JPS58161355A - 半導体整流素子 - Google Patents
半導体整流素子Info
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- JPS58161355A JPS58161355A JP4396882A JP4396882A JPS58161355A JP S58161355 A JPS58161355 A JP S58161355A JP 4396882 A JP4396882 A JP 4396882A JP 4396882 A JP4396882 A JP 4396882A JP S58161355 A JPS58161355 A JP S58161355A
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- Japan
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- silver
- lead wire
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- bonded
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- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01082—Lead [Pb]
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、比較的大きな電流が流れる半導体整流素子に
関するものである。
関するものである。
自動車の交流発電機に接続する整流ダイオードには数Ａ
〜数＋Ａ程度の比較的大きな電流が流れるために、放熱
効果を良くする必要がある。従って一搬的な自動車用整
流ダイオードは、半導体整流チップ全放熱効果の大きい
銅基板の上にはんだ付けし、この半導体整流チップの上
に銀クラッド銅線ヲはんだ付けすることによって構成さ
れている。また、大電流が断続的に流れることを考慮し
て熱疲労に強いＰｂ９５重量％とＳｎ ５重量％とから
成るはんだによって半導体整流チップと金属基板及びリ
ード線との間が夫々接着されている。ところが、上記は
んだを使用してチップに金属基板とリード線とを同時に
はんだ付けする際及び上記はんだを使用した整流ダイオ
ードにヒートサイクルを加えた際に、半導体整流チップ
が損傷又は破壊するという問題があった。この原因を究
明したところ、はんだ中にリード線の銀が拡散してリー
ド線側のはんだの組成が変化し、リード線側のはんだの
組成と金属基板側のはんだの組成との間に差が生じ、両
者の凝固率及び熱膨張率が異なってしまい、はんだが固
化する際やヒートサイクルを加えた際にチップの表裏に
異なる力が働いて、チップの損傷又は破壊が生じること
が判明した。なお、リード線に銀を使用しなければ、上
記の問題は生じないが、リード線にアルカリエッチング
ヤ酸エツチング等に耐えるための性質を与えるためには
銀の使用が実際上不可欠である。
〜数＋Ａ程度の比較的大きな電流が流れるために、放熱
効果を良くする必要がある。従って一搬的な自動車用整
流ダイオードは、半導体整流チップ全放熱効果の大きい
銅基板の上にはんだ付けし、この半導体整流チップの上
に銀クラッド銅線ヲはんだ付けすることによって構成さ
れている。また、大電流が断続的に流れることを考慮し
て熱疲労に強いＰｂ９５重量％とＳｎ ５重量％とから
成るはんだによって半導体整流チップと金属基板及びリ
ード線との間が夫々接着されている。ところが、上記は
んだを使用してチップに金属基板とリード線とを同時に
はんだ付けする際及び上記はんだを使用した整流ダイオ
ードにヒートサイクルを加えた際に、半導体整流チップ
が損傷又は破壊するという問題があった。この原因を究
明したところ、はんだ中にリード線の銀が拡散してリー
ド線側のはんだの組成が変化し、リード線側のはんだの
組成と金属基板側のはんだの組成との間に差が生じ、両
者の凝固率及び熱膨張率が異なってしまい、はんだが固
化する際やヒートサイクルを加えた際にチップの表裏に
異なる力が働いて、チップの損傷又は破壊が生じること
が判明した。なお、リード線に銀を使用しなければ、上
記の問題は生じないが、リード線にアルカリエッチング
ヤ酸エツチング等に耐えるための性質を与えるためには
銀の使用が実際上不可欠である。
そこで、本発明の目的は、ヒートサイクルを加えても破
壊しにくい半導体整流素子全提供するととＫある。
壊しにくい半導体整流素子全提供するととＫある。
上記目的を達成するための本発明は、接着表面に銀が存
在しない金属基板と半導体整流チップの一方の主表面と
の間が９０〜９７．５重量％のＰｂ（鉛）と２．５〜１
０重童％置火ｎ （スズ）とから成るろう材によって接
着され、前記半導体整流チップの他方の主表面と接着表
面の少なくとも一部に銀が存在するリード線との間が８
９〜９９．３５重量％のＰｂと４〜６重童置火Ｉｎ （
インジウム）と２．５〜５重量％のＡｇ （銀）とから
成るろう材によって接着されていることを特徴とする半
導体整流素子に係わるものである。
在しない金属基板と半導体整流チップの一方の主表面と
の間が９０〜９７．５重量％のＰｂ（鉛）と２．５〜１
０重童％置火ｎ （スズ）とから成るろう材によって接
着され、前記半導体整流チップの他方の主表面と接着表
面の少なくとも一部に銀が存在するリード線との間が８
９〜９９．３５重量％のＰｂと４〜６重童置火Ｉｎ （
インジウム）と２．５〜５重量％のＡｇ （銀）とから
成るろう材によって接着されていることを特徴とする半
導体整流素子に係わるものである。
上記発明によれば、予めＡｇを含有させたろう材によっ
てリード線とチップとを接着するので、リード線の嫁が
ろう材中に拡散するのが制限される。
てリード線とチップとを接着するので、リード線の嫁が
ろう材中に拡散するのが制限される。
このため、チップの一方の主表面のろう材とチップの他
方の主表面のろう材との組み合せ関係が良くなり、ろう
接待及びヒートサイクル時のチップの破壊又は損傷が少
なくなる。また、チップの一方の主表面側のろう材の融
点と他方の主表面側のろう材の融点との差が小さいので
、金属基板とり−ド緋とを同時にろう接することが可能
であり、従来より工程が増えることはない。尚、ろう材
の組成が上記発明の範囲外となれば、一方のろう材の融
点と他方のろう材の融点とに差が約３０Ｃ以上となり、
リード線と基板とを同時にろう接することが困難になる
。また比較的に高価なＩｎは一方のろう材にのみ入って
いるので、コストアップを抑えることができる。
方の主表面のろう材との組み合せ関係が良くなり、ろう
接待及びヒートサイクル時のチップの破壊又は損傷が少
なくなる。また、チップの一方の主表面側のろう材の融
点と他方の主表面側のろう材の融点との差が小さいので
、金属基板とり−ド緋とを同時にろう接することが可能
であり、従来より工程が増えることはない。尚、ろう材
の組成が上記発明の範囲外となれば、一方のろう材の融
点と他方のろう材の融点とに差が約３０Ｃ以上となり、
リード線と基板とを同時にろう接することが困難になる
。また比較的に高価なＩｎは一方のろう材にのみ入って
いるので、コストアップを抑えることができる。
次に１第１図〜第６図を参照して本発明の実施例につい
て述べる。
て述べる。
自動車の交流発電機に接続する整流素子を製造するため
に、第１図に示す如く、表面ニッケルメッキ層（図示せ
ず）′ｔ−設けた銅ケース（１）の基板上に、９５重量
％のＰｂと５重量％のＳｎとから成る第１のろう材片（
２）、両生表面にＮｉ電極（図示せず）が形成されたシ
リコン整流チップ＋３１．９２．５ ｌｉ賞％のＰｂ
と５重量％のＩｎと２．５重量％のＡｇとから成る第２
のろう材片（４）、及び銀クラツド銅リード線（５）全
順次に配したもの金、Ｈ３′＃囲気、約３７０Ｃの炉で
加熱し、ケース＋１１とチップ（３）との間を第１のろ
う材片で接着すると同時にチップ（３）とリード線（５
）との間を第２のろう材片（４）で接着した。尚、リー
ドＮ（５）は第２図に示すように銅の芯（５ａ）とＡｇ
クラッド（５ｂ）とから成り、Ａｇクラッド（５ｂ）の
部分が接着面となるものである。また、第１のろう材片
（２）は第３図に示す如く円板状に形成され且つ固相線
温度が約３０４０．液相線温度が約３１４０となるよう
な組成ｆｆｉ’ｌｆするものである。また第２のろう材
片（４１は第１のろう材片（２１との外観上の区別を容
易にするために六角形に形成され且つ同相線温度が約３
０４Ｃ１液相線温度が約３０７Ｃとなるような組成を有
するものである。また、ろう接の温度はろう材の融点よ
りも５０〜７０Ｃ高い温度とすることが望ましいので、
この範囲の３７０Ｃとされている。
に、第１図に示す如く、表面ニッケルメッキ層（図示せ
ず）′ｔ−設けた銅ケース（１）の基板上に、９５重量
％のＰｂと５重量％のＳｎとから成る第１のろう材片（
２）、両生表面にＮｉ電極（図示せず）が形成されたシ
リコン整流チップ＋３１．９２．５ ｌｉ賞％のＰｂ
と５重量％のＩｎと２．５重量％のＡｇとから成る第２
のろう材片（４）、及び銀クラツド銅リード線（５）全
順次に配したもの金、Ｈ３′＃囲気、約３７０Ｃの炉で
加熱し、ケース＋１１とチップ（３）との間を第１のろ
う材片で接着すると同時にチップ（３）とリード線（５
）との間を第２のろう材片（４）で接着した。尚、リー
ドＮ（５）は第２図に示すように銅の芯（５ａ）とＡｇ
クラッド（５ｂ）とから成り、Ａｇクラッド（５ｂ）の
部分が接着面となるものである。また、第１のろう材片
（２）は第３図に示す如く円板状に形成され且つ固相線
温度が約３０４０．液相線温度が約３１４０となるよう
な組成ｆｆｉ’ｌｆするものである。また第２のろう材
片（４１は第１のろう材片（２１との外観上の区別を容
易にするために六角形に形成され且つ同相線温度が約３
０４Ｃ１液相線温度が約３０７Ｃとなるような組成を有
するものである。また、ろう接の温度はろう材の融点よ
りも５０〜７０Ｃ高い温度とすることが望ましいので、
この範囲の３７０Ｃとされている。
ろう接が終了したら、水酸化ナトリウムの４〜６重量％
水溶液でアルカリエツチングを行う。このようにアルカ
リエツチングを行っても、リードｌｆＭｔ５１ ハＡｇ
クラッド（５ｂ） ’！ｒ有するので、エツチングされ
ない。尚ケース（１１はニッケルメッキ層を有するので
、エツチングされない。ニッケルメッキを行えば耐エツ
チング性が得られるので、リード線（５）にもニッケル
メッキを施すことが考えられるが、厚く形成することが
困難であり且つ屈曲部（６）を設けることが可能なよう
な十分な展性を得ることが困難になる。従って、リード
線（５）をニッケルメッキの銅線に代えることは実際上
好ましくない。
水溶液でアルカリエツチングを行う。このようにアルカ
リエツチングを行っても、リードｌｆＭｔ５１ ハＡｇ
クラッド（５ｂ） ’！ｒ有するので、エツチングされ
ない。尚ケース（１１はニッケルメッキ層を有するので
、エツチングされない。ニッケルメッキを行えば耐エツ
チング性が得られるので、リード線（５）にもニッケル
メッキを施すことが考えられるが、厚く形成することが
困難であり且つ屈曲部（６）を設けることが可能なよう
な十分な展性を得ることが困難になる。従って、リード
線（５）をニッケルメッキの銅線に代えることは実際上
好ましくない。
ろう接及びエツチングの終了した整流素子には、第５図
に示すように、シリコーンラバ又はゲル等の絶縁被瞳（
７）を設け、更に気密シールの蓋（８）を設け、整流素
子を完成させる。
に示すように、シリコーンラバ又はゲル等の絶縁被瞳（
７）を設け、更に気密シールの蓋（８）を設け、整流素
子を完成させる。
第５図に示す、第１及び第２のろう材片＋２１ ＋４＋
に対応した第１及び第２のろう接層（２ａ）（４ａ）’
ａ：有する整流素子のヒートサイクルと破壊との関係を
調べるために、５０個の試料を用意し、−４ＯＣの状態
［３０分間保った後に＋１５０Ｃの状態に３０分間保ち
、再び−４００に戻す温度サイクルを加え、累積不良個
数を求めたところ第６図で折れ線Ａで示す結果が得られ
た。比較のために第１及び第２のろう材片＋２１ ＋４
１の代りにｉ’ｂ ９５重量％とＳｎ５重量％とから成
るろう材片を使用した整流素子について同様な試験を行
ったところ第６図の折れ線Ｂで示す結果が得られた。ま
た、第１のろう材片（２）の代りにｌ’ｂ ９２．５重
ｆＸとＩｎ ５重量％とＡｇ２．５重量％とから成るろ
う材片を使用し、第２のろう材片（４）の代りに）’ｂ
９５重量％と８ｎ ５重量％とから成るろう材片を使
用した整流素子について同様な試験を行ったところ、第
６図の折れ線Ｃで示す結果が得られた。第６図のＡ、Ｂ
、Ｃ’ｉ比較すれば、本発明によって整流素子の不良が
大幅に減少することが判る。尚ヒートサイクルの回数が
少ない範囲に於いては、ＡｌＢ、Ｃに大差がないので、
このグラフを見る限りでは、ろう接待にチップ（３）が
破壊しないように見えるが、しかし、ろう接待に於ける
チップ（３）に対するストレスの差も後のヒートサイク
ルによる破壊に影響する。
に対応した第１及び第２のろう接層（２ａ）（４ａ）’
ａ：有する整流素子のヒートサイクルと破壊との関係を
調べるために、５０個の試料を用意し、−４ＯＣの状態
［３０分間保った後に＋１５０Ｃの状態に３０分間保ち
、再び−４００に戻す温度サイクルを加え、累積不良個
数を求めたところ第６図で折れ線Ａで示す結果が得られ
た。比較のために第１及び第２のろう材片＋２１ ＋４
１の代りにｉ’ｂ ９５重量％とＳｎ５重量％とから成
るろう材片を使用した整流素子について同様な試験を行
ったところ第６図の折れ線Ｂで示す結果が得られた。ま
た、第１のろう材片（２）の代りにｌ’ｂ ９２．５重
ｆＸとＩｎ ５重量％とＡｇ２．５重量％とから成るろ
う材片を使用し、第２のろう材片（４）の代りに）’ｂ
９５重量％と８ｎ ５重量％とから成るろう材片を使
用した整流素子について同様な試験を行ったところ、第
６図の折れ線Ｃで示す結果が得られた。第６図のＡ、Ｂ
、Ｃ’ｉ比較すれば、本発明によって整流素子の不良が
大幅に減少することが判る。尚ヒートサイクルの回数が
少ない範囲に於いては、ＡｌＢ、Ｃに大差がないので、
このグラフを見る限りでは、ろう接待にチップ（３）が
破壊しないように見えるが、しかし、ろう接待に於ける
チップ（３）に対するストレスの差も後のヒートサイク
ルによる破壊に影響する。
上述から明らかなように本実施例によれば、リードｍ（
５）の銀がろう材の中に拡散することが制限され、ヒー
トサイクル及びろう接による破壊を低滅することが可ｎ
ヒになる。
５）の銀がろう材の中に拡散することが制限され、ヒー
トサイクル及びろう接による破壊を低滅することが可ｎ
ヒになる。
また、第１及び第２のろう材片＋２１ ｆ４＋の液相勝
温度の差が小さいので、同時にろう接することが可能に
なり、工程が従来に比較して増えない。
温度の差が小さいので、同時にろう接することが可能に
なり、工程が従来に比較して増えない。
また、高価なＩｎ ｆ一方のろう材片（４）にのみ人ね
るので、コストアップを抑えることが出来る。
るので、コストアップを抑えることが出来る。
寸だ、Ａｇクラツド銅リード線（５）を使用するので、
展性が大きく、屈曲部（６）全容易に形成することが可
能になる。
展性が大きく、屈曲部（６）全容易に形成することが可
能になる。
また、第１及び第２のろう材片＋２１ ＋４１の形状に
相違を持たせたので、糾み込み時ＩＣ誤りを防止するこ
とができる。
相違を持たせたので、糾み込み時ＩＣ誤りを防止するこ
とができる。
以上、本発明の実施例について述べたが、本発明はこれ
に限定されるものでなく、史に変形可能なものである。
に限定されるものでなく、史に変形可能なものである。
例えば、複数のチップ（３）全同一基板にろう接するも
のにも適用可能である。また、ケース（１：の底部即ち
基板部分と円筒状部分とを異なる材質としてもよい。
のにも適用可能である。また、ケース（１：の底部即ち
基板部分と円筒状部分とを異なる材質としてもよい。
第１図は本発明の実施例に係わる整流素子のろう接待の
状態を示す断面図、第２図はリード線の断面図、第３図
及び第４図はろう材片の平面図、第５図は完成した整流
素子の断面図、第６図はヒートサイクルと不良個数との
関係を示す図である。 尚図面に用いられている符号に於いて、（１１はケース
（基板）、（２）はろう材片、（３）はチップ、（４）
はろう材片、（５）はリード線である。 代理人 高 野 則 次 −区 味 囚 味 ＠ Ｅ Ｃｖ′）′＋ ＠ 馳
状態を示す断面図、第２図はリード線の断面図、第３図
及び第４図はろう材片の平面図、第５図は完成した整流
素子の断面図、第６図はヒートサイクルと不良個数との
関係を示す図である。 尚図面に用いられている符号に於いて、（１１はケース
（基板）、（２）はろう材片、（３）はチップ、（４）
はろう材片、（５）はリード線である。 代理人 高 野 則 次 −区 味 囚 味 ＠ Ｅ Ｃｖ′）′＋ ＠ 馳
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１接着表面に銀が存在しない金属基板と半導体整流
チップの一方の主表面との間が９０〜９７．５重量％の
Ｐｂと２．５〜１０重童％置火ｎとから成るろう材によ
って接着され、前記半導体整流チップの他方の主表面と
接着表面の少なくとも一部に嫁が存在するり一ド祿との
間が８９〜９９．３５重置火のｐｂと４〜６重童置火Ｉ
ｎと２．５〜５重重％のＡｇとから成るろう材によって
接着されていることｔ材徴とする半導体整流素子。 （２） 前記金属基板は銅にニッケルメッキしたもの
であり、前記半導体整流チップは両生表面にニッケル電
極を有するものであり、前記リード線は銀クラッド鋼層
である特許請求の範囲第１項記載の半導体整流素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4396882A JPS58161355A (ja) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | 半導体整流素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4396882A JPS58161355A (ja) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | 半導体整流素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58161355A true JPS58161355A (ja) | 1983-09-24 |
Family
ID=12678504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4396882A Pending JPS58161355A (ja) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | 半導体整流素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58161355A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01119030A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-11 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| US5384090A (en) * | 1987-01-30 | 1995-01-24 | Tanaka Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha | Fine wire for forming bump electrodes using a wire bonder |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS548834A (en) * | 1977-06-23 | 1979-01-23 | Toshiba Corp | Semiconductor rectifying device |
| JPS5552227A (en) * | 1978-10-12 | 1980-04-16 | Toshiba Corp | Semiconductor electrode structure |
-
1982
- 1982-03-18 JP JP4396882A patent/JPS58161355A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS548834A (en) * | 1977-06-23 | 1979-01-23 | Toshiba Corp | Semiconductor rectifying device |
| JPS5552227A (en) * | 1978-10-12 | 1980-04-16 | Toshiba Corp | Semiconductor electrode structure |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5384090A (en) * | 1987-01-30 | 1995-01-24 | Tanaka Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha | Fine wire for forming bump electrodes using a wire bonder |
| US5514912A (en) * | 1987-01-30 | 1996-05-07 | Tanaka Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha | Method for connecting semiconductor material and semiconductor device used in connecting method |
| US5514334A (en) * | 1987-01-30 | 1996-05-07 | Tanaka Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha | Fine lead alloy wire for forming bump electrodes |
| JPH01119030A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-11 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置 |
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