JP2620355B2 - 半導体装置の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 現在広く使用されているダイオード、特に整流器（約
1Aまでの電流および約100V乃至2kVの逆電圧）、バリス
タまたはサーミスタのような２端子半導体装置用のプラ
スチックパッケージの１つは、同軸で突出する導線を具
備したシリンダの形状を有する。半導体ダイおよびその
導線の内端は、例えば熱可塑性または熱硬化性プラスチ
ックのようなプラスチック中に密閉して埋設され、した
がって物理的損傷および湿度の侵入のような化学的な影
響から保護されている。

プラスチックパッケージを有するこのような半導体装
置の製造において、ダイの製造は数百乃至数千個の同じ
のダイが製造される半導体ウェハから始まり、半導体装
置用の導線はプラグ導線（“ヘッド導線”）、すなわち
例えば一端において裏返された部分である“ヘッド”の
ような厚みを有する導線として設計される。２つのヘッ
ド間において、ダイは例えばはんだ付けによって結合さ
れる。

高能率の処理を達成するために、非常に多数の錫めっ
きされていないプラグヘッドがマガジン中に供給され、
ダイが各ヘッド上に位置され、別のマガジン中に供給さ
れた別のプラグ導線のヘッドがダイ上に位置される。炉
中において、各ダイははんだ付けによってその２つの関
連したプラグ導線と接続される。完成した半導体装置が
高い逆電圧を有する場合、はんだ付けされたダイはエッ
チングされ、適切なプラスチックで被覆される。

次に、半導体装置はプラスチック中に埋設されるモー
ルド型中に移動される。その後個々の半導体装置の導線
は錫めっきだけ行われ、これは高能率の所利を達成する
ためにバレル錫めっきによって実行される。しかしなが
ら、錫めっき処理期間中に曲げられた導線は適切な直線
化装置において再度軸方向に整列されなければならな
い。次にそれらは試験、テーピングおよび印刷だけ行わ
れる。

通常の直線化装置は、毎時約20,000個の半導体装置を
処理する。半導体装置の価格は依然として下降している
ため、低価格の大量生産が達成されるには、この処理速
度は遅すぎる。

説明された製造処理は充分に保証された大量処理方法
であるが、その修正特に、製造価格をさらに減少し、も
っと低価格で製造されることができる半導体装置を提供
するための努力が続けられている。

したがって、本発明の目的は、コストを減少するため
にこれまで広く使用されたプラスチックパッケージとは
異なる設計のプラスチックパッケージを有する半導体装
置を提供することである。導線の設計も通常の設計とは
異なっている。その方法では導線を直線化する上記のス
テップが取除かれる。同じことはモールドまたは埋設に
続く錫めっきに適用される。半導体装置の高能率の時間
処理能率が実現できる装置を提供することも本発明の目
的範囲内ものである。

本発明においては、従来半導体ダイを埋設またはモー
ルドすることによってプラスチックパッケージを製造し
ていたのに代って、分離した工程でプラスチック製の円
筒状容器を形成してこれに半導体素子を挿入する。この
容器は一方の端面が開放され、他方の端面が閉じている
円筒状のプラスチック容器であり、以下説明を簡単にす
るためにこの容器を「カン」と呼ぶ。本発明ではこの別
の工程で作られたカン中に直線に沿って直列に配置され
た２本の導線間に接続された半導体ダイを挿入し、その
後に円筒状容器内にはプラスチック化合物を充填して半
導体ダイを密封する。したがって、従来のように半導体
ダイをモールドする場合と比較して、使用するプラスチ
ック材料、温度、圧力等の選択度が増加する。

すなわち、本発明の半導体装置は、予め形成された半
導体ダイと、この半導体ダイに接続された２本の導線
と、前記半導体ダイを収容している容器とを具備し、そ
の容器は、一方の端面が開放され、他方の端面が閉じて
いる円筒状のプラスチック容器であり、半導体ダイに接
続された２本の導線は直線に沿って直列に配置され、そ
の隣接する端部は半導体ダイを介して互いに並列に位置
され、それら導線の端部部分の側面が半導体ダイの両面
に接続されており、半導体ダイに接続された２本の導線
の一方は円筒状容器の閉じられた端面を貫通して導出さ
れ、導線の他方は円筒状容器の開放された端面から導出
され、半導体ダイが収容された後に円筒状容器内にはプ
ラスチック化合物が充填されていることを特徴とする。

このような半導体装置を製造する製造方法および製造
装置では、半導体ダイに接続される導線の製造のスター
トから従来のものと完全に異なっている。すなわち、ス
プールから引出された導線を使用し、この導線を加工
し、半導体ダイを結合した後にカンに挿入して個々の半
導体装置を得るものである。

本発明は以下の利点を提供する。低価格のプラスチッ
クはカンに使用されることができる。カン形状のハウジ
ングを形成するためのプレスは簡単な構造でよく、した
がってこれまで使用されたプレスより小さい。説明され
た直線化装置は不要になるため、高能率の時間処理効率
が可能である。装置をひっくり返すことによって後続さ
れる極性決定装置は不要なので、半導体装置は装置をひ
っくり返さずに同じ方向にテーピングされることができ
る。これは、ダイが半導体ウェハから予め定められた極
性を持つ導線間の位置に移動されることができ、テーピ
ングが行われるまで持続させることができるためであ
る。

以下、添付の図面を参照して本発明をさらに詳細に説
明する。

第１図は本発明による半導体装置の好ましい実施例の
斜視図である。

第２図は本発明の好ましい実施例の製造工程を示す。

第３図はかなり概略的に表された本発明による装置の
種々のステーションの実施例を示す。

第１図の斜視図は、以降簡単に“カン”と呼ばれる円
筒形のカン形状のハウジング１および２本の導線３を含
む本発明による完成した半導体装置の１実施例を示す。

カン１の前端1bにおいて、充填され硬化されたキャス
トレジン２が見られる。第１図における後方導線３はそ
れが突出するカン１の底部1aを貫通していた。

第２図の８つの図は本発明の好ましい実施例、すなわ
ち円形断面の導線を備えた半導体装置の製造の連続する
段階を示す。この実施例は特に特定の電気特性を持つ上
記の整流器に適している。第2a図に示されたワイヤ30の
一部に対して、ダイの取付けが実行される内部導線端部
を形成するために必要な工程の１つが行われる。

第2b図は、本発明の好ましい実施例においてｚ状に成
形されるオフセット部分６が適切な工具によってどのよ
うに第2a図のワイヤ30上に形成されるかを示す。単一の
オフセットを形成することもまた容易に可能であり、そ
の場合オフセットは左側支点からオフセット部分６の右
端まで連続的に延在するため、ワイヤの部分はほぼトレ
イ形に成形される。

オフセットの形成と同時に、ワイヤ30はオフセット工
具の作用領域において平坦にされるため、半導体ダイ用
の平坦な取付け面51,52が得られる。ワイヤ軸ｘと取付
け面51,52との間の距離ｄはほぼダイの厚さの半分に等
しくすべきである。

第2c図は、ダイ４がオフセット61の近くに取付け表面
の１つ51上に（第2b図）その主面41の１つによりどのよ
うに位置されるかを示す。第2d図は、中間部分63が内部
導線端部60,70を得るために切取られることを示す。第2
e図は、中間部分63を切取ることによって得られた導線
自由端部70がダイ４上に移動され、後者の他方の主面42
に結合された後の状態を示す。

第2f図に示されるように、カン１は第2g図に示された
位置を占有するまで、すなわち内部導線端部60,70が完
全にカン内に位置し、導線31,32がそれから軸方向に突
出するまで導線32上をスリップされる。カンの内側寸法
および導線端部60,70の寸法は、オフセット点61,62（第
2c図）が完全にカン１内に位置するように互いに関して
調節されなければならない。さらに、カン１の内部幅は
それの間に存在するダイ４を備えた内部導線端部60,70
の外部寸法に適合されなければならなず、すなわち底部
1aにおける孔はカン１が小さい力で適合が得れるように
導線32の直径に適合されなければならないため、カン１
は連続した処理工程中に外れることはない。

第2h図はカン１におけるキャストレジン２を示し、こ
れはカン１の全中空空間を充填し、したがってダイ４を
ハーメチークシールする。

円形断面の代わりに、方形または長方形断面のワイヤ
が使用されることができる。その場合には、もちろん取
付け面51,52が形成される必要がない。

複数の市販される状態の半導体装置を製造する際の連
続した動作は以下の通りである。導線31,32はスプール3
9からのワイヤから形成される（第３図）。本発明の好
ましい実施例において、ワイヤはすでに錫めっきされて
いるが、スプール31から引出された後錫めっきされても
よい。ワイヤが直線化および、または引伸ばされた後、
等しい間隔のオフセット部分６が形成され、これは第２
図の実施例に示された好ましいｚ形状を有する。オフセ
ット部分６の間隔は、除去される中間部分63の長さを考
慮して完成した半導体装置上の所望の導線の長さによっ
て定められる。ワイヤ30の断面が円形である場合、その
表面はダイ用の平坦な取付け面を形成するようにオフセ
ット処理期間中にオフセット部分において平坦にされ
る。ダイはその主平面の１つでオフセット点61の１つの
近くのオフセット部分に取付けられる。中間部分63は切
取られる。ただ１つのオフセットが与えられた場合、オ
フセット部分６を中間で切断するだけでよい。後者の場
合、結果的なオフセット自由端部は、ダイ４を有する導
線32を軸方向に180゜回転し、その後ダイ上にオフセッ
ト自由端部を移動することによってダイ４の他方の主面
42上に移動される。ダイ４の主面42はこのオフセット自
由端部に結合される。好ましい別の方法において、結合
部は２つの主面41,42に対する２つの分離した連続工程
または単一の同時工程のいずれかで過剰の水素中で燃え
る各ダイ用の水素炎を使用するはんだ付けによって形成
されるため、錫めっきされたワイヤ30に対してダイ４の
金属化された主面41,42をはんだ付けするためのフラッ
クスは不要である。はんだ付けされるべきワイヤはまた
ホットプレート上で加熱されてもよい。或いは、はんだ
付けする代わりに導電性接着剤が使用されてもよい。カ
ン１はダイ４を設けられた導線端部60,70上をスリップ
され、必要量のキャストレジン２が充填され硬化され
る。最後に、機械的に完成された半導体装置は試験さ
れ、予め定められた“良品”範囲に存在するものはテー
ピングされて、続いて印刷され、一方欠陥が発見された
ものは廃棄され、“良品”以外のものもテーピングさ
れ、そうでなければ印刷される。

第３図は、説明された方法によって本発明による半導
体装置を製造する際の本発明による装置の構造をかなり
概略的に示す。製造はワイヤ30が各ワイヤ30を直線化し
引伸ばす直線化ステーション40および引伸しステーショ
ン50へ走るワイヤのスプール39よりスタートする。この
直線化および引伸ばしは半導体装置の製造処理全体の間
一度だけ、すなわち処理の始めに行われる。いわば次の
ステーションおよび処理工程は、ワイヤの直線性が不変
であるように設計され実行される。直線化および引伸ば
しステーション40,50は、各ワイヤ30のための対応した
サブステーションを含み、これは第３図に示されていな
い。第３図の左に示されている直線ステーション40の入
口端部における７本のワイヤ30の集中は、全てのワイヤ
がステーション40に入ることだけを示すものである。

引伸ばしステーション50を出た後、ワイヤは第３図の
オフセットステーション65に入り、さらに第３図はワイ
ヤ30が円形断面である場合に、ワイヤと接触するそれら
の端部が対応した平坦な形状を有するため、同時に取付
け表面51,52（第2b図）を形成する２つのオフセットパ
ンチ66,67を示す。２つのオフセットパンチ66,67によっ
て、第2b図に示されたｚ形状のオフセットがワイヤ30上
に形成される。上記に説明された単一のオフセットが形
成される場合、２つのオフセットパンチ66,67の１つが
適用される。

オフセットステーション65は本質的に同時に処理され
るべきワイヤと同数すなわち例えば約100個のオフセッ
トパンチまたは対のオフセットパンチ対を含む。オフセ
ットパンチの代わりに、適切なローラ装置が全てのワイ
ヤに対して使用されることができる。

オフセットステーション65を出た後、オフセットワイ
ヤはダイ配置ステーション75に入り、ここではダイはオ
フセット部分か、或はｚ形状のオフセットが形成された
場合にはオフセット部分の１つ上に位置される。これも
全てのワイヤに関して同時に行われる。すなわちダイ
は、全てのダイにおいて例えばＮ型領域のような同じ半
導体領域が各ワイヤと接続されるように各上記の約100
個のワイヤ上に同時に位置される。上記の錫めっきされ
たワイヤの場合、例えば蒸着によって金属層を具備した
既に半導体ウェハ上のダイの２つの半導体領域を設ける
ことが有効であり、これは半導体領域が錫被覆にはんだ
付けされることを可能にする。この目的に適した金属は
例えば金、パラジウムおよび銀である。

約100個のダイのワイヤ上への同時的な配置は以下の
ように処理される。通常ソーイングによって分割された
半導体ウェハは保持されているダイの方向でさいの目に
切られ、個々のダイはそれらが例えば吸引ピペットによ
って整列プレート上に配置されるマガジンに移動され、
ここでそれらの横方向のエッジは互いに平行に整列さ
れ、それらの間において正確な同じ距離にされる。この
処理は光学監視装置によって容易に自動化されることが
できる。整列されたダイは、別のセットの吸引ピペット
によってワイヤの取付け面上に位置される。

配置ステーション75は第１の切取りおよび供給ステー
ション80によって後続され、オフセット部分６（第2b
図）は切取られ、または中間部分63（第2c図）がオフセ
ットワイヤから切取られる。したがって、切取り動作の
後、得られた“左”のオフセット自由端部70は対応した
前方運動をワイヤに実行されることによってダイ４に移
動され、一方“右”ワイヤはその位置に保持されてい
る。

ステーション80はダイ結合ステーション85によって後
続され、そこにおいてダイ４の２つの主面41,42（第2c
図および第2d図）は錫めっきされたワイヤにはんだ付け
される。これは、例えば上記の過剰の水素中の個々の水
素炎動作によって行われるため、錫は過剰の水素によっ
て還元され、残留物が次の浄化処理において除去されな
ければならないフラックスは不要である。したがって、
本発明は導線の結合を処理する付加的な利点を有し、化
学的な工程は不要である。

ステーション85は第２の切取りステーション90によっ
て後続され、ここで例えば100個のワイヤが同時に切取
られる。この地点で完成した半導体装置の予備段階への
分離、すなわちカン１が内部導線端部60,70上をスリッ
プされ（第2e図乃至第2h図）、キャストレジンで充填さ
れる製造段階にへの分離が行われる。

事前に例えば数百個ステーション95中のマガジン99中
に設けられたカンは、カン取付けステーション100にお
いて内部導線端部上をスリップされる。各構造32,60,7
0,31は第2f図乃至第2h図に示されるようにカンの中に挿
入される。カン60への挿入を容易にするために後者はそ
の開口1bで角を落されている。第２の切取りステーショ
ン90の背後において、伝送方向は90゜だけ変化し、ここ
でカンに入れられた半導体装置を含む各マガジン99はプ
ラスチック化合物充填ステーション105に伝送され、そ
の正面において伝送方向は再び90゜だけ変化されるた
め、カン１の開口1aは充填ステーション105の出口の下
方に配置される。出口の数はカンの数に等しく、例えば
約100個である。しかしながら、簡単にするために第３
図において１つの出口106だけが示されている。

マガジン99中のほぼ完成した半導体装置は、加熱部分
111および冷却部分112からなる硬化ステーション110に
移動される。マガジン99は冷却部分112の出口から取出
され、試験ステーション115の充填入口中に移される。
第３図は半分づつ２つに分割されるため、硬化ステーシ
ョン110は上部半分および下部半分の両方で示されてい
る。これは本発明を理解し易くするために使用されてい
るに過ぎず、２つの硬化ステーションが存在することを
意味するものではない。

第３図の実施例に示された試験および分類ステーショ
ン115は約100個の半導体装置を同時に試験して、３つの
グループだけに分類し、したがって“不良品“コンテナ
116、セット“良品”状態以外の特性を有する半導体装
置用のコンテナ117および“良品”範囲にある装置用の
出口118だけを含む。“不良品”および“良品ではな
い”半導体装置が分類された後、この時点まで並列に処
理された“良品”の装置は直列的にすなわち時間的に連
続してテーピングステーション120に、したがって印刷
ステーション125に移動される。リールステーション130
において、印刷されて市販される状態に準備された装置
を有するテープは最終的にリール131に巻取られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲルトライン、ギュンター ドイツ連邦共和国、デー ‐ 7838 フ ライアムト、アルメン ズベルク 29 (72)発明者 シュミット、エバーハルト ドイツ連邦共和国、デー ‐ 7800 フ ライブルク・イー・ベーエル、エッテン ハイマー・シュトラーセ ６ (72)発明者 ミューラー、アレックス ドイツ連邦共和国、デー ‐ 7800 フ ライブルク・イー・ベーエル、フルール シュトラーセ 14 (72)発明者 ゼンク、エーゴン ドイツ連邦共和国、デー ‐ 7832 ケ ンツインゲン ‐ ヘックリンゲン、タ ールハルデ 23 (72)発明者 シュピンドラー、ジークフリート ドイツ連邦共和国、デー ‐ 7808 バ ルトキルヒ、タンネン ベーク 37 (56)参考文献 特公 昭38−11561（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭48−23332（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め形成された半導体ダイと、この半導体
   ダイに接続された２本の導線と、前記半導体ダイを収容
   している容器とを具備し、前記容器は、一方の端面が開
   放され、他方の端面が閉じている円筒状のプラスチック
   容器であり、前記半導体ダイに接続された２本の導線は
   直線に沿って直列に配置され、その隣接する端部は前記
   半導体ダイを介して互いに並列に位置され、それら導線
   の端部部分の側面が前記半導体ダイの両面に接続されて
   おり、前記半導体ダイに接続された２本の導線の一方は
   前記円筒状容器の閉じられた端面を貫通して導出され、
   導線の他方は前記円筒状容器の開放された端面から導出
   され、前記半導体ダイが収容された後に円筒状容器内に
   はプラスチック化合物が充填されている半導体装置を製
   造する方法において、 （ａ）ワイヤスプールから引出された導線に等間隔でオ
   フセット部分および半導体ダイ取付け表面を形成し、 （ｂ）半導体ダイの第１の主面がオフセット部分の付近
   の前記導線の側面の取付け表面に結合され、 （ｃ）オフセット部分がほぼ中央で切断され、半導体ダ
   イの取付けられていない側の切断された導線の自由端部
   が他方の側の導線上に結合された半導体ダイの上方まで
   移動され、半導体ダイの第１の主面と反対側の第２の主
   面に結合され、 （ｄ）２本の導線が取付けられた半導体ダイが円筒状容
   器の開放された端面から容器中に挿入され、挿入方向で
   前方の導線を前記円筒状容器の閉じられた端面を貫通し
   て外部に突出させ、プラスチック化合物が円筒状容器内
   に充填され、続いて硬化され、 （ｅ）完成した半導体装置が試験され、予め定められた
   良品の規格範囲にあるものがテーピングされ、続いて印
   刷することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】２つの連続したオフセット部分が二重オフ
   セットによって形成され、２つの連続したオフセット部
   分の中間部分が前記工程（ｃ）において除去される請求
   項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】前記工程（ａ）乃至（ｃ）は複数スプール
   からの複数の導線に対して同時に実行され、前記工程
   （ｄ）は同じ数の複数の容器に対して同時に実行される
   請求項１記載の製造方法。
4. 【請求項４】過剰の水素中で燃える水素炎によりはんだ
   付けすることによって各半導体ダイの両主面が同時には
   んだ付けされるか、或いは、一方の主面が第１の工程が
   はんだ付けされ、他方の主面が次の工程ではんだ付けさ
   れる請求項３記載の製造方法。
5. 【請求項５】予め形成された半導体ダイと、この半導体
   ダイに接続された２本の導線と、前記半導体ダイを収容
   している容器とを具備し、前記容器は、一方の端面が開
   放され、他方の端面が閉じている円筒状のプラスチック
   容器であり、前記半導体ダイに接続された２本の導線は
   直線に沿って直列に配置され、その隣接する端部は前記
   半導体ダイを介して互いに並列に位置され、それら導線
   の端部部分の側面が前記半導体ダイの両面に接続されて
   おり、前記半導体ダイに接続された２本の導線の一方は
   前記円筒状容器の閉じられた端面を貫通して導出され、
   導線の他方は前記円筒状容器の開放された端面から導出
   され、前記半導体ダイが収容された後に円筒状容器内に
   はプラスチック化合物が充填されている半導体装置を製
   造する製造装置において、 ワイヤスプールから引出された導線に対して等間隔でオ
   フセット部分を形成するオフセットステーションと、 半導体ダイの第１の主面を前記導線の側面に取付ける半
   導体ダイ配置ステーションと、 オフセット部分をほぼ中央で切断し、半導体ダイの取付
   けられていない側の切断された導線の自由端部を他方の
   導線の側面に取付けられている半導体ダイの上方まで移
   動させる第１の切取りおよび供給ステーションと、 移動された導線の端部部分を半導体ダイの第１の主面と
   反対側の第２の主面に接続する半導体ダイ結合ステーシ
   ョンと、 半導体ダイの取付けられた導線を切断して分離する第２
   の切取りステーションと、 マガジン中に円筒状容器を供給するステーションと、 導線の取付けられた半導体ダイを円筒状容器の開放され
   た端面から容器内部に挿入し、挿入方向で前方の導線を
   円筒状容器の閉じた端面を貫通して外部に突出させて半
   導体ダイを円筒状容器内に配置するステーションと、 円筒状容器内にプラスチック化合物を充填するステーシ
   ョンと、 充填されたプラスチック化合物を硬化させる硬化ステー
   ションと、 完成した半導体装置を試験する試験および分類ステーシ
   ョンと、 テーピングステーションと、 印刷ステーションと、 販売される状態の半導体装置を取付けたテープをリール
   に巻取るリールステーションとが伝送経路に沿って配置
   されていることを特徴とする半導体装置の製造装置。
6. 【請求項６】伝送経路は第２の切取りステーションより
   後の、プラスチック化合物充填ステーションより前の位
   置で90度方向を変化している請求項５記載の製造装置。