JP2002203936A - ノンリード・プラスチック半導体パッケージ構造 - Google Patents
ノンリード・プラスチック半導体パッケージ構造Info
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 サーフェス・マウント・タイプのノンリー
ド・パッケージの半田付け部のプリント基板との接合強
度を改善すること。 【解決手段】半導体チップ４の電極部と外部接続に用い
るリード２３間を導電体５によって接続したものをプラ
スチック１によってモールドし、プリント基板上の電極
パッドとリード２３とを半田付け接合するノンリード・
プラスチック半導体パッケージ構造において、リードの
半田付け部６からプラスチック１のパッケージ本体の内
方の一定の高さまで、リード２３の中間部の下面をモー
ルドしたプラスチック１から露出させる。
ド・パッケージの半田付け部のプリント基板との接合強
度を改善すること。 【解決手段】半導体チップ４の電極部と外部接続に用い
るリード２３間を導電体５によって接続したものをプラ
スチック１によってモールドし、プリント基板上の電極
パッドとリード２３とを半田付け接合するノンリード・
プラスチック半導体パッケージ構造において、リードの
半田付け部６からプラスチック１のパッケージ本体の内
方の一定の高さまで、リード２３の中間部の下面をモー
ルドしたプラスチック１から露出させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを封
止するプラスチック・パッケージで、サーフェス・マウ
ント・タイプ（表面実装型）の中、小型で軽量の利点を
持つノンリード・パッケージ（ＳＯＮ：スモール・アウ
トライン・ノンリード・パッケージ、ＱＦＮ：クワッド
・フラット・ノンリード・パッケージ等）の構造に関す
る。
止するプラスチック・パッケージで、サーフェス・マウ
ント・タイプ（表面実装型）の中、小型で軽量の利点を
持つノンリード・パッケージ（ＳＯＮ：スモール・アウ
トライン・ノンリード・パッケージ、ＱＦＮ：クワッド
・フラット・ノンリード・パッケージ等）の構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】このノンリード・プラスチック・パッケ
ージは、特開平６−１３２４５３号公報に開示されてお
り、基本的には、図３に示すように、アイランド３に搭
載された半導体チップ４の電極部と、外部接続に用いる
リード２間をワイヤ５にて接続したもの全体をプラスチ
ック１によってモールドした構造になっている。リード
２の半田付け部６は、プリント基板上の電極パッドに半
田付け接合される。このような構造を持つノンリード・
プラスチック・パッケージは、サーフェス・マウント・
タイプ（ＳＯＰ：スモール・アウトライン・パッケー
ジ、ＱＦＰ：クワッド・フラット・パッケージ等）とは
異なり、リード２がパッケージ本体の側面から突出して
いない分、コンパクトにすることができ、今後多く使用
されることが見込まれている。図３では半導体チップ４
の電極部とリード２の接続にワイヤ５を用いた例を示し
ているが、ワイヤ５を使用せずにバンプを用いて半導体
チップ４の電極部とリード２を接続することによって、
もっとコンパクトなノンリード・プラスチック・パッケ
ージもある。このようなプラスチック・パッケージは、
アウターリードがパッケージの底面部と略面一として露
出して外部端子を形成するとともにアウターリードをそ
の一部とするリードがパッケージ内で高さ方向に対し、
その一部、あるいは全部を半導体チップと重なるように
構成することで、半導体チップの大きさと同一程度まで
の小型化を図り、実装密度を向上させたものである。
ージは、特開平６−１３２４５３号公報に開示されてお
り、基本的には、図３に示すように、アイランド３に搭
載された半導体チップ４の電極部と、外部接続に用いる
リード２間をワイヤ５にて接続したもの全体をプラスチ
ック１によってモールドした構造になっている。リード
２の半田付け部６は、プリント基板上の電極パッドに半
田付け接合される。このような構造を持つノンリード・
プラスチック・パッケージは、サーフェス・マウント・
タイプ（ＳＯＰ：スモール・アウトライン・パッケー
ジ、ＱＦＰ：クワッド・フラット・パッケージ等）とは
異なり、リード２がパッケージ本体の側面から突出して
いない分、コンパクトにすることができ、今後多く使用
されることが見込まれている。図３では半導体チップ４
の電極部とリード２の接続にワイヤ５を用いた例を示し
ているが、ワイヤ５を使用せずにバンプを用いて半導体
チップ４の電極部とリード２を接続することによって、
もっとコンパクトなノンリード・プラスチック・パッケ
ージもある。このようなプラスチック・パッケージは、
アウターリードがパッケージの底面部と略面一として露
出して外部端子を形成するとともにアウターリードをそ
の一部とするリードがパッケージ内で高さ方向に対し、
その一部、あるいは全部を半導体チップと重なるように
構成することで、半導体チップの大きさと同一程度まで
の小型化を図り、実装密度を向上させたものである。
【０００３】また、ノンリード・プラスチック・パッケ
ージは、特開平１０−１１６９５２号公報に開示されて
いるように、図４に示すキャヴィティ・タイプのパッケ
ージも使用されるようになってきているが、基本的には
半田付け接合部は図３と同じ構造である。同図において
７はキャヴィティ、８はガラスリッドである。このよう
なキャヴィティ・タイプのプラスチック・パッケージ
は、予め屈折加工された外部端子となるリードをパッケ
ージ本体の中空部すなわちキャヴィティ部の開口面側も
しくはその反対面側にその周縁近傍より略面一状に外部
に露出させた構造とすることで、リードの折曲加工精度
を向上させ、樹脂本体にストレスが加わることがないよ
うにしたものである。さらには、半田付けの接合精度を
高めるために外部端子に傾斜角θを設けるようにもして
いる。
ージは、特開平１０−１１６９５２号公報に開示されて
いるように、図４に示すキャヴィティ・タイプのパッケ
ージも使用されるようになってきているが、基本的には
半田付け接合部は図３と同じ構造である。同図において
７はキャヴィティ、８はガラスリッドである。このよう
なキャヴィティ・タイプのプラスチック・パッケージ
は、予め屈折加工された外部端子となるリードをパッケ
ージ本体の中空部すなわちキャヴィティ部の開口面側も
しくはその反対面側にその周縁近傍より略面一状に外部
に露出させた構造とすることで、リードの折曲加工精度
を向上させ、樹脂本体にストレスが加わることがないよ
うにしたものである。さらには、半田付けの接合精度を
高めるために外部端子に傾斜角θを設けるようにもして
いる。
【０００４】また、特開平１０−７９４４８号公報に開
示されたリードレス（ノンリード）・サーフェス・マウ
ント・タイプのプラスチック・パッケージは、パッケー
ジの実装面から下方に向け突出するとともに、その側面
より側方に向け突出形成された樹脂突起に金属膜を配設
して外部端子とする構成としたもので、これによりリー
ドが不用となり、実装面積を小さくできる他、半田付け
部（フィレット）を目視でき、その接合状態が確認でき
るようにしている。
示されたリードレス（ノンリード）・サーフェス・マウ
ント・タイプのプラスチック・パッケージは、パッケー
ジの実装面から下方に向け突出するとともに、その側面
より側方に向け突出形成された樹脂突起に金属膜を配設
して外部端子とする構成としたもので、これによりリー
ドが不用となり、実装面積を小さくできる他、半田付け
部（フィレット）を目視でき、その接合状態が確認でき
るようにしている。
【０００５】図５は、上記従来のサーフェス・マウント
・パッケージでガルウィング・タイプ・リードの半田付
け接合の断面を示し、リード２は半田１０を介してプリ
ント基板１２上に設けられた電極パッド１１に接合され
ており、図中Ａ部から裾野を引くように形成された大き
なフィレット９が特徴的である。図５において、このガ
ルウィング・タイプのリードを矢印の方向に荷重をかけ
て引張ることによって、リードと電極パッド間の接合強
度を調べた。
・パッケージでガルウィング・タイプ・リードの半田付
け接合の断面を示し、リード２は半田１０を介してプリ
ント基板１２上に設けられた電極パッド１１に接合され
ており、図中Ａ部から裾野を引くように形成された大き
なフィレット９が特徴的である。図５において、このガ
ルウィング・タイプのリードを矢印の方向に荷重をかけ
て引張ることによって、リードと電極パッド間の接合強
度を調べた。
【０００６】図６にその荷重と変位の関係を示す。同図
に示されているように、荷重は主に、図５に示すフィレ
ット９のＡ部にかかっており、半田接合部が耐えられる
最大荷重を越えたときに亀裂が発生することがわかる。
また、このＡ部が破断するときの荷重に対して、他端部
のＢ部が破断するときの荷重は４〜５分の１に過ぎない
こともわかる。
に示されているように、荷重は主に、図５に示すフィレ
ット９のＡ部にかかっており、半田接合部が耐えられる
最大荷重を越えたときに亀裂が発生することがわかる。
また、このＡ部が破断するときの荷重に対して、他端部
のＢ部が破断するときの荷重は４〜５分の１に過ぎない
こともわかる。
【０００７】リード先端の外部端子の半田接合部の構造
として、リード先端の外部端子の半田接合部に切欠き部
を設けて、リードの側面部にメニスカスが形成され易い
形状としたものも、特開平５−６９５２号公報に開示さ
れている。この外部端子の半田接合部の構造を樹脂（プ
ラスチック）にリードを埋め込んで形成する上記ノンリ
ード・パッケージに適用したとしても、リードの半田付
け部の接合強度の向上に寄与するのは切欠き部の側面部
のみであり、大きな接合強度の向上を図ることは困難で
ある。また、切欠き部を加工するために工程を増やす必
要がありコスト高となって得策ではない。
として、リード先端の外部端子の半田接合部に切欠き部
を設けて、リードの側面部にメニスカスが形成され易い
形状としたものも、特開平５−６９５２号公報に開示さ
れている。この外部端子の半田接合部の構造を樹脂（プ
ラスチック）にリードを埋め込んで形成する上記ノンリ
ード・パッケージに適用したとしても、リードの半田付
け部の接合強度の向上に寄与するのは切欠き部の側面部
のみであり、大きな接合強度の向上を図ることは困難で
ある。また、切欠き部を加工するために工程を増やす必
要がありコスト高となって得策ではない。
【０００８】また、特開平１０−７９４４８号公報に
は、パッケージ本体の下方および側方にパッケージ側の
半田付け部を突出形成することで、フィレットを形成さ
せる構造のものが開示されている。しかし、この構造の
ものでは、樹脂突起の形成と共にその表面に金属膜を配
設するため、リードを用いたパッケージの製造と比べて
製造コストが嵩み得策ではない。
は、パッケージ本体の下方および側方にパッケージ側の
半田付け部を突出形成することで、フィレットを形成さ
せる構造のものが開示されている。しかし、この構造の
ものでは、樹脂突起の形成と共にその表面に金属膜を配
設するため、リードを用いたパッケージの製造と比べて
製造コストが嵩み得策ではない。
【０００９】さらには、接合強度が低いという弱点を改
善するために、リードの半田付け部の面積とプリント基
板上の電極パッドの面積を増大させる、リードの半田付
け部の端部をパッケージ側面のプラスチックから突出さ
せること等の対策が考えられるが十分な対策にはなり得
ていない。
善するために、リードの半田付け部の面積とプリント基
板上の電極パッドの面積を増大させる、リードの半田付
け部の端部をパッケージ側面のプラスチックから突出さ
せること等の対策が考えられるが十分な対策にはなり得
ていない。
【００１０】このように、小型で軽量であって、実装密
度が向上できるという利点を持つノンリード・パッケー
ジであっても、その接合強度に難点があるため適用可能
なアプリケーションの範囲が限定される。
度が向上できるという利点を持つノンリード・パッケー
ジであっても、その接合強度に難点があるため適用可能
なアプリケーションの範囲が限定される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明において解決す
べき課題は、サーフェス・マウント・タイプのノンリー
ド・パッケージの半田付け部のプリント基板との接合強
度を改善することにある。
べき課題は、サーフェス・マウント・タイプのノンリー
ド・パッケージの半田付け部のプリント基板との接合強
度を改善することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、ノンリード・
プラスチック半導体パッケージにおけるアウターリード
の接合強度が低いのは、構造上、フィレットを十分に形
成することができないことにあるという見地から、パッ
ケージ本体を構成するプラスチックの内方の一定の高さ
まで、リードの中間部の下面を露出させたことを特徴と
する。
プラスチック半導体パッケージにおけるアウターリード
の接合強度が低いのは、構造上、フィレットを十分に形
成することができないことにあるという見地から、パッ
ケージ本体を構成するプラスチックの内方の一定の高さ
まで、リードの中間部の下面を露出させたことを特徴と
する。
【００１３】リードの中間部下面のプラスチックからの
露出部分は、アウターリードの半田付け面を基底面とし
て断面が台形状の開口を設けるか、または、断面が略三
角形状または楔状の溝をパッケージ本体に形成するかに
よって、アウターリードの中間部の下面を一定の高さ露
出することによって形成する。この「一定の高さ」と
は、十分なフィレットが形成される高さであり、図５を
参考にして、リード２の表面と使用する半田１０との濡
れ性と、リード２の中間部の立ち上がりとパッケージ本
体の下面とのなす傾斜角によって与えられるフィレット
９の最大高さまで取れれば十分であり、それ以上高く取
る必要はない。通常はリード２の板厚の２倍程度あれば
十分である。
露出部分は、アウターリードの半田付け面を基底面とし
て断面が台形状の開口を設けるか、または、断面が略三
角形状または楔状の溝をパッケージ本体に形成するかに
よって、アウターリードの中間部の下面を一定の高さ露
出することによって形成する。この「一定の高さ」と
は、十分なフィレットが形成される高さであり、図５を
参考にして、リード２の表面と使用する半田１０との濡
れ性と、リード２の中間部の立ち上がりとパッケージ本
体の下面とのなす傾斜角によって与えられるフィレット
９の最大高さまで取れれば十分であり、それ以上高く取
る必要はない。通常はリード２の板厚の２倍程度あれば
十分である。
【００１４】この構成によって、ノンリード・プラスチ
ック半導体パッケージでは段差状に折曲加工されたリー
ドのアウターリードの下面とこれに続く中間部の下面の
一定高さの範囲で電極パッドとの間に半田フィレットが
形成されることになるので接合強度を高めることが可能
となる。
ック半導体パッケージでは段差状に折曲加工されたリー
ドのアウターリードの下面とこれに続く中間部の下面の
一定高さの範囲で電極パッドとの間に半田フィレットが
形成されることになるので接合強度を高めることが可能
となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例によ
って説明する。
って説明する。
【００１６】実施例１ 図１は、パッケージ本体１００の底面部１１０を形成す
るモールド金型に、リード２のアウターリード２３の下
面を基底面とする断面台形状の開口部を形成した例を示
す。これによって、リード２の傾斜した中間部２２が、
パッケージ本体１００を構成するプラスチック１を充填
したときに埋没せずに、リード２の傾斜した中間部２２
の下面を露出させることができる。
るモールド金型に、リード２のアウターリード２３の下
面を基底面とする断面台形状の開口部を形成した例を示
す。これによって、リード２の傾斜した中間部２２が、
パッケージ本体１００を構成するプラスチック１を充填
したときに埋没せずに、リード２の傾斜した中間部２２
の下面を露出させることができる。
【００１７】実施例２ 他の実施例を図２に示す。パッケージ本体１００の底面
部１１０を形成するモールド金型をリード２のアウター
リード２３の下面と面一状とするとともに中間部２２の
一側面を含む開口溝部１２０を形成し得る形状として製
作した。これによって、リード２がパッケージ本体１０
０を構成するプラスチック１を充填したときに埋没せず
に、リード２の傾斜した中間部２２の下面を一定高さま
でを露出した。
部１１０を形成するモールド金型をリード２のアウター
リード２３の下面と面一状とするとともに中間部２２の
一側面を含む開口溝部１２０を形成し得る形状として製
作した。これによって、リード２がパッケージ本体１０
０を構成するプラスチック１を充填したときに埋没せず
に、リード２の傾斜した中間部２２の下面を一定高さま
でを露出した。
【００１８】実施例１の場合は、実施例２に比べて、モ
ールド金型の設計・製作は楽であるが、半導体チップ４
を載せているアイランド３からパッケージ本体１００の
底面部１１０までの距離がどうしても短くなってしま
う。そして、アイランド３からパッケージ本体１００の
底面部１１０までの距離が短くなると次の２点で不具合
を起こす可能性が生じる。
ールド金型の設計・製作は楽であるが、半導体チップ４
を載せているアイランド３からパッケージ本体１００の
底面部１１０までの距離がどうしても短くなってしま
う。そして、アイランド３からパッケージ本体１００の
底面部１１０までの距離が短くなると次の２点で不具合
を起こす可能性が生じる。
【００１９】１． 使用するプラスチック１がモールド
工程において流動性が良くない場合にはプラスチック１
の未充填という不具合を起こす可能性がある。
工程において流動性が良くない場合にはプラスチック１
の未充填という不具合を起こす可能性がある。
【００２０】２． アイランド３の下面とプラスチック
１との境界面における吸湿量が多くなり、リフロー時に
不具合を起こす可能性がある。
１との境界面における吸湿量が多くなり、リフロー時に
不具合を起こす可能性がある。
【００２１】従って、上記の問題がない場合にはモール
ド金型の設計・製作が楽である実施例１を採用し、上記
の問題がある場合にはモールド金型の設計・製作は少し
面倒であるが実施例２を採用することが好ましい。
ド金型の設計・製作が楽である実施例１を採用し、上記
の問題がある場合にはモールド金型の設計・製作は少し
面倒であるが実施例２を採用することが好ましい。
【００２２】また、パッケージ本体１００の高さを低く
してコンパクト化するには実施例２の方が有利である。
なお、図中２１で示すのは半導体チップ４の電極部とワ
イヤ５を介して接続されるインナーリードである。
してコンパクト化するには実施例２の方が有利である。
なお、図中２１で示すのは半導体チップ４の電極部とワ
イヤ５を介して接続されるインナーリードである。
【００２３】
【発明の効果】１． 本発明のノンリード・プラスチッ
ク半導体パッケージの半田付け部とプリント基板上の電
極パッドとが半田付け接合される強度はガルウィング・
タイプのリードとパッド間の接合強度と同等であり、従
来のノンリード・プラスチック半導体パッケージに比べ
て４〜５倍の半田接合強度を発揮させることができる。
ク半導体パッケージの半田付け部とプリント基板上の電
極パッドとが半田付け接合される強度はガルウィング・
タイプのリードとパッド間の接合強度と同等であり、従
来のノンリード・プラスチック半導体パッケージに比べ
て４〜５倍の半田接合強度を発揮させることができる。
【００２４】２． 従来の技術において開示されたリー
ドの半田付け部の面積とプリント基板上の電極パッドの
面積を増大させる、リード半田付け部の端部をパッケー
ジ側面のプラスチックから突出させる等の方法では接合
強度は、せいぜい５０％程度改善されるが、本発明のパ
ッケージではその底面部と略面一のアウターリードとこ
れに続く中間部の一部とが半田付け面を構成するので、
従来のパッケージに比べて４〜５倍の接合強度を持って
おり、適用可能なアプリケーションの範囲を飛躍的に増
加させることができる。
ドの半田付け部の面積とプリント基板上の電極パッドの
面積を増大させる、リード半田付け部の端部をパッケー
ジ側面のプラスチックから突出させる等の方法では接合
強度は、せいぜい５０％程度改善されるが、本発明のパ
ッケージではその底面部と略面一のアウターリードとこ
れに続く中間部の一部とが半田付け面を構成するので、
従来のパッケージに比べて４〜５倍の接合強度を持って
おり、適用可能なアプリケーションの範囲を飛躍的に増
加させることができる。
【００２５】３． 本発明のパッケージの製作に用いる
モールド金型は従来のものと比べてもほぼ同等であり、
従来の製造装置を用いて製造できるので、コストの上昇
も抑制できる。
モールド金型は従来のものと比べてもほぼ同等であり、
従来の製造装置を用いて製造できるので、コストの上昇
も抑制できる。
【図１】 本発明の第１の実施例を示すノンリード・プ
ラスチック半導体パッケージの断面図である。
ラスチック半導体パッケージの断面図である。
【図２】 本発明の他の実施例を示す楔形状の溝部を形
成したノンリード・プラスチック半導体パッケージの断
面図である。
成したノンリード・プラスチック半導体パッケージの断
面図である。
【図３】 従来のノンリード・プラスチック半導体パッ
ケージの断面図である。
ケージの断面図である。
【図４】 従来のキャヴィティ・タイプのノンリード・
プラスチック半導体パッケージの断面図である。
プラスチック半導体パッケージの断面図である。
【図５】 従来のガルウィング・タイプ・プラスチック
半導体パッケージのリードの半田付け部の接合部分を示
す断面図である。
半導体パッケージのリードの半田付け部の接合部分を示
す断面図である。
【図６】 従来のガルウィング・タイプ・プラスチック
半導体パッケージのリードの半田付け部における接合部
分の荷重―変位図を示す。
半導体パッケージのリードの半田付け部における接合部
分の荷重―変位図を示す。
１：プラスチック ２：リード ３：アイランド ４：半導体チップ ５：ボンディ
ングワイヤ ６：半田付け部（下面） ７：キャヴィティ ８：ガラ
スリッド ９：フィレット １０：半田 １１：電極パッド １２：プリント基板 ２１：インナーリード ２２：中間部 ２３：アウター
リード １００：パッケージ本体 １１０：底面部 １２０：溝
部
ングワイヤ ６：半田付け部（下面） ７：キャヴィティ ８：ガラ
スリッド ９：フィレット １０：半田 １１：電極パッド １２：プリント基板 ２１：インナーリード ２２：中間部 ２３：アウター
リード １００：パッケージ本体 １１０：底面部 １２０：溝
部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺川 敏郎 北九州市八幡東区祇園原町３−20 Ｆターム(参考） 4M109 AA01 BA01 CA21 DA01 DA10 FA02 5F067 AA01 AA13 AB04 DF17
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体チップの電極部と外部接続に用い
るリード間を導電体によって接続したものをプラスチッ
クによってモールドし、プリント基板上の電極パッドと
リードとを半田付け接合するノンリード・プラスチック
半導体パッケージ構造において、 リードの半田付け部からプラスチックのパッケージ本体
の内方の一定の高さまで、リードの中間部の下面をモー
ルドしたプラスチックから露出させたノンリード・プラ
スチック半導体パッケージ。 - 【請求項２】 リードの中間部の下面のモールドしたプ
ラスチックからの露出面が、プラスチックのパッケージ
本体の内面の一定高さの断面が台形の開口部によって形
成されている請求項１記載のノンリード・プラスチック
半導体パッケージ。 - 【請求項３】 リードの中間部の下面のモールドしたプ
ラスチックからの露出面が、リードの中間部の下面の一
定高さの断面が楔状の溝部によって形成されている請求
項１記載のノンリード・プラスチック半導体パッケー
ジ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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