JPH0546271Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、２つの電極体をリード細線にて接続
した構造を有する絶縁物封止型半導体装置に関連
する。

従来の技術 第４図は、従来の樹脂封止型複合ICの一部を
示す斜視図である。この樹脂封止型複合ICはリ
ードフレームから形成された支持電極体１及び配
線電極体２，３を有し、支持電極体１上にはパワ
ートランジスタチツプ４が半田（図示せず）にて
固着されている。パワートランジスタチツプ４の
上面には複数の電極（ボンデイングパツド）が形
成されているが図示は省略する。ボンデイングパ
ツドには２本のリード細線５が接続されており、
リード細線５は、図示の如く配線電極体３を跨い
で配線電極体２に接続されている。これにより配
線電極体３とリード細線５が多重配線となつてい
る。次に、リード細線の接続方法を第５図につい
て説明する。

まず、第５図Ａに示すように、ワイヤボンダの
パイプ状のキヤピラリ５０の中心孔５１からリー
ド細線５２を送り出し、電気スパーク又は水素炎
等でリード細線５２の先端部にボール５３を形成
する。ボール５３の直径は、リード細線５２の直
径の２〜３倍程度である。

次に、第５図Ｂに示すように、第一の電極体５
４にボール５３をキヤピラリ５０の先端で押し付
け第一のボンデイングを行う。この際、第一の電
極体５４は200〜250℃に予め加熱されている。ま
た、キヤピラリ５０には、リード細線５２の接続
方向と直角な矢印５５で示す方向への超音波振動
が加えられている。これにより、第一の電極体５
４にリード細線５２が釘頭状に接続された第一の
ボンデイング部５２ａが形成される。

続いて、第５図Ｃに示すように、キヤピラリ５
０を上昇して大きく引き回すようにして、リード
細線５２を繰り出しながら第二の電極体５６に向
かつてキヤピラリ５０を移動する。

その後、第５図Ｄに示すように、第二の電極体
５６に第二のボンデイングを行う。即ち、第二の
電極体５６は前述と同様に200〜250℃に予め加熱
され、キヤピラリ５０には前述と同様の超音波振
動が加えられている。この状態で、第二の電極体
５６に対し径方向にリード細線５２を押圧するこ
とにより、リード細線５２と第二の電極体５６と
が接続され、第二のボンデイング部５２ｂが形成
される。なお、第５図Ｂ，Ｄの工程を電極体の加
熱のみによる熱圧着法又は超音波振動による加熱
のみの超音波法等で行つてもよい。

最終的には、第５図Ｅのように、キヤピラリ５
０を一定の高さまで上昇した後、クランプでリー
ド細線５２を押さえつつ更にキヤピラリ５０を上
昇させてリード細線５２を切断する。狭義には、
第一のボンデイングをネイルヘツドボンデイン
グ、第二のボンデイングをステイツチボンデイン
グと呼称するが、ここではそれら２つを総称して
ネイルヘツドボンデイング法とする。第５図Ｄに
示すように、第一のボンデイング側では、第一の
電極体に対するリード細線５２の角度αはほぼ直
角となり、上を跨るリード細線５２と第一の電極
体との距離は長くなる。一方、第二のボンデイン
グ側では、リード細線５２の第二の電極体に対す
る角度θは鋭角となり、上を跨るリード細線５２
と第二の電極体との距離は短くなる。

考案が解決しようとする問題点 従来ではリード細線の垂下により配線電極体に
リード細線が接触し、短絡不良の原因となつてい
た。即ち、第４図に示すように、配線電極体３を
跨いでリード細線５が接続されている。半導体装
置の高集積化の要求により配線が一層複雑化する
傾向にある。このため配線電極体を跨ぐ接続を行
わなければならないことが多い。

ところで、第一の電極体であるパワートランジ
スタチツプ４上の電極と第二の電極体である配線
電極体２との間に第三の電極体として形成された
配線電極体３は、リード細線５に対しては非接続
配線体となつている。このため、リード細線５は
ワイヤボンデイングの際に大きく孤を描くように
接続して、リード細線５と配線電極体３との間の
距離をできるだけ取るようにしている。リード細
線５は、前述のネイルヘツドボンデイング法によ
り、第一のボンデイング部ではパワートランジス
タチツプ４に接続され、第二のボンデイング部で
は配線電極体２に接続されている。また、第一の
ボンデイング部は第二のボンデイング部よりおよ
そパワートランジスタチツプ４の厚さ分だけ高い
位置となつている。このため、配線電極体３は、
支持電極体１側ではリード細線５との距離が長く
なるが、配線電極体２側ではリード細線５との距
離が短くなる。

通常使用される直径約30μmの金製のリード細
線は細くかつ柔らかいため、十分な強度を期待で
きないのが実情である。例えば、第一の電極体と
第二の電極体とを接続する金製のリード細線は、
トランスフアモールド時の樹脂注入圧力を自重等
により懸垂状に垂下するループタレを発生するこ
とがあつた。通常、直径が25〜30μmの金製のリ
ード細線では、接続距離Ｌは３mmが限界とされ
る。接続距離Ｌが３mmを越えると、自重によりル
ープタレが発生する。実際には、トランスフアモ
ールド時の樹脂注入圧力を考慮しなければならな
いから、実用的な接続距離Ｌの長さは更に短くな
る。接続距離Ｌを短くするには非接続配線体の幅
を細くすることが考えられる。しかし、リードフ
レームの機械的強度が弱まる等の制約により、あ
まり細くすることはできない。よつて、第４図の
例では接続距離Ｌ＝3.3mmと長くなり、ループタ
レが問題になり易い状態にある。

また、リード細線５の第二のボンデイング部で
ある配線電極体２が樹脂封止体の側面に位置し、
前記側面に設けられた樹脂注入孔から封止樹脂が
注入される場合、リード細線５は樹脂の注入圧力
の影響を受けて特にループタレが生じ易い。従つ
て、これらの要因が重なつて配線電極体３の配線
電極体２側でリード細線５が接続する事故が発生
し、製造歩留を低下させる一因となつていた。

ループタレによる短絡不良を防止する策として
は、例えば、リード細線の直径を大きくして強度
を増加することによりループタレを防止する方法
も考えられるが、金が高価であること等から、実
用に適さない。また、第一の電極体又は第二の電
極体のうち少なくとも一方を一定の高さだけ高く
する段差加工を行う方法も考えられる。しかし、
段差のあるリードフレームであるがためにリード
フレームの取扱いが煩雑化して生産性が低下し、
特にボンデイング時のリードフレームの支持構造
が非平面構造となつて複雑化する欠点がある。

上記の問題を解決するための手段として、例え
ば第一の電極体と第二の電極体との間隔を短く
し、リード細線の接続距離を短くする方法が考え
られる。しかし、半導体装置の高集積化に伴い配
線は複雑化する傾向にあり、例えば、第一の電極
体と第二の電極体との間に配線電極体等の第三の
電極体を設ける必要があつた。このような場合、
第一の電極体と第二の電極体との間隔を短くする
にも限界があつた。

本考案は、上記欠点を解消し、リード細線の垂
下による電気的短絡を防止した絶縁物封止型半導
体装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本考案の絶縁物封止型半導体装置は、第一の電
極体と、第二の電極体と、第一の電極体と第二の
電極体との間にリードフレームの一部として配置
された第三の電極体と、第三の電極体を跨いで第
一の電極体と第二の電極体とを接続するリード細
線と、第三の電極体の一方の主面に固着されたチ
ツプ状部材とを備えている。リード細線と第三の
電極体が交差する位置において、チツプ状部材の
主面がリード細線と第三の電極体の間に位置す
る。

チツプ状部材は、シリコン層と、シリコン層に
形成され且つシリコン酸化膜として主面を形成す
る絶縁層と、シリコン層に付着され且つ第三の電
極体に固着された金属層とを有する。

作 用 チツプ状部材はシリコンチツプの酸化及びニツ
ケルメツキ又は半田付けにより形成できかつリー
ドフレームに半導体チツプを固着する工程と同一
の工程と内でリード細線の直下で第三の電極体に
固着することができるので、チツプ状部材が増え
ても既存の工程をそのまま使用できるので、絶縁
物封止型半導体装置の製造は容易である。

実施例 以下、本考案の実施例を第１図〜第３図につい
て説明する。なお、第４図に示す従来例と同様な
部分は同一番号を付し説明を省略する。

まず、第１図から明らかなように、本考案の実
施例が従来例と異なる点は配線電極体３にチツプ
状部材６が載置されていること、及びチツプ状部
材６の上方においてリード細線５がパワートラン
ジスタチツプ４と配線電極体２とを接続している
ことである。この場合、パワートランジスタチツ
プ４のエミツタ電極は第一の電極体であり、配線
電極体２は第二の電極体であり、配線電極体３は
第三の電極体である。第１図に示すチツプ状部材
６は、シリコンチツプであり、このシリコンチツ
プは、シリコン層６ａと、シリコン層６ａの上面
にシリコン酸化膜として形成された絶縁層６ｂ
と、シリコン層６ａの下面に形成された金属層６
ｃ（ニツケル層）とを有する。このニツケル層は
配線電極体３に半田７（第２図）等で固着されて
いる。

絶縁層６ｂを形成するシリコン酸化膜は他の半
導体チツプのシリコン酸化膜の形成工程を共用し
てシリコンウエハの熱酸化により容易に形成する
ことができる。よつて異種の新たな工程を増加す
ることなく絶縁層６ｂを形成することができる。
酸化膜は6000Å〜1μmの厚さで十分な絶縁耐圧を
得ることができる。同様に、前記ニツケル層も他
の半導体チツプの電極形成工程を共用してニツケ
ルメツキにより容易に形成することができる。従
つて、パワートランジスタチツプを支持電極体へ
固着する一連のダイボンデイング工程内におい
て、配線電極体にチツプ状部材６を半田（図示せ
ず）にて固着できるので、パワートランジスタチ
ツプ等の半導体チツプと同等に取扱うことができ
る。

本考案による絶縁物封止型半導体装置は種々の
半導体装置に応用可能である。例えば第１図に示
す実施例は第３図に示す樹脂封止型複合ICに適
用できる。この樹脂封止型複合ICはリードフレ
ームから形成された電極体１０及び電極体１０を
被覆する樹脂封止体１４とから成る。電極体１０
は、15本の外部リード１１と、外部リード１１の
各々に続く配線電極体１２と、特定の配線電極体
１２の大面積部である支持電極体１３とを有す
る。電極体１０中の支持電極体１３の一つには図
示の如くモノリシツクICチツプ１５が固着され、
他の支持電極体１３にはパワートランジスタチツ
プ４が固着されている。２つの配線電極体１２上
にはチツプ状部材６が固着されている。第３図で
は、明確に図示するため、チツプ状部材６に斜線
を付す。チツプ状部材６の上方に懸架されたリー
ド細線５はパワートランジスタチツプ４のエミツ
タ電極と配線電極体１２との間を接続している。
この際リード細線５は非接続である配線電極体１
２を１本跨いで接続されている。しかしリード細
線５の直下部分の非接続配線電極体１２にはチツ
プ状部材６が固着されており、これにより非接続
配線電極体１２とリード細線５との接触を防止で
きると共に、非接続配線電極体１２とリード細線
５との多重配線を良好に実現することができる。

２本のリード細線５の各々は上方から見たとき
チツプ状部材６の端部とほぼ直交しかつチツプ状
部材６の上面のほぼ中心線近傍を通つている。実
際の絶縁物封止型複合ICでは、リード細線５は
チツプ状部材６に接触せずこれより上方に浮いて
いる場合もあるが、チツプ状部材６に接触してい
ることもある。以上のように本実施例では、第１
図に示すようにチツプ状部材６を配線電極体３上
に載置することにより、リード細線５と配線電極
体３間の電気的短絡事故を完全に防止することが
できる。換言すれば、リード細線５が自重又は樹
脂注入圧力によつて大きく垂下しても、チツプ状
部材６がリード細線５を支持し、配線電極体との
接触を防止する。特に第３図のように第２のボン
デイング部が樹脂注入孔１６の近傍に位置すると
き有効である。また、チツプ状部材６の絶縁層６
ｂは、十分な絶縁耐圧を有するシリコン酸化膜で
形成されるため、絶縁層６ｂの上面と配線電極体
３間は完全な絶縁状態にある。従つて、リード細
線５が何等かの原因で大きく垂下してチツプ状部
材６の絶縁層６ｂと接触しても、リード細線５と
配線電極体３間は絶縁状態に維持されるため、電
気的短絡事故を回避することができる。また、チ
ツプ状部材６は塗布して形成された絶縁物とは異
なり配線電極体との接触を防止するのに十分な高
さを有するので、リード細線５の配線電極体３へ
の接触を有効に防止できると共に、支持電極体１
との接触防止効果も同時に得ることができる。

チツプ状部材６はパワートランジスタチツプ４
及びモノリシツクICチツプ１５と同一のダイボ
ンデイング工程にて配線電極体１２に固着するこ
とができるから、チツプ状部材６をリードフレー
ム上に固定するために新たな異種の工程を増加す
る必要はない。なお、第３図ではチツプ状部材
６、パワートランジスタチツプ４及びモノリシツ
クICチツプ１５を固着する部分の配線電極体１
２及び支持電極体１３には、予めクリーム半田
（ペースト状の半田）を印刷によつて形成してお
き、チツプ状部材６、パワートランジスタチツプ
４及びモノリシツクICチツプ１５をクリーム半
田の粘着力で仮固定し、後に加熱して半田を溶融
させる工程（リフロー工程）を通してこれらを固
定する。因に、チツプ状部材６の大きさの一例
は、縦2.3mm×横1.5mm×厚さ0.3〜0.5mmであり、
パワートランジスタチツプ４は、縦1.6mm×横1.6
mm×厚さ0.3mmであるから、チツプ状部材６を半
導体チツプと同等に取扱えることが理解されよ
う。

ここでチツプの側面をガラス膜で被覆してもよ
い。これにより、より完全な絶縁を得ることがで
きる。

本考案の上記実施例は種々の変更が可能であ
る。例えば、上記実施例ではシリコンウエハとし
てチツプ状部材６の構造を例示したが、本考案の
チツプ状部材６はこの構造に限定されない。しか
し、前記実施例のようにシリコンウエハを使用す
ると、別工程を増加することなくチツプ状部材を
形成できるので、生産効率の点で有利である。

また、リード細線がパワートランジスタチツプ
等の半導体チツプと配線電極体とを接続している
場合に限られない。即ち、第一の電極体と第二の
電極体は、リードフレーム、リードフレームに固
着された回路基板上に形成された電極、リードフ
レームやプリント基板上に固着された半導体チツ
プ等の電子素子の電極等、種々の電極が対象とな
る。更に、チツプ状部材６を固着する位置は配線
電極体に限られない。

考案の効果 本考案の絶縁物封止型半導体装置では、リード
細線直下の第三の電極体にチツプ状部材が載置さ
れているため、リード細線が大幅に垂下してもチ
ツプ状部材がリード細線を支持するので、リード
細線と第三の電極体との接触による電気的短絡事
故を完全に回避することができる。また、チツプ
状部材は半導体チツプの固着と同一の工程にて第
三の電極体上に載置することも可能であり、この
場合生産効率を実質的に低下することなく、電気
的短絡事故を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による絶縁物封止型半導体装置
の実施例を示す斜視図、第２図はチツプ状部材の
拡大断面図、第３図は第１図の実施例を応用した
樹脂封止型複合ICを示す平面図、第４図は従来
例を示す斜視図、第５図はネイルヘツドボンデイ
ング法によるリード細線の接続方法を示す工程図
であり、第５図Ａはリード細線の先端部にボール
を形成する状態、第５図Ｂは第一の電極体に第一
のボンデイング部を形成する状態、第５図Ｃはキ
ヤピラリを移動する状態、第５図Ｄは第二の電極
体に第二のボンデイング部を形成する状態、第５
図Ｅはリード細線を切断する状態を示す。 １……支持電極体、２……配線電極体（第一の
電極体）、３……配線電極体（第三の電極体）、４
……パワートランジスタチツプ（エミツタ電極は
第一の電極体）、６……チツプ状部材、６ａ……
シリコン層、６ｂ……絶縁層、６ｃ……金属層。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 第一の電極体と、第二の電極体と、前記第一の
   電極体と第二の電極体との間にリードフレームの
   一部として配置された第三の電極体と、該第三の
   電極体を跨いで前記第一の電極体と第二の電極体
   とを接続するリード細線と、前記第三の電極体の
   一方の主面に固着されたチツプ状部材とを備え、 前記リード細線と前記第三の電極体が交差する
   位置において、前記チツプ状部材の前記主面が前
   記リード細線と前記第三の電極体の間に位置する
   絶縁物封止型半導体装置において、 前記チツプ状部材は、シリコン層と、前記シリ
   コン層に形成され且つシリコン酸化膜として主面
   を形成する絶縁層と、前記シリコン層に付着され
   且つ前記第三の電極体に固着された金属層とを有
   することを特徴とする絶縁物封止型半導体装置。