JP3753426B2 - 超音波接合具および超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
超音波接合具および超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3753426B2 JP3753426B2 JP2003006563A JP2003006563A JP3753426B2 JP 3753426 B2 JP3753426 B2 JP 3753426B2 JP 2003006563 A JP2003006563 A JP 2003006563A JP 2003006563 A JP2003006563 A JP 2003006563A JP 3753426 B2 JP3753426 B2 JP 3753426B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface electrode
- ultrasonic bonding
- plane
- lead frame
- pressing portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
- H01L24/77—Apparatus for connecting with strap connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/37001—Core members of the connector
- H01L2224/37099—Material
- H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/37147—Copper [Cu] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/3754—Coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/401—Disposition
- H01L2224/40151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/40221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/40245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/401—Disposition
- H01L2224/40151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/40221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/40245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/40247—Connecting the strap to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/77—Apparatus for connecting with strap connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
- H01L2224/842—Applying energy for connecting
- H01L2224/84201—Compression bonding
- H01L2224/84205—Ultrasonic bonding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01004—Beryllium [Be]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01006—Carbon [C]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01013—Aluminum [Al]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01033—Arsenic [As]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01079—Gold [Au]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01082—Lead [Pb]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/14—Integrated circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波接合装置の超音波接合具に係わり、特に、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子とに跨って載置された板または帯状の接続導体を同時に接合させるのに好適な超音波接合具、および該超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータードライバ、音声増幅用パワーＩＣ、情報機器のＡＣアダプタ等に用いられる大電力用の半導体装置としては、細い金属線に替えて、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子との接続に、帯状の接続導体を超音波接合してなるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１に開示された半導体装置では、図６に示すように、リードフレーム１０４のアイランド部１０４ａに載置された半導体チップ１０１の上面電極１０２に帯状の接続導体１０３の一端部１０３ａを重ね、押圧して超音波接合し、更にリードフレーム１０４のリード端子１０４ｂに接続導体１０３の他端部１０３ｂを重ね、押圧して超音波接合している。
【０００４】
そして、この超音波接合には、一般に、押圧面が平坦な超音波接合具が用いられている。
【０００５】
このため、接合部を個別に接合する従来の超音波接合装置では、冗長な加工時間を要し、半導体装置の製造コストの増大を招くなどの問題がある。
【０００６】
更に、また、超音波接合具の押圧面が平坦であるため、接合部材が滑りやすく、超音波接合具の振動エネルギーの伝達ロスが生じて十分な接合強度が得られない問題がある。
【０００７】
一方、従来の超音波接合装置の超音波ホーンには、電子部品が取り付けられる放熱プレートをフィンに接合するにあたり、超音波を印加した際に放熱プレートが滑らないように保持して十分な接合強度で放熱プレートをフィンに接合できるように、押圧部に突起が形成されているものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
この特許文献２に開示された従来の超音波ホーンの構造について、図７を用いて説明する。図７（ａ）はその超音波ホーンの底面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＥ−Ｅ線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図である。
【０００９】
図に示すように、超音波ホーン（図示せず）の先端に、超音波接合具１１１が取り付けられている。超音波接合具１１１の底面には、電子部品（図示せず）が取り付けられる放熱プレート（図示せず）とフィン（図示せず）の接合部を押圧する押圧部１１２を有している。押圧部１１２の中央は平面部１１３になっているが、残りの外周部には、複数の略角錐台状の突起が形成されており、接合時に滑り止めとなるローレット１１４を構成している。
【００１０】
この種の超音波接合装置では、超音波ホーンの押圧部は単一の平面形状をしているため上記特許文献１に開示された半導体装置のように、半導体チップの上面電極の上面とリードフレームのリード端子上面のステージブロックからの距離、すなわち高さが異なる場合、接続導体を同時に接合することはできず、上述した超音波接合工程を別々に行わなければならない。
【００１１】
更に、また、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子の材質が異なる場合、超音波接合条件が違うため、接続導体を同時に接合することはできず、上述した超音波接合工程を別々に行わなければならない。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−２７４２０６号公報（第２−３頁、図１）
【００１３】
【特許文献２】
特開２００１−３３４３７２号公報（第３頁、図４）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１および特許文献２に開示された超音波接合装置の超音波ホーンにおいては、接合部の高さが異なる複数の接続体、または接合部の材質が異なる複数の接続体を、同時にしかも十分な強度で接合できないという問題点がある。
【００１５】
本発明の目的は、半導体チップの上面電極の平面とその平面が異なる位置にあるリードフレームのリード端子とに接続導体を同時にしかも十分な接合強度で接合するのに好適な超音波接合具を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の別の目的は、半導体チップの上面電極の材質と異なる材質のリードフレームのリード端子とに接続導体を同時にしかも十分な接合強度で接合するのに好適な超音波接合具を提供することにある。
【００１７】
更に、本発明の別の目的は、半導体チップの上面電極の平面とその平面が異なる位置にあるリードフレームのリード端子に接続導体を同時にしかも十分な強度で接合してなる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１８】
更に、また、本発明の別の目的は、半導体チップの上面電極とこの上面電極の材質と異なる材質からなるリードフレームのリード端子に接続導体を同時にしかも十分な強度で接合してなる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の超音波接合具では、半導体チップの上面電極とこの上面電極の平面と異なる平面に位置するリードフレームのリード端子とに跨って載置された板または帯状の接続導体を前記上面電極とリード端子に対して同時に超音波接合する超音波接合具であって、前記半導体チップの上面電極と前記接続導体との接合部を押圧する第１押圧部と、前記第１押圧部と異なる平面に位置し、且つ前記リードフレームのリード端子と前記接続導体との接合部を押圧する第２押圧部と、前記第１および第２押圧部に形成された複数の突起とを有することを特徴としている。
【００２０】
本発明によれば、超音波ホーンの先端に取り付けられた超音波接合具に、複数の接合部の高さの差に倣った段差を有する複数の押圧部を設け、更にその押圧部に突起を形成しているので、同時に各接合部が確実に押圧されて超音波が伝播し、安定して十分な接合強度が得られる。
【００２３】
更に、上記別の目的を達成するために、本発明の半導体装置の製造方法では、上述の本発明に係わる超音波接合具を用いて、半導体チップの上面電極とこの上面電極の平面と異なる平面に位置するリードフレームのリード端子とに跨って載置された板または帯状の接続導体を前記上面電極とリード端子に対して十分な接合強度で超音波接合することを特徴としている。
【００２４】
本発明によれば、半導体チップの上面電極の平面とその平面が異なる位置にあるリードフレームのリード端子とに接続導体を同時にしかも十分な強度で接合してなる半導体装置が得られる。
【００２６】
本発明によれば、半導体チップの上面電極の材質と異なる材質のリードフレームのリード端子とに接続導体を同時にしかも十分な強度で接合してなる半導体装置が得られる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる超音波接合具を示す図で、図１（ａ）はその超音波接合具の底面図、図１（ｂ）はこの超音波接合具を用いて半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子を板または帯状の接続導体にて接続する状態を示す断面図で、図１（ａ）の超音波接合具をＡ−Ａ線に沿って切断し、図示の矢印方向から眺めたものである。
【００２９】
本実施の形態の超音波接合具は、図４に示すような、リードフレーム１１のアイランド部１１ａに載置された半導体チップ１３の上面電極１４とこの上面電極１４の平面と異なる平面に位置するリードフレーム１１のリード端子１１ｂとに跨って板または帯状の接続導体１２が設けられてなる半導体装置において、上面部電極１４およびリードフレーム１１のリード端子１１ｂに接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂを同時に超音波接合する場合の例である。
【００３０】
図１に示すように、超音波ホーン（図示せず）の先端に取り付けられる本実施の形態の超音波接合具２０では、その底面は、接続導体１２の一端部１２ａと半導体チップ１３の上面電極１４との接合部を押圧する第１押圧部２１と、接続導体１２の他端部１２ｂとリードフレーム１１のリード端子１１ｂとの接合部を押圧する第２押圧部２２とを有している。
【００３１】
そして、第２押圧部２２には、胴体部２３との間に半導体チップ１３の上面電極１４の平面とリードフレーム１１のリード端子１１ｂの平面との距離、すなわち高さの差（Δｈ）に相当する台座部２４が挿入されている。この台座部２４は、胴体部２３を加工して、胴体部２３と一体に形成してもよく、または胴体部２３と別個に予め形成されたものを胴体部２３に固着しても構わない。
【００３２】
さらに、第１押圧部２１および第２押圧部２２には、それぞれ同じ大きさの複数の四角錘台状突起２５および２６が格子状に形成され、接合部の面積の大きい第１押圧部２１に、より多くの突起２５が設けられている。
【００３３】
次に、本実施の形態の超音波接合具２０を用いて、接続導体１２を半導体チップ１３の上面電極１４とリードフレーム１１のリード端子１１ｂに超音波接合する場合について、図１を参照して説明する。
【００３４】
まず、アイランド部１１ａに半導体チップ１３が載置されたリードフレーム１１を超音波接合装置のステージブロック３１にセットし、半導体チップ１３のアルミニウム材からなる上面電極１４、および、例えば、ニッケルメッキされた銅からなるリードフレーム１１のリード端子１１ｂに跨ってアルミニウム材からなる板または帯状の接続導体１２を載置し、接続導体１２の一端部１２ａを上面電極１４に重ね、また他端部１２ｂをリード端子１１ｂに重ねる。
【００３５】
そして、超音波接合具２０を降下させ、接続導体１２の一端部１２ａを第１押圧部２１により上面電極１４に、また接続導体１２の他端部１２ｂを第２押圧部２２によりリードフレーム１１のリード端子１１ｂに同時に押圧する。続いて、接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂに水平方向の超音波を印加することで、半導体チップ１３の上面電極１４およびリード端子１１ｂと接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂが同時に超音波接合される。
【００３６】
すなわち、第１押圧部２１の突起２５、および第２押圧部２２の突起２６が接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂのそれぞれに食い込むことにより、各接合部の高さに微妙な寸法誤差があっても、各接合部が同時に押圧されて、超音波が確実に各接合部に伝播するので、十分な接合強度で接合される。
【００３７】
なお、この明細書で言うアルミニウム材とは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるものを言う。
【００３８】
以上説明したように、上記第１の実施の形態によれば、超音波接合具に複数の接合部の高さの差に倣った段差を有する複数の押圧部を設け、その押圧部に突起を形成して突起が接続導体に食い込むようにしたので、各接合部の高さに微妙な寸法誤差があっても各接合部が確実に押圧されて超音波が伝播する。
【００３９】
更に、単位面積当たりの突起の数が等しくなるように各接続部の突起の数を変えたので、各接合部に単位面積当たり等しい押圧力が印加されて、安定して十分な接合強度が得られる。これにより、接合に要する加工時間が短縮され、半導体装置における製造コストが低減できる利点がある。
【００４０】
（参考の形態）
図２は、本発明の参考の形態に係わる超音波接合具を示す図で、図２（ａ）はその超音波接合具の底面図、図２（ｂ）は半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子を板または帯状の接続導体にて接続する状態を示す断面図で、図２（ａ）の超音波接合具をＢ−Ｂ線に沿って切断し、図示の矢印方向から眺めたものである。本参考の形態において、上記第１の実施の形態と同一の構成部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４１】
本参考の形態の超音波接合具は、図４に示すような半導体装置において、半導体チップ１３の上面電極１４とリードフレーム１１のリード端子１１ｂの高さがほぼ等しく、半導体チップ１３の上面電極１４とその材質と異なる材質のリードフレーム１１のリード端子１１ｂとに跨って板または帯状の接続導体１２を載置し、上面電極１４およびリードフレーム１１のリード端子１１ｂに接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂを同時に超音波接合する場合の例である。
【００４２】
まず、図２に示すように、参考の形態の超音波接合具４０が、第１の実施の形態と異なる点は、接合部の材質に応じて、第１押圧部４１に設けられた四角錐台状突起４５の先端部の面積と、第２押圧部４２に設けられた四角錐台状突起４６の先端部の面積とに差を設けたことにある。
【００４３】
例えば、上面電極１４が金電極であり、リードフレーム１１のリード端子１１ｂが鉄と銅の合金（主成分は鉄）からなり、その材質（硬さ）に大きな差がある場合には、突起４６の先端部の面積を突起４５の先端部の面積より小さくして、リードフレーム１１のリード端子１１ｂに加わる単位面積当たりの押圧力を上面電極１４に加わる単位面積当たりの押圧力より高くすることができる。
【００４４】
実験によれば、アルミニウムと金、銅、鉄の超音波接合のし易さは、同じ超音波接合条件では金が最も容易で、以下銅、鉄の順であり、アルミニウムと鉄の超音波接合では、単位面積当たりの押圧力は高い方が良好であった。これは、超音波接合では、接合界面の酸化膜を壊して新生面同士を金属結合させているが、酸化膜が実質的に存在しない金に比べて酸化膜が強固な材質の材料ほど酸化膜を壊すためのエネルギーが必要なためと推定される。
【００４５】
これにより、第１押圧部４１と第２押圧部４２に設けられた突起４５、４６により、同時に、接続導体１２の一端部１２ａと上面電極１４との接合部および接続導体１２の他端部１２ｂとの接合部を確実に押圧するとともに、接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂへの押圧力を変えて、超音波の振動エネルギーの伝達量を材質毎に適した条件に合わせることにより、十分な接合強度で接合される。
【００４６】
尚、ここでは、上面電極１４の平面とリードフレーム１１のリード端子１１ｂの平面の高さがほぼ等しいため、胴体部４３には台座部を設けず、第１押圧部４１と第２押圧部４２の平面は、同一平面をなしている。
【００４７】
以上説明したように、上記参考の形態によれば、各接合部の材質の差に応じて突起の先端部の面積を変えたので、材質によらず同時に各接合部が確実に押圧されて超音波が伝播し、安定して十分な接合強度が得られる。これにより、接合に要する加工時間が短縮され、半導体装置における製造コストが低減できる利点がある。
【００４８】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係わる超音波接合具を示す図で、図３（ａ）はその超音波接合具の底面図、図３（ｂ）は半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子を板または帯状の接続導体にて接続する状態を示す断面図で、図３（ａ）の超音波接合具をＣ−Ｃ線に沿って切断し、図示の矢印方向から眺めたものである。本実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一の構成部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４９】
本実施の形態の超音波接合具は、図４に示すような、半導体チップ１３の上部電極１４の平面と異なる平面を有し、且つ半導体チップ１３の上面電極１４の材質と異なる材質からなるリードフレーム１１のリード端子１１ｂとに跨って板または帯状の接続導体１２が設けられてなる半導体装置において、上部電極１４およびリードフレーム１１のリード端子１１ｂに接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂを同時に超音波接合する場合の例である。
【００５０】
本実施の形態の超音波接合具５０は、図３に示すように、第１の実施の形態と参考の形態を合わせた構造となっている。
【００５１】
すなわち、第１押圧部５１と第２押圧部５２とは、半導体チップ１３の上面電極１４の平面とリードフレーム１１のリード端子１１ｂの平面との距離、すなわち高さの差（Δｈ）とに相当する段差を有している。この段差は、第２押圧部５２と胴体部５３との間に台座部５４を挿入することにより形成されている。
【００５２】
そして、第２押圧部５２に設けた四角錐台状の突起５６の先端部の面積を、第１押圧部５１に設けた四角錐台状の突起５５の先端部の面積より小さく形成している。
【００５３】
然るに、第１押圧部５１と第２押圧部５２に設けられた突起５５、５６により、同時に、接続導体１２の一端部１２ａと上面電極１４との接合部および接続導体１２の他端部１２ｂとの接合部を確実に押圧するとともに、接続導体１２の一端部１２ａおよびの他端部１２ｂへの押圧力を変えて、超音波の指導エネルギーの伝達量を材質毎に適した条件にあわせることにより、十分な接合強度で接合される。
【００５４】
以上説明したように、上記第２の実施の形態によれば、同時に各接合部が確実に押圧されて超音波が伝播し、安定して十分な接合強度が得られる。これにより、接合に要する加工時間が短縮され、半導体装置における製造コストが低減できる利点がある。
【００５５】
上述の実施の形態では、第１および第２押圧部に形成された突起が四角錘台形状突起の場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、さらに多角錐台形状突起、円錐台形状突起、または半球状突起としても構わない。
【００５６】
また、上述の第１および第２の実施の形態では、リードフレームのリード端子の平面が上面電極の平面より低い場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、反対にリード端子の平面が高い場合についても同様に適用できる。
【００５７】
更に、リードフレームのリード端子や上面電極の材質もこれに限定されるものではなく、種々変更して適用することができる。
【００５８】
次に、本発明の超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５９】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係わる超音波接合具を用いた半導体装置の製造工程を示す断面図で、図４（ａ）は組立て部品を示す断面図、図４（ｂ）は超音波接合工程を示す断面図、図４（ｃ）はモールドされた半導体装置を示す断面図である。
【００６０】
始めに、リードフレーム１１、接続導体１２および半導体チップ１３が用意され、超音波接合装置のチップマウンター部（図示せず）の収納部にそれぞれセットされる。
【００６１】
次に、アイランド部１１ａに半導体チップ１３が、例えば導電性ペーストを介して固着された後、接続導体１２がリードフレーム１１および半導体チップ１３上に載置されて接続導体の一端部１２ａと半導体チップの上面電極１４および接続導体の他端部１２ｂとリードフレームのリード端子１１ｂが重ね合わされる。
【００６２】
次に、リードフレーム１１が超音波接合部のステージブロック３１に移載され、第１の実施の形態に係わる超音波接合具を用いて超音波接合が行われる。即ち、超音波接合具２０の第１押圧部２１により接続導体の一端部１２ａと上面電極１４を、第２押圧部２２により接続導体の他端部１２ｂとリード端子１１ｂを同時に押圧して、超音波を印加することにより接続導体１２がリードフレームのリード端子１１ｂと上面電極１４に十分な強度で接合される。
【００６３】
次に、リードフレーム１１をモールド装置（図示せず）に移送して樹脂１５でモールドすることにより半導体装置が完成する。
【００６４】
以上説明したように、本発明の実施の形態による半導体装置の製造方法によれば、半導体チップの上面電極の平面とその平面が異なる位置にあるリードフレームのリード端子とに接続導体を同時にしかも十分な強度で接合してなる半導体装置が得られる。
【００６５】
図５は、本発明の参考の形態に係わる超音波接合具を用いた半導体装置の製造工程を示す断面図で、図５（ａ）は組立て部品を示す断面図、図５（ｂ）は超音波接合工程を示す断面図、図５（ｃ）はモールドされた半導体装置を示す断面図である。
【００６６】
図に示すように、本参考の形態は、参考の形態に係わる超音波接合具を用いる点を除いて上記第１の実施の形態に係わる超音波接合具を用いた半導体装置の製造工程と同一であり、同一構成部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００６７】
以上説明したように、本発明の参考の形態に係わる超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法によれば、半導体チップの上面電極と、該電極の材質と異なる材質のリードフレームのリード端子とに接続導体を同時にしかも十分な強度で接合してなる半導体装置が得られる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子とに跨って載置された接続導体を同時にしかも十分な強度で接合することができる。
【００６９】
従って、接続に要する加工時間が短縮され、半導体装置における製造コストが低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係わる超音波接合具を示す図で、図1（ａ）は超音波接合具の底面図、図１（ｂ）は、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子を接続導体にて超音波接合する状態を示す図で、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図２】 本発明の参考の形態に係わる超音波接合具を示す図で、図２（ａ）は超音波接合具の底面図、図２（ｂ）は、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子を接続導体にて超音波接合する状態を示す図で、図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図３】 本発明の第２の実施の形態に係わる超音波接合具を示す図で、図３（ａ）は超音波接合具の底面図、図３（ｂ）は、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子を接続導体にて超音波接合する状態を示す図で、図３（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図４】 本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図で、図４（ａ）は組立て部品を示す断面図、図４（ｂ）は超音波接合工程を示す断面図、図４（ｃ）はモールドされた半導体装置を示す断面図。
【図５】 本発明の参考の形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図で、図５（ａ）は組立て部品を示す断面図、図５（ｂ）は超音波接合工程を示す断面図、図５（ｃ）はモールドされた半導体装置を示す断面図である。
【図６】 従来の半導体装置を示す断面図。
【図７】 従来の超音波接合具を示す図で、図７（ａ）は超音波接合具の底面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１１、１０４ リードフレーム
１１ａ、１０４ａ アイランド部
１１ｂ、１０４ｂ リード端子
１２、１０３ 接続導体
１２ａ、１０３ａ 接続導体の一端部
１２ｂ、１０３ｂ 接続導体の他端部
１３、１０１ 半導体チップ
１４、１０２ 上面電極
１５ 樹脂
２０、４０、５０、１１１ 超音波接合具
２１、４１、５１ 第１押圧部
２２、４２、５２ 第２押圧部
２３、４３、５３ 胴体部
２４、５４ 台座部
２５、２６、４５、４６、５５、５６ 突起
３１ ステージブロック
１１２ 押圧部
１１３ 平面部
１１４ ローレット
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波接合装置の超音波接合具に係わり、特に、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子とに跨って載置された板または帯状の接続導体を同時に接合させるのに好適な超音波接合具、および該超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータードライバ、音声増幅用パワーＩＣ、情報機器のＡＣアダプタ等に用いられる大電力用の半導体装置としては、細い金属線に替えて、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子との接続に、帯状の接続導体を超音波接合してなるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１に開示された半導体装置では、図６に示すように、リードフレーム１０４のアイランド部１０４ａに載置された半導体チップ１０１の上面電極１０２に帯状の接続導体１０３の一端部１０３ａを重ね、押圧して超音波接合し、更にリードフレーム１０４のリード端子１０４ｂに接続導体１０３の他端部１０３ｂを重ね、押圧して超音波接合している。
【０００４】
そして、この超音波接合には、一般に、押圧面が平坦な超音波接合具が用いられている。
【０００５】
このため、接合部を個別に接合する従来の超音波接合装置では、冗長な加工時間を要し、半導体装置の製造コストの増大を招くなどの問題がある。
【０００６】
更に、また、超音波接合具の押圧面が平坦であるため、接合部材が滑りやすく、超音波接合具の振動エネルギーの伝達ロスが生じて十分な接合強度が得られない問題がある。
【０００７】
一方、従来の超音波接合装置の超音波ホーンには、電子部品が取り付けられる放熱プレートをフィンに接合するにあたり、超音波を印加した際に放熱プレートが滑らないように保持して十分な接合強度で放熱プレートをフィンに接合できるように、押圧部に突起が形成されているものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
この特許文献２に開示された従来の超音波ホーンの構造について、図７を用いて説明する。図７（ａ）はその超音波ホーンの底面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＥ−Ｅ線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図である。
【０００９】
図に示すように、超音波ホーン（図示せず）の先端に、超音波接合具１１１が取り付けられている。超音波接合具１１１の底面には、電子部品（図示せず）が取り付けられる放熱プレート（図示せず）とフィン（図示せず）の接合部を押圧する押圧部１１２を有している。押圧部１１２の中央は平面部１１３になっているが、残りの外周部には、複数の略角錐台状の突起が形成されており、接合時に滑り止めとなるローレット１１４を構成している。
【００１０】
この種の超音波接合装置では、超音波ホーンの押圧部は単一の平面形状をしているため上記特許文献１に開示された半導体装置のように、半導体チップの上面電極の上面とリードフレームのリード端子上面のステージブロックからの距離、すなわち高さが異なる場合、接続導体を同時に接合することはできず、上述した超音波接合工程を別々に行わなければならない。
【００１１】
更に、また、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子の材質が異なる場合、超音波接合条件が違うため、接続導体を同時に接合することはできず、上述した超音波接合工程を別々に行わなければならない。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−２７４２０６号公報（第２−３頁、図１）
【００１３】
【特許文献２】
特開２００１−３３４３７２号公報（第３頁、図４）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１および特許文献２に開示された超音波接合装置の超音波ホーンにおいては、接合部の高さが異なる複数の接続体、または接合部の材質が異なる複数の接続体を、同時にしかも十分な強度で接合できないという問題点がある。
【００１５】
本発明の目的は、半導体チップの上面電極の平面とその平面が異なる位置にあるリードフレームのリード端子とに接続導体を同時にしかも十分な接合強度で接合するのに好適な超音波接合具を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の別の目的は、半導体チップの上面電極の材質と異なる材質のリードフレームのリード端子とに接続導体を同時にしかも十分な接合強度で接合するのに好適な超音波接合具を提供することにある。
【００１７】
更に、本発明の別の目的は、半導体チップの上面電極の平面とその平面が異なる位置にあるリードフレームのリード端子に接続導体を同時にしかも十分な強度で接合してなる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１８】
更に、また、本発明の別の目的は、半導体チップの上面電極とこの上面電極の材質と異なる材質からなるリードフレームのリード端子に接続導体を同時にしかも十分な強度で接合してなる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の超音波接合具では、半導体チップの上面電極とこの上面電極の平面と異なる平面に位置するリードフレームのリード端子とに跨って載置された板または帯状の接続導体を前記上面電極とリード端子に対して同時に超音波接合する超音波接合具であって、前記半導体チップの上面電極と前記接続導体との接合部を押圧する第１押圧部と、前記第１押圧部と異なる平面に位置し、且つ前記リードフレームのリード端子と前記接続導体との接合部を押圧する第２押圧部と、前記第１および第２押圧部に形成された複数の突起とを有することを特徴としている。
【００２０】
本発明によれば、超音波ホーンの先端に取り付けられた超音波接合具に、複数の接合部の高さの差に倣った段差を有する複数の押圧部を設け、更にその押圧部に突起を形成しているので、同時に各接合部が確実に押圧されて超音波が伝播し、安定して十分な接合強度が得られる。
【００２３】
更に、上記別の目的を達成するために、本発明の半導体装置の製造方法では、上述の本発明に係わる超音波接合具を用いて、半導体チップの上面電極とこの上面電極の平面と異なる平面に位置するリードフレームのリード端子とに跨って載置された板または帯状の接続導体を前記上面電極とリード端子に対して十分な接合強度で超音波接合することを特徴としている。
【００２４】
本発明によれば、半導体チップの上面電極の平面とその平面が異なる位置にあるリードフレームのリード端子とに接続導体を同時にしかも十分な強度で接合してなる半導体装置が得られる。
【００２６】
本発明によれば、半導体チップの上面電極の材質と異なる材質のリードフレームのリード端子とに接続導体を同時にしかも十分な強度で接合してなる半導体装置が得られる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる超音波接合具を示す図で、図１（ａ）はその超音波接合具の底面図、図１（ｂ）はこの超音波接合具を用いて半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子を板または帯状の接続導体にて接続する状態を示す断面図で、図１（ａ）の超音波接合具をＡ−Ａ線に沿って切断し、図示の矢印方向から眺めたものである。
【００２９】
本実施の形態の超音波接合具は、図４に示すような、リードフレーム１１のアイランド部１１ａに載置された半導体チップ１３の上面電極１４とこの上面電極１４の平面と異なる平面に位置するリードフレーム１１のリード端子１１ｂとに跨って板または帯状の接続導体１２が設けられてなる半導体装置において、上面部電極１４およびリードフレーム１１のリード端子１１ｂに接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂを同時に超音波接合する場合の例である。
【００３０】
図１に示すように、超音波ホーン（図示せず）の先端に取り付けられる本実施の形態の超音波接合具２０では、その底面は、接続導体１２の一端部１２ａと半導体チップ１３の上面電極１４との接合部を押圧する第１押圧部２１と、接続導体１２の他端部１２ｂとリードフレーム１１のリード端子１１ｂとの接合部を押圧する第２押圧部２２とを有している。
【００３１】
そして、第２押圧部２２には、胴体部２３との間に半導体チップ１３の上面電極１４の平面とリードフレーム１１のリード端子１１ｂの平面との距離、すなわち高さの差（Δｈ）に相当する台座部２４が挿入されている。この台座部２４は、胴体部２３を加工して、胴体部２３と一体に形成してもよく、または胴体部２３と別個に予め形成されたものを胴体部２３に固着しても構わない。
【００３２】
さらに、第１押圧部２１および第２押圧部２２には、それぞれ同じ大きさの複数の四角錘台状突起２５および２６が格子状に形成され、接合部の面積の大きい第１押圧部２１に、より多くの突起２５が設けられている。
【００３３】
次に、本実施の形態の超音波接合具２０を用いて、接続導体１２を半導体チップ１３の上面電極１４とリードフレーム１１のリード端子１１ｂに超音波接合する場合について、図１を参照して説明する。
【００３４】
まず、アイランド部１１ａに半導体チップ１３が載置されたリードフレーム１１を超音波接合装置のステージブロック３１にセットし、半導体チップ１３のアルミニウム材からなる上面電極１４、および、例えば、ニッケルメッキされた銅からなるリードフレーム１１のリード端子１１ｂに跨ってアルミニウム材からなる板または帯状の接続導体１２を載置し、接続導体１２の一端部１２ａを上面電極１４に重ね、また他端部１２ｂをリード端子１１ｂに重ねる。
【００３５】
そして、超音波接合具２０を降下させ、接続導体１２の一端部１２ａを第１押圧部２１により上面電極１４に、また接続導体１２の他端部１２ｂを第２押圧部２２によりリードフレーム１１のリード端子１１ｂに同時に押圧する。続いて、接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂに水平方向の超音波を印加することで、半導体チップ１３の上面電極１４およびリード端子１１ｂと接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂが同時に超音波接合される。
【００３６】
すなわち、第１押圧部２１の突起２５、および第２押圧部２２の突起２６が接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂのそれぞれに食い込むことにより、各接合部の高さに微妙な寸法誤差があっても、各接合部が同時に押圧されて、超音波が確実に各接合部に伝播するので、十分な接合強度で接合される。
【００３７】
なお、この明細書で言うアルミニウム材とは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるものを言う。
【００３８】
以上説明したように、上記第１の実施の形態によれば、超音波接合具に複数の接合部の高さの差に倣った段差を有する複数の押圧部を設け、その押圧部に突起を形成して突起が接続導体に食い込むようにしたので、各接合部の高さに微妙な寸法誤差があっても各接合部が確実に押圧されて超音波が伝播する。
【００３９】
更に、単位面積当たりの突起の数が等しくなるように各接続部の突起の数を変えたので、各接合部に単位面積当たり等しい押圧力が印加されて、安定して十分な接合強度が得られる。これにより、接合に要する加工時間が短縮され、半導体装置における製造コストが低減できる利点がある。
【００４０】
（参考の形態）
図２は、本発明の参考の形態に係わる超音波接合具を示す図で、図２（ａ）はその超音波接合具の底面図、図２（ｂ）は半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子を板または帯状の接続導体にて接続する状態を示す断面図で、図２（ａ）の超音波接合具をＢ−Ｂ線に沿って切断し、図示の矢印方向から眺めたものである。本参考の形態において、上記第１の実施の形態と同一の構成部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４１】
本参考の形態の超音波接合具は、図４に示すような半導体装置において、半導体チップ１３の上面電極１４とリードフレーム１１のリード端子１１ｂの高さがほぼ等しく、半導体チップ１３の上面電極１４とその材質と異なる材質のリードフレーム１１のリード端子１１ｂとに跨って板または帯状の接続導体１２を載置し、上面電極１４およびリードフレーム１１のリード端子１１ｂに接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂを同時に超音波接合する場合の例である。
【００４２】
まず、図２に示すように、参考の形態の超音波接合具４０が、第１の実施の形態と異なる点は、接合部の材質に応じて、第１押圧部４１に設けられた四角錐台状突起４５の先端部の面積と、第２押圧部４２に設けられた四角錐台状突起４６の先端部の面積とに差を設けたことにある。
【００４３】
例えば、上面電極１４が金電極であり、リードフレーム１１のリード端子１１ｂが鉄と銅の合金（主成分は鉄）からなり、その材質（硬さ）に大きな差がある場合には、突起４６の先端部の面積を突起４５の先端部の面積より小さくして、リードフレーム１１のリード端子１１ｂに加わる単位面積当たりの押圧力を上面電極１４に加わる単位面積当たりの押圧力より高くすることができる。
【００４４】
実験によれば、アルミニウムと金、銅、鉄の超音波接合のし易さは、同じ超音波接合条件では金が最も容易で、以下銅、鉄の順であり、アルミニウムと鉄の超音波接合では、単位面積当たりの押圧力は高い方が良好であった。これは、超音波接合では、接合界面の酸化膜を壊して新生面同士を金属結合させているが、酸化膜が実質的に存在しない金に比べて酸化膜が強固な材質の材料ほど酸化膜を壊すためのエネルギーが必要なためと推定される。
【００４５】
これにより、第１押圧部４１と第２押圧部４２に設けられた突起４５、４６により、同時に、接続導体１２の一端部１２ａと上面電極１４との接合部および接続導体１２の他端部１２ｂとの接合部を確実に押圧するとともに、接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂへの押圧力を変えて、超音波の振動エネルギーの伝達量を材質毎に適した条件に合わせることにより、十分な接合強度で接合される。
【００４６】
尚、ここでは、上面電極１４の平面とリードフレーム１１のリード端子１１ｂの平面の高さがほぼ等しいため、胴体部４３には台座部を設けず、第１押圧部４１と第２押圧部４２の平面は、同一平面をなしている。
【００４７】
以上説明したように、上記参考の形態によれば、各接合部の材質の差に応じて突起の先端部の面積を変えたので、材質によらず同時に各接合部が確実に押圧されて超音波が伝播し、安定して十分な接合強度が得られる。これにより、接合に要する加工時間が短縮され、半導体装置における製造コストが低減できる利点がある。
【００４８】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係わる超音波接合具を示す図で、図３（ａ）はその超音波接合具の底面図、図３（ｂ）は半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子を板または帯状の接続導体にて接続する状態を示す断面図で、図３（ａ）の超音波接合具をＣ−Ｃ線に沿って切断し、図示の矢印方向から眺めたものである。本実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一の構成部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４９】
本実施の形態の超音波接合具は、図４に示すような、半導体チップ１３の上部電極１４の平面と異なる平面を有し、且つ半導体チップ１３の上面電極１４の材質と異なる材質からなるリードフレーム１１のリード端子１１ｂとに跨って板または帯状の接続導体１２が設けられてなる半導体装置において、上部電極１４およびリードフレーム１１のリード端子１１ｂに接続導体１２の一端部１２ａおよび他端部１２ｂを同時に超音波接合する場合の例である。
【００５０】
本実施の形態の超音波接合具５０は、図３に示すように、第１の実施の形態と参考の形態を合わせた構造となっている。
【００５１】
すなわち、第１押圧部５１と第２押圧部５２とは、半導体チップ１３の上面電極１４の平面とリードフレーム１１のリード端子１１ｂの平面との距離、すなわち高さの差（Δｈ）とに相当する段差を有している。この段差は、第２押圧部５２と胴体部５３との間に台座部５４を挿入することにより形成されている。
【００５２】
そして、第２押圧部５２に設けた四角錐台状の突起５６の先端部の面積を、第１押圧部５１に設けた四角錐台状の突起５５の先端部の面積より小さく形成している。
【００５３】
然るに、第１押圧部５１と第２押圧部５２に設けられた突起５５、５６により、同時に、接続導体１２の一端部１２ａと上面電極１４との接合部および接続導体１２の他端部１２ｂとの接合部を確実に押圧するとともに、接続導体１２の一端部１２ａおよびの他端部１２ｂへの押圧力を変えて、超音波の指導エネルギーの伝達量を材質毎に適した条件にあわせることにより、十分な接合強度で接合される。
【００５４】
以上説明したように、上記第２の実施の形態によれば、同時に各接合部が確実に押圧されて超音波が伝播し、安定して十分な接合強度が得られる。これにより、接合に要する加工時間が短縮され、半導体装置における製造コストが低減できる利点がある。
【００５５】
上述の実施の形態では、第１および第２押圧部に形成された突起が四角錘台形状突起の場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、さらに多角錐台形状突起、円錐台形状突起、または半球状突起としても構わない。
【００５６】
また、上述の第１および第２の実施の形態では、リードフレームのリード端子の平面が上面電極の平面より低い場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、反対にリード端子の平面が高い場合についても同様に適用できる。
【００５７】
更に、リードフレームのリード端子や上面電極の材質もこれに限定されるものではなく、種々変更して適用することができる。
【００５８】
次に、本発明の超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５９】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係わる超音波接合具を用いた半導体装置の製造工程を示す断面図で、図４（ａ）は組立て部品を示す断面図、図４（ｂ）は超音波接合工程を示す断面図、図４（ｃ）はモールドされた半導体装置を示す断面図である。
【００６０】
始めに、リードフレーム１１、接続導体１２および半導体チップ１３が用意され、超音波接合装置のチップマウンター部（図示せず）の収納部にそれぞれセットされる。
【００６１】
次に、アイランド部１１ａに半導体チップ１３が、例えば導電性ペーストを介して固着された後、接続導体１２がリードフレーム１１および半導体チップ１３上に載置されて接続導体の一端部１２ａと半導体チップの上面電極１４および接続導体の他端部１２ｂとリードフレームのリード端子１１ｂが重ね合わされる。
【００６２】
次に、リードフレーム１１が超音波接合部のステージブロック３１に移載され、第１の実施の形態に係わる超音波接合具を用いて超音波接合が行われる。即ち、超音波接合具２０の第１押圧部２１により接続導体の一端部１２ａと上面電極１４を、第２押圧部２２により接続導体の他端部１２ｂとリード端子１１ｂを同時に押圧して、超音波を印加することにより接続導体１２がリードフレームのリード端子１１ｂと上面電極１４に十分な強度で接合される。
【００６３】
次に、リードフレーム１１をモールド装置（図示せず）に移送して樹脂１５でモールドすることにより半導体装置が完成する。
【００６４】
以上説明したように、本発明の実施の形態による半導体装置の製造方法によれば、半導体チップの上面電極の平面とその平面が異なる位置にあるリードフレームのリード端子とに接続導体を同時にしかも十分な強度で接合してなる半導体装置が得られる。
【００６５】
図５は、本発明の参考の形態に係わる超音波接合具を用いた半導体装置の製造工程を示す断面図で、図５（ａ）は組立て部品を示す断面図、図５（ｂ）は超音波接合工程を示す断面図、図５（ｃ）はモールドされた半導体装置を示す断面図である。
【００６６】
図に示すように、本参考の形態は、参考の形態に係わる超音波接合具を用いる点を除いて上記第１の実施の形態に係わる超音波接合具を用いた半導体装置の製造工程と同一であり、同一構成部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００６７】
以上説明したように、本発明の参考の形態に係わる超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法によれば、半導体チップの上面電極と、該電極の材質と異なる材質のリードフレームのリード端子とに接続導体を同時にしかも十分な強度で接合してなる半導体装置が得られる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子とに跨って載置された接続導体を同時にしかも十分な強度で接合することができる。
【００６９】
従って、接続に要する加工時間が短縮され、半導体装置における製造コストが低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係わる超音波接合具を示す図で、図1（ａ）は超音波接合具の底面図、図１（ｂ）は、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子を接続導体にて超音波接合する状態を示す図で、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図２】 本発明の参考の形態に係わる超音波接合具を示す図で、図２（ａ）は超音波接合具の底面図、図２（ｂ）は、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子を接続導体にて超音波接合する状態を示す図で、図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図３】 本発明の第２の実施の形態に係わる超音波接合具を示す図で、図３（ａ）は超音波接合具の底面図、図３（ｂ）は、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子を接続導体にて超音波接合する状態を示す図で、図３（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図４】 本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図で、図４（ａ）は組立て部品を示す断面図、図４（ｂ）は超音波接合工程を示す断面図、図４（ｃ）はモールドされた半導体装置を示す断面図。
【図５】 本発明の参考の形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図で、図５（ａ）は組立て部品を示す断面図、図５（ｂ）は超音波接合工程を示す断面図、図５（ｃ）はモールドされた半導体装置を示す断面図である。
【図６】 従来の半導体装置を示す断面図。
【図７】 従来の超音波接合具を示す図で、図７（ａ）は超音波接合具の底面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１１、１０４ リードフレーム
１１ａ、１０４ａ アイランド部
１１ｂ、１０４ｂ リード端子
１２、１０３ 接続導体
１２ａ、１０３ａ 接続導体の一端部
１２ｂ、１０３ｂ 接続導体の他端部
１３、１０１ 半導体チップ
１４、１０２ 上面電極
１５ 樹脂
２０、４０、５０、１１１ 超音波接合具
２１、４１、５１ 第１押圧部
２２、４２、５２ 第２押圧部
２３、４３、５３ 胴体部
２４、５４ 台座部
２５、２６、４５、４６、５５、５６ 突起
３１ ステージブロック
１１２ 押圧部
１１３ 平面部
１１４ ローレット
Claims (6)
- 半導体チップの上面電極とこの上面電極の平面と異なる平面に位置するリードフレームのリード端子とに跨って載置された板または帯状の接続導体を前記上面電極とリード端子に対して同時に超音波接合する超音波接合具であって、
前記半導体チップの上面電極と前記接続導体との接合部を押圧する第１押圧部と、
前記第１押圧部と異なる平面に位置し、且つ前記リードフレームのリード端子と前記接続導体との接合部を押圧する第２押圧部と、
前記第１および第２押圧部に形成された複数の突起と、
を有することを特徴とする超音波接合具。 - 前記上面電極の平面と前記リードフレームのリード端子の平面との距離の差と、前記第１押圧部の平面と前記第２押圧部の平面との距離の差が等しくなるように、前記第１押圧部と前記第２押圧部に段差を設けたことを特徴とする請求項１記載の超音波接合具。
- 前記第１押圧部に設けられた突起の数と前記第２押圧部に設けられた突起の数とを、前記接合部の面積に応じて異ならしめたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波接合具。
- 前記第１および第２押圧部に形成された複数の突起が、多角錐台形状突起、円錐台形状突起または半球状突起であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の超音波接合具。
- 半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子に接続導体を超音波接合する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップの上面電極と接続導体との接合部を押圧する第１押圧部と、前記第１押圧部と異なる平面に位置し、且つ前記リードフレームのリード端子と前記接続導体との接合部を押圧する第２押圧部と、前記第１および第２押圧部に形成された複数の突起とを有する超音波接合具を用いて、
前記半導体チップの上面電極とこの上面電極の平面と異なる平面に位置する前記リードフレームのリード端子とに跨って載置された板または帯状の前記接続導体を前記上面電極と前記リード端子に対して同時に超音波接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第１および第２押圧部に形成された複数の突起が、多角錐台形状突起、円錐台形状突起または半球状突起である超音波接合具を用いることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003006563A JP3753426B2 (ja) | 2003-01-15 | 2003-01-15 | 超音波接合具および超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003006563A JP3753426B2 (ja) | 2003-01-15 | 2003-01-15 | 超音波接合具および超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004221294A JP2004221294A (ja) | 2004-08-05 |
| JP3753426B2 true JP3753426B2 (ja) | 2006-03-08 |
Family
ID=32896891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003006563A Expired - Fee Related JP3753426B2 (ja) | 2003-01-15 | 2003-01-15 | 超音波接合具および超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3753426B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4276989B2 (ja) * | 2004-09-29 | 2009-06-10 | 富士通株式会社 | 超音波接合用ボンディングツールおよび超音波接合方法 |
| JP4586508B2 (ja) * | 2004-10-06 | 2010-11-24 | 富士電機システムズ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP4047349B2 (ja) | 2004-11-09 | 2008-02-13 | 株式会社東芝 | 半導体装置製造用超音波接合装置、半導体装置、及び製造方法 |
| JP2006179704A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置 |
| JP4526957B2 (ja) * | 2005-01-13 | 2010-08-18 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置、ボンディング方法およびボンディングリボン |
| US20060163315A1 (en) * | 2005-01-27 | 2006-07-27 | Delsman Mark A | Ribbon bonding tool and process |
| JP4989437B2 (ja) * | 2007-12-14 | 2012-08-01 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2009194154A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Toshiba Corp | 超音波接合装置及び半導体装置の製造方法 |
| JP5566258B2 (ja) * | 2009-11-26 | 2014-08-06 | 京セラ株式会社 | 太陽電池モジュール及びその製造装置 |
| JP2012129467A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法、超音波接合装置、及び半導体装置 |
| WO2012165862A2 (ko) * | 2011-05-30 | 2012-12-06 | 주식회사 엘지화학 | 초음파 용접 장치 및 전극 구조체 강도를 개선한 이차 전지 |
| KR102211524B1 (ko) * | 2014-08-11 | 2021-02-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | 초음파 용접 장치, 이를 이용한 이차 전지 제조 방법 및 그 이차 전지 |
| DE102016204150A1 (de) * | 2016-03-14 | 2017-09-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren, Halbleitermodul, Stromrichter und Fahrzeug |
| CN118543951B (zh) * | 2024-08-01 | 2024-10-18 | 瑞浦兰钧能源股份有限公司 | 一种超声波焊接装置及超声波焊接方法 |
-
2003
- 2003-01-15 JP JP2003006563A patent/JP3753426B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004221294A (ja) | 2004-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3753426B2 (ja) | 超音波接合具および超音波接合具を用いた半導体装置の製造方法 | |
| CN107615464B (zh) | 电力用半导体装置的制造方法以及电力用半导体装置 | |
| US7179686B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JPH11195733A (ja) | 半導体装置の製造方法、半導体装置用導電性板および半導体装置 | |
| TWI351750B (en) | Stack package having reduced electrical connection | |
| JP2001274206A (ja) | 半導体パッケージ用接続導体、半導体パッケージ、及び半導体パッケージの組立方法 | |
| JP2009502026A (ja) | Ｍｏｓ電界効果トランジスタｂｇａの折り畳みフレームキャリヤ | |
| JP2014179435A (ja) | 超音波接合装置、超音波接合方法及び半導体装置 | |
| JP2003045920A (ja) | 電力用半導体装置及び電力用半導体装置の製造方法 | |
| JP2010040615A (ja) | 半導体装置 | |
| KR20070007194A (ko) | 반도체 칩 조립체의 형성 방법과 기판 상의 회로로부터반도체 칩으로 와이어 본드부를 형성하는 장치 | |
| JPH0636852A (ja) | プリント配線板への端子の接続法 | |
| JP5566296B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPWO2011030368A1 (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
| JP4374040B2 (ja) | 半導体製造装置 | |
| JP2000196005A (ja) | 半導体装置 | |
| EP0999586A2 (en) | Semiconductor device and method of producing same | |
| JP4601141B2 (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
| JP4550503B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2012015263A (ja) | ワイヤボンディング装置 | |
| JPS61247040A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2005011899A (ja) | リードフレーム及びそれを用いた電子部品 | |
| JP2024106812A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP3439890B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP2004349466A (ja) | 撮像装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041005 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050415 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050606 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050727 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050729 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050926 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051018 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051117 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051209 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051212 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091222 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091222 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111222 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121222 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121222 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131222 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |