JP3447393B2 - 半導体装置の構造及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置の構造及びその製造方法

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JP3447393B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置のうち、半
導体チップに対して少なくとも三本以上のリード端子を
備えたトランジスター又はダイオード等のような多端子
型の半導体装置の構造と、その製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】この種の多端子型の半導体装置のうち三
端子型半導体装置は、第1リード端子の先端に一体的に
設けたアイランド部に、半導体チップをダイボンディン
グし、この半導体チップにおける二つの電極部と、第2
リード端子及び第3リード端子との間を、金線等の細い
金属線によるワイヤボンディングにて電気的に接続した
のち、前記半導体チップの部分を合成樹脂製のモールド
部にてパッケージすることが一般的な構造であったが、
このものは、金線等の細い金属線によるワイヤボンディ
ングによるために、製造コストが大幅にアップするばか
りか、前記細い金属線に断線が発生することで、大電流
用には適しない等の問題があった。
【0003】そこで、先行技術としての特開昭48−3
8070号公報及び特開昭59−54250号公報は、
金属板を打ち抜いたリードフレームに、アイランド部を
備えた第1リード端子と、第2及び第3リード端子を一
体的に形成し、前記第1リード端子におけるアイランド
部の上面に半導体チップをダイボンディングし、この半
導体チップの上面における二つの電極部に対して、前記
第2及び第3リード端子の先端部を直接的に、半田付け
にて接合することを提案している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この先行技術
による半導体装置は、先づ、第1リード端子と一体のア
イランド部に半導体チップをダイボンディングし、次い
で、第2及び第3リード端子の先端部を、前記のように
ダイボンディングした半導体チップの上面に重ね合わせ
たのち、半導体チップにおける二つの電極部に対して半
田付けに接合することによって製造するものであって、
半導体チップのアイランド部に対するダイボンディング
と、半導体チップにおける電極部に対する第2及び第3
リード端子の接合とを別々の工程に行うものであるか
ら、それだけ生産性が低く、製造コストの低減を十分に
達成できないのであった。
【0005】本発明は、リード端子におけるアイランド
部にダイボンディングした半導体チップに対して他の複
数個のリード端子を直接的に接合した形態の半導体装置
において、前記の問題を解消した半導体装置の構造と、
その製造方法とを提供することを技術的課題とするもの
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明の構造は、「リード端子におけるアイラン
ド部に半導体チップをダイボンディングし、この半導体
チップの上面における複数個の電極部の各々に他の複数
個のリード端子の先端部を半田付けにて接合して成る半
導体装置において、前記半導体チップをアイランド部に
半田付し、この半導体チップの上面における各電極部
を、突起状に形成して、この突起状の電極部に、前記他
の各リード端子の先端部に対して接当する一方、前記他
の各リード端子のうち少なくとも二つのリード端子にお
ける先端部を、これらが接当する突起状電極部に対し
て、互いに逆向きの斜め下向きに折り曲げるか、或いは
互いに逆向きの斜め上向きに折り 曲げる。」と言う構成
にした。
【0007】また、本発明の製造方法は、「金属板から
打ち抜いたリードフレームに、アイランド部を備えたリ
ード端子と、他の複数個のリード端子を一体的に形成
し、前記アイランド部の上面に、半田ペーストを塗布し
たのち、上面に複数個の突起状電極部を設けて成る半導
体チップを搭載し、次いで、前記半導体チップの上面に
おける各突起状電極部に、前記他の各リード端子の先端
部を、当該先端部又は半導体チップの上面における各突
起状電極部に半田ペーストを塗布した状態で、且つ、当
該他の各リード端子のうち少なくとも二本のリード端子
における先端部を互いに逆向きの斜め下向きに折り曲げ
るか、或いは互いに逆向きの斜め上向きに折り曲げて接
当したのち、半田の融点以上の温度に加熱する。」もの
である。
【0008】
【作 用】半導体チップを、アイランド部に対して半
田付けすると共に、この半導体チップの上面における各
突起状電極部に対して他の各リード端子の先端部を各々
半田付けするにおいて、前記半導体チップは、前記アイ
ランド部の上面における溶融半田に浮いた状態になるか
ら、この溶融半田における表面張力とか、振動とか、更
には、水平面に対する傾き等によって横方向にずれ動い
て、その上面における両突起状電極部が他の各リード端
子の先端部から外れると言うように位置ずれが発生する
ことになる。
【0009】これに対して、本発明のように、前記他の
各リード端子のうち少なくとも二つのリード端子の先端
を、これらが接当する突起状電極部に対して、互いに
逆向きの斜め下向きに折り曲げるか、或いは互いに逆向
きの斜め上向きに折り曲げるようにしたもので、これに
より、前記のように溶融半田に浮いた状態の半導体チッ
プが、溶融半田の表面張力、振動及び傾き等によって、
横方向にずれ動くことを阻止できるから、前記半導体チ
ップに、その両突起状電極部が他の各リード端子の先端
部から外れると言うような位置ずれが発生することを確
実に防止できるのである。
【0010】特に、前記半導体チップの位置ずれを防止
することは、請求項2及び請求項4に記載したように
アイランド部に、半導体チップが嵌まる凹所を設けて、
この凹所内に半導体チップを半田付けするように構成す
ることによって、更に確実に達成することができるので
ある。
【0011】更にまた、加熱操作によって、半導体チッ
プのアイランド部に対する半田付けと、この半導体チッ
プの上面における各突起状電極部に対する他の各リード
端子の先端部の半田付けとを、前記半導体チップに位置
ずれが発生することがない状態で、同時に行うことがで
きるのである。
【0012】
【発明の効果】従って、本発明によると、半導体チップ
をアイランド部に対して、その両突起状電極部が他の各
リード端子の先端部から外れると言うような位置ずれが
発生することなく、位置決めして確実に半田付けするこ
とができるのであり、また、本発明の製造方法による
と、半導体チップのアイランド部に対する半田付けと、
この半導体チップの上面における両突起状電極部に対す
る他の各リード端子の先端部の半田付けとを同時に行う
ことができ、製造コストを大幅に低減できる効果を有す
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面について説明
する。
【0014】図1〜図10は、三端子型半導体装置の製
造に適用した第1の実施例を示し、この図において符号
1は、金属板より打ち抜いた長尺帯状のリードフレーム
を示し、このリードフレーム1における長手左右両縁部
におけるサイドフレーム2,3の間には、その間を一体
的に連結するセクションバー4が、リードフレーム1の
長手方向に沿って一定のピッチ間隔Pで形成されてい
る。
【0015】また、前記両サイドフレーム2,3のうち
一方のサイドフレーム2には、前記各セクションバー4
の間の部位に先端にアイランド部5aを備えた第1リー
ド端子5が内向きに突出するように一体的に形成されて
おり、他方のサイドフレーム3には、前記各セクション
バー4の間の部位に第2リード端子6及び第3リード端
子7が内向きに突出するように一体的に形成され、この
第2リード端子6及び第3リード端子7の先端部6a,
7aは、互いに接近する形状であり、且つ、この両先端
部6a,7aは、前記第1リード端子5の先端における
アイランド部5aに対してリードフレーム1の長手方向
に沿って適宜寸法Eだけずれている。
【0016】また、前記第2リード端子6及び第3リー
ド端子7の先端部6a,7aは、図3に示すように、互
いに逆向きに、適宜角度θだけ斜め上向きの傾斜状に折
り曲げられている。
【0017】そして、前記リードフレーム1を、その長
手方向に移送する途次において、先づ、各第1リード端
子5におけるアイランド部5aの上面に、半田ペースト
8を塗布したのち、図4に示すように、上面に二つの突
起状電極部9a,9bを形成して成る半導体チップ9を
搭載する。
【0018】このようにして、第1リード端子5におけ
るアイランド部5aに半導体チップ9を搭載すると、こ
の半導体チップ9の上面における両突起状電極部9a,
9bに、図6に示すように、半田ペースト10,11を
塗布する。
【0019】次いで、前記リードフレーム1を、以下に
述べるように構成したずらせ重ね装置12に順次送り込
む。
【0020】このずらせ重ね装置12は、図11〜図1
4に示すように、前記リードフレーム1を、その長手方
向の移送できるように案内する二つのガイドローラ1
3,14の間の部位に、前記リードフレーム1における
一方のサイドフレーム2の下面に接触する小径の送りホ
イール15と、他方のサイドフレーム3の下面に接触す
る大径の送りホイール16とを配設して、この両送りホ
イール13,14を、同じ方向に、当該両送りホイール
15,16の外周面における周速度が同じになるように
回転駆動する。
【0021】前記二つのガイドローラ13,14のうち
一方のガイドローラ13と両送りホイール15,16と
の間の部位には、前記リードフレーム1における一方の
サイドフレーム2を挟んだ状態で下向きに変位するよう
にした一対のローラ17a,17bと、リードフレーム
1における他方のサイドフレーム3を挟んだ状態で上向
きに変位するようにした一対のローラ17c,17dと
で構成される第1ローラ機構17を配設する。
【0022】また、二つのガイドローラ13,14のう
ち他方のガイドローラ14と両送りホイール15,16
との間の部位には、前記リードフレーム1における一方
のサイドフレーム2を挟んだ状態で上向きに変位するよ
うにした一対のローラ18a,18bと、リードフレー
ム1における他方のサイドフレーム3を挟んだ状態で下
向きに変位するようにした一対のローラ18c,18d
とで構成される第2ローラ機構18を配設する。
【0023】この構成のずらせ重ね装置12にリードフ
レーム1を送り込むことにより、第1ローラ機構17の
箇所において、リードフレーム1における一方のサイド
フレーム2が一対のローラ17a,17bにて下向き
に、他方のサイドフレーム3が一対のローラ17c,1
7dにて上向きに各々変位されることにより、一方のサ
イドフレーム2と他方のサイドフレーム3とが、図12
に示すように、リードフレーム1の表面と直角方向に適
宜寸法だけ食い違い状になる。
【0024】次いで、リードフレーム1における両サイ
ドフレーム2,3のうち一方のサイドフレーム2が、小
径の送りホイール15の外周面を適宜接触角度θにわた
って巡る一方、他方のサイドフレーム3が大径の送りホ
イール16の外周面を適宜接触角度θにわたって巡るこ
とにより、一方のサイドフレーム2の移送と他方のサイ
ドフレーム3の移送との間に、両送りホイール15,1
6の直径差に応じて進み・遅れができるから、一方のサ
イドフレーム2と、他方のサイドフレーム3とを、リー
ドフレーム1の長手方向に沿って、前記第2及び第3リ
ード端子6,7の先端部6a,7aと前記第1リード端
子5の先端におけるアイランド部5aとの間におけるず
らせ寸法Eと同じ寸法だけ互いにずらせ変位することが
できる。
【0025】そして、第2ローラ機構18の箇所に至
り、一方のサイドフレーム2が一対のローラ18a,1
8bにて上向きに、他方のサイドフレーム3が一対のロ
ーラ18c,18dにて下向きに各々変位されることに
より、一方のサイドフレーム2における第1リード端子
5先端のアイランド部5aと、他方のサイドフレーム3
における第2及び第3リード端子6,7の先端部6a,
7aとを、図7及び図8に示すように、その間に半導体
チップ9を、当該半導体チップ9における両突起状電極
部9a,9bに前記第2及び第3リード端子6,7の先
端部6a,7aが接当するように挟んだ状態に互いに重
ね合わせることができるのである。
【0026】次に、前記リードフレーム1を加熱炉(図
示せず)に送り込む等することにより、半田の融点より
も高い温度に加熱する。
【0027】すると、この加熱により、アイランド部5
aと半導体チップ9との間に塗布した半田ペースト8に
おける半田は、溶融してアイランド部5aの半導体チッ
プ9との両方の各々に合金化接合する一方、半導体チッ
プ9における両突起状電極部9a,9bと第2及び第3
リード端子6,7の先端部6a,7aとの間に塗布した
半田ペースト10,11における半田は、溶融して突起
状電極と第2及び第3リード端子6,7の先端部6a,
7aとの両方の各々に合金化接合することになる。
【0028】これにより、半導体チップ9は、アイラン
ド部5aの上面における溶融半田に浮いた状態になるか
ら、この溶融半田における表面張力とか、振動とか、更
には、水平面に対する傾き等によって横方向にずれ動き
易い状態になる。
【0029】しかし、この半導体チップ9の上面におけ
る両突起状電極部9a,9bには、第2リード端子6に
おける上向き傾斜状の先端部6a及び第3リード端子7
における上向き傾斜状の先端部7aが、互いに逆方向に
傾斜して接当していることにより、前記のように溶融半
田に浮いた状態の半導体チップ9が、溶融半田の表面張
力、振動及び傾き等によって、横方向にずれ動くことを
確実に阻止できるのである。
【0030】この場合において、第2の実施例では、図
15に示すように、第2及び第3リード端子6′,7′
の先端部6a′,7a′を、互いに逆向きに、下向きの
傾斜状に折り曲げた形状にしても良いのである。
【0031】すなわち、前記第2及び第3リード端子
6,6′,7,7′の先端部6a,6a′,7a,7
a′が、同じ方向に傾斜するように折り曲げられている
場合には、前記半導体チップ9の横方向にずれ動きを阻
止することができないが、これら両先端部6a,6
a′,7a,7a′を,互いに逆向きに傾斜するように
折り曲げることにより、前記半導体チップ9の横方向に
ずれ動きを阻止することができるのである。
【0032】そして、前記の加熱操作によって、半導体
チップ9の第1リード端子5におけるアイランド部5a
に対する半田付けと、この半導体チップ9の上面におけ
る両突起状電極部9a,9bに対する第2リード端子6
の先端部6a及び第3リード端子7の先端部7aの半田
付けとを、前記半導体チップ9に位置ずれが発生するこ
とがない状態で、同時に行うことができるのである。
【0033】このようにして、半導体チップ9の第1リ
ード端子5、第2リード端子6及び第3リード端子7へ
の接合を完了すると、前記半導体チップ9、アイランド
部5a、第2リード端子6の先端部6a及び第3リード
端子7の先端部7aの部分を、熱硬化性合成樹脂製のモ
ールド部20にてパッケージしたのち、前記第1リード
端子5、第2リード端子6及び第3リード端子7を、リ
ードフレーム1から切り離すことにより、図9及び図1
0に示すような形態の三端子型半導体装置Aを製造する
ことができるのである。
【0034】なお、前記半導体チップ9における両突起
状電極部9a,9bと、第2及び第3リード端子6,7
の先端部6a,7aとを接合するための半田ペースト1
0,11は、前記実施例のように、半導体チップ9にお
ける両突起状電極部9a,9bに塗布することに代え
て、第2及び第3リード端子6,7の先端部6a,7a
に塗布するようにしても良いのである。
【0035】図16は、第3の実施例を示すもので、こ
第3の実施例は、第1リード端子5におけるアイラン
ド部5aに、前記半導体チップ9が嵌まる凹所5a′を
設け、この凹所5a′内に、半田ペースト8′を塗布し
たのち、半導体チップ9を搭載し、以後は、前記した方
法と同様にしたものであり、これにより、加熱による半
田付けに際して、半導体チップ9が、ずれ動くことを
確実に規制することができるのである。
【0036】次に、図17〜図20は、第4の実施例を
示す。
【0037】この第4の実施例は、四端子型半導体装置
に適用した場合であり、金属板より打ち抜いた長尺帯状
のリードフレーム31における長手左右両縁部における
サイドフレーム32,33の間には、その間を一体的に
連結するセクションバー34が、リードフレーム1の長
手方向に沿って一定のピッチ間隔Pで形成されている。
【0038】また、前記両サイドフレーム32,33の
うち一方のサイドフレーム32には、前記各セクション
バー34の間の部位に先端にアイランド部35aを備え
た第1リード端子35が内向きに突出するように一体的
に形成されており、他方のサイドフレーム33には、前
記各セクションバー34の間の部位に他の三本のリード
端子36,37,38が内向きに突出するように一体的
に形成され、この三本のリード端子36,37,38の
うち外側に位置する第2及び第4リード端子36,38
は、その先端部36a,38aが中央に位置する第3リ
ード端子37aの先端部37aに接近するように曲がっ
た形状であり、且つ、前記中央に位置する第3リード端
子37aの先端部37aは、前記第1リード端子35の
先端におけるアイランド部35aに対してリードフレー
ム31の長手方向に沿って適宜寸法E′だけずれてい
る。
【0039】更にまた、前記三本のリード端子36,3
7,38のうち外側に位置する第2及び第4リード端子
36,38の先端部36a,38aは、互いに逆向きに
斜め上向き又は斜め下向きの傾斜状に折り曲げられてい
る。
【0040】そして、前記リードフレーム31を、その
長手方向に移送する途次において、先づ、各第1リード
端子35におけるアイランド部35aの上面に、図19
に示すように、半田ペースト39を塗布したのち、上面
に三つの突起状電極部40a,40b,40cを形成し
た半導体チップ40を搭載したのち、この半導体チップ
40の上面における各突起状電極部40a,40b,4
0cに、半田ペースト41,42,43を塗布する。
【0041】次いで、前記第1の実施例の場合と同様
に、図11〜図14に示すずらせ重ね装置12に送り込
むことにより、一方のサイドフレーム32における第1
リード端子35先端のアイランド部35aと、他方のサ
イドフレーム33における各リード端子36,37,3
8の先端部36a,37a,38aとを、図19及び図
20に示すように、その間に半導体チップ40を、当該
半導体チップ40における両突起状電極部40a,40
b,40cに前記各リード端子36,37,38の先端
部36a,37a,38aが接当するように挟んだ状態
に互いに重ね合わせる。
【0042】次いで、前記リードフレーム31を加熱炉
(図示せず)に送り込む等することで半田の融点よりも
高い温度に加熱することにより、前記各半田ペースト3
9,41,42,43が溶融し、その各々に合金化接合
することになる。
【0043】この場合において、半導体チップ40は、
アイランド部35aの上面における溶融半田に浮いた状
態になるから、この溶融半田における表面張力とか、振
動とか、更には、水平面に対する傾きに等によって横方
向にずれ動き易い状態になるが、この半導体チップ40
の上面における両突起状電極部40a,40cには、第
2リード端子36及び第4リード端子38における上向
き傾斜状の先端部36a、38aが、互いに逆向きに傾
斜した状態で接当していることにより、前記のように溶
融半田に浮いた状態の半導体チップ40が、溶融半田の
表面張力、振動及び傾き等によって、横方向にずれ動く
ことを確実に阻止でき、この状態で、前記した各半田が
凝固することになるから、半導体チップ40をアイラン
ド部35aに対して接合できると同時に、半導体チップ
40における各突起状電極部40a,40b,40cに
対して三本の各リード端子36,37,38の先端部3
6a,37a,38aを確実に接合することができるの
である。
【0044】なお、本発明は、この第4の実施例と同様
にして、五端子以上の多端子型半導体装置にも適用でき
ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法に使用するリードフレームの
平面図である。
【図2】図1のII−II視断面図である。
【図3】図1のIII −III 視拡大断面図である。
【図4】半導体チップの斜視図である。
【図5】前記リードフレームにおける第1リード端子の
アイランド部に半導体チップを搭載した状態の平面図で
ある。
【図6】図5のVI−VI視拡大断面図である。
【図7】前記リードフレームにおいて第1リード端子に
対して第2及び第3リード端子を重ねた状態の平面図で
ある。
【図8】図7のVIII−VIII視拡大断面図である。
【図9】半導体装置の平面図である。
【図10】図9のX−X視断面図である。
【図11】本発明の製造方法に使用するずらせ重ね装置
の正面図である。
【図12】図11のXII −XII 視拡大断面図である。
【図13】図11のXIII−XIII視拡大断面図である。
【図14】図11のXIV −XIV 視拡大断面図である。
【図15】本発明の第2の実施例を示す要部拡大断面図
である。
【図16】本発明の第3の実施例を示す要部拡大断面図
である。
【図17】本発明における第4の実施例による製造方法
に使用するリードフレームの平面図である。
【図18】図17のXIX −XIX 拡大断面図である。
【図19】前記図17のリードフレームにおいて第1リ
ード端子に他の各リード端子を重ねた状態の平面図であ
る。
【図20】図19のXXI −XXI 視拡大断面図である。
【符号の説明】
1 リードフレーム 2 一方のサイドフレーム 3 他方のサイドフレーム 4 セクションバー 5 第1リード端子 5a アイランド部 6 第2リード端子 6a 第2リード端子の先端部 7 第3リード端子 7a 第3リード端子の先端部 8 半田ペースト 9 半導体チップ 9a,9b 突起状電極部 10,11 半田ペースト 20 モールド部 A 半導体装置 5a′ 凹所
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−163640(JP,A) 特開 平6−132350(JP,A) 特開 昭63−228737(JP,A) 特公 昭49−36504(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/48 H01L 23/50 H01L 21/60

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リード端子におけるアイランド部に半導体
    チップをダイボンディングし、この半導体チップの上面
    における複数個の電極部の各々に他の複数個のリード端
    子の先端部を半田付けにて接合して成る半導体装置にお
    いて、 前記半導体チップをアイランド部に半田付し、この半導
    体チップの上面における各電極部を、突起状に形成
    て、この突起状の電極部に、前記他の各リード端子の先
    端部に対して接当する一方、前記他の各リード端子のう
    ち少なくとも二つのリード端子における先端部を、これ
    らが接当する突起状電極部に対して、互いに逆向きの斜
    め下向きに折り曲げるか、或いは互いに逆向きの斜め上
    向きに折り曲げることを特徴とする半導体装置の構造。
  2. 【請求項2】前記請求項1の記載において、前記アイラ
    ンド部に、半導体チップが嵌まる凹所を設けて、この凹
    所内に半導体チップを半田付けしたことを特徴とする半
    導体装置の構造。
  3. 【請求項3】金属板から打ち抜いたリードフレームに、
    アイランド部を備えたリード端子と、他の複数個のリー
    ド端子を一体的に形成し、前記アイランド部の上面に、
    半田ペーストを塗布したのち、上面に複数個の突起状電
    極部を設けて成る半導体チップを搭載し、次いで、前記
    半導体チップの上面における各突起状電極部に、前記他
    の各リード端子の先端部を、当該先端部又は半導体チッ
    プの上面における各突起状電極部に半田ペーストを塗布
    した状態で、且つ、当該他の各リード端子のうち少なく
    とも二本のリード端子における先端部を互いに逆向きの
    斜め下向きに折り曲げるか、或いは互いに逆向きの斜め
    上向きに折り曲げて接当したのち、半田の融点以上の温
    度に加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】金属板から打ち抜いたリードフレームに、
    アイランド部を備えたリード端子と 、他の複数個のリー
    ド端子を一体的に形成し、前記アイランド部の上面に、
    半田ペーストを塗布したのち、上面に複数個の突起状電
    極部を設けて成る半導体チップを当該アイランド部の上
    面に設けた凹所内に嵌まるように搭載し、次いで、前記
    半導体チップの上面における各突起状電極部に、前記他
    の各リード端子の先端部を、当該先端部又は半導体チッ
    プの上面における各突起状電極部に半田ペーストを塗布
    した状態で、且つ、当該他の各リード端子のうち少なく
    とも二本のリード端子における先端部を互いに逆向きの
    斜め下向きに折り曲げるか、或いは互いに逆向きの斜め
    上向きに折り曲げて接当したのち、半田の融点以上の温
    度に加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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