JPH04145630A - 半導体装置及びその実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置及びその実装方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の半導体装置では、半導体素子をバツケージ内に装
着した後、半導体素子の電極とパッケージの電極（外部
信号）取り出し用端子間をボンディングワイヤで結線す
ることによって、半導体素子からの信号をパッケージの
外部に取り出す方法が取られていた。この方法で実装し
た半導体装置では、数十ＧＨｚ以上の高い周波数領域で
使用するとき、ボンディングワイヤのインダクタンス成
分等により高周波特性が劣化するという問題があった・ この問題を解決するために提案された端子接続法として
、第５図に示すフィルムキャリア（特開平１−２７０３
２６号参照）を用いる方法がある。

フィルムキャリア３は、絶縁性フィルム１２と、その下
に形成した導体層１６とからなるインピーダンス整合の
とれた高周波信号伝送用配線１５と、半導体素子を搭載
するための開口部１４と、半導体素子とパッケージの端
子間を接続するための、インナーリード１３ａおよびア
ウタリード１３ｂから構成される。

前記のフィルムキャリアを用いて半導体素子を実装した
半導体装置を第６図に示す。フィルムキャリア３のイン
ナーリード１３ａを半導体素子１の電極に接続した後、
フィルムキャリア３のアウタリード１３ｂをパッケージ
筐体１１に設けられた電極取り出し用端子４に接続する
。次に、半導体素子１の裏面と金属ベース５との間にあ
らかじめ設置した半田または共晶合金６に酸化防止のた
めのフラックスを塗布した後、半田または共晶合金６を
加熱溶融させて半導体素子１を金属ベース５に固着させ
る（このことをダイボンディングという）。その後、蓋
２でパッケージ筐体１１を気密封止することによって半
導体装置を完成する。

しかし、この方法では、ダイボンディングした後、溶剤
により半田または共晶合金６の酸化防止に用いたフラッ
クスを除去する必要があるため、フィルムキャリア３を
構成する第５図に示した絶縁性フィルム１２の樹脂材料
が溶剤により膨潤し、端子の接続信頼性が劣化するとい
う問題がある。さらに、リードボンディング時の加熱に
よりフィルムキャリア３が変形して、半導体素子１が金
属ベース５から浮き上がってしまうため、半導体素子ｌ
の裏面が半田または共晶合金６と接触せず、半導体素子
１を金属ベース５と良好に固着できないという問題があ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の問題を解決するためには、酸化防止用のフラック
スを用いない固着法であり、かつ半導体素子１の浮き上
がりを許容できる固着法が必要となる。通常、酸化防止
用のフラックスを用いないで、半田または共晶合金６を
加熱溶融させると、第７図に示すように半田または共晶
合金６の表面に酸化膜１７が形成されて、半田または共
晶合金６と半導体素子１の裏面のメタライズ層１８とで
合金が形成されないため、半導体素子１を金属ベース５
に固着させるのが困難となる。この酸化膜１７を除去す
る方法として、半導体素子１を振動させて半田または共
晶合金をスクランブルする方法があるが、フィルムキャ
リアを用いた半導体装置には適用できないという問題が
ある。

本発明の目的は、半導体素子とパッケージの端子とをフ
ィルムキャリアを用いて接続する半導体装置において、
酸化防止用のフラックスを用いないで半導体素子をパッ
ケージに固着させるとともに、半導体素子の浮き上がり
に対応でき、信頼性の高い半導体装置およびその実装方
法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明の半導体装置は、
金属ベースと電極取り呂し用端子を具備するパッケージ
と、前記パッケージ内に搭載された半導体素子と、前記
パッケージ内部で前記半導体素子の電極と前記電極取り
出し用端子とを接続するフィルムキャリアとを有する半
導体装置において、前記金属ベースの内部に、前記半導
体素子を支持するための上下方向に動く支持体を設けた
ことを特徴とする。

また、前記金属ベースにねじ穴が貫通して設けられ、か
つ前記支持体が前記ねじ穴に螺合するように前記支持体
にねじ部が設けられ、前記支持体を回転させることによ
り上下方向に動くようになっていることを特徴とする。

また、前記半導体素子と前記支持体との間に前記半導体
素子を搭載するための平板を設けたことを特徴とする。

さらに、前記平板に前記半導体素子を受け入れるための
少なくとも１個の凹部を設けたことを特徴とする。

また、本発明の半導体装置の実装方法は、半導体素子裏
面と、前記支持体または前記平板との間に、半田または
共晶合金を設置する工程と、前記半田または共晶合金を
還元雰囲気中で加熱溶融させる工程と、半導体素子の電
極とパッケージの電極取り出し用端子とをフィルムキャ
リアを用いて電気的に接続した状態で、前記支持体を上
方向に動かすことによって前記半導体素子を前記支持体
または前記平板上に接着する工程を含むことを特徴とす
る。

［作用］ 本発明では、金属ベース内に設けた支持体を上方向に動
かすことによって、半導体素子と支持体または平板との
間に配置した半田または共晶合金を均一に加圧すること
により酸化膜を破断除去することができるので、酸化防
止用のフラックスを使用することなく、酸化膜を除去で
き、半導体素子をパッケージの金属ベースに良好に固着
することができる。

また、加熱によりフィルムキャリアが変形して半導体素
子が浮き上がっていた場合でも、支持体を上方向に動か
すことにより、半導体素子と支持体または平板とをしっ
かりと接続することができる。

〔実施例］ 実施例１ 第１図は、本発明の第１の実施例を説明するための図で
あり、（ａ）は半導体装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の
Ａ部詳細図である。本実施例では、金属ベースＳ、パッ
ケージ筐体１１、電極（外部信号）取出し用端子４、気
密封止用蓋２、半導体素子１、半導体素子１の電極とパ
ッケージの端子４間を電気的に接続するフィルムキャリ
ア３、半導体素子１を搭載するための金属からなる平板
９、金属ベース５内にあって平板９を上下に移動させる
ことが可能な支持体８から構成される。

以下、本実施例の半導体装置の実装方法について説明す
る。まず、半導体素子１の電極をフィルムキャリア３の
インナーリード１３ａに接続し、半田または共晶合金６
、例えばＰｂ５ｎ等をあらかじめコートした平板９上に
置いた後、フィルムキャリア３のアウタリード１３ｂを
端子４に電気的に接続されているパッケージ内の端子に
熱圧着法等を用いて接続する。次に、窒素雰囲気中で加
熱した状態（第４図（ａ））で、第１図（ａ）に示すよ
うにねじ穴１９に挿入され、該ねじ穴１９に螺合するよ
うに側面がねじを切られた支持体８を回転させることに
より、平板９を上方向に押し上げることによって、半田
または共晶合金６を加圧して（第４図（ｂ））、半田ま
たは共晶合金６の表面に形成された酸化膜１７を破断除
去する（第４図（Ｃ））。これにより、半田または共晶
合金６は横方向に流れ、半導体素子１の裏面と平板９の
固着が可能となる。さらに、第１図（ａ）に示すように
、樹脂またはレーザ溶接等を用いて、封止溝７に挿入さ
れた支持体８を固定する。その後、蓋２を取り付け、最
終的な気密封止を行う。

このように本実施例では、金属ベース５内に設けた支持
体８を上方向に動かすことによって、半導体素子１と平
板９との間に配置した半田または共晶合金６を均一に加
圧することにより酸化膜１７を破断除去することができ
るので、酸化防止用のフラックスを使用することなく、
酸化膜１７を除去でき、半導体素子１をパッケージの金
属ベース５に良好に固着することができる。

また、加熱によりフィルムキャリア３が変形して半導体
素子ｌが浮き上がっていた場合でも、支持体８を上方向
に動かすことにより、半導体素子１と平板９とをしっか
りと接続することができる。

なお、本実施例において、平板９を用いず、金属からな
る支持体８の上面と半導体素子１の裏面との間に半田ま
たは共晶合金６、例えばＰｂ５ｎ等を設置して、上記方
法と同様にしてダイボンデイングすることも可能である
。

また、半導体素子１の裏面および平板９にあらかじめ半
田または共晶合金６を予備コートすれば、効果はさらに
増大し、接続信頼性がより一層高くなる。

実施例２ 第２図は、本発明の第２の実施例の半導体装置の断面図
である。本実施例では、半導体装置の構造および実装工
程は実施例１と同様であるが、支持体８を実施例１の支
持体よりも長いものを使用した。本実施例の支持体８の
側面もねじ切られている。このような構造により、半導
体素子ｌを平板９に固著し、封止溝７を封止して半導体
装置が完成した後に、当該半導体装置を他の基板やケー
スに固定するためのスタッドとして支持体８を使用する
ことができる。

実施例３ 第３図は本発明の第３の実施例を説明するための図であ
り、（ａ）は半導体装置の断面図、（ｂ）は凹部を形成
した平板への半導体素子の搭載を示す図、（ｃ）は（ｂ
）のＡ−Ａ′断面図である。

半導体装置の実装工程は実施例１と同様である。

本実施例では、パッケージ内に厚みの異なる複数個の半
導体素子１を搭載する場合である。全ての半導体素子１
の上面の高さが同じになるように、個々の半導体素子１
の厚みを考慮した深さの溝１０を平板９に設ける。また
、溝ｌｏ内の表面に半田または共晶合金６、例えばＰＢ
Ｓｎをコートしておく。これにより厚みの異なる半導体
素子ｌを複数個搭載する場合でも、スタッド兼用支持体
８を回転させて平板９を押し上げることにより、それぞ
れのＰｂ５ｎにほぼ均一に圧力が加わり、半導体素子と
金属ベースとを良好に固着することができる。

以上本発明を前記実施例に基づいて具体的に説明したが
、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は勿論である。例えば前記実施例では、上下方向に動く
支持体として側面にねじ部を設けたものを使用したが、
ねじ部を設けないスタッドや、ばね材等を用いてもよい
。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、酸化防止用のフラッ
クスを用いないで半導体素子をパッケージに良好に固着
することができ、かつ半導体素子が浮き上がった場合で
も半導体素子とパッケージを良好に接続することができ
る。従って、組立てが容易で、かつ信頼性の高い半導体
装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例の断面図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）の一部拡大図、第２図は本発明の
第２の実施例の断面図、第３図（ａ）は本発明の第３の
実施例の断面図、第３図（ｂ）は凹部を形成した平板へ
の半導体素子の搭載を示す図、第３図（ｃ）は第３図（
ｂ）のＡ−Ａ’断面図、第４図（ａ）〜（Ｃ）は本発明
における加圧による酸化膜除去の様子を示す図、第５図
はフィルムキャリアを示す一部切断斜視図、第６図は従
来の半導体装置の断面図、第７図は加圧しない場合のダ
イボンディング時の半田または共晶合金の断面の様子を
示す図である。 １・・・半導体素子 ２・・・気密封止用蓋 ３・・・フィルムキャリア ４・・・電極取り出し用端子 ５・・・金属ベース ６・・・半田または共晶合金 ７・・・封止溝 ８・・・支持体 ９・・・平板 １０・・・凹部 １１・・・パッケージ筐体 １３ａ・・・インナーリード １３ｂ・・・アウタリード １７・・・酸化膜 １９・・・ねじ穴 特許出願人　日本電信電話株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属ベースと電極取り出し用端子を具備するパッケ
   ージと、前記パッケージ内に搭載された半導体素子と、
   前記パッケージ内部で前記半導体素子の電極と前記電極
   取り出し用端子とを接続するフィルムキャリアとを有す
   る半導体装置において、前記金属ベースの内部に、前記
   半導体素子を支持するための上下方向に動く支持体を設
   けたことを特徴とする半導体装置。 ２、前記金属ベースにねじ穴が貫通して設けられ、かつ
   前記支持体が前記ねじ穴に螺合するように前記支持体に
   ねじ部が設けられ、前記支持体を回転させることにより
   上下方向に動くようになっていることを特徴とする請求
   項１記載の半導体装置。 ３、前記半導体素子と前記支持体との間に前記半導体素
   子を搭載するための平板を設けたことを特徴とする請求
   項１または２記載の半導体装置。 ４、前記平板に前記半導体素子を受け入れるための少な
   くとも１個の凹部を設けたことを特徴とする請求項３記
   載の半導体装置。 ５、半導体素子裏面と、請求項１、２記載の支持体また
   は請求項３、４記載の平板との間に、半田または共晶合
   金を設置する工程と、前記半田または共晶合金を還元雰
   囲気中で加熱溶融させる工程と、半導体素子の電極とパ
   ッケージの電極取り出し用端子とをフィルムキャリアを
   用いて電気的に接続した状態で、前記支持体を上方向に
   動かすことによって前記半導体素子を前記支持体または
   前記平板上に固着する工程を含むことを特徴とする半導
   体装置の実装方法。