JPH07161909A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置Info
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- JPH07161909A JPH07161909A JP30363193A JP30363193A JPH07161909A JP H07161909 A JPH07161909 A JP H07161909A JP 30363193 A JP30363193 A JP 30363193A JP 30363193 A JP30363193 A JP 30363193A JP H07161909 A JPH07161909 A JP H07161909A
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Classifications
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-
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- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 リフロー半田付けのような熱ストレスが加わ
った場合にも樹脂クラックや半導体素子クラックが生じ
ない樹脂封止型半導体装置を提供しようとするものであ
る。 【構成】 半導体素子と、この半導体素子９を搭載する
アイランドと、前記半導体素子の電極部と電気的に接続
される複数のリード１とを樹脂封止してなる樹脂封止型
半導体装置において、前記アイランドのほぼ中央で前記
半導体素子の裏面下に形成された、前記半導体素子の外
径より小なる開口部と、前記開口部より外径が小で、前
記半導体素子の裏面下に所定の間隔をおいて係止され、
前記樹脂封止中に包含される金属板７とを具備すること
を特徴としている。
った場合にも樹脂クラックや半導体素子クラックが生じ
ない樹脂封止型半導体装置を提供しようとするものであ
る。 【構成】 半導体素子と、この半導体素子９を搭載する
アイランドと、前記半導体素子の電極部と電気的に接続
される複数のリード１とを樹脂封止してなる樹脂封止型
半導体装置において、前記アイランドのほぼ中央で前記
半導体素子の裏面下に形成された、前記半導体素子の外
径より小なる開口部と、前記開口部より外径が小で、前
記半導体素子の裏面下に所定の間隔をおいて係止され、
前記樹脂封止中に包含される金属板７とを具備すること
を特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は樹脂封止型半導体装置
に関し、特に封止樹脂や半導体素子のクラックに対する
耐性を向上させた樹脂封止型半導体装置に関する。
に関し、特に封止樹脂や半導体素子のクラックに対する
耐性を向上させた樹脂封止型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年電子機器の小型化、高性能化に伴い
実装回路全体としての小型薄型化が進んでいる。これに
伴い半導体パッケージも従来のリード挿入型から表面実
装型が広く使用されるようになってきている。表面実装
型部品のプリント配線板への搭載方法は、一般的にはプ
リント配線板の部品搭載ランドにクリーム半田を印刷等
で供給しておき、部品のリードを位置合わせして搭載
し、プリント配線板の上下より遠赤外線、熱風等で加熱
し、半田を溶融して取り付けるいわゆるリフロー半田付
けが採用されている。
実装回路全体としての小型薄型化が進んでいる。これに
伴い半導体パッケージも従来のリード挿入型から表面実
装型が広く使用されるようになってきている。表面実装
型部品のプリント配線板への搭載方法は、一般的にはプ
リント配線板の部品搭載ランドにクリーム半田を印刷等
で供給しておき、部品のリードを位置合わせして搭載
し、プリント配線板の上下より遠赤外線、熱風等で加熱
し、半田を溶融して取り付けるいわゆるリフロー半田付
けが採用されている。
【０００３】リフロー半田付けは、従来リード挿入型部
品の半田付けに採用されていたフローソルダリングに比
較して、搭載部品が直接加熱されるため、部品自体の温
度が上昇し、そのため部品に種々の不具合が生じてい
る。例えば樹脂封止型半導体装置の場合は、封止樹脂が
吸湿していると吸湿された水分が気化し、封止樹脂にク
ラックが発生する事がある。また構成部品の熱膨張係数
の差に起因するストレスが発生してパッケージに反り等
を発生させることがある。この間の事情を図５〜図７を
参照して説明する。
品の半田付けに採用されていたフローソルダリングに比
較して、搭載部品が直接加熱されるため、部品自体の温
度が上昇し、そのため部品に種々の不具合が生じてい
る。例えば樹脂封止型半導体装置の場合は、封止樹脂が
吸湿していると吸湿された水分が気化し、封止樹脂にク
ラックが発生する事がある。また構成部品の熱膨張係数
の差に起因するストレスが発生してパッケージに反り等
を発生させることがある。この間の事情を図５〜図７を
参照して説明する。
【０００４】図５は一般的な樹脂封止型半導体装置の構
造を模式的に表した断面図である。２１はリードであ
り、アイランド２２の上には導電性接着剤２３を介して
半導体素子２４が搭載されている。リード２１と半導体
素子２４の電極部（図示せず）との間はボンディングワ
イヤ等の導線２５で接続されており、全体が封止樹脂２
６でモールド（封止）されている。
造を模式的に表した断面図である。２１はリードであ
り、アイランド２２の上には導電性接着剤２３を介して
半導体素子２４が搭載されている。リード２１と半導体
素子２４の電極部（図示せず）との間はボンディングワ
イヤ等の導線２５で接続されており、全体が封止樹脂２
６でモールド（封止）されている。
【０００５】図６は封止樹脂にクラックが入るメカニズ
ムを説明した断面図である。封止樹脂２６内に外気より
侵入した水蒸気は、封止樹脂２６とアイランド２２の界
面に存在する微少な隙間で毛管凝縮され液化する。この
液化した水がリフロー時の高温下で爆発的に膨張する。
このため封止樹脂２６とアイランド２２との界面に大き
な水蒸気圧が加わり界面が剥離し間隔２７を発生させ
る。封止樹脂２６の吸湿量が多ければ界面剥離から樹脂
のクラック２８へと至る。
ムを説明した断面図である。封止樹脂２６内に外気より
侵入した水蒸気は、封止樹脂２６とアイランド２２の界
面に存在する微少な隙間で毛管凝縮され液化する。この
液化した水がリフロー時の高温下で爆発的に膨張する。
このため封止樹脂２６とアイランド２２との界面に大き
な水蒸気圧が加わり界面が剥離し間隔２７を発生させ
る。封止樹脂２６の吸湿量が多ければ界面剥離から樹脂
のクラック２８へと至る。
【０００６】一方半導体パッケージの薄型化の要求に対
し、半導体素子もしくはリードフレームを覆う樹脂の厚
さは必然的に薄くなってきている。そのため半導体素子
もしくはアイランド、モールド樹脂の間の熱膨張係数の
差に起因するストレスに耐えきれず、半導体素子もしく
はモールド樹脂にクラックが生ずる場合もある。図７は
熱膨張係数の差でパッケージに反りが生じ半導体素子に
クラック２９が発生する様子を図示している。
し、半導体素子もしくはリードフレームを覆う樹脂の厚
さは必然的に薄くなってきている。そのため半導体素子
もしくはアイランド、モールド樹脂の間の熱膨張係数の
差に起因するストレスに耐えきれず、半導体素子もしく
はモールド樹脂にクラックが生ずる場合もある。図７は
熱膨張係数の差でパッケージに反りが生じ半導体素子に
クラック２９が発生する様子を図示している。
【０００７】このためストレス発生を極少化する目的
で、半導体素子の上部の樹脂の厚さと、半導体素子が搭
載されたアイランド下部の樹脂の厚さを等しくしてバラ
ンスをとる等の工夫がされている。
で、半導体素子の上部の樹脂の厚さと、半導体素子が搭
載されたアイランド下部の樹脂の厚さを等しくしてバラ
ンスをとる等の工夫がされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のように樹脂封止
型半導体装置にはリフロー半田付けの際、半導体素子も
しくは封止樹脂にクラックが生ずるという不具合があっ
た。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、
リフロー半田付けのような熱ストレスが加わった場合に
も封止樹脂や半導体素子にクラックが生じない樹脂封止
型半導体装置を提供しようとするものである。
型半導体装置にはリフロー半田付けの際、半導体素子も
しくは封止樹脂にクラックが生ずるという不具合があっ
た。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、
リフロー半田付けのような熱ストレスが加わった場合に
も封止樹脂や半導体素子にクラックが生じない樹脂封止
型半導体装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、半導体素子と、この半導体素子を搭載す
るアイランドと、前記半導体素子の電極部と電気的に接
続される複数のリードとを樹脂封止してなる樹脂封止型
半導体装置において、前記アイランドのほぼ中央で前記
半導体素子の裏面下に形成された、前記半導体素子の外
径より小なる開口部と、前記開口部より外径が小で前記
半導体素子の裏面下に所定の間隔をおいて係止され、前
記樹脂封止中に包含される金属板とを具備することを特
徴としている。
に本発明では、半導体素子と、この半導体素子を搭載す
るアイランドと、前記半導体素子の電極部と電気的に接
続される複数のリードとを樹脂封止してなる樹脂封止型
半導体装置において、前記アイランドのほぼ中央で前記
半導体素子の裏面下に形成された、前記半導体素子の外
径より小なる開口部と、前記開口部より外径が小で前記
半導体素子の裏面下に所定の間隔をおいて係止され、前
記樹脂封止中に包含される金属板とを具備することを特
徴としている。
【００１０】
【作用】上記のように本発明では、アイランドのほぼ中
央で半導体素子の裏面下にこの半導体素子の外径より小
なる開口部を設け、さらにこの開口部に半導体素子の裏
面から所定の間隔をおいて前記開口部の外径より小な金
属板を係止しているので、樹脂封止時に樹脂がこの金属
板と半導体素子裏面との間に入り込むと同時に、前記金
属板全体も封止樹脂内に包含される。半導体素子と樹脂
の接着強度は金属板と樹脂との接着強度より強いので、
半導体素子と樹脂の界面に水分が溜まることはない。ア
イランド周縁部と樹脂の間に水分が溜まる可能性はある
が、アイランド中央部が開口され周縁部の面積が小にな
っているのでクラックを発生させるまでには至らない。
央で半導体素子の裏面下にこの半導体素子の外径より小
なる開口部を設け、さらにこの開口部に半導体素子の裏
面から所定の間隔をおいて前記開口部の外径より小な金
属板を係止しているので、樹脂封止時に樹脂がこの金属
板と半導体素子裏面との間に入り込むと同時に、前記金
属板全体も封止樹脂内に包含される。半導体素子と樹脂
の接着強度は金属板と樹脂との接着強度より強いので、
半導体素子と樹脂の界面に水分が溜まることはない。ア
イランド周縁部と樹脂の間に水分が溜まる可能性はある
が、アイランド中央部が開口され周縁部の面積が小にな
っているのでクラックを発生させるまでには至らない。
【００１１】前記金属板の外向主面と樹脂との接着面に
も水分が溜まり樹脂クラックが生ずる可能性はあるが、
前記金属板の面積が従来のアイランドの面積よりも小さ
くなっているため発生応力は小さくなる。
も水分が溜まり樹脂クラックが生ずる可能性はあるが、
前記金属板の面積が従来のアイランドの面積よりも小さ
くなっているため発生応力は小さくなる。
【００１２】一方樹脂ー半導体素子ー樹脂ー金属板ー樹
脂の５層構造を梁構造とみて、半導体素子の裏面にかか
る応力をシミュレーションしてみると，図３に示す結果
が得られる。図において横軸は半導体素子裏面と金属板
の距離、縦軸は半導体素子の下に金属板が存在しない場
合の応力を１００としたときの相対値を表している。金
属板がFe-Ni 合金、樹脂をエポキシ樹脂とした場合のシ
ミュレーションであるが、金属板を半導体素子の裏面か
ら0.1 ｍｍ程度離して設置することにより、半導体素子
裏面の応力を４０％程度低減させることができる。以上
のごとき二つの作用が相俟って封止樹脂のクラック、半
導体素子のクラックを防止することができる。
脂の５層構造を梁構造とみて、半導体素子の裏面にかか
る応力をシミュレーションしてみると，図３に示す結果
が得られる。図において横軸は半導体素子裏面と金属板
の距離、縦軸は半導体素子の下に金属板が存在しない場
合の応力を１００としたときの相対値を表している。金
属板がFe-Ni 合金、樹脂をエポキシ樹脂とした場合のシ
ミュレーションであるが、金属板を半導体素子の裏面か
ら0.1 ｍｍ程度離して設置することにより、半導体素子
裏面の応力を４０％程度低減させることができる。以上
のごとき二つの作用が相俟って封止樹脂のクラック、半
導体素子のクラックを防止することができる。
【００１３】
【実施例】次に本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の実施例に係わるリードフレームの平
面図、図２はこれを用いた半導体装置の断面図である。
図１において１はリードで後にカットされるダムバー２
によって他のリードとフレーム部３に連結されている。
４は後に半導体素子が搭載されるアイランドで、吊りピ
ン５でフレーム部３に連結され、かつ前記吊りピン５を
変形させる形で前記アイランドがディプレスされてい
る。前記アイラアンド４のほぼ中央には吊りピン６によ
って吊られた金属板７が形成されており、前記吊りピン
６を変形させる形で前記金属板７がディプレスされてい
る。即ち図２の半導体装置の断面図（図１のＡ−Ａ線で
の断面図に相当する）に示されているように、リード１
に対しアイランド４が１段下がり、金属板７がアイラン
ド４より更に１段下がった形に形成されている。
る。図１は本発明の実施例に係わるリードフレームの平
面図、図２はこれを用いた半導体装置の断面図である。
図１において１はリードで後にカットされるダムバー２
によって他のリードとフレーム部３に連結されている。
４は後に半導体素子が搭載されるアイランドで、吊りピ
ン５でフレーム部３に連結され、かつ前記吊りピン５を
変形させる形で前記アイランドがディプレスされてい
る。前記アイラアンド４のほぼ中央には吊りピン６によ
って吊られた金属板７が形成されており、前記吊りピン
６を変形させる形で前記金属板７がディプレスされてい
る。即ち図２の半導体装置の断面図（図１のＡ−Ａ線で
の断面図に相当する）に示されているように、リード１
に対しアイランド４が１段下がり、金属板７がアイラン
ド４より更に１段下がった形に形成されている。
【００１４】このリードフレームを用いて図２に示す半
導体装置は次のように製造し得る。すなわち図１のリー
ドフレームのアイランド４の開口部の周縁に導電性接着
剤８をディスペンサ等で供給する。続いて半導体素子９
の周縁を開口部の周縁に重なるように載置し、加熱する
事により前記導電性接着剤８を硬化させる。
導体装置は次のように製造し得る。すなわち図１のリー
ドフレームのアイランド４の開口部の周縁に導電性接着
剤８をディスペンサ等で供給する。続いて半導体素子９
の周縁を開口部の周縁に重なるように載置し、加熱する
事により前記導電性接着剤８を硬化させる。
【００１５】次に前記半導体素子の電極パッド（図示せ
ず）とリード１の間を、よく知られたワイヤボンディン
グ法で接続する。１０は導線（ボンディングワイヤ）で
ある。続いてボンディングの済んだリードフレームをモ
ールド金型に装填し、加熱され溶融した樹脂を高圧で送
り込み、いわゆるトランスファモールドを行う。このと
き溶融樹脂は金属板７の周囲を充填し、半導体素子９と
金属板７との間にも入り込む。封止樹脂１１が硬化後、
モールド金型より取り出しダムバー２、リード１の先端
をカットしリードフォーミングする。次に吊りピン５を
カットすることにより、図２に示す半導体装置が完成す
る。
ず）とリード１の間を、よく知られたワイヤボンディン
グ法で接続する。１０は導線（ボンディングワイヤ）で
ある。続いてボンディングの済んだリードフレームをモ
ールド金型に装填し、加熱され溶融した樹脂を高圧で送
り込み、いわゆるトランスファモールドを行う。このと
き溶融樹脂は金属板７の周囲を充填し、半導体素子９と
金属板７との間にも入り込む。封止樹脂１１が硬化後、
モールド金型より取り出しダムバー２、リード１の先端
をカットしリードフォーミングする。次に吊りピン５を
カットすることにより、図２に示す半導体装置が完成す
る。
【００１６】このようにして形成された半導体装置は、
半導体素子９の裏面中央が封止樹脂１１と密着してお
り、この界面に水分が溜まることはない。また半導体素
子９の裏面とパッケージ裏面との間に金属板７が介在す
ることにより、半導体素子９の裏面に発生する熱応力も
軽減される。
半導体素子９の裏面中央が封止樹脂１１と密着してお
り、この界面に水分が溜まることはない。また半導体素
子９の裏面とパッケージ裏面との間に金属板７が介在す
ることにより、半導体素子９の裏面に発生する熱応力も
軽減される。
【００１７】具体例として厚さ0.15ｍｍの Fe-Ni合金を
用いて図１のリードフレームを作成した。アイランド４
と金属板７も同一材料、同一厚さで形成されることにな
る。10×8 ｍｍのアイランド４の中央に7 ×5 ｍｍの開
口部を設け、更にその中央に４隅で吊りピン６に吊られ
た5 ×3 ｍｍの金属板７を形成し、この金属板７を 0.1
ｍｍディプレスした。これに9.4 ×7.4 ｍｍ、厚さ0.35
ｍｍの半導体素子を銀系の導電性接着剤８を用いてマウ
ントした。硬化後の導電性接着剤８の厚さは0.03ｍｍで
あった。次にワイヤボンディングを行ったのち、封止樹
脂１１としてエポキシ樹脂でトランスファモールドを行
って図２に示すごとき半導体装置を作成した。
用いて図１のリードフレームを作成した。アイランド４
と金属板７も同一材料、同一厚さで形成されることにな
る。10×8 ｍｍのアイランド４の中央に7 ×5 ｍｍの開
口部を設け、更にその中央に４隅で吊りピン６に吊られ
た5 ×3 ｍｍの金属板７を形成し、この金属板７を 0.1
ｍｍディプレスした。これに9.4 ×7.4 ｍｍ、厚さ0.35
ｍｍの半導体素子を銀系の導電性接着剤８を用いてマウ
ントした。硬化後の導電性接着剤８の厚さは0.03ｍｍで
あった。次にワイヤボンディングを行ったのち、封止樹
脂１１としてエポキシ樹脂でトランスファモールドを行
って図２に示すごとき半導体装置を作成した。
【００１８】上記具体例で図２における厚さ方向の寸法
は下記の如くなる。すなわち半導体素子９上の樹脂厚が
0.235ｍｍ、半導体素子９の厚さが0.35ｍｍ、半導体素
子９と金属板７との間隔が0.13ｍｍ、金属板７の厚さが
0.15 ｍｍ、金属板７の下の樹脂厚が0.135 ｍｍであ
り、総厚 1.0ｍｍの半導体装置を実現した。
は下記の如くなる。すなわち半導体素子９上の樹脂厚が
0.235ｍｍ、半導体素子９の厚さが0.35ｍｍ、半導体素
子９と金属板７との間隔が0.13ｍｍ、金属板７の厚さが
0.15 ｍｍ、金属板７の下の樹脂厚が0.135 ｍｍであ
り、総厚 1.0ｍｍの半導体装置を実現した。
【００１９】このようにして作成した半導体装置を、最
も厳しいリフロー手法として知られるＩＲ（赤外線）リ
フロー（最高温度２４０℃）に供したが、樹脂クラック
や半導体素子のクラックは発生しなかった。
も厳しいリフロー手法として知られるＩＲ（赤外線）リ
フロー（最高温度２４０℃）に供したが、樹脂クラック
や半導体素子のクラックは発生しなかった。
【００２０】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
は上記実施例に限られるものではなく、発明の主旨を逸
脱しない範囲で種々の変形を採り得ることはいうまでも
ない。例えば上記実施例では導線１０としてボンディン
グワイヤの例を説明したが、ＴＡＢ（Tape Automated B
onding）方式等の箔状導線であっても良い。
は上記実施例に限られるものではなく、発明の主旨を逸
脱しない範囲で種々の変形を採り得ることはいうまでも
ない。例えば上記実施例では導線１０としてボンディン
グワイヤの例を説明したが、ＴＡＢ（Tape Automated B
onding）方式等の箔状導線であっても良い。
【００２１】
【発明の効果】上記の如く本発明ではアイランドのほぼ
中央部に開口部を設け、半導体素子の裏面中央部が樹脂
と密着するようにしたので、アイランド下に溜まる水分
の量を極めて少なくすることができる。このためリフロ
ー時の加熱に起因する水分の気化膨張に基づく樹脂クラ
ックを防止することができる。
中央部に開口部を設け、半導体素子の裏面中央部が樹脂
と密着するようにしたので、アイランド下に溜まる水分
の量を極めて少なくすることができる。このためリフロ
ー時の加熱に起因する水分の気化膨張に基づく樹脂クラ
ックを防止することができる。
【００２２】加えて開口部下に所定の距離をおいて金属
板を係止しているので、この金属板が無い場合に比較し
て半導体素子裏面のストレスを４０％程度軽減すること
ができ、半導体素子のクラックも防止することができ
る。以上のように本発明の構造は、リフロー時の耐クラ
ック性向上に極めて効果が大なるものである。
板を係止しているので、この金属板が無い場合に比較し
て半導体素子裏面のストレスを４０％程度軽減すること
ができ、半導体素子のクラックも防止することができ
る。以上のように本発明の構造は、リフロー時の耐クラ
ック性向上に極めて効果が大なるものである。
【図１】本発明の実施例に係わるリードフレーム１素子
分の要部平面図。
分の要部平面図。
【図２】本発明の実施例に係わる半導体装置の断面図。
【図３】本発明の構造における半導体素子裏面と金属板
との距離と、半導体素子裏面における相対応力の関係を
示した図。
との距離と、半導体素子裏面における相対応力の関係を
示した図。
【図４】従来技術に係わるリードフレーム１素子分の要
部平面図。
部平面図。
【図５】従来技術に係わる半導体装置の断面図。
【図６】従来技術における半導体装置の樹脂クラックの
発生メカニズムを説明する断面図。
発生メカニズムを説明する断面図。
【図７】従来技術における半導体装置の半導体素子クラ
ックの発生メカニズムを説明した断面図。
ックの発生メカニズムを説明した断面図。
１ … リード ２ … ダムバー ３ … フレーム部 ４ … 吊りピン ５ … アイランド ６ … 吊りピン ７ … 金属板 ８ … 導電性接着剤 ９ … 半導体素子 １０ … 導線（ボンディングワイヤ） １１ … 封止樹脂
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体素子と、この半導体素子を搭載す
るアイランドと、前記半導体素子の電極部と電気的に接
続される複数のリードとを樹脂封止してなる樹脂封止型
半導体装置において、前記アイランドのほぼ中央で前記
半導体素子の裏面下に形成された前記半導体素子の外径
より小なる開口部と、前記開口部より外径が小で前記半
導体素子の裏面下に所定の間隔をおいて係止され、前記
樹脂封止中に包含される金属板とを具備することを特徴
とする樹脂封止型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30363193A JPH07161909A (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 樹脂封止型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30363193A JPH07161909A (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 樹脂封止型半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07161909A true JPH07161909A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=17923316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30363193A Pending JPH07161909A (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 樹脂封止型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07161909A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008034416A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Denso Corp | 半導体装置 |
-
1993
- 1993-12-03 JP JP30363193A patent/JPH07161909A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008034416A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Denso Corp | 半導体装置 |
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