JPH035665B2 - - Google Patents

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JPH035665B2
JPH035665B2 JP57010122A JP1012282A JPH035665B2 JP H035665 B2 JPH035665 B2 JP H035665B2 JP 57010122 A JP57010122 A JP 57010122A JP 1012282 A JP1012282 A JP 1012282A JP H035665 B2 JPH035665 B2 JP H035665B2
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JP
Japan
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electrode
core material
leads
lead
cylindrical
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JP57010122A
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Komei Yatsuno
Yutaka Misawa
Takeshi Ishizuka
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to IN95/CAL/83A priority patent/IN155774B/en
Priority to ES519272A priority patent/ES8402676A1/es
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    • H10W70/00Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/20Conductive package substrates serving as an interconnection, e.g. metal plates
    • H10W70/24Conductive package substrates serving as an interconnection, e.g. metal plates characterised by materials
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  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置、特にアキシヤルリード形
ガラスモールド半導体装置の電極リードの構成お
よびその製造方法に関するものである。 この種アキシヤルリード形ガラスモールド半導
体装置は、リードの一端に電極を設けた一対の電
極リードの電極間に少くとも一枚の半導体素子を
鑞付し、一方の電極から他方の電極にかけてガラ
スが半導体素子をモールドしたもので、リード、
電極、半導体素子が一直線状に並んでいる構成と
なつている。 通常、モールドガラスは、半導体素子の表面安
定化機能を有している必要があり、また、電極と
モールドガラスは直接固着し、そして、電極と半
導体素子は鑞付されることから部材相互の熱膨張
係数が近似している必要がある。 このため、電極、モールドガラスの材料の選択
には大きな制約が加わつていた。 従来は電極としてモリブデン、タングステンあ
るいは鉄−ニツケル合金が使用され、銅あるいは
銅を主成分とするリードが溶接された電極リード
が用いられている。この電極リードは溶接部の耐
湿性が低い欠点の他に熱伝導、電気伝導性が悪い
欠点があつた。 そこで、銅リードの先端部にモリブデン、タン
グステンあるいは鉄−ニツケル合金などの円筒を
はめ合せた電極リードも提案されているが、円筒
をリード先端にはめ合せることが困難であること
の他にリードに加わる外部応力が直接半導体素子
に伝わる問題があつた。 それゆえ、本発明の目的はこれら従来技術の欠
点が解消され、かつ、材料選択の自由度が拡大さ
れた半導体素子提供することにある。 上記目的を達成する本発明の特徴とするところ
は電極として熱伝導および電気伝導の良好な芯材
と、この芯材の外周に設けた芯材より熱膨張係数
の低い筒材からなるものを用い、この電極の芯材
に芯材と同材料で芯材より径の小さいリードを溶
接した電極リードを用いることである。 また、電極リードは電極を芯材と筒材を線引き
によるクラツド化して得たのちにリードを溶接す
ることで、簡単に得ることができる。 以下図面に示す実施例により本発明を説明す
る。 第1図は本発明の一実施例になるアキシヤルリ
ード形ガラスモールドダイオード1を示してお
り、2は電極リード、3は半導体素子、4は鑞
材、5はモールドガラスである。 第2図は第1図における電極リード2を拡大し
て示しており、6は芯材6aと筒材6bからなる
電極、7はリードである。 両図を引用しつつさらに詳細に説明する。 半導体素子3のpn接合Jは半導体素子3の側
周面に露出しており、両主表面に鑞材4により電
極6が鑞付されている。すなわち、対向する電極
6間に半導体素子3が挾持される形で鑞付されて
いる。一方の電極6から他方の電極6にかけてモ
ールドガラス5が設けられるが、これは例えばス
ラリー状ガラスを焼結することによつて設けられ
る。モールドガラス5は半導体素子3の表面安定
化機能を有するもので、例えば、ZnO−B2O3
SiO2系ガラスやPbO−B2O3−SiO2系ガラスが用
いられる。 芯材6aおよびリード7は銅や銅を主成分とす
る合金が用いられ、筒材6bは鉄−ニツケル合金
が用いられている。 芯材6aとリード7は同種のものがよく、熱伝
導、電気伝導の良いもの、筒材6bは芯材6aよ
り熱膨張係数が低いものである。そして、芯材6
aはリード7より径が大きい方が良い。 芯材6aと筒材6bは線引きによりクラツド化
されて両者は冶金的結合をしており、電極6は線
引き後に所定長さに切断して得ている。従つて、
電極6を得てから、芯材6aにリード7を溶接し
ている。 次に、本発明半導体装置の作用効果について説
明する。 第一の効果として、各部材の選択の自由度が拡
大し、その結果、良好な特性の半導体装置が得ら
れることが挙げられる。 電極6の長さ方向の熱膨張係数は筒材6bの厚
さを変えることで自由に調節することができる。 一例として、芯材6aとして銅を用い、筒材6
bとしてインバー合金(鉄−36%ニツケル合金)
を用いた例をもつて説明する。先に述べたよう
に、この電極6は線引きによる通常のクラツド線
製造方法によつて作つたもので、芯材6aと筒材
6bは冶金的結合をしている。 芯材6aの径Aに対して筒材6bの厚さBを変
えた時の電極6の長さ方向の熱膨張係数α〓の実測
値を下表に示す。
【表】 上表で明らかなように、電極6の長さ方向の熱
膨張係数α〓は筒材6bの厚さBを変えることによ
つて自由に調節が可能である。これに対し、電極
6の径方向の熱膨張係数αRは筒材6bの熱膨張係
数によつて決まり、半導体素子3の熱膨張係数と
ほぼ等しい値であつた。 従つて、以上のことから、要求される表面安定
化機能などの諸特性を満たすべく決められた組成
のモールドガラス5の熱膨張係数を考慮に入れて
電極6の筒材6bの厚さを決めれば良いことにな
り、材料選定要因において重要であつた熱膨張係
数が本発明においては材料選定要因から外せるこ
とになり、材料選定の自由度は大幅に拡大する。 このため、半導体装置1の各部材は各々、他部
材に制約されることなく要求された特性を満たし
た材料が使用できるので、機械的特性、電気的特
性は大幅に向上し、信頼性の高い半導体装置が得
られる。 因みに、リード線の先端にインバー合金を機械
的にはめ合せただけの電極リードを検討したとこ
ろ、電極部の長さ方向における熱膨張係数はイン
バー合金自体の熱膨張係数に支配され、厚さを変
えても、ほとんど変化せず、信頼性の高い半導体
装置は得られなかつた。 通常、モールドガラス5としては熱膨張係数が
5〜10×10-6/℃程度のものが用いられているの
で、この熱膨張係数に合わせようとするなら、本
発明によれば、芯材6aの径Aに対する筒材6b
の厚さBの比を0.2〜0.5とすれば良い。 第二の効果として、熱伝導、電気伝導が極めて
良好であることが挙げられる。 それは、芯材6a、リード7が直接接触し、し
かも熱膨張係数は筒材6bによつて決まるから、
熱伝導、電気伝導の良いものが使用できることに
よる。 従来の電極6としてモリブデンやタングステン
をそのまま用いたものと諸寸法を同一として比較
したところ、半導体素子3のpn接合Jと外気の
間の熱抵抗は本発明半導体装置の方が約15%程低
く、熱伝導性において、優れていることが確認で
きた。また、電気伝導性においても優れているこ
とが確認できた。 第三の効果として、耐湿性の優れていることが
挙げられる。 本発明になる電極リード6は芯材6aと筒材6
bがクラツド化し冶金的結合をしているので外
気、特に水分が、半導体素子3に到達することが
ない。 また、芯材6aとリード7は同種の金属である
ので強固に結合する。特に、リード7の径より芯
材6aの径を大きくしておくと、両者の位置合せ
に多少のばらつきを生じても、リード7が筒材6
bと接触する機会は少なく、異種金属の結合を生
じない。 電極6とリード7の結合部にすきまがあると、
このすきまに水分が侵入し、両者を腐蝕し、この
現象は進行する。そして、リード7には使用時に
外部応力が加わるため、すきまは拡大する。そし
て最後には両者が分離してしまう。本発明では芯
材6aとリード7がすきまを生ずることなく結合
するので水分に対して強く、耐湿性は優れてい
る。 さらに、筒材6bとして鉄−ニツケル合金を用
いると、これはガラスとのぬれ性が良いので、モ
ールド界面は密着し、ここから外気が侵入するこ
ともなく、耐湿性に優れた半導体装置が得られ
る。 第四の効果として、耐応力性に優れていること
が挙げられる。 リード7に加わる外部応力は径の大きい芯材6
aと径の小さいリード7との溶接部で減衰吸収さ
れる。このため半導体素子3やガラス5に外部応
力が直接伝わる危険性は低く、耐応力性が優れて
ものとなつている。 第五の効果として製作が容易であることが挙げ
られる。 芯材6aと筒材6bはクラツド化技術によつて
簡単に冶計的結合が達成され、また、芯材6aと
リード7は同種金属を用いることによつて容易に
溶接できるため、上記第一〜第四の効果を持つ電
極リード6を容易に得ることが可能である。 尚、芯材6aとリード7や完全に同一組成のも
のである必要はなく、例えば芯材6aは銅、リー
ド7はジルコンを含む銅と云うように、主成分が
同一である材料を用いていても、上記と同様な効
果が得られる。本発明において、芯材6aとリー
ド7が同種の材料よりなるものであるとは、かか
る意味において用いられている。 次に、具体的実施例について説明する。 先ず、公知の線引きクラツド化技術を用いて、
銅の径が1mm、外周のインバー合金の厚さが0.3
mmのクラツド線を作製し、これを2mmの長さのチ
ツプに切断した。このチツプは電極6になるもの
で、稀硝酸に数秒間浸漬洗浄した。この作業によ
り、切断部の通常ばりと呼ぶ突出部が取除かれ
た。次いでアセトンに浸漬洗浄し、放電乾燥して
清浄な電極6を得た。 この電極6の芯材6aの直径0.8mmの銅線を溶
し、30mmの長さで切断してリード7として電極リ
ード2を得た。 そして、第1図に示すように、1対の電極リー
ド2間に約1.2mmの径のシリコンダイオードペレ
ツト(半導体素子)3をアルミニウム鑞で鑞付
し、最後にZnO−B2O3−SiO2系ガラスをモール
ドガラス5として焼付けてアキシヤルリード形ガ
ラスモールドダイオードを得た。 尚、上記実施例は、一枚のシリコンダイオード
ペレツトを用いた例であるが、1対の電極リード
2間に複数枚のダイオードペレツトを積層接着し
た高圧ダイオードであつても適用可能である。こ
の種ダイオードでは、ダイオードペレツトの積層
枚数が増加する程、それらの接着に用いられてい
る鑞材の熱膨張量を無視できなくなり、モールド
ガラスとダイオードペレツト積層体および電極の
熱膨張係数を合わせるのに苦労するが、本発明に
よれば電極6の長さ方向の熱膨張係数が自由に変
えられるから、ダイオードペレツト積層体の熱膨
張係数に合うモールドガラス、電極を用い、上記
第一〜第五の効果を有するガラスモールド高圧ダ
イオードが容易に製作できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明半導体装置の一実施例を示す縦
断面図、第2図は第1図に示す半導体置に用いら
れた電極リードの拡大断面図である。 1……半導体装置、2……電極リード、3……
半導体素子、4……鑞材、5……モールドガラ
ス、6……電極、6a……芯材、6b……筒材、
7……リード、J……pn接合。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 リードの一端に電極を溶接して形成された一
    対の電極リードと、一対の電極リードの電極間に
    鑞付された少なくとも一枚の半導体素子と、一方
    の電極から他方の電極にかけて半導体素子をモー
    ルドするように設けられたガラスとからある半導
    体装置において、リードは銅または銅を主成分と
    する材料からなり、電極はリードと同材料でそれ
    より径の大きい芯材と、この芯材の外周に設けら
    れたリードより熱膨張係数が低い筒材とから構成
    され、リードは芯材に溶接されていることを特徴
    とする半導体装置。 2 特許請求の範囲の第1項において、筒材は鉄
    とニツケルの合金からなることを特徴とする半導
    体装置。 3 特許請求の範囲第1項において、芯材と筒材
    は冶金的結合をしていることを特徴とする半導体
    装置。 4 銅または銅を主成分とする材料からなる芯材
    の外周に芯材より熱膨張係数が低い材料からなる
    筒材を設け、芯材に芯材と同材料からなりそれよ
    り径の小さいリードを溶接して電極リードを形成
    し、一対の電極リードの電極間に少なくとも一枚
    の半導体素子を鑞付した後、一方の電極から他方
    の電極にかけて半導体素子をガラスでモールドす
    ることを特徴とする半導体装置の製造法。 5 特許請求の範囲第4項において、芯材と筒材
    はクラツド線を切断して得ることを特徴とする半
    導体装置の製造法。 6 特許請求の範囲第5項において、クラツド線
    は芯材となる金属の外周に筒材となる金属を接触
    させ線引きによりクラツド化したものであること
    を特徴とする半導体装置の製造法。
JP57010122A 1982-01-27 1982-01-27 半導体装置とその製造法 Granted JPS58128758A (ja)

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EP83100477A EP0084859B1 (en) 1982-01-27 1983-01-20 Glass-molded semiconductor device
DE8383100477T DE3378090D1 (en) 1982-01-27 1983-01-20 Glass-molded semiconductor device
IN95/CAL/83A IN155774B (ja) 1982-01-27 1983-01-24
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EP0084859B1 (en) 1988-09-21
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ES519272A0 (es) 1984-02-01
EP0084859A3 (en) 1986-02-12
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