JPH07142672A - 半導体チップを備えた電子部品 - Google Patents

半導体チップを備えた電子部品

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JPH07142672A
JPH07142672A JP4589994A JP4589994A JPH07142672A JP H07142672 A JPH07142672 A JP H07142672A JP 4589994 A JP4589994 A JP 4589994A JP 4589994 A JP4589994 A JP 4589994A JP H07142672 A JPH07142672 A JP H07142672A
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solder
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長治郎 栗山
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Rohm Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 少なくとも二つの出力側電極端子３ａ，３ｂ
を有する回路素子を形成した半導体チップ３と、前記半
導体チップにおける出力側電極端子の各々に対する外部
リード端子４，５と、前記回路素子における出力側電極
端子とその外部リード端子との間を電気的に接続する金
属細線６，７′とから成る電子部品において、この電子
部品に、半導体チップに対する温度保証の機能を付与す
る。 【構成】 前記金属細線のうち一部の金属細線、又は全
部の金属細線を、半田ワイヤ７′にして、この半田ワイ
ヤの両端にボール部７ａ，７ｂを形成し、この両ボール
部を、前記半導体チップの回路素子における出力側電極
端子とその外部リード端子とに対して押圧・接合して、
この半田ワイヤを前記半導体チップに対する温度ヒュー
ズにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トランジスター等のよ
うに少なくとも二つの出力側電極端子を有する半導体チ
ップを使用した電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の半導体チップを使用し
た電子部品の一例であるトランジスターは、回路素子を
形成した半導体チップを、ベース基板に搭載し、この半
導体チップの回路素子におけるコレクタ電極端子及びエ
ミッタ電極端子の出力側電極端子と、その各々に対する
外部リード端子との間を、Ａｕ，Ａｌ又はＣｕ等の高融
点金属製の金属細線によるワイヤボンディングにて電気
的に接続したのち、これらの全体を、熱硬化性合成樹脂
製のモールド部とか、キャップ体にてパッケージすると
言う構成にしていることは周知の通りである。
【０００３】ところで、前記のようなトランジスターを
使用した電気回路に高い電流又は高い電圧が流れること
によって、当該電気回路中のトランジスターに大電力が
印加した場合、このトランジスターにおける半導体チッ
プが高い温度に発熱して、その特性に大きな影響を受け
るものである。しかし、従来におけるトランジスターに
おいては、半導体チップの回路素子におけるコレクタ電
極端子及びエミッタ電極端子と、その各々の外部リード
端子との間を、Ａｕ，Ａｌ又はＣｕ等の高融点金属製の
金属細線によるワイヤボンディングにて電気的に接続す
ると言う構成にしていることにより、大電力による半導
体チップの温度上昇を防止することができないから、大
電力の印加等によって半導体チップの温度が高くなった
場合において、当該半導体チップにおける回路素子が、
本来の機能とは異なった作用して、この回路素子におけ
るコレクタ電極端子及びエミッタ電極端子に接続されて
いる負荷系の電気回路に大電流が流れて、当該負荷系の
電気回路中に設けられているその他の電子部品等を破損
すると言う二次的被害が発生することがあった。
【０００４】そこで、先行技術としての特開平５−２３
５０８０号公報は、ベース基板に搭載した半導体チップ
と、外部リード端子との間を、半田ワイヤにてワイヤボ
ンディングすることにより、この半田ワイヤを、前記半
導体チップに対する温度ヒューズとすることを提案して
いる。そして、この先行技術のものは、半田ワイヤによ
るワイヤボンディングに、先づ、図１３に示すように、
キャピラリーツールＡに挿通した半田ワイヤＢの下端
に、ボール部Ｂ′を形成したのち、このボール部Ｂ′
を、図１４に示すように、前記キャピラリーツールＡの
下降動によって、ベース基板Ｃ上の半導体チップＤにお
ける電極パッドＤ′に対して押圧することによって接合
し、次いで、前記キャピラリーツールＡを上昇動しなが
ら外部リード端子Ｅの真上まで移動したのち、図１５に
示すように、外部リード端子Ｅに向かって下降動して、
半田ワイヤＢの他端部Ｂ″を外部リード端子Ｅに対して
押圧することにより接合すると言う方法を採用してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このワイヤボ
ンディング方法においては、半田ワイヤＢの一端部を、
当該一端部に形成したボール部Ｂ′にて半導体チップＤ
における電極パッドＤ′に対して接合するものの、前記
半田ワイヤＢの他端部Ｂ″を、当該他端部Ｂ″をキャビ
ラリーツールＡにて押圧することによって外部リード端
子Ｅに対して接合するもので、この他端部Ｂ″の外部リ
ード端子Ｅに対する接合に際して、当該他端部Ｂ″は、
半田ワイヤＢにおける直径ｄより薄い厚さｔの偏平状に
押し潰されることにより、その部分に、断面積が急激に
狭窄されると言うネック部ができることになる。
【０００６】ところで、半田ワイヤＢは、従来における
ワイヤボンディングに広く使用されているＡｕワイヤ，
Ａｌワイヤ又はＣｕワイヤに比べて、電気抵抗が大きい
ばかりか、融点が低いから、この半田ワイヤＢの途中
に、前記したネック部が存在すると、このネック部は、
当該ネック部に電流集中が発生することにより、比較的
低い電流にでも高い温度になる。
【０００７】すなわち、前記先行技術における半田ワイ
ヤによるワイヤボンディングを、前記トランジスターに
おいて、そのコレクタ電極端子及びエミッタ電極端子の
うちいずれか一方又は両方と、その各々の外部リード端
子との間におけるワイヤボンディングに適用することに
よって、この半田ワイヤを、半導体チップに対する温度
ヒューズにした場合には、この半田ワイヤが、半導体チ
ップが大電流等によって所定の温度まで上昇するよりも
前に、電気回路における通常の使用電流値にて前記ネッ
ク部の箇所において溶断することになる。
【０００８】しかも、前記半田ワイヤの途中におけるネ
ック部は、前記した電流集中の繰り返しによって機械的
強度も低下するから、半田ワイヤが、半導体チップの温
度に対して温度ヒューズとして機能するよりも前に、通
常の使用状態における振動等によっても、断線すること
になる。従って、前記先行技術における半田ワイヤは、
その途中にネック部が存在していることにより、トラン
ジスター等のような半導体チップ付き電子部品に適用し
た場合に、半導体チップの温度に対して温度ヒューズと
して機能するよりも前に、電流ヒューズとして機能する
ことになるばかりか、温度ヒューズとして機能するより
も前に、断線することになるから、前記先行技術におけ
る半田ワイヤに、半導体チップに対する温度ヒューズと
しての機能を持たせることが、実質的にできないと言う
問題があった。
【０００９】本発明は、トランジスター等の電子部品に
おいて、その半導体チップの回路素子におけるコレクタ
電極端子及びエミッタ電極端子等の出力側電極端子と、
その外部リード端子との間、半田ワイヤにて電気的に接
続する場合において、前記半田ワイヤに、前記半導体チ
ップに対する温度ヒューズとしての機能を確実に付与す
ることを技術的課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明は、「少なくとも二つの出力側電極端子を
有する回路素子を形成した半導体チップと、前記半導体
チップにおける各出力側電極端子の各々に対する外部リ
ード端子と、前記回路素子における各出力側電極端子と
その各々の外部リード端子との間を電気的に接続する金
属細線とから成る電子部品において、前記金属細線のう
ち一部の金属細線、又は全部の金属細線を、半田ワイヤ
にして、この半田ワイヤの両端にボール部を形成し、こ
の両ボール部を、前記半導体チップの回路素子における
出力側電極端子とその外部リード端子とに対して押圧・
接合して、この半田ワイヤを前記半導体チップに対する
温度ヒューズにする。」と言う構成にした。
【００１１】
【作 用】このように、本発明は、半田ワイヤの両端
にボール部を形成し、この両ボール部を、半導体チップ
の回路素子における出力側電極端子とその外部リード端
子とに対して押圧・接合するもので、これにより、前記
半導体チップに対する温度ヒューズとなる半田ワイヤの
半導体チップ及び外部リード端子に対する接合箇所に、
断面積が急激に狭窄されるネック部ができることを回避
することができるか、或いは、断面積が狭窄されること
を小さい範囲にとどめることができるのである。
【００１２】
【発明の効果】従って、本発明によると、トランジスタ
ー等の電子部品において、半導体チップの回路素子にお
ける出力側電極端子と外部リード端子とを電気的に接続
する半田ワイヤに、前記半導体チップに対する温度ヒュ
ーズとしての確実な機能を付与することができると共
に、通常の使用状態における振動等によって断線が発生
することを防止できるから、電子部品における半導体チ
ップの発熱によって、当該半導体チップにおける出力側
電極端子に対して接続されている負荷側の電気回路中に
おける各種の電子部品に二次的被害を及ぼすことを確実
に防止できる効果を有する。
【００１３】また、半田ワイヤにおける両ボール部のう
ち半導体チップ側のボール部を、出力側端子に対して半
田ワイヤの軸方向に押圧・接合する一方、外部リード端
子側のボール部を、外部リード端子に対して半田ワイヤ
の軸線と略直角方向に押圧・接合することにより、半田
ワイヤの半導体チップに対する押圧・接合と、半田ワイ
ヤの外部リード端子に対する押圧・接合とを、別々のボ
ンディングツールによって行うことができて、ワイヤボ
ンディングに要する時間を短縮できるから、コストの低
減を図ることができるのである。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面について説明
する。図１及び図２は、高出力型のトランジスターに適
用した場合の第１の実施例を示す。この図において符号
１は、ベース極の外部リード端子２を一体的に備えた金
属板製のベース基板で、このベース基板１の上面に、ト
ランジスターの回路素子とこの回路素子に対する出力側
電極端子であるところのエミッタ電極端子３ａとコレク
タ電極端子３ｂとを形成した半導体チップ３が、当該半
導体チップ３の回路素子におけるベース極がベース基板
１に電気的に接続するようにしてダイボンディングされ
ている。
【００１５】一方、前記ベース極の外部リード端子２に
おける左右両側には、エミッタ極の外部リード端子４
と、コレクタ極の外部リード端子５とが配設されてい
る。これら、両リード端子４，５は、前記ベース基板１
と同様に、金属板製である。前記エミッタ極の外部リー
ド端子４における先端と、前記半導体チップ３の回路素
子におけるエミッタ電極端子３ａとの間を、Ａｕ，Ａｌ
又はＣｕ等の高融点金属製の金属細線６によるワイヤボ
ンディングにて電気的に接続する一方、前記コレクタ極
の外部リード端子５における先端と、半導体チップ３の
回路素子におけるコレクタ電極端子３ｂとの間を、温度
ヒューズとしての機能を有する半田ワイヤ７′によるワ
イヤボンディングにて電気的に接続する。
【００１６】この半田ワイヤ７′によるワイヤボンディ
ングに際しては、先づ、図３に示すように、ボンディン
グツールとしての上下動式キャビラリーツール２１内に
挿通した素材半田ワイヤ７の下端に形成したボール部７
ａを、前記キャビラリーツール２１の下降動によって、
図４に示すように、前記半導体チップ３におけるコレク
タ電極部３ｂに対して押圧し、当該ボール部７ａを半田
ワイヤ７′の軸線方向に押し潰し変形して接合する。な
お、このボール部７ａの押圧・接合に際しては、前記キ
ャビラリーツール２１に対して超音波振動を付与するこ
とにより、その接合に要する時間を短縮できる。
【００１７】そして、前記キャビラリーツール２１を真
っ直ぐ上昇動した時点で、図５に示すように、前記素材
半田ワイヤ７の途中を、ノズル２２から噴出する水素ガ
ス火炎等の加熱溶融手段によって、前記半田ワイヤ７′
に溶断すると同時に、素材半田ワイヤ７の下端と、半田
ワイヤ７′の上端との両方にボール部７ａ，７ｂを形成
する。このようにして、図６に示すように、前記半導体
チップ３に半田ワイヤ７′を接合すると、この半田ワイ
ヤ７′を、図７に示すように、その上端におけるホール
部７ｂがコレクタ極の外部リード端子５に接当するよう
に折り曲げたのち、このボール部７ｂを、ボンディング
ツール２３の下降動にて、外部リード端子５に対して、
当該ボール部７ｂを半田ワイヤ７′の軸線と略直角の方
向にその直径Ｄと略等しい厚さＴになるまで押し潰し変
形しながら押圧して接合するのである。このボール部７
ｂの押圧・接合に際しては、前記ボンディングツール２
３に対して超音波振動を付与することにより、その接合
に要する時間を短縮できる。
【００１８】このような外部リード端子５に対する半田
ワイヤ７′の接合構成により、当該半田ワイヤ７′の外
部リード端子５に対する接合箇所に、断面積が急激に狭
窄されるネック部ができることを回避することができる
か、或いは、断面積が狭窄されることを小さい範囲にと
どめることができるのである。なお、このようにして半
田ワイヤ７′によるワイヤボンディングを完了すると、
前記半田ワイヤ７′に対してシリコン樹脂等の弾性樹脂
８′を塗布したのち、前記半導体チップ３、金属細線６
及び半田ワイヤ７′の全体を、エポキシ樹脂等の熱硬化
性合成樹脂製のモールド部９にてパッケージすることに
よって、完成品にする。
【００１９】この構成において、半導体チップ３に対す
るベース極の外部リード端子２に信号電流が印加される
ことによって、半導体チップ３における回路素子が、出
力側であるエミッタ極とコレクタ極とを電気的に導通す
るように機能している状態で、エミッタ極の外部リード
端子４とコレクタ極の外部リード端子５に接続されてい
る負荷系の電気回路に、ショート等によって高い電流又
は高い電圧が流れることによって、半導体チップ３に大
電力が印加すると、半導体チップ３が発熱して、その温
度が高くなると、この熱によって、前記半田ワイヤ７′
が溶断するから、この半田ワイヤ７′の溶断によって、
前記負荷系の電気回路を、電気的にオープンの状態する
ことができて、この負荷系の電気回路中に設けられてい
る各種の電子部品を二次的に損傷することを防止できる
のである。
【００２０】この場合において、前記実施例のように、
エミッタ極の外部リード端子４と半導体チップ３のエミ
ッタ電極端子３ａとをＡｕ，Ａｌ又はＣｕ等の高融点金
属製の金属細線６により、コレクタ極の外部リード端子
５と半導体チップ３のコレクタ電極端子３ｂとを半田ワ
イヤ７′によって各々ワイヤボンディングすることに代
えて、コレクタ極の外部リード端子５と半導体チップ３
のコレクタ電極端子３ｂとをＡｕ，Ａｌ又はＣｕ等の高
融点金属製の金属細線６にてワイヤボンディングする一
方、エミッタ極の外部リード端子４と半導体チップ３の
エミッタ電極端子３ａとを半田ワイヤ７′にてワイヤボ
ンディングするように構成しても良いのである。
【００２１】また、第２の実施例においては、図９に示
すように、コレクタ極の外部リード端子５と半導体チッ
プ３のコレクタ電極端子３ｂとの間、及びエミッタ極の
外部リード端子４と半導体チップ３のエミッタ電極端子
３ａとの間の両方を、半田ワイヤ７′，７″にてワイヤ
ボンディングするように構成しても良いのである。な
お、この場合においても、前記両半田ワイヤ７′，７″
に、シリコン樹脂等の弾性樹脂８′，８″を塗布したの
ち、これらの全体を、エポキシ樹脂等の熱硬化性合成樹
脂製のモールド部９にてパッケージする。
【００２２】図１０は、この第２の実施例の場合におけ
るワイヤボンディング方法を示す。すなわち、前記ベー
ス基板付き外部リード端子２及び両外部リード端子４，
５を一体的に備えたリードフレーム２４を、その長手方
向に移送する経路の途中における第１のステージにおい
て、先づ、半導体チップ３におけるコレクタ電極端子３
ｂと、エミッタ電極端子３ａとの両方に、前記図３〜図
５と同様の方法で、半田ワイヤ７′，７″を、その下端
におけるボール部７ａにて接合し、次いで、第２のステ
ージにおいて、前記両半田ワイヤ７′，７″を、各外部
リード端子４，５に向かって折り曲げしたのち、更に、
次の第３のステージにおいて、前記両半田ワイヤ７′，
７″の先端におけるボール部７ｂを、前記図８と同様の
方法で、各外部リード端子４，５に対して接合するので
ある。
【００２３】この方法によると、半導体チップ３におけ
るコレクタ電極端子３ｂとエミッタ電極端子３ａとに半
田ワイヤ７′，７″を押圧・接合する操作と、これら両
半田ワイヤ７′，７″の先端のボール部７ｂを外部リー
ド端子４，５に対して押圧・接合する操作とを、時間的
にオーバーラップすることができるから、半田ワイヤ
７′，７″によるワイヤボンディングの速度を向上でき
るメリットがある。
【００２４】図１１及び図１２は、第３の実施例を示
す。この第３の実施例は、更に高出力型のトランジスタ
ーに適用した場合である。すなわち、ベース極の外部リ
ード端子を兼ねたベース基板１１を、その放熱性を高め
るために、金属板にて大型に構成して、このベース基板
１１の上面に半導体チップ１３を搭載する一方、前記ベ
ース基板１１に、エミッタ極の外部リード端子１４及び
コレクタ極の外部リード端子１５を、当該ベース基板１
１を貫通するように装着し、更に、前記ベース基板１１
の上面に、金属板製のキャップ体１９を、前記半導体チ
ップ１３及び各外部リード端子１４，１５の先端部を覆
うように固着したものである。なお、前記半導体チップ
１３には、当該半導体チップ１３を保護するための樹脂
コート２０が塗布されている。
【００２５】この場合、前記の各実施例と同様に、エミ
ッタ極の外部リード端子１４における先端と、前記半導
体チップ１３の回路素子におけるエミッタ電極端子１３
ａとの間を、Ａｕ，Ａｌ又はＣｕ等の高融点金属製の金
属細線１６によるワイヤボンディングにて電気的に接続
する一方、前記コレクタ極の外部リード端子１５におけ
る先端と、半導体チップ１３の回路素子におけるコレク
タ電極端子１３ｂとの間を、図３〜図８に示すと同様の
方法にて、半田ワイヤ１７′によるワイヤボンディング
にて電気的に接続するに際して、半田ワイヤ１７′の両
端にボール部１７ａ，１７ｂを形成し、この両ボール部
１７ａ，１７ｂを、コレクタ電極端子１３ｂと外部リー
ド端子１５とに対して押圧・接合することにより、同様
の目的を達成できるのである。
【００２６】また、この場合においても、コレクタ極の
外部リード端子１５と半導体チップ１３のコレクタ電極
端子１３ｂとをＡｕ，Ａｌ又はＣｕ等の高融点金属製の
金属細線６にてワイヤボンディングする一方、エミッタ
極の外部リード端子１４と半導体チップ１３のエミッタ
電極端子１３ａとを半田ワイヤ１７′にてワイヤボンデ
ィングするように構成しても良く、更にまた、コレクタ
極の外部リード端子１５と半導体チップ１３のコレクタ
電極端子１３ｂとの間、及びエミッタ極の外部リード端
子１４と半導体チップ１３のエミッタ電極端子１３ａと
の間の両方を、半田ワイヤにてワイヤボンディングする
ように構成しても良いのである。
【００２７】更にまた、前記本発明は、前記第１〜第３
の実施例に示した高出力型のトランジスターに限らず、
ＭＯＳ型トランジスター及び電界効果トランジスター等
のその他の各種トランジスター、サイリスタ、逆阻止３
端子サイリスタ及びトライアック等と言ったその他の半
導体チップ付き電子部品に対しても同様に適用できるの
である。
【００２８】これに加えて、本発明は、図１３に示すよ
うに、一つの半導体チップに、トランジスター回路素子
の複数個を形成して成るトランジスターアレイ３０と
か、或いは、図１４に示すように、一つの半導体チップ
に、ダイオード回路素子の複数個を形成して成るダイオ
ードアレイ４０に対しても同様に適用できることは言う
までもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施例においてモールド
部を除いた状態の斜視図である。
【図２】図１のII−II視断面図である。
【図３】半田ワイヤによるワイヤボンディングの第１の
状態を示す図である。
【図４】半田ワイヤによるワイヤボンディングの第２の
状態を示す図である。
【図５】半田ワイヤによるワイヤボンディングの第３の
状態を示す図である。
【図６】半田ワイヤによるワイヤボンディングの第４の
状態を示す図である。
【図７】半田ワイヤによるワイヤボンディングの第５の
状態を示す図である。
【図８】半田ワイヤによるワイヤボンディングの第６の
状態を示す図である。
【図９】本発明における第２の実施例においてモールド
部を除いた状態の斜視図である。
【図１０】第２の実施例における半田によるワイヤボン
ディングを示す斜視図である。
【図１１】本発明における第３の実施例を示す一部切欠
斜視図である。
【図１２】図１１のXII −XII 視断面図である。
【図１３】トランジスターアレイの等価回路図である。
【図１４】ダイオードアレイの等価回路図である。
【図１５】従来の半田ワイヤによるワイヤボンディング
の第１の状態を示す図である。
【図１６】従来の半田ワイヤによるワイヤボンディング
の第２の状態を示す図である。
【図１７】従来の半田ワイヤによるワイヤボンディング
の第３の状態を示す図である。
【符号の説明】
１ ベース基板 ２ ベース極の外部リード端子 ３ 半導体チップ ３ａ エミッタ電極端子 ３ｂ コレクタ電極端子 ４，５ 外部リード端子 ６ 金属細線 ７′，７″ 半田ワイヤ ９ モールド部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも二つの出力側電極端子を有する
    回路素子を形成した半導体チップと、前記半導体チップ
    における各出力側電極端子の各々に対する外部リード端
    子と、前記回路素子における各出力側電極端子とその各
    々の外部リード端子との間を電気的に接続する金属細線
    とから成る電子部品において、前記金属細線のうち一部
    の金属細線、又は全部の金属細線を、半田ワイヤにし
    て、この半田ワイヤの両端にボール部を形成し、この両
    ボール部を、前記半導体チップの回路素子における出力
    側電極端子とその外部リード端子とに対して押圧・接合
    して、この半田ワイヤを前記半導体チップに対する温度
    ヒューズにすることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】「請求項１」において、両ボール部のうち
    半導体チップ側のボール部を、出力側端子に対して半田
    ワイヤの軸方向に押圧・接合する一方、外部リード端子
    側のボール部を、外部リード端子に対して半田ワイヤの
    軸線と略直角方向に押圧・接合することを特徴とする半
    導体装置。
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