JP2012253053A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接続端子が素地よりも高い電気抵抗率を有する被膜材で被膜されている場合であっても、接続端子と接地プローブとの導通性を確保するようにした半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置において、半導体素子と、素地よりも高い電気抵抗率を有する被膜材で被膜され、前記半導体素子に接続されると共に溶接によって外部部材と接続される接続端子２６，２８と、接続端子２６，２８が溶接される際に生じる溶接電流Ｉを接地側に流すための接地プローブと接続端子２６，２８の素地とが接触するように、接続端子２６，２８の接地プローブ４６と接触させる部位に形成される、被膜材が部分的に除去された被膜材除去部３８とを設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置に関する。

従来、下記特許文献１に記載されるように、半導体装置の接続端子（電力端子１５０）を外部部材（電力バスパー３０）に対して溶接する際に生じる溶接電流を接地側（アースポイント３３３）に逃がすようにし、溶接電流が半導体装置の搭載部品側に流れることによる搭載部品の劣化を防ぐようにした技術が知られている。

特開２００５−３２８５９３号公報

ところで、接続端子が素地よりも高い電気抵抗率を有する被膜材で被膜されている場合、接続端子と溶接機の接地プローブとの導通性を確実なものとするために、接地プローブで被膜層を突き破り、接地プローブを接続端子の素地に接触させるようにしている。この場合、接地プローブの先端形状を鋭くし、接地プローブの先端に被膜層を突き破るのに必要な圧力を加えている。このため、使用に伴って接地プローブの先端が摩耗することとなる。それ故、接地プローブの交換サイクルが短いことが問題となっている。

そこで、本発明は、接続端子が素地よりも高い電気抵抗率を有する被膜材で被膜されている場合であっても、接続端子と接地プローブとの導通性を確保するようにした半導体装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の半導体装置は、半導体素子と、素地よりも高い電気抵抗率を有する被膜材で被膜され、前記半導体素子に接続されると共に溶接によって外部部材と接続される接続端子と、前記接続端子が溶接される際に生じる溶接電流を接地側に流すための接地プローブと前記接地端子の素地とが接触するように、前記接続端子の前記接地プローブと接触させる部位に形成される、前記被膜材が部分的に除去された被膜材除去部と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の半導体装置では、接続端子は素地よりも高い電気抵抗率を有する被膜材で被膜されているが、接地プローブと接触させる部位は部分的に被膜材が除去されている。従って、接続端子が素地よりも高い電気抵抗率を有する被膜材で被膜されている場合であっても、接続端子と接地プローブとの導通性を確保することができる。

請求項２に記載の半導体装置は、請求項１に記載の半導体装置において、前記被膜材除去部は、前記接続端子に非貫通孔または貫通孔を穿設することで形成されることを特徴としている。

請求項２に記載の半導体装置では、接続端子に非貫通孔または貫通孔を穿設することで接続端子の被膜材を部分的に除去している。従って、例えばマスキングによって被膜材除去部を形成する場合に比べて、容易に被膜材除去部を形成することができる。

請求項３に記載の半導体装置は、請求項２に記載の半導体装置において、前記非貫通孔または貫通孔は、前記接地プローブの形状に対応した形状を有することを特徴としている。

請求項３に記載の半導体装置では、非貫通孔または貫通孔は、接地プローブの形状に対応した形状を有している。従って、接地プローブと接触端子の素地との接触面積を増加させることができ、よって接続端子と接地プローブとの導通性を一層確保することができる。

本発明の実施形態に係る半導体装置の一例としての樹脂封止型半導体装置の平面図である。 図１の２−２線断面図である。 図１の樹脂封止型半導体装置をプレート状部材から切り出す前の状態を示す平面図である。 図１の樹脂封止型半導体装置の接続端子を溶接する際の状態を説明する説明図である。 図１の樹脂封止型半導体装置の接続端子の被覆材除去部を示す斜視図である。 図１の樹脂封止型半導体装置の接続端子の被覆材除去部の別形態を示す斜視図である。 図１の樹脂封止型半導体装置の接続端子の被覆材除去部の別形態を示す斜視図である。 図１の樹脂封止型半導体装置に対する比較例としての樹脂封止型半導体装置の接続端子を溶接する際の状態を説明する、図４と同様な説明図である。 図１の樹脂封止型半導体装置に対する比較例としての樹脂封止型半導体装置の接続端子を溶接する際に用いられる接地プローブの摩耗について説明する説明図である。

以下、本発明に係る半導体装置の実施形態の一例について、添付の図面に基づいて説明する。

（樹脂封止型半導体装置の構成）
図１および図２に示すように、本実施形態に係る半導体装置の一例としての樹脂封止型半導体装置１０は、例えば、自動車に搭載されたモータを駆動するために該モータに一体的に取り付けられる制御回路用の装置である。この樹脂封止型半導体装置１０は、回路基板１２と、リードフレーム１４と、モールド樹脂１６とを備えている。

回路基板１２は、リードフレーム１４の表面に配置されると共に、このリードフレーム１４の表面に接着剤により固定されている。回路基板１２の表面には、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）素子（半導体素子）１８やその他の電子部品（半導体素子）２０がハンダ付けにより実装されている。ＩＣ素子１８は、例えば面実装タイプとされている。

ＩＣ素子１８及び電子部品２０は、回路基板１２の表面に形成された図示しない配線パターンに接続されている。この配線パターンは、回路基板１２の表面に形成された導電部２２に接続されている。この導電部２２は、例えばアルミ製のボンディングワイヤ２４によりリードフレーム１４の接続端子２６と電気的に接続されている。

リードフレーム１４は、例えば銅などの金属材から構成されており、外部部材（後述）と電気的に接続される接続端子２６，２８と、平面視長方形の本体部３０とを有している。リードフレーム１４の接続端子２６，２８と本体部３０には、腐食防止のために被膜材（例えばニッケル）による被膜（メッキ）が施されている。被膜材は素地（例えば銅）よりも高い電気抵抗率を有している。

尚、図３に示すように、リードフレーム１４の接続端子２６，２８と本体部３０は、１枚のプレート状のリードフレーム原材３２から切り出されて形成されるものである。

リードフレーム１４の本体部３０の表面には、例えばＦＥＴチップ等のパワー素子３４がハンダ付けにより直接実装されており、パワー素子３４は、例えばアルミ製のボンディングワイヤ３６により接続端子２８と電気的に接続されている。

モールド樹脂１６は、モールド成形されることにより形成され、回路基板１２、ＩＣ素子１８、電子部品２０、本体部３０および接続端子２６，２８の一部を一体に封止している。

接続端子２６，２８のモールド樹脂１６で封止されていない部分には、被膜材が部分的に除去された被膜材除去部３８が形成されている。この被膜材除去部３８は、接続端子２６，２８の表面に非貫通孔４０を穿設することで形成されている。

（樹脂封止型半導体装置の製造方法）
次に、樹脂封止型半導体装置１０の製造方法について説明する。

先ず、回路基板１２の表面に上述のＩＣ素子１８やその他の電子部品２０を所定の位置にハンダ付けにより実装する。この部品実装と並行して、図３に示すように銅板に対して抜き打ち加工を施し、接続端子２６，２８と本体部３０とが分離しない状態のリードフレーム原材３２を形成する。そして、このリードフレーム原材３２を溶融メッキやあるいは電解メッキなどにより被膜材で被膜する。

次いで、回路基板１２をリードフレーム１４の本体部３０の表面に配置し、接着材により接着固定する。また、本体部３０の表面にパワー素子３４をハンダ付けにより実装する。そして、回路基板１２の導電部２２をボンディングワイヤ２４により接続端子２６と電気的に接続すると共に、パワー素子３４をボンディングワイヤ３６により接続端子２８と電気的に接続する。

次いで、回路基板１２、本体部３０および接続端子２６，２８の一部を金型（図示省略）にセットし、これらをモールド樹脂１６で一体に封止するモールド成形を行う。

次いで、タイバーカット機（図示省略）によって、リードフレーム１４の接続端子２６，２８の端部側をカットし、樹脂封止型半導体装置１０をリードフレーム原材３２から切り出す（図１および図３参照）。このタイバーカット機による切り出しと同時に被膜材除去部３８としての非貫通孔４０を穿設する。以上により、樹脂封止型半導体装置１０が製造される。

（接続端子の溶接）
次に、接続端子２６，２８の溶接について説明する。

図４に示すように、樹脂封止型半導体装置１０の接続端子２６，２８は、外部部材（具体的には樹脂封止型半導体装置１０の制御対象であるモータの電気接続部材）４２に対して溶接機の一例としての電子ビーム溶接機４４によって溶接され、電気的に接続される。

接続端子２６，２８を溶接するに際し、電子ビーム溶接機４４の印加サージによって溶接電流Ｉが生じる。この溶接電流Ｉが接地プローブ４６を通じて接地（アース）側に流れず高電圧が発生するとＩＣ素子１８などの品質の劣化を招く可能性があるため、電子ビーム溶接機４４の接地プローブ４６を接続端子２６，２８に接触させる。尚、接地プローブ４６は電子ビームの照射側から接続端子２６，２８に接触させられる。

接続端子２６，２８の被膜層４８は素地層５０よりも電気抵抗率が高いため、接地プローブ４６は被膜材除去部３８としての非貫通孔４０において露出する素地層５０に接触させる。これにより、接地プローブ４６と接続端子２６，２８との導通性が良好となり、溶接電流Ｉが接地（アース）側に流れ、樹脂封止型半導体装置１０の内部側に流れることがない。

図５に示すように、被膜材除去部３８としての非貫通孔４０は、接地プローブ４６の先端形状に対応した半球形状とされている。尚、図６に示すように、接地プローブ４６の先端形状が断面十字状を呈する場合、非貫通孔４０も接地プローブ４６の形状に対応させて断面十字状とされる。また、図７に示すように、被膜材除去部３８を接地プローブ４６の形状に対応した貫通孔５２によって形成してもよい。このように、被膜材除去部３８としての非貫通孔４０および貫通孔５２の形状を接地プローブ４６の形状に対応させることで、接地プローブ４６と接続端子２６，２８の素地層５０との接触面積が増加する。

（作用および効果）
本発明に係る樹脂封止型半導体装置１０の作用および効果を明確にするために比較例について説明すると、図８に示すように、比較例としての樹脂封止型半導体装置１００の接続端子１０２は、素地よりも高い電気抵抗率を有する被膜材で被膜された被膜層１０４が形成されている。

この接続端子１０２を外部部材４２と溶接するに際しては、接地プローブ１０６で被膜層１０４を突き破り、接地プローブ１０６を接続端子１０２の素地層１０８に接触させることで、接続端子１０２と接地プローブ１０６との導通性を確保している。

接地プローブ１０６で被膜層１０４を突き破る必要があるため、接地プローブ１０６の先端は鋭く尖った形状とされると共に、接地プローブ１０６の先端には被膜層１０４を突き破るのに必要な圧力が加えられている。このため、図９に示すように、使用に伴って接地プローブ１０６の先端は摩耗することとなる。接地プローブ１０６の先端が摩耗すると被膜層１０４を突き破れなくなるため、接地プローブ１０６の交換を頻繁に行う必要があった。

これに対し、本発明に係る樹脂封止型半導体装置１０にあっては、図４に示すように、接続端子２６，２８の接地プローブ４６と接触させる部位には、被膜材を部分的に除去した被膜材除去部３８を形成しているので、接続端子２６，２８が素地よりも高い電気抵抗率を有する被膜材で被膜されている場合であっても、接続端子２６，２８と接地プローブ４６との導通性を確保することができる。

従って、接地プローブ４６の先端形状を鋭くしたり、接地プローブ４６の先端に必要以上の圧力を加えたりする必要がないため、接地プローブ４６の先端が摩耗するのを抑制でき、接地プローブ４６の交換サイクルを長くすることができる。

また、接続端子２６，２８の表面に非貫通孔４０あるいは貫通孔５２を穿設することで接続端子２６，２８の被膜層４８を除去し、被膜材除去部３８を形成している。従って、例えばマスキングによって被膜材除去部３８を形成する場合に比べて、容易に被膜材除去部３８を形成することができる。

また、被膜材除去部３８としての非貫通孔４０あるいは貫通孔５２は、接地プローブ４６の形状に対応した形状とされている。従って、接地プローブ４６と接続端子２６，２８の素地層５０との接触面積を増加させることができ、よって接続端子２６，２８と接地プローブ４６との導通性を一層確保することができる。

さらに、被膜材除去部３８としての非貫通孔４０あるいは貫通孔５２の穿設を、タイバーカット機による樹脂封止型半導体装置１０のリードフレーム原材３２からの切り出しと同時に行うことで、樹脂封止型半導体装置１０の製造工数を増やすことなく、被膜材除去部３８を形成することができる。

尚、本発明に係る半導体装置として樹脂封止型半導体装置１０を例に挙げて説明したが、樹脂封止型以外の半導体装置に対しても本発明を適用することができる。また、リードフレーム１４の被膜層４８および素地層５０の材質をそれぞれニッケルおよび銅として説明したが、それに限定されるものではなく、電気抵抗率が素地層よりも被膜層の方が高い組み合わせであればよい。

１０・・・樹脂封止型半導体装置（半導体装置の一例）、１２・・・回路基板、１４・・・リードフレーム、１６・・・モールド樹脂、１８・・・ＩＣ素子（半導体素子）、２０・・・電子部品（半導体素子）、２２・・・導電部、２４・・・ボンディングワイヤ、２６，２８・・・接続端子、３０・・・本体部、３２・・・リードフレーム原材、３４・・・パワー素子、３６・・・ボンディングワイヤ、３８・・・被膜材除去部、４０・・・非貫通孔、４２・・・外部部材、４４・・・電子ビーム溶接機、４６・・・接地プローブ、４８・・・被膜層、５０・・・素地層、５２・・・貫通孔

Claims (3)

1. 半導体素子と、
   素地よりも高い電気抵抗率を有する被膜材で被膜され、前記半導体素子に接続されると共に溶接によって外部部材と接続される接続端子と、
   前記接続端子が溶接される際に生じる溶接電流を接地側に流すための接地プローブと前記接地端子の素地とが接触するように、前記接続端子の前記接地プローブと接触させる部位に形成される、前記被膜材が部分的に除去された被膜材除去部と、
   を備える半導体装置。
2. 前記被膜材除去部は、前記接続端子に非貫通孔または貫通孔を穿設することで形成される請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記非貫通孔または貫通孔は、前記接地プローブの形状に対応した形状を有する請求項２に記載の半導体装置。

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