JPH08139247A - 半導体装置の構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体チップ９に対して三本のリード端子
５，６，７を備えた三端子型の半導体装置Ａにおいて、
前記各リード端子のうち第２及び第３リード端子６，７
を、半導体チップにおける両電極部９ａ，９ｂに対して
半田付けする場合に、電極間ショートが発生することを
低減する。 【構成】 前記半導体チップ９の上面の両電極部９ａ，
９ｂを突起状に形成する一方、前記第２リード端子の先
端部６ａ及び第３リード端子の先端部７ａに、前記半導
体チップにおける両突起状電極部が嵌まる貫通孔６
ａ′，７ａ′を穿設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置のうち、半
導体チップに対して少なくとも三本以上のリード端子を
備えたトランジスター又はダイオード等のような多端子
型半導体装置の構造と、その製造方法とに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】この種の多端子型の半導体装置のうち三
端子型半導体装置は、第１リード端子の先端に一体的に
設けたアイランド部に、半導体チップをダイボンディン
グし、この半導体チップにおける二つの電極部と、第２
リード端子及び第３リード端子との間を、金線等の細い
金属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、前記半導体チップの部分を合成樹脂製のモールド
部にてパッケージすることが一般的な構造であったが、
このものは、金線等の細い金属線によるワイヤボンディ
ングによるために、製造コストが大幅にアップするばか
りか、前記細い金属線に断線が発生することで、大電流
用には適しない等の問題があった。

【０００３】そこで、先行技術としての特開昭４８−３
８０７０号公報及び特開昭５９−５４２５０号公報は、
金属板を打ち抜いたリードフレームに、アイランド部を
備えた第１リード端子と、第２及び第３リード端子を一
体的に形成し、前記第１リード端子におけるアイランド
部の上面に半導体チップをダイボンディングし、この半
導体チップの上面における二つの電極部に対して、前記
第２及び第３リード端子の先端部を直接的に、半田付け
にて接合することを提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この先行技術
による半導体装置は、第１リード端子と一体のアイラン
ド部にダイボンディングした半導体チップの上面におけ
る両電極部に対して、第２及び第３リード端子の先端部
を、半田付けにて接合したもので、前記半導体チップの
上面における両電極部間の距離を小さくすると、半導体
チップを小型化できる反面、前記の半田付けに際して、
一方の電極部と第２リード端子との間における余剰の溶
融半田と、他方の電極部と第３リード端子との間におけ
る余剰の溶融半田とが、半導体チップの上面を伝って繋
がり、両電極部の間に半田よるショートが発生すること
になるし、また、前記半導体チップの上面における両電
極部間の距離を大きくすると、溶融半田の繋がりによる
電極間ショートの発生を低減できる反面、半導体チップ
の大型化を招来すると言う問題があった。

【０００５】本発明は、リード端子におけるアイランド
部にダイボンディングした半導体チップに対して他の複
数個のリード端子を直接的に接合した形態の半導体装置
において、前記の問題を解消した半導体装置の構造と、
その製造方法とを提供することを技術的課題とするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明の構造は、「リード端子におけるアイラン
ド部に半導体チップをダイボンディングし、この半導体
チップの上面における複数個の電極部の各々に他のリー
ド端子における先端部を半田付けにて接合して成る半導
体装置において、前記半導体チップの上面における電極
部を、突起状に形成する一方、前記他の各リード端子の
うち少なくとも二つのリードにおける先端部に、前記半
導体チップにおける両突起状電極部が嵌まる貫通孔を穿
設する。」と言う構成にした。

【０００７】また、本発明の製造方法は、「金属板から
打ち抜いたリードフレームに、アイランド部を備えたリ
ード端子と、先端部に貫通孔を穿設した二つのリード端
子を含む他の複数個のリード端子とを一体的に形成し、
前記アイランド部の上面に、半田ペーストを塗布したの
ち、上面に二つの突起状電極部を設けて成る半導体チッ
プを搭載し、次いで、前記半導体チップの上面側に、前
記他の各リード端子における先端部を、当該先端部又は
半導体チップの上面における各突起状電極部に半田ペー
ストを塗布した状態で、これら他の各リード端子のうち
少なくとも二つのリード端子の先端部における貫通孔に
対して突起状電極部が嵌まるように重ね合わせたのち、
半田の融点以上の温度に加熱する。」ことを特徴とする
ものである。

【０００８】

【作 用】このように、半導体チップの上面における
両電極部を、突起状に形成する一方、他のリード端子の
うち少なくとも二つのリード端子の先端部に、前記各突
起状電極部が嵌まる孔を穿設することにより、その半田
付けに際して、前記二つのリード端子の先端部と、それ
に対応する突起状電極部との間における溶融半田は、両
突起状電極部が嵌まる貫通孔の内部に入り込むことにな
るから、余剰の溶融半田を、前記貫通孔によって吸収で
きると共に、半田の第２及び第３リード端子の先端部に
対する接合面積を増大できるのである。

【０００９】また、本発明の製造方法のように、アイラ
ンド部の上面に、半田ペーストを塗布したのち、上面に
複数個の突起状電極部を設けて成る半導体チップを搭載
し、次いで、前記半導体チップの上面側に、前記他の各
リード端子における先端部を、当該先端部又は半導体チ
ップの上面における各突起状電極部に半田ペーストを塗
布した状態で、これら他の各リード端子のうち少なくと
も二つのリード端子の先端部における貫通孔に対して突
起状電極部が嵌まるように重ね合わせたのち、半田の融
点以上の温度に加熱することにより、アイランド部と半
導体チップとの間に塗布した半田ペーストにおける半田
は、溶融した状態でアイランド部の半導体チップとの両
方の各々に合金化接合する一方、半導体チップにおける
各突起状電極部と二つのリード端子の先端部との間に塗
布した半田ペーストにおける半田は、溶融して各突起状
電極と二つのリード端子の先端部との両方の各々に合金
化接合することになる。

【００１０】これにより、半導体チップは、アイランド
部の上面における溶融半田に浮いた状態になる一方、こ
の半導体チップにおける各突起状電極部と二つのリード
端子との間には、その間における溶融半田が、球形にな
ろうとする表面張力による吸引力が作用することになる
から、前記したようにアイランド部の上面における溶融
半田に浮いた状態になっている半導体チップは、その上
面における各突起状電極部が二つのリード端子の各々に
引き寄せられるように自動的に位置決めされ、この状態
で、前記した各半田が凝固することになる。

【００１１】すなわち、前記半導体チップをアイランド
部に載置するときに、多少の位置のずれが存在しても、
この位置のずれを自動的に修正しながら、半導体チップ
をアイランド部に対して接合できると同時に、半導体チ
ップにおける各突起状電極部に対して他の各リード端子
を確実に接合す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、多端子型の半
導体装置において、リード端子におけるアイランド部に
ダイボンディングした半導体チップにおける各電極部に
対して、他の複数個のリード端子の各々を半田付けにて
接合するに際して、溶融半田によって電極間ショートが
発生することを大幅に低減できると共に、半田付けの確
実性、及び、強度を大幅に向上できる効果を有する。

【００１３】また、本発明の製造方法は、これに加え
て、半導体チップをリード端子におけるアイランド部に
搭載することに、前記先行技術の場合のような極めて高
い精度で厳格に位置決めすることを必要としないばかり
か、半導体チップのアイランド部に対する接合と、この
半導体チップにおける各突起状電極部に対する他の各リ
ード端子の接合との両方を、一回の加熱によって同時に
行うことができるから、生産性を著しく向上できて、製
造コストの大幅な低減を達成できる効果を有する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を、その製造方法と共
に、図面について説明する。図１〜図１０は、三端子型
の半導体装置の製造に適用した第１の実施例を示し、こ
の図において符号１は、金属板より打ち抜いた長尺帯状
のリードフレームを示し、このリードフレーム１におけ
る長手左右両縁部におけるサイドフレーム２，３の間に
は、その間を一体的に連結するセクションバー４が、リ
ードフレーム１の長手方向に沿って一定のピッチ間隔Ｐ
で形成されている。

【００１５】また、前記両サイドフレーム２，３のうち
一方のサイドフレーム２には、前記各セクションバー４
の間の部位に先端にアイランド部５ａを備えた第１リー
ド端子５が内向きに突出するように一体的に形成されて
おり、他方のサイドフレーム３には、前記各セクション
バー４の間の部位に第２リード端子６及び第３リード端
子７が内向きに突出するように一体的に形成され、この
第２リード端子６及び第３リード端子７の先端部６ａ，
７ａは、互いに接近する形状であり、且つ、この両先端
部６ａ，７ａは、前記第１リード端子５の先端における
アイランド部５ａに対してリードフレーム１の長手方向
に沿って適宜寸法Ｅだけずれている。

【００１６】更にまた、前記第２リード端子６の先端部
６ａ、及び前記第３リード端子７の先端部７ａには、貫
通孔６ａ′，７ａ′を穿設する。そして、前記リードフ
レーム１を、その長手方向に移送する途次において、先
づ、各第１リード端子５におけるアイランド部５ａの上
面に、半田ペースト８を塗布したのち、図４に示すよう
に、上面に二つの電極部９ａ，９ｂを突起状の形成して
成る半導体チップ９を搭載する。

【００１７】このようにして、第１リード端子５におけ
るアイランド部５ａに半導体チップ９を搭載すると、こ
の半導体チップ９の上面における両突起状電極部９ａ，
９ｂに、図６に示すように、半田ペースト１０，１１を
塗布する。次いで、前記リードフレーム１を、以下に述
べるように構成したずらせ重ね装置１２に順次送り込
む。

【００１８】このずらせ重ね装置１２は、図１１〜図１
４に示すように、前記リードフレーム１を、その長手方
向の移送できるように案内する二つのガイドローラ１
３，１４の間の部位に、前記リードフレーム１における
一方のサイドフレーム２の下面に接触する小径の送りホ
イール１５と、他方のサイドフレーム３の下面に接触す
る大径の送りホイール１６とを配設して、この両送りホ
イール１３，１４を、同じ方向に、当該両送りホイール
１５，１６の外周面における周速度が同じになるように
回転駆動する。

【００１９】前記二つのガイドローラ１３，１４のうち
一方のガイドローラ１３と両送りホイール１５，１６と
の間の部位には、前記リードフレーム１における一方の
サイドフレーム２を挟んだ状態で下向きに変位するよう
にした一対のローラ１７ａ，１７ｂと、リードフレーム
１における他方のサイドフレーム３を挟んだ状態で上向
きに変位するようにした一対のローラ１７ｃ，１７ｄと
で構成される第１ローラ機構１７を配設する。

【００２０】また、二つのガイドローラ１３，１４のう
ち他方のガイドローラ１４と両送りホイール１５，１６
との間の部位には、前記リードフレーム１における一方
のサイドフレーム２を挟んだ状態で上向きに変位するよ
うにした一対のローラ１８ａ，１８ｂと、リードフレー
ム１における他方のサイドフレーム３を挟んだ状態で下
向きに変位するようにした一対のローラ１８ｃ，１８ｄ
とで構成される第２ローラ機構１８を配設する。

【００２１】この構成のずらせ重ね装置１２にリードフ
レーム１を送り込むことにより、第１ローラ機構１７の
箇所において、リードフレーム１における一方のサイド
フレーム２が一対のローラ１７ａ，１７ｂにて下向き
に、他方のサイドフレーム３が一対のローラ１７ｃ，１
７ｄにて上向きに各々変位されることにより、一方のサ
イドフレーム２と他方のサイドフレーム３とが、図１１
に示すように、リードフレーム１の表面と直角方向に適
宜寸法だけ食い違い状になる。

【００２２】次いで、リードフレーム１における両サイ
ドフレーム２，３のうち一方のサイドフレーム２が、小
径の送りホイール１５の外周面を適宜接触角度θにわた
って巡る一方、他方のサイドフレーム３が大径の送りホ
イール１６の外周面を適宜接触角度θにわたって巡るこ
とにより、一方のサイドフレーム２の移送と他方のサイ
ドフレーム３の移送との間に、両送りホイール１５，１
６の直径差に応じて進み・遅れができるから、一方のサ
イドフレーム２と、他方のサイドフレーム３とを、リー
ドフレーム１の長手方向に沿って、前記第２及び第３リ
ード端子６，７の先端部６ａ，７ａと前記第１リード端
子５の先端におけるアイランド部５ａとの間におけるず
らせ寸法Ｅと同じ寸法だけ互いにずらせ変位することが
できる。

【００２３】そして、第２ローラ機構１８の箇所に至
り、一方のサイドフレーム２が一対のローラ１８ａ，１
８ｂにて上向きに、他方のサイドフレーム３が一対のロ
ーラ１８ｃ，１８ｄにて下向きに各々変位されることに
より、一方のサイドフレーム２における第１リード端子
５先端のアイランド部５ａと、他方のサイドフレーム３
における第２及び第３リード端子６，７の先端部６ａ，
７ａとを、図６及び図７に示すように、その間に半導体
チップ９を、当該半導体チップ９における両突起状電極
部９ａ，９ｂが第２及び第３リード端子６，７の先端部
６ａ，７ａにおける貫通孔６ａ′，７ａ′内に嵌まるよ
うに挟んだ状態に互いに重ね合わせることができるので
ある。

【００２４】次に、前記リードフレーム１を加熱炉（図
示せず）に送り込む等することにより、半田の融点より
も高い温度に加熱する。すると、この加熱により、アイ
ランド部５ａと半導体チップ９との間に塗布した半田ペ
ースト８における半田は、溶融してアイランド部５ａの
半導体チップ９との両方の各々に合金化接合する一方、
半導体チップ９における両突起状電極部９ａ，９ｂと第
２及び第３リード端子６，７の先端部６ａ，７ａとの間
に塗布した半田ペースト１０，１１における半田は、溶
融して突起状電極と第２及び第３リード端子６，７の先
端部６ａ，７ａとの両方の各々に合金化接合することに
なる。

【００２５】これにより、半導体チップ９は、アイラン
ド部５ａの上面における溶融半田に浮いた状態になる一
方、この半導体チップ９における両突起状電極部９ａ，
９ｂと第２及び第３リード端子６，７の先端部６ａ，７
ａとの間には、その間における溶融半田が球形になろう
とするときの表面張力による吸引力が作用することにな
るから、前記のようにアイランド部５ａの上面における
溶融半田に浮いた状態になっている半導体チップ９は、
その上面における両突起状電極部９ａ，９ｂが第２及び
第３リード端子６，７の先端部６ａ，７ａの各々に引き
寄せられるように自動的に位置決めされる。

【００２６】そして、一方の電極部９ａと第２リード端
子６の先端部６ａとの間における溶融半田、及び、他方
の電極部９ｂと第３リード端子７の先端部７ａとの間に
おける溶融半田は、両突起状電極部９ａ，９ｂが嵌まる
貫通孔６ａ′，７ａ′の内部に入り込むことになって、
余剰の溶融半田を、前記貫通孔６ａ′，７ａ′によって
吸収でき、この状態で、前記した各半田が凝固すること
になるのである。

【００２７】すなわち、前記半導体チップ９をアイラン
ド部５ａに載置するときに、多少の位置のずれが存在し
ても、この位置のずれを自動的に修正しながら、半導体
チップ９をアイランド部５ａに対して接合できると同時
に、半導体チップ９における両突起状電極部９ａ，９ｂ
に対して第２及び第３リード端子６，７の先端部６ａ，
７ａを確実に接合することができる一方、溶融半田によ
って電極間ショートが発生することを確実に低減できる
のである。

【００２８】このようにして、半導体チップ９の第１リ
ード端子５、第２リード端子６及び第３リード端子７へ
の接合を完了すると、前記半導体チップ９、アイランド
部５ａ、第２リード端子６の先端部６ａ及び第３リード
端子７の先端部７ａの部分を、熱硬化性合成樹脂製のモ
ールド部２０にてパッケージしたのち、前記第１リード
端子５、第２リード端子６及び第３リード端子７を、リ
ードフレーム１から切り離すことにより、図９及び図１
０に示すような形態の三端子型半導体装置Ａを製造する
ことができるのである。

【００２９】なお、前記半導体チップ９における両突起
状電極部９ａ，９ｂと、第２及び第３リード端子６，７
の先端部６ａ，７ａとを接合するための半田ペースト１
０，１１は、前記実施例のように、半導体チップ９にお
ける両突起状電極部９ａ，９ｂに塗布することに代え
て、第２及び第３リード端子６，７の先端部６ａ，７ａ
に塗布するようにしても良いのであり、また、前記第２
及び第３リード端子６，７の先端部６ａ，７ａに穿設す
る貫通孔としては、図１５に示す、第２の実施例のよう
に、溝型の貫通孔６ａ″，７ａ″にしても良いのであ
る。

【００３０】次に、図１６〜図１９は、第３の実施例を
示す。この第３の実施例は、四端子型半導体装置に適用
した場合であり、金属板より打ち抜いた長尺帯状のリー
ドフレーム３１における長手左右両縁部におけるサイド
フレーム３２，３３の間には、その間を一体的に連結す
るセクションバー３４が、リードフレーム１の長手方向
に沿って一定のピッチ間隔Ｐで形成されている。

【００３１】また、前記両サイドフレーム３２，３３の
うち一方のサイドフレーム３２には、前記各セクション
バー３４の間の部位に先端にアイランド部３５ａを備え
た第１リード端子３５が内向きに突出するように一体的
に形成されており、他方のサイドフレーム３３には、前
記各セクションバー３４の間の部位に他の三本のリード
端子３６，３７，３８が内向きに突出するように一体的
に形成され、この三本のリード端子３６，３７，３８の
うち外側に位置する第２及び第４リード端子３６，３８
は、その先端部３６ａ，３８ａが中央に位置する第３リ
ード端子３７の先端部３７ａに接近するように曲がった
形状であり、且つ、前記中央に位置する第３リード端子
３７の先端部３７ａは、前記第１リード端子３５の先端
におけるアイランド部３５ａに対してリードフレーム３
１の長手方向に沿って適宜寸法Ｅ′だけずれている。

【００３２】更にまた、前記三本の各リード端子３６，
３７，３８のうち外側に位置する第２及び第４リード端
子３６，３８の先端部３６ａ，３８ａには、貫通孔３６
ａ′，３８ａ′が穿設されている。そして、前記リード
フレーム３１を、その長手方向に移送する途次におい
て、先づ、各第１リード端子３５におけるアイランド部
３５ａの上面に、図１７に示すように、半田ペースト３
９を塗布したのち、上面に三つの突起状電極部４０ａ，
４０ｂ，４０ｃを形成した半導体チップ４０を搭載した
のち、この半導体チップ４０の上面における各突起状電
極部４０ａ，４０ｂ，４０ｃに、半田ペースト４１，４
２，４３を塗布する。

【００３３】次いで、前記第１の実施例の場合と同様
に、図１０〜図１３に示すずらせ重ね装置１２に送り込
むことにより、一方のサイドフレーム３２における第１
リード端子３５先端のアイランド部３５ａと、他方のサ
イドフレーム３３における各リード端子３６，３７，３
８の先端部３６ａ，３７ａ，３８ａとを、図１８及び図
１９に示すように、その間に半導体チップ４０を挟んだ
状態に互いに重ね合わせる。この場合において、前記半
導体チップ４０における各突起状電極部４０ａ，４０
ｂ，４０ｃのうち二つの突起状電極部４０ａ，４０ｃ
を、第２及び第４リード端子３６，３８の先端部３６
ａ，３８ａにおける貫通孔３６ａ′，３８ａ′に嵌める
ようにする。

【００３４】次いで、前記リードフレーム３１を加熱炉
（図示せず）に送り込む等することで半田の融点よりも
高い温度に加熱することにより、前記各半田ペースト３
９，４１，４２，４３が溶融し、半導体チップ４０は、
アイランド部３５ａの上面における溶融半田に浮いた状
態になる一方、この半導体チップ４０における各突起状
電極部４０ａ，４０ｂ，４０ｃと各リード端子３６，３
７，３８の先端部３６ａ，３７ａ，３８ａとの間には、
その間における溶融半田が球形になろうとするときの表
面張力による吸引力が作用し、半導体チップ４０は、そ
の上面における各突起状電極部４０ａ，４０ｂ，４０ｃ
が三本の各リード端子３６，３７，３８の先端部３６
ａ，３７ａ，３８ａの各々に引き寄せられるように自動
的に位置決めされ、この状態で、前記した各半田が凝固
することになるから、半導体チップ４０をアイランド部
３５ａに対して接合できると同時に、半導体チップ４０
における各突起状電極部４０ａ，４０ｂ，４０ｃに対し
て三本の各リード端子３６，３７，３８の先端部３６
ａ，３７ａ，３８ａを確実に接合することができるので
ある。

【００３５】なお、本発明は、この第３の実施例と同様
にして、五端子以上の多端子型半導体装置にも適用でき
ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法に使用するリードフレームの
平面図である。

【図２】図１のII−II視断面図である。

【図３】図１のIII −III 視拡大断面図である。

【図４】半導体チップの斜視図である。

【図５】前記リードフレームにおける第１リード端子の
アイランド部に半導体チップを搭載した状態の平面図で
ある。

【図６】図５のVI−VI視拡大断面図である。

【図７】前記リードフレームにおいて第１リード端子に
対して第２及び第３リード端子を重ねた状態の平面図で
ある。

【図８】図７のVIII−VIII視拡大断面図である。

【図９】半導体装置の平面図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ視断面図である。

【図１１】本発明の製造方法に使用するずらせ重ね装置
の正面図である。

【図１２】図１１のXII −XII 視拡大断面図である。

【図１３】図１１のXIII−XIII視拡大断面図である。

【図１４】図１１のXIV −XIV 視拡大断面図である。

【図１５】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。

【図１６】本発明における第３の実施例による製造方法
に使用するリードフレームの平面図である。

【図１７】図２０のXVII−XVII視拡大断面図である。

【図１８】前記図１６のリードフレームにおいて第１リ
ード端子に他の各リード端子を重ねた状態の平面図であ
る。

【図１９】図１８のXIX −XIX 視拡大断面図である。

【符号の説明】

１ リードフレーム ２ 一方のサイドフレーム ３ 他方のサイドフレーム ４ セクションバー ５ 第１リード端子 ５ａ アイランド部 ６ 第２リード端子 ６ａ 第２リード端子の先端部 ７ 第３リード端子 ７ａ 第３リード端子の先端部 ８ 半田ペースト ９ 半導体チップ ９ａ，９ｂ 突起状電極部 １０，１１ 半田ペースト ２０ モールド部 Ａ 半導体装置 ６ａ′，７ａ′ 貫通孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リード端子におけるアイランド部に半導体
   チップをダイボンディングし、この半導体チップの上面
   における複数個の電極部の各々に他のリード端子におけ
   る先端部を半田付けにて接合して成る半導体装置におい
   て、前記半導体チップの上面における電極部を、突起状
   に形成する一方、前記他の各リード端子のうち少なくと
   も二つのリードにおける先端部に、前記半導体チップに
   おける両突起状電極部が嵌まる貫通孔を穿設したことを
   特徴とする半導体装置の構造。
2. 【請求項２】金属板から打ち抜いたリードフレームに、
   アイランド部を備えたリード端子と、先端部に貫通孔を
   穿設した二つのリード端子を含む他の複数個のリード端
   子とを一体的に形成し、前記アイランド部の上面に、半
   田ペーストを塗布したのち、上面に二つの突起状電極部
   を設けて成る半導体チップを搭載し、次いで、前記半導
   体チップの上面側に、前記他の各リード端子における先
   端部を、当該先端部又は半導体チップの上面における各
   突起状電極部に半田ペーストを塗布した状態で、これら
   他の各リード端子のうち少なくとも二つのリード端子の
   先端部における貫通孔に対して突起状電極部が嵌まるよ
   うに重ね合わせたのち、半田の融点以上の温度に加熱す
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。