に収納された状態で組立が完了したＤＨＤは、
電気的特性検査等の良品不良品選別工程において不良品
として排除されるのが通常である。しかし、封止体での
チップの入っている向きによっては、選別工程において
二個のチップが封止体に入ったＤＨＤの特性が不良とし
て判定することができない場合（例えば、二個のチップ
が直列に並んだ場合）がある。

【０００５】そこで、丸穴のサイズを二個のチップが入
らない寸法に小さく設定することが考えられる。ところ
が、丸穴のサイズを小さく設定すると、チャージ率が落
ちることにより、チップがチャージされない丸穴が発生
するため、チップ無しの製品不良が発生する。その結
果、ＤＨＤの製造方法の歩留りの低下が招来される。

【０００６】本発明の目的は、チップを一個ずつ確実に
分離整列することができる半導体装置の製造技術を提供
することにある。

【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【０００９】すなわち、四角形の平板形状に形成された
半導体チップが分離整列治具によって一個ずつ分離整列
されて、筒形状に形成された封止体に収納される工程を
備えている半導体装置の製造方法において、前記分離整
列治具は底面に吸引口を有する四角形の保持穴が複数個
整列されたプレートを備えており、前記半導体チップの
縦の寸法をＡ、横の寸法をＢ、厚さの寸法をＣとする
と、前記保持穴の一辺の長さＦは次の式（１）、（２）
を満足するように設定されていることを特徴とする。 Ｆ＜（ＡまたはＢの最小寸法）＋Ｃの最小寸法・・・（１） Ｆ＝（ＡまたはＢの最大寸法）＋α ・・・（２）

【００１０】前記した手段において、多数個の半導体チ
ップがバラ積みの状態で分離整列治具のプレートの上に
供給され、分離整列治具が傾斜されながら横方向の振動
が付与されると、半導体チップが移動しながら保持穴に
個別に入り、余分の半導体チップは外部に落下する。続
いて、分離整列治具を逆方向に傾斜させながら横方向の
振動を付与すると、保持穴に正規に入った半導体チップ
は吸引口によって吸着保持されているために落下しない
が、それ以外の半導体チップは外部に落下する。このと
き、プレートの途中で停滞している半導体チップや保持
穴において付着した状態になっている半導体チップはプ
レートの上の半導体チップ同士が分離整列治具の横方向
の振動によって衝突することにより、外部に排除され
る。その結果、分離整列治具のプレートの各保持穴によ
って個別に分離されて整列された半導体チップだけが分
離整列治具によって保持された状態になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。

【００１２】本実施の形態において、本発明に係る半導
体装置の製造方法は、図１に示されているＤＨＤを製造
する方法として構成されており、このＤＨＤの製造方法
の組立工程は図２以降のステップを備えている。まず、
ＤＨＤの構成を説明する。

【００１３】図１（ａ）および（ｂ）に示されているよ
うに、ＤＨＤ１はガラスが使用されて円筒形状に形成さ
れた封止体１０と、互いに同一の構成を有する一対のリ
ード線２０、２０と、ダイオード素子が作り込まれた半
導体チップ（以下、チップという。）３０とを備えてい
る。封止体１０は鉛（Ｐｂ）を含むシリカ（ＳｉＯ₂ ）
から成るガラスが使用されて円筒形状に形成されてお
り、封止体１０の筒中空部１１の内径はチップ３０の対
角線の長さよりも大きく設定されている。リード線２０
は外径が封止体１０の筒中空部１１の内径と略等しいジ
ュメット線部２１と、外径がジュメット線部２１よりも
小径のＣＰ線部２２とを備えている。ジュメット線部２
１およびＣＰ線部２２とはいずれも鉄（Ｆｅ）−ニッケ
ル（Ｎｉ）からなる芯を備えており、ジュメット線部２
１とＣＰ線部２２との一端同士はスポット溶接法や圧接
法等によって結合されているとともに、表面には亜酸化
銅被膜（図示せず）が被着されている。

【００１４】チップ３０は所謂前工程において半導体ウ
エハの状態でダイオード素子を作り込まれた半導体構造
物である本体３１を備えており、本体３１はダイシング
工程において図１（ｃ）および（ｄ）に示されているよ
うに略正方形の平板形状に分断されている。チップ３０
の本体３１の一対の主面にはアノード電極とカソード電
極とがそれぞれ形成されており、アノード電極の表面に
はバンプ３２が突設されている。本体３１の縦Ａの寸法
と横Ｂの寸法とは等しく設定されており、本体３１の厚
さＣの寸法は本体３１の縦Ａおよび横Ｂの寸法よりも小
さく設定されている。

【００１５】図１（ａ）および（ｂ）に示されているよ
うに、封止体１０の筒中空部１１の両端部には一対のリ
ード線２０、２０のジュメット線部２１、２１がそれぞ
れが嵌合されており、封止体１０の筒中空部１１内のジ
ュメット線部２１、２１との対向面間にはチップ３０が
挟み込まれている。両ジュメット線部２１、２１に挟み
込まれたチップ３０はバンプ３２および本体３１の他方
の主面において両方のリード線２０、２０に電気的に接
続された状態になっている。

【００１６】以上の構成に係るＤＨＤを製造する本実施
の形態に係るＤＨＤの製造方法の組立工程は、チップ３
０を個別（一個ずつ）に分離して整列する分離整列ステ
ップを備えており、この分離整列ステップは図２に示さ
れた分離整列治具４０によって実施される。

【００１７】図２に示されているように、分離整列治具
４０は正方形のトレイ形状に形成されたトレイ４１を備
えており、トレイ４１の底壁の中央には他端が真空排気
装置（図示せず）に接続された排気管４２の一端部がト
レイ４１の底面上に連通するように接続されている。ト
レイ４１の内部には、プレート４４がトレイ４１の底面
との間に吸引路４３を形成するように底面から若干浮か
されて平行に架設されており、吸引路４３には排気管４
２が連通するようになっている。プレート４４には底面
に吸引口４５を有する保持穴４６が複数個、千鳥格子形
状に整列されて形成されている。本実施の形態において
は、プレート４４は上下で一対のプレート部材４４ａと
４４ｂとが当接されて固着されることにより一枚のプレ
ートの形態に構成されており、下側のプレート部材４４
ｂには複数個の吸引口４５が千鳥格子形状に配置されて
上下に貫通するように開設されており、上側のプレート
部材４４ａにおける各吸引口４５に対向する位置に各保
持穴４６がそれぞれ開設されている。

【００１８】図３に示されているように、保持穴４６は
平面視が正方形の一定深さの穴形状に形成されており、
保持穴４６の四つのコーナ部には逃げ部４７が、平面視
が四分の三半円形の穴形状にそれぞれ開設されている。
保持穴４６の底壁の中心線上には円形孔形状の吸引口４
５が上下方向に貫通するように開設されている。チップ
３０の本体３１の縦の寸法をＡ、横の寸法をＢ、本体３
１の厚さの寸法をＣとすると、保持穴４６の深さＤはチ
ップ３０の本体３１の厚さＣよりも小さく（Ｄ＜Ｃ）に
設定されており、保持穴４６の一辺の長さＦは次の式
（１）、（２）を満足するように設定されている。

【００１９】 Ｆ＜（ＡまたはＢの最小寸法）＋Ｃの最小寸法・・・（１） Ｆ＝（ＡまたはＢの最大寸法）＋α ・・・（２） この式（１）および（２）を満足することにより、図３
（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示されているように、チップ
３０が二個同時に保持穴４６に保持される現象を防止す
ることができる。

【００２０】次に、本実施の形態に係るＤＨＤの製造方
法における組立工程を説明する。

【００２１】図４および図６によって参照されるよう
に、予め、多数本のリード線２０はリード線用分離整列
治具５１および５２に一本ずつ分離されて整列されて保
持される。

【００２２】また、図５によって参照されるように、チ
ップ３０は分離整列治具４０によって一個ずつ分離され
て整列されて予め保持される。すなわち、多数個のチッ
プ３０がバラ積みの状態で分離整列治具４０のトレイ４
１のプレート４４の上に供給され、分離整列治具４０が
傾斜されながら横方向の振動が付与されると、チップ３
０が移動しながら保持穴４６に個別に入り、余分のチッ
プ３０はトレイ４１の外部に落下する。続いて、分離整
列治具４０を逆方向に傾斜させながら横方向の振動を付
与すると、保持穴４６に正規に入ったチップ３０は図２
（ｂ）に示されているように吸引口４５によって真空吸
着されているために落下しないが、それ以外チップ３０
はトレイ４１の外部に落下する。このとき、プレート４
４の途中で停滞しているチップ３０や保持穴４６におい
て付着した状態になっているチップ３０は、プレート４
４の上のチップ３０同士が分離整列治具４０の横方向の
振動によって衝突することにより、トレイ４１の外部に
排除される。その結果、分離整列治具４０のプレート４
４の各保持穴４６によって個別に分離されて整列された
チップ３０だけが、分離整列治具４０によって保持され
た状態になる。

【００２３】一方のリード線２０への封止体１０の組付
ステップにおいて、図４に示されているように、下側の
リード線用分離整列治具５１にＣＰ線部２２が保持され
た一方のリード線２０のジュメット線部２１には、封止
体１０の筒中空部１１の一端部が上から嵌合される。な
お、この封止体１０のリード線２０への組付ステップ
は、封止体１０を一個ずつ供給するパーツフィーダによ
って容易に実行することができる。

【００２４】続いて、封止体１０へのチップ３０の組付
ステップにおいて、図５に示されているように、分離整
列治具４０に一個ずつに分離されて整列されたチップ３
０がバンプ３２を下側に向けた状態で、下側リード線用
分離整列治具５１によって個別に分離されて整列された
封止体１０の筒中空部１１に落とし込まれる。すなわ
ち、チップ３０が封止体１０の筒中空部１１に真上から
対向された状態で、分離整列治具４０の排気管４２によ
る負圧の供給が停止されると、チップ３０は自重によっ
て筒中空部１１内に落下する。

【００２５】次に、封止体１０への他方のリード線２０
の組付ステップにおいて、図６に示されているように、
上側リード線用分離整列治具５２にＣＰ線部２２が保持
された他方のリード線２０のジュメット線部２１が封止
体１０の他端部に上から嵌入される。下側分離整列治具
５１と上側分離整列治具５２との間隔はスペーサ５３に
よって調整されている。

【００２６】以上のように組み立てられた組立体は下側
分離整列治具５１、上側分離整列治具５２に装着された
ままの状態で、封止炉（図示せず）によって加熱され
る。封止炉によって加熱されると、ガラスによって形成
された封止体１０は両端部のジュメット線部２１、２１
の外周面にそれぞれ封着する。この際、封止体１０との
界面であるジュメット線部２１の表面は亜酸化銅によっ
て形成されているため、封止体１０のガラスによる封着
はきわめて良好になる。この封止体１０の両端部のジュ
メット線部２１、２１との封着によってチップ３０は気
密封止された状態になり、ＤＨＤ１が組み上げられたこ
とになる。

【００２７】その後、半田めっき工程において、半田め
っき被膜（図示せず）が以上のように組み付けられたＤ
ＨＤ１の封止体１０の両端からそれぞれ突出したリード
線２０、２０のＣＰ線部２２、２２の表面にそれぞれ被
着される。

【００２８】最後に、選別工程において、各ＤＨＤ１毎
に電気的特性検査がそれぞれ実施され、その結果に基づ
き、良品不良品が選別されるとともに、耐圧等のグレー
ドが判定される。

【００２９】ところで、二個のチップ３０、３０が封止
体１０に収納された状態で製造が完了したＤＨＤ１は、
この選別工程において不良品として選別されるのが通常
であるが、封止体１０での二個のチップ３０、３０の入
っている向き（例えば、直列に並んでいる場合）によっ
ては許容範囲内の特性が出る場合があるため、二個のチ
ップ３０、３０が封止体１０に入ったＤＨＤ１を不良品
として選別することができない場合がある。

【００３０】しかし、本実施の形態に係る分離整列治具
４０によれば、チップ３０を一個ずつ確実に分離して整
列させることにより、二個のチップ３０、３０が封止体
１０に同時に収納されてしまう現象そのものを防止する
ことができるため、二個のチップ３０、３０が封止体１
０に入ったＤＨＤ１の不良の発生を未然に防止すること
ができる。つまり、二個のチップ３０、３０が封止体１
０に入ったＤＨＤ１の出荷を未然に防止することができ
る。

【００３１】前記実施の形態によれば、次の効果が得ら
れる。

【００３２】1) 分離整列治具によってチップを確実に
一個ずつ分離して整列させることにより、二個のチップ
が封止体に同時に収納されてしまう現象そのものを防止
することができるため、二個のチップが封止体に入った
ＤＨＤの不良の発生を未然に防止することができる。

【００３３】2) 二個のチップが封止体に入ったＤＨＤ
の不良の発生を防止し、また、チップの入らないＤＨＤ
の不良の発生を防止することにより、ＤＨＤの製造方法
における製造の歩留りを向上させることができる。

【００３４】3) 二個のチップが封止体に入ったＤＨＤ
の出荷を確実に防止することにより、ＤＨＤの品質およ
び信頼性を高めることができる。

【００３５】以上本発明者によってなされた発明を実施
の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施
の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもな
い。

【００３６】例えば、分離整列治具の保持穴は、図７
（ａ）および（ｂ）に示されているように構成してもよ
い。

【００３７】図７（ａ）に示された保持穴４８は、前記
実施の形態に係る保持穴４６が二個、周方向に４５度の
位相差をもって互いに同心的に重ね合わされて構成され
ているものである。本実施の形態に係る保持穴４８によ
れば、二個の保持穴４６、４６が同心的に重なり合って
いるため、前記実施の形態に係る一個の保持穴４６の場
合に比べて、チャージ率を二倍に増加させることができ
る。ちなみに、チップ３０のサイズに対応して周方向へ
の位相差を小さく設定し、同心的に重なり合う保持穴４
６の数を増加することにより、保持穴のチャージ率をさ
らに三倍、四倍に倍増させることができる。

【００３８】図７（ｂ）に示された保持穴は、前記実施
の形態に係る保持穴４６の四分の三半円形の逃げ部４７
に相当する逃げ部４７Ａを四隅に配置する代わりに四辺
にそれぞれ配置し、かつ、二個の保持穴４９、４９を周
方向に４５度の位相差をもって互いに同心的に重ね合わ
されて構成されているものである。本実施の形態に係る
保持穴４９においても、前記実施の形態に係る保持穴４
６と同様に、チップ３０を一個ずつ分離して整列させる
ことができる。また、二個の保持穴４９、４９が同心的
に重なり合っているため、前記実施の形態に係る一個の
保持穴４６の場合に比べて、チャージ率を二倍に増加さ
せることができる。

【００３９】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＤＨＤ
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではなく、チップが一個ずつ収納される封止体を有
する半導体集積回路装置（ＩＣ）やトランジスタ、コン
デンサ、レジスタ等の半導体装置全般に適用することが
できる。

【００４０】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００４１】分離整列治具によってチップを確実に一個
ずつ分離して整列させることにより、二個のチップが封
止体に同時に収納されてしまう現象を防止することがで
きるため、二個のチップが封止体に入った半導体装置の
出荷を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る製造方法によって
製造されたＤＨＤを示しており、（ａ）は正面断面図、
（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）はチッ
プの平面図、（ｄ）は正面図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係るＤＨＤの製造方法
に使用される分裂整列治具を示しており、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。

【図３】その分裂整列治具の保持穴を示しており、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面
図、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は寸法関係を示す各平面図
である。

【図４】リード線と封止体の組付ステップを示す正面断
面図である。

【図５】チップの封止体への組付ステップを示す正面断
面図である。

【図６】リード線と封止体の組付ステップを示す正面断
面図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施の形態に係
るＤＨＤの製造方法に使用される分裂整列治具の保持穴
を示す各平面図である。

【符号の説明】

１…ＤＨＤ（半導体装置）、１０…封止体、１１…筒中
空部、２０…リード線、２１…ジュメット線部、２２…
ＣＰ線部、３０…チップ、３１…本体、３２…バンプ、
４０…分離整列治具、４１…トレイ、４２…排気管、４
３…吸引路、４４…プレート、４４ａ、４４ｂ…プレー
ト部材、４５…吸引口、４６…保持穴、４７…逃げ部、
４８…二個が重なった保持穴、４９…変形逃げ部を有す
る保持穴、４７Ａ…逃げ部、５１、５２…リード線用分
離整列治具、５３…スペーサ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 四角形の平板形状に形成された半導体チ
   ップが分離整列治具によって一個ずつ分離整列されて、
   筒形状に形成された封止体に収納される工程を備えてい
   る半導体装置の製造方法において、前記分離整列治具は
   底面に吸引口を有する四角形の保持穴が複数個整列され
   たプレートを備えており、前記半導体チップの縦の寸法
   をＡ、横の寸法をＢ、厚さの寸法をＣとすると、前記保
   持穴の一辺の長さＦは次の式（１）、（２）を満足する
   ように設定されていることを特徴とする半導体装置の製
   造方法。 Ｆ＜（ＡまたはＢの最小寸法）＋Ｃの最小寸法・・・（１） Ｆ＝（ＡまたはＢの最大寸法）＋α ・・・（２）
2. 【請求項２】 前記半導体チップが前記保持穴に一個ず
   つ収容されて前記吸引口によって吸着保持された状態
   で、前記プレートが前記封止体の真上に対向された後
   に、前記吸引口の吸着保持が解除されて前記保持穴に保
   持された前記半導体チップが前記封止体に落下されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方
   法。
3. 【請求項３】 四角形の平板形状に形成された半導体チ
   ップを一個ずつ分離して整列させる分離整列治具であっ
   て、底面に吸引口を有する四角形の保持穴が複数個整列
   されたプレートを備えており、前記半導体チップの縦の
   寸法をＡ、横の寸法Ｂ、厚さの寸法をＣとすると、前記
   保持穴の一辺の長さＦは次の式を満足するように設定さ
   れていることを特徴とする分離整列治具。 Ｆ＜（ＡまたはＢの最小寸法）＋Ｃの最小寸法・・・（１） Ｆ＝（ＡまたはＢの最大寸法）＋α ・・・（２）
4. 【請求項４】 複数の前記保持穴が周方向に位相差をも
   って重ね合わされていることを特徴とする請求項１、２
   または３に記載の分離整列治具。
5. 【請求項５】 前記保持穴の四隅または四辺に逃げ部が
   形成されていることを特徴とする請求項１、２、３また
   は４に記載の分離整列治具。