(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒートシンクやリードの配置位置や数に制限されること無く、ワイヤボンディングを正確かつ容易に行うための潰しリードを形成する手段を提供する。【解決手段】あらかじめリード１０２の一方の端１０２ａに潰しリードとなる平坦部を形成すると共に、他方の端１０２ｂに非回転体を設け、このリード１０２を挿入したステム本体１０１を組立て治具３００に組み込む際に、組立て治具３００の回転規制穴３０２ａに非回転体を嵌め込むことにより、平坦部の平面方向を所定の向きに固定することができ、ヒートシンク１０４やリードの配置位置や数の制約を受けること無く、自由な形状の平坦部（潰しリード）が形成されているので、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。【選択図】図２
2010192484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップとのワイヤボンディング領域となる平坦部が形成されるリードと半導体チップ搭載領域とを備える半導体ステムを製造する際に、
前記リードの一方の端に前記平坦部を形成し、他方の端に前記リードの軸心に対する回転を抑制するために用いる非回転体を形成する加工工程と、
仮焼成された円筒状ガラスタブレットに前記加工が施されたリードを挿入する工程と、
前記円筒状ガラスタブレットに挿入されたリードをステム本体の封止孔に挿入する工程と、
底板に形成された回転規制穴に前記非回転体が嵌め合わされるように前記ステム本体を組立て治具に組込む工程と、
前記組立て治具に組込んだ状態で前記ステム本体を加熱して前記円筒状ガラスタブレットを熔融させ、前記平坦部と前記半導体チップ搭載領域とが平行になるように前記ステム本体に前記リードを固定することを特徴とする半導体ステムの製造方法。
【請求項２】
前記非回転体の形状が前記リードの外径よりも大きく、前記円筒状ガラスタブレットの内径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の半導体ステムの製造方法。
【請求項３】
前記非回転体の前記リードの軸心に対して直行する断面形状が矩形であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体ステムの製造方法。
【請求項４】
前記非回転体の前記リードの軸心に対して直行する断面形状が非点対称な形状であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体ステムの製造方法。
【請求項５】
前記非点対称な形状が三角形であることを特徴とする請求項４に記載の半導体ステムの製造方法。
【請求項６】
前記非点対称な形状がＹ字形状であることを特徴とする請求項４に記載の半導体ステムの製造方法。
【請求項７】
前記リードの他方の端における先端面から前記リードの軸心と平行方向にスリットが形成されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の半導体ステムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１本のリードの先端部に平坦部を形成した、いわゆる「潰しリード」を有する半導体ステムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの中には、あらかじめ半導体ステムへの取り付け方向が決められているものがある。例えば発光デバイスは、チップの側端面が光の発射面であり、かつ、パッケージからの光の取り出し方向をパッケージの軸線方向に一致させるため、半導体チップを立てた状態（側端面を上に向けた状態）で取り付けなければならない。
【０００３】
しかしながら、半導体チップを立てた状態で取り付けると、半導体チップとリード間のワイヤ布線作業が複雑化することになる。
即ち、ワイヤ布線は、リード先端面と半導体チップの端子が形成される表面との間で行われるため、双方の面が異なる方向、例えば、リード先端面に対して半導体チップの端子面が直交する場合（これは、半導体チップを立てた状態に相当する）には、ワイヤ接続用治具の制御に旋回運動を含む多軸制御を採用する必要があり、その結果、制御コストのアップ、作業効率や作業品質の低下を招くといった不具合がある。
【０００４】
一般的に、これらの不具合を解消する為に、リード先端部に前記半導体チップの端子面と平行な平坦面を形成する所謂潰しリードを採用した半導体ステムが知られている。
以下、図３〜図６を用いて従来の半導体ステムについて説明する。
【０００５】
図３は、従来の半導体ステムの構造を示す要部斜視図である。図３において、１は金属製のステム本体、２は封止ガラス３で保持されたリード（但し、代表の１本だけを記載）、４はステム本体１に一体的に形成されたヒートシンクである。ヒートシンク４は、この例の場合、５つの面を持つ箱形に形成されており、側面の１つを半導体チップ５の搭載面としており該半導体チップ５への通電の際に起こる損失に伴う熱を放熱する。半導体チップ５は、例えば発光デバイスであり、Ｌは半導体チップ５の側端面から取り出される光の軸を表している。
【０００６】
リード２は、その先端部にリードの軸線と平行で、且つ半導体チップ５の端子面と平行な面を成す平坦部２ａを形成した「潰しリード」である。平坦部２ａの向きが半導体チップ４の端子面に揃えて平行にすることにより、ワイヤ接続用具の運動を単純化（少なくとも旋回運動が不要になる）し、ワイヤ６の布線作業を単純化していた。
【０００７】
図４は、従来の半導体ステムの平坦部を形成する工程を説明する図であり、図４（ａ）は製作前の要部平面図、図４（ｂ）はそのＡ−Ａ矢視断面図、図４（ｃ）は製作後の要部平面図、図４（ｄ）はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。図５は従来の半導体ステムの構造を説明する断面図である。
【０００８】
図４（ａ）に示す７Ａ、７Ｂは、押圧面を互いに対向させて配置した一対の押圧手段であり、これら一対の押圧手段７Ａ、７Ｂは、互いに接近しながら所定の押圧力を加えることのできるものである。押圧手段７Ａ、７Ｂの間にステム本体１に固定されたリード２の先端部を挟み込んで押圧することにより、図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示すように、リード２の先端部に平坦部２ａを形成していた。
【０００９】
しかしながら、かかる半導体ステムの製造方法にあっては、潰しリードを製作するための押圧手段７Ａ、７Ｂの押圧面の幅ＷＡ、ＷＢがともにリード２の直径Ｄを越える大きさであったため、平坦部２ａがリード２の軸線を中心に略左右対称に形成されるので、図５に示すように、キャップ８の内壁面８ａと平坦部２ａの間隙Ｃが減少し、場合によっては、キャップ８と平坦部２ａが接触する恐れがあった。
【００１０】
この様な問題を解決する従来の半導体ステムの製造方法としては、押圧手段の押圧面とリードとの位置関係を左右非対称とすることで、キャップとの干渉を防止できる潰しリードを形成するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
図６は、従来の半導体ステムの非対称な平坦部を形成する工程を説明する図であり、図６（ａ）は製作前の要部平面図、図６（ｂ）はそのＥ−Ｅ矢視断面図、図６（ｃ）は製作後の要部平面図、図６（ｄ）はそのＦ−Ｆ矢視断面図である。図６（ａ）に示す２３、２４は、押圧面２３ａ、２４ａを互いに対向させて配置した一対の押圧手段であり、これら一対の押圧手段２３、２４は、互いに接近しながら所定の押圧力を加えることのできるものである。押圧手段２３、２４の間にリード２の先端部を挟み込んで押圧することによりリード２の先端に平坦部２ａを形成できるが、一方の押圧面２３ａは、リード２の軸線に平行して、且つ該軸線からヒートシンク（図示せず）側のみを押圧するので、形成される平坦部２ｂをキャップ（図示せず）側には拡げず、ヒートシンク（図示せず）側のみへ拡げる形態とできた。
【００１２】
これによれば、キャップ（図示せず）との干渉を防止して、ワイヤ接続用具の運動を単純化できた。
【特許文献１】特開平６−１５１９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、近年は光半導体チップなどの半導体チップを搭載する電子機器に対しては、小型化と高出力化が求められている。
それに伴って、半導体ステムも小型化されているが、該半導体ステムに搭載される半導体チップのサイズは逆に大型化の傾向があり、ヒートシンクの大型化と該ヒートシンクとリードとの間の距離が小さくなる傾向にある。
【００１４】
このことにより、前記従来の構成では、封止ガラスで保持されたリードの先端部を一対の押圧手段で挟み込むための加工に要するスペースの確保が困難と成る場合があり、リードの多数化によっても益々スペースの確保が困難と成る。即ち、ヒートシンクやリードの配置位置や数によって潰しリードの形成が制限されるという課題を有していた。
【００１５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ヒートシンクやリードの配置位置や数に制限されること無く、ワイヤボンディングを正確かつ容易に行うための潰しリードを形成することが可能な半導体ステムの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の半導体ステムの製造方法は、半導体チップとのワイヤボンディング領域となる平坦部が形成されるリードと半導体チップ搭載領域とを備える半導体ステムを製造する際に、前記リードの一方の端に前記平坦部を形成し、他方の端に前記リードの軸心に対する回転を抑制するために用いる非回転体を形成する加工工程と、仮焼成された円筒状ガラスタブレットに前記加工が施されたリードを挿入する工程と、前記円筒状ガラスタブレットに挿入されたリードをステム本体の封止孔に挿入する工程と、底板に形成された回転規制穴に前記非回転体が嵌め合わされるように前記ステム本体を組立て治具に組込む工程と、前記組立て治具に組込んだ状態で前記ステム本体を加熱して前記円筒状ガラスタブレットを熔融させ、前記平坦部と前記半導体チップ搭載領域とが平行になるように前記ステム本体に前記リードを固定することを特徴とする。
【００１７】
また、前記非回転体の形状が前記リードの外径よりも大きく、前記円筒状ガラスタブレットの内径よりも小さいことを特徴とする。
また、前記非回転体の前記リードの軸心に対して直行する断面形状が矩形であることを特徴とする。
【００１８】
また、前記非回転体の前記リードの軸心に対して直行する断面形状が非点対称な形状であることを特徴とする。
また、前記非点対称な形状が三角形であることを特徴とする。
【００１９】
また、前記非点対称な形状がＹ字形状であることを特徴とする。
また、前記リードの他方の端における先端面から前記リードの軸心と平行方向にスリットが形成されることを特徴とする。
【００２０】
本構成によって、ステム本体にヒートシンクが形成される場合やリードが複数配置される場合でも各々の存在で加工の制約を受けること無く、ワイヤボンディングを正確かつ容易に行うためにリードの一方の端に自由な形状の平坦部を形成することが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、あらかじめリードの一方の端に潰しリードとなる平坦部を形成すると共に、他端に非回転体を設け、このリードを挿入したステム本体を組立て治具に組み込む際に、組立て治具の回転規制穴に非回転体を嵌め込むことにより、平坦部の平面方向を所定の向きに固定することができ、ヒートシンクやリードの配置位置や数の制約を受けること無く、自由な形状の平坦部（潰しリード）が形成されているので、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明の実施の形態について、図１，図２を参照しながら説明する。
図１は、本発明における半導体ステムの製造方法を説明するための分解斜視図であり、説明のために一部を透視した状態で示している。図２は、本発明における半導体ステムの製造状態を説明する図であり、図２（ａ）は組立て治具に各構成要素を組込んだ半導体ステム組立て状態を示す断面図、図２（ｂ）〜図２（ｄ）はリードの非回転体の形状を示す図、図２（ｅ）は非回転体の先端にスリットを設けた構成を示す断面図である。
【００２３】
図１，図２において、１０１はステム本体、１０１ａは封止孔、１０２はリード、１０２ａは一方の端、１０２ｂは他方の端、１０２ｃはスリット、１０３は円筒状ガラスタブレット、１０４はヒートシンク、３００は組立て治具、３０１は受け板、３０２は底板、３０２ａは回転規制穴、Ａはガラスタブレット内径、Ｂはリード外径を各々示している。
【００２４】
図１，図２に示すように、ステム本体１０１には、その表面に半導体素子を搭載するヒートシンク１０４が設置され、表面から裏面にかけて貫通する封止孔１０１ａが設けられている。また、封止孔１０１ａには円筒状ガラスタブレット１０３によりリード１０２が固定され、半導体ステムとなる。ここで、リード１０２の一方の端１０２ａにはワイヤボンディング領域の潰しリードとなる平坦部が形成され、他方の端１０２ｂには平坦部の向きを定めるための非回転体が形成されている。一方、組立て治具３００はステム本体１０１にリード１０２を装着する際に用いる治具であり、受け板３０１と底板３０２からなる。受け板３０１にはステム本体１０１が載置される座繰り（凹部）１０５と、リード１０２が貫通する貫通孔１０６が形成されている。底板３０２には回転規制穴３０２ａが形成され、リード１０２の非回転体を嵌合することによりリード１０２の軸回転方向の位置決めを行う。
【００２５】
図２に示す半導体ステム組立て状態は、ステム本体１０１に開けられた貫通孔である封止孔１０１ａに、リード１０２が挿通された円筒状ガラスタブレット１０３を挿入した状態で、ステム本体１０１を組立て治具３００の受け板３０１に形成される座繰り（凹部）１０５で規制して受け止められ、受け板３０１にリード１０２のみ挿通可能に開けられた貫通孔１０６にリード１０２が挿通され、該リード１０２の受け板３０１に挿通された先端を組立て治具３００の底板３０２で受けた状態である。
【００２６】
この状態は組立て治具３００のケース（図示せず）で囲まれる内部である。
以下、図１，図２を用いて詳細に説明する。
本発明の半導体ステムの製造方法では、リード１０２の一方の端１０２ａは事前に潰しリードとしての平坦部が形成されている。平坦部は従来技術における図４に示すように、軸心に対して対称となるように形成しても良いし、図６に示すように、一方の面が突出しないように形成しても良い。また、リード１０２の他方の端１０２ｂは該リード１０２の軸心回転方向に対する位置を決める非回転体を成す形状を有している。半導体ステム１０１にリード１０２を挿設する際に、非回転体を回転規制穴３０２ａに嵌め込むようにリード１０２をステム本体１０１に挿入することにより、リード１０２のワイヤボンディング面である平坦部とヒートシンク１０４の半導体チップ搭載面とが平行となるように位置決めできるように非回転体および回転規制穴３０２ａを形成する。非回転体として、例えば、リード１０２の軸心と直交する断面形状を矩形に形成する（図２（ｂ））。リード１０２の他方の端１０２ｂを受ける底板３０２に形成された該他方の端１０２ｂに形成される非回転体の形状に対応する回転規制穴３０２ａによりリード１０２の軸芯を中心とする回転が規制される。さらに、非回転体の断面形状を、三角形（図２（ｃ））やＹ字型（図２（ｄ））等の非点対称な形状とすることにより、上述のように平坦部が非対称なリード１０２に対しても、位置決めが一箇所に定まり、半導体チップ搭載面とボンディング面がワイヤボンドしやすい位置関係になるように正確に位置決めすることができる。
【００２７】
また、円筒状ガラスタブレット１０３のガラスタブレット内径Ａはリード１０２のリード径Ｂよりも大きく形成されており、該リード１０２の他方の端１０２ｂは、ガラスタブレット内径Ａに挿通可能な大きさであれば良いが、他方の端１０２ｂの回転外径がリード外径Ｂよりも大きく、ガラスタブレット内径Ａ以下に形成されていれば、よりリード２の回転を抑制できるため好ましい。リード１０２を組立て治具３００に組込む際に、円筒状ガラスタブレット１０３に挿通可能で、且つ底板３０２に形成される回転規制穴３０２ａとの嵌め合せにて該リード１０２の回転規制がより確実と成るからである。
【００２８】
また、リード１０２の他方の端１０２ｂに対して先端面から該リード１０２の軸線に沿う方向にスリット１０２ｃを形成し、回転規制穴３０２ａの形状をこれに対応させればより好ましい。リード１０２の他方の端１０２ｂと回転規制穴３０２ａとの間で、回転規制に寄与する有効な接触面積が増大するからである。
【００２９】
本発明の半導体ステムの製造方法は、以下のステップから成る。
まず、ステム本体１０１，リード１０２および円筒状ガラスタブレット１０３を用意する。リード１０２は鉄あるいは鉄を含む合金等から成り、所定の外径と長さを有する。円筒状ガラスタブレット１０３は内径Ａがリード１０２を挿通可能な筒状で、ガラスパウダーをバインダーと共に押し固められて仮焼成された状態である。ステム本体１０１は鉄あるいは鉄を含む合金等から成り、リード１０２を円筒状ガラスタブレット１０３で封止するための貫通孔である封止孔１０１ａを開けられており、封止孔１０１ａは円筒状ガラスタブレット１０３を挿入可能な径である（ステップ１）。
【００３０】
次に、用意したリード１０２に対して、一方の端１０２ａにワイヤボンディング領域となる平坦部を形成し、他方の端１０２ｂには該リード１０２の軸心に対する回転を抑制する非回転体を形成する。あらかじめ非回転体を形成することにより、ステムが小型化された場合であっても、容易にリード１０２に平坦部を設けることができる（ステップ２）。
【００３１】
次に、加工を施したリード１０２を円筒状ガラスタブレット１０３に挿通する。その後、リード１０２が挿通された該円筒状ガラスタブレット１０３をステム本体１０１の封止孔１０１ａに挿入する（ステップ３）。
【００３２】
次に、リード１０２が挿入されたステム本体１０１を組立て治具３００に組込む。この際、リード１０２は貫通孔１０６を貫通して受け板３０１で保持され、リード１０２の他方の端１０２ｂに形成された非回転体は、底板３０２の回転規制穴３０２ａに嵌め合わされて、リード１０２は軸心に対する回転が抑制される。この時、一方の端１０２ａに形成される平坦部のボンディング面がステム本体１０１の半導体チップ搭載面と平行になるように非回転体および回転規制穴３０２ａを設けておくことにより、あらかじめリード２に平坦部を形成している場合であっても、半導体チップ搭載面と平坦部とが平行になり、正確にワイヤボンディング特性を維持することができる（ステップ４）。
【００３３】
最後に、ステム本体１０１を組立て治具３００に組込まれたままの状態で加熱炉に挿入し、加熱を施すことで、円筒状ガラスタブレット１０３を熔融させて、該円筒状ガラスタブレット１０３を介してステム本体１０１にリード１０２を封止して固定する（ステップ５）。その後、必要に応じてキャップ等を装着し、半導体ステムが完成する。
【００３４】
かかる構成によれば、ステム本体１０１にヒートシンク１０４が形成される場合やリード１０２が複数配置される場合でも各々の存在で加工の制約を受けること無くリード１０２の一方の端１０２ａに自由な形状の平坦部を形成可能である。さらに、非回転体および回転規制穴３０２ａを設けておくことにより、あらかじめリード２に平坦部を形成している場合であっても、半導体チップ搭載面と平坦部とを平行に構成することができる。
【００３５】
また、事前にリード１０２への加工が終了しているので、リード１０２への加工の際にそのストレスが封止を終えて円筒状ガラスタブレット１０３が封止ガラスと成ったガラス部へ加わることが無いのでガラスのクラックや欠けを防止可能で、信頼性の向上も得られる。
【００３６】
よって、半導体ステムの集積化、小型化への効果は非常に顕著である。
以上の説明では、半導体チップ搭載面がリードに平行な方向に形成される半導体ステムについて説明したが、半導体チップ搭載面がリードに対して垂直に形成され、リードの他端の端を直角に曲げる半導体ステムに対しても同様に適応可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、ヒートシンクやリードの配置位置や数に制限されること無く、ワイヤボンディングを正確かつ容易に行うための潰しリードを形成することができ、少なくとも１本のリードの先端部に平坦部を形成した、いわゆる「潰しリード」を有する半導体ステムの製造方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明における半導体ステムの製造方法を説明するための分解斜視図
【図２】本発明における半導体ステムの製造状態を説明する図
【図３】従来の半導体ステムの構造を示す要部斜視図
【図４】従来の半導体ステムの平坦部を形成する工程を説明する図
【図５】従来の半導体ステムの構造を説明する断面図
【図６】従来の半導体ステムの非対称な平坦部を形成する工程を説明する図
【符号の説明】
【００３９】
１０１、１    ステム本体
１０１ａ    封止孔
１０２、２    リード
１０２ａ    一方の端（平坦部）
２ａ    平坦部
１０２ｂ    他方の端
１０２ｃ    スリット
１０３    円筒状ガラスタブレット
１０４    ヒートシンク
１０５    座繰り
１０６    貫通孔
３００    組立て治具
３０１    受け板
３０２    底板
３０２ａ    回転規制穴
３    封止ガラス
４    ヒートシンク
５    半導体チップ
６    ワイヤ
７Ａ、７Ｂ、２３、２４    一対の押圧手段
２３ａ、２４ａ    押圧面
８    キャップ
８ａ    内壁面
【図１】
2010192484.tif 000003
【図２】
2010192484.tif 000004
【図３】
2010192484.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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