JP6445584B2 - 半導体素子への接続のための焼結可能な固化したペーストをそれぞれ有しているキャリアおよびクリップ、対応する焼結用ペースト、ならびに対応する製造方法および使用 - Google Patents

半導体素子への接続のための焼結可能な固化したペーストをそれぞれ有しているキャリアおよびクリップ、対応する焼結用ペースト、ならびに対応する製造方法および使用 Download PDF

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Description

本発明は、少なくとも１つの半導体素子のためのキャリアであって、当該半導体素子への接続のための少なくとも１つの機能表面を有しているキャリアに関する。さらに、本発明は、少なくとも１つの半導体素子のためのクリップであって、当該半導体素子への接続のための少なくとも１つの機能表面を有しているクリップに関する。さらに、本発明は、そのようなキャリアまたはそのようなクリップを製造するための方法、ならびにキャリアまたはクリップの使用、および焼結用ペーストに関する。
冒頭で述べた形式のキャリアが、例えば独国特許出願公開第１０ ２００９ ０１７ ８５３号明細書から知られている。この既知のキャリアの製造時に、最初に焼結用ペーストが半導体素子の下面に付着される。次いで、半導体素子は、キャリアの機能表面に接触させられ、仮に固定される。その後、実際の接続が、ペーストを用いてキャリアを半導体素子へと焼結させることによって実行される。このようにして、半導体部品としてさらに処理される、層状のシステムが作り出される。
キャリアは、例えば、いわゆるリードフレームであってよく、半導体素子は、チップであってよい。
既知の方法においては、焼結用の材料またははんだが、別途のプロセスにおいて付着される。とりわけ、はんだの使用は高価であり、処理および材料のコストを増加させる。
本発明の目的は、半導体素子のためのキャリアまたはクリップであって、いずれの場合も半導体部品の製造を単純にするキャリアまたはクリップを提供することにある。さらに、本発明の目的は、そのようなキャリアまたはクリップの製造方法ならびに使用および焼結用ペーストを提供することにある。
本発明によれば、この目的が、キャリアについては請求項１の主題によって達成され、クリップについては請求項５の主題によって達成される。この目的は、方法については請求項９の主題によって、使用については請求項１２の主題によって、焼結用ペーストについては請求項１３の主題によって達成される。
本発明は、少なくとも１つの半導体素子のためのキャリアであって、当該半導体素子への接続のための少なくとも１つの機能表面を有するキャリアを提供するという考え方にもとづく。本発明によれば、キャリアの材料は、金属からなる。銀および／または銀化合物と０．１〜２％の脂肪酸または有機結合剤とを含む焼結可能な固化したペーストの層が、機能表面上に配置される。キャリアと層とが、半導体素子に接続することができる中間製品を形成する。
固化したペーストは、銀および／または銀化合物を含む。ペーストは、０．１％〜２％の脂肪酸または有機結合剤をさらに含む。換言すると、銀および／または銀化合物の他に、ペーストは、０．１％〜２％の脂肪酸または有機結合剤をさらに含む。固化したペーストは、銀および／または銀化合物ならびに０．１％〜２％の脂肪酸または有機結合剤を含む。
脂肪酸は、例えば、カプリル酸（オクタン酸）および／またはカプリン酸（デカン酸）および／またはラウリン酸（ドデカン酸）および／またはミリスチン酸（テトラデカン酸）および／またはパルミチン酸（ヘキサデカン酸）および／またはマルガリン酸（ヘプタデカン酸）および／またはステアリン酸（オクタデカン酸）および／またはアラキジン酸（エイコサン酸）および／またはベヘン酸（ドコサン酸）および／またはリグノセリン酸（テトラコサン酸）であってよい。固化したペーストは、好ましくは、カプリル酸（オクタン酸）および／またはラウリン酸（ドデカン酸）および／またはミリスチン酸（テトラデカン酸）および／またはパルミチン酸（ヘキサデカン酸）および／またはマルガリン酸（ヘプタデカン酸）および／またはステアリン酸（オクタデカン酸）を含む。
有機結合剤は、好ましくは、例えばメチルセルロースおよび／またはエチルセルロースおよび／またはエチルメチルセルロースおよび／またはカルボキシセルロースおよび／またはヒドロキシプロピルセルロースなど、セルロース誘導体などのポリマーである。
本発明は、キャリアおよび層を一緒に作り出すことができ、それらが焼結可能な中間製品を形成するという利点を有する。焼結可能な中間製品を、キャリアと半導体素子との間の焼結による接続だけを後に実行すればよいように、キャリアに半導体素子を備え付けるためにさらなる製造者によって使用することができる。キャリアまたはリードフレームを焼結可能な層と一緒に作り出し、その後に半導体素子に接続することが、より安価であることが明らかになっている。
焼結可能な固化したペーストから形成された層とともに、キャリアは、独立して取り扱うことができるとともに、時間的または空間的に別のプロセスにおいてさらに処理されることができる中間製品を形成する。
好ましくは、キャリアは、少なくとも１つの端子を有し、銀および／または銀化合物と０．１〜２％の脂肪酸または有機結合剤とを含む焼結可能な固化したペーストのさらなる層が、機能表面側において前記端子上に配置される。層を、クリップ、特に請求項５に記載のクリップに接続することができる。この実施形態は、機能表面にだけでなく、端子または複数の端子にも、１つの作業工程にて焼結可能な層を設けることができ、したがって製造プロセスがさらに単純化されるという利点を有する。
層の厚さが５μｍ〜１００μｍ、特に５μｍ〜５０μｍであると好都合であることが明らかになっている。
層は、２００ｎｍ〜２０μｍの粒子サイズを有する銀粒子を含むことができる。
本発明の技術的範囲において、半導体素子およびキャリア、特に請求項１に記載のキャリアに接続されるクリップが開示および請求される。クリップは、キャリアと同じ特徴を有し、すなわち半導体素子への接続のための少なくとも１つの機能表面を有し、クリップの材料は金属からなる。銀および／または銀化合物と０．１〜２％の脂肪酸または有機結合剤とを含む焼結可能な固化したペーストの層が、機能表面上に配置される。クリップおよび層が、半導体素子に接続することができる中間製品を形成する。キャリアに関連して説明した利点が、クリップにも当てはまる。
ペーストは、銀および／または銀化合物を含む。ペーストは、０．１％〜２％の脂肪酸または有機結合剤をさらに含む。換言すると、銀および／または銀化合物の他に、ペーストは、０．１％〜２％の脂肪酸または有機結合剤をさらに含む。固化したペーストは、銀および／または銀化合物ならびに０．１％〜２％の脂肪酸または有機結合剤を含む。
脂肪酸は、例えば、カプリル酸（オクタン酸）および／またはカプリン酸（デカン酸）および／またはラウリン酸（ドデカン酸）および／またはミリスチン酸（テトラデカン酸）および／またはパルミチン酸（ヘキサデカン酸）および／またはマルガリン酸（ヘプタデカン酸）および／またはステアリン酸（オクタデカン酸）および／またはアラキジン酸（エイコサン酸）および／またはベヘン酸（ドコサン酸）および／またはリグノセリン酸（テトラコサン酸）であってよい。固化したペーストは、好ましくは、カプリル酸（オクタン酸）および／またはラウリン酸（ドデカン酸）および／またはミリスチン酸（テトラデカン酸）および／またはパルミチン酸（ヘキサデカン酸）および／またはマルガリン酸（ヘプタデカン酸）および／またはステアリン酸（オクタデカン酸）を含む。
有機結合剤は、好ましくは、例えばメチルセルロースおよび／またはエチルセルロースおよび／またはエチルメチルセルロースおよび／またはカルボキシセルロースおよび／またはヒドロキシプロピルセルロースなど、セルロース誘導体などのポリマーである。
クリップの実施形態の利点に関して、キャリアに関連して開示および説明した利点が参照される。
少なくとも１つの半導体素子のためのキャリアまたは半導体素子への接続のためのクリップを製造するための本発明の方法は、構造付けられ、特に打ち抜き加工され、半導体素子への接続のための機能表面を有しているキャリアまたはクリップにもとづく。焼結用ペースト、特に銀を含む焼結用ペーストが、機能表面へと付着され、乾燥および固化のために加熱される。結果として、固化した焼結可能な層が、キャリアまたはクリップの機能表面上に形成される。このやり方で作り出された中間製品が、別途のプロセスにおいて半導体素子に接続される。
好ましくは、機能表面は、焼結用ペーストが付着される前に、結合剤、特に銀または銀化合物でコーティングされる。焼結用ペーストを、テンプレート印刷法、特にスプレー法またはディスペンス法によって付着することができる。
さらに、リードフレームパッケージを製造するための請求項１に記載のキャリアおよび／または請求項５に記載のクリップの使用が、本発明の技術的範囲において開示および請求される。加えて、キャリアおよび／またはクリップへの付着のための焼結用ペーストであって、請求項１〜４のいずれか一項に記載のキャリアおよび／または請求項５〜８のいずれか一項に記載のクリップに付着可能であることを特徴とする焼結用ペーストが、開示および請求される。
本発明を、添付の図面を参照しつつ、例示的な実施形態を用いて、以下でさらに詳しく説明する。
層が付着されたキャリアまたはリードフレームの側面図を示している。 焼結可能な層が付着されたクリップの側面図を示している。 図１および２に係るリードフレームおよびクリップを備える半導体部品を示している。
図１は、本発明の例示的な実施形態に係るキャリアまたはリードフレームの側面図を示している。キャリアは、それ自身は既知の方法によって製造される打ち抜き加工またはエッチングによる部品である。キャリアは、中間製品であり、さらなる別途の方法の工程において、例えばチップなどの半導体素子に接続される。この目的のために、キャリアは、半導体素子が配置される機能表面１０を有する。半導体素子をキャリアの機能表面１０に接続するために、焼結可能な固化したペーストで構成される層１２が、機能表面１０に付着される。層１２は、銀および／または銀化合物、ならびに０．１％〜０．２％の脂肪酸または有機結合剤を含んでいる。
層１２を生成するために、焼結用ペーストが、準備のプロセスにおいて機能表面１０に付着される。次いで、焼結用ペーストは、乾燥される。この場合、液体成分が室温において除去される。固化、すなわちペーストの乾燥は、ペーストの完全な焼結が生じないようなやり方で実行される。このため、固化したペーストまたは層１２は、後に実行される焼結プロセスのための残余の反応性を有する。
ペーストの乾燥は、好ましくは、ペーストから溶媒を可能な限り最大限に除去するが、乾燥後のペーストの内部において焼結プロセスが未だ完全には生じていないように、適切な温度、圧力、および空気の湿度で、適切な時間にわたって実行される。例えば、乾燥を、２００℃未満、より好ましくは１５０℃未満、例えば約１２０℃の温度で、好ましくは３〜６０分の時間にわたって実行することができる。従来の乾燥装置を、乾燥に用いることができる。
したがって、図１に係る層１２を有するキャリアは、例えば別の製造者によるさらなる製造プロセスへの中間製品として供給される予備形成物を形成する。この中間製品は、全体として安定であり、さらなる処理のために運搬するような取り扱いができる。これは、当初は湿っていた焼結用ペーストが固化され、したがって周囲温度において形状的に安定であるからである。
層のＣ−Ａｇ比は、Ｃ：Ａｇ＝１／１０００〜２／１００の範囲内にある。層に含まれる銀粒子の粒子サイズは、２００ｎｍ〜２０μｍである。
図２は、図１に係るキャリアと同様に固化した焼結可能ペーストまたは対応する層１２が設けられたクリップを示している。クリップの構成および製造については、図１に関連して述べた内容が参照される。
図３は、処理後のリードフレームパッケージを示している。換言すると、図１に係るリードフレームおよび図２に係るクリップは、とりわけ別の工程において図３に係るパッケージを形成するための中間製品としてさらにそれぞれ処理される。この目的のため、図３に係るクリップは、図３に示されるやり方でリードフレームおよびクリップに接続され、焼結される。
焼結は、液相を回避しながらの加熱による２つの構成部品の接続を意味するものと意図されている。
図３において、リードフレームは少なくとも１つの端子を有しており、この少なくとも１つの端子がクリップの対応する端子へと接続されていることを、さらに見て取ることができる。この発明では、図１および２に係る中間製品の場合と同様に付着された固化した焼結用ペーストを使用して実行される。この場合、焼結用ペーストまたは固化した層１２は、リードフレームの端子１１上またはクリップの端子１１上のいずれかに付着されてよく、したがってそれぞれの中間製品の一部を形成することができる。クリップと、チップまたは半導体素子と、リードフレームまたはキャリアとで構成される層構成が、さらなる工程において、いわゆるモールド化合物で包まれ、完結したリードパッケージが生み出される。
本発明および上述した例示的な実施形態は、処理および材料のコストが削減されるという利点を有する。

Claims (11)

  1. 半導体素子およびキャリアに接続され、前記半導体素子への接続のための少なくとも１つの機能表面（１０）を有しているクリップであって、
    当該クリップの材料は金属からなり、銀および／または銀化合物と０．１〜２％の脂肪酸または有機結合剤とを含む焼結可能な固化したペーストの層（１２）が、前記機能表面（１０）上に配置され、前記クリップと前記層（１２）とが、前記半導体素子に接続することができる中間製品を形成しており、前記層（１２）は後に実行される焼結プロセスのための残余の反応性を有する、ことを特徴とするクリップ。
  2. 前記キャリアは前記半導素子への接続のための少なくとも１つの機能表面（１０）を有しており、前記キャリアの材料は金属からなり、銀および／または銀化合物と０．１〜２％の脂肪酸または有機結合剤とを含む焼結可能な固化したペーストの層（１２）が、前記機能表面（１０）上に配置され、前期キャリアと前記層（１２）とが、前記半導体素子に接続することができる中間製品を形成しており、前記層（１２）は後に実行される焼結プロセスのための残余の反応性を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のクリップ。
  3. 少なくとも１つの端子（１１）を有しており、
    銀および／または銀化合物と０．１〜２％の脂肪酸または有機結合剤とを含んでおり、かつ、キャリア、特に請求項２に記載のキャリアに接続可能である焼結可能な固化したペーストのさらなる層（１２）が、前記機能表面（１０）側において前記端子（１１）上に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のクリップ。
  4. 前記層（１２）の厚さは、５μｍ〜１００μｍ、特に５μｍ〜５０μｍである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のクリップ。
  5. 前記層（１２）は、２００ｎｍ〜２０μｍの粒子サイズを有する銀粒子を含んでいる、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のクリップ。
  6. 前記脂肪酸は、カプリル酸（オクタン酸）および／またはラウリン酸（ドデカン酸）および／またはミリスチン酸（テトラデカン酸）および／またはパルミチン酸（ヘキサデカン酸）および／またはマルガリン酸（ヘプタデカン酸）および／またはステアリン酸（オクタデカン酸）である、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のクリップ。
  7. 前記有機結合剤は、メチルセルロースおよび／またはエチルセルロースおよび／またはエチルメチルセルロースおよび／またはカルボキシセルロースおよび／またはヒドロキシプロピルセルロースである、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のクリップ。
  8. 半導体素子への接続のための、請求項１〜７のいずれか一項に記載のクリップを製造するための方法であって、
    前記クリップが構造付けられ、前記半導体素子への接続のための機能表面（１０）が形成され、
    銀を含む焼結用ペーストが、前記機能表面（１０）上に付着され、
    前記焼結用ペーストが、乾燥および固化のために加熱される、方法。
  9. 前記機能表面（１０）は、前記焼結用ペーストが付着される前に、結合剤、特に銀または銀化合物でコーティングされる、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 前記焼結用ペーストは、テンプレート印刷法、スプレー法またはディスペンス法によって付着される、ことを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
  11. リードフレームパッケージを製造するための、請求項１に記載のクリップの使用。




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