JPS584961A - 電子装置の製法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置、集積回路装置等の電子装置、ｑｉ
Ｋその組立波１ＩｊＫ関するものであり、電力用電子装
置の製作に有効に利用し得るものである。

一般に電力用の電子装置は、小信号用の電子装置と異な
り、大きな放熱用７ランジを必要とすることから素子、
７ランジ、リード艙相互間の組立が複雑となり、またレ
ジン等によりモールド封止等の封止に際してもモールド
聾が複雑となり、それがため小信号用電子装置に比べそ
の工業化が遅れている。

したがりて本願は電力用電子装噂を工業化するに有効な
新規な技術を提供せんとするものである。

第１図は電子素子を堆り付せるための７ランジの上面図
を示し、また第２図はその縦断面図を示すものであって
、板状体をプレスにより打ちぬくことによって作られる
。工業的には、例えば電子装置１０個分のフランジが一
連に一体化された形で製造される。

図中１は例えば厚さ１．２６鋤巾８鵬ｌ傭あたりの長さ
３０腸の大きさの７ランジ本体を示し、該７ランジＫＩ
Ｉ絖される素子において生じた熱を有効に外部に放散さ
せるものであるから、ａ＠導の良好な鋼、アル１　＝ウ
ム、またはそれらを主体とする合金、さらには上記の物
質を主板とするクラツド板が利用される。そして上記フ
ランジの表面には防蝕その他の目的により、ニッケルそ
の他のメッキ層を形成することは有効なことであり、こ
のことは後に＃ＩＩＢＫ説明される。

７う／ジｌに対し形成された切り込み部２は後に行なう
モールド封止工程において溶融状態のモ、−ルド材料が
不必要な部分に流れ出るｐを防止するために形成された
モールド材流れ防止用切り込みである。

孔３は電子装置が完成された時、外部放熱体と７う／ジ
とを密着させるためのボルト通し孔であり、それによっ
て熱放散を著しく大ならしめることが可能となる。

４は後に説明されるリードフレームのタブリードを挿入
するためく形成された開孔スリット状タブリード挿入部
である。

該タブリード挿入部４の外まわりを構成する細巾の突起
部５は上記タブリード挿入部４内に位置するタブリード
をかしめ付けるために形成されたタブリードおさえ部で
あって、図では小なる圧力でかしめつけられるようにタ
ブリード挿入部、中央上部で分離されているが、同図中
タブリード挿入部４の上部左右に形成されたタブリード
おさえ部５はタブリード挿入部中央上部で連結された形
ｔあってもよく、その場合タブリード挿入部４は開孔ス
リット状となる。また上記タブリード挿入部４は７ラン
ジの長さ方向（図中左右の方向）と同一の方向に長く形
成されているが、それは突起部５をかしめることによっ
てタブリードをおさえ付ける場合に矢印６の方向から力
を加えればよく作業上有効であり、またタブリード挿入
部４が図中上下方向に一対形成せしめたのはかしめ付け
による圧力により、リードフレームとフランクｌとの位
置関係に誤差を生じさせないため、およびかしめ付けに
際し、リードフレームの弾性を有効に利用するた、めで
あり、これらの目的を考慮しなければタブリード挿入部
の長さ方向を例えばフランクの長さ方向に直交するが如
き方向に変えてもよく、またタブリード挿入部を１つＫ
してもよい。

溝部７は素子を取り付けるべき位置８を規定するために
形成された４、５鵬φ程度の溝である。

以上７う／ジ本体は一回のプレス加工により製作するこ
とができ、少な（とも溝７はタブリード挿入部４を形成
するためのプレス濯と一体的に構成されることが望まし
い。すなわち素子取付位置８とタブリード挿入部４とが
一定の位置関係に規定され、したがってタブリード挿入
部４によって保持されるリードフレームと素子取付位置
８との位置関係が正確に規定されるからである。

第３図は上記第１図、第２図に示された７う／ジ本体ｌ
の表面に例えば５声のニッケル被１［９を例えばメッキ
により形成し、さらに上記素子取付位置８にお゛けるニ
ッケル被膜９上に例えば５００μの銀箔ｌＯを電気溶接
によって接続した状態を示す縦断面図である。特に上記
素子がトランジスタ等の半導体素子または半導体集積回
路素子のようす場合、銅、アルミニウム等の７う／ジ表
面に直接素子を取り付けることは望ましくなく、一方２
００μ〜１２００μ程度の銀を介在させればフレームの
素子に対する影響はなく、熱放散も著しく良好となり、
また銀は軟質金属であること力）ら４．５鰺Ｘ４．５８
程度のかなり大なる素子を取り付けても熱歪による素子
の破損は生じな−１から素子と７ランジとの間の介在物
ｌＯとしては極めて有力なものである。また１μ〜ｌＯ
μ程度のニッケル被ｌ［９の介在は、フランクの肪蝕被
瞑として作用し、さらに７ラノジｌと介在物ｌＯとの電
気溶接における抵抗材としても作用し、上記介在物ｌＯ
と７ランジ本体との間を強力に接続する。上記抵抗材と
して作用するものとしてはニッケルの他クロム、モリブ
デン、タングステンさらにはそれらの合金またはそれら
と他の金属との合金等があり、同様に利用し得る。なお
同図中１１，１２は電気溶接用電極の一部を示す。

上述の如く素子と７ランジｌとの間に銀箔等の介在物ｌ
Ｏを必要とする場合、まず介在物１０と７ランジｌとの
間を電気溶接により接続することは有力な方法であり、
他の多くの場合にも利用し得る。すなわち、７ランジ！
またはその表面のニッケル等の被膜および介在物ｌＯの
接触表面のみが溶融するように抵抗溶接すれば介在物の
他の面すなわち素子を取り付けるべき平坦面をそのまま
維持でき、後に行なわれる素子の攻り付けを全面にわた
って均一に行なうことができ、また電気溶接は極部発熱
によるものであり、上記溶°接部以外の部分の変質をお
さえることができるからである。

また他の有効な方法として鋼フラッジｌ素子取付位置８
に銀箔１０を冷間圧接により接続する方法があり、かか
る方法によれば銀および７ランジ等は変質せずまたその
表面も全面平坦に加圧されるから平坦度は阻害されずし
たがって上記抵抗溶接の場合と同様の利点を有する。こ
の場合ニッケル被膜９の形成は、冷間圧接後、上記銀箔
をレジン等の耐蝕性物質により保饅した状態でメッキに
より行なうのが望ましい。

上記銀箔ｌＯと銅フランジｌとの他の有効な接続方法と
しては銀と銅との界面における共晶を利用して比較的低
温で接続する方法があり、さらに他の方法としては鑞材
を介して接続する方法および介在物全体を溶融せしめて
接続する方法等があるが、これらの場合後に行なわれる
素子取付温度以上で加熱接続する必要があり、７う／ジ
ｌ、介在物ｌＯの変質防止に充分な考慮をはらうべきで
ある。

第４図は上記銀箔ｌＯ上に素子１３を鑞接によりて取り
付けた縦断面図を示すものでありて、素子１３としてＳ
ｉを基体とする２、５１８Ｘ　２．０１１Ｂの大きさの
電力増巾用半導体集積回路素子が用いられ、その−主表
面が金ンリコン共晶鑞材１４によって約４４００で上記
平坦な銀箔ｌＯの平坦な面に均一にろう接されている。

また上記鑞接による接続にかわる方法として銀金等の導
電性粉末を含む導電性接着材が利用でき、その場合加熱
を必要としないから作業は容易であるが熱抵抗１機械的
強度の面からは鑞接が優れている。上記素子の他の一生
表面には図示されていないが、Ｓｉｎ、　、　Ｓｉ、Ｎ
。

等の有孔絶縁膜と、半導体内部に形成されたトランジス
タ、ダイオード、抵抗等の電子素子から上記孔を通して
上記絶縁被膜上に延在する配線路と、後にワイヤーを接
続するため素子の周辺部に位置する電極端子とが形成さ
れている。

上記銀箔、素子０７ランジへの接続はかならずしも上記
工程において行なう必要はなく、例えば、上記７ランジ
に対しリードフレームを接続した後において行なりても
よい。

第５図はリードフレーム２０を示す上面図であり、例え
ば、す／青銅の如く適度の弾性をもりた厚さ０．２５１
１１電子装置１個あたりの長さ３０ｍの帯状の金属板よ
りなり、それに写真処理をはどこしそれによって形成さ
れた耐蝕性マスクを用いてエツチング処理をはどこす所
謂ホトエツチング技術およびプレス成形加工技術を用い
て作ることができる。他の方法としてはプレス打ちぬき
およびプレス成形技術を用いて作ることができる。いず
れの場合においても前記７ランジの場合と同様例えば電
子装置を１０個連続した形で作る場合は、かかるリード
フレームも１０個分が一連忙接続された状態のものを製
作する必要があるが、ホトエツチング技術を利用する場
合は上記一連のフレームを同時Ｋ１回の処理で作り、プ
レス成形加工も同時に１回で処理することができるが、
プレス打ちぬき、およびプレス成形技術においては、プ
レス型が複雑となるから多連のプレス型を利用して１回
のプレスで同時に処理せず１組のプレス型で連続的に打
ちぬいて行き一連のフレームを作るのが望ましい。

図中２１８は後で説明される封止体内（図中２点鎖線１
５で包囲された部分）に位置するリード部分（内部リー
ド部）を示し、その先端は上記素子取り付は位置８の外
周にほぼ一致するように形成するとよい。２１ｂは封止
体外部に導出させるリード部分（外部リード部）を示し
、同図においてはリードとしての形状を示しているが、
かならずしもかかる形状をもつ必要はなく一平板状とし
ておき、封止後の打ちぬきくよりリードとしての形状と
なし、てもよい。以上リード部２１　！　、２１ｂは完
成品において一体となったリード線２１を構成する。

上記多数の外部リード部２１ｂの間はリードフレーム２
００１部を構成するリード保持部２２ａ２２ｂ（総称し
て２２とする）Ｋよりて連結されており、リード保持部
２２の位置は少なくとも外部リード部２１ｂであればど
こでもよく全部であってもよいが、内部リード２１１の
機械的保持の目的から少なくともその一部を封止部の境
界線１５になるべく近く形成することが望まれる。特に
レジン等のトランスファーモールド（射出成形）Ｋよる
封止を採用する場合においては封止材の流れどめの目的
をかねさせることから重要な意味をもつ。また外部リー
ド部２１ｂがリード線としての形をもつ本例において２
つのリード保持部２２ａ。

２２ｂの巾が互に異なっているのはリードフレーム２０
の表裏を一目して明確化し、かつ巾の広い方２２ｂはモ
ールド材注入用パイプ（う／ナー）の一部を構成せしめ
るためである。また本例にｉいてはリード部２１ｂの先
端を先細に形成し、プリント基板等への挿入を容易にし
たためリード部２１ｂに対し外界から不必要な機械的作
用を受けやすく、それを防止するためリードフレーム２
０によりて外部リード部２１ｂを包囲する如く形成した
のであり、これによって装置として完成するまでの各工
程および各工程間の運搬においてリード部２１ｂの不必
要な変形が防止される。

リードフレーム２０に形成された孔２３は後に行なわれ
る組立、リード保持部切断およびモールド時の位置合せ
用ガイドとして利用されるガイド孔である。

孔２４はタブリード２５を形成するために形成されたタ
ブリード孔であり、このタブリード２５はフランジＩＫ
接続するためのタブリード２５．ｌとフランジｌの主面
とリードフレームの主面との間隔を一定に保つためのタ
ブリード２５ｂとを有し、特にタブリード２５ｍと内部
リード部２１１との位置関係を一定に保つことがフラン
ジｌの素子取付位置とを合せる上で重要であり、そのた
め上記タブリード２５の輪郭を形ずくる切り込み孔２４
を第６図に示すように上記内部リード部２１ａを形成す
るホトエツチング処理で同時に形成してその位置関係を
一定に規定しておき、つぎにプレス成形によりタブリー
ドとすべき部分２５をおり曲げればよい。さらに他の方
法とし【プレス打ちぬきおよびプレス成形技術により同
時または順次に内部リード部２１１およびタブリード２
５を形成すればよい。このようなリードフレームはリー
ド線のソルダビリティ−を高め、また後記する素子リー
ドフレーム間のワイヤーポンディフグの接続を良好なら
しめ、かつ防蝕の目的で例えばｌμ以上の厚さの銀メッ
キが施される。かかる銀メッキ処３１はホトエツチング
処理を利用する場合はエツチング後ただちに行なうかま
たはプレス成形後行なえばよく、また全てプレスで行な
う場合にはプレス前後いずれでもよい。また上記目的を
達成するための材料としては金があるが、高価であり、
工業的には銀が好ましい。

上記のいずれの方法によりてもリードフレーム２０の長
さ方向（図中左右の方向）と同じ方向にそってタブリー
ド２５ａを曲げるようにした場倉合敦する）とのリード
フレーム２０平面上での長さ方向の距離Ｗが上記タブ２
５ａの曲げ成形前後において全く変動しないということ
は重要なことであり、それによって極めて精度の高い位
置関係を保つことができる。そしてかかるタブリード２
５ａは原理的には一連のリードフレームに対し１箇所あ
ればその基本的目的を達成することができる。

第７図および第８図は上記リードフレーム２０の上記タ
ブリード形成部を拡大して示す針視図およびそのＢ−Ｂ
縦断面図であ−）″Ｃリードフレーム２０の主面２８と
直交する一基線２９に対し互に対称な一対のタブリード
２５１を有し、リードフレーム２０の長さ方向と直交す
る方向の位置ずれが生じないようにしである。そしてこ
の場合上記タブリード２ｓａが一連のリードフレームに
対し一対であれば原理的にはその基本目的を達すること
がで餘る。さらにタブリード２５とそれと連なるリード
フレーム２０の主面部分２８との成す角度３０は９０°
　より着干大きく１８０°　より充分小さく形成されて
おり、これとリードフレーム２００弾性によって７ラン
ジｌとの接続を強固なものとすることができる。またタ
ブリード２５１の先端はさらに外方に曲げられているが
これは上記フランジｌとの接続さらに強固なものとする
ためであり、また上記タブリード２５ｉの先端を７ラン
ジｌにおける一対のタブリード挿入孔ムのそれぞれほぼ
中心に位置するようにすれば７ランジｌに対するリード
フレーム２０の接続は他めて容易なものとなる。上述の
如く弾性を利用する場合の材質としてはリン青銅の他コ
バール、鉄ニツケル合金、ニッケル等が利用し得る。ま
たタブリード２５ｂはかならずしもタブリード２５ａと
同一の部分に形成する必要はないがプレス成形型を簡琳
化する上において同一部分の方が有効であり、またタブ
リード２５ａをフランジＩＫかしめ付けるときの応力が
内部リード部２１ａ等へ達しないよう補強する意味にお
いてタブリード２５ａの両側にそれと一体に形成するこ
とは有効である。さらにリードフレーム２０とフランジ
との間隔を一定圧制御する他の方法としては、上記７ラ
ンジの下に平坦にして７ランジと密着する治具をおき、
その面に対し、タブリード２５ｍの先端が接するように
成す方法がある。

上述のようにして得られたリードフレーム２０のタブリ
ード２５ａを素子１３を取り付けた７ランジｌのタブリ
ード挿入部４に挿入する・このときタブリード２５ｂは
上記フランジの上面に接し、フランジリードフレーム間
の間隔を一定に規定する。一方リードフレームのタブリ
ード２５ｂの先端と同じ高さＫおけるタブリード２５ａ
巾３１はタブリード挿入部４の長さ１６とはぼ同一とす
ればよくその差はリードフレーム２０の内部リード部２
１Ｍ先端と素子散り付は位置８との間で許容される値以
内に定められるべきであり、タブリード２５ａの先端部
の巾はそれより充分小さくしておいそタブリード挿入部
４への挿入をスムーズにするとよい。前述した如く考慮
をはらって作られリードフレーム２０および７ランジを
用いた場合上記の内部リード部２１ｍと素子取り付は部
８との位置関係は上記タブリード２５ｍの挿入のみによ
って一義的に決定される。

上述の如く位置合せされた後第１図に矢印６で示す方向
より圧力を加えタブリードおさえ部５を変形させてタブ
リードをスリット４内に固定させる。このとき第９図に
断面図にて示す如（矢印６の方向の圧力によりてタブリ
ード２５ａがスリット内の上部および下部に接し、さら
に加圧されしかモリードフレームにはある程度の弾性を
もたせであるから両者の接触は他めて強固なものとなる
。

第１Ｏ図は上述したタブリード２５ａをスリット４内に
おいてかしめ付けした状態を示す要部上面図であり、こ
こで注意すべき事項はタブリード２５＆の中央部すなわ
ち本例ではタブリードおさえ部５の先端部のみによって
かしめ付けが行なわれている点であり、封止後上記かし
め付が行なわれているスリット４の中央部のみで７ラン
ジの切断を行なう如く成しである点であり、これＫよっ
て、かしめ圧力を低減でき、かつ切断可能な巾が大きく
とれる。

第１１図は素子１３の一生表面に位置する電極端子と内
部リード部２１ａとの間をワイヤーボンディングにより
電気的に接続する一例を示して（・る。図面中３２は例
えば５０μφ程度の金、アルミニウム等のコネクタワイ
ヤであり、その材質は電極端子および内部リード部２１
ａの先端表面材質および接続技術によりて種々選択され
得る。例えば電極端子がアルミニウム、内部リード端子
２１ａの先端表面材質が銀で、接続技術が熱圧着法にで
ある場合には、金が適しており、超音波溶接による場合
はアルミニウムが適している。上述の如きワイヤーポン
ディングにおいては内部リード部２１ａとコネクタワイ
ヤ３２との接続において多少なりとも圧力を加える必要
があり、そのため内部リード部２１ａが曲がる。一方熱
圧着による場合内部リード部２１１の先端および素子電
極を３５０Ｃ程度に加熱する必要があり、また超音波溶
接において％核部をｘｏｏｃ程度に加熱しておくことが
望ましい。このために第１１図（ａ）（ｂ）Ｋ示す如く
鉄、銅等の熱伝導良好な金属スペーサ３３を７ランジの
長さ方向と直交する方向より介入せしめ、介在させボン
ディング後とりさる如く成せばよい。このとき上記金属
スペーサ３３を加熱しておけば内部リード部２１ａを直
接加熱することもできる。また第１２図においてはセラ
ミックリング等の絶縁物スペーサを７ランジｌとリード
フレームとの接続以前に銀箔ｌＯによって位置定めして
介在させておき、完成後もそのま事付けたままの状態と
なしたものである。いす件のφ合においても上記加熱は
７ランジの載置台３４を加熱体とするのが簡檗であるか
ら上記スペーサ３３を熱伝導の良好な金属またはアルミ
ナセラミックス。

ベリリア磁器の如き熱伝導の良好な絶縁物であることが
好まれる。

さらに他の例によればキャピラリ３５により、コネクタ
ワイヤ３２を電極端子に接続し、次に第１３図（ａ）に
示すように内部リード部２１ａの弾性を利用して接続時
に内部リード部２１ａの先端を７ランジｌまたは銀箔上
に接触せしめて核部を加熱してコネクタワイヤを接続し
、その後内部リード部２１１の弾性を利用して第１３図
（ｂ）Ｋ示すようにもとの位置に復帰せしめることによ
り実施することができる。この場合素子１３＆Ｃ対する
接続を先に行なうと第」３図（ｂ）に示すように内部リ
ード部２１ｂかもとの位置に復帰するときにコネクタワ
イヤ３２を上方に引くという問題があり、その対策とし
てはコネクタワイヤ３２に充分なタワミを設けておいて
コネクタワイヤを第１３図（ａ）に示す如く接続する。

または、はじめ内部リード部２１麿へのコネクタワイヤ
３２の接続を行ない、内部リード２１ａがもとの位置に
復帰したのち素子１３の電極端子にコネクタワイヤを接
続スるようにしてもよい。

つぎに上記により組立の完了したものをモールド型内に
おさめ、第１４図（ａ）φ）に示すように上記リードフ
レーム２０における巾の広い方のリード保持部２２ｂを
底とするレジン注入パイプライン（ランナー）３６を構
成せしめ、レジ７等の封人材を注入せしめ、レジ／の固
化後モールド治＾を取りはずし、リード保持部２２およ
び外部リード部２１ｂの先端がリードフレーム２０に接
している場合は鞍部も切断し、前述の如く７う／ジｌを
各装置毎に切断すれば纂１５図に示す如き構造物が得ら
れ、これをさらに適当におりまげれば第１６図に示すよ
うにプリント基板の孔にリード部２１を挿入しやすい構
造とすることがで幹る。

【図面の簡単な説明】

第１図は７ランジを示す上面図、第２図は第１図におけ
るＡ−Ａ面縦断面図、鳥３図は落２図における７う／ジ
にニッケル被膜を形成し、かつ銀箔を接続する状態を示
す縦断面図、第４図は第３図に示すフランジに電子素子
を接続した状態を示す縦断面図、第５図はリードフレー
ムを示す上面図、第６図はリードフレームを製作する一
工程におけるリードフレームの一部を示す拡大図、第７
図および第８図はそれぞれリードフレームの一部を拡大
して示す斜視図およびＢ−Ｂ面縦断面図、第９図および
第１Ｏ図はそれぞれリードフレームと７ランジとの接続
状態を示す断面図および上面図、第１１図（１１）はリ
ードフレームと素子との間を電気的に接続する状態を示
す平面図、第１１図（ｂ）。 第１２図および第１３図（ａ）　、　（ｂ）はいずれも
リードフレームと素子との間を電気的に接続する状態を
示す断面図、第１４図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれレ
ジ／注入パイプライ／の位置を示す上面図および貴所面
図、第１５図は完成された電子装置の一例を示す斜視図
であり、第１６図は完成された電子装置の他の一例を示
す斜視図である。 ｌはフランジ本体、２はモールド材流れ防止用切り込み
部、３はボルト通し孔、４はタブリード挿入部、器はタ
ブリードおさえ部、６はタブリードおさえ部に加える圧
力の方向、７は素子取り付は位置を示す溝、８は素子取
り付は位置、９はニッケル被膜、１０は銀箔、１１は電
気溶接用電極、１２は電気溶接用電極、１３は電子素子
、１４は金・シリコン共晶ろう材、１５は封止体の境界
線、１６はタブ挿入部の長さ、２０はリードフレーム、
２１はリード線、２１ａは内部リード部、２１ｂは外部
リード部、２２はリード保持部、２２ａは巾の狭いリー
ド保持部、２２ｂは巾の広いリード保持部、２３はガイ
ド孔、２４はタブ形成用切りフレームの一生面、２９は
リードフレームの一生面と直交する一基線、３０はリー
ドフレームとタブリードとの成す角、３１はタブリード
２５ａの巾、３２はコネクタワイヤ、３３はスペーサ、
３４はフランジ載置台、３５はキャピラリ、３６はレジ
／注入パイプライｙ、３７ｅｔｖジ／等の封止材。 第　　１　　図 第　　３　図 第　　４　図 第　　６　図 第　　７　図 第　　８　図 第　　９　図 ｆ 第１０図 第１１図 （す 第１２図 第１３図 ｒむ　　　　　　（メラ 第１４図 第１４図 第１５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、フランジ上に位置する如くリードおよび電子素子を
   配置し、その７ランジを加熱し、その７ラノジの熱を上
   記リードに伝えることによってそのリードにコネクタワ
   イヤを接続せしめることを特徴とする電子装置の製法。