JPH05267362A - 半導体装置の実装構造 - Google Patents
半導体装置の実装構造Info
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- JPH05267362A JPH05267362A JP4063081A JP6308192A JPH05267362A JP H05267362 A JPH05267362 A JP H05267362A JP 4063081 A JP4063081 A JP 4063081A JP 6308192 A JP6308192 A JP 6308192A JP H05267362 A JPH05267362 A JP H05267362A
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- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体ペレットと、マウント部との接続部の
厚さを均一にして応力集中を防止すると共に、ペレット
の発熱に伴う剪断応力に対する強度の高い半導体装置の
実装構造を提供する。 【構成】 半導体ペレット１がマウント部１０１にロウ
材１１１にて接合されている。このロウ材（ハンダ）１
０１にはこれよりも融点の高い材料からなる微小粒（Ｃ
ｕボール）１１２が混入されてなる。この微小粒は接合
前にロウ材１０１に所定の割合にて含まれ、接合時に当
該ロウ材が溶融したとき上記微小粒がスペーサとして機
能してマウント部とペレット間の接続部の厚さを均一に
する。
厚さを均一にして応力集中を防止すると共に、ペレット
の発熱に伴う剪断応力に対する強度の高い半導体装置の
実装構造を提供する。 【構成】 半導体ペレット１がマウント部１０１にロウ
材１１１にて接合されている。このロウ材（ハンダ）１
０１にはこれよりも融点の高い材料からなる微小粒（Ｃ
ｕボール）１１２が混入されてなる。この微小粒は接合
前にロウ材１０１に所定の割合にて含まれ、接合時に当
該ロウ材が溶融したとき上記微小粒がスペーサとして機
能してマウント部とペレット間の接続部の厚さを均一に
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の実装技術
さらには半導体ペレットが実装装置の取付基部にハンダ
等のロウ材にてロウ付けされた実装構造に適用して特に
有効な技術に関し、例えばパワートランジスタ等の高出
力のパワー素子の実装に利用して有用な半導体装置の実
装構造に関する。
さらには半導体ペレットが実装装置の取付基部にハンダ
等のロウ材にてロウ付けされた実装構造に適用して特に
有効な技術に関し、例えばパワートランジスタ等の高出
力のパワー素子の実装に利用して有用な半導体装置の実
装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の内部で発生した熱を速やか
に、空気などの冷却媒体に伝達するヒートシンク機構を
備えた半導体装置の実装構造としては、例えば、半導体
ペレットを、半導体装置外部の放熱板に直接接触された
リードフレーム（所謂、ヒートシンク付きリードフレー
ム）にハンダにてロウ付けし、該リードフレームを介し
て半導体ペレットからの熱を外部に放出するものが公知
である。
に、空気などの冷却媒体に伝達するヒートシンク機構を
備えた半導体装置の実装構造としては、例えば、半導体
ペレットを、半導体装置外部の放熱板に直接接触された
リードフレーム（所謂、ヒートシンク付きリードフレー
ム）にハンダにてロウ付けし、該リードフレームを介し
て半導体ペレットからの熱を外部に放出するものが公知
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の実装構造には以下のような問題点があることが本件の
発明者らによって明らかにされた。即ち、上記従来の実
装構造を形成するに当たっては、リードフレームのマウ
ント部の上面にハンダ等のロウ材を塗布し、この上にペ
レットを搭載して加重し、これに加熱処理を加えてロウ
材を一旦溶融させて両者を接合させる。従って、上記ロ
ウ材が溶融された時点で、ペレット部に加わる加重が全
面に均一でない場合には、該ペレットとマウント部との
平行状態が保持されず、ロウ材（接続部）の厚さが一定
でなくなる。
の実装構造には以下のような問題点があることが本件の
発明者らによって明らかにされた。即ち、上記従来の実
装構造を形成するに当たっては、リードフレームのマウ
ント部の上面にハンダ等のロウ材を塗布し、この上にペ
レットを搭載して加重し、これに加熱処理を加えてロウ
材を一旦溶融させて両者を接合させる。従って、上記ロ
ウ材が溶融された時点で、ペレット部に加わる加重が全
面に均一でない場合には、該ペレットとマウント部との
平行状態が保持されず、ロウ材（接続部）の厚さが一定
でなくなる。
【０００４】このように接続部の厚さが一定でない場合
には、以下のような不具合が生じる。即ち、上記実装構
造の放熱機構では、半導体ペレット内で発生した熱がハ
ンダ材で形成された接続部を介して、ヒートシンク付き
リードフレームに伝達される構造となっているため、上
記接続部の厚さが不均一の場合には、発生した熱が満遍
なく伝わらなくなる。この結果、実装構造の各部の熱膨
張係数の差異に起因する応力が接続部の一箇所に集中す
ることとなって、その部分にひび（クラック）が発生
し、ひいては、半導体装置の破壊につながる虞が生じ
る。
には、以下のような不具合が生じる。即ち、上記実装構
造の放熱機構では、半導体ペレット内で発生した熱がハ
ンダ材で形成された接続部を介して、ヒートシンク付き
リードフレームに伝達される構造となっているため、上
記接続部の厚さが不均一の場合には、発生した熱が満遍
なく伝わらなくなる。この結果、実装構造の各部の熱膨
張係数の差異に起因する応力が接続部の一箇所に集中す
ることとなって、その部分にひび（クラック）が発生
し、ひいては、半導体装置の破壊につながる虞が生じ
る。
【０００５】このため、リードフレームと半導体ペレッ
トとを接続するに当り、これらの接続部を形成するロウ
材の厚さが均一となるように、図５に示すように、リー
ドフレームのマウント部２０１側に多数の小突起２１２
を形成しておき、これにロウ材（ハンダ）２１１を付
け、その上に半導体ペレット１を搭載する構造にて、マ
ウント部とペレット部との接続部の厚さを均一にする技
術が提案されている。
トとを接続するに当り、これらの接続部を形成するロウ
材の厚さが均一となるように、図５に示すように、リー
ドフレームのマウント部２０１側に多数の小突起２１２
を形成しておき、これにロウ材（ハンダ）２１１を付
け、その上に半導体ペレット１を搭載する構造にて、マ
ウント部とペレット部との接続部の厚さを均一にする技
術が提案されている。
【０００６】しかしながら、上記実装構造では、ロウ材
（ハンダ）２１１と、マウント部２０１の夫々の熱膨張
係数の差異に起因して発生する剪断応力が、上記小突起
２１２に集中してこれを破損することとなり、これがデ
バイスの破壊を引き起こす。本発明はかかる事情に鑑み
てなされたもので、半導体ペレットと、マウント部等の
ペレット取付基部との接続部の厚さを均一にして応力集
中を防止すると共に、ペレットの発熱に伴う剪断応力に
対する強度の高い半導体装置の実装構造を提供すること
を目的とする。この発明の前記ならびにそのほかの目的
と新規な特徴については、本明細書の記述および添附図
面から明らかになるであろう。
（ハンダ）２１１と、マウント部２０１の夫々の熱膨張
係数の差異に起因して発生する剪断応力が、上記小突起
２１２に集中してこれを破損することとなり、これがデ
バイスの破壊を引き起こす。本発明はかかる事情に鑑み
てなされたもので、半導体ペレットと、マウント部等の
ペレット取付基部との接続部の厚さを均一にして応力集
中を防止すると共に、ペレットの発熱に伴う剪断応力に
対する強度の高い半導体装置の実装構造を提供すること
を目的とする。この発明の前記ならびにそのほかの目的
と新規な特徴については、本明細書の記述および添附図
面から明らかになるであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。半導体ペレットがペレット取付基部にロウ
材にて接着された半導体装置の実装構造において、前記
ロウ材にこれよりも融点の高い材料からなる微小粒が混
入され、これにより両者が接続されている。
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。半導体ペレットがペレット取付基部にロウ
材にて接着された半導体装置の実装構造において、前記
ロウ材にこれよりも融点の高い材料からなる微小粒が混
入され、これにより両者が接続されている。
【０００８】
【作用】ペレット取り付け時の加熱によりハンダが溶融
した時にロウ材（ハンダ）に混入された微小粒が、半導
体ペレットとマウント部（取付基部）との平行状態を保
持するスペーサーの役割を果たし、両者の間の接続部の
厚さが均一となる。
した時にロウ材（ハンダ）に混入された微小粒が、半導
体ペレットとマウント部（取付基部）との平行状態を保
持するスペーサーの役割を果たし、両者の間の接続部の
厚さが均一となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て詳細に説明する。図１は本発明が適用された半導体装
置の実装装置１００の断面図、図２は該実装装置１００
の全体構成及びその内部構造を示す斜視図である。本実
施例の実装装置１００は、図１及び図２に示すように、
リードマウント形の構造であり、半導体ペレット１が搭
載されるリードフレームのマウント部１０１とリード端
子１０２とが一体に形成されている（図１）。又、リー
ド端子１０３，１０４は、共に、上記マウント部１０１
と接続されることなく、半導体ペレット１に設けられた
ボンディングパッド等の電極部（図示省略）に導電接続
されている。
て詳細に説明する。図１は本発明が適用された半導体装
置の実装装置１００の断面図、図２は該実装装置１００
の全体構成及びその内部構造を示す斜視図である。本実
施例の実装装置１００は、図１及び図２に示すように、
リードマウント形の構造であり、半導体ペレット１が搭
載されるリードフレームのマウント部１０１とリード端
子１０２とが一体に形成されている（図１）。又、リー
ド端子１０３，１０４は、共に、上記マウント部１０１
と接続されることなく、半導体ペレット１に設けられた
ボンディングパッド等の電極部（図示省略）に導電接続
されている。
【００１０】上記半導体ペレット１と、リードフレーム
のマウント部１０１との間には、該ペレット１の裏面１
Ａとマウント部１０１の上面１０１Ａとをその全面にて
接合させる接続部（接続層）１１０が形成されている
（図１，図３）。この接続部１１０は、ロウ材（ハン
ダ）１１１と該ロウ材の中に混入された銅製の微小粒
（以下「Ｃｕボール」と称す）１１２とによって構成さ
れている。より具体的には、ロウ材１１１は、例えばＳ
ｎ／Ｐｂ合金（ハンダ）よりなり、組立時の接続部１１
０の膜厚ｈ１が７０μｍ程度となるように、溶融前の膜
厚が決定される。このロウ材１１１に混入されるＣｕボ
ール１１２はロウ材より高融点の材料より成り、その直
径ｈ２は５０μｍ程度となっている（図３）。そして、
このＣｕボール１１２はロウ材に対して所定の比率（例
えば面積比１：１００）で、且つ互いに所定間隔隔てて
混入される（図４に模式的に示す）。
のマウント部１０１との間には、該ペレット１の裏面１
Ａとマウント部１０１の上面１０１Ａとをその全面にて
接合させる接続部（接続層）１１０が形成されている
（図１，図３）。この接続部１１０は、ロウ材（ハン
ダ）１１１と該ロウ材の中に混入された銅製の微小粒
（以下「Ｃｕボール」と称す）１１２とによって構成さ
れている。より具体的には、ロウ材１１１は、例えばＳ
ｎ／Ｐｂ合金（ハンダ）よりなり、組立時の接続部１１
０の膜厚ｈ１が７０μｍ程度となるように、溶融前の膜
厚が決定される。このロウ材１１１に混入されるＣｕボ
ール１１２はロウ材より高融点の材料より成り、その直
径ｈ２は５０μｍ程度となっている（図３）。そして、
このＣｕボール１１２はロウ材に対して所定の比率（例
えば面積比１：１００）で、且つ互いに所定間隔隔てて
混入される（図４に模式的に示す）。
【００１１】上記ロウ材１１１にて接合された半導体ペ
レット１，リードフレームのマウント部１０１，更に
は、各リード端子１０２，１０３，１０４は、所定の位
置関係にて、互いに接続された状態で、リードフレーム
のマウント部１０１の低面１０１Ｂのみが外部に露出す
るように、全体がレジン等の樹脂モールド２にて封止さ
れている。このように形成された半導体実装装置１００
は、本体を成す樹脂モールド２に形成されたビス穴２ａ
に挿入されるビス４にて、電気製品の放熱板５に取付け
られ（図１）、このときリードフレームのマウント部１
０１が直接上記放熱板５に接触されて、半導体ペレット
１から発生した熱が、接続部（ハンダ材１１１）、マウ
ント部１０１を介して放熱板５側に放出される。
レット１，リードフレームのマウント部１０１，更に
は、各リード端子１０２，１０３，１０４は、所定の位
置関係にて、互いに接続された状態で、リードフレーム
のマウント部１０１の低面１０１Ｂのみが外部に露出す
るように、全体がレジン等の樹脂モールド２にて封止さ
れている。このように形成された半導体実装装置１００
は、本体を成す樹脂モールド２に形成されたビス穴２ａ
に挿入されるビス４にて、電気製品の放熱板５に取付け
られ（図１）、このときリードフレームのマウント部１
０１が直接上記放熱板５に接触されて、半導体ペレット
１から発生した熱が、接続部（ハンダ材１１１）、マウ
ント部１０１を介して放熱板５側に放出される。
【００１２】ところで、上記の実装装置を実際に作成す
るに当たっては、予めＣｕボール１１２が整列された
状態で含有されたハンダ薄膜を形成しておき、これを
マウント部１０１と半導体ペレット１とで挟んだ状態で
所定の加重を加え、これを溶融させ、マウント部１０１
と半導体ペレット１とを接着させる。更にこれを所定
形状の鋳型に収納してプラスチック等のモールド用樹脂
を注入して、図１，図２に示す半導体装置１０を形成す
る。
るに当たっては、予めＣｕボール１１２が整列された
状態で含有されたハンダ薄膜を形成しておき、これを
マウント部１０１と半導体ペレット１とで挟んだ状態で
所定の加重を加え、これを溶融させ、マウント部１０１
と半導体ペレット１とを接着させる。更にこれを所定
形状の鋳型に収納してプラスチック等のモールド用樹脂
を注入して、図１，図２に示す半導体装置１０を形成す
る。
【００１３】このように半導体ペレット１とマウント部
１０１とを、Ｃｕボール１１２を混入したロウ材１１１
にて接着させた場合には、ロウ材が溶融したときに、Ｃ
ｕボール１１２が、スペーサとして機能し、当該半導体
ペレット１とマウント部１０１との間が一定に保たれ
る。尚、上述のように微小球としてＣｕボールを用いた
場合には、ペレット１とマウント部１０１との高い導電
性が保持され、且つ、熱伝導性も高く、放熱効率が下が
ることもない。
１０１とを、Ｃｕボール１１２を混入したロウ材１１１
にて接着させた場合には、ロウ材が溶融したときに、Ｃ
ｕボール１１２が、スペーサとして機能し、当該半導体
ペレット１とマウント部１０１との間が一定に保たれ
る。尚、上述のように微小球としてＣｕボールを用いた
場合には、ペレット１とマウント部１０１との高い導電
性が保持され、且つ、熱伝導性も高く、放熱効率が下が
ることもない。
【００１４】以上詳述したように本実施例の実装装置
は、半導体ペレットとマウント部１０１との間の接合部
１１０の厚さが均一となるので、ペレット１，ハンダ材
１１１，リードフレームマウント部１０１間の熱膨張差
により生じる剪断応力が各接合面に均一にかかり、換言
すれば、応力が一箇所に集中することがなく、熱膨張に
対し高い強度が得られる。又、発熱に伴う応力発生時
に、スペーサとして機能するＣｕボール１１２がロウ材
（接続部）と連動して移動可能となっているため、ハン
ダ疲労が発生し難くなる。
は、半導体ペレットとマウント部１０１との間の接合部
１１０の厚さが均一となるので、ペレット１，ハンダ材
１１１，リードフレームマウント部１０１間の熱膨張差
により生じる剪断応力が各接合面に均一にかかり、換言
すれば、応力が一箇所に集中することがなく、熱膨張に
対し高い強度が得られる。又、発熱に伴う応力発生時
に、スペーサとして機能するＣｕボール１１２がロウ材
（接続部）と連動して移動可能となっているため、ハン
ダ疲労が発生し難くなる。
【００１５】以上本発明者によってなそれた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、ロ
ウ材１１１に混入されるＣｕボール１１２は、加熱処理
時にハンダ材と溶融しないように、その表面に銀メッキ
等を施しておいても良い。
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、ロ
ウ材１１１に混入されるＣｕボール１１２は、加熱処理
時にハンダ材と溶融しないように、その表面に銀メッキ
等を施しておいても良い。
【００１６】又、Ｃｕボール１１２に代えて、セラミッ
ク製の微小粒、更にはニッケル製（Ｎｉ）の微小粒を用
いても、半導体ペレットとマウント部との平行状態を保
持する実装構造が達成される。尚、微小球の材質及び混
入量を適宜選択／調整することによって熱伝導性を高め
ることができる。
ク製の微小粒、更にはニッケル製（Ｎｉ）の微小粒を用
いても、半導体ペレットとマウント部との平行状態を保
持する実装構造が達成される。尚、微小球の材質及び混
入量を適宜選択／調整することによって熱伝導性を高め
ることができる。
【００１７】又、ハンダ材としてはＳｎ／Ｐｂ合金に限
らず、他の合金（例えばＳｎ／Ｓｂ合金，Ｓｎ／Ｓｂ／
Ａｇ合金）を用いても良い。
らず、他の合金（例えばＳｎ／Ｓｂ合金，Ｓｎ／Ｓｂ／
Ａｇ合金）を用いても良い。
【００１８】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるパワー
トランジスタ等のパワー素子の実装技術に本発明を適用
した例をあげて説明したが、本発明は、発熱量の多い半
導体ペレットの実装全般に適用できるものである。
なされた発明をその背景となった利用分野であるパワー
トランジスタ等のパワー素子の実装技術に本発明を適用
した例をあげて説明したが、本発明は、発熱量の多い半
導体ペレットの実装全般に適用できるものである。
【００１９】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。即ち、半導体ペレットと、リードフレ
ームのマウント部等のペレット取付基部とが平行に保持
されて、これらの間の接続部の厚さが均一になり、ペレ
ットからの熱伝導が該接続部に満遍なく行われ、発熱に
伴う剪断応力に対する実装装置の強度が増す。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。即ち、半導体ペレットと、リードフレ
ームのマウント部等のペレット取付基部とが平行に保持
されて、これらの間の接続部の厚さが均一になり、ペレ
ットからの熱伝導が該接続部に満遍なく行われ、発熱に
伴う剪断応力に対する実装装置の強度が増す。
【図１】本発明が適用された半導体装置の実装装置１０
０の断面図である。
０の断面図である。
【図２】実装装置１００の全体構成及びその内部構造を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図３】ペレット１とマウント部１０１との接続部（接
続層）１１０を示す要部拡大断面図である。
続層）１１０を示す要部拡大断面図である。
【図４】ロウ材１１１中のＣｕボール１１２の混入の様
子を模式的に示す説明図である。
子を模式的に示す説明図である。
【図５】従来のペレットとマウント部との接続部を示す
要部拡大断面図である。
要部拡大断面図である。
１ 半導体ペレット ２ 樹脂モールド ５ 放熱板 １０１ マウント部 １０２，１０３，１０４ リード端子 １１０ 接続部 １１１ ロウ材（ハンダ） １１２ Ｃｕボール（微小粒）
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体ペレットがペレット取付基部にロ
ウ材にて接着された半導体装置の実装構造において、前
記ロウ材にこれよりも融点の高い材料からなる微小粒が
混入されてなることを特徴とする半導体装置の実装構
造。 - 【請求項２】 前記取付基部は、半導体装置外部の放熱
板に直接接触されたリードフレームであることを特徴と
する請求項１に記載の半導体装置の実装構造。 - 【請求項３】 前記微小粒は銅製の小球であることを特
徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の実装構
造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4063081A JPH05267362A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 半導体装置の実装構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4063081A JPH05267362A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 半導体装置の実装構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267362A true JPH05267362A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13219035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4063081A Pending JPH05267362A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 半導体装置の実装構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05267362A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6078020A (en) * | 1996-11-19 | 2000-06-20 | Nec Corporation | Apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
| WO2002091474A1 (en) * | 2001-05-09 | 2002-11-14 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device and its manufacturing method |
| JP2005252029A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法、電子装置ならびに実装構造体 |
| JP2013115206A (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2014131076A (ja) * | 2014-03-07 | 2014-07-10 | Toshiba Corp | 半導体素子 |
| IT202000008119A1 (it) * | 2020-04-16 | 2021-10-16 | St Microelectronics Srl | Produzione di dispositivi integrati da lead-frame con distanziatori |
| US11916353B2 (en) | 2020-04-16 | 2024-02-27 | Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas | Electronic chip support device and corresponding manufacturing method |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP4063081A patent/JPH05267362A/ja active Pending
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