JP2834084B2 - 半導体装置及びその製造方法、リードフレームならびに製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法、リードフレームならびに半導体装置の製造装
置に係わり、特に半導体ペレットにインナーリードをボ
ンディングワイヤーを介することなく接続する半導体装
置の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図２２乃至図２８を参照して半導
体ペレットとインナーリードとの従来技術の接続方法を
順次説明する。

【０００３】最も一般的に用いられてきた技術はワイヤ
ー接続による方法であり、例えば図２２に示すように、
インナーリード５２に半導体ペレット２０を固着搭載
し、半導体ペレット２０のペレット電極（図示省略）と
インナーリード５１を金属細線のボンディングワイヤー
５４で接続し、樹脂体１３で封止する。

【０００４】この接続方法ではボンディングワイヤー５
４を接合する側のインナーリード、すなわちインナーリ
ード５１の面積をワイヤーボンディングが可能になるよ
うに大きく確保する必要があり、この為に小型化が困難
である。又、ボンディングワイヤー５４は種々の必要と
する物性の制約からＡｕ等の貴金属を用いる事が多く、
このために、材料費としての経費がかさむ。またボンデ
ィングワイヤー５４は細線であるからその材質を問わず
機械的強度が低く、露出状態に於いては変形、断線が生
じ易いので、この方法による各製造工程においてそれぞ
れボンディングワイヤーの保護対策が必要である。さら
にこの方法を用いて製品化された半導体装置は、過電流
通電時にワイヤーの抵抗加熱により溶断破断し易く、こ
のような条件下では使用不可能となる。すなわち耐サー
ジ特性の問題を有する。

【０００５】このようにワイヤー接続による方法は多く
の制約および課題を有しており、これらの一部を解決す
る従来技術として、図２３に示すような技術が実開平３
−２１８５４号に開示されている。図２３において、イ
ンナーリード５１の端子部とインナーリード５２の端子
部とを重ね合せ、その間に半導体ペレット２０を挿入し
て両インナーリードに接続し、樹脂体１３で封止してい
る。

【０００６】図２３のような方法を用いれば、ワイヤー
ボンディング法と比較して半導体装置を小型化すること
ができ、且つ、ボンディングワイヤーを用いていないか
ら溶融合成樹脂による封止工程に於いても、短時間で完
了する事が可能である。

【０００７】しかしながら、インナーリード５１とイン
ナーリード５２を重ね合せる為には、各々のリードとな
るリードフレームを２枚以上必要とし、ワイヤー接続に
よる方法よりもリードフレームの材料費がかさむ問題点
を有する。また、半導体ペレット２０を挿入する過程に
於いて、インナーリード５１，５２と半導体ペレット２
０が干渉し、半導体ペレット２０のカケによる破壊が発
生し易い。更には、半導体ペレット２０の電極に対し、
インナーリード５２の接合面は必ずしも平行な位置に無
いから、半導体ペレットの電極またはインナーリード５
２の接合面を凸状にするための工程を別途必要とする
か、あるいは半導体ペレット２０の電極とインナーリー
ド５２の間に接合媒体５５を挿入するための工程が必要
である。このため製造工程が複雑化し自動化も困難であ
り、製造コストが高くなる。

【０００８】さらに従来技術として、図２４に示すよう
な技術が特開平４−９３０５５号公報に開示されてい
る。図２４において、インナーリード５１の端子部に半
導体ペレット２０を一方の主面を接着してマウントし、
しかる後、半導体ペレット２０の他方の主面に設けられ
ているペレット突起電極５６にインナーリード５２の端
子部を接続し、樹脂体１３で封止している。

【０００９】この図２４の場合も図２３と同様に、ワイ
ヤー接合の方法と比較して半導体装置を小型化すること
ができ、また耐サージ性も高くなる。さらに図２４では
半導体ペレットの破壊も発生し難い。しかしながらペレ
ット突起電極５６を凸状に形成するための工程が別途必
要であり、かつ図２３と同様にリードを重ね合わせるた
めに２枚のリードフレームを必要としリードフレームの
材料費がかさみ、半導体装置全体として製造コストが高
くなる。

【００１０】図２３や図２４の上記課題を結果的に一部
軽減する技術として、図２５に示すような半導体装置が
特開昭６０−２４１２４１号公報に開示されている。図
２５において、半田性良好な金属を被覆したリードフレ
ームのインナーリード５１，５１の先端部と半導体ペレ
ット２０のペレット突起電極５６とを板状リード５７で
それぞれ接続し、樹脂体１３で封止している。

【００１１】この図２５の半導体装置ではリードフレー
ムが１枚であるから、リードフレームの材料費がかさむ
点は改善できる。しかしながら、板状リード５７により
ペレット突起電極５６とリードフレームのインナーリー
ド５１とを接続する際の工程が別途必要となり、図２３
や図２４にも増して複雑化し自動化が困難となる。しか
も板状リード５７を別途用意する必要があるから部材点
数が増加して材料費がかさむ。さらにペレット電極を凸
状にして突起電極５６にするか板状リード５７の接合部
を凸状にするための工程が別途必要であり、全体として
の製造コストが高くなる。

【００１２】また、図２６に示すような半導体装置が特
開昭６２−３５５４９号公報に開示されている。図２６
において、（Ａ）は上断面図であり、（Ｂ）は側断面図
である。この半導体装置は図２２乃至図２５の半導体装
置の上記課題を結果として部分的に軽減するものであ
り、１枚のリードフレームを用いてインナーリード５２
の先端部を横向きに折り曲げて、インナーリード５１の
先端部に半導体チップをダイボンディングした後、半導
体チップ２０の表面電極に当接し、樹脂体１３で封止し
ている。

【００１３】この図２６に示す半導体装置は１枚のリー
ドフレームを使用するために部品点数が少なくなるが、
リードフレームの表裏両面のメッキが必要であり、上記
した他の従来技術に比べメッキ費用がかさむ。さらにイ
ンナーリード５２の先端部を折り曲げる分だけ、封止後
の半導体装置の横幅寸法Ａを小さくすることができず、
大きな実装面積が必要となる問題点を有する。さらに、
半導体チップの電極上にバンプを必要とし、またインナ
ーリード５２の先端部を横向きに反転するまで折り曲げ
る工程を必要とするため、半導体装置の製造におけるリ
ードフレームの移送速度を遅くしなければならず、生産
性が低くなる。

【００１４】同様に１枚のリードフレームを使用し、イ
ンナーリードの先端部を折り曲げる、図２７に示すよう
な半導体装置が特開昭４８−３８０７０号公報に開示さ
れている。図２７において、リードフレームは支持枠５
８、支持枠５９およびインナーリード５１，５２を有し
て構成され、インナーリード５１の先端幅広部をアイラ
ンドとしてそこに半導体チップ２０をマウント搭載し、
インナーリード５２の先端部を横向きに反転するまで折
り曲げて半導体ペレット２０のペレット突起電極５６で
ある半田バンプに接続する。

【００１５】この図２７の半導体装置では、図２６と同
様に、１枚のリードフレームを使用するために部材点数
は少ないが、半導体ペレット２０上に予じめ半田バンプ
５６を必らず形成する必要がある。また、リードフレー
ムの表裏両面にメッキを施す必要があり、全体として製
造コストが高くなる。さらに、ペレットマウント時に半
導体ペレット２０の裏面部をインナーリード５１の幅広
アイランドに接合用半田に対し当接した状態、すなわち
固定していないままの状態で、半田バンプに接合する為
のインナーリード２の当接を反転するまで折り曲げて行
なう。このように固定しない状態での作業であるから、
半導体ペレット２０とインナーリード２の先端部間の位
置ズレが生じ易く、インナーリード２の接合位置ズレが
生じる。また図１１と同様に、リードフレームの移送速
度を遅くしなければならない。

【００１６】更にこの種の従来技術として図２８
（Ａ），（Ｂ）に示すような半導体装置が特開平２−３
３９５６号公報に開示されている。まず図２８（Ａ）に
おいて、支持枠５８，５９より内側にリードがそれぞれ
延び、それらのリードの中央近傍がそれぞれインナーリ
ード５１，５２となる。また支持枠５８と支持枠５９は
たがいにタイバー５３により連結されている。そして一
方のインナーリード、例えばインナーリード５１の先端
幅広部上に半導体ペレット２０をマウントし、支持枠５
８およびインナーリード５１に対して相対的にインナー
リード５２を支持枠５９とともにもち上げ（図２８
（Ａ）で紙面と垂直方向に手前に変位させ）かつ図２８
（Ａ）の矢印の方向に支持枠５８およびインナーリード
５１に対して相対的にずらし変位させることにより、図
２８（Ｂ）に示すように、インナーリード５２の先端部
分を半導体ペレット２０に重ね合わせてそこの表面ペレ
ット電極に接合するものである。

【００１７】この半導体装置は小型化が可能であり、ま
た半導体装置の製造中のリードフレームの移送速度を早
くする事が可能である。しかしながらこのように図２８
（Ａ）の平面形状で矢印の平面方向にリードフレームの
上半分を下半分に対して相対的に水平移動させて所定の
変位を得て半導体ペレットとインナーリード５２の先端
部分を信頼性よく重ねることは現実的に困難である。し
かも半導体ペレット２０の表面電極に対し選択的にイン
ナーリード５２の接続を行なうためには、バンプ電極の
形成もしくはインナーリード５２の接合部分を凸状にす
る必要がある。また、リードフレームの表裏両面にメッ
キが必要になる。この為、製造工程数が多くなり、更に
メッキ費用がかさむものとなる。またリードフレームを
水平方向に変形させるための特殊な製造装置を必要とな
り自動化が困難になる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来技術には、それぞれ固有の問題を有していた。

【００１９】すなわち、図２２の半導体装置では、小型
化が困難となり、ボンディングワイヤーの材料費がかさ
み、ボンディングワイヤーが変形や断線を起こし、使用
中の半導体装置の耐サージ特性が低くなる問題を有す
る。

【００２０】図２３の半導体装置では、リードフレーム
の材料費がかさみ、組立時における半導体ペレットのカ
ケ、キズが発生し、半導体ペレットの電極またはインナ
ーリードの接合面を凸状にするための工数や接合媒体を
挿入するための工数が余分にかかり、製造工程が複雑化
して自動化が困難になる問題を有する。

【００２１】図２４の半導体装置では、ペレット電極を
凸状に形成するために工数が増加し、リードフレームの
材料費がかさむ問題を有する。

【００２２】図２５の半導体装置では、別途板状リード
を用いることにより工数および部材点数が増加し、ペレ
ット電極あるいは板状リードの接合部を凸状にするため
に工数が増加する問題を有する。

【００２３】図２６の半導体装置では、リードフレーム
の表裏両面にメッキを必要とするからメッキ費用がかさ
み、半導体装置の横幅寸法を小さくすることが困難とな
り、リードフレームの移送速度が遅くなる問題を有す
る。

【００２４】図２７の半導体装置では、半導体ペレット
上に半田バンプを形成するために工数が増し、リードフ
レームの表裏両面にメッキを必要とするからメッキ費用
がかさみ、リードフレームの移送速度が遅くなり、半導
体ペレットとインナーリードの先端部間に位置ズレを発
生しやすい問題を有する。

【００２５】図２８の半導体装置では、半導体ペレット
とインナーリードの先端部分との重ね合わせが困難であ
り、バンプ電極の形成もしくはインナーリードの接合部
分を凸状にする工数が必要となり、リードフレームの表
裏両面にメッキを必要とするからメッキ費用がかさみ、
さらに自動化が困難になる問題を有する。

【００２６】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
のである。

【００２７】すなわち本発明の目的は、半導体装置を小
型化し、半導体ペレットとインナーリードとの接続にワ
イヤーを用いない事により、安価にして、同時に製造中
の信頼性および使用中の耐サージ性を向上し、リードフ
レームの材料費を低減させ、接続部の凸状物の形成に特
別の工数工程を必要とせず、メッキ費用を低減させ、リ
ードフレームの移送速度を高めることができ、組立中に
半導体ペレットにキズをつけず、半導体ペレットとイン
ナーリードの先端部間の位置ズレを発生することなく製
造自動化を容易にする半導体装置を提供することであ
る。

【００２８】本発明の他の目的は、上記半導体装置を得
ることができる有効な製造方法を提供することである。

【００２９】本発明の別の目的は、上記半導体装置ある
いは上記半導体装置の製造方法に適用することができる
有効なリードフレームを提供することである。

【００３０】本発明のさらに別の目的は、上記リードフ
レームを用いた上記半導体装置の製造方法に適用するこ
とができる有効な製造装置を提供することである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、板状の
インナーリードを半導体ペレットに接続する半導体装置
において、前記インナーリードの側面を前記半導体ペレ
ットに接続する半導体装置にある。ここで、前記インナ
ーリードの所定位置にくびれ部が形成されており、前記
インナリードは前記くびれ部においてねじれ加工がされ
ていることができる。また、前記半導体ペレットに接続
する前記インナーリードの側面に凸部が形成されている
ことが好ましい。

【００３２】本発明の他の特徴は、リードフレームの第
１のインナーリードに半導体ペレットをマウントした
後、前記リードフレームの第２のインナーリードの先端
部分上に低融点導電材、好ましくは半田を供給し、次
に、前記第２のインナーリードをねじり加工することに
より前記先端部分の側面を前記半導体ペレットのペレッ
ト電極に対向配置させ、しかる後、前記半田の融点より
高い温度で加熱処理を行うことにより前記第２のインナ
ーリードの先端部分と前記ペレット電極とを前記半田に
より接続する半導体装置の製造方法にある。あるいは、
リードフレームの第１のインナーリードに半導体ペレッ
トをマウントした後、前記リードフレームの第２のイン
ナーリードをねじり加工することにより該第２のインナ
ーリードの先端部分の側面を前記半導体ペレットのペレ
ット電極に対向配置させ、しかる後、低融点導電材の溶
融槽、好ましくは溶融半田槽に浸漬することにより前記
第２のインナーリードの先端部分と前記ペレット電極と
をこの半田により接続する半導体装置の製造方法にあ
る。

【００３３】本発明の別の特徴は、半導体ペレットをマ
ウントするアイランドを有する第１のインナーリード
と、前記半導体ペレットのペレット電極に接続する第２
のインナーリードとを具備するリードフレームにおい
て、前記アイランドに対面する前記第２のインナーリー
ドの側面部分が凸状になっているリードフレームにあ
る。ここで、前記第２のインナーリードの所定箇所にく
びれ部が形成されていることが好ましい。あるいは、第
１の支持枠と、前記第１の支持枠と平行に延在する第２
の支持枠と、第１のアウターリードおよび先端にアイラ
ンドを形成した第１のインナーリードを有して前記第１
の支持枠に接続された第１のリードと、第２のアウター
リードおよび第２のインナーリードを有して前記第２の
支持枠に接続された第２のリードとを具備したリードフ
レームにおいて、前記第２のインナーリードは前記第２
のアウターリード側から前記第１の支持枠の方向に向う
第１の部分と、前記第１の部分の端部から折れ曲って前
記第１および第２の支持枠と平行に延在する第２の部分
と、前記第２の部分の端部から折れ曲って前記第１の支
持枠の方向に向う第３の部分とを有し、前記第１の部分
の所定箇所に両側面からくびれ部が形成されて幅細とな
っており、前記第３の部分の前記アイランドに対面する
側面から前記アイランド方向に凸部が形成されているリ
ードフレームにある。ここで前記凸部の近傍の前記第３
の部分の主面箇所から内部に凹部もしくは貫通孔が形成
されていることが好ましい。また、前記凸部が形成され
た前記第３の部分の一方の主面の箇所のみに部分メッキ
が施されていることができる。

【００３４】本発明のさらに別な特徴は、半導体素子を
ダイボンディングしたリードフレームを加熱しながら、
半導体素子表面の電極、若しくはリードフレーム内のイ
ンナーリード上に半田を供給する第１の手段と、前記半
田を供給した後、半導体素子がボンディングされたアイ
ランドを弾性域内で下側にたわませる第２の手段と、前
記アイランドを弾性域内で下側にたわませながら、イン
ナーリードの先端をねじり、インナーリード先端部を半
導体素子表面の電極と接触させる第３の手段と、前記イ
ンナーリード先端部を半導体素子表面の電極に接触させ
た後、任意の時間再加熱して半田を溶融させ、インナー
リード先端と半導体素子の電極を接合させる第４の手段
とを有する製造装置にある。ここで、前記一連の工程を
一貫して且つ、連続して行うことが好ましい。また、前
記第１の手段は、リードフレームの周辺に還元ガスを供
給し、リードフレームを加熱する機構を有する搬送レー
ルと、ワイヤ状の半田をアクチュエータを用いた上下動
するクランパと、供給するワイヤ状の半田をガイドする
ガイド治具とを具備することができる。前記第２の手段
は、アイランド後端部を押圧して上下するアクチュエー
タを具備することができる。前記第３の手段は、インナ
ーリード外周部をクランプするクランパと、上下動する
アクチュエータと、インナーリード下面を突き上げる押
圧板とを具備することができる。前記第４の手段は、リ
ードフレームの周囲に還元ガスを供給しながら加熱する
搬送レールと、加熱温度を段階的に制御する温度制御装
置とを具備することができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明を説明
する。

【００３６】図１（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施の形態
のリードフレームを用いた半導体装置の製造方法を工程
順に示した平面図である。

【００３７】まず図１（Ａ）に示すように、銅系の板材
からなるリードフレームは、位置決め及び搬送用のガイ
ド孔６を形成した支持枠７とやはり位置決め及び搬送用
のガイド孔６を形成した支持枠８がタイバー９により連
結されている。支持枠７にはインナーリード１およびア
ウターリード１１からなるリード２１が接続し、インナ
ーリード１の先端部には半導体ペレットをマウント搭載
するアイランド３が形成されている。支持枠８にはイン
ナーリード２およびアウターリード１２からなるリード
２２が接続している。それぞれのリードにおいて、樹脂
体で封止した後、樹脂体の内部に位置する部分がインナ
ーリードであり樹脂体の外部に位置する部分がアウター
リードである。

【００３８】支持枠８に接続するリード２２のインナー
リード２は、そのアウターリード１２の側から支持枠７
の方向に向う第１の部分２Ａと、そこから直角に曲って
支持枠７，８と平行に延在する第２の部分２Ｂと、そこ
から再度直角に曲って支持枠７の方向に向う第３の部分
２Ｃとを有し、さらに第１の部分２Ａの所定箇所に両側
面からくびれ部４が形成されて幅細となっており、第３
の部分２Ｃの先端部分、すなわちインナーリード２の先
端部分のアイランド３に対向する側面からアイランド３
方向に凸部（平面形状で凸部）１０が形成され、この凸
部１０の近傍のインナーリード２の平面箇所から内部に
凹部５が形成されている。

【００３９】くびれ部４はそこから先のインナーリード
２の全箇所を、紙面に対して直角に手前方向に、折り曲
げるために形成され、凸部１０は半導体ペレットの上面
ペレット電極と接続するために形成され、凹部５は接続
半田を堆積するために形成されている。

【００４０】すなわち、半導体ペレットの上面ペレット
電極に対し接続を行なう為にねじり加工を加える際にリ
ードの他の箇所に及ぼす変形を軽減したり、ねじり加工
後の残存応力を軽減することを主な目的として、くびれ
部４が形成されており、インナーリード２の先端部には
接続に先だち予め半田を堆積するが、その量が必要なだ
け多く堆積できるように凹部５が形成されている。

【００４１】図４の斜視図に示すように凹部５およびそ
の近傍部分のみに予め半田ぬれ性の良いメッキ等を施し
ておく。このメッキは図４で斜線で示す箇所のみ、すな
わち先端部分の凹部５が形成された片面のみに施すこと
により、メッキコストを低減させることができる。尚、
図４ではエンボス加工で凹部５を形成しているから反対
面に突出部５′が形成されている。

【００４２】またリードは板状であり、それぞれの延在
方向と直角方向の断面は長方形となっている。図４でい
えば、Ａ−Ａ部、Ｂ−Ｂ部およびＣ−Ｃ部の断面は長方
形であり、一対の長辺が第１の部分２Ａ、第２の部分２
Ｂおよび第３の部分２Ｃの一対の主面（上面と下面）の
幅となり、一対の短辺はリードの板厚である。

【００４３】すなわち、凸部１０は第３の部分２Ｃの一
方の側面から他の箇所と同一の板厚を有して突出し、凹
部５は一方の主面（上面）から内部に形成されている。

【００４４】そして従来のリードフレーム製造工程、す
なわちリードやタイバーや支持枠やガイド孔等の部分を
リードフレーム材料板からプレスあるいはエッチング工
程に於いて形成する際に、これら諸部分の形成と同時に
凸部１０や凹部５も容易に形成することができる。すな
わち、凸部１０や凹部５の形成のための特殊な加工や工
程を必要とせず、これらを形成することによる工数の増
加は無い。

【００４５】次に図１（Ｂ）に示すように、前述した本
発明のリードフレームのアイランド３に半導体ペレット
２０をマウントする。これは例えば、半導体ペレット２
０の裏面を銀ペーストを接着材としてアイランド３に接
着することにより行なわれる。

【００４６】その後、図５に示すような半田供給装置に
より凹部５内に例えば共晶Ｓｎ−Ｐｂ半田を堆積する。
すなわち、ノズル上下用シリンダ３３により上下駆動が
可能なノズル３１を貫通しローラ３２により送り出され
た線状半田３０を加熱状態のインナーリード先端部の凹
部５に当接してそこに半田を堆積する。

【００４７】あるいは上記メッキ等は施さないで図６に
示すように酸化防止の為の雰囲気中で半田を堆積する。
すなわち図６の装置では、リードフレーム３７をガスカ
バー３５で覆い、下方のガス導入口３６から導入された
窒素等の不活性ガスでガスカバー３５内を充填させた状
態で半田を堆積する。

【００４８】いずれの方法でも選択的に凹部５に必要量
の半田を堆積することができる。

【００４９】しかる後、図１（Ｃ）に示すように、イン
ナーリード２をくびれ部４においてねじり加工する事に
より、凸部１０を半導体ペレット２０の表面側から（上
方から）表面ペレット電極の近傍に位置させる。

【００５０】次に加熱処理を行ない、図２（Ａ）の正面
図、図２（Ｂ）の側面図で示すように、インナーリード
２の先端部に予め堆積した半田１４を溶融する。半田１
４は溶融により凸部１０をつたい滴下しようとし、下方
に位置する半導体ペレット２０の上面ペレット電極２０
Ｅに接触し、そのまま表面張力により、いわゆるブリッ
ジした状態を保持する。次に冷却する事により半田は固
化して、インナーリード２と半導体ペレット２０の上面
ペレット電極２０Ｅを接続する。この上面ペレット電極
２０Ｅは配線層材料等の金属膜から形成された平坦表面
の通常のボンディングパッドである。すなわちリード側
の凸部により半導体ペレット側はバンプ電極等の突起電
極にする必要はない。

【００５１】次に図３に示すように、半導体ペレット２
０を含むインナーリード１，２を樹脂体１３で封止し、
樹脂体１３より導出しているアウターリード１１，１２
をそれぞれ支持枠７，８より切り離し、アウターリード
１１，１２を折曲げ整形して本発明の実施の形態による
半導体装置を得る。

【００５２】以上図１乃至図６に示す実施の形態により
本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態からの種
々の変更が可能であることはいうまでもない。

【００５３】例えば本発明の製造工程に於いて、上記実
施の形態ではインナーリード２と半導体ペレット２０を
半田により接合する際に予めインナーリード２に半田を
堆積しこの半田１４を加熱溶融する方法について説明し
たが、このように予め半田を堆積しないでインナーリー
ド２の先端部で凹部５の部分のみに半田ぬれ性の良いメ
ッキ等を施して溶融半田槽に浸漬する方法によっても同
様に接合が可能である。この場合は酸化防止の為の雰囲
気は不要である。このような溶融半田槽に浸漬する方法
においては特に、図４のように部分的にメッキを施すこ
とが必要であり、全面メッキは不要部への半田付着が予
想されるために好ましくない。また実験によれば、ペレ
ットマウントした後、半導体ペレットも一緒に半田槽に
浸漬しても問題がなかった。

【００５４】尚、凹部５の部分のみにメッキを施した場
合は、凸部１０の側面にメッキが無くとも表面張力によ
りペレット電極との接続が問題なく行われる。

【００５５】また上記実施の形態ではインナーリードと
半導体ペレットの上面ペレット電極との接続を半田を用
いて説明したが、いわゆる半田合金でなくとも低融点導
電材である錫等の低融点金属を用いた場合も同様であ
る。

【００５６】またリードフレームを一列にした場合を示
したが複数の列の場合でも本発明の適用は可能であり、
さらにリードフレームの材料は銅系の板材に限らず他の
材料、例えば鉄系の板材を用いることも可能である。

【００５７】さらに、インナーリード２の凸部の形状を
半円状にした場合を示したが、この凸部の形状は溶融し
た半田等が滴下する形状であれば他の形状でも良い。

【００５８】またインナーリード２のねじり角度として
９０°ねじった場合を示したが、接合部分がペレット電
極の近傍に位置すれば他のねじり角度にしてもよい。

【００５９】さらにインナーリード２で半田を堆積して
いる部分を孤立した凹部の場合を示したが、溝状の凹部
あるいは孔になっていても良い。

【００６０】また上記実施の形態の説明では特には記述
しなかったが、製造工程に於いて加熱を伴う工程では、
還元ガスや不活性ガス雰囲気下でその工程を行う事によ
り良好な接合を得るものである。

【００６１】また実施の形態では２端子型半導体装置の
場合を示したが、３端子以上の半導体装置でも本発明の
適用が可能である。

【００６２】つぎに図７乃至図２１を参照して本発明の
実施の形態の半導体装置の製造装置について説明する。

【００６３】図７に示すリードフレーム４０はフープ状
になっており、連続した処理が可能な形状となってい
る。

【００６４】この送り穴４１を配列形成したリードフレ
ーム４０において、アイランド４２が一のアウターリー
ド４７に接続し、Ｌ型に形成されたインナーリード４３
が他のアウターリード４７に接続し、インナーリード４
３のアイランドに対向する側面から突起（凸形状）４４
が突出している。またインナーリード４３のアウターリ
ード４７側の部分に円弧状の切り欠き部分４５が形成さ
れており、インナーリード４３の先端部分の上表面およ
びアイランド４２上表面にはＡｇメッキ４６がそれぞれ
施されている。

【００６５】図８にリードフレーム４０を用いた半導体
装置の製造方法を示す。まず、アイランド４２上にダイ
ボンディングした半導体ペレット４８の電極４９上に加
熱しながら半田３９を供給する（図８（Ａ））。次ぎ
に、アイランド４２を一時的に下側にたわませ（矢印３
８Ａ）、インナリード４３を円弧状の切り欠き部分４５
よりねじり起こし（矢印３８Ｂ）（図８（Ｂ））、アイ
ランド４２を上側に戻し（矢印３８Ｃ）、インナーリー
ド４３の先端の突起４４を電極４９上の半田の上面に接
触させる（図８（Ｃ））。その後、リードフレーム４０
全体を再加熱してインナリード４３と半導体ペレット４
８の電極４９を半田３９により接合する（図８
（Ｄ））。これらの一連の工程は、制御部で制御して全
自動で行われる。

【００６６】次ぎに、上記図８の製造方法を行う本発明
の実施の形態の製造装置の構成および各部分の機構につ
いて、図を用いながら説明する。

【００６７】図９は実施の形態の製造装置の全体の構成
を示す図である。半導体ペレットが既にダイボンディン
グされてあるフープ状リードフレーム４０を１ピッチず
つ高速搬送するＬ／Ｆ搬送部６０，６０と、半導体ペレ
ットの電極上に加熱しながら半田を供給する半田供給部
７０と、半田を供給した半導体ペレットの電極上にイン
ナリードをねじり起こして、インナリードの先端部を半
田と接触させるインナリード成形部８０と、ねじり起こ
したインナリードと半導体ペレットの電極とを、半田を
再加熱して接合する再加熱部９０とを具備し、制御部１
００からの制御信号１１０により制御して、一連の動作
を自動的に行う製造装置である。

【００６８】次ぎに装置の各構成部の詳細な説明をす
る。

【００６９】図１０は製造装置の入出側にそれぞれ設け
たＬ／Ｆ搬送部６０の断面図である。Ｌ／Ｆ搬送部６０
はリードフレーム４０の送り穴４１を噛むスプロッケト
６１、スプロケット６１を駆動させるパルスモータ６
３、搬送レール６２を有して構成される。

【００７０】動作として、後述する各構成部の１サイク
ル動作が完了後、制御部１００（図９）より搬送スター
トの命令がＬ／Ｆ搬送部６０に送信される。次ぎにＬ／
Ｆ搬送部６０は搬送スタート命令に基づき、パルスモー
タ６３を介してスプロケット６１を駆動させ、リードフ
レーム４０を１ピッチ分だけ搬送レール６２内で搬送し
搬送完了後、制御部１００へ搬送完了信号を送信し、１
サイクルの動作を終了する。

【００７１】図１１乃至図１３を参照して半田供給部お
よび半田供給の動作を説明する。

【００７２】図１１に示す箇所では、搬送レール６２上
のリードフレーム４０にダイボンディングされた半導体
ペレット４８の電極上に半田を供給するための位置検出
を認識カメラ６５で行う。

【００７３】図１２に示す半田供給部７０では、ワイヤ
状の半田３９を回転しながら供給するリール７２、半田
３９を挟んで固定するクランパ７３、半田３９をガイド
するガイドホルダ７４、クランパ７３とガイドホルダ７
４を上下させる直動ガイド７６、ボールネジ７７、パル
スモータ７８、リール７２とクランパ７３とガイドホル
ダ７４と直動ガイド７６とボールネジ７７とパルスモー
タ２３とのユニット全体をＸ，Ｙ軸方向へ動作させるス
テージ７１、リードフレーム４０の周辺を還元ガス７５
で満たし且つリードフレーム４０全体をヒータ７９で加
熱する搬送レール６２を具備して構成される。

【００７４】次ぎに動作を図１１及び図１３を参照して
説明する。

【００７５】まずＬ／Ｆ搬送部６０内でダイボンド済み
リードフレーム４０は半田供給部７０へ搬送される前
に、図１１に示すように、予め半導体ペレット４８のダ
イボンドされた位置を認識カメラ６５にて検出し、一旦
制御部１００に位置情報１１０を転送する。

【００７６】次ぎにダイボンド済みリードフレーム４０
が半田供給部７０に搬送された際に、制御部１００に転
送された半導体ペッレト４８の位置情報を基にステージ
７１が動作し、半導体ペッレト４８の電極内の中央に半
田３９が供給される位置へ移動する。そしてワイヤ状の
半田３９をクランパ７３で挟みながら、ガイドホルダ７
４と共に還元ガス７５雰囲気中で加熱しているリードフ
レーム４０の方向に下降する。

【００７７】このとき、半田３９は、クランパ７３によ
り引っ張られる為、下降した量だけ、リールより半田が
引き出される。また下降した半田３９の先端は、リード
フレーム４０内の半導体ペレット４８の電極（図示省
略）と接触、溶融して電極上へ供給される（図１３
（Ａ））。

【００７８】半田３９の供給後クランパ７３が開き、ガ
イドホルダ７４と共に上昇する（図１３（Ｂ））。この
際、クランパ７３は半田３９がガイドホルダ７４の先端
より、任意の長さ分出た所で再度半田３９を挟み込む。
以上を１サイクルとして、繰り返し動作する。尚、リー
ドフレーム４０はこの後、インナリード成形部８０へ搬
送され、一旦冷却される。

【００７９】図１４乃至図１７はインナリード成形部８
０の概略図である。

【００８０】構成として、上下動してアウタリード４７
部を固定・解放するクランパ８３と、アイランド４２後
端のアウタリード４７を下方へ押圧するアクチュエータ
８１と、押圧ブロック８２と、インナリード４３をねじ
り起こす押圧板８５と、上下動するアクチュエータ８４
を有して構成されている。

【００８１】動作として、Ｌ／Ｆ搬送部６０で搬送され
てきたリードフレーム４０は、まずクランパ８３により
アウタリード４部を挟んで固定される（図１５）。次ぎ
にアイランド部４２側も、押圧ブロック８２が下降し、
アイランド４２後端のアウタリード４７を押圧し、アイ
ランド４２を矢印３８Ａに示すように下側へたわませる
（図１４）。

【００８２】このとき、押圧ブロック８２でアイランド
４２をたわませる量は、リードフレーム４０の材質の弾
性領域内であり、且つ、インナリード４３先端の突起４
４がねじり起こされたとき、半導体ペレット４８表面が
接触しない量である。

【００８３】アイランド４２を下側へたわませた後、イ
ンナリード４３側では、下面よりアクチュエータ８４と
共に押圧板８５が上昇し（図１６）、インナリード４３
を持ち上げていく。持ち上げられたインナリード４３部
は、クランパ８３によりアウタリード４７部が固定され
ている為、切り欠き部分４５（図７、図８）を支点とし
て徐々にねじり起こされ、押圧板８５の上昇と共に、最
終的にリードフレーム４０の主面と直角になる位置まで
ねじり起こされる（図１７）。

【００８４】ねじり起こし完了後、アイランド側の押圧
ブロック８２が上昇し（図１４）、アイランド４２が再
び持ち上がり、インナリード先端の突起４４は半導体ペ
レット４８の電極４９上に供給された半田３９の上面と
接触する状態となる。

【００８５】以上の動作を１サイクルとして、動作完了
後押圧板８５は下降し、リードフレーム４０は１ピッチ
分搬送される。

【００８６】図１８は再加熱部９０の概略を示す図であ
る。構成として、リードフレーム４０の周囲を還元ガス
９１で満たし且つリードフレーム４０を再加熱する搬送
レール６２、搬送レール６２内のヒータ９２を具備して
構成される。

【００８７】この再加熱のより図１９（Ａ）から図１９
（Ａ）の状態になる。すなわち、再加熱部９０ではリー
ドフレーム４０全体を再加熱しながら、インナリード４
３の先端４４の周囲に溶融した半田３９が回り込む状態
にする。次ぎに、リードフレーム４０の搬送と共に、半
田３９の溶融温度より若干ではあるが、更に高い温度に
てリードフレーム４０を加熱後、温度を降温させリード
フレーム４０全体を除冷していくと、半田３９はインナ
リード４３の先端４４と半導体ペレット４８の電極間で
フィレット形状となり、接合を完了する。

【００８８】以上の方法を搬送部６０の搬送動作によ
り、再加熱部９０内で階段的に行っていく。尚、前述の
温度制御は全て制御部１００にて制御する。

【００８９】次ぎに本発明の他の実施の形態を図を用い
て説明する。図２０はこの実施の形態の半田供給方法の
概略図であであり、図２１はそれによる半田の状態を示
す図である。

【００９０】この実施の形態では、先の実施の形態の装
置に基づき半田供給部７０で、インナリード４３先端の
突起４４の面に半田３９を供給することを特徴とする。

【００９１】先の実施の形態ではダイボンドされた半導
体ペレット４８の電極上に半田３９を供給しているか
ら、ダイボンド位置のバラツキを補正する為、半田供給
部に認識カメラ及びステージが必要であったのに対し、
この実施の形態では、リードフレーム４０の搬送毎に一
定位置に来るインナリード４３内の突起４４の表面に半
田３９を供給の為、前述した半田供給部内の認識カメラ
とステージの必要が無くなり、したがって先の実施の形
態の製造装置より安価にできるという優位性がある。図
２０でインナリード４３内の突起４４の表面に供給され
た半田３９は再加熱前は図２１（Ａ）の状態であり、再
加熱により半田３９が溶融して図２１（Ｂ）の状態とな
る。

【００９２】

【発明の効果】以上説明した様に本発明は、ボンディン
グワイヤーを用いずインナーリードを半田等の接合材を
用いて直接接合する事により、接合部分の耐サージ性を
向上し、ワイヤーの変形、断線等のワイヤー接続法に関
する前記問題点が全て解消される。

【００９３】また、リードフレームのインナーリードの
ねじり加工により接続を可能にした事により、１枚のリ
ードフレームで半導体ぺレットにキズを付けること無く
所定の位置に接続をすることが可能となり、リードフレ
ームの資材費が低減され、完全な反転加工よりも移送速
度を高めることができ、自動化が容易になり、且つモー
ルドパッケージの外形を小形化でき実装面積を約３０％
縮小することができる。

【００９４】さらに、リードフレーム材板からリードや
送り孔等をプレス又はエッチング加工してリードフレー
ムを形成する工程と同一工程内でしかも同時にインナー
リードの凸状部分を成形することが可能となった為、特
別な製造工程を必要とせず、従って半導体装置を容易に
製造することが可能になる。

【００９５】また上記インナーリードの凸状部分の存在
により、半導体ペレット側のバンプ等の凸状電極の形成
が必要条件ではなくなり、通常の導電性薄膜より成るペ
レット電極を用いてもインナーリードとの接合が出来る
から半導体装置を安価に製造することが可能になる。

【００９６】さらにペレット電極との接合に関るリード
フレームのメッキは、片面のみでよいから部材費用を低
減することができ、この点からも半導体装置を安価に製
造することが可能になる。

【００９７】また、各部の機構が単純であるため部品点
数が少ないから、装置コストが安価で済む。

【００９８】また、各工程は単純な動作を繰り返すだけ
なので、各工程の時間は短時間で行うことが出来、処理
能力が高くかつ価格が安価な製造装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のリードフレームを用いた
半導体装置の製造方法を工程順に示す平面図である。

【図２】図１（Ｃ）の後の加熱処理による状態を示す図
であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。

【図３】本発明の実施の形態の半導体装置を示す断面図
である。

【図４】本発明の実施の形態のインナーリードにメッキ
を行った状態を示す斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態に用いる半田供給装置の一
例を示す概略図である。

【図６】本発明の実施の形態に用いる半田供給装置の他
の例を示す概略図である。

【図７】本発明の実施の形態の製造装置の用いるリード
フレームの一例を示す平面図である。

【図８】本発明の実施の形態の製造装置による製造方法
の一例を工程順に示す平面図である。

【図９】本発明の実施の形態の製造装置の全体の構成を
示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態の製造装置におけるＬ／
Ｆ搬送部を示す図である。

【図１１】本発明の実施の形態の製造装置における位置
に認識を示す図である。

【図１２】本発明の実施の形態の製造装置における半田
供給部を示す図である。

【図１３】図１２の半田供給部の動作を示す図である。

【図１４】本発明の実施の形態の製造装置におけるイン
ナーリード成形部を示す図である。

【図１５】本発明の実施の形態の製造装置におけるイン
ナーリード成形部を示す図である。

【図１６】本発明の実施の形態の製造装置におけるイン
ナーリード成形部を示す図である。

【図１７】本発明の実施の形態の製造装置におけるイン
ナーリード成形部を示す図である。

【図１８】本発明の実施の形態の製造装置における再加
熱部を示す図である。

【図１９】図１８の再加熱部における半田の状態を示す
図である。

【図２０】本発明の他の実施の形態の製造装置における
半田供給部を示す図である。

【図２１】図２０の製造装置における半田の状態を示す
図である。

【図２２】ワイヤー接続方法による従来技術の半導体装
置を示す断面図である。

【図２３】半導体ペレットの両面にインナーリードを重
ねる従来技術の半導体装置を示す断面図である。

【図２４】半導体ペレットの両面にインナーリードを重
ねる他の従来技術の半導体装置を示す断面図である。

【図２５】板状リードを用いてインナーリードと半導体
ペレットを接続する従来技術の半導体装置を示す断面図
である。

【図２６】一枚のリードフレームから半導体ペレットの
両面にインナーリードを重ねる従来技術の半導体装置を
示す図であり、（Ａ）は上断面図であり、（Ｂ）は側断
面図である。

【図２７】一枚のリードフレームから半導体ペレットの
両面にインナーリードを重ねる他の従来技術の半導体装
置を示す平面図である。

【図２８】一枚のリードフレームから半導体ペレットの
両面にインナーリードを重ねる別の従来技術の半導体装
置を示す図であり、（Ａ）はリードフレームの平面図、
（Ｂ）は半導体装置の側面図である。

【符号の説明】

１，２ インナーリード ２Ａ〜２Ｃ インナーリード２の第１〜第３の部分 ３ アイランド ４ くびれ部 ５ 凹部 ６ ガイド孔 ７，８ 支持枠 ９ タイバー １０ 凸部 １１，１２ アウターリード １３ 樹脂体 １４ 半田 ２０ 半導体ぺレット ２０Ｅ 上面ペレット電極 ２１，２２ リード ３０ 線状半田 ３１ ノズル ３２ ローラ ３３ ノズル上下用シリンダ ３５ ガスカバー ３６ ガス導入口 ３７ リードフレーム ３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ 変位方向 ３９ 半田 ４０ リードフレーム ４１ 送り穴 ４２ アイランド ４３ インナーリード ４４ 突起（凸形状） ４５ 切り欠き部分 ４６ Ａｇメッキ ４７ アウターリード ４８ 半導体ペレット ４９ 電極 ５１，５２ インナーリード ５３ タイバー ５４ ワイヤー ５５ 接合媒体 ５６ ペレット突起電極 ５７ 板状リード ５８，５９ 支持枠 ６０ Ｌ／Ｆ搬送部 ６１ スプロッケト ６２ 搬送レール ６３ パルスモータ ６５ 認識カメラ ７０ 半田供給部 ７１ ステージ ７２ リール ７３ クランパ ７４ ガイドホルダ ７６ 直動ガイド ７７ ポールネジ ７８ パルスモータ ７９ ヒータ ８０ インナリード成形部 ８１ アクチュエータ ８２ 押圧ブロック ８３ クランパ ８４ アクチュエータ ８５ 押圧板 ９０ 再加熱部 ９１ 還元ガス ９２ ヒータ １００ 制御部 １１０ 制御信号

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状のインナーリードを半導体ペレット
   に接続する半導体装置において、前記インナーリードの
   両主表面間の側面を前記半導体ペレットの上に形成され
   たペレット電極に接続することを特徴とする半導体装
   置。
2. 【請求項２】 前記インナーリードの樹脂で封止した後
   露出しない箇所にくびれ部が形成されており、前記イン
   ナリードは前記くびれ部においてねじれ加工がされてい
   ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 前記半導体ペレットに接続する前記イン
   ナーリードの前記側面に凸部が形成されていることを特
   徴とする請求項１記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 リードフレームの板状の第１のインナー
   リードの主表面に半導体ペレットをマウントした後、前
   記リードフレームの樹脂で封止した後露出しない箇所に
   くびれ部が形成されている板状の第２のインナーリード
   の先端部分上に低融点導電材を供給し、次に、前記第２
   のインナーリードを前記くびれ部においてねじり加工す
   ることにより前記先端部分の両主表面間の側面を前記半
   導体ペレットのペレット電極に対向配置させ、しかる
   後、前記低融点導電材の融点より高い温度で加熱処理を
   行うことにより前記第２のインナーリードの先端部分の
   前記側面と前記ペレット電極とを前記低融点導電材によ
   り接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記低融点導電材は半田であることを特
   徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 リードフレームの板状の第１のインナー
   リードの主表面に半導体ペレットをマウントした後、前
   記リードフレームの樹脂で封止した後露出しない箇所に
   くびれ部が形成されている板状の第２のインナーリード
   を該くびれ部においてねじり加工することにより該第２
   のインナーリードの先端部分の両主表面間の側面を前記
   半導体ペレットのペレット電極に対向配置させ、しかる
   後、低融点導電材の溶融槽に浸漬することにより前記第
   ２のインナーリードの前記先端部分の前記側面と前記ペ
   レット電極とを前記低融点導電材により接続することを
   特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記低融点導電材の溶融槽は溶融半田槽
   であることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製
   造方法。
8. 【請求項８】 半導体ペレットをマウントするアイラン
   ドを有する板状の第１のインナーリードと、前記半導体
   ペレットのペレット電極に接続する板状の第２のインナ
   ーリードとを具備するリードフレームにおいて、前記第
   ２のインナーリードの両主表面間の側面であって前記ア
   イランドに対面する側面部分が凸状になっていることを
   特徴とするリードフレーム。
9. 【請求項９】 前記第２のインナーリードの所定箇所に
   くびれ部が形成されていることを特徴とする請求項８記
   載のリードフレーム。
10. 【請求項１０】 第１の支持枠と、前記第１の支持枠
    と平行に延在する第２の支持枠と、第１のアウターリー
    ドおよび先端にアイランドを形成した第１のインナーリ
    ードを有して前記第１の支持枠に接続された板状の第１
    のリードと、第２のアウターリードおよび第２のインナ
    ーリードを有して前記第２の支持枠に接続された板状の
    第２のリードとを具備したリードフレームにおいて、板状の 前記第２のインナーリードは前記第２のアウター
    リード側から前記第１の支持枠の方向に向う第１の部分
    と、前記第１の部分の端部から折れ曲って前記第１およ
    び第２の支持枠と平行に延在する第２の部分と、前記第
    ２の部分の端部から折れ曲って前記第１の支持枠の方向
    に向う第３の部分とを有し、前記第１の部分の前記端部
    の近傍の両主表面間の両側面からくびれ部が形成されて
    幅細となっており、前記第３の部分の両主表面間の側面
    であって前記アイランドに対面する側面部分から前記ア
    イランド方向に凸部が形成されていることを特徴とする
    リードフレーム。
11. 【請求項１１】 前記凸部の近傍の前記第３の部分の主
    表面の箇所から内部に凹部もしくは貫通孔が形成されて
    いることを特徴とする請求項１０記載のリードフレー
    ム。
12. 【請求項１２】 前記凸部が形成された前記第３の部分
    の一方の主表面の箇所のみに部分メッキが施されている
    ことを特徴とする請求項１０記載のリードフレーム。
13. 【請求項１３】 半導体素子をダイボンディングしたリ
    ードフレームを加熱しながら、半導体素子表面の電極、
    若しくはリードフレーム内のインナーリード上に半田を
    供給する第１の手段と、前記半田を供給した後、半導体
    素子がボンディングされたアイランドを弾性域内で下側
    にたわませる第２の手段と、前記アイランドを弾性域内
    で下側にたわませながら、板状のインナーリードの先端
    を約９０度ねじることによりインナーリード先端部の両
    主表面間の側面を半導体素子表面の電極と接触させる第
    ３の手段と、前記インナーリード先端部の前記側面を半
    導体素子表面の電極に接触させた後、任意の時間再加熱
    して半田を溶融させ、インナーリード先端部の前記側面
    と半導体素子の前記電極を接合させる第４の手段とを有
    することを特徴とする製造装置。
14. 【請求項１４】 前記一連の工程を一貫して且つ、連続
    して行うことを特徴とする請求項１３記載の製造装置。
15. 【請求項１５】 前記第１の手段は、リードフレームの
    周辺に還元ガスを供給し、リードフレームを加熱する機
    構を有する搬送レールと、ワイヤ状の半田をアクチュエ
    ータを用いた上下動するクランパと、供給するワイヤ状
    の半田をガイドするガイド治具とを具備することを特徴
    とする請求項１３記載の製造装置。
16. 【請求項１６】 前記第２の手段は、アイランド後端部
    を押圧して上下するアクチュエータを具備することを特
    徴とする請求項１３記載の製造装置。
17. 【請求項１７】 前記第３の手段は、インナーリード外
    周部をクランプするクランパと、上下動するアクチュエ
    ータと、インナーリードの下側の主表面を突き上げる押
    圧板とを具備することを特徴とする請求項１３記載の製
    造装置。
18. 【請求項１８】 前記第４の手段は、リードフレームの
    周囲に還元ガスを供給しながら加熱する搬送レールと、
    加熱温度を段階的に制御する温度制御装置とを具備する
    ことを特徴とする請求項１３記載の製造装置。