JPH0430438A

JPH0430438A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0430438A
Application number: JP2136748A
Authority: JP
Inventors: Akio Sato; 昭雄佐藤
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1992-02-03
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JP2544676B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、２つのリードのフランジ部の間に半導体素子
が挟まれて半田付けされた構造を有する半導体装置の製
造方法に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］同軸上
に対向配置された２本のリードの先端部に形成された釘
頭状のヘッダ部（以下、フランジ部と称する）の間に半
導体チップが挟まれた構造のダイオードがある。この種
のダイオードは小信号用から電力用まで広く使用されて
いる。ところで、電力用ダイオードの場合には、その放
熱性を少しでも向上する必要がある。放熱性を向上させ
る有効な手段としてリード線径を太くする方法があるが
、曲げ加工等の点で太くするにも限界がある。従って、
フランジ部を肉厚に形成してこれを放熱板として有効に
機能させることができれば望ましい。しかしながら、フ
ランジ部は棒状のリード部の先端を軸方向に押し潰して
形成するため、これを肉厚に形成することは困難である
。

そこで、本発明は放熱性の良い半導体装置を容易に製造
することが可能な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］上記目的を達成するための本発明は、実施例を示す図面
の符号を参照して説明すると、リード部７．８と該リー
ド部７．８の先端部に形成されたフランジ部９．１０と
をそれぞれ有する第１及び第２のり−ド１．２を有し、
前記第１のリード１のフランジ部９と前記第２のリード
２のフランジ部１０との間に第１の半田層１１と第１の
金属部材３と第２の半田層１２と半導体素子５と第３の
半田層１３と第２の金属部材４と第４の半田層１４とが
順に配置された半導体装置を製造する方法において、一
方の主面に前記第１のリード１のフランジ部９と前記第
１の半田層１１と前記第１の金属部材３と前記第２の半
田層１２と前記半導体素子５と前記第３の半田層１３と
前記第２の金属部材４と前記第４の半田層１４との合計
の厚みよりも深い凹部１７を有し、且つ前記凹部１７の
底面に第１のリード挿入孔１９とガス導入孔２０が形成
されている第１の治具１５と、一方の主面に第２のリー
ド挿入孔２１が形成されている第２の治具１６とを用意
する工程と、前記第１の治具１５の前記第１のリード挿
入孔１９に前記第１のり−ド１の前記リード部７を挿入
し、且つ前記第１の治具１５の前記凹部１７の中に前記
第１のり一ド１の前記フランジ部９と、前記第１の半田
層１１と、前記第１の金属部材３と、前記第２の半田層
１２と、前記半導体素子５と、前記第３の半田層１３と
、前記、第２の金属部材４と、前記第４の半田層１４と
をこの順番に積層配置する工程と、前記第２の治具１６
の前記第２のリード挿入孔２１に前記第２のリード２の
リート部８を挿入し、前記第１の治具１５の前記主面に
前記第２の治具１６の前記主面を対向させ、前記第４の
半田層１４の上に前記第２のリード２のフランジ部１０
を載置する工程と、前記第１及び第２の治具１５．１６
の対向面間のガス導入路２３と前記ガス導入孔２０を介
して前記凹部１７の中に非酸化性ガスを導入し、且つ前
記第１、第２、第３及び第４の半田層１１．１２．１３
．１４を加熱して前記第１のリード１のフランジ部９と
前記第１の金属部材３と前記半導体素子５と前記第２の
金属部材４と前記第２のリード２のフランジ部１０とを
前記第１、第２、第３及び第４の半田層１１．１２．１
３．１４によってそれぞれ固定する工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法に係わるものである
。

［作　用］本発明によれば、フランジ部９．１０と半導体素子５と
の間にリード１．２とは別体の金属部材３．４を介した
半導体装置を提供できる。従って、金属部材３．４の肉
厚及び径を自由に設定でき、これを放熱体として有効に
機能させることができる。結果として、放熱性の向上し
た半導体装置を提供できる。また、本発明では加熱する
ときに半田層１１．１２．１３．１４の収容される領域
にガス導入孔２０と第１及び第２の治具１５．１６間の
ガス導入路２３の複数箇所から非酸化性ガスを供給する
ので、各半田層１１．１２．１３．１４の周辺を良好に
非酸化性ガス雰囲気にできる。

従って、半田の酸化が良好に防止されて半田付けの接続
強度が十分に高くなり、且つ半導体装置の電気抵抗及び
熱抵抗が小さくなる。

［実施例コ次に、第１図〜第５図を参照して本発明の１実施例に係
わる電力用ダイオードの製造方法を説明する。

本実施例によって製造する同軸リード型電力用ダイオー
ドは、第２図及び第５図に示すように第１及び第２のリ
ード１．２と、第１及び第２の金属部材３．４と、半導
体素子としてのダイオードチップ５と、樹脂封止体６と
から成る。

第１及び第２のリード１．２は、直線状に延びている棒
状リード部７．８と、この棒状リード部７．８の先端部
を釘頭状（鍔状）に押し潰すことによって形成されたフ
ランジ部９．１０とをそれぞれ有している。ヘッダとし
てのフランジ部９．１０は比較的肉薄であるので、プレ
ス加工で容易且つ安価に形成することができる。

第１及び第２の金属部材３．４は、略台形の金属ブロッ
クであり、放熱性の良い銅（Ｃｕ）ブロックの表面に半
田付性の良いＮｉにッケル）メツキ層を設けたものであ
る。第１の金属部材３の一方及び他方の表面には第１及
び第２の半田層１１．１２が設けられ、第２の金属部材
４の一方及び他方の表面には第３及び第４の半田層１３
．１４が設けられている。

ダイオードチップ５はｐｎ接合を含む半導体基板と、こ
の基板の一対の主面に設けられた一対のニッケル電極層
とから成る。なお、ダイオードチップ５のニッケル電極
層が半田層１２．１３を介して金属部材３．４に固着さ
れる。

第２図に示す組立部品に基づいて第５図の電力用ダイオ
ードを製作する時には、第１図、第３図及び第４図に示
す第１及び第２の治具１５．１６を用意する。第１及び
第２の治具１５．１６は互いに対向する主面に第１及び
第２の凹部１７．１８を有する。第１図及び第３図には
ダイオード１個分に対応する凹部１７．１８のみが示さ
れているが、実際には第１及び第２の治具１５．１６に
多数の凹部１７．１８が縦横に蜂の巣状に設けられてい
る。第１の治具１５の第１の凹部１７は第２の治具１６
の第２の凹部１８の深さよりも深く形成されている。

第１の凹部１７の底面には特に第４図から明らかなよう
に第１のリード挿入孔１９とこれを離間して包囲する複
数（４個）のガス導入孔２０が形成されている。第２の
凹部１８の底面には第２のリード挿入孔２１が形成され
ている。なお、第１及び第２のリード挿入孔１９．２１
は第１及び第２の凹部１７．１８の底面の中央に配置さ
れている。また、第１及び第２の凹部１７．１８の底面
は逆円錐又は逆円錐台状に形成されている。また、ガス
導入孔２０は第４図で点線で示すフランジ部９が配置さ
れる領域よりも外側に位置している。

次に、第３図に示すように、第１の治具１５と第２の治
具１６をその一方の主面を上向きにして配置した後、第
１のリード１のリード部７及びフランジ部９がそれぞれ
第１のリード挿入孔１９及び第１の凹部１７に収容され
るように第１のり一ド１を第１の治具１５に配置し、更
に、第１の金属部材３及びダイオードチップ５及び第２
の金属部材４を投入する。第３図ではダイオードチップ
５及び金属部材４が浮いた状態に示されているが、勿論
節１の金属部材３上に順に載置される。また、第２のリ
ード２のリード部８及びフランジ部１０がそれぞれ第２
のリード挿入孔２１及び第２の凹部１８に収容されるよ
うに第２のリード２を第２の治具１６に配置する。フラ
ンジ部９の周縁は第１の凹部１７の底面に形成されたテ
ーパ一部に当接する。従って、フランジ部９の径にバラ
ツキがあってもフランジ部９は凹部１７の底面に安定的
に接触する。

なお、第１の凹部１７の深さはフランジ部９と半田層１
１と金属部材３と半田層１２とダイオードチップ５と半
田層１４と金属部材４と半田層１３との合計の厚さより
も深い。また、第１の凹部１７の径は第１及び第２の金
属部材３．４及びダイオードチップ５の径にほぼ等しい
ので、これ等の同軸的配置が達成される。

次に、第３図で矢印で示すように、第２の治具１６をそ
の一方の主面が下向きになるように反転させ、第１の治
具１５と第２の治具１６とがその一方の主面が互いに対
向し且つ第１及び第２の凹部１７．１８が互いに対向す
るように配置する。

なお、第１の治具１５と第２の治具１６はスペーサ（図
示せず）によって０．３ｆｆｌ１１１程度離間されてい
る。第１及び第２の治具１５．１６を組み合せると、第
１及び第２の凹部１７．１８で形成された空間領域２２
に第１の金属部材３とダイオードチップ５と第２の金属
部材４と第２のり一ド２のフランジ部１０とがこの順番
で一方のフランジ部９の上に配置される。また、第１及
び第２の治具１５．１６間に空間領域２２に通しるガス
導入路２３が得られる。

次に、おもりを載せるなとの手段によって第２のり−ド
２をフランジ部９側に軽く押圧する。これによって、第
１の金属部材３とダイオードチップ５と第２の金属部材
４が第１及び第２のり−ド１．２のフランジ部９．１０
の間で挟持される。

また、第１のリード１のフランジ部９の周囲は凹部１７
の底面に押し付けられる。このとき、凹部１７の底面に
おいて第１のガス導入孔２０は平面的に見てフランジ部
９よりも外側に位置し、第１の半田層１１に近接してい
る。また、第１のガス導入孔２０は第１の金属部材３よ
りも下側に位置する。なお、第１図及び第３図では、説
明の便宜上リード部７．８とリード挿入孔１つ、２１の
周面との間に隙間か生じているが、実際には組立中に第
１及び第２のリード１．２の横方向の移動を制限するた
めに上記の隙間は無視できる程度に小さい。

次に、加熱炉の中を窒素ガスに水素ガスを混入させた還
元性ガス雰囲気に維持してから、第１及び第２の治具１
５．１６を伴なってダイオード組立体を加熱炉の中に投
入する。第１及び第２の凹１７．１８から成る空間領域
２２の全体がガス導入孔２０と第１及び第２の治具１５
．１６の界面のガス導入路２３を通して導入された還元
性ガスによって置換される。その後、所定の温度管理に
基づいて加熱を行うことによって半田層１１．１２．１
３．１４は一度溶融した状態を経てから固化される。半
田層１１．１２．１３．１４の加熱中は空間領域２２の
上方及び下方から連続して還元性ガスが供給され続ける
から、加熱中における半田層１１．１２．１３．１４及
びその接着面となる部分の酸化が防止される。従って、
半田フラックスを用いないでも良好な半田付けか行え、
対のフランジ部９．１０の間に第１及び第２の金属部材
３．４とダイオードチップ５が機械的に強固に且つ電気
的にも良好に半田付けできる。また、フラックスを使用
しないでよいから、従来問題とされていたフラックスの
残渣に起因する特性低下も生じない。

以上のようにして得られたダイオード組立体に周知のト
ランスファモールドによって樹脂封止体６を第５図に示
すように形成することによって、電力用ダイオードを完
成させる。

この電力用ダイオードの金属部材３．４は放熱体として
有効に機能する。従って、リード１．２のフランジ部９
．１０を大きく形成することなしに放熱性の向上した電
力用ダイオードを提供てきる。また、本実施例では第１
及び第２の凹部１７．１８で形成された空間領域２２に
その上方側及び下方側から還元性ガスが供給されるので
、空間領域２２に収容された全ての半田層１１．１２．
１３．１４の周辺を還元性ガス雰囲気にできる。このた
め、半田層１１．１２．１３．１４の酸化が確実に防止
されている。結果として、半田付は強度が十分に大きく
、電気的特性も良好な電力用ダイオードを提供できる。

［変形例］本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能である。

（１）　半田層１１．１４はフランジ部９．１０に予め
形成して供給しても良い。また、半田層１２．１３をダ
イオードチップ５側に設けて供給してもよい。また、半
田層１１．１２．１３．１４を独立の半田箔として供給
してもよい。

（２）　非酸化性ガスは通常還元性ガスを使用するが、
リードや半田の材質等によっては不活性ガスであっても
良い。

（３）　ガス導入孔２ｏの形成位置は適宜変更できるが
、半田層１１の周辺に非酸化性ガスを直接供給できるよ
うに平面的にフランジ部９よりも外側で且つ第１の金属
部材３の下側に配置するのが望ましい。

（４）　第１の治具１５と第２の治具１６の界面に形成
される離間部から成るガス導入路２３はスペーサによっ
て設けるとなしに、第１及び／又は第２の治具１５．１
６に形成された溝部（ガス導入溝）に基づいて形成して
も良い。

（５）　第２の治具１６の凹部１８を省くことができる
。

［発明の効果］以上のように、本発明によれば放熱性が向上し且つ半田
の機械的及び電気的接続が良好な半導体装置を容易に形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わる電力用ダイオードの部
品が収容された第１及び第２の治具を示す断面図、第２図はダイオード組立用部品を示す正面図、第３図は
組み合せる前の第１及び第２の治具を示す断面図、第４図は第１図のＩＶ−ＩＶ線における断面図、第５図
は完成した電力用ダイオードを示す断面図である。１・・・第１のリード、２・・・第２のリード、３１１
．第１の金属部材、４・・・第２の金属部材、５６１．
ダイオードチップ、７．８・・・リード部、９，１ｏ・
・・フランジ部、１１・・・第１の半田層、１２・・・
第２の半田層、１３・・・第３の半田層、１４・・・第
４の半田層、１５・・・第１の治具、１６・・・第２の
治具、１７・・第１の凹部、１８・・・第２の凹部、１
つ・・・第１のリード挿入孔、２０・・・ガス導入孔、
２１・・・第２のリード挿入孔。

Claims

【特許請求の範囲】［１］リード部（７）（８）と該リード部（７）（８）の先端部に形成されたフランジ部（９）（
１０）とをそれぞれ有する第１及び第２のリード（１）
（２）を有し、前記第１のリード（１）のフランジ部（
９）と前記第２のリード（２）のフランジ部（１０）と
の間に第１の半田層（１１）と第１の金属部材（３）と
第２の半田層（１２）と半導体素子（５）と第３の半田
層（１３）と第２の金属部材（４）と第４の半田層（１
４）とが順に配置された半導体装置を製造する方法にお
いて、一方の主面に前記第１のリード（１）のフランジ部（９
）と前記第１の半田層（１１）と前記第１の金属部材（
３）と前記第２の半田層（１２）と前記半導体素子（５
）と前記第３の半田層（１３）と前記第２の金属部材（
４）と前記第４の半田層（１４）との合計の厚みよりも
深い凹部（１７）を有し、且つ前記凹部（１７）の底面
に第１のリード挿入孔（１９）とガス導入孔（２０）が
形成されている第１の治具（１５）と、一方の主面に第
２のリード挿入孔（２１）が形成されている第２の治具
（１６）とを用意する工程と、前記第１の治具（１５）
の前記第１のリード挿入孔（１９）に前記第１のリード
（１）の前記リード部（７）を挿入し、且つ前記第１の
治具（１５）の前記凹部（１７）の中に前記第１のリー
ド（１）の前記フランジ部（９）と、前記第１の半田層
（１１）と、前記第１の金属部材（３）と、前記第２の
半田層（１２）と、前記半導体素子（５）と、前記第３
の半田層（１３）と、前記第２の金属部材（４）と、前
記第４の半田層（１４）とをこの順番に積層配置する工
程と、前記第２の治具（１６）の前記第２のリード挿入孔（２
１）に前記第２のリード（２）のリード部（８）を挿入
し、前記第１の治具（１５）の前記主面に前記第２の治
具（１６）の前記主面を対向させ、前記第４の半田層（
１４）の上に前記第２のリード（２）のフランジ部（１
０）を載置する工程と、前記第１及び第２の治具（１５）（１６）の対向面間の
ガス導入路（２３）と前記ガス導入孔（２０）を介して
前記凹部（１７）の中に非酸化性ガスを導入し且つ前記
第１、第２、第３及び第４の半田層（１１）（１２）（
１３）（１４）を加熱して前記第１のリード（１）のフ
ランジ部（９）と前記第１の金属部材（３）と前記半導
体素子（５）と前記第２の金属部材（４）と前記第２の
リード（２）のフランジ部（１０）とを前記第１、第２
、第３及び第４の半田層（１１）（１２）（１３）（１
４）によってそれぞれ固定する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。