DE102012224356A1 - Semiconductor device has terminals having planar portions that are extended in direction from interior of semiconductor device to outer side of device - Google Patents

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Abstract

The semiconductor device (100) has terminals (30) with a planar portion (30a) that is joined by an ultrasound joining process at a predetermined connecting portion. The terminals are bent, such that a certain space is formed over a surface of the terminal opposite to the surface which is joined to the planar portion at the connecting portion. The planar portions of all terminals are extended in a direction from the interior of semiconductor device to an outer side of the semiconductor device.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, die durch Ultraschallfügen hergestellt wird.The present invention relates to a semiconductor device manufactured by ultrasonic joining.

Weit verbreitet wurde ein Lötmittel verwendet, um einen Anschluss, der in einer Halbleitervorrichtung wie zum Beispiel einem Halbleiterchip vorgesehen ist, an ein Substrat und dergleichen zu fügen. In Folge eines Temperaturanstiegs während eines Betriebs eines Halbleiterchips und dergleichen konnte sich in den letzten Jahren das beim Lötfügen verwendete Lötmittel mit hoher Wahrscheinlichkeit lösen, wodurch es unmöglich wurde, einen hohen Grad an Zuverlässigkeit zu erreichen.A solder has been widely used to attach a terminal provided in a semiconductor device such as a semiconductor chip to a substrate and the like. As a result of a rise in temperature during operation of a semiconductor chip and the like, the solder used in solder joining has been likely to be released in recent years, making it impossible to achieve a high degree of reliability.

Daher wurde in den letzten Jahren eine Technik zum Ultraschallfügen eines Anschlusses entwickelt (nachfolgend als zugehöriger Stand der Technik A bezeichnet), wie er zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2006 278913 beschrieben wurde.Therefore, in recent years, a technique for ultrasonically joining a terminal has been developed (hereinafter referred to as related art A), as disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open Publication JP 2006 278913 has been described.

Bei dem zugehörigen Stand der Technik A ist jedoch ein Spitzenendabschnitt eines Anschlusses (Busschiene) in einem ausgesparten Teil vorgesehen, wodurch es für ein Ultraschallwerkzeug (Keil) zum Ultraschallfügen unmöglich wurde, zufrieden stellend an den Spitzenendabschnitt anzuschlagen. Daher konnten Ultraschallschwingungen von dem Ultraschallwerkzeug nicht ausreichend zu dem Spitzenendabschnitt des Anschlusses übertragen werden, was zu einem Problem führte, dass der Anschluss nicht mit einer ausreichenden Festigkeit befestigt werden konnte.In the related art A, however, a tip end portion of a terminal (bus bar) is provided in a recessed part, whereby it has become impossible for an ultrasonic ultrasonic splicer (wedge) to satisfactorily abut the tip end portion. Therefore, ultrasonic vibrations from the ultrasonic tool could not be sufficiently transmitted to the tip end portion of the terminal, resulting in a problem that the terminal could not be fixed with sufficient strength.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung mit Anschlüssen vorzusehen, die mit ausreichender Festigkeit befestigt sind.It is the object of the present invention to provide a semiconductor device with terminals fixed with sufficient strength.

Eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird durch Ultraschallfügen hergestellt. Die Halbleitervorrichtung hat viele Anschlüsse, die jeweils einen ebenen Abschnitt haben, der durch das Ultraschallfügen an einem vorbestimmten Verbindungsteil gefügt ist. Jeder der Anschlüsse ist so gebogen, dass ein bestimmter Raum über einer Fläche des Anschlusses gegenüber dessen Fläche ausgebildet ist, die an dem Verbindungsteil an dem ebenen Abschnitt gefügt ist. Alle ebenen Abschnitte von allen Anschlüssen erstrecken sich in einer Richtung von dem Inneren der Halbleitervorrichtung zu der Außenseite der Halbleitervorrichtung.A semiconductor device according to an aspect of the present invention is manufactured by ultrasonic bonding. The semiconductor device has many terminals each having a planar portion joined by ultrasonic bonding to a predetermined connection part. Each of the terminals is bent so that a certain space is formed above a surface of the terminal opposite to its surface joined to the connection part at the flat portion. All the planar portions of all the terminals extend in a direction from the inside of the semiconductor device to the outside of the semiconductor device.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Halbleitervorrichtung viele Anschlüsse, die jeweils einen ebenen Abschnitt haben, der an einem vorbestimmten Verbindungsteil durch Ultraschallfügen gefügt ist. Jeder der Anschlüsse ist so gebogen, dass ein bestimmter Raum über einer Fläche des Anschlusses gegenüber dessen Fläche ausgebildet ist, die an dem Verbindungsteil an dem ebenen Abschnitt gefügt ist. Alle ebenen Abschnitte von allen Anschlüssen erstrecken sich in einer Richtung von der Innenseite der Halbleitervorrichtung zu der Außenseite der Halbleitervorrichtung.According to the present invention, the semiconductor device has many terminals each having a planar portion joined to a predetermined connection part by ultrasonic bonding. Each of the terminals is bent so that a certain space is formed above a surface of the terminal opposite to its surface joined to the connection part at the flat portion. All the planar portions of all the terminals extend in a direction from the inside of the semiconductor device to the outside of the semiconductor device.

Somit wird es während des Ultraschallfügens einem Ultraschallwerkzeug zum Ultraschallfügen gestattet, leicht und zuverlässig an dem ebenen Abschnitt von jedem der Anschlüsse anzuschlagen. Somit kann jeder der Anschlüsse durch das Ultraschallfügen genau gefügt werden, so dass die Anschlüsse mit ausreichender Festigkeit während des Ultraschallfügens befestigt werden können. Dies ermöglicht es, eine Halbleitervorrichtung mit Anschlüssen vorzusehen, die mit einer ausreichenden Festigkeit befestigt werden.Thus, during ultrasound joining, an ultrasound tool for ultrasonically joining is allowed to strike the flat portion of each of the terminals easily and reliably. Thus, each of the terminals can be accurately pitched by ultrasonic bonding, so that the terminals can be fastened with sufficient strength during ultrasonic joining. This makes it possible to provide a semiconductor device having terminals fixed with sufficient strength.

Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden, detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.These and other features, aspects, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Struktur einer Halbleitervorrichtung eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels; 1 Fig. 12 is a perspective view of the structure of a semiconductor device of a first preferred embodiment;

2 zeigt die Struktur eines Anschlusses; 2 shows the structure of a terminal;

3 zeigt eine Ansicht, die die Dicke des Anschlusses beschreibt; 3 shows a view describing the thickness of the terminal;

4 zeigt die Struktur eines Anschlusses einer zweiten Abwandlung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels; 4 shows the structure of a terminal of a second modification of the first preferred embodiment;

5 zeigt ein anderes Beispiel der Struktur des Anschlusses der zweiten Abwandlung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels; 5 shows another example of the structure of the terminal of the second modification of the first preferred embodiment;

6 zeigt die Struktur eines Anschlusses einer dritten Abwandlung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels; 6 shows the structure of a terminal of a third modification of the first preferred embodiment;

7 zeigt eine Blockdarstellung der Struktur einer Halbleitervorrichtung, die als Vergleichsbeispiel angegeben ist; 7 Fig. 14 is a block diagram showing the structure of a semiconductor device given as a comparative example;

8 zeigt eine Ansicht eines Beispiels einer Anwendung eines Ultraschallwerkzeugs auf die Halbleitervorrichtung, das als Vergleichsbeispiel angegeben ist. 8th FIG. 12 is a view of an example of an application of an ultrasonic tool to the semiconductor device given as a comparative example. FIG.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

Bei der nachfolgenden Beschreibung werden gemeinsame Komponenten durch dieselben Bezugszeichen identifiziert. Diese Komponenten haben dieselben Namen und dieselben Funktionen. Somit brauchen diese Komponenten in einigen Fällen nicht im Einzelnen beschrieben werden. In the following description, common components are identified by the same reference numerals. These components share the same names and functions. Thus, these components may not be described in detail in some cases.

Die Maße, Materialien und Formen der Komponenten sowie die Positionen der Komponenten relativ zueinander, die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Beispiel angegeben sind, werden geändert, wenn dies gemäß der Struktur einer Vorrichtung angemessen ist, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, oder gemäß verschiedenen Bedingungen, und sie sollen die vorliegende Erfindung nicht beschränken. In einigen Fällen kann sich das Maß von jeder Komponente, die in den Zeichnungen dargestellt ist, von dessen tatsächlichem Maß unterscheiden.The dimensions, materials and shapes of the components as well as the positions of the components relative to each other, which are exemplified in the preferred embodiment, are changed as appropriate according to the structure of a device to which the present invention is applied or according to various Conditions, and they are not intended to limit the present invention. In some cases, the amount of each component shown in the drawings may differ from its actual size.

<Vergleichsbeispiel><Comparative Example>

Die 7 zeigt eine Blockdarstellung der Struktur einer Halbleitervorrichtung 1000, das als Vergleichsbeispiel angegeben ist. In der 7 sind die X-, Y- und Z-Richtung senkrecht zueinander. Die X-, Y- und Z-Richtung, die in den folgenden Zeichnungen gezeigt sind, sind ebenfalls senkrecht zueinander. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Richtung einschließlich der X-Richtung und einer Richtung entgegen der X-Richtung auch als eine X-Achsenrichtung bezeichnet. In der nachfolgenden Beschreibung werden eine Richtung einschließlich der Y-Richtung und einer Richtung entgegen der Y-Richtung auch als eine Y-Achsenrichtung bezeichnet. Des Weiteren werden in der nachfolgenden Beschreibung eine Richtung einschließlich der Z-Richtung und einer Richtung entgegen der Z-Richtung auch als eine Z-Achsenrichtung bezeichnet.The 7 shows a block diagram of the structure of a semiconductor device 1000 , which is given as a comparative example. In the 7 the X, Y and Z directions are perpendicular to each other. The X, Y, and Z directions shown in the following drawings are also perpendicular to each other. In the following description, the direction including the X direction and a direction opposite to the X direction are also referred to as an X axis direction. In the following description, a direction including the Y direction and a direction opposite to the Y direction are also referred to as a Y-axis direction. Further, in the following description, a direction including the Z direction and a direction opposite to the Z direction will also be referred to as a Z axis direction.

Die Halbleitervorrichtung 1000 hat eine Basis 10, sechs Substrate 20 und drei Anschlüsse 40. Zur Vereinfachung der Darstellung ist ein Gehäuse zum Unterbringen der Basis 10 und der Substrate 20 nicht in der 7 gezeigt.The semiconductor device 1000 has a base 10 , six substrates 20 and three connections 40 , For ease of illustration, a housing for housing the base 10 and the substrates 20 not in the 7 shown.

Die Basis 10 ist eine Basisplatte mit der Form einer Platte. Die sechs Substrate 20 sind an einer Hauptfläche der Basis 10 befestigt. Als ein Beispiel sind die sechs Substrate 20 in zwei Reihen und drei Spalten angeordnet.The base 10 is a base plate in the form of a plate. The six substrates 20 are on a major surface of the base 10 attached. As an example, the six substrates 20 arranged in two rows and three columns.

Jedes der Substrate 20 ist zum Beispiel mit einer Schaltantriebsschaltung versehen. Die Schaltantriebsschaltung bildet zum Beispiel eine Wechselrichterschaltung. Jedes der Substrate 20 ist mit einem in den Zeichnungen nicht gezeigten Verbindungsteil versehen, der eine Steuerspannung und dergleichen aufnimmt, die auf die Schaltantriebsschaltung aufzubringen ist.Each of the substrates 20 is provided, for example, with a switching drive circuit. The switching drive circuit constitutes, for example, an inverter circuit. Each of the substrates 20 is provided with a connection part, not shown in the drawings, which receives a control voltage and the like, which is to be applied to the switching drive circuit.

Die drei Anschlüsse 40 sind an dem in den Zeichnungen nicht gezeigten Gehäuse an Positionen über den Anschlüssen 40 befestigt. Somit bewegen sich die Anschlüsse 40 hauptsächlich nicht. Die drei Anschlüsse 40 sind zur Außenseite des Gehäuses für eine Verbindung mit der Außenseite geführt. Die drei Anschlüsse 40 sind in der Y-Achsenrichtung ausgerichtet.The three connections 40 are on the housing, not shown in the drawings, at positions above the terminals 40 attached. Thus, the connections move 40 mainly not. The three connections 40 are led to the outside of the housing for connection to the outside. The three connections 40 are aligned in the Y-axis direction.

Jeder der Anschlüsse 40 hat eine verzweigte Form. Jeder der Anschlüsse 40 hat zwei ebene Abschnitte 40a, die parallel zu Hauptflächen der Substrate 20 sind. Jeder der ebenen Abschnitte 40a ist durch Biegen eines Spitzenendabschnitts eines entsprechenden Anschlusses 40 der Anschlüsse 40 ausgebildet. Alle ebenen Abschnitte 40a erstrecken sich in der Y-Richtung. Das Biegen von einem der ebenen Abschnitte 40a des entsprechenden Anschlusses 40 macht diesen Anschluss 40 unbewegbar (ortsfest).Each of the connections 40 has a branched shape. Each of the connections 40 has two level sections 40a parallel to major surfaces of the substrates 20 are. Each of the flat sections 40a is by bending a tip end portion of a corresponding terminal 40 the connections 40 educated. All flat sections 40a extend in the Y direction. The bending of one of the flat sections 40a the corresponding connection 40 make this connection 40 immovable (stationary).

Ein Ultraschallwerkzeug 200 zum Ultraschallfügen wird zum Fügen der Anschlüsse 40 verwendet. Das Ultraschallwerkzeug 200 ist eines, das im Allgemeinen zum Ultraschallfügen verwendet wird, so dass es nicht im Einzelnen beschrieben wird. Das Ultraschallwerkzeug 200 wird als Nächstes kurz beschrieben. Das Ultraschallwerkzeug 200 schwingt im Ultraschallbereich in einer vorbestimmten Richtung und bringt einen Druck auf ein Fügeziel auf, um dadurch ein Ultraschallfügen zu verwirklichen.An ultrasonic tool 200 for ultrasonic joining is used to join the connections 40 used. The ultrasonic tool 200 is one that is commonly used for ultrasound joining, so it will not be described in detail. The ultrasonic tool 200 will be briefly described next. The ultrasonic tool 200 vibrates in the ultrasonic range in a predetermined direction and applies pressure to a joining target, thereby realizing ultrasonic joining.

Hierbei wird zum Beispiel angenommen, dass das Ultraschallwerkzeug 200 im Ultraschallbereich in der Y-Achsenrichtung schwingt, und dass sich das Ultraschallwerkzeug 200 während des Ultraschallfügens in der Y-Achsenrichtung bewegt.For example, it is assumed that the ultrasonic tool 200 vibrates in the ultrasonic range in the Y-axis direction, and that the ultrasonic tool 200 during ultrasonic joining in the Y-axis direction.

Das Ultraschallwerkzeug 200 bringt einen Druck auf alle ebenen Abschnitte 40a von allen Anschlüssen 40 auf und überträgt eine Ultraschallschwingung zu den ebenen Abschnitten 40a (Anschlüssen 40), wodurch alle ebenen Abschnitte 40a an die Verbindungsteile des Substrats 20 gefügt werden.The ultrasonic tool 200 puts pressure on all the flat sections 40a from all connections 40 and transmits ultrasonic vibration to the flat portions 40a (ports 40 ), making all the flat sections 40a to the connecting parts of the substrate 20 be joined.

Zwei ebene Abschnitte 40a von jedem Anschluss 40 werden an zwei jeweilige Verbindungsteile der beiden Substrate 20 gefügt, die in einer Spalte (in der X-Richtung) angeordnet sind. Somit kann das Verbindungsteil, das an den entsprechenden ebenen Abschnitt 40a des entsprechenden Anschlusses 40 zu fügen ist, einer elektrischen Spannung ausgesetzt werden, die von einem dieser Anschlüsse 40 aufgebracht wird.Two level sections 40a from every connection 40 are attached to two respective connecting parts of the two substrates 20 joined, which are arranged in a column (in the X direction). Thus, the connecting part, to the corresponding planar section 40a the corresponding connection 40 To add is to be exposed to an electrical voltage coming from one of these terminals 40 is applied.

Eine herkömmliche Art zum Fügen unter Verwendung eines Lötmittels ist nicht erforderlich, um die Orientierungen der Anschlüsse 40 (ebene Abschnitte 40a) zu berücksichtigen. Jedoch ändert sich beim Ultraschallfügen eine Fügefestigkeit stark in Abhängigkeit von den Orientierungen der Anschlüsse.A conventional way of joining using a solder is not necessary to the orientations of the terminals 40 (level sections 40a ). However, the changes Ultrasonic joining a joint strength greatly depending on the orientations of the terminals.

Die ebenen Abschnitte 40a von allen Anschlüssen 40 der Halbleitervorrichtung 1000, die in 7 gezeigt ist, erstrecken sich in der Y-Richtung. Falls in diesem Fall das Ultraschallwerkzeug 200 eine kurze Länge hat, sorgen die Orientierungen der in der 7 gezeigten Anschlüsse 40 dafür, dass sich das Ultraschallwerkzeug 200 mit dem Anschluss 40 an der Vorderseite überlagert, so dass das Ultraschallwerkzeug 200 den Anschluss 40 an der Rückseite nicht erreichen kann.The flat sections 40a from all connections 40 the semiconductor device 1000 , in the 7 is shown extending in the Y direction. If in this case the ultrasonic tool 200 has a short length, the orientations in the 7 shown connections 40 for making the ultrasonic tool 200 with the connection 40 superimposed on the front, leaving the ultrasonic tool 200 the connection 40 can not reach at the back.

Bei der Struktur der Halbleitervorrichtung 1000 sollte ein Spitzenendabschnitt des Ultraschallwerkzeugs 200 erweitert werden, damit das Ultraschallwerkzeug 200 in einer Richtung schwingt, die die Anschlüsse 40 in einfacher Weise im Ultraschallbereich schwingen lässt. Der Spitzenendabschnitt des Ultraschallwerkzeugs 200 entspricht dessen Abschnitt, der sich in der Z-Achsenrichtung erstreckt. Genauer gesagt ermöglicht die Erweiterung des Spitzenendabschnitts des Ultraschallwerkzeugs 200, dass das Ultraschallwerkzeug 200 den Anschluss 40 an der Rückseite erreicht, wodurch es möglich wird, ein Ultraschallfügen zu verwirklichen.In the structure of the semiconductor device 1000 should be a tip end portion of the ultrasonic tool 200 be extended so that the ultrasonic tool 200 swinging in one direction that the connections 40 vibrate easily in the ultrasonic range. The tip end portion of the ultrasonic tool 200 corresponds to its portion which extends in the Z-axis direction. More specifically, the extension of the tip end portion of the ultrasonic tool enables 200 that the ultrasonic tool 200 the connection 40 reached at the back, making it possible to realize an ultrasonic joining.

Jedoch erschwert die Erweiterung des Spitzenendabschnitts des Ultraschallwerkzeugs 200 wiederum die Energieübertragung (Ultraschallschwingung) zu den Anschlüssen 40 (ebene Abschnitte 40a), was zu einer Reduzierung der Fügefestigkeit beim Ultraschallfügen führt. Genauer gesagt verschlechtert die Erweiterung des Spitzenendabschnitts des Ultraschallwerkzeugs 200 eine Übertragung der Ultraschallenergie, was zu einer Reduzierung der Fügefestigkeit führt.However, the extension of the tip end portion of the ultrasonic tool makes it difficult 200 turn the power transmission (ultrasonic vibration) to the terminals 40 (level sections 40a ), which leads to a reduction of the joining strength during ultrasonic joining. More specifically, the extension of the tip end portion of the ultrasonic tool deteriorates 200 a transmission of the ultrasonic energy, which leads to a reduction in the joint strength.

Als Reaktion darauf wird das Ultraschallwerkzeug 200 veranlasst, in der X-Achsenrichtung im Ultraschallbereich zu schwingen, wie dies in 8 gezeigt ist. In diesem Fall kann das Ultraschallwerkzeug 200 zwischen den Anschlüssen 40 platziert werden, wohingegen eine mechanische Spannung zum Bewegen der Anschlüsse 40 während des Ultraschallfügens vergrößert wird. Somit wird in diesem Fall Energie (Ultraschallschwingung) von dem Ultraschallwerkzeug 200 verloren, da diese nicht ausreichend übertragen wird, was zu einer Reduzierung der Fügefestigkeit der Anschlüsse 40 führt.In response, the ultrasonic tool becomes 200 caused to vibrate in the X-axis direction in the ultrasonic range, as in 8th is shown. In this case, the ultrasonic tool 200 between the connections 40 whereas a mechanical tension is used to move the terminals 40 is increased during ultrasound joining. Thus, in this case, energy (ultrasonic vibration) from the ultrasonic tool 200 lost because this is not transmitted sufficiently, resulting in a reduction in the joint strength of the connections 40 leads.

Beim Ultraschallfügen in einer Struktur wie zum Beispiel in 8, bei der sich die ebenen Abschnitte 40a in der Y-Richtung erstrecken (die Richtung, in der die Anschlüsse 40a ausgerichtet sind), wird folgendermaßen ein zusätzliches Problem erzeugt. Zunächst wird zum Beispiel angenommen, dass einer der ebenen Abschnitte 40a des Anschlusses 40 per Ultraschall gefügt wird, während der andere der ebenen Abschnitte 40a von diesem Anschluss 40 nicht per Ultraschall gefügt wird.Ultrasonic joining in a structure such as in 8th in which are the flat sections 40a extend in the Y direction (the direction in which the terminals 40a aligned), an additional problem is created as follows. First, for example, it is assumed that one of the planar sections 40a of the connection 40 Ultrasound is added while the other of the flat sections 40a from this connection 40 not joined by ultrasound.

Falls in diesem Fall das Ultraschallwerkzeug 200 zum Schwingen im Ultraschallbereich in der X-Achsenrichtung veranlasst wird, um die Ultraschallschwingung zu dem anderen ebenen Abschnitt 40a zu übertragen, der sich in der Y-Richtung erstreckt, um ihn per Ultraschall zu fügen, wird die Schwingung einfach zu einem der bereits gefügten ebenen Abschnitte 40a übertragen. Dies reduziert die Fügefestigkeit von dem einem der ebenen Abschnitte 40a, und des Weiteren kann sich dieser ebene Abschnitt 40a mit hoher Wahrscheinlichkeit ablösen.If in this case the ultrasonic tool 200 is caused to oscillate in the ultrasonic range in the X-axis direction to the ultrasonic vibration to the other flat portion 40a To transmit, which extends in the Y-direction to add it by ultrasound, the vibration simply becomes one of the already joined flat sections 40a transfer. This reduces the joint strength of one of the flat sections 40a , and further, this flat section may be 40a with high probability replace.

<Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel><First Preferred Embodiment>

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist zum Lösen der vorstehend beschriebenen Probleme beabsichtigt, die bei dem Vergleichsbeispiel auftreten.A preferred embodiment is intended to solve the above-described problems occurring in the comparative example.

Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Struktur einer Halbleitervorrichtung 100 eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels. Die Halbleitervorrichtung 100 wird durch Ultraschallfügen hergestellt, wie dies später im Einzelnen beschrieben wird.The 1 shows a perspective view of the structure of a semiconductor device 100 a first preferred embodiment. The semiconductor device 100 is made by ultrasonic bonding, as described in detail later.

Unter Bezugnahme auf die 1 hat die Halbleitervorrichtung 100 eine Basis 10, sechs Substrate 20 und drei Anschlüsse 30. Zur Vereinfachung der Darstellung ist ein Gehäuse zum Unterbringen der Basis 10 und der Substrate 20 nicht in der 1 gezeigt.With reference to the 1 has the semiconductor device 100 One Base 10 , six substrates 20 and three connections 30 , For ease of illustration, a housing for housing the base 10 and the substrates 20 not in the 1 shown.

Die Anzahl der Substrate 20 ist nicht auf sechs beschränkt, sondern sie kann ebenfalls acht oder mehr betragen. In ähnlicher Weise ist die Anzahl der Anschlüsse 30 nicht auf drei beschränkt, sondern sie kann auch vier oder mehr betragen.The number of substrates 20 is not limited to six, but it can also be eight or more. Similarly, the number of connections 30 not limited to three, but it can be four or more.

Die sechs Substrate 20 sind an einer Hauptfläche der Basis 10 befestigt. Als ein Beispiel sind die sechs Substrate 20 in zwei Reihen und drei Spalten angeordnet.The six substrates 20 are on a major surface of the base 10 attached. As an example, the six substrates 20 arranged in two rows and three columns.

Jedes der Substrate 20 ist zum Beispiel mit einer Schaltantriebsschaltung versehen. Diese Schaltantriebsschaltung bildet zum Beispiel eine Wechselrichterschaltung. Jedes der Substrate 20 ist mit einem in den Zeichnungen nicht gezeigten Verbindungsteil versehen, der eine elektrische Steuerspannung und dergleichen aufnimmt, die auf die Schaltantriebsschaltung aufzubringen ist.Each of the substrates 20 is provided, for example, with a switching drive circuit. This switching drive circuit constitutes, for example, an inverter circuit. Each of the substrates 20 is provided with a connection part, not shown in the drawings, which receives an electrical control voltage and the like, which is to be applied to the switching drive circuit.

Die drei Anschlüsse 30 sind an dem in den Zeichnungen nicht gezeigten Gehäuse an Positionen über den Anschlüssen 30 befestigt. Somit bewegen sich die Anschlüsse 30 hauptsächlich nicht. Die drei Anschlüsse 30 sind zur Außenseite des Gehäuses für eine Verbindung mit der Außenseite geführt. Die drei Anschlüsse 30 sind in der Y-Achsenrichtung ausgerichtet.The three connections 30 are on the housing, not shown in the drawings, at positions above the terminals 30 attached. Thus, the connections move 30 mainly not. The three connections 30 are to the outside of the housing for made a connection with the outside. The three connections 30 are aligned in the Y-axis direction.

Die 2 zeigt die Struktur des Anschlusses 30.The 2 shows the structure of the connection 30 ,

Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 hat jeder Anschluss 30 eine verzweigte Form. Der Anschluss 30 hat zwei ebene Abschnitte 30a, die parallel zu Hauptflächen der Substrate 20 sind. Jeder der ebenen Abschnitte 30a ist durch Biegen eines Spitzenendabschnitts eines entsprechenden Anschlusses 30 der Anschlüsse 30 ausgebildet. Genauer gesagt ist jeder der Anschlüsse 30 so gebogen, dass ein bestimmter Raum über Flächen des Anschlusses 30 gegenüber dessen Flächen ausgebildet ist, die an die Verbindungsteile an den ebenen Abschnitten 30a gefügt sind. Alle ebenen Abschnitte 30a von allen Anschlüssen 30 erstrecken sich in einer Richtung von der Innenseite der Halbleitervorrichtung 100 zu der Außenseite der Halbleitervorrichtung 100. Genauer gesagt erstrecken sich die ebenen Abschnitte 30a in einer Richtung, in der eine US-Schwingung (Ultraschallschwingung) leicht verwirklicht wird.With reference to the 1 and 2 everyone has connection 30 a branched shape. The connection 30 has two level sections 30a parallel to major surfaces of the substrates 20 are. Each of the flat sections 30a is by bending a tip end portion of a corresponding terminal 30 the connections 30 educated. More precisely, each of the connections 30 so bent that a certain space over surfaces of the connection 30 is formed opposite to the surfaces of which are connected to the connecting parts at the flat portions 30a are joined. All flat sections 30a from all connections 30 extend in a direction from the inside of the semiconductor device 100 to the outside of the semiconductor device 100 , More specifically, the flat sections extend 30a in a direction in which a US vibration (ultrasonic vibration) is easily realized.

Genauer gesagt erstrecken sich zwei ebene Abschnitte 30a von jedem der Anschlüsse 30 in unterschiedlichen Richtungen in der X-Achsenrichtung. Genauer gesagt sind alle ebenen Abschnitte 30a von allen Anschlüssen 30 so angeordnet, dass sie eine Bewegung des Ultraschallwerkzeuges 200 nicht unterbrechen.More specifically, two planar sections extend 30a from each of the connections 30 in different directions in the X-axis direction. More precisely, all are flat sections 30a from all connections 30 arranged so that they move the ultrasonic tool 200 do not interrupt.

Jeder der Anschlüsse 30 hat des Weiteren aufrechte Abschnitte 30b. Die aufrechten Abschnitte 30b sind Abschnitte mit ebenen Formen, die im Wesentlichen vertikal zu den ebenen Abschnitten sind.Each of the connections 30 also has upright sections 30b , The upright sections 30b are sections with planar shapes that are substantially vertical to the planar sections.

Das vorstehend erwähnte Ultraschallwerkzeug 200 zum Ultraschallfügen wird zum Fügen der Anschlüsse 30 verwendet.The above-mentioned ultrasonic tool 200 for ultrasonic joining is used to join the connections 30 used.

Hierbei wird zum Beispiel angenommen, dass das Ultraschallwerkzeug 200 im Ultraschallbereich in der X-Achsenrichtung schwingt, und dass sich das Ultraschallwerkzeug 200 in der X-Achsenrichtung während des Ultraschallfügens bewegt.For example, it is assumed that the ultrasonic tool 200 vibrates in the ultrasonic range in the X-axis direction, and that the ultrasonic tool 200 moved in the X-axis direction during ultrasonic joining.

Das Ultraschallwerkzeug 200 bringt einen Druck auf alle ebenen Abschnitte 30a von jedem der Anschlüsse 30 auf, und es überträgt eine Ultraschallschwingung zu den ebenen Abschnitten 30a (Anschlüsse 30), wodurch alle ebenen Abschnitte 30a an die Verbindungsteile der Substrate 20 gefügt werden. Genauer gesagt werden die ebenen Abschnitte 30a an die vorbestimmten Verbindungsteile durch Ultraschallfügen gefügt.The ultrasonic tool 200 puts pressure on all the flat sections 30a from each of the connections 30 and transmits ultrasonic vibration to the flat portions 30a (Connections 30 ), making all the flat sections 30a to the connecting parts of the substrates 20 be joined. More specifically, the flat sections 30a joined to the predetermined connecting parts by ultrasonic joining.

Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist jeder der Anschlüsse 30 so gebogen, dass ein bestimmter Raum über Flächen des Anschlusses 30 gegenüber dessen Flächen ausgebildet ist, die an den Verbindungsteilen an den ebenen Abschnitten 30a gefügt werden. Wie dies vorstehend beschrieben ist, erstrecken sich zwei ebene Abschnitte 30a von jedem der Anschlüsse 30 in unterschiedlichen Richtungen in der X-Achsenrichtung.As described above, each of the terminals is 30 so bent that a certain space over surfaces of the connection 30 is formed opposite to the surfaces of which at the connecting parts to the flat portions 30a be joined. As described above, two planar sections extend 30a from each of the connections 30 in different directions in the X-axis direction.

Bei der resultierenden Struktur wird es dem Ultraschallwerkzeug 200 gestattet, leicht und zuverlässig an den ebenen Abschnitten 30a von jedem der Anschlüsse 30 anzuschlagen. Somit kann jeder der Anschlüsse 30 genau gefügt werden, so dass die Anschlüsse 30 mit einer ausreichenden Festigkeit während des Ultraschallfügens befestigt werden können. Dies ermöglicht es, eine Halbleitervorrichtung 100 mit Anschlüssen vorzusehen, die mit ausreichender Festigkeit befestigt sind. Somit wird die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 100 verbessert.In the resulting structure, it becomes the ultrasonic tool 200 allowed, easy and reliable on the flat sections 30a from each of the connections 30 to strike. Thus, each of the ports 30 be precisely joined, so the connections 30 can be fixed with sufficient strength during ultrasonic joining. This allows a semiconductor device 100 provide with connections that are fastened with sufficient strength. Thus, the reliability of the semiconductor device becomes 100 improved.

Auch wenn ein Spitzenendabschnitt des Ultraschallwerkzeugs 200 eine kurze Länge hat, verwirklicht die vorstehend beschriebene Form der Anschlüsse 30 ein einfaches Ultraschallfügen der Anschlüsse 30.Even if a tip end portion of the ultrasonic tool 200 has a short length, realizes the above-described shape of the terminals 30 a simple ultrasonic joining of the connections 30 ,

Es wird zum Beispiel angenommen, dass die Anschlüsse 30 eine Dicke von 1,5 mm, eine Breite von 5,0 mm, eine Höhe von 10 mm und einen Abstand zwischen Anschlussfügestellen von 40 mm haben. Der Abstand zwischen Anschlussfügestellen ist ein Intervall (Abstand) zwischen zwei aufrechten Abschnitten 30b von jedem der Anschlüsse 30. In diesem Fall beträgt die mechanische Spannung von jedem der Anschlüsse 30, die dann wirkt, wenn einer seiner ebenen Abschnitte 30 gefügt ist und versucht wird, den anderen ebenen Abschnitt 30a zu fügen, ungefähr das 1/11-Fache der mechanischen Spannung der Anschlüsse 40. Genauer gesagt kann die mechanische Spannung (Widerstandskraft) der Anschlüsse 30 kleiner als jene der Anschlüsse 40 vorgesehen werden.For example, it is assumed that the connections 30 a thickness of 1.5 mm, a width of 5.0 mm, a height of 10 mm and a distance between connection points of 40 mm. The distance between terminal joints is an interval between two upright sections 30b from each of the connections 30 , In this case, the mechanical stress of each of the terminals is 30 which then acts when one of its flat sections 30 is joined and tried the other level section 30a to add about 1/11 times the mechanical tension of the connections 40 , More specifically, the mechanical stress (resistance) of the terminals 30 smaller than those of the connections 40 be provided.

So wird es nur den ebenen Abschnitten 30a gestattet, während des Ultraschallfügens einfach zu schwingen. Somit werden die Anschlüsse 30 unter geringerer mechanischer Spannung verformt, so dass sie einfach gefügt werden können. Dies bedeutet, dass die Anschlüsse 30 auch unter geringerer mechanischer Spannung per Ultraschall gefügt werden können, wodurch es möglich wird, die Anschlüsse 30 unter stabilen US-Fügebedingungen (Ultraschallfügebedingungen) zu fügen. Zusätzlich wird keine ernsthafte Positionsabweichung erzeugt, so dass die Anschlüsse 30 mit einem hohen Genauigkeitsgrad gefügt werden können.So it is only the flat sections 30a allowed to vibrate easily during ultrasound joining. Thus, the connections become 30 deformed under lower mechanical stress, so that they can be easily joined. This means that the connections 30 Even under less mechanical tension can be joined by ultrasound, which makes it possible, the connections 30 under stable US conditions (ultrasonic conditions). In addition, no serious positional deviation is generated so that the terminals 30 can be joined with a high degree of accuracy.

<Erste Abwandlung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels> <First modification of the first preferred embodiment>

Die Widerstandskraft des Anschlusses 30, der während des Ultraschallfügens in der X-Achsenrichtung schwingt, ist proportional zur dritten Potenz der Dicke des Anschlusses 30. Des Weiteren reduziert eine Reduzierung der Dicke der aufrechten Abschnitte 30b die mechanische Spannung des Anschlusses 30, die während des Ultraschallfügens wirkt. So verwirklicht im Allgemeinen eine kleinere Dicke eines Anschlusses ein weiter vereinfachtes Fügen des Anschlusses durch Ultraschallfügen.The resistance of the connection 30 which oscillates in the X-axis direction during ultrasonic joining is proportional to the cube of the thickness of the terminal 30 , Furthermore, reducing the thickness of the upright sections reduces 30b the mechanical tension of the connection 30 which acts during ultrasound joining. Thus, in general, a smaller thickness of a terminal realizes further simplified joining of the terminal by ultrasonic joining.

Der Anschluss 30 wird an zwei Positionen (an zwei ebenen Abschnitten 30a) gefügt. Falls einer der ebenen Abschnitte 30a des Anschlusses 30 gefügt ist, ist somit der Anschluss 30 während des Fügens des anderen ebenen Abschnitts 30a befestigt.The connection 30 becomes at two positions (at two level sections 30a ). If one of the flat sections 30a of the connection 30 is joined, is thus the connection 30 while joining the other flat section 30a attached.

Hierbei wird zum Beispiel angenommen, dass der Anschluss 30 eine einheitliche Dicke von 1,5 mm hat. In diesem Fall erhöht die große Dicke der Anschlüsse 30 die Festigkeit des Anschlusses 30. Falls einer der ebenen Abschnitte 30a befestigt ist, schwingt somit der Anschluss 30 kaum während des Ultraschallfügens des anderen ebenen Abschnitts 30a. Infolgedessen kann eine Schwingungsenergie von dem Ultraschallwerkzeug 200 nicht vollständig zu dem Anschluss 30 übertragen werden, was zu einer reduzierten Fügefestigkeit führt.For example, it is assumed that the port 30 has a uniform thickness of 1.5 mm. In this case, increases the large thickness of the connections 30 the strength of the connection 30 , If one of the flat sections 30a is attached, thus swinging the connection 30 barely during ultrasonic joining of the other flat section 30a , As a result, vibration energy from the ultrasonic tool 200 not completely to the connection 30 be transferred, which leads to a reduced joint strength.

Bei der ersten Abwandlung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels wird somit die Dicke der aufrechten Abschnitte 30b kleiner gestaltet als jene des anderen Teils des Anschlusses 30. Insbesondere gilt unter der Annahme, dass die Dicke der aufrechten Abschnitte 30b T1 ist und dass jene der ebenen Abschnitte 30a T2 ist, eine Bedingung T1 < T2.In the first modification of the first preferred embodiment, therefore, the thickness of the upright portions 30b designed smaller than those of the other part of the connection 30 , In particular, assuming that the thickness of the upright sections 30b T1 is and that of the plane sections 30a T2 is a condition T1 <T2.

Zusätzlich gilt unter der Annahme, dass eine Dicke eines Teil des Anschlusses 30 außer den aufrechten Abschnitten 30b und den ebenen Abschnitten 30a davon T3 ist, eine Bedingung T1 < T3. Die Dicke T3 kann gleich der Dicke T2 sein.In addition, supposing that a thickness of a part of the terminal 30 except the upright sections 30b and the flat sections 30a of which T3 is a condition T1 <T3. The thickness T3 may be equal to the thickness T2.

Hinsichtlich der Stromstärke, die durch einen Strom durch den Anschluss 30 verwirklicht werden kann, kann zum Beispiel die Dicke des Anschlusses 30 extrem reduziert werden. Falls die Dicken T2 und T3 1,5 mm betragen, wird somit zum Beispiel die Dicke T1 auf 1,0 mm festgelegt. In diesem Falle wird die mechanische Spannung des Anschlusses 30 etwa 30% von seiner mechanischen Spannung, die dann wirkt, falls die Dicken T1 und T2 gleich sind.Regarding the amperage caused by a current through the terminal 30 can be realized, for example, the thickness of the terminal 30 be extremely reduced. For example, if the thicknesses T2 and T3 are 1.5 mm, the thickness T1 is set to 1.0 mm. In this case, the mechanical tension of the connection 30 about 30% of its mechanical stress, which then acts if the thicknesses T1 and T2 are the same.

Hinsichtlich der Stromstärke, die durch einen Strom durch den Anschluss 30 bewirkt werden kann, kann zum Beispiel die Breite des Anschlusses 30 vergrößert werden. Als ein Beispiel kann die Breite des Anschlusses 30 auf das 1,5-Fache seines Ursprungswertes vergrößert werden, während der Querschnittsflächeninhalt des Anschlusses 30 auf denselben Wert aufrechterhalten wird. In diesem Fall wird die mechanische Spannung des Anschlusses 30 etwa die Hälfte (44%) seiner mechanischen Spannung, die dann wirkt, bevor die Breite vergrößert wird.Regarding the amperage caused by a current through the terminal 30 For example, the width of the port can be effected 30 be enlarged. As an example, the width of the port 30 be increased to 1.5 times its original value, while the cross-sectional area of the connection 30 is maintained at the same value. In this case, the mechanical tension of the connection 30 about half (44%) of its mechanical tension, which then acts before the width is increased.

Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann durch Gestalten der Dicke der aufrechten Abschnitte 30b auf einen kleineren Wert als jenen des anderen Teils des Anschlusses 30 die mechanische Spannung (Widerstandskraft) des Anschlusses 30 weiter reduziert werden. Dies ermöglicht ein Biegen des Anschlusses 30 mit einem höheren Genauigkeitsgrad.As described above, by shaping the thickness of the upright portions 30b to a smaller value than that of the other part of the terminal 30 the mechanical tension (resistance) of the connection 30 be further reduced. This allows bending of the connection 30 with a higher degree of accuracy.

<Zweite Abwandlung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels><Second Modification of First Preferred Embodiment>

Bei einer zweiten Abwandlung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels erreicht ein Anschluss einen Biegeeffekt.In a second modification of the first preferred embodiment, a terminal achieves a bending effect.

Die 4 zeigt die Struktur eines Anschlusses 30 der zweiten Abwandlung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels.The 4 shows the structure of a connection 30 the second modification of the first preferred embodiment.

Verglichen mit den Anschlüssen 30 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels hat der Anschluss 30 gemäß der 4 des Weiteren gebogene Abschnitte 31, die einen Biegeeffekt zum Abschwächen einer externen Kraft erzielen, die über dem Anschluss 30 aufgebracht wird.Compared with the connections 30 of the first preferred embodiment has the terminal 30 according to the 4 further curved sections 31 that achieve a bending effect to attenuate an external force that over the terminal 30 is applied.

Die Form der gebogenen Abschnitte 31 ist nicht auf jene beschränkt, die in der 4 gezeigt ist, aber sie kann auch jene Form haben, die in der 5 gezeigt ist.The shape of the curved sections 31 is not limited to those in the 4 is shown, but it can also have that shape in the 5 is shown.

Das Vorsehen der gebogenen Abschnitte 31 an den Anschlüssen 30 ermöglicht es, die mechanische Spannung (Widerstandskraft) des Anschlusses 30 weiter zu reduzieren. Dies ermöglicht ein Biegen des Anschlusses 30 mit einem höheren Genauigkeitsgrad.The provision of the bent sections 31 at the connections 30 allows the mechanical tension (resistance) of the connection 30 continue to reduce. This allows bending of the connection 30 with a higher degree of accuracy.

<Dritte Abwandlung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels><Third Modification of First Preferred Embodiment>

Wie dies in der 6 gezeigt ist, kann jeder der aufrechten Abschnitte 30b des Anschlusses 30 mit einem Schlitz 32 versehen sein.Like this in the 6 Shown is any of the upright sections 30b of the connection 30 with a slot 32 be provided.

Dies ermöglicht es, die mechanische Spannung (Widerstandskraft) des Anschlusses 30 weiter zu reduzieren. Somit kann der Anschluss 30 mit einem hohen Genauigkeitsgrad gefügt werden.This allows the mechanical stress (resistance) of the terminal 30 continue to reduce. Thus, the connection can 30 be joined with a high degree of accuracy.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und die Abwandlungen des bevorzugten Ausführungsbeispiels können frei kombiniert werden, und das bevorzugte Ausführungsbeispiel und die Abwandlungen des bevorzugten Ausführungsbeispiels können abgewandelt oder weggelassen werden, wenn es angemessen ist, ohne dass von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. The preferred embodiment of the present invention and the modifications of the preferred embodiment may be freely combined, and the preferred embodiment and the modifications of the preferred embodiment may be modified or omitted, as appropriate, without departing from the scope of the present invention.

Die vorliegende Erfindung ist als eine Halbleitervorrichtung mit Anschlüssen anwendbar, die mit einer ausreichenden Festigkeit befestigt sind.The present invention is applicable as a semiconductor device having terminals fixed with sufficient strength.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2006278913 [0003] JP 2006278913 [0003]

Claims (4)

Halbleitervorrichtung (100), die durch Ultraschallfügen hergestellt ist und viele Anschlüsse (30) aufweist, die jeweils einen ebenen Abschnitt (30a) haben, der durch das Ultraschallfügen an einem vorbestimmten Verbindungsteil gefügt ist, wobei jeder der Anschlüsse so gebogen ist, dass ein bestimmter Raum über einer Fläche des Anschlusses ausgebildet ist, die gegenüber dessen Fläche liegt, welche an dem ebenen Abschnitt an dem Verbindungsteil gefügt ist, wobei sich alle ebenen Abschnitte von allen Anschlüssen in einer Richtung vom Inneren der Halbleitervorrichtung zu der Außenseite der Halbleitervorrichtung erstrecken.Semiconductor device ( 100 ), which is made by ultrasonic joining and many connections ( 30 ), each having a planar section ( 30a ) joined by ultrasonic bonding to a predetermined connection part, each of the terminals being bent such that a certain space is formed over a surface of the terminal opposite to the surface thereof joined to the flat part at the connection part wherein all the planar portions extend from all the terminals in a direction from the inside of the semiconductor device to the outside of the semiconductor device. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei jeder der Anschlüsse einen Abschnitt mit einer ebenen Form (30b) im Wesentlichen vertikal zu dem ebenen Abschnitt hat, und unter der Annahme, dass die Dicke des Abschnitts, der die ebene Form im Wesentlichen vertikal zu dem ebenen Abschnitt hat, T1 ist und dass jene des ebenen Abschnitts T2 ist, ist eine Bedingung T1 < T2 erfüllt.A semiconductor device according to claim 1, wherein each of the terminals has a portion having a planar shape ( 30b ) is substantially vertical to the planar portion, and assuming that the thickness of the portion having the plane shape substantially vertical to the planar portion is T1 and that of the planar portion is T2, a condition T1 <is T2 met. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der Anschlüsse einen gebogenen Abschnitt (31) hat, der einen Biegeeffekt zum Entlasten einer externen Kraft erzielt, die auf diesen Anschluss von oben aufgebracht wird.A semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein each of the terminals has a bent portion (Fig. 31 ), which achieves a bending effect for relieving an external force applied to this terminal from above. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Abschnitt, der die ebene Form im Wesentlichen vertikal zu dem ebenen Abschnitt hat, mit einem Schlitz (32) versehen ist.The semiconductor device according to claim 2, wherein the portion having the planar shape substantially vertical to the planar portion has a slot (FIG. 32 ) is provided.
DE201210224356 2012-05-07 2012-12-21 Semiconductor device has terminals having planar portions that are extended in direction from interior of semiconductor device to outer side of device Ceased DE102012224356A1 (en)

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