JP2658423B2 - 半導体デバイス - Google Patents

半導体デバイス

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般的に電子デバイスに関し、さらに詳し
くは、半導体またはその他の電子チップにリードを設け
るための改良した手段および方法に関する。本明細書で
使用する、「単数のデバイス」または「複数のデバイ
ス」とは、ここで述べる種類の接続手段およびリードを
使用する全ての種類の電子デバイスと集積回路を指すこ
とを意図している。
（従来技術） 電子技術、特に半導体デバイスや回路技術では、主と
して信号処理用に機能するデバイスには重量の小さいリ
ードを設け、十分な電流を搬送するデバイスには重量の
大きいリードを設けるのが一般的である。細い線のワイ
ヤ・ボンディングと金属フォイルのタブ・ボンディング
は信号処理デバイスに一般的に使用される技術の例であ
る。通常数マイクロアンペアないし数ミリアンペアを搬
送するに過ぎないこれらの線やフォイルは、厚さが１ミ
ルの数分の１ないし数ミルであり、一般的にデバイス上
のボンディング・パッドに直接溶接される。
数アンペアないし数十または数百アンペアの電流を必
要とするパワー・ダイオードやトランジスタまたは集積
回路のような電流の高いデバイスの場合、デバイスにボ
ンディングすべきリードはさらに堅牢でなければなら
ず、厚さが数十ないし数百ミルのオーダーの金属線を使
用するのが通常である。これらばしばしばデバイス上の
ボンディング領域にはんだ付けすることによって取り付
けられる。
このような堅牢なリードを必要とする場合、リードを
ダイまたはその他の電子デバイス上のボンディング・パ
ッドと位置合せし、ボンディング工程中にこのような位
置合せを維持することは益々困難になってくる。もしダ
イ上のリードとボンディング・パッドが正しく位置合せ
できなければ、生産上の歩留りと信頼性が減少する。
したがって、本発明の目的は、少なくともリードの中
の１本がリード・フレームおよびリードの取り付けられ
るべきダイ上のボンディング・パッドと自己位置合せす
る電力デバイスを製作するための改良した手段と方法を
提供することである。
本発明の他の目的は、ダイがリード・フレーム上に取
り付けられ、デバイス上のボンディング・パッドに対す
る接続がリード・フレームのダイとその他の部分にまた
がる自己位置合せ用接点クリップによって行われる電力
デバイスを製作するための改良した手段と方法を提供す
ることである。
本発明の他の目的は、組み立て中にリード・フレーム
と自動位置合せ用接点クリップがこのクリップをリード
・フレームに対して位置合せする合せ面を有する電力デ
バイスを製作するための改良した手段と方法を提供する
ことである。
本発明の更に他の目的は、組み立て中に自動位置合せ
用接点クリップが組み立て中このクリップをダイとリー
ド・フレームに対して接続するための電気的接続材料上
で部分的に一時浮き上がる電力デバイスを製作するため
の改良した手段と方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、組み立て中にダイもまた浮
き上がって接点クリップとリード・フレームのダイ取り
付け部に対して自己位置合せを行う電力デバイスを製作
するための改良した手段と方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、自己位置合せが自動的に行
われる電力デバイスを製作するための改良した手段と方
法を提供することである。
本明細書で使用する「はんだ」の用語は、リードの取
付け工程中、半固体または場合によっては少なくとも部
分的に液状である全ての導電性取付け材料を包含するこ
とを意図している。限定的意味を持たないこれらの例に
は、従来の金属または金属合金、金属を付加したエポキ
シ樹脂、またはその他の導電性プラスチックなどが含ま
れる。
本明細書で使用する「チップ」または「ダイ」という
用語は、少なくとも１つのボンディング領域またはその
上のパッドを有するダイオード、トランジスタ、サイリ
スタ、集積回路、抵抗、コンデンサ等のような電子素子
を指すことを意図しているが、これらに限定されるもの
ではない。
（発明の概要） 前記およびその他の目的のおよび特徴は本発明に従っ
たデバイスによって達成される。本発明に従ったデバイ
スは、リード手段に取付けるための第１面と、リード接
続を受け入れるためにその上にボンディング・パッドの
付いた第２面とを有する電子チップ；電子チップを受け
入れるための第１部分と、接続手段を位置合せするため
の第１位置合せ手段を含む第２部分とを有するリード手
段；およびリード手段を電子チップに接続する接続手段
であって、ボンディング・パッドに接続するための第１
部分と、第１位置合せ手段に係合してリード手段とボン
ディング・パッドとの間で当該接続手段の位置合せを行
う第２位置合せ手段の付いた第２部分とを有する接続手
段；によって構成される。
接続手段の第１部分に対するボンディング・パッドに
第１のはんだを付着させ、第１および第２位置合せ手段
に第２のはんだを付着させ、電子チップとリード手段の
第１部分に第３のはんだを付着させることが望ましい。
第１、第２、および望ましくは第３はんだも、これらの
はんだが少なくとも部分的に液状である間制御可能な状
態を有するべきであり、その結果、ダイや接続手段はそ
の上に浮かんで相互に対して自分で位置合せを行うと共
にリード手段に対して位置合せを行う。
接続手段の第１部分は接着パッドによって支持され、
接続手段の第２部分は第１位置合せ手段によって支持さ
れる。第１および第２位置合せ手段は、それぞれ、リー
ド手段および接続手段内で都合良く係合する凹部または
凸部の形をしている。係合する凹部または凸部は、リー
ド手段に対して接続手段が横方向または縦方向に運動す
ることまたは垂直方向に回転することを可能にするが、
この接続手段に水平方向の回転は行わせないような形状
であることが望ましい。
本発明に従った電子素子を有するデバイスの形成方法
は、電子素子を受け入れる支持部材を供給する段階；リ
ード部材を供給する段階であって、リード部材が第１位
置合せ手段を有し、第１位置合せ手段がリード部材と接
続クリップとの相互位置合せを行うためその中に係合用
第２位置合せ手段を有する接続クリップを受け入れると
ころの、段階；第１位置合せ手段と係合するための第２
位置合せ手段と電子素子に結合するための第１取付手段
とを有する接続クリップを供給する段階；支持部材と電
子素子との間に第１ボンディング材料を設け、第１およ
び第２位置合せ手段の間に第２ボンディング材料を設
け、取付手段と電子素子との間に第３ボンディング材料
を設ける段階；第２および第３ボンディング材料上に接
続クリップを一時的に浮かせる段階、およびその後第２
および第３ボンディング材料を固化させる段階； によって構成される。
第１ボンディング材料は、第２また第３のボンディン
グ材料の前または第２ボンディング材料と同時に設けて
もよく、第２と第３ボンディング材料は同時に設けても
よい。
接続クリップが第１および第２ボンディング材料上に
浮かぶにしたがって、同時に第１ボンディング材料上の
電子素子を一時的に浮かせることが望ましく、その結
果、リード部材と接続手段上の位置合せ手段に制御さ
れ、電子素子と接続手段が相互に位置合わせを行うとと
もに支持部材とリード部材とが位置合せを行う。
リード部材中の第１凹部または凸部として第１位置合
せ手段を設け、接続手段中の係合する第２凹部または凸
部として第２位置合せ手段を設け、さらに、第２位置合
せ手段を第２ボンディング材料によって分離された第１
位置合せ手段内に取り付け、これらは第２ボンディング
材料が固化するまで重力と表面張力によって保持されて
いることが望ましい。少なくとも浮遊段階中の支持部材
を揺することがさらに望ましい。
リード部材、支持部材と接続部材の構成、および３つ
のボンディング材料の選択と相対量は、液化されたボン
ディング材料の表面張力によって接続手段がリード部材
と位置合せを行い、接続手段の取付け部の下でボンディ
ング・パッドをダイの中心に位置決めし、ダイ支持部材
のダイ・ボンド領域の上部で接続手段のダイと取付け部
が実質的に中心に位置決めされるように決めなければな
らない。
（実施例） 第１図は、従来技術による電子デバイス、例えば半導
体デバイスの部分10の一部を切欠いた平面図を示し、第
２図はこの部分10の断面図を示す。この従来技術による
電子デバイスは、ダイ・ボンド領域13を有するダイ支持
手段12、電子的ダイ（例えば半導体チップ）16および導
電性電極14によって構成される。ダイ支持リード12およ
び接点リード14は、一般的に技術上周知の金属によって
作られている。銅はその１例である。
ダイ16は、取付手段19によって支持部12に取付けられ
ている。ダイ16上の接点22は、はんだのようなボンディ
ング材26でリード14にボンディングされている。図示の
例では、ダイ16は接点22の周辺部に一段高くなった誘電
体18を有するが、これは重要ではない。
ダイ16が１アンペアから数百アンペアまでの電流を取
扱わなくてはならないず半導体電力デバイスまたはその
他の電子的デバイスである場合、ダイ支持部12およびリ
ード14は、通常比較的厚い金属、例えば、十から数百ミ
ル（０、25ないし数ミリメートル）のオーダーの厚さを
有する銅またはKovar（商標）またはその他の金属で作
られる。このようなリードは比較的硬く、ダイ・フラグ
（flag）、ダイおよび接触リードの位置合せが製作上問
題となる。さらに、第１図および第２図に示す従来技術
による構成は、誘電体18の上部表面上へのはんだ26の流
出を促す別の欠点があり、これは良好な生産上の歩留り
と信頼性にとって望ましくない。
第１図および第２図の従来技術による構成はまた、リ
ード12および14がダイ16を挟んで重なる必要があるた
め、組み立てが難しい。このような状況で、ダイ16をダ
イ・フラグ13に取付けた後、リード14をリードフレーム
の他の部位からダイ上に折曲げるか、別にこれを設ける
必要がある。いずれの作業も、工程の追加が必要とな
り、リード14をダイ16およびダイ・フラグ13の上方に正
しく位置合せするよう注意する必要がある。
従来技術のこれらおよびその他の問題は、本発明によ
って回避され、本発明の第１実施例は、第３図の平面図
および第４図の縦断面図に示される。第５図は、他の実
施例を第４図と同じ断面図で図示したものである。
第３図ないし第５図を参照して、例えば一段高くなっ
た誘電体18で取り囲まれた接点領域22を有するダイ16
が、取付け手段20によってダイ・フラグ13上に取付けら
れている。取付手段20は、導電性でも絶縁性でも良い
が、ダイ支持部12、13をまたダイ16に接続されたデバイ
スの電気的リードの１つとして機能させようと意図する
場合、導電性のはんだがしばしば使用される。
リード30、50がダイ16方向に延ばされ、これはダイ16
に対する外部接続として機能する。整合手段32、52は、
ダイ16に最も近いリード30、50の端部の近傍に都合良く
配置されている。第３図ないし第５図に示す例では、位
置合せ手段32、52は、リード30、50内で凹形状の部分で
あるが、凸状のその他の形状を使用することもできる。
第３図および第４図では、位置合せ手段32は実質的に半
円筒状の溝またはその他の丸くなった２次元の形状を有
し、これの長手部はリード30からダイ16方向に対して横
方向に伸びる。第５図では、位置合せ手段32は、２次元
のＶ字形形状すなわち折れ曲がった凹部を有し、これの
長手部はリード50からダイ16方向に対して横方向に伸び
る。位置合せ手段32、42および52、62は下方に凸状とし
て図示されているが、これらは上方に凸状、すなわち凹
部でなくこぶすなわち突起とすることも可能である。
なお第３図ないし５図を参照して、接続手段すなわち
クリップ40、60は、リード30、50からダイ16上の接点領
域22へ伸びる。接続クリップまたは接続手段40、60は、
リート30、50の位置合せ手段32、52と接する第１端部に
位置合せ手段42、62を有し、第２端部にダイ接点または
ボンディング・パッド22と接続する取付手段46、66を有
する。位置合せ手段42、62は、位置合せ手段32、52と係
合する形状である。第３図から分かるように、位置合せ
手段32、52および42、62の溝状の凹部によって、接続手
段40、60は、リード30、50からダイ16上のダイ接点22の
方向に対して横方向に移動することができるが、リード
30、50およびダイ接点22に対するクリップ40、60のダイ
接点22方向への動きを抑制し、リード30、50またはボン
ディング・パッド22に対する接続手段40、60の第３図の
面での水平方向（方位方向）の回転を抑制する。しか
し、接続手段40、60は組立て中垂直方向、すなわち第
４、５図の面で回転することができる。これは、リード
フレームすなわち接続手段を変更することなく、ダイ16
の厚みのバラつきに実質的に適合させることができるの
で望ましい。これによって製作が簡単になる。第４図に
示す構造はこの目的に特に有効であるが、その理由は、
位置合せ手段32、42の一揃いの曲面は回転ヒンジを形成
し、これによって、位置合せ手段32、42の間隔を実質的
に変更することなく、リード30に対して接続手段40を垂
直方向に回転させることができるからである。この点
で、ボンディング・パッド22に取付けられた接続手段40
の端部も、第４図で取付け手段46によって図示するよう
に、湾曲していることが望ましい。
接続手段40、60はダイ接点すなわちボンディング・パ
ッド22と接続するための取付け手段46、66を有する。第
４図は、取付け手段46がわずかに丸くなった底48を有す
る状況を図示し、第５図はダイ取付け手段66が実質的に
平坦な底68を有する状況を図示する。どちらの場合も、
はんだが誘電体18の上部表面に侵入しないよう、取付け
手段46、66がダイ接点22に向けて凸状になることが望ま
しい。取付け手段46、66は、半円筒形またはその他の実
質的に２次元の形状、あるいは半楕円形またはその他の
実質的に３次元の形状とすることが可能である。
接続クリップ40、60は、取付け部材すなわちボンディ
ング部材36、56によってリード30、50に取付けられ、取
付材料すなわちボンディング材料38、58によってダイ接
点22に取付けられる。電気的に導電性のはんだは、適当
な取付け材料すなわちボンディング材料の例である。材
料36、56および38、58は液化できるかまたは液体の状態
に保持できることが同時に重要である。ダイ・ボンディ
ング材料20もまた、材料36、56および38、58と同様に同
時に液状の特性を有することが望ましい。ボンディング
材料20は電気的に導電性材料でもよいが、多くの場合、
ダイ上にない端子（図示せず）に他の電気接点を作るこ
とが可能であるため、このことは重要ではない。
材料20、36、56および38、58がはんだである場合、共
通の液化条件つまり溶融温度を有するはんだを選択する
ことが望ましい。これらの取付け材料すなわちボンディ
ング材料の１以上がガラスまたはプラスティックである
場合、電気的に導電性か否かに拘らず、これが一時的に
組立て中少なくとも部分的に同時に液体であり、他の電
気的に導電性のボンディング材料もまた液状または部分
的に液状であることが重要である。言い換えれば、取付
けすなわちボンディング材料が半固体または少なくとも
部分的に液状である場合、これらが同じ状態、例えば、
温度範囲または硬化またはボンディング条件等を有する
ことが重要である。
ボンディング材料の完全な液化を達成することは（望
ましくはあるが）重要ではない。最低限度、ボンディン
グ材料は、接続クリップ（望ましくはダイもまた）が半
固体または部分的に液状のボンディング材料の上に浮く
ことができ、リード12および30、50に対して横方向に自
由に動くことができる程度に十分に液状であればよい。
さらに後で詳述するように、リード12、30および50、ダ
イ16およびクリップ40、60がそれぞれの間の種々のボン
ディング材料で組立てられた後、ボンディング材料が一
時的に液化、すなわち一時的に液状を保ち、クリップ4
0、60を液化したボンディング材料36、56および38、58
上に浮遊させ、さらにダイ16を液化したボンディング材
料20上に浮遊させ、その結果、ダイ、クリップおよびリ
ードは表面張力と係合する位置合せ手段の動作とによっ
て自己位置合せを行う。ダイ・ボンディングの材料と接
続クリップのボンディング材料が同時に液体である場
合、最良の結果が得られるが、接続クリップのボンディ
ング材料が同時に液体であることで、一定の改善が得ら
れる。
はんだ材料の選定に関し、金属合金はんだが特に適し
ていることが判明しているが、その他のはんだも有用で
あると信じられている。はんだの選定に際して、電気的
リードを容易にぬらし、リードまたははんだとの接触を
希望しないボンディング領域に隣接するダイの領域を容
易にぬらさない材料を選定することが重要である。電気
的リードは通常高導電性金属であるで、隣接するダイ領
域は不活性な誘電体で覆われることが多いので、このよ
うな金属を先ずぬらし、不活性誘電体をあまりぬらさな
いはんだがこのような位置には適している。このような
状況では、金属合金はんだは、通常我々が知っている最
も導電性の高いプラスチックまたはガラスよりも優れた
性能を発揮する。
第６図ないし第９図は、本発明のさらに他の実施例を
示す。第６図および第８図は、第３図と同様の一部を切
り欠いた平面図、第７図および第９図は、第４図および
第５図と同様の断面図である。第６図および８図におい
て、ダイ16は、ボンディング材料20によって支持部12の
ダイ・フラグ13上に取付けられている。ダイ16は、前回
同様、上方に面した接点領域すなわちボンディング・パ
ッド22を有している。
接続クリップ80、100は、リード70、90とボンディン
グ・パッド22との間にまたがっている。第６図および第
７図に示すように、リード70は、凹状の位置合せ手段72
を有し、長手方向がダイ16およびボンディング・パッド
22に向けられている。クリップ80の互いに接する位置合
せ手段82は底面および側面84を有し、これらは位置合せ
手段72の底面および側面74と係合する。しかし、位置合
せ用凹部82は、位置合せ用凹部72より短く、その結果、
接続クリップ80はボンディング・パッドの方向に運動す
ることは可能であるが、リード70およびパッド22に対し
て横方向すなわち傾斜する方向には運動しない。位置合
せ手段72および82の幅と同様長さも実質的に同じにする
ことによって、リード70と接続クリップ80との間の相対
的な運動はいずれの方向に対しても防止される。位置合
せ手段72および82は、電気的導電性のあるボンディング
材料76、例えば、はんだによって結合される。
接続クリップ80は、ボンディング材料78によってパッ
ド22とボンディングするための底部88を有する凹状で下
向きに形成された領域86を有する。底部88は実質的に平
坦かまたは丸くなっている。第６図ないし第９図は、取
付け領域86が横方向にパッド22を越えて伸びる状況を示
す。この場合、領域86が窪んでいる、すなわち、下面88
と誘電体18の上面の一方がボンディング・パッド22の中
央から横方向に離れるように移動するにしたがって、こ
れらの間の間隔が益々拡大するように、パッド22の方へ
丸くなった形状になっていることが重要である。これに
よって、はんだが誘電体18の上部表面に流出すなわち滲
み出ることを防止する。
第８図および第９図は本発明のさらに他の実施例を示
し、ここでリード90および接続クリップ100の互いに接
する位置合せ手段92およい102は、実質的に円対称であ
る。位置合せ用凹部92の底面および側面は、位置合せ用
凹部102の底面および側面に係合する。この構成は、ク
リップ100とリード90間の旋回運動を可能にするが、横
方向には変位できない。リード90およびクリップ100
は、電気的に導電性のあるボンディング材料96によって
結合される。
以上の説明から、位置合せ手段に許容される相対運動
の自由度は、ダイの配置と製作中に最も発生する可能性
の大きいリードの位置合せ不良の種類に応じて選択する
ことができることが明らかである。当業者は、ここで述
べた説明および当業者自身の個々の状況に基づいて、図
示の実施例の内いずれが最も彼等の要求に適しているか
を理解する。
（実 例） 第10図に本発明に従ったデバイス形成方法の一実施例
を示す。リードフレーム120は独立したセクション120A
ないし120Fを有するものとして示されている。各セクシ
ョンは、本発明にしたがって完成される電子デバイスを
製作する段階を示す。実際の工程では、リードフレーム
120のセクション120AないしＦはグループとして幾つか
の段階を全て受ける。位置120AないしＦの各々に異なっ
た段階を示しているのは、単に説明を分かり易くするた
めである。
試料は、一段高い誘電体の周辺部を有する縦横の大き
さが約37×37ないし105×105ミル（0.94ないし2.7平方
ミリ）の範囲のシリコン整流器ダイを使用して作られて
いる。ボンディング・パッド22は、一般的に約29ないし
94ミル（0.74ないし2.4ミリ）平方の範囲である。
リードフレーム120は第３図および第５図に示す形状
に対応しているが、これは単に説明上の便宜のためであ
り、説明したリードのいずれに限定することを意図する
ものではなく、接続クリップの形状またはこれと同等品
も使用可能である。リードフレーム120は、通常のおさ
え棒122、124および側面のレール128中にインデックス
孔126を有する。
120Aにおいて、ダイ・ボンディング領域13を有するダ
イ支持部12および位置合せ手段52を有するリード50が設
けられる。この分野の用語で、領域13をダイ・フラグと
呼ぶ。図示の構成では、電子的ダイ16の片側への電気的
な接触はリード12、13によって行うと仮定している。し
かし、当業者が理解するように、これは重要なことでは
なく、リード12、13は単にダイ16に対する機械的な支持
または熱的な結合として機能してもよい。ダイ・フラグ
13は、一般的に80×90ないし115×135ミル（2.0×2.2な
いし2.9×3.4ミリ）の大きさである。リードフレーム12
0は、一般的に５ないし15ミル（0.13ないし0.38ミリ）
の範囲またはそれ以上である。
120Bにおいて、ダイ・ボンディング材料20はダイ・フ
ラグ13に供給される。ダイ・ボンディング材料20は、は
んだペーストまたは事前に加工したはんだが便利であ
る。88:10:2（鉛：錫：銀）の成分を有するはんだペー
ストがシリコン半導体ダイに使用するのに適している
が、その他の周知のダイ・ボンディング材料も使用可能
である。約0.5ないし3.0ミリグラムの量のはんだ・ペー
ストをダイ・フラグ13上に施すと、ダイ・ボンディング
材料として満足な結果が得られるが、またこれより多い
量または少ない量を使用することもできる。異なったボ
ンディング領域の相対的な寸法を考慮して、ボンディン
グ材料56および58として同じはんだペーストが同量だけ
使用される。
120Cにおいて、ダイ16は、リード・ボンディング材料
58と共にまたはこれなしで、ダイ・ボンディング材料20
上に載置される。リード・ボンディング材料58は、ダイ
16の製作の一部としてまたはその後に設けることができ
る。ダイ16は、引き続いて行われる本発明の構造および
方法である自己位置合せ作用を示すため、故意にダイ・
フラグ13上で若干位置がずれているものとして示してあ
る。
もしボンディング材料56、58がまた供給されていなけ
れば、ここで供給すると便利である。ボンディング・パ
ッド22の大きさによるが、両ボンディング材料56および
58として、前述の成分の通常同量またはこれより少量の
はんだペーストが適当である。
120Dにおいて、接続クリップ60がボンディング材料5
6、58上の所定の位置に載置される。５ないし15ミル
（0.13ないし0.48ミリ）の範囲の厚さかまたはそれ以上
の厚さの銅の接続クリップ60が適している。ボンディン
グ・パッド取付け領域66は、ボンディング・パッド22よ
り約５、15ミル（0.13ないし0.38ミリ）狭いことが望ま
しい。クリップ60および位置合せ領域62は、リード50よ
り若干狭くてもよいが、これは重要ではない。ここに図
示しないが、第６図ないし第９図に図示した形のクリッ
プは良い結果を生むとまた信じられている。
位置合せ手段62は、位置合せ手段52の上に設けたボン
ディング材料56上に載置され、取付け手段66は、接点22
の上に設けられたボンディング材料58上に載置される。
ダイ16および接続クリップ60の完全な位置決めは必要で
ない。120Dにおいて、接続クリップ60は、引き続いて行
われる本発明の構造および方法である自己位置合せ作用
を示すため、故意にダイ16およびリード50に対して若干
位置がずれているものとして示してある。
組立てられたダイ、接続クリップ、リードフレームお
よびこれらの間にあるはんだボンディング材料が加熱さ
れると、ダイ16ははんだ20上に浮かび、クリップ60はは
んだ56、58上に浮かび、溝62は溝52と係合する。上述の
はんだペーストの場合、約３分で最高温度約340℃あれ
ば十分である。ウィスンコンシン州ミルウォーキー市に
あるリンドバーグ社の製造した２インチ幅のベルトを有
する長さ20フィートの４ゾーン水素ベルト炉がはんだペ
ーストを溶解するのに使用されたが、このような炉は重
要ではない。制御された雰囲気ではんだペーストを溶解
する手段と方法は、技術上周知のものである。
位置合せ手段52、62は、ダイ・ボンド・パッド22と取
り付け手段66との間、またはダイ16とダイ・フラグ13と
の間よりも大きくはんだで相互にぬらされた周辺部を有
するように設計される。これにより、クリップ60をリー
ド50の溝52に位置合わせする表面張力が影響力を持つこ
とが保証される。このように、クリップ60はリード50上
で自動的に中央に寄ろうとし、位置合せ溝すなわち凹部
52があるため、ダイ・フラグ13の中央部にまっすぐ向
く。
ダイ・フラグ13は、実質的にはんだ20で覆われ（およ
びぬれ）るので、ダイ16のフラグ20上での好適な位置は
一つに限定されず、はんだでぬれた領域のいずれの部分
へも滑ることが可能であり、この領域でこれはなおはん
だ上にある、すなわち端部にせり出さない。はんだが液
状である限り、ダイ16はフラッグ13上のはんだでぬれた
領域内で実質的に移動可能である。
はんだが溶けている間、クリップ60上の取付手段66で
ボンディング・パッド22は、液化したはんだ58によって
結合される。パッド22に近接したクリップ60の部分66は
パッド22よりも若干小さく、また領域66はパッド22から
その端部に向かって上方に湾曲しているので、ダイ・パ
ッド22および取付領域66は自ら位置合せしようとする、
すなわち、自分自身の位置合せを行い、その結果、取付
領域66はパッド22上中央に位置する。
クリップ60は、位置合せ手段52、62および両者間の表
面張力によって抑制されるので、ダイ16が取付手段66の
下でパッド22を中央に位置させるためダイ・ボンド領域
13上を滑る間、このクリップ60はリード50上で中央に止
どまろうとする。したがって、ダイ16とクリップ60を浮
かせる液状のボンディング材料20、56および58によって
結合されたダイ16、クリップ60およびリード50の共同作
業によって、幾つかの部品の自動的な自己位置合せが行
われる。これを120Eに示す。
自己位置合せはボンディング材料が液化した直後に行
われる。その後、アッセンブリはボンディング材料が固
化する迄冷却され、これによって部品を電気的に接続し
位置合せ状態を保持する。
120Fにおいて、組立てた部品上でのカプセル化材料13
0の成形を示す。これは、技術上従来から周知のもので
ある。カプセル化に続いて、ダムバー122、124およびレ
ール128を切断して完成品を得る。この作業は従来のも
のである。
浮かせて滑らせる動作を促進するため、はんだの溶解
作業中部品を若干揺するあるいは振動を与えることが望
ましいことが分かったが、これは、表面張力および位置
合せ手段と組み合されて、自動的な自己位置合せを行な
わせる。この揺動量は大きい必要はない。これははんだ
再循環炉の金属ベルトの振動を利用すれば十分であると
判明した。
120Bおよび120Cに示すダイの取り付け段階は、ダイ・
フラグ13を実質的に覆うはんだペーストを用いるものと
して示したが、このことは重要ではない。ダイ・フラグ
13上の中央にはんだペーストを滴下し、次に、これに対
してダイ16を取付けた場合に、このペーストを横方向に
押し出すことでも良好な結果が得られる。しかし、この
手順では、はんだペーストとダイをダイ・フラグ13上の
中央に位置させることに最大の注意を払わなければなら
ないが、その理由は、はんだが溶けている間ダイ16がそ
の領域を滑る可能性があり、フラグ13上のはんだでぬれ
た領域が少しでも減少することによって自動位置合せが
低下するからである。
この説明にしたがって、水平方向（方位方向）の回転
を防止するリードおよび接続クリップ上に位置合せ手段
が存在するのが好適であることが理解できるが、その理
由は、クリップの水平方向の回転がクリップ端のダイ・
ボンドがダイ・フラグの中央と位置合せする傾向を弱め
るからである。したがって、第３図ないし第７図に示す
構成は、位置合せ手段の方式に関する限り、第８図ない
し第９図の構成と比較して好適である。本発明のすべて
の構成は、リードおよびダイに対して接続クリップの垂
直方向の回転を可能にし、このことは、ダイの厚みのば
らつきまたはボンディング・パッド22および位置合せ手
段32、52、72、または92のその他の垂直方向のバラ付き
に対応するために望ましい。
以上説明したように、本発明の手段および方法によっ
て、改良した自己位置合せデバイスの構造が提供される
ことが当業者にとって明らかであり、この構造は、ダイ
・フラグの中央にダイを位置し、接続リードをボンディ
ング・パッドの中央に位置し、さらにパッケージの外部
リードと位置合せする。これによって、より一貫したは
んだ付けによる結合が得られるので、製造上の不良を減
少し、信頼性を向上する。
さらに、ダイ・パッドと接続リードとの間の自己セン
タリング動作によって、デバイスのサージ能力が改善さ
れる。従来、ダイ上でボンディング・パッドに接続され
るリードは、例えば位置合せ不良による、周辺部誘電体
との接触を防止するため、ボンディング・パッドより小
さくしなければならなかった。本発明のデバイスは自動
的に中央に位置するので、ダイ上のボンディング・パッ
ドおよびこれに接続するリードとの間に必要とされてい
た位置合せのための許容誤差はより少なくてすむ。した
がって、接続リード部は、自己センタリングを行わない
従来の構成と比較して大きく作ることが可能である。こ
れによって、チップ上の隣接する誘電体上にはんだを流
出させることなく、比較的多い量の高導電性金属（例え
ば、銅の接続リード）を接続パッドに近接させ、パッド
とリードの接続領域に良好なはんだを充填することが可
能である、この組合せによって、はんだが滲み出すこと
でダイが短絡する可能性を増加することなく、サージ抵
抗が改善される。
さらに、本発明の構成によって可能になる接続クリッ
プの垂直方向の動きによって、製作上の許容誤差が改善
される。
さらに、本明細書で提供された教示と部品を使用した
本発明において、多くの変形と変更を行うことができる
ことを当業者は理解すべきである。したがって、このよ
うなすべての変形と変更および同等なものが特許請求の
範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来技術による電子デバイスの一部を切欠い
た平面図である。 第２図は、第１図の電子デバイスの縦断面図である。 第３図は、本発明に従った電子デバイスの一実施例の平
面図である。 第４図および第５図は、第３図の電子デバイスの縦断面
図であり、２種類の実施例を示している。 第６図は、本発明の他の実施例による電子デバイスの一
部を切欠いた平面図である。 第７図は、第６図の電子デバイスの縦断面図である。 第８図は、本発明のさらに他の実施例による電子デバイ
スの一部を切欠いた平面図である。 第９図は、第８図の電子デバイスの縦断面図である。 第10図は、多数セクションを有する電子デバイス用リー
ドフレームの一部を示す平面図であり、本発明の方法の
各段階を示している。 （主要符号の説明） 10……電気デバイスの一部、12……ダイ支持手段、13…
…ダイ・ボンディング、14……導電性電極、16……ダ
イ、18……誘電体、20、46、66、86……取付手段、22…
…接点、26、36、38、56、58、76、78、96……ボンディ
ング材料、30、50、70、90……リード、32、42、52、6
2、72、92……位置合せ手段、40、60、80、100……接続
手段、48、88……丸い底部、68……平坦な底部、74、8
4、104……側面と底面、120……リードフレーム、120A
〜Ｆ……セクション、122、124……ダムバー、126……
インデックス穴、128……レール、130……カプセル材
料、

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ダイ・ボンディング領域を有する支持部
    材； 別体の接続手段の位置合わせを行う第１位置合せ手段を
    有するリード部材； ダイ・ボンディング領域に取付けられ、上部に前記接続
    手段の一部を受けるためのボンディング・パッドを設け
    た半導体ダイ； 第２位置合せ手段と、前記ボンディング・パッドに近接
    して位置する接続領域とを有する前記の接続手段；およ
    び 前記ボンディング・パッドと前記接続領域とを結合する
    第１ハンダ付け手段、および前記の嵌合する両位置合せ
    手段を結合する第２ハンダ付け手段； によって構成され、 前記両位置合せ手段の前記嵌合により、前記両ハンダ付
    け手段が液状である間に、前記ダイに対して平行方向で
    はなく垂直方向における前記接続手段の回動が容易にな
    る、ことを特徴とする半導体デバイス。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のデバイスであって、さら
    に 前記ダイとダイ・ボンディング領域との間の第３のハン
    ダ付け手段； から構成され、 前記第１、第２および第３のハンダ手段が少なくとも部
    分的に液状のときに同じ温度である、ことを特徴とする
    半導体デバイス。
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