KR100258050B1

KR100258050B1 - 반도체 장치와 그 제조 방법 및 그에 사용되는 리드 프레임

Info

Publication number: KR100258050B1
Application number: KR1019960055887A
Authority: KR
Inventors: 유이티 가이야; 다케히코 다카하시; 다케미투 사토
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛본 덴기 가부시키가이샤
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 2000-06-01
Also published as: US6005287A; CN1156904A; CN1124650C

Abstract

본 발명은 내부 리드가 반도체 펠릿에 접속되고 내부 리드의 측부 표면이 반도체 펠릿에 접속된 반도체 장치와, 상기 반도체 장치를 제조하는 방법 및 그 반도체 장치에 사용된 리드 프레임을 제공한다.

Description

반도체 장치와 그 제조 방법 및 그에 사용되는 리드 프레임

1. 발명의 분야

본 발명은 반도체 장치와 그 제조 방법 및 그에 사용되는 리드 프레임에 관한 것으로, 특히 반도체 펠릿에 내부 리드를 임의의 본딩 와이어를 사용하지 않고 연결하는 기술에 관한 것이다.

2. 종래 기술의 설명

반도체 펠릿에 내부 리드를 연결시키기 위해 가장 일반적으로 사용되는 기술은 와이어 접속에 의한 방법이 있다. 제1도에 도시된 바와 같이, 내부 리드(52)에 반도체 펠릿(20)을 장착하여 고정시키고, 반도체 펠릿(20)의 펠릿 전극(도시 생략)과 내부 리드(52)를 금속세선(金屬細線)의 본딩 와이어(54)로 접속하고, 수지 재료(13)로 봉지하고 있다.

이 접속 방법에서는, 본딩 와이어(54)가 접속되는 내부 리드, 즉 내부 리드(51)의 면적을 와이어 본딩이 가능하도록 크게 확보할 필요가 있고, 이 때문에 소형화가 곤란하다. 또한, 본딩 와이어(54)는, 각종 필요로 하는 물성(物性)의 제약으로 인하여, Au 등의 귀금속을 사용하는 경우가 많아, 재료비 등의 경비가 증대하고 있다. 또한, 본딩 와이어(54)는 세선(細線)이기 때문에 그 재질에 무관하게 기계적 강도가 낮아지고, 노출 상태에서는 변형, 단락이 생기기 쉽기 때문에, 이 방법에 의한 제조공정에서 본딩 와이어에 대한 보호 대책이 필요하게 된다. 또한, 이 방법을 사용하여 제품화된 반도체 장치는, 과전류가 흐를 때, 와이어의 저항 가열에 의해 용융되고 파괴되기 쉽고, 이러한 조건하에서는 사용 불가능하게 된다. 즉, 내(耐) 서지(surge resistance) 특성의 문제가 발생한다.

이와 같이 와이어 접속에 의한 방법은 많은 제약 및 문제를 가지고 있고, 이들 일부를 해결하는 종래 기술로서, 제2도에 도시된 바와 같은 기술이, 일본 실용신안공개공보 제 3-21854호에 개시되어 있다. 제2도에서, 내부 리드(51)의 단자부와 내부 리드(52)의 단자부가 중첩되고, 그 사이에 반도체 펠릿(20)이 삽입되어 양 내부 리드(51, 52)에 접속되며, 수지 재료(13)로 봉지되어 있다.

제2도에 도시한 방법을 이용하면, 와이어 본딩 방법에 비해서, 반도체 장치를 소형으로 하는 것이 가능하고, 또한, 본딩 와이어를 사용하지 않으므로, 용융 합성 수지로 봉지하는 공정이 단시간에 완료될 수 있다.

그러나, 내부 리드(51)와 다른 내부 리드(52)를 중첩하기 위해서는, 각 리드를 형성하는 리드 프레임이 적어도 2매 이상 필요하고, 와이어 접속에 의한 방법보다도 리드 프레임의 재료비가 증대한다는 문제점을 가지게 된다. 또한, 반도체 펠릿(20)을 삽입하는 공정에서, 내부 리드(51, 52)와 반도체 펠릿(20)이 서로 간섭되고, 반도체 펠릿(20)이 치핑(chipping)에 의해 파손되기 쉽다. 또한, 반도체 펠릿(20)의 전극에 대하여, 내부 리드(52)의 접합면이 반드시 평행한 위치에 있는 것은 아니므로, 반도체 펠릿의 전극 또는 내부 리드(52)의 접합면을 돌기 형상으로 하기 위한 공정을 별도로 필요로 하거나, 반도체 펠릿(20)의 전극과 내부 리드(52)의 사이의 접합 매체(55)를 삽입하기 위한 공정이 필요하다. 이 때문에, 제조 공정이 복잡하게 되고 자동화도 곤란하므로, 제조 비용이 증대된다.

다른 종래 기술로서, 제3도에 도시된 바와 같은 기술이 일본특허공개공보 제 4-93055호에 개시되어 있다. 제3도에서는 반도체 펠릿(20)의 한 주면을 내부 리드(51)의 단자부에 접착하여 설치한다. 그후, 반도체 펠릿(20)의 다른 주면에 설치되어 있는 펠릿 돌기 전극(56)에 내부 리드(52)의 단자부를 접속하고, 수지 재료(13)로 봉지하고 있다.

제3도의 경우도 제2도에 도시된 종래 기술에서와 같이, 와이어 접합 방법에 대해서, 반도체 장치를 소형화할 수 있고, 또한 내 서지성도 높아지게 된다. 또한, 제3도에 도시한 종래 기술에서는, 반도체 펠릿의 파괴도 발생하지 않는다. 그러나, 펠릿 돌기 전극(56)을 돌기 형상으로 형성하기 위한 공정이 별도로 필요하고, 동시에 제2도에 도시된 종래 기술에서와 같이, 리드를 중첩시키기 위해 2매의 리드 프레임을 필요로 하므로, 리드 프레임의 재료비가 증대된다. 따라서, 반도체 장치 전체적으로 제조 비용이 증대한다.

제2도, 제3도에 도시된 종래 기술의 상기 문제를 일부 경감하는 기술로서, 제4도에 도시된 반도체 장치가 일본특허공개공보 제 60-241241호에 개시되어 있다. 제4도에서는, 납땜(solder)으로서 양호하게 사용되는 금속으로 피복된 리드 프레임의 내부 리드(51)의 선단부분과 반도체 펠릿(20)의 펠릿 돌기 전극(56)을 판형 리드(57)로 각각 접속하고, 수지 재료(13)로 봉지하고 있다.

이 제4도의 반도체 장치에서는, 리드 프레임이 1매 사용되기 때문에, 리드 프레임의 재료비가 증대하는 점이 개선될 수 있다. 그러나, 판형 리드(57)에 의해 펠릿 돌기 전극(56)과 리드 프레임의 내부 리드(51)를 접속하는 공정이 별도로 필요하게 되고, 제2도 또는 제3도에 도시된 종래 기술보다 복잡하고 자동화가 곤란하게 된다. 또한, 판형 리드(57)를 별도로 준비할 필요가 있기 때문에, 부재의 수가 증가하여 부재비가 증대된다. 또한, 펠릿 전극을 돌기 형상으로 형성하여 돌기 전극(56)을 형성하거나, 판형 리드(57)의 접합부를 돌기 형상으로 형성하기 위한 공정이 별도로 필요하게 되어 전체적으로 제조 비용이 높아진다.

제5(a)도와 제5(b)도에 도시된 반도체 장치가 일본특허공개공보 제62-35549호에 개시 되어 있다. 제5(a)도는 수평 단면도이고, 제5(b)도는 수직 단면도이다. 이 반도체 장치는 제1도 내지 제4도에 도시된 반도체 장치의 상기 문제를 부분적으로 경감하고 있다. 이 장치에서는 1매의 리드 프레임만을 사용하여, 내부 리드(52)의 선단부를 횡 방향으로 휘어 버리고, 내부 리드(51)의 선단부와의 사이에 반도체 펠릿(20)을 탑재하여, 수지 재료(13)로 봉지하고 있다.

제5(a)도와 제5(b)도에 도시된 반도체 장치에서는, 1매의 리드 프레임을 사용하기 때문에 부재의 수가 작아지나, 리드 프레임의 상, 하면의 도금(plating)이 필요하여, 상술한 다른 종래 기술에 비하여 도금 비용이 증대된다. 또한, 내부 리드(52)의 선단부를 휘어 버리기 때문에, 봉지 후 반도체 장치의 가로 폭의 치수(A)가 감소되지 않고, 큰 실장 면적이 필요하게 되는 문제점을 갖게 된다. 또한, 내부 리드(52)의 선단부를 횡 방향으로 반전할 때까지 휘는 공정을 필요로 하기 때문에, 반도체 장치의 제조 공정에서 리드 프레임의 이송 속도를 지연하지 않으면 안되므로, 생산성이 저하되게 된다.

유사하게 1장의 리드 프레임을 사용하고, 내부 리드의 선단부를 휘어 버리는, 제6도에 도시한 반도체 장치가 일본특허공개공보 제48-38070호에 개시되어 있다. 제6도에서는, 리드 프레임은 지지 프레임(58, 59) 및 내부 리드(51, 52)로 구성되어 있다. 섬 형상의 부분, 즉 내부 리드(51)의 선단부에서 폭이 넓은 부분에 반도체 칩(20)을 탑재하고, 내부 리드(52)의 선단부를 횡방향으로 반전할 때까지 휘게 하면, 그 선단부가 반도체 펠릿(20)의 펠릿 돌기 전극(56)으로서 기능하는 납땜 범프에 접속되게 된다.

제6도에 도시된 반도체 장치에서는, 제5(a)도와 제5(b)도에 도시한 장치에서와 같이, 1매의 리드 프레임을 사용하기 때문에, 부재 수가 적어지지만, 납땜 범프(56)가 반도체 펠릿(20)에 미리 형성될 필요가 있다. 또한, 리드 프레임의 상, 하면에 도금을 시행할 필요가 있어, 전체적으로 제조 비용이 증대된다. 또한, 내부 리드(51, 52)에 반도체 펠릿(20)을 탑재할 때, 반도체 펠릿(20)의 하부 표면 부분을 내부 리드(51)의 폭이 넓은 섬 형상의 부분에 고정하기 전에, 반도체 펠릿(20)의 납땜 범프에 접합하기 위해 내부 리드(2)를 반전할 때까지 휘고 있으므로, 이러한 고정되지 않은 상태에서의 작업에 의해, 반도체 펠릿(20)과 내부 리드(52)의 선단부 사이에 오정렬이 발생하기 쉽고, 내부 리드(52)의 접합 위치가 오정렬되는 결과를 초래한다. 또한, 제5(a)도와 제5(b)도에 도시된 종래 기술에서와 같이, 리드 프레임의 이송 속도가 저감될 필요가 있다.

이러한 종류의 다른 종래 기술로서, 제7(a)도와 제7(b)도에 도시된 반도체 장치가 일본특허공개공보 제2-33956호에 개시되어 있다. 먼저, 제7(b)도에서, 지지 프레임(58, 59)으로부터 내측으로 리드가 각각 연장하고, 이들 리드의 중앙 근방이 각각 내부 리드(51, 52)로서 기능한다. 또한, 지지 프레임(58, 59)은 타이 바(53; tie bar)를 통하여 연결되어 있다. 이에 따라서, 하나의 리드 프레임, 예컨대 내부 리드(51)의 선단부에서 폭이 넓은 부분 상에 반도체 펠릿(20)이 탑재되고, 내부 리드(52)가, 지지 프레임(58) 및 내부 리드(51)에 대하여 상대적으로 지지 프레임(59)과 함께 리프트(rift)되고(제7(b)도 지면과 수직하는 방향으로 변위되고), 동시에 제7(b)도의 화살표 방향으로 지지 프레임(58) 및 내부 리드(51)에 대하여 상대적으로 시프트됨으로써, 제7(a)도에 도시한 바와 같이, 내부 리드(52)의 선단부가 반도체 펠릿(20)과 중첩하게 되고 반도체 펠릿(20)의 표면 펠릿 전극에 접속된다.

이 반도체 장치는 소형화가 가능하고, 또한 반도체 장치의 제조 공정 동안 리드 프레임의 이송 속도를 빠르게 할 수 있다. 그러나, 제7(b)도에 도시된 평면 형태에서 화살표 방향으로 리드 프레임의 하반부에 대하여 상대적으로 리드 프레임의 상반부를 수평 이동시켜 소정의 변위를 얻고 반도체 펠릿과 내부 리드(52)의 선단 부분을 신뢰성있게 중첩하는 것은 현실적으로 곤란하다. 또한, 반도체 펠릿(20)의 표면 전극에 선택적으로 내부 리드(52)의 접속을 행하기 위해서는, 범프 전극을 형성하거나, 또는 내부 리드(52)의 접합 부분을 돌기 형상으로 형성할 필요가 있다. 또한, 리드 프레임의 상, 하면에 도금을 행할 필요가 있다. 이러한 이유로, 제조 공정의 수가 증대하게 되며, 또한 도금의 비용이 증대하게 된다.

상술한 바와 같이 종래 기술에서는, 각각 고유의 문제를 가지고 있다.

보다 구체적으로는, 제1도에 도시된 반도체 장치는, 소형화가 곤란하고, 본딩 와이어의 재료비가 증대된다. 이 본딩 와이어는 변형 또는 단선을 초래하며, 사용 중 반도체 장치의 내 서지 특성이 낮아지는 문제를 가지고 있다.

제2도에 도시된 반도체 장치에서는, 리드 프레임의 재료비가 증대한다. 조립 공정에서, 반도체 펠릿의 치핑(chipping) 및 스크래칭(scratching)이 발생되기 쉽다. 반도체 펠릿의 전극 또는 내부 리드의 접합면을 돌기 형상으로 형성하기 위한 공정 또는 접합 매체를 삽입하기 위한 공정이 필요하게 되어, 제조 공정이 복잡하게 되고 자동화가 곤란하게 되는 문제를 갖는다.

제3도에 도시된 반도체 장치에서는, 펠릿 전극을 돌기 형상으로 형성하기 위해 제조 공정의 수가 증가하고, 또한 리드 프레임의 재료비가 증대하는 문제를 가지고 있다.

제4도에 도시된 반도체 장치에서는, 별도의 판형 리드를 사용함으로써, 제조 공정의 수 및 부재의 수가 증가하고, 판형 리드의 접합부 또는 펠릿 전극을 돌기 형상으로 형성하기 위한 공정이 증가하는 문제를 가지고 있다.

제5(a)도와 제5(b)도에 도시된 반도체 장치에서는, 리드 프레임의 상, 하면에 도금을 행할 필요가 있으므로, 도금 비용이 증가되고, 반도체 장치의 가로 폭의 치수를 작게 하는 것이 곤란하며, 리드 프레임 이송 속도가 지연되는 문제를 가지고 있다.

제6도에 도시된 반도체 장치에서, 반도체 펠릿에 땜납 버퍼를 형성하기 위해, 제조 공정의 수가 증가된다. 리드 프레임의 양상, 하부 표면은 도금되어야 하므로 도금 비용이 증가된다. 리드 프레임 이송 속도는 느리다. 내부 리드의 선단 부분과 반도체 펠릿 사이의 오정렬이 발생되기 쉽다.

제7(a)도, 제7(b)도에 도시된 반도체 장치에서, 이것은 반도체 펠릿을 내부 리드의 선단 부분 위에 올려 놓기 어렵다. 내부 리드의 돌기 본딩 부분 또는 범퍼 전극을 형성하기 위한 공정이 필요하다. 리드 프레임의 양상, 하부 표면에 도금을 실행해야 하므로 도금 비용이 증가된다.

본 발명은 선행 기술의 상기 문제점을 해결할 수 있기 위하여, 본 발명의 제1 목적은 내부 리드에 반도체 펠릿을 접속하는 와이어를 사용하지 않고 비용을 저하시키고, 사용시 서지 저항과 제조 공정 동안 신뢰성을 향상시키고, 도금 비용을 저하시키고, 리드 프레임 이송 속도를 증가시키고, 조립 공정 동안 반도체 펠릿의 갈라짐을 방지하고, 내부 리드의 선단 부분과 반도체 펠릿 사이의 오정렬을 방지하고, 자동적으로 하여 제조 공정을 용이하게 하고 복잡하게 구성된 반도체 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제2 목적은 상기 반도체 장치를 얻기 위한 효과적인 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제3 목적은 반도체 장치를 제조하는 상기 방법 또는 상기 반도체 장치에 적용될 효과적인 리드 프레임을 제공하기 위한 것이다.

제1 목적을 성취하기 위해, 본 발명에 제1 특징에 따라, 단단한 내부 리드가 반도체 펠릿에 접속된 반도체 장치에 있어서, 상기 내부 리드의 측부 표면은 상기 반도체 장치가 제공된다. 상기 내부 리드는 소정의 위치에서 잘록한 부분을 가지고 상기 내부 리드는 잘록한 위치에서 비틀려질 수 있다. 바람직하게, 돌기 부분이 상기 반도체 펠릿과 접속된 상기 내부 리드의 말단 부분의 측부 표면에 형성된다. 또한 소정의 양의 땝납을 수용하는 오목 부분은 상기 반도체 펠릿에 접속된 상기 내부 리드의 말단 부분의 단단한 표면에 형성된다.

제2 목적을 성취하기 위해, 본 발명에 따라, 반도체 장치를 제조하는 방법에 있어서, 리드 프레임의 제1 내부 리드에 반도체 펠릿을 설치하는 단계와, 상기 리드 프레임의 제2 내부 리드의 말단 부분에 저융점 도전재를 공급하는 단계와, 상기 반도체 펠릿의 펠릿 전극에 상기 말단 부분의 측부 표면을 대향시키기 위해 상기 제2 내부 리드를 비틀림시키는 단계와, 상기 저융점 도전재를 통하여 상기 펠릿 전극에 상기 제2 내부 리드의 말단 부분을 접속시키기 위해 상기 저융점 도전재의 용융점보다 높은 온도에서 열처리를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 제조하는 방법이 제공된다. 또한, 반도체 장치를 제조하는 방법에 있어서, 내부 프레임의 제1 내부 리드에 반도체 펠릿을 설치하는 단계와, 상기 반도체 펠릿의 펠릿 전극을 상기 내부 리드의 말단 부분의 측부 표면에 대향 시키기 위해, 상기 리드 프레임의 제2 내부 리드를 비틀림시키는 단계와, 상기 저융점 도전재를 통하여 상기 펠릿 전극에 상기 말단 부분을 접속시키기 위해 저융점 도전재의 용융 탱크에 상기 제2 내부 리드의 상기 말단 부분을 담그는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 제조하는 방법이 제공되고, 상기 저융점 도전재의 용융 탱크는 땜납 용융 탱크이다.

제3 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 제3 특징에 따라, 반도체 펠릿이 설치된 아일랜드(island)를 가지는 제1 내부 리드와, 상기 반도체 펠릿의 펠릿 전극에 접속된 제2 내부 리드를 포함하는 리드 프레임에 있어서, 돌기 부분은 상기 제1 내부 리드의 아일랜드에 대향되는 상기 제2 내부 리드의 말단 부분의 측부 표면에 형성되는 것을 제공한다.

제3 특징에서, 잘록한 부분은 상기 제2 내부 리드의 소정의 부분에 형성된다. 또한, 제1 지지 프레임과, 상기 제1 지지 프레임과 소정의 간격으로 분리되고 상기 제1 지지 프레임과 평행 연장되는 제2 지지 프레임과, 상기 제1 지지 프레임과 일체로 접속되고 말단 부분에 형성된 아일랜드가 있는 제1 외부 리드와 제1 내부 리드를 가지는 제1 리드, 및 상기 제2 지지 프레임과 일체로 접속되고 제2 외부 리드와 제2 내부 리드를 가지는 제2 리드를 포함하는 리드 프레임에 있어서, 상기 제2 내부 리드는, 상기 제2 외부 리드 측부에서 상기 제1 지지 프레임까지 연장되는 제1 부분과, 상기 제1, 2 지지 프레임에 평행으로 연장시키기 위해 상기 제1 부분의 말단부로부터 구부러진 제2 부분과, 상기 아일랜드와 대향되도록 상기 제1 지지 프레임으로부터 구부러진 제3 부분과, 상기 제1 부분의 소정의 부분에 형성된 잘록한 부분, 및 상기 아일랜드와 대향되는 상기 제2 부분의 측부 표면에 형성된 상기 아일랜드 방향으로 돌출되는 돌기 부분을 포함하는 것이 제공된다.

본 발명의 상술된 특징에 따라, 내부 리드는 본딩 와이어가 아닌 땜납과 같은 본딩 재료를 사용하여 직접적으로 연결된다. 상기 배치로 인하여, 본딩 부분의 서지 저항이 증가하고, 와이어의 변형 또는 파열을 방지할 수 있다. 그러므로, 와이어 접속 방법과 관련된 상기 모든 문제가 해결될 수 있다.

내부 프레임의 내부 리드를 비틀어서 접속이 가능하므로, 내부 리드는 반도체 펠릿에 흠을 내지 않고 하나의 리드 프레임만을 사용함으로써 소정의 위치에 접속될 수 있다. 따라서, 리드 프레임의 재료 비용이 절감된다. 이송 속도는 완전 전환 공정과 비교하여 증가될 수 있고 자동적인 조작이 가능하다. 몰드 패키지의 면적을 줄일 수가 있고, 설치 에어리어를 약 30%로 줄일 수가 있다.

리드와 이송 돌기가 있는 내부 리드의 돌기 부분이 리드 프레임 도금 재료를 가압 또는 에칭함으로써 형성된다. 상기 이유로, 반도체 장치는 특정의 제조 공정이 없이 쉽게 제조될 수 있다.

돌기 부분이 내부 리드 측부에 형성되므로, 범퍼와 같은 돌기 전극은 반도체 펠릿 측부에 형성될 필요가 없다. 정상적인 얇은 박막으로 된 펠릿 전극으로 구성되는 펠릿 전극조차 내부 리드에 결합될 수 있도록, 반도체 장치가 저가로 제조될 수 있다.

펠릿 전극에 결합과 관련된 도금은 리드 프레임의 하나의 표면에만 필요하고 재료 비용이 절감된다. 또한 이것은 반도체 장치를 저가로 제조될 수 있다. 본 발명의 상기 이점과 많은 다양한 이점, 특징 및 부가 목적은 본 발명의 원리가 적용되는 양호한 실시예가 설명되는 예를 통하여 도시된 첨부 도면과 하기 설명을 참고로 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변경될 수 있다.

제1도는 와이어 접속 방법으로 형성되는 종래의 반도체를 나타내는 종단면도.

제2도는 내부 리드가 반도체 펠릿의 양 표면에 접속된 종래의 다른 반도체 장치를 나타내는 횡단면도.

제3도는 내부 리드가 반도체 펠릿의 양 표면에 접속된 종래의 또 다른 반도체 장치를 나타내는 횡단면도.

제4도는 내부 리드가 반도체 펠릿 하나의 표면에 접속된 종래의 또 다른 반도체 장치를 나타내는 횡단면도.

제5(a)도, 제5(b)도는 하나의 리드 프레임으로부터 연장되는 내부 리드가 반도체 펠릿의 양 표면에 접속된 또 다른 종래 반도체 장치를 각각 나타내는 횡단면도와 종단면도.

제6도는 하나의 리드 프레임으로부터 연장되는 내부 리드가 반도체 펠릿의 하나의 표면에 접속된 또 다른 종래 반도체 장치를 나타내는 평면도.

제7(a)도는 하나의 리드 프레임으로부터 연장되는 내부 리드가 반도체 펠릿의 양 표면에 접속된 또 다른 종래 반도체 장치를 나타내는 측면도.

제7(b)도는 제7(a)도에 도시된 반도체 장치에 사용된 리드 프레임의 주요 부분을 나타내는 평면도.

제8(a)도 내지 제8(c)도는 본 발명의 실시예에 따른 리드 프레임을 사용하는 반도체 장치의 제조 공정을 나타내는 평면도.

제9(a)도, 제9(b)도는 제8(c)도 이후의 열처리에서 얻어지는 주요 부분을 각각 나타내는 정면도와 측면도.

제10도는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치를 나타내는 종단면도.

제11도는 본 발명의 실시예에 사용된 내부 리드의 주요 부분이 실행되는 도금 후의 상태를 나타내는 사시도.

제12도는 본 발명의 실시예에 사용된 땜납 공급 유니트의 실시예를 나타내는 정면도.

제13도는 본 발명의 다른 실시예에 사용된 땜납 공급 유니트의 실시예를 나타내는 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 내부 리드 3 : 아일랜드

6 : 가이드 돌기 7, 8 : 지지 프레임

11 : 외부 리드 14 : 용융 땜납

20 : 반도체 펠릿 21, 22 : 리드

30 : 땜납 와이어 35 : 가스 커버

37 : 리드 프레임

이하에서는 본 발명의 양호한 실시예에 대하 첨부된 도면(제8(a)도 내지 제13도)을 참조하여 설명한다.

제8(a)도 내지 제8(c)도는 본 발명의 실시예에 따른 리드 프레임을 사용하는 반도체 장치의 제조 공정을 나타내는 평면도이다.

제8(a)도에 도시된 바와 같이, 구리형 판형 부재로 구성되는 리드 프레임에서, 운반 및 위치시키기 위한 가이드 돌기(6)를 가지는 지지 프레임(7)은 타이 바(9)를 통하여 운반 및 위치시키기 위한 가이드 돌기(6)를 가지는 지지 프레임(8)과 결합되어 있고, 지지 프레임(7, 8)은 소정의 간격으로 분리되어 있고 서로 평행하게 되어 있다. 내부 프레임(1)과 외부 프레임(11)으로 각각 구성되는 리드(21)는 지지 프레임(7)과 접속되어 있다. 반도체 펠릿이 설치될 아일랜드(3)는 내부 리드(1)의 말단부에 형성되어 있다. 내부 리드(2)와 외부 리드(12)로 각각 구성되는 리드(22)는 지지 프레임(8)에 접속되어 있다. 수지 재료로 캡슐에 삽입된 후에 수지 재료에 위치되는 일부분이 내부 리드이고, 수지 재료 외측의 일부분은 외부 리드이다.

지지 프레임(8)에 접속된 각 리드(22)의 내부 리드(2)는 지지 프레임(7) 측 방향으로 외부 리드(12)로부터 연장되는 제1 부분(2A)과, 지지 프레임(7, 8)과 평행으로 연장되기 위해 직각으로 상기 제1 부분(2A)으로부터 구부러진 제2 부분(2B) 및 지지 프레임(7) 방향으로 연장되기 위해 상기 제2 부분(2B)으로부터 다시 직각으로 구부러진 제3 부분(2C)을 가진다. 잘록한 부분(4)은 제1 부분(2A)의 소정의 부분에 형성되어 있다. 돌기 부분(10; 평면도에서 돌기 부분)은 제3 부분(2C)의 말단부 즉, 아일랜드(3)와 대향된 내부 리드(2)의 말단부의 측 표면으로부터 돌출되도록 형성되어 있다. 오목 부분(5)은 돌기 부분(10) 근처 내부 리드(2)의 견고한 표면에 형성되어 있다.

잘록한 부분(4)은 지면에 대하여 직각으로 내부 리드(2)의 나머지 부분을 구부리기 위해 형성되어 있다. 돌기 부분(10)은 반도체 펠릿의 상부 표면 펠릿 전극에 접속시키기 위해 형성되어 있다. 오목 부분(5)은 접합되는 땜납을 배치시키기 위해 형성되어 있다.

더욱 상세하게는, 잘록한 부분(4)을 형성하기 위한 주요 목적은 내부 리드가 반도체 펠릿의 상부 표면 펠릿 전극에 비틀려지고 접속될 때 나머지 리드 부분에 영향을 미치게 될 변형을 저하시키고, 비틀림 처리 후에 잔류 응력을 저하시키기 위한 것이다. 접속하기 전에, 땜납은 내부 리드(2)의 말단부에 선행하여 배치된다. 오목된 부분(5)은 필요한 양으로 땜납을 배치시키기 위해 형성되어 있다.

제11도의 사시도에 도시된 바와 같이, 오목 부분(5)과 오목 부분(5) 둘레이 일부분만 미리 땜납으로 우수하게 접착 도금된다. 도금 비용이 절감되도록, 상기 도금은 제11도의 음영이 표현된 부분만 즉, 말단부에서의 오목 부분(5)이 형성된 표면 만을 위해 실행된다. 제11도의 오목 부분(5)은 엠보싱(embossing)으로 형성되기 때문에, 돌기 부분(5)은 하부 표면에 형성된다.

리드는 견고하고 연장 방향에서의 평행 방향으로와 연장 방향에서의 직각 단면을 가진다. 제11도에서, 선 A-A, B-B, C-C를 따라 절개한 단면은 직사각형이다. 상기 직사각형에서, 1쌍의 긴 측부는 제1 부분(2A), 제2 부분(2B) 및 제3 부분(2C) 각각의 1 쌍의 주요 부분(상부와 하부 표면)과 대응되고, 1 쌍의 짧은 측부는 리드의 두께와 대응된다.

더욱 상세하게는, 제3 부분(2C)의 측부 표면으로부터 돌출되는 돌기 부분(10)은 나머지 부분의 그것과 같은 동일한 두께를 가지고, 오목한 부분(5)은 하나의 주요 표면(상부 표면)에 형성된다.

종래 리드 프레임 제조 공정에서 즉, 압축 또는 에칭함므로써 리드 프레임 플레이트 부재로부터 리드, 타이 바, 지지 프레임 및 가이드 돌기 부분을 형성할 때, 돌기 부분(10)과 오목 부분(5)은 상기 부분과 함께 쉽게 형성될 수 있다. 즉, 특별한 공정이 돌기 부분(10)과 오목 부분(5)을 형성하기 위해 요구되지 않기 때문에, 제조 공정 수가 돌기 부분(10)과 오목 부분(5)을 형성시키기 위해 증가되지 않는다.

제8(b)도에 도시된 바와 같이, 반도체 펠릿(20)은 본 발명의 상술된 리드 프레임의 아일랜드(3)에 설치된다. 반도체 펠릿(20)의 하부 표면이 접착제 즉, 은 페이스트(silver paste)로 아일랜드(3)와 접합되는 것과 같이 상기 공정이 실행된다.

이후 즉, 융해 Sn-Pb 땜납은 제12도에 도시된 바와 같이 땜납 공급 장치를 사용함으로써 오목 부분(5)에 배치된다. 더욱 상세하게는, 땜납 와이어(30)는 노즐 상승 실린더(33)에 의해 수직 방향으로 구동될 수 있는 노즐(31)을 통하여 롤러(32)로 이송된다. 땜납 와이어는 내부 리드의 말단 부분에서 가열된 오목 부분(5)에 대하여 접합 배치된다.

선택적으로, 제13도에 도시된 바와 같이, 도금을 대신하여, 땜납이 산화되지 않도록 공기에 배치된다. 더욱 상세하게는, 제13도에 도시된 바와 같이 유니트에서, 리드 프레임(37)이 가스 커버(35)로 덮혀져 있다. 납땜되는 동안 가스 커버(35)는 가스 흡입구(36)로부터 하부 측부에 도입되는 질소와 같은 불활성 가스로 충전되어 있다.

어느 한 방법으로, 땜납은 오목 부분(5)에 필요한 양으로 선택적으로 배치될 수 있다.

이 후, 제8(c)도에 도시된 바와 같이, 내부 리드(2)의 잘록한 부분(4)이 비틀려짐으로써, 돌기 부분(10)이 반도체 펠릿(20)의 상부 표면 측부(상부 측부)로부터 상부 표면 펠릿 전극 근처에 놓여진다.

제9(a)도의 정면에서와 제9(b)도의 측면에 도시된 바와 같이, 열처리는 미리 내부 리드(2)의 말단 부분에 배치된 땜납(14)을 용융시키기 위해 실행된다. 용융된 땜납(14)은 돌기 부분(10)을 따라 낙하되고 하부의 반도체 펠릿(20)의 상부 표면 펠릿 전극(20E)과 접촉된다. 땜납(14)은 그 표면 장력으로 인하여 소위 브릿지 상태를 유지한다. 땜납이 냉각되고 응고되어 내부 리드(2)와 반도체 펠릿(20)의 상부 표면 펠릿 전극(20E)은 서로 연결된다. 상기 상부 표면 펠릿 전극(20E)은 단단한 표면을 가지는 정상적인 본딩 패드이고, 와이어링 층 재료 등의 금속막으로 형성되어 있다. 즉, 반도체 펠릿은 범퍼 전극과 같은 돌기 전극을 가질 필요가 없기 때문에 돌기 전극은 리드 측부에 형성되어 있다.

제10도에 도시된 바와 같이, 반도체 펠릿(20)을 포함하는 내부 리드(1,2)는 수지 재료(13)로 캡슐에 넣어져 있다. 수지 재료(13)로부터 연장되는 외부 리드(11,12)는 각각 지지 프레임(7,8)으로부터 절단되어 있다. 외부 리드(11,12)가 구부러져 형성되는 것에 의해, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치를 얻을 수가 있게 된다.

본 발명의 실시예는 제8(a)도 내지 제13도를 참고로 상술된다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 다양한 변형을 이룰 수가 있다.

본 발명의 상기 실시예에 따른 제조 공정에서, 내부 리드(2)와 반도체 펠릿(20)이 납땜으로 본딩될 때, 땜납은 미리 내부 리드(2)에 배치되고, 용융 가열된다. 그러나, 본딩은 미리 땜납을 침적할 필요없이 형성될 수 있다. 즉, 땜납에 우수한 가용성(wettability)으로의 도금은 내부 리드(2)의 말단부에서 오목 부분(5)만 형성하고, 말단 부분은 땜납 용융 탱크에 적시게 된다. 상기 경우에서, 산화를 방지하기 위한 공기가 필요하다. 땜납 용융 탱크에 구조물을 적시는 상기 방법에서 특히, 도금은 제11도에 도시된 바와 같이, 부분적으로 형성될 수 있다. 완전 도금은 바람직하지 않기 때문에 땜납은 불필요한 부분에 접착될 수 있다. 경험에 따라, 구조물이 반도체 펠릿에 설치된 후 땜납 탱크에 완전히 적시게 될지라도 아무런 문제가 없다.

도금이 돌기 부분(10)의 측부 표면이 아닌 오목 부분(5)에만 형성될지라도, 펠릿 전극의 연결은 표면 장력으로 인하여 어떠한 문제없이 실행될 수 있다.

상기 실시예에서, 반도체 펠릿의 상부 표면 펠릿 전극과 내부 리드는 땜납을 사용함으로써 결합될 수 있다. 그러나, 소위 땜납 합금, 저융점 도전재 대신에 즉, 틴(tin)과 같은 저융점의 금속이 사용될 수 있다.

상기 실시예에서, 하나의 리드 프레임이 사용된다. 그러나, 본 발명은 복수개의 리드 프레임 조차도 적용할 수 있다. 부가하여, 리드 프레임의 재료는 구리 도금된 부재 및 다른 재료로 한정되지 않는다. 예를 들면, 철 도금된 부재가 사용될 수 있다.

내부 리드(2)의 돌기 부분은 반원형을 이룬다. 그러나, 용융된 땜납이 돌기 부분을 따라 낙하될 수 있는 한 다른 형태가 형성될 수 있다.

내부 리드(2)는 90도 비틀림 각도로 비틀려진다. 그러나, 다른 비틀림 각도는 본딩 부분이 펠릿 전극에 근접될 수 있는 한 사용가능하다.

내부 리드(2)는 땜납이 배치되는 격리된 오목 부분을 가진다. 그러나, 그루브형 오목 부분 또는 돌기 형태를 이룰 수가 있다. 상기 실시예에서 설명되지 않았을지라도, 제조 공정에서 열처리는 불활성 가스 또는 분해 가스의 공기에 실행될 수 있다.

상기 실시예에서, 2단자형 반도체 장치가 설명되었다. 그러나, 본 발명은 3 개 이상의 단자를 가지는 반도체 장치에도 또한 적용가능하다.

본 발명은 그 구성에 의해, 접속 와이어를 사용하지 않으므로써 비용을 감소시킬 수 있고, 제조공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 제조공정시 반도체의 펠릿의 흠 및 오정렬을 방지할 수 있다.

Claims

판형 내부 리드가 반도체 펠릿에 접속되는 반도체 장치에 있어서, 제1 지지 프레임과, 상기 제1 지지 프레임과 소정 간격으로 분리되고 상기 제1 지지 프레임에 평행하게 연장되는 제2 지지 프레임을 포함하고, 상기 판형 내부 리드는 상기 제2 지지 프레임에 일체적으로 접속되며, 상기 판형 내부 리드는 2개의 비교적 큰 대향하는 판형 표면과 2개의 비교적 작은 대향 측면 에지를 포함하고, 상기 판형 내부 리드의 상기 측면 에지 중 하나는 상기 반도체 펠릿에 접속되며, 상기 판형 내부 리드는 잘록한 부분을 가지며, 상기 판형 내부 리드는, 상기 하나의 측면 에지가, 상기 판형 내부 리드가 접속되는 상기 펠릿의 표면에 면하도록 약 90° 트위스트되며, 상기 판형 내부 리드는, 상기 제1 지지 프레임을 향하여 연장되는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 단부로부터 연장되어 상기 제1 및 제2 지지 프레임과 실질적으로 평행하게 연장되는 제2 부분과, 상기 하나의 측면 에지가 상기 펠릿의 표면에 면하도록 상기 제2 부분의 단부로부터 연장되어 상기 제1 지지 프레임을 향하여 연장되는 제3 부분을 포함하는, 반도체 장치.
제1항에 있어서, 상기 하나의 측면 에지는, 상기 반도체 펠릿에 접속되는 돌기 부분을 포함하는, 반도체 장치.
제1항에 있어서, 소정의 양의 땜납(solder)을 보유하는 오목 부분이 상기 반도체 펠릿에 접속되는 상기 판형 내부 리드의 말단 부분의 상기 하나의 판형 표면에 존재하는 반도체 장치.
반도체 장치 제조 방법에 있어서, 리드 프레임의 제1 내부 리드에 반도체 펠릿을 마운트하는 단계와, 상기 리드 프레임의 제2 내부 리드의 말단 부분 상에 저융점 도전재를 공급하는 단계와, 상기 말단 부분의 한 측면이 상기 반도체 펠릿의 펠릿 전극에 대향하도록 상기 제2 내부 리드를 트위스트하는 단계와, 상기 제2 내부 리드의 상기 말단 부분과 상기 펠릿 전극을 상기 저융점 도전재를 통해 접속하기 위해, 상기 저융점 도전재의 융점보다 더 높은 온도에서 열 처리를 수행하는 단계를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 저융점 도전재는 땜납(solder)인, 반도체 장치 제조 방법.
반도체 장치 제조 방법에 있어서, 리드 프레임의 제1 내부 리드에 반도체 펠릿을 마운트하는 단계와, 상기 제2 내부 리드의 말단 부분의 한 측면이 상기 반도체 펠릿의 펠릿 전극에 대향하도록 상기 리드 프레임의 제2 내부 리드를 트위스트하는 단계와, 상기 말단 부분과 상기 펠릿 전극을 상기 저융점 도전재를 통해서 접속하기 위해, 상기 제2 내부 리드의 상기 말단 부분을 저융점 도전재의 용융 탱크에 담그는 단계를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 저융점 도전재의 상기 용융 탱크는 땜납 용융 탱크(solder melt tank)인, 반도체 장치 제조 방법.
반도체 펠릿이 마운트되는 아일랜드(island)를 갖는 제1 내부 리드와, 2개의 비교적 큰 대향 판형 표면과 2개의 비교적 작은 대향 측면 에지를 갖는 제2 내부 리드를 포함하는 리드 프레임으로서, 제1 지지 프레임과, 상기 제1 지지 프레임과 소정 간격으로 분리되고 상기 제1 지지 프레임에 평행하게 연장되는 제2 지지 프레임을 포함하고, 상기 제2 내부 리드는 상기 제2 지지 프레임에 일체적으로 접속되며, 상기 측면 에지중 하나는 상기 반도체 펠릿의 펠릿 전극에 접속되고, 상기 제1 내부 리드의 상기 아일랜드에 면하는 상기 제2 내부 리드의 말단부분의 상기 하나의 측면 에지는 돌기 부분을 포함하며, 상기 제2 내부 리드의 소정 부분은 잘록하게 되어 있으며, 상기 제2 내부 리드는, 상기 제1 지지 프레임을 향하여 연장되는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 단부로부터 연장되어 상기 제1 및 제2 지지 프레임과 실질적으로 평행하게 연장되는 제2 부분과, 상기 하나의 측면 에지가 상기 아일랜드에 면하도록 상기 제2 부분의 단부로부터 연장되어 상기 제1지지 프레임을 향하여 연장되는 제3 부분을 더 포함하는, 리드 프레임.
제1 지지 프레임과, 상기 제1 지지 프레임과 소정 간격으로 분리되고 상기 제1 지지 프레임에 평행하게 연장되는 제2 지지 프레임과, 제1 외부 리드 및 아일랜드가 말단 부분에 형성된 제1 내부 리드를 가지며 상기 제1 지지 프레임에 일체적으로 접속된 제1 리드와, 제2 외부 리드 및 제2 내부 리드를 가지며 상기 제2 지지 프레임에 일체적으로 접속된 제2 리드를 포함하는 리드 프레임으로서, 상기 제2 내부 리드는 2개의 비교적 큰 대향 판형 표면과 2개의 비교적 작은 대향 측면 에지를 가지며, 상기 제2 내부 리드는, 상기 제2 외부 리드로부터 상기 제1지지 프레임을 향하여 연장되는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 단부로부터 연장되어 상기 제1 및 제2 지지 프레임과 실질적으로 평행하게 연장되는 제2 부분과, 상기 하나의 측면 에지가 상기 아일랜드에 면하도록 상기 제2 부분의 단부로부터 연장되어 상기 제1지지 프레임을 향하여 연장되는 제3 부분을 더 포함하며, 상기 제1 부분의 소정 부분은 잘록하게 되어 있고, 상기 측면 에지는 상기 아일랜드 방향으로 돌출하는 돌기 부분을 포함하는, 리드 프레임.
제9항에 있어서, 상기 돌기 부분의 근방의 상기 제3 부분의 판형 표면에 오목한 부분 또는 관통 구멍이 형성되어 있는, 리드 프레임.
제9항에 있어서, 상기 제3 부분의 한쪽의 판형 표면 만이 도금 처리되는, 리드 프레임.
제1항에 있어서, 상기 펠릿으로부터 떨어져 있는 상기 판형 내부 리드의 판형 표면은 상기 펠릿에 인접하는 상기 측면 에지의 표면에 대체로 평행인, 반도체 장치.
반도체 펠릿의 대향 측면에 접속되는 2개의 판형 리드를 갖는 반도체 장치로서, 상기 펠릿과의 접속에서 상기 2개의 판형 리드는, 대체로 서로 수직하는 평면에 존재하는 2개의 주요 평면을 포함하는, 반도체 장치.
제13항에 있어서, 상기 2 개의 판형 리드중 하나의 판형 리드는, 상기 주요 평면을 상기 하나의 판형 리드의 나머지로부터 분리되게 하고 상기 2 개의 리드중 나머지 리드의 평면에 평행한 평면에 존재하게 하는, 상기 펠릿에서 떨어진 위치에 있는 트위스트 처리된 부분을 갖는, 반도체 장치.