JP2010040615A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2010040615A
JP2010040615A JP2008199149A JP2008199149A JP2010040615A JP 2010040615 A JP2010040615 A JP 2010040615A JP 2008199149 A JP2008199149 A JP 2008199149A JP 2008199149 A JP2008199149 A JP 2008199149A JP 2010040615 A JP2010040615 A JP 2010040615A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring pattern
lead
ultrasonic bonding
semiconductor device
lead frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008199149A
Other languages
English (en)
Inventor
Isamu Yoshida
勇 吉田
Shinichi Fujiwara
伸一 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2008199149A priority Critical patent/JP2010040615A/ja
Publication of JP2010040615A publication Critical patent/JP2010040615A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/42—Printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

【課題】配線とリードを超音波接合する際に発生する金属くずの飛散を防止する技術を提供する。
【解決手段】絶縁基板上２に形成した配線パターン３と、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレーム５を有する半導体装置において、超音波接合により接合されるリードフレームの周りに樹脂６が塗布されている。基板配線と外部接続用リードを超音波接合により接続する際に発生する金属くずの飛散を防止し、金属くずが原因で起きる素子破壊や絶縁不良などの不良を削減し生産性の向上を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置に係り、特に絶縁基板上の配線パターン上に複数個の半導体素子を搭載し超音波接合によりリードフレームを接続する大電力半導体装置に関するものである。
従来の大電力半導体装置は、セラミックなどからなる絶縁基板に銅などからなる配線パターンを形成し複数個の半導体素子が搭載され装置内に収納する構造となっている。このような半導体装置においては、各半導体素子の電極と配線パターンや配線パターン間や配線パターンと外部接続用リードなどの接続にワイヤボンディングされており、大電流を流すため複数本のワイヤを並列にボンディングする方法を用いていた。
近年、半導体装置の小型化の要求から接続占有面積をワイヤボンディング時の面積より小さく出来る板状のリードを用いる方法を考案された。板状のリードの接続方法としてははんだによる方法と超音波を用いる方法がある（例えば、特許文献１参照）。
超音波を用いる接合方法は、金属同士である配線パターンとリードを重ね合わせ、リードの上面からホーンで押圧しながら所定の周波数で水平方向に超音波振動させる。押圧と超音波振動により金属表面にあった汚れや酸化膜を除去し接合される。ホーンの先端には、ホーンの振動をリードに滑りを起こすことなく伝えるために、複数の角錐状の突起部が形成されている。この突起部がリードに食い込むとこによりリードに滑りなく振動を伝えることが出来る。しかしながら、超音波による方法で配線パターンとリードを接合すると、金属くずが発生する。これは、配線パターンとリード間、リードとホーンの突起部間から発生するものである。この金属くずが半導体素子や配線パターン残存すると故障の原因に繋がる。
金属くずの抑制方法として、ホーンの突起部の角錐の角度や溝幅などを適正にすることにより抑制できると記載されている(特許文献２参照)。
特許第３５２４３６０号 特開２００５−８８０６７号
しかし、特許文献１の方法では、リードとホーンの突起部から発生する金属くずは抑制できるが、配線パターとリード間から発生する微細な金属くずを抑制することが困難である。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消し、配線パターンとリードなどの金属同士を接続させる超音波接合時に発生する金属くずの飛散防止をする技術を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、絶縁基板上に形成した配線パターンと、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレームを有する半導体装置において、超音波接合により接合されるリードフレームの周りに樹脂が塗布されている構造である。
また、本発明は上記目的を達成するために、絶縁基板上に形成した配線パターンと、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレームを有する半導体装置において、前記配線パターンの一部に凹部を設け、その凹部とリードフレームを超音波接合により接合する構造である。
さらに、本発明は上記目的を達成するために、絶縁基板上に形成した配線パターンと、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレームを有する半導体装置において、超音波接合により接合されるリードフレームの周りに枠が形成されている構造である。
本発明では基板配線と外部接続用リードを超音波接合により接続する際に発生する金属くずの飛散を防止し、金属くずが原因で起きる素子破壊や絶縁不良などの不良を削減し生産性の向上を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第一の実施例の平面図である。図において、１はベース、２は絶縁基板、３は配線パターン、４は半導体素子、５は外部接続用リードである。配線パターン３と外部接続用リード５の接合部には樹脂６が塗布されている。図示していないが、配線パターン３上には配線パターン３と半導体素子４を接続するためのワイヤが配置されている。
図中には図２で説明する第一の実施例の断面の位置をあらわすＡ−Ａラインが記載されている。
図２は本発明の第一の実施例の断面図であり、図１に記載されているＡ−Ａラインの箇所である。絶縁基板２の下面にはベース１とはんだを介して接続するための金属板８が設けられている。樹脂６は、配線パターン３上に外部接続用リード５を設置した後に塗布する。そして、ホーン（図示せず）を外部接続用リード５上に塗布された樹脂６上から降下させ押圧しながら超音波を振動させて配線パターン３と外部接続用リード５を接合する。
その際に配線パターン３と外部接続用リード５間と外部接続用リード５とホーン間から発生する金属くずは、樹脂６内に留める事ができ飛散防止できる。
上記のように構成することにより、超音波接合時に発生する金属くずが半導体素子や配線パターン間に飛散しないので素子破壊や絶縁不良などでの歩留りの低下がなくなり生産性を向上させることができる。
樹脂６は、ホーンの押圧と振動を減衰なく外部接続用リードに伝えなければならないので反応が進んでも硬化しない樹脂（例えばシリコン樹脂）が望ましいのはいうまでもない。
また、樹脂６に金属表面を活性化させ接合をしやすくする成分が含有されていてもかまわない。
図３は本発明の第二の実施例の断面図である。配線パターン３上には凹部９が設けられており、凹部９には外部接続用リード５が接合されている。超音波接合時に発生する金属くずは、この凹部９内に残留するので飛散を防止できる。凹部９の形状は、リード底面より大きく深さはリード厚さより深いことが必要である。
上記のような構造にすることにより、超音波接合時に発生する金属くずが凹部内に残留し飛散しないので素子破壊や絶縁不良などでの歩留りの低下がなくなり生産性を向上させることができる。
図４は本発明の第三の実施例の断面図である。配線パターン３上には枠１０が設けられており、枠１０内には外部接続用リード５が接合されている。超音波接合時に発生する金属くずは、この枠１０内に残留するので飛散を防止できる。枠１０の形状は、リード底面より大きく深さはリード厚さより深いことが必要である。
上記のような構造にすることにより、超音波接合時に発生する金属くずが枠内に残留し飛散しないので素子破壊や絶縁不良などでの歩留りの低下がなくなり生産性を向上させることができる。
本発明の第一の実施例の平面図である。 本発明の第一の実施例の断面図である。 本発明の第二の実施例の断面図である。 本発明の第三の実施例の断面図である。
符号の説明
３…配線パターン、５…外部接続用リード、６…樹脂、９…凹部、１０…枠。

Claims (4)

  1. 絶縁基板上に形成した配線パターンと、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレームを有する半導体装置において、超音波接合により接合されるリードフレームの周りに樹脂が塗布されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 絶縁基板上に形成した配線パターンと、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレームを有する半導体装置において、前記配線パターンの一部に凹部を設け、その凹部とリードフレームを超音波接合により接合することを特徴とする半導体装置。
  3. 絶縁基板上に形成した配線パターンと、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレームを有する半導体装置において、超音波接合により接合されるリードフレームの周りに枠が形成されていることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項１記載の半導体装置において、リードフレームの周りに塗布される樹脂に表面活性成分が含有されていることを特徴とする半導体装置。
JP2008199149A 2008-08-01 2008-08-01 半導体装置 Pending JP2010040615A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008199149A JP2010040615A (ja) 2008-08-01 2008-08-01 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008199149A JP2010040615A (ja) 2008-08-01 2008-08-01 半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010040615A true JP2010040615A (ja) 2010-02-18

Family

ID=42012879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008199149A Pending JP2010040615A (ja) 2008-08-01 2008-08-01 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010040615A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103155131A (zh) * 2010-10-13 2013-06-12 Abb研究有限公司 半导体模块和制造半导体模块的方法
EP2848353A1 (en) 2013-09-17 2015-03-18 ABB Technology AG Method for ultrasonic welding with particles trapping
WO2015039771A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-26 Abb Technology Ag Method for ultrasonic welding with particles trapping
EP2962799A1 (de) 2014-07-04 2016-01-06 ABB Technology AG Halbleitermodul mit Ultraschall geschweißten Anschlüssen
JP2019169605A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 三菱マテリアル株式会社 絶縁回路基板
JP2021040085A (ja) * 2019-09-05 2021-03-11 株式会社東芝 半導体装置
US11456285B2 (en) 2019-08-28 2022-09-27 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013539919A (ja) * 2010-10-13 2013-10-28 アーベーベー・リサーチ・リミテッド 半導体モジュールおよび半導体モジュールを製造する方法
CN103155131A (zh) * 2010-10-13 2013-06-12 Abb研究有限公司 半导体模块和制造半导体模块的方法
US9975194B2 (en) 2013-09-17 2018-05-22 Abb Schweiz Ag Method for ultrasonic welding with particles trapping
EP2848353A1 (en) 2013-09-17 2015-03-18 ABB Technology AG Method for ultrasonic welding with particles trapping
WO2015039771A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-26 Abb Technology Ag Method for ultrasonic welding with particles trapping
KR102147561B1 (ko) * 2013-09-17 2020-08-25 에이비비 슈바이쯔 아게 입자들 트래핑을 이용한 초음파 용접을 위한 방법
CN105531068A (zh) * 2013-09-17 2016-04-27 Abb技术有限公司 带有颗粒捕集的用于超声波焊接的方法
KR20160054491A (ko) * 2013-09-17 2016-05-16 에이비비 테크놀로지 아게 입자들 트래핑을 이용한 초음파 용접을 위한 방법
JP2016533040A (ja) * 2013-09-17 2016-10-20 アーベーベー・テクノロジー・アーゲー 粒子捕捉を用いる超音波溶接のための方法
EP2962799A1 (de) 2014-07-04 2016-01-06 ABB Technology AG Halbleitermodul mit Ultraschall geschweißten Anschlüssen
US9949385B2 (en) 2014-07-04 2018-04-17 Abb Schweiz Ag Semiconductor module with ultrasonically welded terminals
CN105244325B (zh) * 2014-07-04 2018-09-21 Abb瑞士股份有限公司 具有超声波焊接的端子的半导体模块
CN105244325A (zh) * 2014-07-04 2016-01-13 Abb技术有限公司 具有超声波焊接的端子的半导体模块
JP2019169605A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 三菱マテリアル株式会社 絶縁回路基板
US11456285B2 (en) 2019-08-28 2022-09-27 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP2021040085A (ja) * 2019-09-05 2021-03-11 株式会社東芝 半導体装置
JP7346178B2 (ja) 2019-09-05 2023-09-19 株式会社東芝 半導体装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6433590B2 (ja) 電力用半導体装置の製造方法および電力用半導体装置
JP2010040615A (ja) 半導体装置
JP5134582B2 (ja) 接続構造およびパワーモジュール
WO2012157583A1 (ja) 半導体装置とその製造方法
JP2013051366A (ja) パワーモジュール及びその製造方法
JP2007335632A (ja) 半導体装置
JP2006278407A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2005259880A (ja) 半導体装置
JP5916651B2 (ja) 電力用半導体装置の製造方法
JP3753426B2 (ja) 超音波接合具および超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法
JP2010021251A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2008016469A (ja) 半導体装置
JP2012109419A (ja) 半導体装置
JP2010258302A (ja) 超音波フリップチップ実装方法およびそれに用いられる基板
JP6707052B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2007281182A (ja) 樹脂封止型半導体装置
JP4601141B2 (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2006186282A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2012015263A (ja) ワイヤボンディング装置
JP4476977B2 (ja) 半導体装置
WO2015129415A1 (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP5171803B2 (ja) 半導体装置
JP2008258541A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2006173509A (ja) 半導体装置およびその製造方法
TW202414721A (zh) 多水平交錯式端子結構及使用其之半導體封裝體與組體

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20100106