JP2007234629A - 半導体装置用パッケージ部品とこれを用いた半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】封止樹脂のアウターリード部への流出を防止できる半導体装置用パッケージ部品と、これを用いた半導体装置を提供する。
【解決手段】アウターリード部(10b)を有するリード(10)と、リード(10)のアウターリード部(10b)を除く領域に設けられた筐体(11)とを含み、筐体(11)には、半導体素子を収容するための収容部(111a)が設けられており、筐体(11)の外周とリード(10)との境界(T)の近傍におけるリード(10)上には平滑部材(12)が配置されており、平滑部材(12)は、表面の比表面積が1.15以下である半導体装置用パッケージ部品(1)とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体装置用パッケージ部品と、これを用いた半導体装置に関する。
従来の半導体装置では、リードを粗面化処理したり、リードに粗面化めっき膜を形成したりしてリードと封止樹脂との密着性を向上させていた(例えば、特許文献1、特許文献2等参照)。
特開2002−83917号公報 特開2004−349497号公報
しかしながら、前記従来の構成では、封止樹脂が、リード表面又はリード上の粗面化めっき膜表面に設けられた凹凸の凹部に沿って毛細管現象により流れ出し、電気的接続部となるアウターリード部が封止樹脂で被覆されて導通が取れなくなるおそれがあった。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、封止樹脂のアウターリード部への流出を防止できる半導体装置用パッケージ部品と、これを用いた半導体装置を提供する。
本発明の第1の半導体装置用パッケージ部品は、アウターリード部を有するリードと、前記リードの前記アウターリード部を除く領域に設けられた筐体とを含む半導体装置用パッケージ部品であって、
前記筐体には、半導体素子を収容するための収容部が設けられており、
前記筐体の外周と前記リードとの境界近傍における前記リード上には平滑部材が配置されており、
前記平滑部材は、表面の比表面積が1.15以下であることを特徴とする。
本発明の第2の半導体装置用パッケージ部品は、アウターリード部を有するリードと、前記リードの前記アウターリード部を除く領域に設けられた筐体とを含む半導体装置用パッケージ部品であって、
前記筐体には、半導体素子を収容するための収容部が設けられており、
前記筐体の外周と前記リードとの境界近傍における前記リード表面が平滑面であり、
前記平滑面は、比表面積が1.15以下であることを特徴とする。
本発明の半導体装置は、上述した第1又は第2の半導体装置用パッケージ部品と、前記半導体装置用パッケージ部品の前記収容部に収容された半導体素子と、前記収容部に充填され、かつ前記半導体素子を封止する封止樹脂層とを含む。
本発明の半導体装置用パッケージ部品及び半導体装置によれば、封止樹脂層を構成する封止樹脂のアウターリード部への流出を防止できる。これにより、アウターリード部と外部機器との電気的接続を良好に維持することができる。
本発明の第1の半導体装置用パッケージ部品は、アウターリード部を有するリードと、上記リードの上記アウターリード部を除く領域に設けられた筐体とを含む。そして、上記筐体には、半導体素子を収容するための収容部が設けられている。
上記リードは、例えば半導体装置用のリードフレーム等が使用でき、その構成材料としては、例えば銅や銅合金等の金属が使用できる。また、銅や銅合金を基材とし、この基材表面の一部又は全面が導電性被膜で覆われたリードを使用してもよい。上記導電性被膜を構成する材料としては、例えばAg、Ni、Pd、Au、Rh、Pt、半田等の金属が使用できる。
上記筐体を構成する材料は特に限定されず、樹脂、セラミック、金属等が使用できる。特に、ポリフタルアミド樹脂等の熱可塑性樹脂を使用すると、成形性が良好なため所望の形状の筐体を容易に形成することができる上、低コスト化が可能となる。通常、熱可塑性樹脂を用いて上記筐体を上記リードに設けると、熱可塑性樹脂の熱収縮によって上記筐体と上記リードとの間に空隙が発生する。従来の半導体装置用パッケージ部品では、半導体素子を封止する封止樹脂が、毛細管現象により上記空隙を通過してアウターリード部へと流出するおそれがあった。しかし、本発明によれば、後述するように封止樹脂のアウターリード部への流出を防止することができる。
そして、本発明の第1の半導体装置用パッケージ部品は、上記筐体の外周と上記リードとの境界近傍における上記リード上に平滑部材が配置されており、この平滑部材は、表面の比表面積が1.15以下(好ましくは1.05以下)である。本発明の第1の半導体装置用パッケージ部品によれば、筐体とリードとの境界から封止樹脂が流出した場合でも、上記平滑部材によって、毛細管現象による封止樹脂のアウターリード部への流出を防止できる。これにより、アウターリード部と外部機器との電気的接続を良好に維持することができる。特に、上記平滑部材が、上記筐体の外側において、上記境界から少なくとも500μm(好ましくは1mm)までの範囲の上記リード上に配置されていると、毛細管現象による封止樹脂の流出を確実に防止できるため好ましい。なお、本明細書における比表面積は、測定領域における実際の表面積と、測定領域の投影面積との比であり、原子間力顕微鏡(atomicforce microscope、AFM)により測定することができる。
上記平滑部材が導電性被膜からなる場合は、上記平滑部材が上記リードにおける上記筐体との接触面を除く略全面に設けられていることが好ましい。毛細管現象による封止樹脂の流出を防止できる上、半導体素子とリード(インナーリード部)との間、及びアウターリード部と外部機器との間の電気的接続が良好となるからである。インナーリード部上に設けることができる上記導電性被膜としては、Rh、Pt、Ag、Au等からなる金属膜が使用できる。これらの金属膜は光の反射率が高いため、光半導体素子を使用する場合に、発光効率又は受光効率を向上させることができる。アウターリード部上に設けることができる上記導電性被膜としては、Ag、Ni、Pd、Au、半田等からなる金属膜が使用できる。アウターリード部と外部機器との接続材料として半田を使用する場合にこれらの金属膜を使用すると、アウターリード部の半田濡れ性が向上する。なお、上述した金属膜は、例えばめっき、スパッタリング、蒸着等により形成できる。
本発明の第1の半導体装置用パッケージ部品では、上記リードにおける上記筐体との接触面が凹凸加工されていることが好ましい。封止樹脂が毛細管現象によって上記凹凸の凹部に流れ込み、上記リードと上記筐体との密着性が良好となるからである。この場合、上記リードにおける上記筐体との接触面は、例えば比表面積が1.15(好ましくは1.40)より大きくなるように凹凸加工されていればよい。凹凸加工の方法は特に限定されず、ブラスト処理等による機械的エッチングや、マイクロエッチング剤処理等による化学的エッチング、あるいは電解エッチング等の手段を用いればよい。または、上記リード表面の所望の箇所に粗面化めっき膜(例えば針状めっき膜)を形成して凹凸を形成してもよい。なお、上述したように、上記平滑部材によって、毛細管現象による封止樹脂のアウターリード部への流出については防止できる。
次に、本発明の第2の半導体装置用パッケージ部品について説明する。なお、以下の説明において、上述した本発明の第1の半導体装置用パッケージ部品と重複する内容については、その説明を省略する場合がある。
本発明の第2の半導体装置用パッケージ部品は、アウターリード部を有するリードと、上記リードの上記アウターリード部を除く領域に設けられた筐体とを含む。そして、上記筐体には、半導体素子を収容するための収容部が設けられている。また、上記筐体の外周と上記リードとの境界近傍における上記リード表面が平滑面であり、この平滑面は、比表面積が1.15以下(好ましくは1.05以下)である。これにより、筐体とリードとの境界から封止樹脂が流出した場合でも、上記平滑面によって、毛細管現象による封止樹脂のアウターリード部への流出を防止できるため、アウターリード部と外部機器との電気的接続を良好に維持することができる。特に、上記筐体の外側において、上記境界から少なくとも500μm(好ましくは1mm)までの範囲の上記リード表面が上記平滑面である場合は、毛細管現象による封止樹脂の流出を確実に防止できるため好ましい。なお、本発明の第2の半導体装置用パッケージ部品では、上記リードにおける上記筐体との接触面を除く略全面が上記平滑面であってもよい。
上記平滑面の形成方法は特に限定されない。例えば、ブラスト処理等による機械的エッチングや、マイクロエッチング剤処理等による化学的エッチング、あるいは電解エッチング等の手段を用いればよい。または、上記リード表面の所望の箇所をプレス加工して上記平滑面を形成してもよい。
本発明の第2の半導体装置用パッケージ部品では、上記リードにおける上記筐体との接触面が凹凸加工されていることが好ましい。封止樹脂が毛細管現象によって上記凹凸の凹部に流れ込み、上記リードと上記筐体との密着性が良好となるからである。この場合、上記リードにおける上記筐体との接触面は、例えば比表面積が1.15より大きく(好ましくは1.40より大きく)なるように凹凸加工されていればよい。凹凸加工の方法は特に限定されず、ブラスト処理等による機械的エッチングや、マイクロエッチング剤処理等による化学的エッチング、あるいは電解エッチング等の手段を用いればよい。または、上記リード表面の所望の箇所に粗面化めっき膜(例えば針状めっき膜)を形成して凹凸を形成してもよい。なお、上述したように、上記平滑面によって、毛細管現象による封止樹脂のアウターリード部への流出については防止できる。
次に、本発明の半導体装置について説明する。なお、以下の説明において、上述した本発明の第1及び第2の半導体装置用パッケージ部品と重複する内容については、その説明を省略する場合がある。
本発明の半導体装置は、上記第1又は第2の半導体装置用パッケージ部品と、この半導体装置用パッケージ部品の上記収容部に収容された半導体素子と、上記収容部に充填され、かつ上記半導体素子を封止する封止樹脂層とを含む。本発明の半導体装置は、上記第1又は第2の半導体装置用パッケージ部品を使用しているため、上述したように毛細管現象による封止樹脂のアウターリード部への流出を防止できる。これにより、アウターリード部と外部機器との電気的接続を良好に維持することができる。
上記半導体素子としては、例えば発光ダイオード、受光ダイオード、レーザーダイオード等の光半導体素子を使用することができる。
上記封止樹脂層を構成する封止樹脂としては、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂が使用できる。なかでもシリコーン樹脂は耐光性が高いため、光半導体素子を使用する場合に、上記封止樹脂層の劣化を防止できる。また、シリコーン樹脂は弾性率が比較的低いため、半導体素子とリードとの間の電気的接続箇所(ワイヤ、バンプ等)に加わる応力を緩和することもできる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面においては、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の符号で示し、重複する説明を省略する場合がある。
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態に係る半導体装置用パッケージ部品について図1を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置用パッケージ部品の断面図である。
図1に示すように、半導体装置用パッケージ部品1は、対をなすインナーリード部10aと、対をなすアウターリード部10bとを有するリードフレーム10と、インナーリード部10aを囲うように設けられた筐体11とを含む。この筐体11は、後述する半導体素子20(図2A参照)を収容するための収容部111aを有する収容体111と、基体112とを含む。また、リードフレーム10と筐体11との接触面を除くリードフレーム10の略全面に、導電性被膜からなる平滑部材12が設けられている。そして、この平滑部材12は、表面の比表面積が1.15以下である。このように構成された半導体装置用パッケージ部品1によれば、後述する半導体装置2(図2A参照)を作製する際に、筐体11の外周とリードフレーム10との境界Tから封止樹脂が流出した場合でも、平滑部材12によって、毛細管現象による封止樹脂のアウターリード部10bへの流出を防止できる。これにより、アウターリード部10bと外部機器(図示せず)との電気的接続を良好に維持することができる。
半導体装置用パッケージ部品1では、上述したように、平滑部材12が、リードフレーム10における筐体11との接触面を除く略全面に設けられている。これにより、毛細管現象による封止樹脂の流出を防止できる上、後述する半導体素子20(図2A参照)とインナーリード部10aとの間、及びアウターリード部10bと外部機器(図示せず)との間の電気的接続が良好となる。
半導体装置用パッケージ部品1では、リードフレーム10と筐体11との接触面を含むリードフレーム10の略全面が凹凸加工されている。これにより、後述する半導体装置2(図2A参照)を作製する際に、封止樹脂が毛細管現象によって上記凹凸の凹部10cに流れ込むため、リードフレーム10と筐体11との密着性が良好となる。なお、半導体装置用パッケージ部品1を作製する際は、例えば、トランスファーモールドによって熱可塑性樹脂からなる筐体11をリードフレーム10に設けた後、めっき等の手段によって、筐体11の外周とリードフレーム10との境界Tの近傍10dを含むリードフレーム10の表面に平滑部材12を設ければよい。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る半導体装置について図2A,Bを参照して説明する。図2Aは、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の断面図である。また、図2Bは、図2AのW部の拡大図である。なお、本発明の第2実施形態に係る半導体装置は、上述した本発明の第1実施形態に係る半導体装置用パッケージ部品1(図1参照)を含む半導体装置である。
図2Aに示すように、半導体装置2は、第1実施形態に係る半導体装置用パッケージ部品1と、半導体装置用パッケージ部品1の収容部111aに収容された半導体素子20と、収容部111aに充填され、かつ半導体素子20を封止する封止樹脂層21とを含む。半導体素子20は、ワイヤ22を介してインナーリード部10aに設けられた平滑部材12(導電性被膜)上に実装されている。半導体装置2は、半導体装置用パッケージ部品1を使用しているため、上述したように、封止樹脂層21を構成する封止樹脂が毛細管現象によってアウターリード部10bへ流出することを防止できる。これにより、アウターリード部10bと外部機器(図示せず)との電気的接続を良好に維持することができる。
また、半導体装置2では、リードフレーム10と筐体11との接触面を含むリードフレーム10の略全面が凹凸加工されている。これにより、半導体装置2を作製する際に、封止樹脂が毛細管現象によって上記凹凸の凹部10cに流れ込むため、リードフレーム10と筐体11との密着性が良好となる(図2B参照)。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る半導体装置用パッケージ部品について図3を参照して説明する。図3は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置用パッケージ部品の断面図である。
図3に示すように、半導体装置用パッケージ部品3は、対をなすインナーリード部10aと、対をなすアウターリード部10bとを有するリードフレーム10と、インナーリード部10aを囲うように設けられた筐体11とを含む。この筐体11は、後述する半導体素子20(図4A参照)を収容するための収容部111aを有する収容体111と、基体112とを含む。インナーリード部10a上には、半導体素子20を実装するための端子30が設けられている。また、筐体11の外周とリードフレーム10との境界Xの近傍10dを含むアウターリード部10bの表面が平滑面である。そして、この平滑面は、比表面積が1.15以下である。このように構成された半導体装置用パッケージ部品3によれば、後述する半導体装置4(図4A参照)を作製する際に、筐体11の外周とリードフレーム10との境界Xから封止樹脂が流出した場合でも、上記平滑面によって、毛細管現象による封止樹脂のアウターリード部10bへの流出を防止できる。これにより、アウターリード部10bと外部機器(図示せず)との電気的接続を良好に維持することができる。
半導体装置用パッケージ部品3では、アウターリード部10bの表面(平滑面)を除くリードフレーム10の表面が凹凸加工されている。これにより、後述する半導体装置4(図4A参照)を作製する際に、封止樹脂が毛細管現象によって上記凹凸の凹部10cに流れ込むため、リードフレーム10と筐体11との密着性が良好となる。なお、半導体装置用パッケージ部品3を作製する際は、例えば、マイクロエッチング剤処理等によって表面が凹凸加工されたリードフレーム10、又はリードフレーム基材の表面に針状めっき膜を形成したリードフレーム10を用意し、トランスファーモールドによって熱可塑性樹脂からなる筐体11をリードフレーム10に設けた後、プレス加工やブラスト処理等の手段を用いてアウターリード部10bの表面を平滑化すればよい。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態に係る半導体装置について図4A,Bを参照して説明する。図4Aは、本発明の第4実施形態に係る半導体装置の断面図である。また、図4Bは、図4AのY部の拡大図である。なお、本発明の第4実施形態に係る半導体装置は、上述した本発明の第3実施形態に係る半導体装置用パッケージ部品3(図3参照)を含む半導体装置である。
図4Aに示すように、半導体装置4は、第3実施形態に係る半導体装置用パッケージ部品3と、半導体装置用パッケージ部品3の収容部111aに収容された半導体素子20と、収容部111aに充填され、かつ半導体素子20を封止する封止樹脂層21とを含む。半導体素子20は、ワイヤ22を介してインナーリード部10aに設けられた端子30上に実装されている。半導体装置4は、半導体装置用パッケージ部品3を使用しているため、上述したように、封止樹脂層21を構成する封止樹脂が毛細管現象によってアウターリード部10bへ流出することを防止できる。これにより、アウターリード部10bと外部機器(図示せず)との電気的接続を良好に維持することができる。
また、半導体装置4では、アウターリード部10bの表面(平滑面)を除くリードフレーム10の表面が凹凸加工されている。これにより、半導体装置4を作製する際に、封止樹脂が毛細管現象によって上記凹凸の凹部10cに流れ込むため、リードフレーム10と筐体11との密着性が良好となる(図4B参照)。
本発明は、例えば発光装置や受光装置等の光半導体装置に有用である。
本発明の第1実施形態に係る半導体装置用パッケージ部品の断面図である。 Aは本発明の第2実施形態に係る半導体装置の断面図であり、BはAのW部の拡大図である。 本発明の第3実施形態に係る半導体装置用パッケージ部品の断面図である。 Aは本発明の第4実施形態に係る半導体装置の断面図であり、BはAのY部の拡大図である。
符号の説明
1,3 半導体装置用パッケージ部品
2,4 半導体装置
10 リードフレーム(リード)
10a インナーリード部
10b アウターリード部
10c 凹部
10d 近傍
11 筐体
12 平滑部材
20 半導体素子
21 封止樹脂層
22 ワイヤ
30 端子
111 収容体
111a 収容部
112 基体

Claims (12)

  1. アウターリード部を有するリードと、前記リードの前記アウターリード部を除く領域に設けられた筐体とを含む半導体装置用パッケージ部品であって、
    前記筐体には、半導体素子を収容するための収容部が設けられており、
    前記筐体の外周と前記リードとの境界近傍における前記リード上には平滑部材が配置されており、
    前記平滑部材は、表面の比表面積が1.15以下であることを特徴とする半導体装置用パッケージ部品。
  2. 前記平滑部材は、前記筐体の外側において、前記境界から少なくとも500μmまでの範囲の前記リード上に配置されている請求項1に記載の半導体装置用パッケージ部品。
  3. 前記平滑部材は、導電性被膜からなり、かつ前記リードにおける前記筐体との接触面を除く略全面に設けられている請求項1に記載の半導体装置用パッケージ部品。
  4. 前記リードは、前記筐体との接触面が凹凸加工されている請求項1に記載の半導体装置用パッケージ部品。
  5. 前記筐体は、熱可塑性樹脂からなる請求項1に記載の半導体装置用パッケージ部品。
  6. アウターリード部を有するリードと、前記リードの前記アウターリード部を除く領域に設けられた筐体とを含む半導体装置用パッケージ部品であって、
    前記筐体には、半導体素子を収容するための収容部が設けられており、
    前記筐体の外周と前記リードとの境界近傍における前記リード表面が平滑面であり、
    前記平滑面は、比表面積が1.15以下であることを特徴とする半導体装置用パッケージ部品。
  7. 前記筐体の外側において、前記境界から少なくとも500μmまでの範囲の前記リード表面が前記平滑面である請求項6に記載の半導体装置用パッケージ部品。
  8. 前記リードは、前記筐体との接触面が凹凸加工されている請求項6に記載の半導体装置用パッケージ部品。
  9. 前記筐体は、熱可塑性樹脂からなる請求項6に記載の半導体装置用パッケージ部品。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置用パッケージ部品と、前記半導体装置用パッケージ部品の前記収容部に収容された半導体素子と、前記収容部に充填され、かつ前記半導体素子を封止する封止樹脂層とを含む半導体装置。
  11. 前記封止樹脂層を構成する封止樹脂は、熱硬化性樹脂である請求項10に記載の半導体装置。
  12. 前記熱硬化性樹脂は、シリコーン樹脂である請求項11に記載の半導体装置。
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