(57)【要約】【課題】導体から導体に架橋して配置された電子部品に加わる応力を良好に緩和する。【解決手段】第１の導体（１）及び第２の導体（２）の各々は、互いに接近する方向に向かって下方に低下する切欠面（６）を有し、第１の導体（１）と第２の導体（２）との間に架橋して配置された電子部品（３）の各電極（８）は、切欠面（６）に第１の導体（１）及び第２の導体（２）より縦弾性係数の低い金属により形成され且つ電極（８）の底面（８ｃ）と切欠面（６）との間に電極（８）の隅部（８ａ）から内端部（８ｂ）に向かって肉厚に形成された下部接着材（５ａ）を有する金属製接着材（５）により固着される。下部接着材（５ａ）のクッション作用により、電子部品（３）に伝達される機械的応力を良好に緩和し且つ減衰して、電子部品（３）の電気的特性の劣化を防止できる。【選択図】  図１
2004296624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隙を空けて配置された第１の導体及び第２の導体と、前記間隙を架橋して前記第１の導体と第２の導体との間に配置された電子部品とを備え、半田又はろう材から成る導電性の金属製接着材により前記第１の導体と第２の導体とに前記電子部品の両端部に設けた電極を電気的に接続した半導体装置において、
前記第１の導体及び第２の導体の各々は、互いに接近する方向に向かって下方に低下する切欠面を有し、
前記電子部品の各電極は、前記切欠面に対向する隅部と、前記切欠面に対して前記隅部から内端部に向かって徐々に離間する底面と、前記隅部から垂直に延伸する側面とを有し、
前記金属製接着材は、前記第１の導体及び第２の導体より縦弾性係数の小さい金属により形成され且つ前記電極の底面と前記切欠面との間を接着して前記隅部から内端部に向かって肉厚に形成された下部接着材を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の導体及び第２の導体の縦弾性係数は、前記金属製接着材の縦弾性係数の１．５〜４０倍である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記切欠面は、湾曲若しくは直線の傾斜状又は複数の段部を有する段状に形成される請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属製接着材は、前記電極の側面と前記切欠面との間を接着する上部接着材を有する請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記切欠面は、前記電極の幅方向に該電極の幅と同一に又はこれより僅かに大きく形成され、
前記電極は、前記切欠面により前記第１の導体及び第２の導体に各々形成された切欠壁に隣接し又は当接して配置される請求項１〜４の何れか１項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、特に互いに間隙を空けて配置された導体の間に架橋して配置される電子部品に加わる応力を良好に緩和できる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下記特許文献１に開示されるように、互いに間隙を空けて配置された導体の間にチップ抵抗素子又は積層コンデンサ等の電子部品を架橋して配置した半導体装置は公知である。特許文献１の図１は、チップ抵抗素子が一定間隔を空けて形成された配線導体（インナリード）に架橋して配置され、チップ抵抗素子の両端部が半田により配線導体に各々固着されている樹脂封止型半導体装置を示す。チップ抵抗素子は、セラミックにより形成される本体部の抵抗と、本体部の両端に形成され且つ導電性の金属により形成される一対の電極とを有し、一対の電極が配線導体の上面に半田付けされている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１２０４０６号公報（図３及び図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１１に示すように、例えば、チップ抵抗素子を備えた半導体装置は、互いに間隙（３７）を空けて配置された第１の配線導体（３１）及び第２の配線導体（３２）を有するリードフレーム（３４）と、間隙（３７）を架橋して第１の配線導体（３１）と第２の配線導体（３２）との間に配置されたチップ抵抗素子（３３）とを備える。第１の配線導体（３１）及び第２の配線導体（３２）は、銅等の金属により成る帯状の金属板から構成されており、互いに対向し且つ垂直に形成された対向面（３１ｃ，３２ｃ）と、水平に形成された上面（３１ａ，３２ａ）とを有する。第１の配線導体（３１）と第２の配線導体（３２）とは、第１の配線導体（３１）の上面（３１ａ）と第２の配線導体（３２）の上面（３２ａ）とが同一の平面上に位置するように形成されることが望ましい。
【０００５】
しかしながら、この種の半導体装置における配線導体又は支持板等の導体は、銅等の金属により成る金属板に周知の打ち抜き加工を施して形成することが多い。このため、隣接する導体が同一の平面上に位置せず、若干上下に偏位して配置されることがある。上下に偏位して配置された導体の間に電子部品を半田付けすると、導体を同一平面上に位置させたとき、電子部品に過大な応力が加わる。図１１に示すように、チップ抵抗素子（３３）の両端部（３３ａ）は、配線導体（３１，３２）の上面（３１ａ，３２ａ）に直接又は肉薄の半田を介して載置されるため、配線導体（３１，３２）に加わる過大な応力が金属により形成される電極（３８）とセラミックにより形成される本体部（３９）に伝達される。このため、曲応力が集中する本体部（３９）にクラックが生じてチップ抵抗素子（３３）の電気的特性の劣化を生じることがある。また、チップコンデンサ素子に同様のクラックが発生すると、チップコンデンサ素子が短絡による不具合を起こすことがあった。このような電子部品の電気的特性の劣化は、搬送時又はタイバー切断時にも生じ、更に配線導体に限らず支持板等の導体間に架橋して配置された電子部品にも発生した。
【０００６】
上記特許文献１は、配線導体に対する応力を緩和するため、配線導体に溝を形成し、溝により配線導体に加わる応力を吸収する構造を開示する。しかしながら、配線導体と電子部品の両端部とが強固に固着され、配線導体に加わる応力が電子部品にそのまま伝わる構造では、応力は溝により良好に緩和されず、電子部品の電気的特性の劣化を防止することはできなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、導体から導体に架橋して配置された電子部品に加わる応力を良好に緩和できる半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体装置は、互いに間隙（７）を空けて配置された第１の導体（１）及び第２の導体（２）と、間隙（７）を架橋して第１の導体（１）と第２の導体（２）との間に配置された電子部品（３）とを備え、半田又はろう材から成る導電性の金属製接着材（５）により第１の導体（１）と第２の導体（２）とに電子部品（３）の両端部（３ａ）に設けた電極（８）を電気的に接続する。第１の導体（１）及び第２の導体（２）の各々は、互いに接近する方向に向かって下方に低下する切欠面（６）を有し、電子部品（３）の各電極（８）は、切欠面（６）に対向する隅部（８ａ）と、切欠面（６）に対して隅部（８ａ）から内端部（８ｂ）に向かって徐々に離間する底面（８ｃ）と、隅部（８ａ）から垂直に延伸する側面（８ｄ）とを有し、金属製接着材（５）は、第１の導体（１）及び第２の導体（２）より縦弾性係数の低い金属により形成され且つ電極（８）の底面（８ｃ）と切欠面（６）との間を接着して隅部（８ａ）から内端部（８ｂ）に向かって肉厚に形成された下部接着材（５ａ）を有する。第１の導体（１）及び第２の導体（２）より小さい縦弾性係数（低いヤング率）を有する下部接着材（５ａ）が電極（８）の底面（８ｃ）と切欠面（６）との間に形成されるため、外力が加えられて第１の導体（１）及び第２の導体（２）が変形したとき、各電極（８）の底面（８ｃ）側に形成された下部接着材（５ａ）のクッション作用により、電子部品（３）に伝達される機械的応力を下部接着材（５ａ）により良好に緩和し且つ減衰して、電子部品（３）の電気的特性の劣化を防止することができる。特に、下部接着材（５ａ）は、電極（８）の内端部（８ｂ）に向かって厚さが増大するので、電子部品（３）の電極（８）が固定された付近に発生し易いクラックを有効に防止することができる。また、十分な厚さを有する下部接着材（５ａ）により第１の導体（１）と第２の導体（２）からの電子部品（３）の剥離を確実に防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による半導体装置の実施の形態を図１〜図１０について説明する。
本発明による半導体装置は、互いに間隙（７）を空けて配置された第１の導体（１）及び第２の導体（２）を有する導体（４）と、間隙（７）を架橋して第１の導体（１）と第２の導体（２）との間に配置された電子部品（３）とを備え、電子部品（３）の両端部（３ａ）に設けられた電極（８）は、半田又はろう材から成る導電性の金属製接着材（５）により第１の導体（１）と第２の導体（２）とに電気的に接続される。
【００１０】
導体（４）は、例えば、半導体装置に構成される複数の配線導体を備えたリードフレームである。第１の導体（１）及び第２の導体（２）は、リードフレームの複数の配線導体を示す。本実施の形態では、第１の導体（１）及び第２の導体（２）は、銅から成る帯状の金属板から構成され、図１及び図２に示すように、間隙（７）を介して互いに対向し且つ垂直に形成された対向面（１ｃ，２ｃ）と、水平に形成された上面（１ａ，２ａ）とを有する。また、第１の導体（１）及び第２の導体（２）は、互いに接近する方向に向かって下方に低下する切欠面（６）を各々有する。
【００１１】
電子部品（３）は、チップ抵抗素子、積層コンデンサ又はダイオード等のチップ状の半導体素子であり、一定の厚さに形成された板状の本体部（９）と、本体部（９）の両端部（３ａ）に設けられたキャップ形状の一対の電極（８）とを有する。また、電子部品（３）の各電極（８）は、切欠面（６）に対向する隅部（８ａ）と、切欠面（６）に対して隅部（８ａ）から内端部（８ｂ）に向かって徐々に離間する底面（８ｃ）と、隅部（８ａ）から垂直に延伸する側面（８ｄ）とを有する。例えば、チップ抵抗素子又は積層コンデンサによる電子部品（３）では、本体部（９）がセラミック又はセラミック積層体により形成され、電極（８）が銀又は銀とパラジウムとの合金により形成される。
【００１２】
金属製接着材（５）は、銅から成る第１の導体（１）及び第２の導体（２）より縦弾性係数の小さい金属により形成され且つ電極（８）の底面（８ｃ）と切欠面（６）との間を接着して隅部（８ａ）から内端部（８ｂ）に向かって肉厚に形成された下部接着材（５ａ）と、電極（８）の側面（８ｄ）と切欠面（６）との間を接着する上部接着材（５ｂ）とを有する。本実施の形態では、金属製接着材として半田（５）を使用する。半田（５）は、例えば、すずから成る鉛フリー半田が使用される。また、鉛フリー半田以外を使用する場合であっても効果が得られる。しかしながら、鉛フリー半田（ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＣｕ等）は、すず（Ｓｎ）の含有率が高いため、銅（Ｃｕ）から成る導体（１，２）と半田との界面に導体（１，２）よりも硬度の大きいＣｕＳｎ合金層が形成され易い。このような合金層が形成されると電子部品（３）に機械的応力が強く加わるので、本発明による半導体装置の金属製接着材（５）のクッション効果が顕著となる。
【００１３】
図１に示すように、第１の導体（１）の対向面（１ｃ）と第２の導体（２）の対向面（２ｃ）との間隔（Ｌ１）は、電子部品（３）の長さ方向の寸法（Ｌ２）よりも短く形成される。よって、電子部品（３）を第１の導体（１）と第２の導体（２）との間に架橋して半田（５）により固着することができる。図１に示す実施の形態では、間隙（７）を形成する第１の導体（１）の対向面（１ｃ）と第２の導体（２）の対向面（１ｃ）との間隔（Ｌ１）は、一対の電極（８）の内端部（８ｂ）の間に露出した電子部品（３）の本体部（９）の長さ方向の寸法（Ｌ３）に実質的に等しくしている。しかしながら、第１の導体（１）の対向面（１ｃ）と第２の導体（２）の対向面（１ｃ）との間隔（Ｌ１）と電極（８）の内端部（８ｂ）の間に露出した電子部品（３）の本体部（９）の長さ方向の寸法（Ｌ３）とは、等しくせずに適宜設定してよい。
【００１４】
電極（８）の底面（８ｃ）の長さ方向の寸法（Ｌ４）は、切欠面（６）の第１の導体（１）及び第２の導体（２）の幅方向の寸法（Ｌ５）の半分程度になっている。よって、電極（８）の内端部（８ｂ）を第１の導体（１）及び第２の導体（２）の対向面（１ｃ，２ｃ）の延長線上に位置させたとき、電極（８）の隅部（８ａ）は切欠面（６）の略中央に直接又は肉薄の半田（５）を介して接触する。また、電極（８）の側面（８ｄ）の電子部品（３）の厚さ方向の寸法（Ｔ１）は、切欠面（６）の第１の導体（１）及び第２の導体（２）の厚さ方向の寸法（Ｔ２）よりも大きく設定されている。よって、電子部品（３）を第１の導体（１）と第２の導体（２）との切欠面（６）に架橋して載置したとき、電子部品（３）の電極（８）の上面（８ｅ）は、第１の導体（１）及び第２の導体（１）の上面（１ａ，２ａ）よりも上方に突出する。
【００１５】
図１に示すように、第１の導体（１）と第２の導体（２）は、上面（１ａ，２ａ）と対向面（１ｃ，２ｃ）との交差部に切欠面（６）が形成される。切欠面（６）は、上面（１ａ，２ａ）から対向面（１ｃ，２ｃ）の略中央部に向かって下降する平面又は曲面から形成され、湾曲若しくは直線の傾斜状又は複数の段部を有する段状である。よって、第１の導体（１）及び第２の導体（２）は、対向面（１ｃ，２ｃ）と上面（１ａ，２ａ）とが切欠面（６）を介して形成される。電極（８）の底面（８ｃ）と切欠面（６）との間隔は、電子部品（３）の端部（３ａ）側で相対的に小さく、電子部品（３）の中央側に向かうにつれて相対的に大きくなっている。傾斜状又は段状に形成される切欠面（６）により、電極（８）と第１の導体（１）及び第２の導体（２）との間に半田（５）が充填される空隙が形成され、半田（５）を電極（８）の底面（８ｃ）と切欠面（６）との間に隅部（８ａ）から内端部（８ｂ）に向かって肉厚に形成することができる。電極（８）の隅部（８ａ）と切欠面（６）との間は、半田（５）を構成してもしなくてもよい。図２に示すように、本実施の形態では、切欠面（６）が第１の導体（１）及び第２の導体（２）の延伸方向全体にわたり形成され、半田（５）は、電極（８）の幅と略同等の幅で切欠面（６）に固着される。
【００１６】
図示しないが、本実施の形態の半導体装置では、半田（５）により第１の導体（１）及び第２の導体（２）に形成された切欠面（６）と電子部品（３）の電極（８）とを固着する工程に、周知のリフローによる半田付け法が使用される。切欠面（６）に電極（８）の幅と同等又は僅かに大きく形成された半田ペーストを塗布し、塗布した半田ペーストの上に電子部品（３）の電極（８）を配置する。半田ペーストは、適宜な粘性に設定され、下方に低下する切欠面（６）に沿って塗布される。また、半田ペーストを塗布する工程又は半田ペーストの上に電子部品（３）の電極（８）を配置する工程で下部接着材（５ａ）の形状が構成される。その後、半田ペーストを加熱することにより電子部品（３）の電極（８）は、切欠面（６）に固着される。本発明では、第１の導体（１）及び第２の導体（２）に切欠面（６）を形成することにより、電子部品（３）を固着する金属製接着材（５）の厚みを安定して厚く形成することができる。
【００１７】
本発明の半導体装置の構成によれば、銅により形成される第１の導体（１）及び第２の導体（２）より小さい縦弾性係数（低いヤング率）を有する半田（５）の下部接着材（５ａ）が電極（８）の底面（８ｃ）と切欠面（６）との間で肉厚に形成される。よって、外力が加えられて第１の導体（１）及び第２の導体（２）が変形したとき、各電極（８）の底面（８ｃ）側に形成された下部接着材（５ａ）のクッション作用により、電子部品（３）に伝達される機械的応力を下部接着材（５ａ）により良好に緩和し且つ減衰して、電子部品（３）の電気的特性の劣化を防止することができる。下部接着材（５ａ）は、切欠面（６）により電極（８）の内端部（８ｂ）に向かって厚さが増大するので、電子部品（３）の本体部（９）、特に、本体部（９）の電極（８）の内端部（８ｂ）付近に発生し易いクラックを有効に防止することができる。また、十分な厚さを有する下部接着材（５ａ）により第１の導体（１）と第２の導体（２）からの電子部品（３）の剥離を確実に防止する効果も有する。
【００１８】
本実施の形態では、常温常圧での第１の導体（１）及び第２の導体（２）の縦弾性係数は、半田（５）等の金属製接着材の縦弾性係数の１．５〜４０倍、好ましくは、１．７〜４０倍である。縦弾性係数の倍率が１．５に満たないと、導体（４）に対して金属製接着材（５）が硬すぎて所与のクッション作用が得られない。因みに、導体（４）を構成する金属が銅のとき、銅の縦弾性係数は、１３２００ｋｇ／ｍｍ２であり、金属製接着材（５）が鉛フリー半田の場合の縦弾性係数は、５５００ｋｇ／ｍｍ２程度である。しかしながら、これらの数値は、本実施の形態による半導体装置を良好に実施するための設定範囲に過ぎず、これらの設定範囲から外れた材料を使用した場合も本発明の範囲に含まれる。本発明では、第１の導体（１）及び第２の導体（２）より下部接着材（５ａ）の縦弾性係数が著しく低いので、下部接着材（５ａ）により電子部品（３）に伝達される機械的応力をより良好に緩和し且つ減衰して、電子部品（３）の電気的特性の劣化を防止することができる。また、電子部品（３）は、切欠面（６）が電極（８）の外側まで延在させるので、電極（８）の側面（８ｄ）と切欠面（６）との間にも比較的厚い半田（５）が形成される。図１に示すように、隅部（８ａ）の両側に固着される下部接着材（５ａ）と上部接着材（５ｂ）とにより二重クッション作用を生じて、更に半田（５）での応力緩和作用及び機械的接着作用を強化することができる。
【００１９】
本発明では、前記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。切欠面（６）は、第１の導体（１）及び第２の導体（２）の延伸方向全体にわたり形成してもよいし、第１の導体（１）及び第２の導体（２）のうち電子部品（３）が載置される部分のみに選択的に形成してもよい。しかしながら、図３及び図４に示すように、切欠面（６）の電極（８）の幅方向の寸法（Ｗ１）は、電子部品（３）の幅（Ｗ２）よりも広く設定される。図３及び図４に示す他の実施の形態では、切欠面（６）は、電極（８）の幅方向に電極（８）の幅と同等又は僅かに大きく形成され、電極（８）は、切欠面（６）により第１の導体（１）及び第２の導体（２）に各々形成された切欠壁（６ａ）に隣接又は当接して配置される。切欠壁（６ａ）は、電極（８）の幅と同等又は僅かに大きい幅で第１の導体（１）及び第２の導体（２）の対向面（１ｃ，２ｃ）と上面（１ａ，２ａ）との角部を切除することで、切欠面（６）と共に形成される。切欠面（６）により電子部品（３）の電極（８）を第１の導体（１）と第２の導体（２）との間に架橋して配置する際の位置決定をすることができる。また、切欠壁（６ａ）により電極（８）がある程度係止されるので電子部品（３）が切欠面（６）から遊動するのを防止できる。図３は、切欠面（６）の片側のみに切欠壁（６ａ）が形成され、図４は、切欠面（６）の両側に切欠壁（６ａ）が形成された半導体装置を示す。
【００２０】
また、本発明は、図１に示す並行に配置された第１の導体（１）及び第２の導体（２）を有する導体（４）に限定されず、図５に示すように、第１の導体（１）に対して第２の導体（２）が水平方向に直角に又は傾斜して配置された構成についても適用することができる。図６に示すように、互いに間隙（７）を空けて配置された２つの支持板（２１，２２）又は図示しない配線導体と支持板との構成に本発明を適用してもよい。
【００２１】
更に、切欠面（６）は、図７に示すように、第１の導体（１）及び第２の導体（２）の上面（１ａ，２ａ）から底面（１ｂ，２ｂ）にかけて形成して対向面（１ｃ，２ｃ）を省略してもよい。図示しないが、第１の導体（１）及び第２の導体（２）を配線導体とした場合では、上面（１ａ，２ａ）を備えない切欠面（６）を形成することも可能である。切欠面（６）は、図８に示すテーパ状又は図９に示す段状に形成してもよい。段状に形成された切欠面（６）は、複数の段部による段差を有することで、電極（８）の底面（８ｃ）と第１の導体（１）及び第２の導体（２）の切欠面（６）との間に空隙が形成され、半田（５）を電極（８）の底面（８ｃ）と切欠面（６）との間に隅部（８ａ）から内端部（８ｂ）に向かって肉厚に形成することができる。また、切欠面（６）は、図１０に示すように、湾曲状、傾斜状又は段状を組み合わせて形成してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
前記のように、本発明では、電極（８）の底面（８ｃ）側に形成された下部接着材（５ａ）のクッション作用により、電子部品（３）に伝達される機械的応力を良好に緩和し且つ減衰して、電子部品（３）の電気的特性の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体装置の断面図
【図２】配線導体の延伸方向全体にわたり切欠面が形成された本発明による半導体装置の斜視図
【図３】切欠面の片側に切欠壁を有する本発明による半導体装置の斜視図
【図４】切欠面の両側に切欠壁を有する本発明による半導体装置の斜視図
【図５】一方の導体に対して他方の導体が水平方向に直角に配置された本発明による半導体装置の斜視図
【図６】支持板に適用された本発明による半導体装置の斜視図
【図７】対向面が省略された切欠面を有する本発明による半導体装置の断面図
【図８】テーパ状の切欠面を有する本発明による半導体装置の断面図
【図９】段状の切欠面を有する本発明による半導体装置の断面図
【図１０】段状と湾曲状とが組み合わされた切欠面を有する本発明による半導体装置の断面図
【図１１】従来の半導体装置の断面図
【符号の説明】
（１）・・第１の導体、  （２）・・第２の導体、  （３）・・電子部品、  （３ａ）・・両端部、  （４）・・導体、  （５）・・金属製接着材（半田）、  （５ａ）・・下部接着材、  （５ｂ）・・上部接着材、  （６）・・切欠面、  （６ａ）・・切欠壁、  （７）・・間隙、  （８）・・電極、  （８ａ）・・隅部、  （８ｂ）・・内端部、  （８ｃ）・・底面、  （８ｄ）・・側面、
【図１】
2004296624.tif 000003
【図２】
2004296624.tif 000004
【図３】
2004296624.tif 000005
【図４】
2004296624.tif 000006
【図５】
2004296624.tif 000007
【図６】
2004296624.tif 000008
【図７】
2004296624.tif 000009
【図８】
2004296624.tif 000010
【図９】
2004296624.tif 000011
【図１０】
2004296624.tif 000012
【図１１】
2004296624.tif 000013