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発明の名称 半導体装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−37123
公開日 平成6年(1994)2月10日
出願番号 特願平4−187864
出願日 平成4年(1992)7月15日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 佐藤 仁久 / 根本 貴世子
要約 目的
ヘッダ上に半田付けされたペレット周辺への半田はみ出しをなくす。

構成
樹脂封止半導体装置において、ヘッダ面の一部に予めペレットサイズに合わせた領域に半田と濡れ性の良い膜の前処理を施しておき、または/およびペレットサイズに合わせた領域にそって溝または凹凸を設ける。
特許請求の範囲
【請求項1】 金属フレームの一部に半導体ペレットが接続され、上記ペレットをおおい樹脂成形体により封止してなる半導体装置であって、上記フレームの一部表面にはあらかじめペレットサイズに合わせた領域に半田と濡れ性の良い処理膜が施され、この処理膜の施された領域上に半田を介して半導体ペレットが接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】 請求項1の半導体装置において、フレーム表面の半田との濡れ性の良い処理膜が施されている部分の周縁にそって半田のはみ出しを抑える凹凸溝が形成されている。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフレーム上で半田等のロウ材を介して半導体ペレット付けするパワー系樹脂封止半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】パワートランジスタやパワーIC等の半導体装置においては、金属フレーム(ヘッダ)上に半導体ペレットを半田等のロウ材を介して接続するが、ロウ材の濡れ性を向上するために、ヘッダの表面にNi(ニッケル)やAg(銀)のメッキ等を施すことが行われている。従来より公知とされている技術として、半田ペレット付け規格品のTO−3PL、NP−4を例にとれば、TO−3PLではメッキ範囲はヘッダの全面であり、また、NP−4の場合はペレット付け部とその周辺部を含む部分にAgメッキが施されている。このために、図1に示されるように半田ロウ材の一部6はペレット付け時にペレット2の周辺にはみ出すことになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】金属フレーム上に半田ロウ材を介して半導体ペレット付けされている半導体装置においては、半田疲労対策として高強度の半田材を使用する必要がある。このような高強度の半田材を使用すればその反対効果としてペレットへの熱応力によるストレスが増加する。このために、ペレットへのストレスの主要因を少しでも減らさなければならない。ストレスの一つの原因として、ペレット周辺部で封止樹脂のはく離がある。このはく離はペレットから半田がはみ出している場合に多く起りやすい。本発明はこのような樹脂はく離等への対策としてなされたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は樹脂封止形半導体装置において、半導体ペレットが取付けられるフレームのペレットサイズに合わせた領域に、半田や銀、ニッケル等の金属によるメッキ、コーティング、スタンプ等のごとき半田に濡れ性の良い処理膜を施しておき、その領域上に半田ロウ材を介してペレット付けを行うことのできる構造であることを特徴とするものである。
【0005】本発明はまた、前記半導体装置において、フレームの表面の半田との濡れ性の良い処理膜を施した領域の周縁にそって、半田のはみ出しを抑さえる凹凸溝を形成していることを特徴とするものである。
【0006】前記した構造であることにより、フレーム上に半田ロウ材を介してペレット付けした場合に半田の濡れ性の良い部分は前記処理した領域内に限定され、ペレットからの半田のはみ出しがなくペレット付けができ、樹脂封止の際にヘッダとのはく離を防止する。
【0007】
【実施例】図1は本発明が適用される半導体装置の従来形態の一例としてパワートランジスタの組立るにあたって、樹脂封止前の形態を斜面図で示すものである。1はヘッダで銅などの金属を打ち抜いたリードフレームの一部である。2は半導体ペレットで半田等のロウ材によりヘッダ上にペレット付けされる。3はリードで、このうち一部はヘッダと直結し、他部はヘッダから切り離される。複数のリードはダム11等により互いに連結されてヘッダと一体のリードフレームを形成している。4はワイヤでペレットとリードとの間をボンディングにより接続するものである。
【0008】図2は樹脂封止された従来技術による半導体装置を半断面図で、ペレット2はヘッダ1上に半田5により直接に取り付けられ、半田の一部6がペレットの周辺にはみ出している状態が示される。7は樹脂成形体で、ヘッダ上で金型によりペレットを封止する。ペレット周辺に半田の一部がはみ出していることにより、樹脂との間にはく離部10が生じている。
【0009】図5はペレットの最大主応力とペレット周辺部の半田はみ出し長さ、すなわち、はく離長さ(図2のl)が大きくなるとチップの最大主応力が大きくなる関係の解析値を曲線図で示すものである。
【0010】図3は本発明の一実施例を示し、ヘッダの一部であるペレット取付ける領域にあらかじめペレットサイズに合わせて半田メッキ8をうすく形成する。この半田メッキはマスクを使用して電着により、たとえば7〜18μmのうす膜を形成する。なお、半田メッキ以外に銀メッキ、ニッケルメッキ、またはこれらの材料のコーティング、たとえば銀ペーストの焼付け、スタンプ等の手段を用いてもよい。いずれの場合もペレット・サイズに合わせ、これより大きくなることのないように半田と濡れ性の良い領域を形成する。点線9で示す部分は上記領域8の周縁にそって設けた溝である。
【0011】図4は基本発明による樹脂封止された半導体装置の半断面図で、図2の従来技術と対応するものである。ペレット2はヘッダ1上のペレットサイズに合わせた半田メッキ8領域に半田層5(厚さ50〜70μm)を介してペレット付けされる。この場合、半田がペレット周辺にはみ出すことがない。したがって樹脂成形体7により封止された状態ではく離が生じることがない。
【0012】図6は本発明による樹脂封止された半導体装置の他の実施例の半断面図である。この例ではヘッダ表面にペレットサイズに合わせた溝9をめぐらせ、少なくとも溝に囲まれた領域に半田と濡れ性の良い処理膜8を施してあるもので、ペレット半田付け後にこの溝9により、半田の周辺へのはみ出しを効果的に抑え、樹脂とフレーム間の密着性が大きくなるものである。溝9は段差のある凹凸であればよく、半田が容易に周辺に流れ出さないようにするものである。
【0013】
【発明の効果】本発明は上記したように構成されており、下記するような効果を奏する。ヘッダ面にペレットサイズに対応する領域に前処理膜を施すことにより、ペレット付け用の半田を供給したとき、上記領域の範囲で半田が良く濡れ、ペレット周辺に半田がはみ出さなくなる。図5に示すようにペレット周辺部にはく離をなくすことによりペレットへの最大主応力が小さくなり、ペレット・クラックの対策となるのである。これにより温度サイクル・パワーサイクルに対応する耐熱応力性が向上する。




 

 


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