(57)【要約】      （修正有）【課題】配線とリードを超音波接合する際に発生する金属くずの飛散を防止する技術を提供する。【解決手段】絶縁基板上２に形成した配線パターン３と、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレーム５を有する半導体装置において、超音波接合により接合されるリードフレームの周りに樹脂６が塗布されている。基板配線と外部接続用リードを超音波接合により接続する際に発生する金属くずの飛散を防止し、金属くずが原因で起きる素子破壊や絶縁不良などの不良を削減し生産性の向上を図ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に形成した配線パターンと、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレームを有する半導体装置において、超音波接合により接合されるリードフレームの周りに樹脂が塗布されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
絶縁基板上に形成した配線パターンと、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレームを有する半導体装置において、前記配線パターンの一部に凹部を設け、その凹部とリードフレームを超音波接合により接合することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
絶縁基板上に形成した配線パターンと、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレームを有する半導体装置において、超音波接合により接合されるリードフレームの周りに枠が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置において、リードフレームの周りに塗布される樹脂に表面活性成分が含有されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、特に絶縁基板上の配線パターン上に複数個の半導体素子を搭載し超音波接合によりリードフレームを接続する大電力半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の大電力半導体装置は、セラミックなどからなる絶縁基板に銅などからなる配線パターンを形成し複数個の半導体素子が搭載され装置内に収納する構造となっている。このような半導体装置においては、各半導体素子の電極と配線パターンや配線パターン間や配線パターンと外部接続用リードなどの接続にワイヤボンディングされており、大電流を流すため複数本のワイヤを並列にボンディングする方法を用いていた。
【０００３】
近年、半導体装置の小型化の要求から接続占有面積をワイヤボンディング時の面積より小さく出来る板状のリードを用いる方法を考案された。板状のリードの接続方法としてははんだによる方法と超音波を用いる方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
超音波を用いる接合方法は、金属同士である配線パターンとリードを重ね合わせ、リードの上面からホーンで押圧しながら所定の周波数で水平方向に超音波振動させる。押圧と超音波振動により金属表面にあった汚れや酸化膜を除去し接合される。ホーンの先端には、ホーンの振動をリードに滑りを起こすことなく伝えるために、複数の角錐状の突起部が形成されている。この突起部がリードに食い込むとこによりリードに滑りなく振動を伝えることが出来る。しかしながら、超音波による方法で配線パターンとリードを接合すると、金属くずが発生する。これは、配線パターンとリード間、リードとホーンの突起部間から発生するものである。この金属くずが半導体素子や配線パターン残存すると故障の原因に繋がる。
【０００５】
金属くずの抑制方法として、ホーンの突起部の角錐の角度や溝幅などを適正にすることにより抑制できると記載されている(特許文献２参照)。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５２４３６０号
【特許文献２】特開２００５−８８０６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の方法では、リードとホーンの突起部から発生する金属くずは抑制できるが、配線パターとリード間から発生する微細な金属くずを抑制することが困難である。
【０００８】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消し、配線パターンとリードなどの金属同士を接続させる超音波接合時に発生する金属くずの飛散防止をする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために、絶縁基板上に形成した配線パターンと、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレームを有する半導体装置において、超音波接合により接合されるリードフレームの周りに樹脂が塗布されている構造である。
【００１０】
また、本発明は上記目的を達成するために、絶縁基板上に形成した配線パターンと、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレームを有する半導体装置において、前記配線パターンの一部に凹部を設け、その凹部とリードフレームを超音波接合により接合する構造である。
【００１１】
さらに、本発明は上記目的を達成するために、絶縁基板上に形成した配線パターンと、前記配線パターン上に搭載した半導体素子と、前記配線パターン上に超音波接合により搭載されたリードフレームを有する半導体装置において、超音波接合により接合されるリードフレームの周りに枠が形成されている構造である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では基板配線と外部接続用リードを超音波接合により接続する際に発生する金属くずの飛散を防止し、金属くずが原因で起きる素子破壊や絶縁不良などの不良を削減し生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は本発明の第一の実施例の平面図である。図において、１はベース、２は絶縁基板、３は配線パターン、４は半導体素子、５は外部接続用リードである。配線パターン３と外部接続用リード５の接合部には樹脂６が塗布されている。図示していないが、配線パターン３上には配線パターン３と半導体素子４を接続するためのワイヤが配置されている。
図中には図２で説明する第一の実施例の断面の位置をあらわすＡ−Ａラインが記載されている。
【００１５】
図２は本発明の第一の実施例の断面図であり、図１に記載されているＡ−Ａラインの箇所である。絶縁基板２の下面にはベース１とはんだを介して接続するための金属板８が設けられている。樹脂６は、配線パターン３上に外部接続用リード５を設置した後に塗布する。そして、ホーン（図示せず）を外部接続用リード５上に塗布された樹脂６上から降下させ押圧しながら超音波を振動させて配線パターン３と外部接続用リード５を接合する。
その際に配線パターン３と外部接続用リード５間と外部接続用リード５とホーン間から発生する金属くずは、樹脂６内に留める事ができ飛散防止できる。
【００１６】
上記のように構成することにより、超音波接合時に発生する金属くずが半導体素子や配線パターン間に飛散しないので素子破壊や絶縁不良などでの歩留りの低下がなくなり生産性を向上させることができる。
【００１７】
樹脂６は、ホーンの押圧と振動を減衰なく外部接続用リードに伝えなければならないので反応が進んでも硬化しない樹脂（例えばシリコン樹脂）が望ましいのはいうまでもない。
【００１８】
また、樹脂６に金属表面を活性化させ接合をしやすくする成分が含有されていてもかまわない。
【００１９】
図３は本発明の第二の実施例の断面図である。配線パターン３上には凹部９が設けられており、凹部９には外部接続用リード５が接合されている。超音波接合時に発生する金属くずは、この凹部９内に残留するので飛散を防止できる。凹部９の形状は、リード底面より大きく深さはリード厚さより深いことが必要である。
【００２０】
上記のような構造にすることにより、超音波接合時に発生する金属くずが凹部内に残留し飛散しないので素子破壊や絶縁不良などでの歩留りの低下がなくなり生産性を向上させることができる。
【００２１】
図４は本発明の第三の実施例の断面図である。配線パターン３上には枠１０が設けられており、枠１０内には外部接続用リード５が接合されている。超音波接合時に発生する金属くずは、この枠１０内に残留するので飛散を防止できる。枠１０の形状は、リード底面より大きく深さはリード厚さより深いことが必要である。
【００２２】
上記のような構造にすることにより、超音波接合時に発生する金属くずが枠内に残留し飛散しないので素子破壊や絶縁不良などでの歩留りの低下がなくなり生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一の実施例の平面図である。
【図２】本発明の第一の実施例の断面図である。
【図３】本発明の第二の実施例の断面図である。
【図４】本発明の第三の実施例の断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
３…配線パターン、５…外部接続用リード、６…樹脂、９…凹部、１０…枠。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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