(57)【要約】【課題】作業性の低下を防止しつつ鉛フリー化を図る。【解決手段】ダイオードチップ１１が低融点ガラスからなる封止体１２に気密封止され、一対のリード線１３、１３が封止体１２の両端から引き出されたダイオード１０において、リード線１３のＣＰ線部１５の表面には銅被膜１７および非銅系金属であるニッケル被膜１８が内側から順に被着されており、ニッケル被膜１８の上に錫被膜１９が溶融メッキ法によって被着されている。【効果】錫被膜１９が被着されるリード線１３の銅被膜１７の上にニッケル被膜１８を被着することにより、銅被膜１７が露出して銅成分が溶融錫中へ溶け出すのを防止できるので、半田槽３２の溶融錫中の銅成分を回収する作業頻度を小さく設定できる。ダイオードのリード線の表面に錫被膜を被着することで、予備半田または前処理被膜の鉛を省略できるので、鉛フリー化を実現できる。【選択図】      図２
2004363156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
錫被膜がリードの非銅系金属の表面に被着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記リードの芯線の表面に銅被膜が被着され、この銅被膜の上にニッケル被膜が被着され、このニッケル被膜の上に前記錫被膜が被着されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
錫被膜がリードの非銅系金属の表面に被着されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記錫被膜が溶融メッキ法または浸漬半田付け法によって前記リードの非銅系金属の表面に被着されることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記リードがダイオードのリード線であることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の半導体装置または半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置およびその製造方法、特に、リードの半田付け技術に関し、例えば、ＤＨＤ（ダブル・ヒートシンク・ダイオード）またはＤＯ３５と呼ばれるダイオードに利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＨＤまたはＤＯ３５と呼ばれるダイオード（以下、ダイオードという。）は、ダイオード素子を作り込まれたチップがガラスによって円筒形状に形成された封止体に収納されており、リードとしての一対のリード線が封止体の両端からそれぞれ引き出されている（例えば、特許文献１参照）。従来のこの種のダイオードにおいては、錫−鉛（Ｓｎ−Ｐｂ）系半田がリード線の表面に被着されている。このＳｎ−Ｐｂ系半田被膜は、半田付け特性の悪い母材に対する前処理被膜というよりはむしろそれ自身が予備半田として用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３２４８６２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
最近の鉛フリー化の要求に伴って、ダイオードにおいてもリード線のＳｎ−Ｐｂ系半田被膜の鉛フリー化が検討されている。しかしながら、ダイオードのリード線に錫（Ｓｎ）被膜を溶融メッキ（ｄｉｐ  ｐｌａｔｉｎｇ  ）法や浸漬半田付け（ｄｉｐ  ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ  ）法によって被着させると、半田槽の溶融した錫への銅成分の溶け出し量が多くなるために、半田槽の溶融錫中の銅成分を回収する作業頻度が極端に多くなるという問題点があることが、本発明者によって明らかにされた。
【０００５】
本発明の目的は、作業性の低下を防止しつつ鉛フリー化を図ることができる半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【０００８】
すなわち、錫被膜がリードの非銅系金属の表面に被着されることを特徴とする。
【０００９】
前記した手段によれば、錫被膜の溶融メッキ法や浸漬半田付け法に際して、銅が溶融した錫に溶け出すのを防止することができるので、溶融した錫から銅を回収するための作業は省略ないしは減少させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態であるダイオードを示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面図である。図２はその製造方法を示すフロー図である。図３以降は各工程を示す説明図である。
【００１１】
本実施の形態において、図１に示されているように、本発明に係る半導体装置はダイオードとして構成されており、図２以降に示された製造方法によって製造されたものである。以下、図１に示されたダイオードの製造方法を図２および図３以降によって説明する。この説明により、図１に示されたダイオードの構成が共に明らかにされる。
【００１２】
図２に示された組立工程Ｋ１においては、図３に示されているように、ダイオード素子が作り込まれたチップ（以下、チップという。）１１と、ガラスが使用されて円筒形状に形成された封止体１２と、リードとしての一対のリード線１３、１３とが予め準備されている。チップ１１は半導体ウエハの状態でダイオード素子を作り込まれ、ダイシング工程において略立方体形状に分断された半導体構造物である。チップ１１の互いに反対側に位置する二面にはアノード電極とカソード電極とがそれぞれ形成されている。封止体１２の筒中空部１２ａの内径はチップ１１の外径よりも若干大きめに設定されている。リード線１３は外径が封止体１２の筒中空部１２ａの内径と略等しいジュメット線部１４と、外径がジュメット線部１４よりも小径のＣＰ線部１５とを備えている。ジュメット線部１４およびＣＰ線部１５とはいずれも鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）からなる芯線１６（図１参照）を備えており、ジュメット線部１４の一端とＣＰ線部１５の一端はスポット溶接法や圧接法等によって結合されている。ジュメット線部１４の表面には亜酸化銅被膜（図示せず）が被着されている。図１（ｃ）で参照されるように、ＣＰ線部１５の表面には銅被膜１７および非銅系金属であるニッケル（Ｎｉ）被膜１８が内側から順に被着されている。
【００１３】
図３（ａ）に示されているように、下側治具２１にＣＰ線部１５が保持された一方のリード線１３のジュメット線部１４には、封止体１２の筒中空部１２ａの一端部が上から嵌合される。続いて、封止体１２の筒中空部１２ａにチップ１１が落とし込まれる。次に、図３（ｂ）に示されているように、予め、上側治具２２にＣＰ線部１５が保持された他方のリード線１３のジュメット線部１４が封止体１２の他端部に上から嵌入される。下側治具２１と上側治具２２との間隔はスペーサ２３によって調整されている。なお、便宜上、図示は省略されているが、下側治具２１、上側治具２２には多数本のリード線１３が保持されている。
【００１４】
図２に示された封止工程Ｋ２においては、以上のように組み立てられた組立体が下側治具２１、上側治具２２に装着されたままの状態で、封止炉（図示せず）によって加熱される。封止炉によって加熱されると、ガラスによって形成された封止体１２は両端部のジュメット線部１４、１４の外周面にそれぞれ封着する。この際、封止体１２との界面であるジュメット線部１４の表面は亜酸化銅によって形成されているため、封止体１２のガラスによる封着はきわめて良好になる。この封止体１２の両端部のジュメット線部１４、１４との封着によってチップ１１は気密封止された状態になり、ダイオード１０が組み上げられたことになる。
【００１５】
図２に示された錫被膜被着工程Ｋ３においては、図１（ｃ）で参照されるように、錫被膜１９がダイオード１０の封止体１２の両端からそれぞれ突出したリード線１３、１３のＣＰ線部１５、１５の非銅系金属であるニッケル被膜１８の表面にそれぞれ被着される。錫被膜被着工程Ｋ３は、図４に示された溶融メッキ装置３０によって実施される。
【００１６】
本実施の形態に係る溶融メッキ装置３０は溶融半田としての溶融錫３１を貯留した半田槽３２を備えており、半田槽３２には溶融錫３１を２５０〜３５０℃に加熱する加熱器（図示せず）が設備されている。半田槽３２の底部にはポンプ３３が設置されており、溶融錫３１はポンプ３３によって攪拌されている。半田槽３２の開口部にはカバープレート３４が被せられており、カバープレート３４には昇降口３５が開設されている。半田槽３２のカバープレート３４の昇降口３５には、ワークとしてのダイオード１０を保持して半田付けおよび搬送するためのメッキ治具３６が昇降されるようになっており、メッキ治具３６はダイオード１０を昇降口３５において昇降させることにより、ダイオード１０のリード線１３を溶融錫３１に浸漬させるように構成されている。
【００１７】
溶融メッキ装置３０による錫被膜被着工程Ｋ３の実施に際しては、初期値において銅が０．５重量％添加された９９．５重量％の錫が使用され、その作業温度は３００℃に設定される。ワークとしてのダイオード１０はメッキ治具３６に複数チャージされており、メッキ治具３６は半田槽３２の昇降口３５を昇降される。半田槽３２のカバープレート３４における昇降口３５に来ると、複数のダイオード１０をチャージしたメッキ治具３６は昇降口３５に挿入され、下側のリード線１３が溶融錫３１に浸漬される。この際、封止体１２の下側の三分の一程度迄を溶融錫３１に浸漬させると、封止体１２の損傷を防止しつつリード線１３全体に錫被膜１９を被着することができる。続いて、メッキ治具３６が昇降口３５を上昇し、ダイオード１０は溶融錫３１から抜き上げられる。溶融錫３１から抜き上げられたリード線１３には錫被膜１９が全体にわたって均一に被着された状態になっている。その後、ワークとしてのダイオード１０は錫被膜１９を被着されたリード線１３側を固定する別のメッキ治具３６に移し換えられて、半田槽３２を前述と同様に通され、錫被膜１９が反対側のリード線１３に被着される。
【００１８】
ところで、錫被膜１９が被着されるリード線１３のＣＰ線部１５において、銅被膜１７が露出したままであると、銅成分の半田槽３２の溶融錫３１への溶け出し量が多くなる。一般に、Ｓｎ−Ｐｂ系半田に銅が０．０５重量％以上添加されると、金属組織が微細化されて引張強さやクリープ強さが改善されるが、銅の添加量が増加すると、液相線温度（融点）が急激に上昇するので、添加量を１．５％以下にとどめる必要がある。そこで、例えば、半田槽３２の溶融錫３１中の銅成分が２．０％になると、溶融錫３１中から錫成分を回収し、溶融錫３１中の銅成分を例えば１．２％以下に抑えることが実施される。このために、銅の溶け出し量が多くなると、半田槽３２の溶融錫３１中の銅成分を回収する作業頻度が多くなる。
【００１９】
しかし、本実施の形態においては、錫被膜１９が被着されるリード線１３のＣＰ線部１５の銅被膜１７の上には非銅系金属であるニッケル被膜１８が被着されていることにより、銅被膜１７が露出していないために、銅成分の溶融錫３１中への溶け出し量は抑制される。その結果、半田槽３２の溶融錫３１中の銅成分を回収するための作業頻度を小さく設定することができる。ちなみに、半田槽３２の溶融錫３１中に溶け出した銅成分の回収作業は、錫被膜被着作業を停止して半田槽３２の溶融錫３１の温度を例えば、２４０〜２５０℃に下げて溶融錫３１を結晶化させ、溶け出した銅成分と一緒に結晶化した溶融錫３１を掬い取ることによって実施される。したがって、半田槽３２の溶融錫３１中の銅成分を回収するための作業頻度が小さくなると、錫被膜被着作業の停止時間が低減されるために、錫被膜被着工程Ｋ３のスループットが向上することになる。
【００２０】
以上の錫被膜被着工程Ｋ３の後の図２に示された選別工程Ｋ４においては、各ダイオード１０毎に電気的特性検査が実施され、その結果に基づき、良品不良品が選別されるとともに、耐圧等のグレードが判定される。
【００２１】
選別工程Ｋ４によって選別されたダイオード１０は、マーキング工程Ｋ５に供給されて、封止体１２にマーキング（図示せず）が施される。
【００２２】
マーキングされたダイオード１０はテーピング工程Ｋ６に供給されて、テーピングテープ（図示せず）に貼付される。ダイオード１０を貼付したテーピングテープは、梱包工程Ｋ７において梱包される。
【００２３】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００２４】
１）  錫被膜１９が被着されるリード線１３のＣＰ線部１５の銅被膜１７の上に非銅系金属であるニッケル被膜１８を被着することにより、銅被膜１７が露出して銅成分が溶融錫３１中へ溶け出すのを抑制することができるので、半田槽３２の溶融錫３１中の銅成分を回収する作業頻度を小さく設定することができる。
【００２５】
２）  半田槽３２の溶融錫３１中の銅成分を回収するための作業頻度を小さく抑制することにより、錫被膜被着作業の停止時間を低減することができるので、錫被膜被着工程Ｋ３のスループットを向上させることができる。
【００２６】
３）  また、銅成分の回収に伴って一緒に回収されてしまう錫の量が減少することにより、溶融錫３１の浪費を防止することができるので、錫被膜被着工程Ｋ３のランニングコストを減少することができる。
【００２７】
４）  ダイオードのリード線の表面に錫被膜を被着することができ、鉛（Ｐｂ）を省略することができるので、鉛フリー化を実現することができる。
【００２８】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００２９】
例えば、リード線の銅被膜の露出を防止する非銅系金属の被膜は、ニッケル被膜に限らず、クロム（Ｃｒ）や錫等の被膜であってもよい。また、非銅系金属の被膜をリード線に被着するに限らず、リード線自体をアルミニウム等の導電性を有する非銅系金属によって形成して、錫被膜を直接的に被着してもよい。
【００３０】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるダイオードに適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、リードを有する半導体集積回路装置（ＩＣ）やトランジスタ、コンデンサ、レジスタ等の半導体装置全般に適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００３２】
錫被膜をリードの非銅系金属の表面に被着することにより、銅が溶け出すのを防止することができるので、銅回収作業の頻度を減少させることができ、半導体装置のリードの鉛フリー化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるダイオードを示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面図である。
【図２】その製造方法を示すフロー図である。
【図３】組立工程を示す各部分正面図である。
【図４】錫被膜被着工程を示す一部切断斜視図である。
【符号の説明】
１０…ダイオード（半導体装置）、１１…チップ、１２…封止体、１２ａ…筒中空部、１３…リード線（リード）、１４…ジュメット線部、１５…ＣＰ線部、１６…芯線、１７…銅被膜、１８…ニッケル被膜（非銅系金属被膜）、１９…錫被膜、２１…下側治具、２２…上側治具、２３…スペーサ、３０…溶融メッキ装置、３１…溶融錫、３２…半田槽、３３…ポンプ、３４…カバープレート、３５…昇降口、３６…メッキ治具。
【図１】
2004363156.tif 000003
【図２】
2004363156.tif 000004
【図３】
2004363156.tif 000005
【図４】
2004363156.tif 000006