JP4985012B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
続く配線工程で、外囲樹脂ケース5の内側に突き出した外部端子6のL形脚部6aと絶縁回路基板2の回路パターン2aとの間にボンディングワイヤ7を接続する。なお、この配線工程では、一般に超音波ボンディング法によりワイヤ7を接続している。また、配線工程後は樹脂ケース5の内部に封止樹脂9を充填し、ケース蓋8を被着して半導体装置の製品が完成する。
前記外部端子を外囲樹脂ケースの周壁部にあらかじめ形成した端子取付穴に前記金属ベース側から圧入して後付け装着し、前記外囲樹脂ケースの内側に、前記外部端子のL形脚部と金属ベースとの間に介装して外部端子を所定の装着位置に固定保持する絶縁物製の端子保持枠を設け、かつ前記配線導体にはリードフレームを採用してその一端を前記外部端子の脚部に接合し、他端を絶縁回路基板の回路パターン,ないし半導体チップの電極面に接合するものとし(請求項1)、具体的には次記のような態様でパッケージを構成する。
(1)前記の外囲樹脂ケースを共通部品として、このケースに装着する外部端子の配列を機種,およびユーザー指定の仕様に対して柔軟に対応できるようにするために、外囲樹脂ケースの周壁部に形成した端子取付穴を、機種によって異なる端子配列のすべてに対応するよう割り付けて形成する(請求項2)。
(2)また、外囲樹脂ケースの端子取付穴に圧入装着した外部端子をガタツキなしに安定保持させるために、外部端子の圧入部位にガタ防止用のサポート凸部を形成して樹脂ケースに圧入保持させるようにする(請求項3)。
(3)そして、前記の支持構造に対しては、外部端子のL形脚部と端子保持枠との間を接着剤で結合するようにし(請求項4)、ここで外部端子にリードフレームを超音波ボンディングする場合に、外部端子に加わる超音波振動の減衰するのを防ぐために、前記接着剤としてエポキシ系接着剤,アクリル系接着剤,あるいはウレタン系接着剤などの高弾性率の接着剤で結合する(請求項5)。
(4)さらに、超音波ボンディング,またはレーザ溶接法でリードフレームを半導体チップに接合する場合には、半導体チップの電極面に金属板を積層した上で、該金属板にリードフレームを重ねて超音波ボンディング,またはレーザ溶接して半導体チップの損傷を防止するようにする(請求項6)。
よう割り付けて鋳抜き形成しておき、続く組立工程では、外囲樹脂ケースに形成した前記端子取付穴から指定の端子配列に対応する端子取付穴を選択してここに外部端子を金属ベース側から圧入装着し、前記外囲樹脂ケースの内側であって前記外部端子のL形脚部と金属ベースとの間に絶縁物製の端子保持枠介装して外部端子を所定の装着位置に固定保持し、さらに該外囲樹脂ケースを半導体チップ,絶縁回路基板,金属ベースの積層組立体に組み付けた上で、前記外部端子の脚部と絶縁回路基板の回路パターン,ないし半導体チップとの間にリードフレームを接合して装置を組み立てるようにする(請求項7)。
しかも、外囲樹脂ケースの端子取付穴に外部端子を圧入装着したパッケージ構造に対して、その内部の配線導体にリードフレームを採用したことにより、次記のような効果が得られる。すなわち、従来装置ではアルミワイヤを内部の配線導体として外部端子に超音波ボンディングしている。しかしながら、線径の細いワイヤ7にボンディングツールを押しつけて行う超音波ボンディング法は、接合相手部材の取付け状態の影響を受け易く、そのために前記のように外囲樹脂ケースの端子取付穴に圧入した外部端子にガタツキが残っていると、超音波振動がワイヤ/外部端子間の接合面に効率よく加わらず、このためにワイヤの接合不良が生じて信頼性が低下する。
そして、機種毎に外部端子6の配列位置を指定して外囲樹脂ケース5に装着する際には、前記のように外囲樹脂ケース5の周壁部に割りつけて形成した多数の端子取付穴5aから機種,ユーザーの仕様により指定した端子取付穴5aを選択する。その上で、選択した端子取付穴5aに外部端子6を圧入して所定位置に装着する。
またこの実施例では、外囲樹脂ケース5の内側に突き出した外部端子6のL形脚部6aとケース底面に重ね合わせた金属ベース1との間を電気的に絶縁隔離するために、外部端子6の脚部6aの下面側に絶縁物製の端子保持枠11を介装して外部端子6を下支えするようにしている。この端子保持枠11は、樹脂ケース5と同等な樹脂材で作られたものであり、外部端子6を圧入装着した後に外囲樹脂ケース5の内側に端子保持枠11を装填した上で、外囲樹脂ケース5の下面側に重ね合わせた放熱用金属ベース1と外囲樹脂ケース5および端子保持枠11との間を接着剤12(例えばシリコーン接着剤)で固着する。なお、外部端子6の脚部裏面側に重ねて端子保持枠11を介装するために、外囲樹脂ケース5の下半部内側にはあらかじめ端子保持枠11が嵌入する凹状段部を形成しておく。
一方、外囲樹脂ケース5の端子取付穴5aに圧入装着した外部端子6をガタツキなしに固定支持させるために、本発明では次記のような手段を講じて外部端子6を所定の装着位置にガタ無しに固定保持させるようにしており、その実施態様を図4,図5に示す。
なお、接着剤16の弾性率が低いと、リードフレーム10を外部端子6に超音波ボンディングする際に、ボンディングツールから外部端子6の脚部表面に加わる超音波振動が吸収,減衰してリードフレーム10の接合不良を引き起こすおそれがあることから、接着剤16には高弾性率の接着剤を用いるのがよい。このような条件に適合する接着剤としては、エポキシ系接着剤,アクリル系接着剤,あるいはウレタン系接着剤などがある。
2 絶縁回路基板
2a 回路パターン
3 半導体チップ
4 半田接合部
5 外囲樹脂ケース
5a 端子取付穴
6 外部端子
6a 脚部
6b サポート凸部
10 リードフレーム
11 端子保持枠
12,16 接着剤
14 超音波接合部
15 金属板
18 レーザ溶接部
Claims (8)
- 半導体チップと、半導体チップをマウントした絶縁回路基板と、放熱用金属ベースとの積層組立体に外囲樹脂ケースを組合せ、該外囲樹脂ケースの周壁上に配列して設けた外部端子のL形脚部をケース内側に突き出した上で、該外部端子の脚部と前記絶縁回路基板の回路パターンまたは半導体チップとの間に配線導体を接続した半導体装置において、
前記外部端子を外囲樹脂ケースの周壁部にあらかじめ形成した端子取付穴に前記金属ベース側から圧入して装着し、前記外囲樹脂ケースの内側に、前記外部端子のL形脚部と金属ベースとの間に介装して外部端子を所定の装着位置に固定保持する絶縁物製の端子保持枠を設け、かつ前記配線導体にはリードフレームを採用してその一端を前記外部端子の脚部に接合し、他端を絶縁回路基板の回路パターン,ないし半導体チップの電極面に接合して組み立てたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、外囲樹脂ケースの周壁部に形成した端子取付穴を、機種によって異なる端子配列のすべてに対応するよう割り付けて形成したことを特徴とする半導体装置。
- 請求項1に記載の半導体装置において、外部端子の圧入部位にガタ防止用のサポート凸部を形成したことを特徴とする半導体装置。
- 請求項1に記載の半導体装置において、外部端子のL形脚部と端子保持枠との間を接着剤で結合したことを特徴とする半導体装置。
- 請求項4に記載の半導体装置において、外部端子のL形脚部と端子保持枠との間を接合する接着剤が、高弾性率のエポキシ系接着剤,アクリル系接着剤,ウレタン系接着剤のいずれかであることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1に記載の半導体装置において、半導体チップの上面電極面に金属板を積層し、該金属板にリードフレームを重ねて超音波ボンディング,またはレーザ溶接して接合したことを特徴とする半導体装置。
- 請求項1に記載の半導体装置の製造方法であって、外囲樹脂ケースの成形工程で、そのケース周壁部に端子取付穴を機種によって異なる端子配列のすべてに対応するよう割り付けて鋳抜き形成し、組立工程では、外囲樹脂ケースに形成した前記端子取付穴から指定の端子配列に対応する端子取付穴を選択してここに外部端子を金属ベース側から圧入装着し、前記外囲樹脂ケースの内側であって前記外部端子のL形脚部と金属ベースとの間に絶縁物製の端子保持枠介装して外部端子を所定の装着位置に固定保持し、さらに該外囲樹脂ケースを半導体チップ,絶縁回路基板,金属ベースの積層組立体に組み付けた上で、前記外部端子の脚部と絶縁回路基板の回路パターン,ないし半導体チップとの間にリードフレームを接合したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項7に記載の半導体装置の製造方法において、振動周波数20〜80kHz,振幅10〜50μmの条件によりリードフレームを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。
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