JP2001102404A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
気抵抗が上昇しオン抵抗を低減できない。 【解決手段】 両面に主電流が流入または流出する第
1、第2の電極2、3を形成した半導体ペレット1の第
1の電極2をアイランド5に電気的に接続してマウント
し、第2の電極3をリード7bに電気的に接続した半導
体装置において、少なくとも一端側片面を粗面加工した
導電箔11の前記粗面12部分を導電ペースト13を介
して第2の電極3に接続したことを特徴とする。
Description
やパワートランジスタなどの大電流を取り扱う半導体装
置に関し、特に導通時の電気抵抗(オン抵抗)が小さい
半導体ペレットを備えた半導体装置に関する。
応が要請されており、電力制御装置などの電子回路装置
でも具体的にオン抵抗が小さい半導体装置を採用するこ
とにより電力効率を高め、省エネルギー化を図ってい
る。そのため半導体装置本体である半導体ペレットにつ
いて耐電圧を高めると同時にオン抵抗を低減しさらには
電極間容量を低減するなどの多くの提案がなされ、電力
用MOSFETでは、数10mΩ程度の低オン抵抗の半
導体装置が実用化されている。一方、オン抵抗が小さな
半導体装置は電力用だけでなくスイッチ素子一般に用い
られ、小電力分野では小型化も要求されている。図6及
び図7は低オン抵抗の半導体装置の一例を示す。図にお
いて、1は半導体ペレットで、内部に半導体素子(図示
せず)が形成されている。半導体素子が主電流を制御す
る電極を有するサイリスタやトランジスタ、MOSFE
Tの場合、両面のほぼ全面に主電流が流入または流出す
るアノードまたはドレインなどの第1、第2の電極2、
3が形成され、一方の主面の微小面積領域に制御用のゲ
ート電極(第3の電極)4が形成されている。5は半導
体ペレット1をマウントしたアイランドで、半導体ペレ
ット1とアイランド5の接続には電気抵抗が小さい半田
6が一般的に用いられる。7は図示例では3本一組のリ
ードで、中間部乃至外端部が平行配置され、中央のリー
ド7aがアイランド5に電気的、機械的に接続され、他
のリード7b、7cはリード7aの両側に配置され、そ
れぞれの内端部がアイランド5の近傍に配置されてい
る。8は第3の電極4とリード7bを電気的に接続する
第1のワイヤ、9は第2の電極3とリード7cを電気的
に接続する第3のワイヤを示す。10はアイランドの全
面と半導体ペレット1を含む主要部分を被覆した樹脂
で、各リード7はこの樹脂10の側壁から導出され、必
要に応じて折り曲げ成形される。この半導体装置の第1
電極2は半導体ペレット1内部のオン抵抗より格段に小
さい電気抵抗値の半田6、アイランド5を経由してリー
ド7aに直列接続されている。また、第3電極4に接続
された第1のワイヤ8を通過する電流は主電流に比較し
て格段に小さく電圧降下を無視できるため細いものを用
いることができる。一方、第2の電極3からリード7b
へは、第1の電極2に流入した電流とほぼ等しい電流が
流出するため、この電流値に応じてワイヤ9の径が決定
される。ワイヤ9は一般的に金、銅、アルミニウムの金
属や合金が用いられる。金は導電性が良好であるが、高
価であるため太いものを用いることが困難で径小のワイ
ヤを図6に示すように複数本、図示例では3本並列接続
している。またアルミニウムは安価ではあるが導電性が
金や銅に比して劣るため径大のワイヤを複数本並列接続
している。ところで、ワイヤ8とリード7bとを比較す
ると、ワイヤ8の全断面積はリード7bの断面積に比し
て格段に小さいため、逆に電気抵抗は格段に大きい。ま
た第1の電極2から流入し半導体ペレット1内を移動し
た主電流は薄い第2の電極3に到達した後、その表面を
移動してワイヤ8に到達するため、第2の電極3自体の
抵抗値も無視できない。そのためリード7a、7b間の
抵抗値はワイヤ8の径だけでなく、その長さや第2の電
極3との接続状態、接続位置によっても影響を受けるた
め、低オン抵抗の半導体ペレット1の場合、上記影響を
無視することができず改善が望まれていた。また、ワイ
ヤ8を多数本並列接続すれば抵抗値は低減できるが、接
続作業に時間を要し、製造コストが上昇するという問題
もあった。このような問題を解決する方法として、ワイ
ヤ8の代わりに導電箔を用いることが知られている。具
体的に、例えば3本並列接続された直径400μmのア
ルミニウムワイヤの場合、厚さ200μm、巾628μ
mのアルミニウム箔に置換可能である。アルミニウムの
場合、熱圧着、超音波ボンディングにより直接接続で
き、金や銀の薄い膜を形成することにより半田付け接続
も可能である。
比して大面積の導電箔を第2の電極3に接続するのに、
熱圧着では荷重が過大となり、半導体ペレット1が傾斜
していると荷重が一部に集中して損傷する虞があり、超
音波ボンデイングで導電箔上の複数個所を順次ボンディ
ングしなければならないため作業に時間を要するという
問題があった。また半田付けによる接続でも半導体ペレ
ットを再加熱しなければならず作業に時間を要するとい
う問題があった。一方、導電フィラーとして比較的安価
な銀や銅を用いた導電ペーストでは導電性が1μΩ・c
m〜1mΩ・cmのものを容易に入手できる。そのため
第2の電極3と導電箔とを導電ペーストで全面接着する
とともに電気的に接続し、より低抵抗の半導体装置の実
現が期待できる。しかしながら、この方法による接続で
はリード7a、7b間の抵抗値を当初期待した程低減で
きず、しかも抵抗値のばらつきが大きく、さらなる改善
が必要とされていた。
を目的として提案されたもので、両面に主電流が流入ま
たは流出する第1、第2の電極を形成した半導体ペレッ
トの第1の電極をアイランドに電気的に接続してマウン
トし、第2の電極をリードに電気的に接続した半導体装
置において、少なくとも一端側片面を粗面加工した導電
箔の前記粗面部分を導電ペーストを介して第2の電極に
接続したことを特徴とする半導体装置を提供する。また
本発明は、両面に主電流が流入または流出する第1、第
2の電極を形成した半導体ペレットの第1の電極をアイ
ランドに電気的に接続してマウントする工程と、一端側
片面を粗面加工したテープ状導電箔を吸着して、前記粗
面を半導体ペレットの第2の電極上に導電ペーストを介
して対向させ、前記粗面を導電ペーストに加圧した状態
で第2電極上を移動させ、第2の電極と導電箔とを接続
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法をも提供する。
流が流入または流出する電極とリードと導電箔で接続し
たもので、少なくとも一端側片面を粗面加工した導電箔
の前記粗面部分を導電ペーストを介して電極に接続した
ことを特徴とするが、導電箔に形成した粗面を、直接的
または導電ペースト中の導電フィラーを介して間接的
に、第2の電極表面と接触させたことも特徴とする。こ
の粗面は導電箔の少なくとも一端側片面に形成しためっ
き層に微粉末を分散させて形成できる。また本発明によ
る半導体装置の製造方法は、両面に主電流が流入または
流出する電極を形成した半導体ペレットをアイランドに
電気的に接続してマウントし、一端側片面を粗面加工し
たテープ状導電箔を吸着して、前記粗面を半導体ペレッ
トの電極上に導電ペーストを介して対向させ、前記粗面
を導電ペーストに加圧した状態で電極上を移動させ、電
極と導電箔とを接続することを特徴とするが、導電箔の
粗面を、直接的または導電ペースト中の導電フィラーを
介して間接的に、第2の電極表面に摺動させて、第2電
極表面の酸化膜を除去し、電極素地を露呈させて導電フ
ィラーと接触させることにより、接続部での電気抵抗を
飛躍的に低下できる。
半導体装置に適用し図1及び図2から説明する。 図に
おいて、図6及び図7と同一物には同一符号を付し、重
複する説明を省略する。図中、本発明による半導体装置
は、ワイヤ8の代わりに導電箔11を用いたこと、この
導電箔11の半導体ペレット1と接続される部分に粗面
12を形成したこと、導電箔11の粗面12形成面と半
導体ペレット1の第2の電極とを導電ペースト13を介
して接続したことで図6半導体装置と大きく相異する。
導電箔11は電気抵抗が小さい金属が望ましく、比較的
安価な銀、銅、アルミニウム、ニッケルなどを用いるこ
とができる。そしてこの導電箔11の一端側は第2の電
極3のほぼ全面を覆う面積に、他端側はリード7bの巾
より広く設定され、両端間の抵抗値が1mΩより低くな
るように長さ設定される。例えばアルミニウム(体積抵
抗27.5nΩ・m)を用い、縦寸法が200μm、横
寸法が630μmの矩形断面とし、長さを5mmとする
と、両端間の抵抗値は約1.1mΩとなり、両端部の巾
を拡げると両端間の抵抗値を一層小さくできる。この導
電箔11の半導体ペレット1側接続部は粗面加工されて
いる。この粗面12は硬質材料からなるパンチに凹凸面
を形成し、この凹凸面を導電箔11にプレスして形成で
きる。これにより導電箔11の表面に酸化膜が形成され
ていても、凹凸面に金属素地を露呈させることが出来
る。導電ペースト13は金、銀、銅、ニッケルなどの金
属や酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫などの金属酸化
物、カーボンブラック、グラファイトなどの微細粉から
なる導電フィラーをエポキシ樹脂などの低粘度のバイン
ダに分散させたもので、比較的安価で、な銀を微細なフ
レーク状に成形した導電フィラーを用いた導電ペースト
では、銀含有量が80重量%を越えると、樹脂硬化後の
体積固有抵抗が1mΩ・cmを下回り、銀含有量が90
重量%近傍では0.20mΩ・cmに低減するため、オ
ン抵抗が数10mΩ程度の半導体ペレットでも十分用い
ることが出来る。本発明による半導体装置は以下のよう
にして製造される。先ず図3に示すように半導体ペレッ
ト1をマウントしたアイランド5を所定ポジションで位
置決めし、半導体ペレット1上の第2の電極3上に導電
ペースト13を定量吐出ポンプ(図示せず)を用いて供
給する。この導電ペースト13には導電フィラー14が
分散されている。そして図4に示すように一端側の片面
に粗面12を形成した導電箔11をその粗面形成面と反
対側の面を吸着コレット15で吸着し、粗面12を導電
ペースト13を介して対向させ、粗面12を導電ペース
ト13に押し付ける。この吸着コレット15にはパルス
電流によって急速加熱するヒータが組み込まれているが
図示省略する。これにより導電ペースト13は図5に示
すように粗面12の凹部内に入り、凸部が第2の電極3
に近接する。そのため粗面12凹部内に入った導電ペー
スト13中の導電フィラー14は導電箔11の素地11
aに直接接触する。そして導電箔11を吸着コレット1
5で加圧した状態で第2の電極3に対して図示矢印方向
に平行移動させると、粗面12の凸部が直接的にあるい
は導電フィラー14を介して間接的に第2の電極3の表
面を擦る。半導体ペレット1の第2の電極3表面には、
アイランド5に半田付けマウントする際に高温に加熱さ
れて酸化膜が覆っているが、電極3の表面が擦られるこ
とにより酸化膜が除去され、導電ペースト13中の導電
フィラー14は電極3の素地3aに直接接触する。導電
箔11を加圧することにより、導電フィラー14が導電
箔11の粗面12凹部に押し込められて、高密度状態と
なり、導電箔11の素地11aに密着する。一方、凹部
外の導電フィラー14は粗面12の凸部によって第2の
電極3に加圧され、電極3の素地3aに密着する。この
状態を保って吸着コレット15のヒータを作動させ、導
電箔11を介して導電ペースト13を加熱すると、バイ
ンダである樹脂が体積収縮して固化し、導電フィラー1
4間の密着性を一層強化し、電極3と導電箔11の電気
的接続を良好にできる。この後、吸着コレット15の吸
着を停止して導電箔11を解放し、導電箔11の他端を
リード7bに固定する。この固定は導電ペーストを用い
る方法、半田付け、溶接などで実施できる。そして第3
の電極4とリード7cは従来どおり径小のワイヤ9を用
いて接続する。このようにして半導体ペレット1とリー
ド7の接続作業が完了すると、樹脂外装工程に送られ、
図1に示す半導体装置が製造される。このように、本発
明による半導体装置を製造するのに、大面積の導電箔1
1と半導体ペレット1の電極3とを小さな荷重で全面を
一括接続でき、短時間で作業できる。また半導体ペレッ
ト1をアイランド5に半田6を介してマウントする際
に、第2の電極3の表面が酸化して接続抵抗が上昇して
いても、導電箔11に粗面12を形成することにより導
電フィラー14の密度を高め、第2の電極3と導電箔1
1のそれぞれの素地を導電フィラー14で接続すること
ができ、導電箔11と第2の電極3はほぼ全面で接続で
きるため、電気的接続を良好にでき、オン抵抗を低減さ
せた半導体装置を実現できる。尚、導電箔11の粗面1
2はパンチにより形成するだけでなく、導電性のめっき
層内に導電性あるいは絶縁性の微粒子を分散させて形成
しても良い。この場合、金、銀、銀など電気抵抗が小さ
い材料をめっきすることにより粗面の全表面の電気抵抗
を低下させることができ、導電箔11として電気抵抗が
やや大きいニッケルなどの材料を用いることができる。
また上記実施例では電力用のMOSFETについて説明
したが、トランジスタやサイリスタにも適用でき、2端
子のダイオードにも適用できる。
が小さい半導体装置を製造することができる。
断面図
断面図
を示す要部拡大側断面図
図
Claims (5)
- 【請求項1】両面に主電流が流入または流出する第1、
第2の電極を形成した半導体ペレットの第1の電極をア
イランドに電気的に接続してマウントし、第2の電極を
リードに電気的に接続した半導体装置において、 少なくとも一端側片面を粗面加工した導電箔の前記粗面
部分を導電ペーストを介して第2の電極に接続したこと
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】導電箔の粗面を、直接的または導電ペース
ト中の導電フィラーを介して間接的に、第2の電極表面
と接触させたことを特徴とする請求項1に記載の半導体
装置。 - 【請求項3】導電箔の少なくとも一端側片面に形成した
めっき層に微粉末を分散させて粗面としたことを特徴と
する請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項4】両面に主電流が流入または流出する第1、
第2の電極を形成した半導体ペレットの第1の電極をア
イランドに電気的に接続してマウントする工程と、一端
側片面を粗面加工したテープ状導電箔を吸着して、前記
粗面を半導体ペレットの第2の電極上に導電ペーストを
介して対向させ、前記粗面を導電ペーストに加圧した状
態で第2電極上を移動させ、第2の電極と導電箔とを接
続する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項5】導電箔の粗面を、直接的または導電ペース
ト中の導電フィラーを介して間接的に、第2の電極表面
に摺動させて、第2電極表面の酸化膜を除去し、電極素
地を露呈させて導電フィラーと接触させることを特徴と
する請求項4に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27635599A JP2001102404A (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27635599A JP2001102404A (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001102404A true JP2001102404A (ja) | 2001-04-13 |
Family
ID=17568288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP27635599A Pending JP2001102404A (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001102404A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009038139A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Panasonic Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-09-29 JP JP27635599A patent/JP2001102404A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009038139A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Panasonic Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
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