JPH0823055A - 接地接続ワイヤ用隆起部を有する樹脂カプセル封入された半導体デバイス用金属製放熱用ベースプレート - Google Patents

接地接続ワイヤ用隆起部を有する樹脂カプセル封入された半導体デバイス用金属製放熱用ベースプレート

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JPH0823055A
JPH0823055A JP4596292A JP4596292A JPH0823055A JP H0823055 A JPH0823055 A JP H0823055A JP 4596292 A JP4596292 A JP 4596292A JP 4596292 A JP4596292 A JP 4596292A JP H0823055 A JPH0823055 A JP H0823055A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベースプレートと該ベースプレート上に設置
された半導体ダイスとの接続に使用される接続ワイヤの
曲率の増減により半導体デバイスの信頼性が損なわれる
ことがある。本発明は、前記ベースプレートと半導体ダ
イスのパッドの接続手段を改良することにより、半導体
デバイスの信頼性を向上させることを目的とする。 【構成】 ベースプレート上に半導体ダイス上の接続パ
ッドと実質的に等しい高さの隆起部を形成し、前記接続
パッドと該隆起部間を接続ワイヤで接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ダイスが、該半
導体ダイスの前面の少なくとも１個の接地接続用パッド
とデバイスのピン間の電気経路の一部である放熱用金属
製ベースプレートの前面に直接載置されている樹脂カプ
セル封入された半導体デバイスに関する。
【０００２】
【従来技術】例えばいわゆるＳＩＬ（シングル−イン−
ライン）パワーデバイスのような樹脂カプセル封入集積
パワーデバイスでは、ダイスは一般にニッケル又は銀被
覆した銅プレートである放熱用金属ベースプレートの平
面上に直接結合し、該プレートは金属ベースプレートの
表面に成形されたカプセル封入体の周囲を越えて広がっ
ていてもいなくてもよい。通常カプセル封入樹脂体の
（又はカプセル封入金属体）の周囲を越える放熱用ベー
スプレートの突出部分は、両者間に良好な熱的カップリ
ングを維持しながら外部放熱部材をデバイス上に載置し
あるいはその逆の手段を提供する機能を有している。こ
のようなベースプレートの突出部には、しばしば１又は
２以上の孔やスロットが形成され組立用ネジや類似の締
着手段の軸を収容する。集積回路の電気的接続用金属ピ
ンは、ニッケル、銀又は金により被覆されてもよい通常
銅製のダイで打ち出された金属フレームから誘導され
る。デバイスの組立段の間、ダイで打ち出された金属フ
レームは、楔止め又はレーザー溶接により放熱用金属ベ
ースプレートに締着され、当業者に周知なようにこれに
より最終デバイスの少なくとも１個の接地ピンが金属製
放熱用ベースプレートに電気的に接触する。従ってデバ
イスの放熱用ベースプレートはデバイスの少なくとも１
本のピンを通して外部印刷カード回路の接地レールに電
気的に接続され、このカード回路にもデバイス上に載置
された外部放熱用プレートが通例接続されている。
【０００３】導電性金属粉末（例えば銀粉末）又は鉛と
錫の共晶合金が被覆された導電性粘着剤により半導体ダ
イスがその上に直接結合された金属製放熱用ベースプレ
ートの接地は、金属ワイヤによりダイスの前面に形成さ
れたそれぞれの接地接続用金属製パッドをベースプレー
ト自身に接続することにより、該放熱用ベースプレート
自身を通して、１又は２以上の接地用電気経路を閉じる
ことにより一般的に行われる。ダイスが比較的大きいと
きは、これらの接地接続ワイヤは比較的小さい曲率半径
を有するようになりがちで、結果的に増加する機械的応
力のため、それらは樹脂カプセル封入成形の間あるいは
デバイスの通常の動作の間に溶接点の近くでしばしば損
傷する。統計上それらのバルネラビリティは、デバイス
の他のパッドとパターン化された金属フレームのそれそ
れのピンの間の接続ワイヤのそれよりも遙に高い。
【０００４】
【発明の概要】本発明の目的は、半導体ダイスの接地接
続パッドとその上に前記半導体ダイスが結合された金属
製放熱用ベースプレート間に溶接されたワイヤ接続の信
頼性を改良することである。この目的は、それぞれ半導
体ダイスの前面の金属化された接地接続パッドの先端に
溶接された金属ワイヤにより電気的接続を形成し、更に
パッドの表面と実質的に共平面的な金属製放熱用ベース
プレートに意図的に隆起表面を形成することにより十分
に達成される。
【０００５】その上に接続ワイヤの一端が溶接された金
属製放熱用ベースプレートの表面は隆起部つまり突出部
を有する上部表面であり、前記隆起は半導体ダイスの１
又は２以上の接地接続パッドに機能的に隣接し又は近接
する位置のベースプレートの、前記隆起がなければ平面
である面上に意図的に形成される。その上に半導体ダイ
スが結合されたベースプレート表面の平面上の隆起部の
高さは、半導体ダイスの厚さと、該ダイスと金属放熱用
ベースプレートの表面間に位置する導電性粘着剤の層の
厚さの合計に実質的に等しくすることができる。勿論前
記隆起部の高さが半導体ダイスと粘着層の厚さより僅か
に高くあるいは僅かに高くても、この僅かな差異が金属
プレートの隆起部の上部表面及び半導体ダイスの前面に
存在する接地接続パッドに広がる接続ワイヤの曲率半径
の実質的な減少を生じさせない限り、依然として十分に
満足できる。換言すると、金属ワイヤで接続されるべき
２表面間の相対的な共平面性は、接続ワイヤにより得ら
れる曲率半径に実質的に負の影響を及ぼさない僅かな差
異を含む条件が意図されている。
【０００６】隆起部は銅プレート又はバーからベースプ
レート片をダイで打ち出す間に、隆起部がなければ平面
である金属製放熱用ベースプレートの表面を打ち出すこ
とにより形成することができる。前記隆起部は好ましく
は、ベースプレートのダイ打ち出しステップの間に、ダ
イ打ち出しに使用されるダイ打ち出し具上に意図的に形
成された凹部に、逆方向から金属に作用する好適な形状
のパンチを押し付けることによる「深延伸」つまりイン
デント作用により生成させることができる。
【０００７】 〔図面の簡単な説明〕 本発明の異なった特徴及び利点が添付図面を参照して行
う引き続く好ましい態様の説明により明らかになるであ
ろう。図１は、組立の進歩したフェーズの間の本発明の
デバイスの概略平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線
断面図である。これらの図面は、例示の目的のみで限定
することを意図せずに、いわゆるシングル−イン−ライ
ンパッケージ中の半導体パワーデバイスの製造に使用さ
れる本発明の態様を示している。
【０００８】 〔発明の詳細な説明〕図１は、カプセル封入樹脂体の形
成に先立つ組立の進歩したフェーズにおける本発明に従
って製造されたデバイスの部分概略平面図である。製造
プロセスのこの時点では、半導体ダイスの前面のパッド
とデバイスの外部接続用ピンの間の接続ワイヤの溶接は
完了している。
【０００９】図面から判るように、半導体物質のダイス
１が、熱及び電気の良導電体である銅又は他の金属製
の、最も一般的にはニッケルで被覆された銅製の放熱用
金属ベースプレート３（「スラグ」と呼ぶこともある）
の表面上に、導電性粘着剤２層により結合されている。
該金属製放熱用ベースプレート３は、点線によるプロフ
ィールにより図２中に示されたカプセル封入樹脂体６の
周囲を越えて広がるようにされた部分４を有している。
この突出部４は、図示を省略した外部放熱部材を締着す
るネジ又は類似の手段の軸を収容する孔５を有してい
る。スラグ３の下面に沿って凹部７が存在し、その内側
には、デバイスのピン10がパターン化されたダイ打ち出
しされた金属フレーム９の平面に対して約90°折り曲げ
られた後に、意図的に形成されたピンのタブ端８が強制
的に楔止めされている。図面の明瞭度を改良するため
に、下に位置する放熱用ベースプレートの表面を図１の
平面中にパターン化してある。前記ダイ打ち出し組立金
属フレーム９は、パターン化されたピン（接地ピン）の
１個のタブ部分を金属製ベースプレート３の周囲に切設
されたスロットつまり凹部７中に楔止めすることにより
機械的及び電気的に前記金属製放熱用ベースプレート３
に接続されている。パターン化されたピンの内端は、ダ
イス１を結合するエリアの周囲に機能的に位置し、かつ
金属ベースプレート３の表面と離れて平行に位置してい
る。樹脂カプセル封入が完了した後に、異なったピン10
をカット用ホイールで隣接するピン間に一時的なブリッ
ジ部を切設することにより互いに電気的に分離する。そ
の内端部８が金属製放熱用ベースプレート３のサイドに
沿って存在する凹部７の内側で可塑変形により折り曲げ
られかつ楔止めされたピンは、集積回路の接地接続ピン
を構成する。この接地接続ピンの残りの内部平面部分は
ワイヤ11によりデバイス１の前面の相対接地パッド15と
の接続を確立するために利用できるが、もし必要ならば
ダイス１の前面の周囲に沿って機能的に位置する接地接
続用の幾つかのパッドを形成することが多くの集積回路
において有利であり、そして特にダイスのピンサイドか
ら正反対に位置するときはダイス上に長い接地接続ライ
ンを形成する必要を回避することができるため有利であ
る。デバイスの接地接続パッドへのこれらの付加的なワ
イヤ接地接続は、従来技術によると金属放熱用ベースプ
レート３の表面上の接続ワイヤの一端を溶接することに
より生じ、これにより他の接地パッドからダイスが結合
したベースプレートの平面への接続ワイヤの必然的に鋭
い曲線のため信頼性と全歩留りに関する無視できない問
題が生ずる。
【００１０】対照的に本発明によると、放熱用ベースプ
レート３のダイス１の周囲の、それに沿って更に接地接
続用の金属化パッド13が形成されているサイドに面する
位置には意図的に隆起部つまり突出部12が形成されてい
る。該隆起部12は平滑でダイス１の前面に存在する金属
化パッドと同じ高さの上部表面を有していると有利であ
る。異なった接地パッド13及びその楔止めされたタブ部
を通して接地ピンに接続された金属製放熱用ベースプレ
ート３をワイヤで溶接することにより形成される接続
が、前記パッドと隆起部12の上部表面間に実現される。
これにより接続ワイヤ14は互いに実質的に共平面的かあ
るいはそれに近い点を接続することによりそれと整合す
る大きさの曲率半径を有するようになる。これは、接続
ワイヤの比較的鋭い曲げに実質的に転嫁できると思われ
る従来技術の欠点と信頼性の問題を解決する。
【００１１】前記突出部（隆起部）12はダイ打ち出しの
間に、好ましくはベースプレート３の表面上に、パンチ
と、所定のエリアに金属の部分的で深い圧伸部分を生成
させるために適した形状の凹みを有する前記パンチと対
応する器具により金属を可塑変形させることにより形成
する。図示の例では、金属プレート３の深い圧伸部分
が、半導体ダイスが結合されたベースプレート３の部分
と、包装完了後に樹脂のカプセル封入体の周囲を越えて
広がり外部放熱用部材を設置するための組立孔５を有す
る部分４の間の狭くなった分離ゾーンに形成される。ベ
ースプレート３の組立面上の所定の隆起部12を形成する
ための幅の狭いこのゾーンに沿って形成された横に伸び
る深く圧伸された凹みは、ベースプレートの外側に突出
する部分４をその中央のダイスを有する部分４から分離
する機械的に弱い（ベースプレート中でのラインの不連
続性）ゾーンも提供する。この機械的不連続性あるいは
弱い部分は、ダイスが結合されたベースプレート３の部
分と、外部放熱用部材の設置自体に起因する応力が掛か
る樹脂カプセル封入体の周囲の外側に広がる部分４間に
機械的デカップリングを生じさせる役割を果たし、これ
により組立孔５のゾーンからベースプレート３の表面の
ダイス１の結合ゾーンへの大きい曲げ応力の伝達を防止
する。深い圧伸ゾーンはこの分離ラインに対応してベー
スプレートの全幅に広がっていてもよく、あるいは例示
の通り深い圧伸ゾーンはベースプレートの幅の一部のみ
に広がっていてもよい。勿論図示の特定の例の場合とは
異なった位置に必要に応じて、付加的な隆起部12を金属
ベースプレート３の組立面に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデバイスの一例を示す概略平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【符号の説明】
１・・・ダイス ２・・・粘着剤 ３・・・放熱用ベー
スプレート ４・・・突出部 ５・・・孔 ６・・・カ
プセル封入体 ７・・・凹部 ８・・・タブ端 ９・・・金属フレーム 10・・・ピン 11・・・ワイヤ
12・・・隆起部 13・・・パッド 14・・・ワイヤ
15・・・パッド
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年６月５日
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンジェロ・マッシローニ イタリア国 コンコレッツォ 20049 ヴ ィア・ヂ・ヴェルディ ５

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 その表面に半導体ダイスが結合された金
    属製放熱用ベースプレート、及びその内端が前記半導体
    ダイスの前面のそれぞれのパッドに接続された複数の金
    属ピンを含んで成り、前記金属製放熱用ベースプレート
    を通して接地接続経路を形成するために金属ワイヤが少
    なくとも１個のパッドを前記金属製放熱用ベースプレー
    トに接続している半導体デバイスにおいて、 前記金属製放熱用ベースプレートが前記半導体ダイスの
    前面に存在する接地接続用の前記パッドの近くに隆起部
    を有し、 該隆起部が、前記ベースプレートの表面からの前記パッ
    ドの高さに実質的に等しい高さの上部表面を有し、前記
    金属ワイヤが前記パッドと前記隆起部の上部表面に溶接
    されていることを特徴とする半導体デバイス。
  2. 【請求項２】 複数の電気的接地接続経路を前記金属製
    放熱用ベースプレートを通して形成するために、前記隆
    起部の上部表面上に、半導体ダイスの前面のそれぞれの
    接地接続パッドに各々が溶接された複数の金属ワイヤを
    溶接した請求項１に記載のデバイス。
  3. 【請求項３】 前記金属製放熱用ベースプレートがその
    上に成形されたカプセル封入用樹脂体の周囲を越えて広
    がる部分を有し、該広がり部分が外部放熱用部材を機械
    的に据え付ける手段を有し、前記広がり部分から半導体
    ダイが結合された前記ベースプレートの部分への曲げ応
    力の伝達を減少させるために前記金属製ベースプレート
    の２部分間に機械的に弱い部分を形成するために、前記
    ベースプレートの前記広がり部分と残りの部分間の理想
    的な分離ラインに沿ってベースプレートの金属を深く圧
    伸することにより、前記金属製ベースプレートの表面の
    隆起部が形成されている請求項１に記載のデバイス。
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