JP2017069431A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017069431A JP2017069431A JP2015194497A JP2015194497A JP2017069431A JP 2017069431 A JP2017069431 A JP 2017069431A JP 2015194497 A JP2015194497 A JP 2015194497A JP 2015194497 A JP2015194497 A JP 2015194497A JP 2017069431 A JP2017069431 A JP 2017069431A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- mold resin
- semiconductor chip
- base material
- pad
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 113
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 93
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 93
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 13
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 abstract 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 19
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
Description
本発明は、銅ワイヤを利用したパッケージ構造の半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device having a package structure using a copper wire.
従来、例えば特許文献1において、アイランドに相当するダイパッドに半導体チップを搭載し、半導体チップに設けられたパッドとリードとをワイヤにより結線し、半導体チップと、ワイヤと、リードの一部とを樹脂により封止してなる半導体装置が提案されている。
Conventionally, for example, in
上記特許文献1に記載の半導体装置では、アイランドに用いられる銅の線膨張係数が樹脂の線膨張係数と比較して大きいため、低温時にはアイランドが強く収縮して半導体装置が変形し、ワイヤと半導体チップとの接合部に引張応力が発生する。
In the semiconductor device described in
このとき、例えばアルミでパッドを構成し、例えば特許文献1に記載の半導体装置のように金でワイヤを構成した場合、金とアルミとの間では合金の拡散が早く、純金属よりも硬い合金層が大きく成長するため、パッドのクラックが発生しにくい。
At this time, for example, when the pad is made of aluminum and the wire is made of gold as in the semiconductor device described in
一方、半導体装置の製造コストを低減するためには、ワイヤを銅で構成することが有効である。しかし、パッドをアルミで構成し、ワイヤを銅で構成した場合、銅とアルミとの間では合金の拡散が遅く、合金層が十分に成長しないため、パッドのうち硬い合金層ではなくアルミで構成された部分へ引張応力が作用する。これにより、パッドにクラックが発生し、パッドが破壊されるおそれがある。また、パッドの破壊によりオープン不良が発生するおそれがある。 On the other hand, in order to reduce the manufacturing cost of the semiconductor device, it is effective to configure the wire with copper. However, when the pad is made of aluminum and the wire is made of copper, the diffusion of the alloy is slow between copper and aluminum, and the alloy layer does not grow sufficiently, so the pad is made of aluminum instead of a hard alloy layer. A tensile stress acts on the formed part. As a result, a crack may occur in the pad and the pad may be destroyed. Moreover, there is a possibility that an open failure may occur due to the destruction of the pad.
したがって、例えば半導体装置が車載される場合のように、半導体装置が様々な温度において使用される場合、銅ワイヤを用いて半導体装置の製造コストを低減しつつオープン不良の発生を抑制するためには、低温時におけるパッドのクラックの発生を抑制する必要がある。 Therefore, when the semiconductor device is used at various temperatures, for example, when the semiconductor device is mounted on a vehicle, in order to suppress the occurrence of open defects while reducing the manufacturing cost of the semiconductor device using copper wires It is necessary to suppress the occurrence of cracks in the pad at low temperatures.
本発明は上記点に鑑みて、銅ワイヤを利用したパッケージ構造の半導体装置において、パッドにおけるクラックの発生を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to suppress the occurrence of cracks in a pad in a semiconductor device having a package structure using a copper wire.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、表面(21a、61b)および裏面(21b、61c)を有する板状の基材(21、61)と、基材の表面に接着剤(3)を介して接合され固定されるとともに、基材とは反対側の面にパッド(11)が形成された板状の半導体チップ(1)と、パッドに接続された銅ワイヤ(4)と、銅ワイヤのうちパッドとは反対側の端部に接続された接続部(22、62)と、を備え、半導体チップ、銅ワイヤ、および、基材の表面をモールド樹脂(51)で封止することにより板状の樹脂封止体(5)が形成され、樹脂封止体は、モールド樹脂のうち半導体チップに対して基材とは反対側の上面(51a)が平坦面となる形状か、または、モールド樹脂の上面が凹む向きに反った形状とされていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention described in
これによれば、樹脂封止体が、モールド樹脂のうち半導体チップに対して基材とは反対側の上面が平坦面となる形状か、または、モールド樹脂の上面が凹む向きに反った形状とされている。そのため、パッドに作用する引張応力が低減され、パッドにおけるクラックの発生を抑制することができる。 According to this, the resin sealing body has a shape in which the upper surface of the mold resin opposite to the substrate with respect to the semiconductor chip is a flat surface, or a shape in which the upper surface of the mold resin is warped in a concave direction. Has been. Therefore, the tensile stress acting on the pad is reduced, and the occurrence of cracks in the pad can be suppressed.
また、請求項2に記載の発明では、樹脂封止体は、−30℃以上0℃以下において、モールド樹脂の上面が平坦面となる形状か、または、モールド樹脂の上面が凹む向きに反った形状とされていることを特徴としている。
In the invention according to
これによれば、樹脂封止体が、−30℃以上0℃以下において、モールド樹脂の上面が平坦面となる形状か、または、モールド樹脂の上面が凹む向きに反った形状とされている。そのため、低温時にパッドに作用する引張応力が低減され、パッドにおけるクラックの発生を抑制することができる。 According to this, the resin sealing body has a shape in which the upper surface of the mold resin is a flat surface or a shape warped in the direction in which the upper surface of the mold resin is recessed, at −30 ° C. or more and 0 ° C. or less. Therefore, the tensile stress acting on the pad at a low temperature is reduced, and the occurrence of cracks in the pad can be suppressed.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置P1は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device P1 of this embodiment is mounted on a vehicle such as an automobile, and is applied as a device for driving various electronic devices for the vehicle.
図1に示すように、本実施形態の半導体装置P1は、半導体チップ1と、リードフレーム2と、接着剤3と、銅ワイヤ4とを備える。半導体チップ1は、シリコン半導体などを用いて平板状に形成され、半導体集積回路が形成されたICチップである。本実施形態では、半導体チップ1の寸法は、後述するアイランド21の表面21aに平行な一方向の幅が7.2mmとされ、表面21aに平行でかつ一方向に垂直な他方向の幅が4.3mmとされている。なお、ここでは図1の紙面左右方向を一方向とし、図1の紙面奥行き方向を他方向とする。また、半導体チップ1の厚みは200μmとされている。半導体チップ1のうち、後述するアイランド21とは反対側の上面には、銅ワイヤ4と接続される電極パッドであるアルミパッド11が設けられている。アルミパッド11は、本発明のパッドに相当する。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device P <b> 1 of this embodiment includes a
リードフレーム2は、たとえばCu(銅)、Fe(鉄)やFeとNi(ニッケル)の合金である42アロイ等の金属板を、エッチングやプレスの打ち抜き等によってパターニングすることにより形成されたものであり、アイランド21と、アイランド21の外縁の外側に設けられたリード22とを有する。
The
アイランド21およびリード22は、後述するモールド樹脂51による封止前までは、図示しないタイバー等により連結されているが、モールド樹脂51による封止後は、リードカット等により分離される。
The
アイランド21は、半導体チップ1が搭載されるダイパッドとして機能するもので、本発明の基材に相当する。アイランド21は、両板面の一方を表面21a、他方を裏面21bとし、表面21aと裏面21bとを連結する面を側面21cとする板状部材で構成されている。本実施形態では、アイランド21は上面形状が矩形とされている。なお、側面21cは平坦面とされているが、側面21cが凹凸面とされていてもよい。
The
本実施形態では、アイランド21の表面21aは、半導体チップ1の上面よりも大きな矩形をなしている。具体的には、本実施形態では、アイランド21の寸法は、図1の紙面左右方向の幅が12.8mm、図1の紙面奥行き方向の幅が9.3mmとされている。また、アイランド21の厚みは150μmとされている。
In the present embodiment, the
半導体チップ1は、アイランド21の表面21aに搭載され、Ag(銀)ペースト等の導電性材料で構成される接着剤3を介して、表面21aに接合され固定されている。本実施形態では、接着剤3の厚みは、30μmとされている。
The
リード22は、後述するモールド樹脂51の内部と外部とを電気的に接続するものであり、本発明の接続部に相当する。リード22は、細長の矩形板状、いわゆる短冊板状をなすものとされており、モールド樹脂51の側面にて、モールド樹脂51から突出している。
The
本実施形態では、リードフレーム2は、リード22を複数備えている。各々のリード22は、一端側がアイランド21側に位置し、他端側がアイランド21とは反対側に延びた配置とされている。
In the present embodiment, the
リード22は、モールド樹脂51で封止されているインナーリード部分にて、銅ワイヤ4のうちアルミパッド11とは反対側の端部に接続されている。これにより、リード22は、銅ワイヤ4を介して半導体チップ1上のアルミパッド11と結線され、電気的に接続される。銅ワイヤ4は、ワイヤボンディングにより形成される。
The
図1に示すように、半導体チップ1、銅ワイヤ4、および、アイランド21の表面21aをモールド樹脂51で封止することにより樹脂封止体5が形成されている。樹脂封止体5は、半導体装置P1の本体を区画するもので、矩形板状をなす。
As shown in FIG. 1, the resin sealing
モールド樹脂51は、半導体チップ1に対してアイランド21とは反対側の上面51aと下面51bとを表裏の板面とし、これら上下両面を連結する4個の側面51cにより矩形板状を構成している。
The
本実施形態では、モールド樹脂51はアイランド21よりも一回り大きな矩形をなしている。具体的には、モールド樹脂51の上面51aは、図1の紙面左右方向の幅が20mm、図1の紙面奥行き方向の幅が14mmとされている。そして、半導体チップ1とともにアイランド21の表面21aが、モールド樹脂51に封止されている。本実施形態では、モールド樹脂51は、表面21aに加えて側面21cも封止している。また、モールド樹脂51の厚みは1.4mmとされている。
In the present embodiment, the
本実施形態では、モールド樹脂51を熱硬化性エポキシ樹脂で構成している。モールド樹脂51を構成する熱硬化性エポキシ樹脂のガラス転移点は130℃であり、ガラス転移点以下の温度における線膨張係数は、10ppm/℃である。
In the present embodiment, the
このように、本実施形態の半導体装置P1は、モールド樹脂51によって、アイランド21、リード22、半導体チップ1、銅ワイヤ4を封止した構成とされている。
As described above, the semiconductor device P <b> 1 of the present embodiment is configured such that the
このような半導体装置P1を製造するには、まず、接着剤3を用いてリードフレーム2のうち後にアイランド21となる部分に半導体チップ1を接合し、固定した後、ワイヤボンディングにより銅ワイヤ4を形成して、半導体チップ1上のアルミパッド11とリードフレーム2のうち後にリード22となる部分とを接続する。
In order to manufacture such a semiconductor device P1, first, the
つぎに、トランスファー成形等によりモールド樹脂51を形成し、アイランド21の裏面21bと、リード22のうちアイランド21とは反対側の端部とが露出するように、アイランド21および半導体チップ1を封止する。最後に、リードカットおよびリード成形を行い、アイランド21およびリード22を形成する。
Next, the
モールド樹脂51の成型時には、図1に示すように、半導体装置P1、具体的には樹脂封止体5が平坦な板状となっている。しかし、このとき半導体装置P1は170℃〜180℃の高温となっているため、半導体装置P1が冷却され低温となったときには、半導体装置P1を構成する各要素の収縮により樹脂封止体5が変形する。
At the time of molding the
例えば、図3に示す従来の半導体装置では、リードフレーム2に用いられる銅の線膨張係数がモールド樹脂51に用いられる樹脂の線膨張係数よりも大きい。例えば、樹脂の線膨張係数が8〜12ppm/℃であるのに対し、銅の線膨張係数は17ppm/℃である。そのため、低温時にアイランド21がモールド樹脂51よりも強く収縮し、図4に示すように、樹脂封止体5が、アイランド21の裏面21bが凹み、モールド樹脂51の上面51aが凸となる向きに反る。
For example, in the conventional semiconductor device shown in FIG. 3, the linear expansion coefficient of copper used for the
この変形で銅ワイヤ4が引っ張られることにより、銅ワイヤ4とアルミパッド11との接合部に引張応力が発生する。銅とアルミとの間では合金層が成長しにくいため、アルミパッド11のうち硬い合金層ではなくアルミで構成された部分へ引張応力が作用し、アルミパッド11に引張方向の歪みが生じる。
When the
そのため、例えば温度サイクル試験により半導体装置の冷却と加熱とを交互に繰り返すと、半導体装置が低温となったときに発生する引張応力により、アルミパッド11にクラックが発生し、やがてオープン不良が発生する。
Therefore, for example, when the cooling and heating of the semiconductor device are alternately repeated by a temperature cycle test, a crack occurs in the
このように、線膨張係数の関係上、低温時にモールド樹脂51の上面51aが凸となる向きに反りやすい構造の半導体装置において、本実施形態では、半導体チップ1を薄くすることで、半導体装置に占めるモールド樹脂51の割合を増やしている。つまり、モールド樹脂51が半導体装置P1の変形に及ぼす影響を大きくし、アイランド21および半導体チップ1が半導体装置P1の変形に及ぼす影響を小さくしている。
As described above, in the semiconductor device having a structure in which the
このように半導体装置の構造を変更することにより、モールド後の硬化収縮時に、モールド樹脂51の上面51aが凹む向きの変形が、上面51aが凸となる向きの変形よりも大きくなる。そして、低温、具体的には−30℃以上0℃以下の温度において、図2に示すように、樹脂封止体5は、モールド樹脂51の上面51aが平坦面となる形状か、または、上面51aが凹む向きに反った形状となる。そのため、銅ワイヤ4およびアルミパッド11に作用する引張応力が低減される。
By changing the structure of the semiconductor device in this manner, the deformation in the direction in which the
したがって、本実施形態では、この引張応力によりアルミパッド11に歪みおよびクラックが発生することを抑制し、オープン不良の発生を抑制することができる。
Therefore, in this embodiment, it can suppress that a distortion and a crack generate | occur | produce in the
なお、半導体装置P1を構成する各要素の寸法、線膨張係数に関して、上記した数値は一例である。本発明者らは、半導体チップ1の厚み等を変化させて、樹脂封止体5が、−30℃以上0℃以下において、モールド樹脂51の上面51aが平坦面となる形状か、または、上面51aが凹む向きに反った形状となるか否かを実験により調べた。
It should be noted that the above numerical values are merely examples with respect to the dimensions and linear expansion coefficients of the elements constituting the semiconductor device P1. The inventors change the thickness of the
ここで、樹脂封止体5の反り量をx1とし、樹脂封止体5がモールド樹脂51の上面51aが平坦面となる形状であるときの反り量x1を0とする。また、樹脂封止体5が、上面51aが凸となる向きに反った形状であるとき、x1>0であるとし、上面51aが凹む向きに反った形状であるとき、x1<0であるとする。
Here, the warpage amount of the
実験の結果、−30℃において、半導体チップ1の厚みが700μmのとき、x1>0となり、半導体チップ1の厚みが400μmのとき、反り量x1はほぼ0となり、半導体チップ1の厚みが200μm、100μmのとき、x1<0となった。また、半導体チップ1の厚みが200μmのとき、0℃においてもx1<0となった。また、モールド樹脂51を構成する樹脂の線膨張係数が8ppm/℃のとき、反り量x1はほぼ0となり、樹脂の線膨張係数が10ppmのとき、x1<0となった。
As a result of the experiment, at −30 ° C., when the thickness of the
実験結果から、各要素の寸法等が以下の式に示す範囲にある場合に、x1≦0となる、つまり、樹脂封止体5が、−30℃以上0℃以下において、モールド樹脂51の上面51aが平坦面となる形状か、または、上面51aが凹む向きに反った形状となることがわかった。
From the experimental results, when the dimension of each element is in the range shown in the following formula, x1 ≦ 0, that is, the upper surface of the
0μm≦t1≦400μm
0μm≦t2≦150μm
1.0mm≦t3
w11<w12<w13
w21<w22<w23
Tg≦150℃
8ppm/℃≦α
ただし、t1、t2、t3はそれぞれ半導体チップ1、アイランド21、モールド樹脂51の厚みである。また、w11、w12、w13はそれぞれ半導体チップ1、アイランド21、モールド樹脂51の上面51aの図1の紙面左右方向の幅である。また、w21、w22、w23はそれぞれ半導体チップ1、アイランド21、モールド樹脂51の上面51aの図1の紙面奥行き方向の幅である。
0 μm ≦ t1 ≦ 400 μm
0 μm ≦ t2 ≦ 150 μm
1.0mm ≦ t3
w11 <w12 <w13
w21 <w22 <w23
Tg ≦ 150 ° C
8ppm / ° C ≦ α
However, t1, t2, and t3 are the thicknesses of the
また、Tgはモールド樹脂51のガラス転移点であり、αはガラス転移点Tg以下の温度におけるモールド樹脂51の線膨張係数である。
Tg is a glass transition point of the
なお、上記の実験結果を考慮すれば、アルミパッド11の破壊を大きく抑制するためには、半導体チップ1の厚みt1が200μm以下であることが望ましく、また、モールド樹脂51の線膨張係数αが10ppm/℃以上であることが望ましい。
In view of the above experimental results, in order to largely suppress the destruction of the
また、本発明者らが行った実験では、7.2mm≦w11≦10.0mm、4.3mm≦w21≦6.7mmの範囲で評価を行った。この範囲においては、結果に差異がなかった。また、アイランド21の厚みt2を150μmとし、12.5mm≦w12≦12.8mm、7.8mm≦w22≦9.3mmの範囲で評価を行った。この範囲においては結果に差異がなかった。また、モールド樹脂51の上面51aの寸法は、w13=20mm、w23=14mmとした。
In the experiment conducted by the present inventors, the evaluation was performed in the range of 7.2 mm ≦ w11 ≦ 10.0 mm, 4.3 mm ≦ w21 ≦ 6.7 mm. There was no difference in results within this range. Moreover, the thickness t2 of the
なお、上記した範囲もまた一例であり、各要素の寸法等がこの範囲にない場合でも、−30℃以上0℃以下においてx1≦0となれば、本実施形態と同様の効果が得られる。 The above-mentioned range is also an example, and even when the dimensions of each element are not within this range, the same effect as this embodiment can be obtained if x1 ≦ 0 at −30 ° C. or more and 0 ° C. or less.
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して基材および接続部の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the configuration of the base material and the connection portion is changed with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those in the first embodiment. Therefore, only the parts different from the first embodiment will be described. .
図5に示すように、本実施形態では、半導体チップ1が基板6に搭載されている。基板6は、例えば、内部配線61aが形成された板状の基部61と、基部61の表面61bに形成されたパッド62と、基部61の裏面61cに形成されたバンプ63とを備えるインターポーザー等の多層基板により構成される。内部配線61aは、基部61の表面61bと裏面61cとを電気的に接続しており、また、パッド62およびバンプ63に接続されている。そして、半導体装置P1は、BGA(Ball Grid Array)パッケージの半導体装置とされている。基部61、パッド62は、それぞれ、本発明の基材、接続部に相当する。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the
また、本実施形態では、モールド樹脂51は、基部61に関しては、半導体チップ1が搭載された表面61bのみを封止している。
In the present embodiment, the
このような構成の本実施形態においても、半導体装置P1を構成する各要素の寸法等を適切に選び、−30℃以上0℃以下においてx1≦0となるように半導体装置P1を構成することにより、第1実施形態と同様の効果が得られる。 Also in this embodiment having such a configuration, by appropriately selecting the dimensions and the like of each element constituting the semiconductor device P1, and configuring the semiconductor device P1 so that x1 ≦ 0 at −30 ° C. or more and 0 ° C. or less. The same effect as the first embodiment can be obtained.
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対してモールド樹脂51の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the configuration of the
図6に示すように、本実施形態では、モールド樹脂51はアイランド21の表面21aおよび側面21cに加えて裏面21bも封止している。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the
このような構成の本実施形態においても、半導体装置P1を構成する各要素の寸法等を適切に選び、−30℃以上0℃以下においてx1≦0となるように半導体装置P1を構成することにより、第1実施形態と同様の効果が得られる。 Also in this embodiment having such a configuration, by appropriately selecting the dimensions and the like of each element constituting the semiconductor device P1, and configuring the semiconductor device P1 so that x1 ≦ 0 at −30 ° C. or more and 0 ° C. or less. The same effect as the first embodiment can be obtained.
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態の半導体装置P1を基板に搭載したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the semiconductor device P1 of the first embodiment is mounted on a substrate, and the other parts are the same as those of the first embodiment. Therefore, only the parts different from the first embodiment will be described.
図7に示すように、本実施形態では、リード22が板状の基板7に接続され、半導体装置P1が基板7上に実装されている。基板7は、例えば樹脂、セラミック等により構成される。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the
本実施形態では、リード22は、モールド樹脂51より突出しているアウターリード部分にて、パッケージ外部の基板7にはんだ付けされている。これにより、リード22を介して、半導体チップ1と基板7とが電気的に接続される。また、本実施形態では、アイランド21の裏面21bと基板7の表面とが、はんだ8を介して接続されている。
In the present embodiment, the
半導体装置P1を基板7に実装した本実施形態においても、半導体装置P1を構成する各要素の寸法等が上記した範囲にあれば、第1実施形態と同様に−30℃以上0℃以下においてx1≦0となり、第1実施形態と同様の効果が得られる。
Also in this embodiment in which the semiconductor device P1 is mounted on the
(他の実施形態)
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably.
例えば、半導体装置P1が備える各要素を構成する上記の材料は一例であって、各要素を上記の材料以外で構成した場合にも、−30℃以上0℃以下においてx1≦0となれば、第1実施形態と同様の効果が得られる。 For example, the material constituting each element included in the semiconductor device P1 is an example, and even when each element is composed of other than the above material, if x1 ≦ 0 at −30 ° C. or more and 0 ° C. or less, The same effect as the first embodiment can be obtained.
また、第4実施形態では、第1実施形態の半導体装置P1を基板7に実装したが、第2、第3実施形態の半導体装置P1を基板7に実装してもよい。
In the fourth embodiment, the semiconductor device P1 of the first embodiment is mounted on the
1 半導体チップ
21 アイランド
22 リード
4 銅ワイヤ
5 樹脂封止体
61 基部
62 パッド
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記基材の前記表面に接着剤(3)を介して接合され固定されるとともに、前記基材とは反対側の面にパッド(11)が形成された板状の半導体チップ(1)と、
前記パッドに接続された銅ワイヤ(4)と、
前記銅ワイヤのうち前記パッドとは反対側の端部に接続された接続部(22、62)と、を備え、
前記半導体チップ、前記銅ワイヤ、および、前記基材の前記表面をモールド樹脂(51)で封止することにより板状の樹脂封止体(5)が形成され、
前記樹脂封止体は、前記モールド樹脂のうち前記半導体チップに対して前記基材とは反対側の上面(51a)が平坦面となる形状か、または、前記モールド樹脂の前記上面が凹む向きに反った形状とされていることを特徴とする半導体装置。 A plate-like substrate (21, 61) having a front surface (21a, 61b) and a back surface (21b, 61c);
A plate-shaped semiconductor chip (1) having a pad (11) formed on the surface opposite to the substrate, and bonded and fixed to the surface of the substrate via an adhesive (3);
A copper wire (4) connected to the pad;
A connection portion (22, 62) connected to an end portion of the copper wire opposite to the pad;
By sealing the semiconductor chip, the copper wire, and the surface of the base material with a mold resin (51), a plate-shaped resin sealing body (5) is formed,
The resin sealing body has a shape in which the upper surface (51a) on the opposite side of the base to the semiconductor chip of the mold resin is a flat surface, or the upper surface of the mold resin is recessed. A semiconductor device characterized by having a warped shape.
前記接続部は、前記基材の前記表面に形成されており、
前記基材は、前記接続部に接続されるとともに前記表面と前記裏面とを電気的に接続する内部配線(61a)を有していることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 The mold resin seals only the surface with respect to the base material,
The connecting portion is formed on the surface of the base material,
The semiconductor device according to claim 2, wherein the base material has an internal wiring (61 a) that is connected to the connection portion and electrically connects the front surface and the back surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015194497A JP2017069431A (en) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015194497A JP2017069431A (en) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017069431A true JP2017069431A (en) | 2017-04-06 |
Family
ID=58492840
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015194497A Pending JP2017069431A (en) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017069431A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019220002A1 (en) | 2019-01-10 | 2020-07-16 | Denso Corporation | SEMICONDUCTOR DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63110045U (en) * | 1987-01-09 | 1988-07-15 | ||
JPH04360561A (en) * | 1991-06-07 | 1992-12-14 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor package and its formation |
JPH1126652A (en) * | 1997-06-27 | 1999-01-29 | Nec Corp | Semiconductor device |
JP2000031343A (en) * | 1998-07-09 | 2000-01-28 | Texas Instr Japan Ltd | Semiconductor device |
JP2014033230A (en) * | 2008-10-10 | 2014-02-20 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Semiconductor device |
-
2015
- 2015-09-30 JP JP2015194497A patent/JP2017069431A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63110045U (en) * | 1987-01-09 | 1988-07-15 | ||
JPH04360561A (en) * | 1991-06-07 | 1992-12-14 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor package and its formation |
JPH1126652A (en) * | 1997-06-27 | 1999-01-29 | Nec Corp | Semiconductor device |
JP2000031343A (en) * | 1998-07-09 | 2000-01-28 | Texas Instr Japan Ltd | Semiconductor device |
JP2014033230A (en) * | 2008-10-10 | 2014-02-20 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Semiconductor device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019220002A1 (en) | 2019-01-10 | 2020-07-16 | Denso Corporation | SEMICONDUCTOR DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2012227445A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
CN106057765A (en) | Semiconductor package structure and manufacturing method thereof | |
JP4926726B2 (en) | Semiconductor device | |
JP4307362B2 (en) | Semiconductor device, lead frame, and lead frame manufacturing method | |
JP5169964B2 (en) | Mold package mounting structure and mounting method | |
JP5098239B2 (en) | Mold package and manufacturing method thereof | |
JP2008016469A (en) | Semiconductor device | |
JP2009038196A (en) | Electronic device and wire bonding method | |
JP2013258354A (en) | Mold package and manufacturing method of the same | |
CN105047637B (en) | General-purpose lead frame for Flat No Lead package | |
JP2017069431A (en) | Semiconductor device | |
JP2006210941A (en) | Semiconductor device | |
JP2005311099A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2015153987A (en) | mold package | |
JP6131875B2 (en) | Semiconductor package | |
JP2006279088A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP2015056540A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
JP2013069720A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP5499437B2 (en) | Mold package | |
JP4695672B2 (en) | Semiconductor device | |
JP5587464B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US8736038B2 (en) | Lead frame having increased stability due to reinforced die pads and packaging method using such lead frame | |
JP5233973B2 (en) | Mold package manufacturing method | |
JP4750076B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP4653608B2 (en) | Manufacturing method of surface mount type resin hollow package |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180112 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181025 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181030 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190423 |