(57)【要約】【課題】半導体ペレット上の電極とリードとを粘稠性導電性接着材を介して導電条にて接続する半導体装置では、リードの巾が狭いと接着材がリートから垂れ下がり、導電条の電気的接続が不安定になるという問題があった。【解決手段】導電条１７、１８の両端を導電性接着材１９、２０を介して、半導体ペレット１１、１２上の電極１１ｂ、１２ｂとリード１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの一端部に電気的に接続した半導体装置において、上記導電条１７、１８とリード１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの間の導電性接着材２０が、異なる粘度の粘稠性導電性接着材２０ａ、２０ｂを固化させたものであることを特徴とする半導体装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電条の両端を導電性接着材を介して、半導体ペレット上の電極とリードの一端部に電気的に接続した半導体装置において、
上記導電条とリードの間の導電性接着材が、異なる粘度の粘稠性導電性接着材を固化させたものであることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
高粘度の導電性接着材は、リードから垂れ下がらない程度に粘度が調製された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】
リード一端から離れたリード上に高粘度の第１の粘稠性導電性接着材を塗布し、リード一端と第１の粘稠性導電性接着材との間に低粘度の第２の粘稠性導電性接着材を塗布したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
異なる粘度の粘稠性導電性接着材を層状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
リード側より、高粘度の粘稠性導電性接着材と低粘度の粘稠性導電性接着材を層状に形成したことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
リード一端と第１の粘稠性導電性接着材との間のリード上に凹溝を形成したことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【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に関し、特に半導体ペレットの主電流が流れる電極とリードとを導電条で接続した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置は内部に半導体素子を形成した半導体ペレットと外部接続用電極であるリードとを電気的に接続し必要に応じて外装したもので、この一例を図８及び図９に示す。図において、１は半導体ペレットで、両面に主電流が流れる主電極１ａ、１ｂが形成され、表面側主電極１ｂの近傍に小面積の制御用電極１ｃが形成されている。２は半導体ペレット１をマウントするアイランドで、半導体ペレット１は裏面電極１ａが導電性接着材３を介してアイランド２に電気的、機械的に接続されている。４は図示例では３本一組のリードで、中央のリード４ａは一端がアイランド２に電気的、機械的に接続され、このリード４ａの両側に配置された他のリード４ｂ、４ｃは一端がアイランド２の近傍に配置されている。５ａ、５ｂはワイヤで、主電極１ｂとリード４ｂを接続するワイヤ５ａの断面積は制御用電極１ｃとリード４ｃを接続するワイヤ５ｂの断面積より大きく設定されている。６は半導体ペレット１を含む主要部分を被覆して、外力や腐食性ガスから半導体ペレット１やワイヤ５ａ、５ｂ及びその電気的接続部を保護している。
【０００３】
この半導体装置７は、各リード４ａ、４ｂ、４ｃの中間部と外端部とをそれぞれ図示点線で示す連結条８ａ、８ｂで連結しアイランド２とリード４ａを連結した連結体を複数組一体化したリードフレームを用いて製造される。大電流を取り扱う電力用半導体装置では動作時に半導体ペレット１が発生する熱を効率良く放熱するためにアイランド２はリード４より十分厚く設定され、主電流が流れるワイヤ５ａは太いものが用いられる。
【０００４】
一方、電力用半導体装置ではオン抵抗が電力効率を直接左右するため、リード４ａからアイランド２、主電極１ａ、半導体ペレット１内部、主電極１ｂ、ワイヤ４ａを経てリード４ｂに至る経路の抵抗を最小にすることが求められている。
【０００５】
この種半導体装置として、例えば特許文献１に開示された半導体装置が知られている。この半導体装置はアイランド上のマウントした半導体ペレットの主電極に、導電材料からなり一端からリードを導出した平板を電気的に接続したもので、導電平板が主電極と面接続されていること、この導電平板からワイヤに比して十分大きい断面積のリードを直接導出していることなどから図８に示す半導体装置と比較して主電流経路の半導体ペレットを除く抵抗を可及的に低減でき、半導体装置のオン抵抗を半導体ペレット自体のオン抵抗に近接させることができる。しかしながらこの半導体装置は、アイランドと導電平板が半導体ペレットを介して対向するため、アイランド側リードと導電平板側リードとを一体化できず、一体化できたとしても半導体ペレットのマウントが困難であるなど、製造が煩雑であった。
【０００６】
一方、特許文献２には、ワイヤの代わりに、「ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｃｌｉｐ」と称する導電条を用いた半導体装置が開示されている。即ち、図８におけるワイヤ５ａの代わりに図１０に示す符号９を付した導電条を用い、半導体ペレット１の主電極１ｂとリード４ｂの一端部上に導電条９を配置し、各対向面間を導電性接着材１０ａ、１０ｂで機械的、電気的に接続したもので、導電条９の一端を凸湾曲させ、リード４ｂの一端部を凹湾曲させることにより、凹凸湾曲部を位置決め手段とし導電条とリードの位置決めを容易にしている。この半導体装置は、従来のリードフレームをそのまま用いることができ、導電条９とリード４ｂの位置決めも容易で製造が簡単である。
【０００７】
ところで小型の電子回路機器、例えば携帯電話や携帯端末装置は小型、軽量化が望まれており、このような電子回路装置に用いられる電子部品も小型、軽量化が要求される。また携帯用の電子回路装置では電池で駆動されることが多く動作時間を長くするため低消費電力の電子部品が要求され、電力用半導体装置でも、小型、軽量化とともに低オン抵抗化して電力効率を改善することが要求されている。半導体装置を小型、軽量化するために、半導体ペレット１自体の面積の縮小化を図っており、半導体ペレットが縮小化できればリードフレームを縮小し、パッケージを小型化できる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３５４７０２号公報（第４頁〜第６頁、図１、図２）
【特許文献２】
米国特許第４９３５８０３号明細書（第４欄第３２行〜第５欄第１０行、図３〜図５）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リードフレームを縮小するためにはリードの厚みを薄くし、巾を縮小する必要がある。リードの巾、厚みを１ｍｍ以下、具体的に厚み０．１２５ｍｍ、巾０．２５ｍｍに縮小したものでは、特許文献２に開示されたように導電条９及びリード４ｂに凹凸部を形成することは困難で、仮に形成できたとしても十分機能させることはできない。
【００１０】
また導電条９を電気的に接続する接着材１０として銀ペーストやクリーム半田などの粘稠性導電性接着材を用い、これをシリンジにより定量供給する場合、リード４の巾を０．２５ｍｍ程度に細くすると導電性接着材がリードから垂れ下がり、接着部分に十分な量、確保できないという問題があった。そのため接着材の粘度を高めて流動性を低下させリード上に十分な量の導電性接着材を確保することもできるが、粘度が高過ぎると導電条９やリード４に対する接着材の密着性が劣り、却って低抵抗化できず、粘稠性導電性接着材上に導電条を仮固定したリードフレームの移動中に、未硬化状態の接着材が微細な振動や衝撃を受けると導電条９やリード４ｂと接着材とが位置ずれし接着強度がばらつき、さらには抵抗値が時間の経過とともに変動し、高抵抗化するという問題もあった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題の解決を目的として提案されたもので、導電条の両端を導電性接着材を介して、半導体ペレット上の電極とリードの一端部に電気的に接続した半導体装置において、上記導電条とリードの間の導電性接着材が、異なる粘度の粘稠性導電性接着材を固化させたものであることを特徴とする半導体装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による半導体装置は、一端が半導体ペレット上の電極に導電性接着材を介して電気的に接続された他端部をリードの一端部に電気的接続する導電性接着材が、異なる粘度の粘稠性導電性接着材を固化させたものであることを特徴とする。異なる粘度の導電性接着材のうち、高粘度の導電性接着材を、リード上に供給した接着材がリードから垂れ下がらない程度の粘度に調製される。また異なる粘度の粘稠性導電性接着材は層状に形成される。この場合、リード側より、高粘度の粘稠性導電性接着材と低粘度の粘稠性導電性接着材を層状に形成することができる。
【００１３】
また本発明による半導体装置は、リード一端から離れたリード上に高粘度の第１の粘稠性導電性接着材を塗布し、リード一端と第１の粘稠性導電性接着材との間に低粘度の第２の粘稠性導電性接着材を塗布したことを特徴とする。この場合、第２の接着材は少量で済むため、リード一端と第１の粘稠性導電性接着材との間のリード上に凹溝を形成することにより第２の接着材を保持できる。
【００１４】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図１及び図２から説明する。図において、１１、１２は半導体ペレットで、それぞれ両面に主電流が流れる主電極１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂが形成され、表面の一部に制御用電極１１ｃ、１２ｃが形成されている。１３は半導体ペレット１１、１２をマウントするアイランドで、半導体ペレット１１、１２は導電性接着材１４によりアイランド１３に電気的、機械的に接続されている。１５、１６はそれぞれ図示例では３本一組のリードで、アイランド１３の両側に配置している。各組のリード１５、１６のうち２本のリード１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂは先端が橋絡されている。１７、１８は各半導体ペレット１１、１２の表面に形成された主電極１１ｂ、１２ｂと橋絡されたリード１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂとをそれぞれ電気的に接続する導電条で、電気抵抗が小さい銅などの導電材料が用いられ、長手方向中間部と両端部とは段差が形成され、一端側は導電性接着材１９を介して半導体ペレット１１、１２の主電極１１ｂ、１２ｂに、他端側は導電性接着材２０を介して橋絡されたリード１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂにそれぞれ電気的、機械的に接続されている。２１は半導体ペレット１１、１２上の制御用電極１１ｃ、１２ｃとリード１５ｃ、１６ｃを電気的に接続するワイヤ、２２は半導体ペレット１１、１２を含む主要部分を被覆し、外力や腐食性ガスから保護する外装樹脂を示す。この外装樹脂２２の底面には半導体ペレット１１、１２の主電極１１ａ、１２ａと電気的に接続されたアイランド１３が露出している。
【００１５】
本発明の特徴部分は導電条１７、１８を橋絡されたリード１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂに電気的に接続する導電性接着材２０にある。この導電性接着材２０は異なる粘度の粘稠性導電性接着材２０ａ、２０ｂを用い接着後固化させたものである。導電性接着材２０ａ、２０ｂの隣接部分は一体化して固化する。異なる粘度の粘稠性導電性接着材のうち、高粘度の導電性接着材は、供給されたリードから垂れ下がらない程度に粘度が調製されたものが用いられる。
【００１６】
この半導体装置の製造方法を以下に説明する。先ず、アイランド１３とリード１５、１６とを一体化したリードフレーム（図示せす）を用意し、図３に示すようにアイランド１３上に供給した導電性接着材１４を介して半導体ペレット１１、１２を電気的機械的にマウントする。リード１５、１６の少なくとも主電流が流れるリード１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの橋絡部を含む先端部は１／１０程度の傾斜度で先端部が上方に傾斜している。この導電性接着材１４は低融点合金である半田や微小半田を樹脂に分散させたクリーム半田、銀や銅などの導電性微粒子を樹脂に分散させた粘稠性導電性接着材などを使用することができ、粘稠性導電性接着材の場合、スクリーン印刷法やシリンジを用いた塗布方法で定量供給される。次いで図４に示すように半導体ペレット１１、１２上の主電極１１ｂ、１２ｂ上に導電性接着材１９を供給する。この接着材１９として粘稠性導電性接着材が用いられる。
【００１７】
この接着材１９の供給に引き続いて、図５に示すようにリード１５、１６上に粘稠性導電性接着材２０を供給する。この接着材２０は少なくとも２つの粘度に調製された第１、第２の接着材２０ａ、２０ｂが用いられ、先ず、高粘度の第１の粘稠性導電性接着材２０ａをリード１５、１６の段部と隣接する部分に供給する。供給された粘稠性導電性接着材２０ａは傾斜した橋絡部上を流動しその側壁に至るが、粘度が高粘度に調製されいるため橋絡部から垂れ下がることはなく、橋絡部の側壁から食み出した状態でも停止しその状態を保つことができる。この結果、図５に示すようにリード１５、１６の段差部と隣接する部分に第１の接着材２０ａによる突部が形成される。
【００１８】
次にリード１５、１６の先端部側から低粘度に調製された第２の粘稠性導電性接着材２０ｂを供給する。この接着材２０ｂは流動性が良好であるためリード表面を被覆しつつ流下し、第１の接着材２０ａによる突部によって停止される。さらに突部に沿って移動するが、移動方向かほぼ水平方向であり、第１、第２の接着材２０ａ、２ｂは互いに粘着し合って流動性を抑制し、第２の接着材２０ｂは全体の供給量から第１の接着材２０ａの供給量を差し引いた量に設定されているためリード段差部から流下することなく停止し、リード１５、１６上に必要な量の接着材が確保される。
【００１９】
このようにして、第１、第２の接着材２０ａ、２０ｂを形成した後、図６に示すように、導電性接着材１９、２０上に導電条１７、１８を載置する。半導体ペレット１１、１２上の主電極１１ｂ、１２ｂは面積が十分広いため、十分な量の接着材を供給でき接着後の導電条１７、１８の姿勢も安定するため、支障なく接着できる。一方、リード１５、１６側では、高粘度の第１の接着材２０ａを供給した後、導電条１７、１８を供給するまでに十分時間が経過するため、接着材２０ａは高粘度でもリード１５、１６と十分馴染み、第１の接着材２０ａと馴染んだ第２の接着材２０ｂも導電条１７、１８に対して濡れ性が良好で、導電条１７、１８を加圧しても低粘度の第２の接着材２０ｂは供給量が少ないため、導電条１７、１８側方へのはみ出し量も少なくリードからの垂れ下がりを防止して導電条１７、１８とリード１５、１６の電気的な接続を確実にできる。導電条１７、１８を接続した後、図示省略するが、半導体ペレット１１、１２上の制御用電極１１ｃ、１２ｃと残りのリード１５ｃ、１６ｃをワイヤで接続し、半導体ペレット１１、１２を含むリードフレーム上の主要部分を樹脂モールドした後、外装樹脂から露呈したリードフレームの不要部分を切断除去し、図１に示す個々の半導体装置が製造される。
【００２０】
本発明による半導体装置の他の実施例を図７から説明する。図において、図１、図２と同一部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。図１に示す半導体装置は導電条１７、１８をリード１５、１６に接続する接着材を隣接して形成したが、図７実施例では、リード１５、１６の一端（橋絡部の内端）に近い部分から高粘度の第１の粘稠性導電性接着材２０ａを塗布し、リード１５、１６の一端と第１の粘稠性導電性接着材２０ａ上に低粘度の第２の粘稠性導電性接着材２０ｂを層状に塗布したことを特徴とする。この場合にも導電性接着材２０を塗布するリード１５、１６は傾斜している。第１の導電性接着材２０ａは高粘度に調製され、表面が凸湾曲して表面積を拡大し、少量の低粘度の第２の導電性接着材２０ｂは第１の粘着性導電性接着材２０ａと粘着し合いながら広がるため、流動速度が抑制され、第１の接着材２０ａ上で停止しリードからの垂れ下がりが防止される。この後、図１半導体装置と同様に、導電条１７、１８により半導体ペレット１１、１２の主電極１１ｂ、１２ｂとリード１５、１６を接続し、制御用電極１１ｃ、１２ｃとリード１５ｃ、１６ｃをワイヤ接続し、半導体ペレットを含むリードフレーム上の主要部分を樹脂被覆し、樹脂から露呈したリードフレームの不要部分を切断し、個々の半導体装置が製造される。
【００２１】
この実施例の場合、第２の接着材２０ｂの供給量がばらつき、供給量が過剰であると第２の接着材２０ｂは第１の接着材２０ａ上を流動してリード外に食み出す虞がある。このような場合には、リード（橋絡部）上に凹溝を形成し、凹溝を覆った第１の接着材２０ａ表面に突部を形成し、この突部により第２接着材２０ｂを停止させるようにすればよく、巾狭のリードでも実現できる。
【００２２】
本発明によれば、導電条を接着するのに必要な量の粘稠性導電性接着材を供給してもリードからの接着材の食み出し、垂れ下がりを防止でき、リードの巾を狭くし、厚みを薄くできるため小型の半導体装置を容易に実現できる。
【００２３】
またリードからの接着材の食み出し、垂れ下がりが防止できることにより十分な量の接着材を確保できるため、半導体ペレットとリードの電気的接続を確実にでき、長時間にわたって抵抗値の変動がない安定した品質の半導体装置を実現できる。
【００２４】
尚、本発明は上記実施例にのみ限定されるものではなく、例えば、２個の半導体ペレットを一つのアイランド上にマウントした構造の半導体装置だけでなく、１個又は３個以上の半導体ペレットをマウントしたもの、さらには図８に示す構造の半導体装置などに適用できることはいうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば半導体ペレットとリードとを粘稠性導電性接着材を介して導電条により電気的に接続した半導体装置の、導電条とリードの接着を確実にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体装置の平面図
【図２】図１半導体装置の側断面図
【図３】図１半導体装置のマウント工程を示す要部側断面図
【図４】半導体ペレット上への導電性接着材供給工程を示す要部側断面図
【図５】リード上への導電性接着材供給工程を示す要部側断面図
【図６】導電条供給工程を示す要部側断面図
【図７】本発明による他の実施例を示す即断面図
【図８】電力用半導体装置の一例を示す平面図
【図９】図８半導体装置の側断面図
【図１０】電力用半導体装置の他の例を示す側断面図
【符号の説明】
１１、１２　半導体ペレット
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ　主電極
１１ｃ、１２ｃ　制御用電極
１３　アイランド
１４　導電性接着材
１５、１６　リード
１７、１８　導電条
１９、２０　導電性接着材
２０ａ　第１の粘稠性導電性接着材
２０ｂ　第２の粘稠性導電性接着材
２２　外装樹脂
【図１】
2004095971.tif 000003
【図２】
2004095971.tif 000004
【図３】
2004095971.tif 000005
【図４】
2004095971.tif 000006
【図５】
2004095971.tif 000007
【図６】
2004095971.tif 000008
【図７】
2004095971.tif 000009
【図８】
2004095971.tif 000010
【図９】
2004095971.tif 000011
【図１０】
2004095971.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月3日(2002.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電条の両端を導電性接着材を介して、半導体ペレット上の電極とリードの一端部に電気的に接続した半導体装置において、
上記導電条とリードの間の導電性接着材が、異なる粘度の粘稠性導電性接着材を固化させたものであることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
高粘度の導電性接着材は、リードから垂れ下がらない程度に粘度が調製された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】
リード一端から離れたリード上に高粘度の第１の粘稠性導電性接着材を塗布し、リード一端と第１の粘稠性導電性接着材との間に低粘度の第２の粘稠性導電性接着材を塗布したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
異なる粘度の粘稠性導電性接着材を層状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
リード側より、高粘度の粘稠性導電性接着材と低粘度の粘稠性導電性接着材を層状に形成したことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
リード一端と第１の粘稠性導電性接着材との間のリード上に凹溝を形成したことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。