JP2008140788A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体装置を構成する電子部品の厚さの相違によるクリップリードの傾斜を防止すると共に、クリップリードの水平移動を防止する。
【解決手段】本発明による半導体装置は、電子部品(1)が固着された支持板(2)と、支持板(2)から離間して配置されたリード端子(3)と、電子部品(1)の上面電極とリード端子(3)とを電気的に接続するクリップリード(4)とを備え、垂直に突出する突起(3a,4a)をリード端子(3)及びクリップリード(4)の一方に設け、突起(3a,4a)と並行に延伸する一対の案内部材(4b,3b)をリード端子(3)及びクリップリード(4)の他方に設けて、垂直に摺動可能に一対の案内部材(4b,3b)内に突起(3a,4a)を挟持して、クリップリード(4)の垂直案内部(5)を形成する。電子部品(1)の厚さに対応してクリップリード(4)が垂直に摺動するので、電子部品(1)の厚さの相違によるクリップリード(4)の傾斜を防止すると共に、クリップリード(4)の水平移動を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップ等の電子部品とリード端子とを電気的に接続するクリップリードの傾斜防止機構及び水平移動防止機構を備えた半導体装置に関する。
例えば、下記の特許文献１には、半田によるボンディング作業の際に、溶融した半田の表面張力により、リード、クリップ及び電子チップの位置合せ（センタリング）を自動的に行う電子デバイスが開示されている。この電子デバイスでは、ダイ（電子チップ）に最も近いリードの端部に横方向に延びる半円筒状又はＶ字形状の溝等の凹部を設け、ダイとリードとを電気的に接続するクリップのリード側の端部にリードの凹部に係合する形状の凸部を設けて、これらの凹部と凸部を係合させることにより、クリップの横方向への移動を許容し且つダイ接点方向への移動及び水平方向（方位方向）の回転を抑制する。このため、組み立てられたダイ、クリップ、リード及びこれらの間にある半田ペーストが加熱されると、ダイがダイ支持部上の溶融状態の半田上に浮遊し、クリップがダイ上及びリード上の溶融状態の半田上に浮遊して、それぞれの半田の表面張力により、ダイがダイ支持部上の中央部に向かって移動すると共に、クリップがリードの凹部に沿って横方向に移動するので、リード、クリップ及びダイのセンタリング、即ち位置合せを自動的に行うことができる。
特開平２−１２１３５６号公報
しかしながら、上記特許文献１の電子デバイスでは、ダイ、即ち電子チップの厚さが異なると、リードの凹部とクリップの凸部との係合部分を軸としてクリップが垂直方向に変位し、電子チップ及びリードに対してクリップが傾斜するため、電子チップ及びクリップ間の溶融した半田が電子チップの側面に流れてＰＮ接合が短絡され、電子チップ及びクリップ間が電気的に短絡されることがあった。この場合、電子デバイスの良好な電気的特性を得ることができず、生産上の歩留まりや信頼性が低下する問題があった。
そこで、本発明では、電子チップ等の電子部品の厚さの相違によるクリップリードの傾斜を防止すると共に、クリップリードの水平移動を防止できる半導体装置を提供することを目的とする。
本発明による半導体装置は、電子部品(1)が固着された支持板(2)と、支持板(2)から離間して配置されたリード端子(3)と、電子部品(1)の電極とリード端子(3)とを電気的に接続するクリップリード(4)とを備える。この半導体装置では、垂直に突出する突起(3a,4a)をリード端子(3)及びクリップリード(4)の一方に設け、突起(3a,4a)と並行に延伸する一対の案内部材(4b,3b)をリード端子(3)及びクリップリード(4)の他方に設けて、垂直に摺動可能に一対の案内部材(4b,3b)内に突起(3a,4a)を挟持して、クリップリード(4)の垂直案内部(5)を形成する。
一対の案内部材(4b,3b)内に突起(3a,4a)を垂直に摺動可能に挟持してクリップリード(4)の垂直案内部(5)を形成するため、クリップリード(4)は、リード端子(3)に対して相対的に垂直に移動可能であるが、水平移動が阻止される。支持板(2)とクリップリード(4)との間に異なる厚さの電子部品(1)を電気的に接続するときでも、電子部品(1)の厚さに対応してクリップリード(4)を垂直に摺動させて、電子部品(1)の厚さの相違によるクリップリード(4)の傾斜を防止すると共に、クリップリード(4)の水平移動を防止できる。これにより、クリップリード(4)が傾斜する際に溶融した半田の移動による電子部品(1)の電気的短絡を回避することができる。
本発明の半導体装置では、半田によるボンディング作業の際に、クリップリードの水平移動を防止できると共に、電子部品の厚さの相違によるクリップリードの傾斜を防止して半田の移動による電子部品の電気的短絡を回避できるので、良好な電気的特性が得られると共に、生産上の歩留まりや信頼性を向上することが可能となる。
以下、本発明による半導体装置の実施の形態を図１〜図８について説明する。
本実施の形態の半導体装置は、図１に示すように、電子部品としての半導体チップ(1)が固着された支持板(2)と、支持板(2)から離間して配置された一方のリード端子(3)と、半導体チップ(1)の上面電極と一方のリード端子(3)とを電気的に接続するクリップリード(4)とを備える。支持板(2)は、図１〜図４に示すように、他方のリード端子(6)の内側端部(6a)から延出して形成される。支持板(2)に対向する一方のリード端子(3)の内側端部(3c)には、垂直上方に突出する摺動突起(3a)が設けられ、一方のリード端子(3)に対向するクリップリード(4)の一方の端部(4c)には、摺動突起(3a)と並行に延伸する一対の案内部材(4b)が設けられる。半導体チップ(1)の上面電極に対向するクリップリード(4)の他方の端部(4d)には、半導体チップ(1)の上面電極に向けて徐々に断面積が円錐体状に減少しつつ突出する円錐突起(4e)が設けられる。一対の案内部材(4b)の先端には、摺動突起(3a)の先端部から突出する一対の突出部(4f)が設けられ、一対の突出部(4f)間の幅は摺動突起(3a)の幅より広くなるように形成される。
クリップリード(4)は、例えば銅(Cu)等の導電性の良好な金属から成る板材を周知のプレス加工等により図５に示す形状に打ち抜いて製作され、一方の端部(4c)から両側に延伸する一対の舌片(4h,4i)を形成し且つ幅狭の中間部(4j)を介して幅広の他方の端部(4d)の中心部に円錐突起(4e)を形成する。一対の舌片(4h,4i)間には、摺動突起(3a)を挿入する貫通口(4g)が形成される。更に、図５に示す形状に形成されたクリップリード(4)の一対の舌片(4h,4i)及び中間部(4j)を山折り(M1〜M5)及び谷折り(V1〜V3)に折り曲げ加工することにより、一対の案内部材(4b)、一対の突出部(4f)及び中間部(4j)が図１〜図４に示す形状に形成される。
クリップリード(4)の貫通口(4g)に一方のリード端子(3)の摺動突起(3a)を挿入して、垂直に摺動可能に一対の案内部材(4b)内に摺動突起(3a)を挟持することにより、クリップリード(4)の垂直案内部(5)が形成される。半導体チップ(1)、支持板(2)、クリップリード(4)、垂直案内部(5)及び一対のリード端子(3,6)の内側端部(3c,6a)は、二点鎖線で示す樹脂封止体(7)により密封され、樹脂封止体(7)の両端から引き出された一対の外部電極(3d,6b)は、樹脂封止体(7)の沿面に沿って略コ字形状に折り曲げ加工（フォーミング）される。
本実施の形態の半導体装置を製造する際に、まず、支持板(2)及び一対のリード端子(3,6)が形成されたリードフレームを銅(Cu)等の金属製の板材から周知のプレス加工により図１〜図４に示す形状に形成し、表面にニッケルメッキ層を被覆して、支持板(2)の上面に半導体チップ(1)の下面電極を対向させて半田付け等により固着する。また、一方のリード端子(3)の内側端部(3c)の一部分に切り込みを入れ、図１及び図２に示すように垂直上方に折り曲げて摺動突起(3a)を形成する。なお、図示しないが、樹脂封止を行う前の一対のリード端子(3,6)の外部電極(3d,6b)は、略コ字形状に折り曲げ加工はされず、直線状に延伸する。
次に、図５に示すように、銅(Cu)等の金属製の板材から周知のプレス加工により円錐突起(4e)、中間部(4j)、貫通口(4g)及び一対の舌片(4h,4i)が形成されたクリップリード(4)を用意し、一対の舌片(4h,4i)及び中間部(4j)を山折り(M1〜M5)及び谷折り(V1〜V3)に折り曲げて、一対の案内部材(4b)、一対の突出部(4f)及び中間部(4j)を図１〜図４に示す形状に形成する。その後、図２に示すように、クリップリード(4)の貫通口(4g)から一方のリード端子(3)の摺動突起(3a)を挿入して一対の案内部材(4b)間に配置することにより、垂直に摺動可能に一対の案内部材(4b)内に摺動突起(3a)が挟持され、クリップリード(4)の垂直案内部(5)が形成される。これにより、半導体チップ(1)の厚さに対応してクリップリード(4)が垂直に摺動するため、半導体チップ(1)の厚さの相違によるクリップリード(4)の傾斜を防止すると共に、クリップリード(4)の水平移動を防止できる。このとき、一対の案内部材(4b)の先端に形成された一対の突出部(4f)は、摺動突起(3a)の先端部から突出する。その後、一対の案内部材(4b)の突出部(4f)間に溶融した半田を付着して固化させて、一対の案内部材(4b)と摺動突起(3a)とを半田で固着すると共に、半導体チップ(1)の上面電極とクリップリード(4)の円錐突起(4e)とを半田付け等により固着する。以上により、半導体チップ(1)の上面電極と一方のリード端子(3)とがクリップリード(4)により電気的に接続され、リードフレーム組立体が形成される。
次に、直線状に延伸する一対のリード端子(3,6)の外部電極(3d,6b)を図示しない金型の下型の両端部に配置し、下型に対して上型を閉鎖してリードフレーム組立体の一対のリード端子(3,6)を挟持する。これにより、図示しない金型内に形成すべき樹脂封止体(7)の形状（図１〜図４の二点鎖線部）に合致する成形空洞（キャビティ）が形成される。
その後、図示しない金型に設けられた樹脂注入口から成形空洞内に流動化したエポキシ等の熱硬化性樹脂から成る封止用樹脂を充填して、半導体チップ(1)、支持板(2)、クリップリード(4)、垂直案内部(5)及び一対のリード端子(3,6)の内側端部(3c,6a)を密封する樹脂封止体(7)を形成する。図示しない金型の成形空洞内に充填された封止用樹脂が硬化した後、上型と下型を開放して樹脂封止体(7)が形成されたリードフレーム組立体を取り出し、樹脂注入口の部分を除去して、樹脂封止体(7)の両端から直線状に延伸する一対の外部電極(3d,6b)が引き出された状態の半導体装置を得る。更に、直線状に延伸する一対の外部電極(3d,6b)を樹脂封止体(7)の沿面に沿って略コ字形状に折り曲げ加工（フォーミング）することにより、図１〜図４に示す半導体装置が得られる。
本実施の形態では、一対の案内部材(4b)内に摺動突起(3a)を垂直に摺動可能に挟持してクリップリード(4)の垂直案内部(5)を形成するため、クリップリード(4)は、一方のリード端子(3)に対して相対的に垂直に移動可能であるが、水平移動が阻止される。このため、支持板(2)とクリップリード(4)との間に異なる厚さの半導体チップ(1)を電気的に接続するときでも、半導体チップ(1)の厚さに対応してクリップリード(4)を垂直に摺動させて、半導体チップ(1)の厚さの相違によるクリップリード(4)の傾斜を防止すると共に、クリップリード(4)の水平移動を防止できる。これにより、クリップリード(4)が傾斜する際に溶融した半田の移動による半導体チップ(1)の電気的短絡を回避することができる。また、摺動突起(3a)の先端部から突出する一対の突出部(4f)を一対の案内部材(4b)の先端に設け、一対の突出部(4f)間の幅を摺動突起(3a)の幅より広くしたので、一対の突出部(4f)間に溶融した半田を付着して固化することにより、一対の案内部材(4b)と摺動突起(3a)とを良好に半田で固着することができる。更に、半導体チップ(1)の上面電極に対向するクリップリード(4)の他方の端部(4d)に、半導体チップ(1)の上面電極に向けて徐々に断面積が円錐体状に減少しつつ突出する円錐突起(4e)を設けたので、クリップリード(4)の他方の端部(4d)と半導体チップ(1)の上面電極とを半田付けする際に、クリップリード(4)の円錐突起(4e)を介して溶融した半田が流れ、半導体チップ(1)の上面電極の中心部から周縁部に沿って半田が這い上がる。このため、クリップリード(4)を水平状態に保持しつつ半導体チップ(1)に接触させることにより、様々な大きさの半導体チップ(1)に良好に半田付けすることができる。
本発明の実施態様は前記の実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上記の実施の形態では、一方のリード端子(3)の内側端部(3c)から垂直上方に突出する摺動突起(3a)を設け、一方のリード端子(3)に対向するクリップリード(4)の一方の端部(4c)に一対の案内部材(4b)を設けたが、図６〜図８に示すように、クリップリード(4)の一方の端部(4c)から垂直下方に突出する摺動突起(4a)を設け、一方のリード端子(3)の内側端部(3c)に一対の案内部材(3b)を設けてもよい。この場合、クリップリード(4)の一方の端部(4c)に片側に延伸する舌片を設け、この舌片を垂直下方に折り曲げて摺動突起(4a)を形成し、一方のリード端子(3)の内側端部(3c)に両側に延伸する一対の舌片を設けると共に、一対の舌片間に貫通口(3f)を設け、一対の舌片を図５に示す場合とは逆に折り曲げて一対の案内部材(3b)及び突出部(3e)を形成すればよい。また、上記の実施の形態では、一方のリード端子(3)及びクリップリード(4)を形成する金属板の折り曲げ加工により摺動突起(3a,4a)及び一対の案内部材(4b,3b)を形成したが、一方のリード端子(3)及びクリップリード(4)のそれぞれ該当する箇所に摺動突起(3a,4a)及び一対の案内部材(4b,3b)を別付けしてもよい。更に、上記の実施の形態では、半導体チップ(1)の上面電極に対向するクリップリード(4)の他方の端部(4d)に、半導体チップ(1)の上面電極に向けて徐々に断面積が円錐体状に減少しつつ突出する円錐突起(4e)を設けたが、突起(4e)の形状は円錐体状に限定されず、三角錐や四角錐等の角錐体状の突起としてもよい。
本発明は、半導体チップ等の電子部品とリード端子とを電気的に接続するクリップリードを有する大電力用のダイオード、トランジスタ又はサイリスタ、或いはＩＣ（集積回路）等の半導体装置に良好に適用できる。
本発明による半導体装置の実施の形態を示す斜視図 図１の右側面図 図１の平面図 図１の正面図 図１のクリップリードの展開平面図 図１の半導体装置の変更実施の形態を示す右側面図 図６の平面図 図６の正面図
符号の説明
(1)・・半導体チップ（電子部品）、 (2)・・支持板、 (3)・・一方のリード端子、 (3a)・・摺動突起（突起）、 (3b)・・案内部材、 (3c)・・内側端部（一方の端部）、 (3d)・・外部電極、 (3e)・・突出部、 (3f)・・貫通口、 (4)・・クリップリード、 (4a)・・摺動突起（突起）、 (4b)・・案内部材、 (4c)・・一方の端部、 (4d)・・他方の端部、 (4e)・・円錐突起（錐体状突起）、 (4f)・・突出部、 (4g)・・貫通口、 (4h,4i)・・舌片、 (4j)・・中間部、 (5)・・垂直案内部、 (6)・・他方のリード端子、 (6a)・・内側端部、 (6b)・・外部電極、 (7)・・樹脂封止体、

Claims (5)

  1. 電子部品が固着された支持板と、該支持板から離間して配置されたリード端子と、前記電子部品の電極と前記リード端子とを電気的に接続するクリップリードとを備え、
    垂直に突出する突起を前記リード端子及び前記クリップリードの一方に設け、
    該突起と並行に延伸する一対の案内部材を前記リード端子及び前記クリップリードの他方に設けて、
    垂直に摺動可能に一対の前記案内部材内に前記突起を挟持して、前記クリップリードの垂直案内部を形成したことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記突起は、前記支持板に対向する前記リード端子の一方の端部から垂直上方に突出し、
    前記リード端子に対向する前記クリップリードの一方の端部に一対の前記案内部材を設けた請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記突起は、前記リード端子に対向する前記クリップリードの一方の端部から垂直下方に突出し、
    前記支持板に対向する前記リード端子の一方の端部に一対の前記案内部材を設けた請求項１に記載の半導体装置。
  4. 前記突起の先端部から突出する一対の突出部を前記案内部材の先端に設け、一対の前記突出部間の幅を前記突起の幅より広くした請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置。
  5. 前記電子部品の電極に対向する前記クリップリードの他方の端部に、前記電子部品の電極に向けて徐々に断面積が減少しつつ突出する錐体状突起を設けた請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置。
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