JPS6258644A - 半導体装置の組立方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置の組立において、ろう付は構造ミ
邊の品質を著しく向上させる組立方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

周知のように半導体ペレットを金属リードフレームに固
着するには、第２図に示すように、金属リードフレーム
（１）内のダイパッドリード（２）と呼ばれる所定部位
疋金・シリコン（Ａｕ−８ｉ）　Ｉ　Ｐ！・スズ（Ｐｂ
−８ｎ）半田等のろう材（３）を置き、金属リードフレ
ーム（１）と接するヒートブロック（４）によって、ろ
う材（３）を溶融点温度まで加熱し、ろう材（３）を溶
融させた後にペレット（５）を軽く圧接することによ）
ろう付けが行なわれ、最後にヒートブロック（４）から
金属リードフレーム（１）を取り外しろう材（３）の融
点温度以下まで冷却させることにより固着すなわちダイ
ボンドが完了する０ なお、Ａｕ−８ｉ　、　Ｐｂ−８ｎ等のろう材（３）ノ
供３１．、通常フープ状材料を用いて所定使用看を引き
出しカッタで切断し金属リードフレームの所定部位に仮
置きするのが一般的になっている。（図示せず）しかし
ながらこれらの方法により組立てられた半導体装置をＸ
線透過方法によシペレット（５）とダイパッドリード（
２）とのろう付けの様子を調べると、特にＰｂ−８ｎ半
田を使用した半導体装置ではベレット下面に第３図に示
すような５０μｒｎ〜１００μｍ程度の泡（ボイド）（
６）が見られる。

通説によると、Ｐｂ−８ｎ半出では表面酸化膜が形成さ
れており、この皮膜がボイドとなる。従がってろう材を
溶融させる時は、そのろう材周辺に水素ガスと窒素ガス
とを混合した還元性ガスの環境下でグイボンド作業を行
なうことが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記方法を施してもボイドの数は減って
も完全に解消されていない。これらのボイドは、信頼性
試験、特に温度サイクル試験だ於いて間頂が発生する場
合が多い。すなわち、−３０°Ｃから１００’（：！へ
等と環境温度を急激に変化させ、かつ繰シ返した場合、
内部ボイド（気体）と半田（固体）との熱膨張係数の差
が内部応力歪となり、ひいてはペレットを破壊すること
があるという問題点があった。

以下ボイドの発生状況について検ｎｔ　Ｌだ結果を説明
する。我々の実験によると、ベレットと金属リードフレ
ームとの間のろう付は時に発生するボイドは次の２種類
に大別できる。

（ａ）　　溶融ろう材表面の酸化膜が原因となるボイド
０ （ｂ）　　ろう材が溶融する際にろう材下面と金属リー
ドフレームとの間のすき間に残ったガス（空気または還
元性ガス）がろう材外部に抜は出せず残留ガスとなり結
果的に生じるボイド。

上記（ａ）項は、前述の水素ガスと窒素ガスとを混合し
た還元性ガスを使用した環境下では、ろう材表面は光沢
面を持ち、酸化膜はほとんど残っておらず、従ってボイ
ド発生の要因にならないことは周知の通りである。

問題として考えられるのは上記（ｂ）項のボイドであり
この発生メカニズムの概略図を第４図以降に示し説明す
る。

第４図は前記ろう材供給方法により供給させたろう材（
３）をダイパッドリードフレーム（２）上に仮置きされ
た図である。

ここでろう材（３）がグイバットリード（２）上面と接
する箇所（７）は、どんなに圧接しても、３点以上を持
ち、ここでは仮に３点接触図を示す。

第５図に示すように、金属リードフレーム（１）ト接す
るヒートブロック（４）から熱伝導を金属リードフレー
ム（１）を介して受け、まずグイパットリード（２）上
に接するろう材（３）の３ａの点（７）から溶融を始め
る。

第６図は、第５図に示す３点から溶融を始め、ろう材（
３）全体が完全に溶融した図であυ、内部にガス残留部
（６）が存在している。

なお特に図示してないが、残留ガスの体積の太きものは
、Ｐｂ−８ｎ半田等のろう材の比重と残留ガスの浮力と
の関係から、ろう材外部に抜は出すことが出来て、ボイ
ド（６）として最後まで残らないことが認められた。

この発明は上述の実験（てよって確かめられた残留ガス
を、ろう付けすなわちグイボンド完了まで洗いろう材外
部に追い出し前述の問題点を解消するためになされたも
ので、ろう材によるグイボンド時にボイドの発生のない
半導体装置の組立方法を提供することを目的としている
。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明て係る半導体装置の組立方、去では金属リード
フレームの所要部位上にろう材を置き、これを溶融させ
るに際して当該部位に振動を加えるようにするものであ
る。

〔作用〕

この発明では金属リードフレーム上でろう材が溶融した
状態でその部位に振動を加えることＫよって、ろう材下
面に残留した気体を追い出すことができ、ボイドの発生
を防止できる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例の実施状況を示す斜視図で
、ヒートブロック（４）の上に置かれた金属リードフレ
ーム（１）のダイパッドリード（２）の所要部位にろう
材（３）を載置するとともに、当該部位に先端を接する
超音波ホーン（７）とこれを励振する超音波発振子（８
）を備えている。

ろう材（３）はヒートブロック（４）によって、リード
フレーム（１）を介して加熱され溶融温度まで昇温され
る。この状態で、超音波発振子（８）に電圧を加え発振
状、■を作シ出し、超音波ホーン（力を介して、ダイパ
ッドリード（２）に振動を加える。すると、ろう材（３
）の比重に対し、残留ガスの浮力が小さく、抜は出さな
かった残留ガスが、振動を受けることにより、比重の重
いＰｂ−５ｎ半田等のろう材が下面に入り込み、比重の
軽い残留ガスが上部へ移動し、結果的に外部に放出され
る。

従って振動を一度加えられた溶融ろう材を用いてベレッ
トをロウ付けした半導体装置を後にＸ線透過方法によ）
、ベレットと金属リードフレームとの間のろう付けの様
子を見るとボイドが見られず良好なボンディングが行な
えることとなった。

上記実施例では超音波発振子及び超音波ホーンを用いて
加振したが、加熱に誘導加熱を用いてその振動を利用し
てもよく、更に、モータ、電磁石。

エアシリンダ等の振動源から機械的に加振してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればろう材を溶融させる際
に又はろう材を溶融させた後に振動をろう材を含む金属
リードフレームに刃口えることにより、ボイドを除去し
たダイボンドが可能となり、ボイドに起因する信頼性の
低下を防ぎ従来よシ品質の著しく向上した半導体装置を
得ることができる０

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の実施状況を示す斜視図、
第２図は従来の半導体装置の組立方法を示す斜視図、第
３図は従来の半導体装置の組立方法によυ組立てられた
半導体装置のダイボンディング状況を示す平面図、第４
図はダイパッドＩＪ　＋ド上にろう材を仮置きした状態
を示す側面図、第５図はヒートブロックによって加熱さ
れろう材が溶は出した直後の状態を示す斜視図、第６図
はろう材が溶歿した状態を示す断面概略図である。 図だおいて、（１）は金属リードフレーム、（２）はダ
イパッドリード、（３）はろう材、（４）はヒートブロ
ック、（力は超音波ホーン、（８）は超音波発振子であ
る。 ：ケお、♂中同−符号は同一まだは相当部分を示す０

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属リードフレーム上の所定部位に置かれたろう
   材を加熱溶融させた状態で当該部位に振動を加えた後に
   ダイボンドを施すことを特徴とする半導体装置の組立方
   法。
2. （２）振動を加えながらろう材を加熱溶融させることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の組
   立方法。
3. （３）ろう材の加熱に誘導加熱を用い、この誘導加熱に
   伴う振動を加振手段として利用することを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の半導体装置の組立方法。
4. （４）加振手段に超音波を用いることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の半導体装置の組立
   方法。
5. （５）加振方法として、電気モータ、電磁石、エアシリ
   ンダ等の機械的動力源から得た振動を用いることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体
   装置の組立方法。