JP2017117825A - Semiconductor package and semiconductor assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体パッケージ及び半導体アセンブリに関する。 The present invention relates to a semiconductor package and a semiconductor assembly.
近年、電子機器の小型化に対応するために、電子機器に搭載される半導体装置を基板に高密度に実装することが要求され、それに伴って半導体装置の高機能化、小型化が進んでいる。上述の要求を満たすべく提案されている半導体装置パッケージの一つが、リードレスパッケージと呼ばれているものである(例えば、特許文献1参照)。特許文献1のパッケージは、パッケージ本体の周辺部に沿ってパッケージの下部に位置する金属端子を備えている。同時にこれらの金属端子はパッケージ本体の表面の下部と同一面上である。 In recent years, in order to cope with the downsizing of electronic devices, it has been required that semiconductor devices mounted on electronic devices be mounted on a substrate at high density, and accordingly, higher performance and downsizing of semiconductor devices are progressing. . One of the semiconductor device packages proposed to satisfy the above-described requirements is a so-called leadless package (see, for example, Patent Document 1). The package of Patent Document 1 includes metal terminals located at the bottom of the package along the periphery of the package body. At the same time, these metal terminals are flush with the lower part of the surface of the package body.
一方で、特許文献1に開示されるようなリードレスパッケージを基板に実装して使用する際に、パッケージと基板とのはんだ接続部に加わる熱的、機械的な変形応力が、はんだ接続寿命信頼性を低下させるという問題がある。 On the other hand, when a leadless package as disclosed in Patent Document 1 is mounted on a substrate and used, the thermal and mechanical deformation stress applied to the solder connection portion between the package and the substrate is a reliable solder connection life. There is a problem of reducing the sex.
ここで、パッケージ外周部から外側へガルウィング形状に延びている金属端子を有するQFP等の従来パッケージにおいては、金属端子が変形することではんだ接続部に加わる変形応力が緩和されるため、はんだ接続寿命信頼性への影響を小さくすることが出来た。しかし、リードレスパッケージでは、金属端子はパッケージ表面と同一平面に、端子表面を露出しているのみであり、変形応力を緩和することは出来ない。 Here, in a conventional package such as a QFP having a metal terminal extending in a gull wing shape from the outer periphery of the package to the outside, the deformation stress applied to the solder connection portion due to the deformation of the metal terminal is alleviated. The impact on reliability could be reduced. However, in the leadless package, the metal terminal only exposes the terminal surface in the same plane as the package surface, and the deformation stress cannot be reduced.
そこで本発明は、リードレスパッケージにおける、はんだ接続寿命信頼性を向上することができる半導体パッケージ及び半導体アセンブリを提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor package and a semiconductor assembly that can improve solder connection life reliability in a leadless package.
上記目的を達成するために、本発明は、半導体と、前記半導体を封止する封止部と、前記半導体に電気的に接続される端子と、を備え、前記端子は、基板に対向する前記封止部の面と同一面上に配置される第1部材と、前記基板に対向する前記第1部材の面から前記基板に向かって伸び、弾性を有する第2部材と、を有する。 In order to achieve the above object, the present invention includes a semiconductor, a sealing portion that seals the semiconductor, and a terminal that is electrically connected to the semiconductor, and the terminal faces the substrate. A first member disposed on the same plane as the surface of the sealing portion; and a second member that extends from the surface of the first member facing the substrate toward the substrate and has elasticity.
本発明によれば、リードレスパッケージにおける、はんだ接続寿命信頼性を向上することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solder connection lifetime reliability in a leadless package can be improved. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、図面を用いて、本発明の第1〜第6の実施形態による半導体パッケージ(以後パッケージと呼ぶ)の構成及び作用効果について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。 Hereinafter, the configuration and operational effects of semiconductor packages (hereinafter referred to as packages) according to first to sixth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same numerals indicate the same parts.
(第1の実施形態)
図1および図2に本発明の第1の実施形態によるパッケージ100を示す。なお、図1は図2におけるA−A断面図である。図2は本発明を適用したパッケージ100の下面図である。
(First embodiment)
1 and 2 show a
パッケージ100は、半導体チップ130を腐食から保護することを目的として設定(成形)したモールド樹脂110と、半導体チップ130の電気信号をパッケージ100の外部と接続する金属端子120と、半導体チップ130と金属端子120の間を電気的に接続するワイヤ150と、半導体チップ130で生じる熱をパッケージ100の外部に放熱するヒートスプレッダ140から成る。
The
金属端子120の下面121およびヒートスプレッダ140の下面141はパッケージ100の下面101と同一平面に位置しており、リードレス構造のパッケージとなっている。金属端子120の側面122はパッケージ100の側面102と同一平面に位置している。
The
また、金属端子120は下面121からパッケージ100に対し垂直方向(図1の上下方向)に延びる端子延長部190と、結節部191で接続している。半導体チップ130はヒートスプレッダ140上に装着されている。パッケージ100は端子延長部190およびヒートスプレッダ140において導電性接合部材160および161を介してプリント基板170上に設けられたランド180および181において電気的および機械的に接合されている。
In addition, the
換言すれば、パッケージ100(半導体パッケージ)は、図1に示すように、半導体チップ130(半導体)と、半導体チップ130を封止するモールド樹脂110(封止部)と、半導体チップ130に電気的に接続される端子(金属端子120、端子延長部190)と、を備える。
In other words, the package 100 (semiconductor package) is electrically connected to the semiconductor chip 130 (semiconductor), the mold resin 110 (sealing part) that seals the
詳細には、端子は、プリント基板170(基板)に対向するモールド樹脂110の面(下面101)と同一面上に配置される金属端子120(第1部材)と、プリント基板170に対向する金属端子120の面(下面121)からプリント基板170に向かって伸び、弾性を有する端子延長部190(第2部材)と、を有する。端子延長部190は、プリント基板170に対向する金属端子120の面(下面121)に垂直である。
Specifically, the terminals include a metal terminal 120 (first member) disposed on the same surface as the surface (lower surface 101) of the
本実施形態によれば、パッケージ100の線膨張係数とプリント基板170の線膨張係数の差分に起因する変形応力が導電性接合部材160に印可された場合、端子延長部190は結節部191を基点として、端子下面121に対し水平方向に弾性変形が可能であるため、導電性接合部材160への変形応力を緩和することが可能である。前記効果により、はんだ接続寿命信頼性に優れたパッケージを実現することができる。
According to the present embodiment, when the deformation stress resulting from the difference between the linear expansion coefficient of the
なお、図1および図2で示した、4つの辺に端子を具備する半導体パッケージ(集積回路パッケージ)は例示的なものであり、且つ本発明の方法は半導体パッケージの任意の数の辺(即ち、1つ、2つ、3つまたは4つ)に対して適用することが可能である。また、図1および図2において金属端子一列で例示しているが、本発明の方法は任意の金属端子列に対しても拡張可能である。本拡張の考え方は、以下図3〜7にも適用できる。 The semiconductor package (integrated circuit package) having terminals on the four sides shown in FIGS. 1 and 2 is an example, and the method of the present invention can be applied to any number of sides of the semiconductor package (ie, 1, 2, 3, or 4). 1 and 2 exemplify a single metal terminal row, the method of the present invention can be extended to any metal terminal row. The concept of this extension can also be applied to FIGS.
(第2の実施形態)
図3は本発明の第2の実施形態によるパッケージ100Aを示している。本実施形態では、導電性接合部材160Aが金属端子120の下面121まで形成されている点が第1の実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a
本実施形態では、パッケージ100Aは金属端子120の下面121、端子延長部190およびヒートスプレッダ140において導電性接合部材160Aおよび161を介してプリント基板170上に設けられたランド180および181において電気的および機械的に接合される。
In the present embodiment, the
ここで、パッケージ100A(半導体パッケージ)及びプリント基板170(基板)は半導体アセンブリ10を構成する。ランド180は、端子(金属端子120、端子延長部190)に対向する。端子延長部190(第2部材)とランド180は導電性接合部材160Aで接続される。詳細には、導電性接合部材160Aは、図3に示すように、端子延長部190に対向するランド180から金属端子120(第1部材)まで形成される。
Here, the
本実施形態によれば、金属端子120と導電性接合部材160Aとの接続長が第1の実施形態の場合よりも長くすることができるため、はんだ接続寿命を更に長寿命化することが可能である。
According to this embodiment, since the connection length between the
(第3の実施形態)
図4は本発明の第3の実施形態によるパッケージ100Bを示している。本実施形態では、導電性接合部材160Bが端子延長部190の下面192まで形成されている点が第1の実施形態と異なる。
(Third embodiment)
FIG. 4 shows a
本実施形態では、パッケージ100Bは端子延長部190の下面192およびヒートスプレッダ140において導電性接合部材160Bおよび161を介してプリント基板170上に設けられたランド180および181において電気的および機械的に接合される。
In the present embodiment, the
換言すれば、導電性接合部材160Bは、図4に示すように、端子延長部190(第2部材)に対向するランド180から端子延長部190の先端まで形成される。端子延長部190の根元から先端までの部分が、導電性接合部材160Bで覆われていないため、弾性変形しやすい。
In other words, the
本実施形態によれば、導電性接合部材160Bにパッケージ100Bの線膨張係数とプリント基板170の線膨張係数の差分に起因する変形応力が印可された場合、端子延長部190は金属端子120と端子延長部190との結節部191を基点として、端子下面121に対し水平方向に弾性変形が可能であるため、導電性接合部材160Bへの応力集中を緩和することが可能である。
According to the present embodiment, when the deformation stress resulting from the difference between the linear expansion coefficient of the
(第4の実施形態)
図5は本発明の第4の実施形態によるパッケージ100Cを示している。本実施形態では、端子延長部190Cの位置が第1の実施形態と異なる。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 shows a
本実施形態では、金属端子120は金属端子の側面122と同一の平面に一辺を接し、かつ下面121からパッケージ100Cに対し垂直方向に延びる端子延長部190Cと、結節部191で接続している。
In the present embodiment, the
換言すれば、端子延長部190C(第2部材)は、図5に示すように、半導体チップ130(半導体)と反対側の金属端子120(第1部材)の端に配置される。これにより、端子延長部190Cの成形が容易となる。
In other words, the
パッケージ100Cは端子延長部190Cおよびヒートスプレッダ140において導電性接合部材160および161を介してプリント基板170上に設けられたランド180および181において電気的および機械的に接合される。
The
本実施形態によれば、パッケージ100Cの線膨張係数とプリント基板170の線膨張係数の差分に起因する変形応力が導電性接合部材160に印可された場合、端子延長部190Cは結節部191を基点として、端子下面121に対し水平方向に弾性変形が可能であるため、導電性接合部材160への変形応力を緩和することが可能である。
According to the present embodiment, when the deformation stress resulting from the difference between the linear expansion coefficient of the
(第5の実施形態)
図6は本発明の第5の実施形態によるパッケージ100Dを示している。本実施形態では、端子延長部190Dの位置が第1の実施形態と異なる。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 shows a
本実施形態では、金属端子120は金属端子120のヒートスプレッダ140側の側面123と同一の平面に一辺を接し、かつ下面121からパッケージ100Dに対し垂直方向に延びる端子延長部190Dと、結節部191で接続している。
In the present embodiment, the
換言すれば、端子延長部190D(第2部材)は、図6に示すように、半導体チップ130側(半導体側)の金属端子120(第1部材)の端に配置される。これにより、端子延長部190Dの成形が容易となる。また、パッケージ100Dをプリント基板170へ実装するのに必要な面積が小さくなる。
In other words, the
パッケージ100Dは端子延長部190Dおよびヒートスプレッダ140において導電性接合部材160および161を介してプリント基板170上に設けられたランド180および181において電気的および機械的に接合される。
The
本実施形態によれば、パッケージ100Dの線膨張係数とプリント基板170の線膨張係数の差分に起因する変形応力が導電性接合部材160に印可された場合、端子延長部190Dは結節部191を基点として、端子下面121に対し水平方向に弾性変形が可能であるため、導電性接合部材160への変形応力を緩和することが可能である。
According to the present embodiment, when the deformation stress resulting from the difference between the linear expansion coefficient of the
(第6の実施形態)
図7は本発明の第6の実施形態によるパッケージ100Eを示している。本実施形態では、パッケージ100Eは、ヒートスプレッダ延長部195をさらに備え、ヒートスプレッダ延長部195とランド181は、導電性接合部材160を介して接合される点が第1の実施形態と異なる。
(Sixth embodiment)
FIG. 7 shows a
本実施形態では、ヒートスプレッダ140は下面141からパッケージ100Eに対し垂直方向に延びるヒートスプレッダ延長部195と、結節部196で接続している。
In the present embodiment, the
パッケージ100Eは端子延長部190およびヒートスプレッダ延長部195において導電性接合部材160および161Eを介してプリント基板170上に設けられたランド180および181において電気的および機械的に接合されている。
The
換言すれば、パッケージ100E(半導体パッケージ)は、図7に示すように、半導体チップ130(半導体)を搭載するヒートスプレッダ(ヒートスプレッダ140、ヒートスプレッダ延長部195)を備える。詳細には、ヒートスプレッダは、プリント基板170(基板)に対向するモールド樹脂110(封止部)の面(下面101)と同一面上に配置されるヒートスプレッダ140(第3部材)と、プリント基板170に対向するヒートスプレッダ140の面(141)からプリント基板170に向かって伸び、弾性を有するヒートスプレッダ延長部195(第4部材)と、を有する。
In other words, the
本実施形態によれば、パッケージ100Eの線膨張係数とプリント基板170の線膨張係数の差分に起因する変形応力が導電性接合部材160および161Eに印可された場合、端子延長部190は結節部191を基点として、また同時にヒートスプレッダ延長部195は結節部196を基点として、端子下面121に対し水平方向に弾性変形が可能であるため、導電性接合部材160および導電性接合部材161Eへの変形応力を緩和することが可能である。
According to the present embodiment, when the deformation stress resulting from the difference between the linear expansion coefficient of the
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、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, Various modifications are included. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
上記実施形態において、金属端子120(第1部材)と端子延長部190(第2部材)は、例えば、一体に構成されるが、別体で構成されるようにしてもよい。この場合、金属端子120(第1部材)と端子延長部190(第2部材)は、互いに異なる部材で構成されるようにしてもよい。 In the above embodiment, the metal terminal 120 (first member) and the terminal extension 190 (second member) are configured integrally, for example, but may be configured separately. In this case, the metal terminal 120 (first member) and the terminal extension 190 (second member) may be configured by different members.
上記実施形態において、端子延長部190(第2部材)の形状は、例えば、棒状、板状等の柱状であるが、任意の形状であってもよい。 In the above embodiment, the terminal extension 190 (second member) has a columnar shape such as a rod shape or a plate shape, but may be any shape.
本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。 The following aspect may be sufficient as embodiment of this invention.
(1)半導体チップと、前記半導体チップの電気信号を外部に接続する金属端子1と、前記半導体チップで生じる熱を外部に放熱するヒートスプレッダと、を持ち、前記金属端子1の一面と前期ヒートスプレッダの一面はパッケージの一面と同一面上に位置するモールドパッケージにおいて、前記金属端子1から前記一面に対し垂直方向に延びる金属端子2を有することを特徴とするモールドパッケージ。 (1) It has a semiconductor chip, a metal terminal 1 for connecting an electric signal of the semiconductor chip to the outside, and a heat spreader for radiating heat generated in the semiconductor chip to the outside, and one surface of the metal terminal 1 and the previous heat spreader A mold package, wherein one surface has a metal terminal 2 extending in a direction perpendicular to the one surface from the metal terminal 1 in a mold package located on the same surface as the one surface of the package.
(2)(1)のモールドパッケージにおいて、前記垂直方向に延びる金属端子2は前記金属端子1上に有することを特徴とするモールドパッケージ。 (2) The mold package according to (1), wherein the metal terminal 2 extending in the vertical direction is provided on the metal terminal 1.
(3)(1)のモールドパッケージにおいて、前記垂直方向に延びる金属端子2は前記ヒートスプレッダ上に有することを特徴とするモールドパッケージ。 (3) The mold package according to (1), wherein the metal terminals 2 extending in the vertical direction are provided on the heat spreader.
10…半導体アセンブリ
100…半導体パッケージ(集積回路パッケージ)
101…半導体パッケージの下面
102…半導体パッケージの側面
110…モールド樹脂
120…金属端子
121…金属端子の下面
122…金属端子の側面
130…半導体チップ
140…ヒートスプレッダ
141…ヒートスプレッダの下面
150…ワイヤ
160…金属端子と接合する導電性接合部材
161…ヒートスプレッダと接合する導電性接合部材
170…基板
180…金属端子側のランド
181…ヒートスプレッダ側のランド
190…端子延長部
191…結節部
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記半導体を封止する封止部と、
前記半導体に電気的に接続される端子と、を備え、
前記端子は、
基板に対向する前記封止部の面と同一面上に配置される第1部材と、
前記基板に対向する前記第1部材の面から前記基板に向かって伸び、弾性を有する第2部材と、を有する
ことを特徴とする半導体パッケージ。 Semiconductors,
A sealing portion for sealing the semiconductor;
A terminal electrically connected to the semiconductor,
The terminal is
A first member disposed on the same surface as the surface of the sealing portion facing the substrate;
And a second member having elasticity and extending from the surface of the first member facing the substrate toward the substrate.
前記第2部材は、
前記半導体と反対側の前記第1部材の端に配置される
ことを特徴とする半導体パッケージ。 The semiconductor package according to claim 1,
The second member is
A semiconductor package, wherein the semiconductor package is disposed at an end of the first member opposite to the semiconductor.
前記第2部材は、
前記半導体側の前記第1部材の端に配置される
ことを特徴とする半導体パッケージ。 The semiconductor package according to claim 1,
The second member is
A semiconductor package, wherein the semiconductor package is disposed at an end of the first member on the semiconductor side.
前記半導体を搭載するヒートスプレッダをさらに備え、
前記ヒートスプレッダは、
前記基板に対向する前記封止部の面と同一面上に配置される第3部材と、
前記基板に対向する前記第3部材の面から前記基板に向かって伸び、弾性を有する第4部材と、を有する
ことを特徴とする半導体パッケージ。 The semiconductor package according to claim 1,
A heat spreader on which the semiconductor is mounted;
The heat spreader is
A third member disposed on the same surface as the surface of the sealing portion facing the substrate;
And a fourth member having elasticity and extending from the surface of the third member facing the substrate toward the substrate.
前記第2部材は、
前記基板に対向する前記第1部材の面に垂直である
ことを特徴とする半導体パッケージ。 The semiconductor package according to claim 1,
The second member is
A semiconductor package characterized by being perpendicular to the surface of the first member facing the substrate.
前記端子に対向するランドを有する基板と、を備えた半導体アセンブリであって、
前記端子は、
基板に対向する前記封止部の面と同一面上に配置される第1部材と、
前記基板に対向する前記第1部材の面から前記基板に向かって伸び、弾性を有する第2部材と、を有し、
前記第2部材と前記ランドは導電性接合部材で接続される
ことを特徴とする半導体アセンブリ。 A semiconductor package having a semiconductor, a sealing portion for sealing the semiconductor, and a terminal electrically connected to the semiconductor;
A semiconductor assembly comprising: a substrate having lands facing the terminals;
The terminal is
A first member disposed on the same surface as the surface of the sealing portion facing the substrate;
A second member that extends from the surface of the first member facing the substrate toward the substrate and has elasticity,
The semiconductor assembly, wherein the second member and the land are connected by a conductive bonding member.
前記導電性接合部材は、
前記第2部材に対向する前記ランドから前記第1部材まで形成される
ことを特徴とする半導体アセンブリ。 The semiconductor assembly according to claim 6, comprising:
The conductive bonding member is
The semiconductor assembly is formed from the land facing the second member to the first member.
前記導電性接合部材は、
前記第2部材に対向する前記ランドから前記第2部材の先端まで形成される
ことを特徴とする半導体アセンブリ。 The semiconductor assembly according to claim 6, comprising:
The conductive bonding member is
The semiconductor assembly is formed from the land facing the second member to the tip of the second member.
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