JPH0429333A

JPH0429333A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0429333A
Application number: JP13488190A
Authority: JP
Inventors: Akio Sato; 昭雄佐藤
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 1990-05-24
Filing date: 1990-05-24
Publication date: 1992-01-31
Anticipated expiration: 2011-09-25
Also published as: JP2538394B2

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、２つのリードのフランジ部の間に半導体素子
が挾まれて半田付けされた構造を有する半導体装置の製
造方法に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］同軸上
に対向配置された２本のリードの先端部に形成された釘
頭状のヘッダ部（以下、フランジ部と称する）の間に半
導体チップが挟まれた構造のダイオードがある。この種
のダイオードは小信弯用から電力用まで広く使用されて
いる。ところで、電力用ダイオードの場合には、その放
熱性を少しでも向上する必要がある。放熱性を向上させ
る有効な手段としてリード線径を太くする方法があるが
、曲げ加工等の点で太くするにも限界がある。従って、
フランジ部を肉厚に形成してこれを放熱板として有効に
機能させることができれば望ましい。しかしながら、フ
ランジ部は棒状のリード部の先端を軸方向に押し潰して
形成するため、これを肉厚に形成することは困難である
。

そこで、本発明は放熱性の良い半導体装置を容品に製造
することが可能な方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するための本発明は、実施例を示す図面
の符号を参照して説明すると、リード部７．８と該リー
ド部７．８の先端部に形成されたフランジ部９．１０と
をそれぞれ有する第１及び第２のリード１．２を有し、
前記第１のり一ド１のフランジ部９と前記第２のリード
２のフランジ部１０との間に第１の半田層１１と第１の
金属部材３と第２の半田層１２と半導体素子５と第３の
半田層１３と第２の金属部材４と第４の半田層１４とが
順に配置された半導体装置を製造する方法において、一
方の主面に第１の凹部１８を有し且つ該第１の凹部１８
の底面に第１のリード挿入孔２０と第１のガス導入孔２
１が形成されている第１の治具１５と、一方の主面に第
２の凹部１９を有し且つ該第２の凹部１９の底面に第２
のリード挿入孔２２と第２のガス導入孔２３が形成され
ている第２の治具１６とを用意する工程と、前記第１及
び第２のリード１．２のリード部７．８を前記第１及び
第２のリード挿入孔２０．２２にそれぞれ挿入し、前記
第１及び第２の治具１５．１６の前記第１及び第２の四
部１８．１９の組み合せによって形成された空間領域２
４の中に前記第１のリード１のフランジ部９と、第１の
半田層１１と、第１の金属部材３と、第２の半田層１２
と、半導体素子５と、第３の半田層１３と、第２の金属
部材４と、第４の半田層１４と、前記第２のり−ド２の
フランジ部１０とをこの順番に積層配置する工程と、前
記第１及び第２のガス導入孔２１．２３と前記第１及び
第２の治具１５．１６の対向面間のガス導入路２５とを
介して前記空間領域２４に非酸化性ガスを導入し、且つ
前記第１、第２、第３及び第４の半田層１１．１２．１
３．１４を加熱して前記第１のリード１のフランジ部９
と前記第１の金属部材３と前記半導体素子５と前記第２
の金属部材４と前記第２のリード２のフランジ部１０と
を前記第１、第２、第３及び第４の半田層１１．１２．
１３．１４によってそれぞれ固着する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法に係わるものであ
る。

［作　用］本発明によれば、フランジ部９．１０と半導体素子５と
の間にリード１．２とは別体の金属部材３．４を介した
半導体装置を提供できる。従って、金属部材３．４の肉
厚及び径を自由に設定でき、これを放熱体として有効に
機能させることができる。結果として、放熱性の向上し
た半導体装置を提供できる。また、本発明では加熱する
ときに半円層１１．１２．１３．１４の収容される領域
に第１及び第２のガス導入孔２１．２３と第１及び第２
の治具１５．１６間のガス導入路２５の複数箇所から非
酸化性ガスを供給するので、各半田層１１．１２．１３
．１４の周辺を良好に非酸化性ガス雰囲気にできる。従
って、半田の酸化が良好に防止されて半田付けの接続強
度が十分に高くなり、且つ半導体装置の電気的特性も良
好になる。

［実施例］次に、第１図〜第５図を参照して本発明の１実施例に係
わる電力用ダイオードの製造方法を説明する。

本実施例によって製造する同軸リード型電力用ダイオー
ドは、第２図及び第５図に示すように第１及び第２のリ
ード１．２と、第１及び第２の金属部材３．４と、半導
体素子としてのダイオードチップ５と、樹脂封止体６と
から成る。

第１及び第２のリード１．２は、直線状に延びている棒
状リード部７．８と、この棒状リード部７．８の先端部
を釘頭状（鍔状）に押し潰すことによって形成されたフ
ランジ部９．１０とをそれぞれ有している。ヘッダとし
てのフランジ部９．１０は比較的肉薄であるので、プレ
ス加工で容易且つ安価に形成することができる。

第１及び第２の金属部材３．４は、略台形の金属ブロッ
クであり、放熱性の良い銅（Ｃｕ）ブロックの表面に半
田付性の良いＮｉにニッケル）メツキ層を設けたもので
ある。第１の金属部材３の一方及び他方の表面には第１
及び第２の半田層１１．１２が設けられ、第２の金属部
材４の一方及び他方の表面には第３及び第４の半田層１
３．１４が設けられている。

ダイオードチップ５はｐｎ接合を含む半導体基板と、こ
の基板の一対の主面に設けられた一対のニッケル電極層
とから成る。なお、ニッケル電極層が半田層１２．１３
を介して金属部材３．４に固着される。

第２図に示す組立部品に基づいて第５図の電力用ダイオ
ードを製作する時には、第１図、第３図及び第４図に示
す第１及び第２の治具１５．１６及び板１７を用意する
。第１及び第２の治具１５．１６は互いに対向する主面
に第１及び第２の凹部１８．１９を有する。第１図及び
第３図にはダイオード１個分に対応する凹部１８．１９
のみがボされているが、実際には第１及び第２の治具１
５．１６に多数の凹部１８．１９が縦横に蜂の巣状に設
けられている。第１の治具１５の第１の凹部１８と第２
の治具１６の第２の凹部１９はほぼ等しい深さで形成さ
れている。

第１の凹部１８の底面には特に第４図から明らかなよう
に第１のリード挿入孔２０とこれを離間して包囲する複
数（４個）の第１のガス導入孔２１が形成されている。

第２の四部１９の底面にも同様に第２のリード挿入孔２
２とこれを離間して包囲する複数の第２のガス導入孔２
３が形成されている。なお、第１及び第２のリード挿入
孔２０．２２は第１及び第２の凹部１８．１９の底面の
中央に配置されている。また、第１及び第２の凹部１８
．１９の底面は逆円錐又は逆円錐台状に形成されている
。また、第１及び第２のガス導入孔２１．２３はフラン
ジ部９．１０が配置される領域よりも外側に位置してい
る。

次に、第１の治具１５と第２の治具１６をその一方の主
面を上向きにして配置した後、第１のり−ド１のリード
部７及びフランジ部９がそれぞれ第１のリード挿入孔２
０及び第１の凹部１８に収容されるように第１のリード
１を治具１５に配置し、また、第２のり一ド２のリード
部８及びフランジ部１０がそれぞれ第２のリード挿入孔
２２及び第２の四部１９に収容されるように第２のり一
ド２を第２の治具１６に配置する。フランジ部９及び１
０の周縁はそれぞれ第１及び第２の凹部１８．１９の底
面に形成されたテーパ一部に当接する。従って、フラン
ジ部９．１０の径にバラツキがあってもフランジ部９．
１０は凹部１８．１９の底面に安定的に接触する。

続いて、第３図に示すように第１の治具１５の第１の凹
部１８に第１の金属部材３とダイオードチップ５をフラ
ンジ部９の上に順次重ねて配置する。また、第２の治具
１６の第２の凹部１９には第２の金属部材４をフランジ
部１０の上に重ねて配置する。なお、上記の第１の四部
１８の深さはフランジ部９と半田層１１と金属部材３と
半田層１２とダイオードチップ５の合計の厚さにほぼ等
しい。また、第２の凹部１９の深さは、フランジ部１０
と半田層１４と金属部材４と半田層１３との合計の厚さ
にほぼ等しい。また、第１の凹部１８の径は第１の金属
部材３及びダイオードチップ５の径にほぼ等しく、第２
の凹部１９の径は第２の金属部材４の径にほぼ等しい。

次に、第３図に示すように、第２の治具１６の一方の主
面に板１７を載置して第２の金属部材４の落下を防止し
て第２の治具１６をその一方の主面が下向きになるよう
に反転させ、第１の治具１５と第２の治具１６とが板１
７を介してその一方の主面が互いに対向し且つ第１及び
第２の四部１８．１９が互いに対向するように配置する
。続いて、第１の治具１５と第２の治具１６の界面から
板１７を抜き取って第１の治具１５と第２の治具１６と
を０．３ｍｍ程度離間して配置する。これにより、第１
及び第２の凹部１８．１９で形成された空間領域２４に
第１の金属部材３とダイオードチップ５と第２の金属部
材４とがこの順番で一方のフランジ部９の上に配置され
る。また、第１及び第２の治具１５．１６間にスペーサ
（図示せず）に基づいて生じた間隙がガス導入路２５と
なる。

なお、第１のガス導入孔２１は第１の半田層１１に近接
し、第２のガス導入孔２３は第４の半田層１４に近接し
、ガス導入路２５は第２及び第３の半田層１２．１３に
近接している。

次に、おもりを載せるなどの手段によって第２のリード
２をフランジ部９の側に軽く押圧する。

これによって、第１の金属部材３とダイオードチップ５
と第２の金属部材４が第１及び第２のり一ド１．２のフ
ランジ部９．１ｏの間で挟持される。

また、第１のり一ド１のフランジ部９の周囲は四部１８
の底面に押し付けられる。このとき、凹部１８の底面に
おいて第１のガス導入孔２１は平面的に見てフランジ部
゛９よりも外側に位置し、第１の半田層１１に近接して
いる。また、第１のガス導入孔２１は第１の金属部材３
よりも下側に位置する。なお、第１図及び第３図では説
明の便宜上リード部７．８とリード挿入孔２０，２２の
周面との間に隙間が生じているが、実際には組立中に第
１及び第２のり−ド１．２の横方向の移動を制限するた
めに上記隙間は無視てきる程度に極めて小さい。

次に、加熱炉の中を窒素ガスに水素ガスを混入させた還
元性ガス雰囲気に維持してから、第１及び第２の治具１
５．１６を伴なってダイオード組立体を加熱炉の中に投
入する。第１及び第２の四部１８．１９から成る空間領
域２４の全体が第１及び第２のガス導入孔２１．２３と
第１及び第２の治具１５．１６の界面のガス導入路２５
を通して導入された還元性ガスによって置換される。そ
の後、所定の温度管理に基づいて加熱を行うことによっ
て半田層１１．１２．１３．１４は一度溶融した状態を
経てから固化される。半田層１１．１２．１３．１４の
加熱中は空間領域２４の上方、下方及び中央から連続し
て還元性ガスが供給され続けられるから、加熱中におけ
る半田層】１．１２．１３．１４及びその接着面となる
部分の酸化が防止される。従って、半田フラックスを用
いないでも良好な半田付けが行え、一対のフランジ部９
．１０の間に第１及び第２の金属部材３．４とダイオー
ドチップ５が機械的に強固に且つ電気的にも良好に半田
付けできる。また、フラックスを使用しないでよいから
、従来問題とされていたフラックスの残渣に起因する特
性低下も生じない。

以上のようにして得られたダイオード組立体に周知のト
ランスファモールドによって樹脂封止体６を第５図に示
すように形成することによって、電力用ダイオードを完
成させる。

この電力用ダイオードの金属部材３．４は放熱体として
有効に機能する。従って、リード１．２のフランジ部９
．１０を大きく形成することなしに放熱性の向上した電
力用ダイオードを提供できる。また、本実施例では第１
及び第２の凹１８．１９で形成された空間領域２４にそ
の上方側、下方側及び中央側から還元性ガスが供給され
るので、空間領域に収容された全ての半田層１１．１２
．１３．１４の周辺を還元性ガス雰囲気にできる。

即ち、第１の半田層１１の領域に対するガスは主として
第１のガス導入孔２１から供給され、第２及び第３の半
田層１２．１３の領域に対するガスは主としてガス導入
路２５から供給され、第４の半田層１４の領域に対する
ガスは主として第２のガス導入孔２３から供給される。

このため、半田層１１．１２．１３．１４の酸化が確実
に防止されている。結果として、半田付は強度が十分に
大きく、電気的特性も良好な電力用ダイオードを提供で
きる。また、予めフランジ部９．１０に金属部材３．４
を半田付けしたリードを使用して組立てる場合よりも、
ダイオードチップ５と金属部材３．４の半田付けを一度
でできるから生産性の点で有利である。

［変形例］本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能である。

（１）　半田層１１．１４はフランジ部９．１０に予め
形成して供給しても良い。また、半田層１２．１４をダ
イオードチップ５側に設けて供給してもよい。また、半
田層１１．１２．１３．１４を独立の半田箔として供給
してもよい。

（２）　非酸化性ガスは通常還元性ガスを使用するが、
リードや半田の材質等によっては不活性ガスであっても
良い。

（３）　ガス導入孔２１．２３の形成位置は適宜変更で
きるが、第１のガス導入孔２１は半田層１１の周辺に非
酸化性ガスを直接供給できるように、平面的にフランジ
部９よりも外側で且つ第１の金属部材３の下側に配置す
るのが望ましい。同様に、第２のガス導入孔２３は平面
的にフランジ部１０よりも外側で且つ第２の金属部材４
よりも上側に配置するのが望ましい。

（４）　第１の治具１５と第２の治具１６の界面に形成
される離間部から成るガス導入路２５はスペーサによっ
て設けることなしに、第１及び／又は第２の治具１５．
１６に形成された溝部（ガス導入溝）に基づいて形成し
ても良い。

［発明の効果］以上のように、本発明によれば放熱性が向上し半田の機
械的及び電気的接続が良好な半導体装置を容易に形成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わる電力用ダイオードの部
品が収容された第１及び第２の治具を示す断面図、第２図はダイオード組立用部品を示す正面図、第３図は
組み合せる前の第１及び第２の治具を示す断面図、第４図は第１図のＩＶ−ＩＶ線における断面図、第５図
は完成した電力用ダイオードを示す断面図である。１・・・第１のリード１．２・・・第２のリード、３・
・・第１の金属部材、４・・・第２の金属部材、５・・
・ダイオードチップ、７，８・・・リード部、９．１０
・・・フランジ部、１１・・・第１の半田層、１２・・
・第２の半田層、１３・・・第３の半田層、１４・・・
第４の半田層、１５・・・第１の治具、１６・・・第２
の治具、１８・・・第１の凹部、１９・・・第２の凹部
、２０・・・第１のリード挿入孔、２１・・・第１のガ
ス導入孔、２２・１．第２のリード挿入孔、２３・・・
第２のガス導入孔。

Claims

【特許請求の範囲】［１］リード部（７）（８）と該リード部（７）（８）の先端部に形成されたフランジ部（９）（
１０）とをそれぞれ有する第１及び第２のリード（１）
（２）を有し、前記第１のリード（１）のフランジ部（
９）と前記第２のリード（２）のフランジ部（１０）と
の間に第１の半田層（１１）と第１の金属部材（３）と
第２の半田層（１２）と半導体素子（５）と第３の半田
層（１３）と第２の金属部材（４）と第４の半田層（１
４）とが順に配置された半導体装置を製造する方法にお
いて、一方の主面に第１の凹部（１８）を有し且つ該第１の凹
部（１８）の底面に第１のリード挿入孔（２０）と第１
のガス導入孔（２１）が形成されている第１の治具（１
５）と、一方の主面に第２の凹部（１９）を有し且つ該
第２の凹部（１９）の底面に第２のリード挿入孔（２２
）と第２のガス導入孔（２３）が形成されている第２の
治具（１６）とを用意する工程と、前記第１及び第２のリード（１）（２）のリード部（７
）（８）を前記第１及び第２のリード挿入孔（２０）（
２２）にそれぞれ挿入し、前記第１及び第２の治具（１
５）（１６）の前記第１及び第２の凹部（１８）（１９
）の組み合せによって形成された空間領域（２４）の中
に前記第１のリード（１）のフランジ部（９）と、前記
第１の半田層（１１）と、前記第１の金属部材（３）と
、前記第２の半田層（１２）と、前記半導体素子（５）
と、前記第３の半田層（１３）と、前記第２の金属部材
（４）と、前記第４の半田層（１４）と、前記第２のリ
ード（２）のフランジ部（１０）とをこの順番に積層配
置する工程と、前記第１及び第２のガス導入孔（２１）（２３）と前記
第１及び第２の治具（１５）（１６）の対向面間のガス
導入路（２５）とを介して前記空間領域（２４）に非酸
化性ガスを導入し、且つ前記第１、第２、第３及び第４
の半田層（１１）（１２）（１３）（１４）を加熱して
前記第１のリード（１）のフランジ部（９）と前記第１
の金属部材（３）と前記半導体素子（５）と前記第２の
金属部材（４）と前記第２のリード（２）のフランジ部
（１０）とを前記第１、第２、第３及び第４の半田層（
１１）（１２）（１３）（１４）によってそれぞれ固着
する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。