JP2890841B2 - 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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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、放熱用のフィンを有する樹脂封止型半導体
装置に関する。
装置に関する。
［従来の技術］ 第12図（ａ）は従来の樹脂封止型半導体装置の一例で
あり、半導体素子１はリードフレーム２上に接合材４を
介して固定され、ボンディングワイヤ３によってリード
フレーム２と電気的に接続されている。上記半導体素子
１の下方には放熱フィン５が配してあり、これら半導体
素子１、リードフレーム２、ボンディングワイヤ３、お
よび放熱フィン５は封止用樹脂６で一体に封止されてい
る。
あり、半導体素子１はリードフレーム２上に接合材４を
介して固定され、ボンディングワイヤ３によってリード
フレーム２と電気的に接続されている。上記半導体素子
１の下方には放熱フィン５が配してあり、これら半導体
素子１、リードフレーム２、ボンディングワイヤ３、お
よび放熱フィン５は封止用樹脂６で一体に封止されてい
る。
ところで、この封止用樹脂６と半導体素子１の界面に
は、両者の線膨張率の違い等に起因する熱応力が作用し
ており、これが剥離、パッケージクラック、パッシベー
ションクラック等の原因となって素子品質を損なうおそ
れがある。この熱応力を低減する手段としては、一般
に、封止用樹脂材質の低弾性化、低線膨張率化を図ると
ともに、第12図（ｂ）に示されるように、半導体素子１
上面の封止用樹脂６の厚みを薄く設計することが行なわ
れている。
は、両者の線膨張率の違い等に起因する熱応力が作用し
ており、これが剥離、パッケージクラック、パッシベー
ションクラック等の原因となって素子品質を損なうおそ
れがある。この熱応力を低減する手段としては、一般
に、封止用樹脂材質の低弾性化、低線膨張率化を図ると
ともに、第12図（ｂ）に示されるように、半導体素子１
上面の封止用樹脂６の厚みを薄く設計することが行なわ
れている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、放熱フィン５を有する半導体装置で
は、封止用樹脂６の厚みを全面にわたって薄くすると、
厚みの減少分に比例して半導体素子１上面の封止用樹脂
６の剛性が低下し、封止用樹脂６に比して剛性の高い放
熱フィン５の影響が大きくなる。このため、半導体装置
を冷却した際に放熱フィン５が収縮してパッケージ全体
の反りが発生し（第12図（ｃ））、封止用樹脂６を薄く
することによる熱応力低減効果が十分に発揮できないと
いう問題があった。
は、封止用樹脂６の厚みを全面にわたって薄くすると、
厚みの減少分に比例して半導体素子１上面の封止用樹脂
６の剛性が低下し、封止用樹脂６に比して剛性の高い放
熱フィン５の影響が大きくなる。このため、半導体装置
を冷却した際に放熱フィン５が収縮してパッケージ全体
の反りが発生し（第12図（ｃ））、封止用樹脂６を薄く
することによる熱応力低減効果が十分に発揮できないと
いう問題があった。
本発明はこの問題を解決しようとするもので、その目
的は、放熱フィンを有する樹脂封止型半導体装置におい
て、放熱フィンの収縮によるパッケージの反りを抑制
し、封止用樹脂と半導体素子の界面に働く熱応力を十分
に低減して、素子品質および信頼性の向上、長寿命化を
図ることにある。
的は、放熱フィンを有する樹脂封止型半導体装置におい
て、放熱フィンの収縮によるパッケージの反りを抑制
し、封止用樹脂と半導体素子の界面に働く熱応力を十分
に低減して、素子品質および信頼性の向上、長寿命化を
図ることにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の樹脂封止型半導体装置は、第１図および第２
図に示すように、半導体素子１をリード部22と電気的に
接続するとともに、上記半導体素子１下方に放熱用のフ
ィン５を設け、これら半導体素子１、リード部22および
放熱フィン５を封止用樹脂６で一体封止してなる。そし
て、半導体素子１直上の一部を除く上記封止用樹脂６の
上部表面に樹脂補強部61を形成し、該樹脂補強部61形成
部における樹脂厚さを上記半導体素子１直上の一部の樹
脂厚さより厚くして、上記半導体素子１と封止用樹脂６
の界面に作用する熱応力を緩和するものである。
図に示すように、半導体素子１をリード部22と電気的に
接続するとともに、上記半導体素子１下方に放熱用のフ
ィン５を設け、これら半導体素子１、リード部22および
放熱フィン５を封止用樹脂６で一体封止してなる。そし
て、半導体素子１直上の一部を除く上記封止用樹脂６の
上部表面に樹脂補強部61を形成し、該樹脂補強部61形成
部における樹脂厚さを上記半導体素子１直上の一部の樹
脂厚さより厚くして、上記半導体素子１と封止用樹脂６
の界面に作用する熱応力を緩和するものである。
［作用］ 上記構造において、樹脂補強部61は封止用樹脂６の剛
性を高め、放熱フィン５の収縮による反りを抑制する。
また、このとき樹脂補強部61は、少なくとも半導体素子
１直上の一部を避けて形成されるので、半導体素子１上
面の封止用樹脂６厚は十分薄く保つことができ、封止用
樹脂６と半導体素子１との界面に発生する熱応力を効果
的に緩和して、剥離、クラック等の発生を防止する。
性を高め、放熱フィン５の収縮による反りを抑制する。
また、このとき樹脂補強部61は、少なくとも半導体素子
１直上の一部を避けて形成されるので、半導体素子１上
面の封止用樹脂６厚は十分薄く保つことができ、封止用
樹脂６と半導体素子１との界面に発生する熱応力を効果
的に緩和して、剥離、クラック等の発生を防止する。
［第１実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の樹脂封止型半導体装置の平面図であ
り、第２図（ａ）は第１図のII−II線に沿う断面図であ
る。又、第２図（ｂ）は、（ａ）と同様の断面図である
が、樹脂補強部を半導体素子直上の一部にかかる位置ま
で延設した例である。
第１図は本発明の樹脂封止型半導体装置の平面図であ
り、第２図（ａ）は第１図のII−II線に沿う断面図であ
る。又、第２図（ｂ）は、（ａ）と同様の断面図である
が、樹脂補強部を半導体素子直上の一部にかかる位置ま
で延設した例である。
図において、半導体素子１は、リードフレーム２の素
子搭載部21上、に半田、銀ペースト等の接合材４を介し
て固定されている。上記半導体素子１の近傍には、これ
と同一平面上にリード部22が配してあり、アルミニウ
ム、金または銅細線よりなるボンディングワイヤ３によ
って上記半導体素子１と接続される。上記リード部22
は、銅を主成分とする合金や42アロイ等の導電性の材料
を母材とし、半導体装置と半導体装置外部との接続、お
よび内部半導体素子間の接続を行なう。また、通常、リ
ード部22は上記素子搭載部21とともにリードフレーム２
として、一枚の板材をプレスあるいは、ホトエッチング
して加工形成される。
子搭載部21上、に半田、銀ペースト等の接合材４を介し
て固定されている。上記半導体素子１の近傍には、これ
と同一平面上にリード部22が配してあり、アルミニウ
ム、金または銅細線よりなるボンディングワイヤ３によ
って上記半導体素子１と接続される。上記リード部22
は、銅を主成分とする合金や42アロイ等の導電性の材料
を母材とし、半導体装置と半導体装置外部との接続、お
よび内部半導体素子間の接続を行なう。また、通常、リ
ード部22は上記素子搭載部21とともにリードフレーム２
として、一枚の板材をプレスあるいは、ホトエッチング
して加工形成される。
上記素子搭載部21の下方には放熱用のフィン５が配設
してある。該放熱フィン５はアルミニウム、銅等の熱伝
導性に優れた材料を母材とし、半導体素子１にて発生す
る熱を外部へ放出する作用を有する。
してある。該放熱フィン５はアルミニウム、銅等の熱伝
導性に優れた材料を母材とし、半導体素子１にて発生す
る熱を外部へ放出する作用を有する。
これら半導体素子１、リードフレーム２、ボンディン
グワイヤ３および放熱フィン５は、エポキシ樹脂等の封
止用樹脂６によって封止固定されている。この封止用樹
脂６の材料物性としては、半導体素子１との界面に働く
熱応力低減の目的から、弾性率、線膨張率がアルミニウ
ム等を母材とする放熱フィン５に比べ低くなるように選
択される。また半導体素子１上部の厚さはボンディング
ワイヤ３が表面に露出しない範囲で十分薄く設定する。
グワイヤ３および放熱フィン５は、エポキシ樹脂等の封
止用樹脂６によって封止固定されている。この封止用樹
脂６の材料物性としては、半導体素子１との界面に働く
熱応力低減の目的から、弾性率、線膨張率がアルミニウ
ム等を母材とする放熱フィン５に比べ低くなるように選
択される。また半導体素子１上部の厚さはボンディング
ワイヤ３が表面に露出しない範囲で十分薄く設定する。
封止用樹脂６は、第２図（ａ）においては半導体素子
１直上部およびその外周の所定範囲を除いて厚肉として
補強部61としてある。また、第２図（ｂ）においては、
半導体素子１直上の一部を除いて厚肉として補強部61と
してある。この樹脂補強部61の厚さは、半導体装置上半
部の剛性を高め、上記放熱フィン５の冷却による反りを
防止するに十分な剛性を有するように適宜設定される。
１直上部およびその外周の所定範囲を除いて厚肉として
補強部61としてある。また、第２図（ｂ）においては、
半導体素子１直上の一部を除いて厚肉として補強部61と
してある。この樹脂補強部61の厚さは、半導体装置上半
部の剛性を高め、上記放熱フィン５の冷却による反りを
防止するに十分な剛性を有するように適宜設定される。
この樹脂補強部61による熱応力の低減効果を第４図の
モデルを参照しつつ第３図を説明する。第４図におい
て、半導体素子１幅を2L、封止用樹脂６幅を12Lとし、
補強部61の幅ａを適宜変更した時の熱応力を計算により
求めた。半導体素子１幅に対する樹脂補強部61の幅a/L
を横軸、熱応力を縦軸として第３図に示す。図中、白丸
は放熱フィン５を有する場合、黒丸は放熱フィン５を有
さず、相当部分を封止用樹脂６で置き換えた場合であ
る。
モデルを参照しつつ第３図を説明する。第４図におい
て、半導体素子１幅を2L、封止用樹脂６幅を12Lとし、
補強部61の幅ａを適宜変更した時の熱応力を計算により
求めた。半導体素子１幅に対する樹脂補強部61の幅a/L
を横軸、熱応力を縦軸として第３図に示す。図中、白丸
は放熱フィン５を有する場合、黒丸は放熱フィン５を有
さず、相当部分を封止用樹脂６で置き換えた場合であ
る。
放熱フィン５を有する場合（図中白丸）、a/L＝６
は、封止用樹脂６上面全面に樹脂補強部61を設けた場
合、すなわち前記第12図（ａ）で示した全面厚肉の従来
例に相当し、発生する熱応力はσａとなる。一方、パッ
ケージ全体にわたり半導体素子１上面の封止用樹脂６の
厚みを薄くした第12図（ｂ）の従来例はa/L＝０の場合
に相当する。このときの熱応力はσｂ（＜σａ）で示さ
れ、薄肉とすることで熱応力が低減していることがわか
る。
は、封止用樹脂６上面全面に樹脂補強部61を設けた場
合、すなわち前記第12図（ａ）で示した全面厚肉の従来
例に相当し、発生する熱応力はσａとなる。一方、パッ
ケージ全体にわたり半導体素子１上面の封止用樹脂６の
厚みを薄くした第12図（ｂ）の従来例はa/L＝０の場合
に相当する。このときの熱応力はσｂ（＜σａ）で示さ
れ、薄肉とすることで熱応力が低減していることがわか
る。
樹脂補強部幅a/Lを０から増加させると熱応力はσｂ
からさらに低減する。この樹脂補強部61による剛性向上
効果は、図に明らかなように補強部61の大きさに依存
し、半導体素子１の外端（a/L＝５）よりやや外側（a/L
＝ｃ）で最大となり、熱応力は最低値σｃを示す。た、
樹脂補強部61が素子１上面にかかると（a/L＞５）ある
位置（a/L＝ｂ）までは、σａを下回り、その後さらに
補強部幅増加に従い熱応力は増加する傾向にあることが
わかる。
からさらに低減する。この樹脂補強部61による剛性向上
効果は、図に明らかなように補強部61の大きさに依存
し、半導体素子１の外端（a/L＝５）よりやや外側（a/L
＝ｃ）で最大となり、熱応力は最低値σｃを示す。た、
樹脂補強部61が素子１上面にかかると（a/L＞５）ある
位置（a/L＝ｂ）までは、σａを下回り、その後さらに
補強部幅増加に従い熱応力は増加する傾向にあることが
わかる。
以上より、樹脂補強部61は少なくとも半導体素子１直
上の一部を除く部位、好ましくは半導体素子１直上部を
除く部位より外側に形成する必要があることがわかる。
なお、この樹脂補強部61の効果は封止用樹脂６より剛性
の高い放熱フィン５を有する構造においてのみ有効であ
り、放熱フィン５を有しない場合（図中黒丸）にはその
効果はほとんどない。これは、放熱フィンを有しない構
造では冷却時にパッケージ全体の反りがほとんば発生し
ないためである。
上の一部を除く部位、好ましくは半導体素子１直上部を
除く部位より外側に形成する必要があることがわかる。
なお、この樹脂補強部61の効果は封止用樹脂６より剛性
の高い放熱フィン５を有する構造においてのみ有効であ
り、放熱フィン５を有しない場合（図中黒丸）にはその
効果はほとんどない。これは、放熱フィンを有しない構
造では冷却時にパッケージ全体の反りがほとんば発生し
ないためである。
［第２実施例］ 第５図ないし第７図には本発明の他の例を示す。上記
第１実施例では、樹脂補強部61を少なくとも半導体素子
１直上の一部を除く全面に設けたが、本実施例では十字
形の補強リブを封止用樹脂６上面に形成して樹脂補強部
61とした。このように、補強部61の形状は特に限定され
るものではなく、素子上部の剛性の向上に十分な大きさ
を有する限りにおいて任意に形成することができる。
第１実施例では、樹脂補強部61を少なくとも半導体素子
１直上の一部を除く全面に設けたが、本実施例では十字
形の補強リブを封止用樹脂６上面に形成して樹脂補強部
61とした。このように、補強部61の形状は特に限定され
るものではなく、素子上部の剛性の向上に十分な大きさ
を有する限りにおいて任意に形成することができる。
［第３実施例］ 第８図ないし第11図を用いて上記の実施例と組合わせ
ることのできる放熱フィン５下面側の構造を説明する。
これら第８図ないし第11図に図示された構造では、放熱
フィン５下面側に、これを包みこむように封止用樹脂６
によって一体的に裏面補強部61が設けてある。この裏面
補強部61には複数箇所に放熱フィン５に連通する通孔62
が設けてあり、フィン５からの放熱が妨げられないよう
にしてある。このように、放熱フィン５下面側に樹脂補
強部61を設けた構成を、樹脂補強部61半導体素子１上方
に形成した上記各実施例の構成に併用し、例えば補強リ
ブを形成した上記第２実施例と第８図ないし第11図の構
成を組み合わせた構成としてももちろんよい。なお、上
記各実施例では樹脂補強部を封止用樹脂と一体成形した
例を挙げたが、樹脂補強部に封止用樹脂と異なる材質の
材料を用い、接着等の手段にて固定してもよく、いずれ
も同様の効果を得ることができる。
ることのできる放熱フィン５下面側の構造を説明する。
これら第８図ないし第11図に図示された構造では、放熱
フィン５下面側に、これを包みこむように封止用樹脂６
によって一体的に裏面補強部61が設けてある。この裏面
補強部61には複数箇所に放熱フィン５に連通する通孔62
が設けてあり、フィン５からの放熱が妨げられないよう
にしてある。このように、放熱フィン５下面側に樹脂補
強部61を設けた構成を、樹脂補強部61半導体素子１上方
に形成した上記各実施例の構成に併用し、例えば補強リ
ブを形成した上記第２実施例と第８図ないし第11図の構
成を組み合わせた構成としてももちろんよい。なお、上
記各実施例では樹脂補強部を封止用樹脂と一体成形した
例を挙げたが、樹脂補強部に封止用樹脂と異なる材質の
材料を用い、接着等の手段にて固定してもよく、いずれ
も同様の効果を得ることができる。
［発明の効果］ 本発明によれば、放熱フィンを有する樹脂封止型半導
体装置において、樹脂補強部を設けることにより、冷却
時の放熱フィンの収縮による反りを防止して、半導体素
子と封止用樹脂との界面に発生する熱応力を大幅に低減
することができる。従って、これに起因する剥離、パッ
シベーションクラック、パッケージクラック等の発生が
抑制され、製品としての信頼性が向上し、高寿命化を図
ることができる。
体装置において、樹脂補強部を設けることにより、冷却
時の放熱フィンの収縮による反りを防止して、半導体素
子と封止用樹脂との界面に発生する熱応力を大幅に低減
することができる。従って、これに起因する剥離、パッ
シベーションクラック、パッケージクラック等の発生が
抑制され、製品としての信頼性が向上し、高寿命化を図
ることができる。
第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示し、第１図
は半導体装置の平面図、第２図（ａ）は第１図のII−II
線に沿う断面図、第２図（ｂ）は（ａ）の変形例を示す
断面図、第３は樹脂補強部の幅と熱応力の関係を示す
図、第４図は装置の概略断面図、第５図ないし第７図は
本発明の第２実施例を示し、第５図は半導体装置の平面
図、第６図は第５図のVI−VI線に沿う断面図、第７図は
第５図のVII−VII線に沿う断面図、第８図ないし第11図
は本発明の第３実施例を示し、第８図は半導体装置の平
面図、第９図はその底面図、第10図は第８図のＸ−Ｘ線
に沿う断面図、第11図は第８図のXI−XI線に沿う断面
図、第12図は従来例を示す半導体装置の断面図である。 １……半導体装置 ２……リードフレーム 21……素子搭載部 22……リード部 ３……ボンディングワイヤ ４……接合材 ５……放熱フィン ６……封止用樹脂 ７……樹脂補強部
は半導体装置の平面図、第２図（ａ）は第１図のII−II
線に沿う断面図、第２図（ｂ）は（ａ）の変形例を示す
断面図、第３は樹脂補強部の幅と熱応力の関係を示す
図、第４図は装置の概略断面図、第５図ないし第７図は
本発明の第２実施例を示し、第５図は半導体装置の平面
図、第６図は第５図のVI−VI線に沿う断面図、第７図は
第５図のVII−VII線に沿う断面図、第８図ないし第11図
は本発明の第３実施例を示し、第８図は半導体装置の平
面図、第９図はその底面図、第10図は第８図のＸ−Ｘ線
に沿う断面図、第11図は第８図のXI−XI線に沿う断面
図、第12図は従来例を示す半導体装置の断面図である。 １……半導体装置 ２……リードフレーム 21……素子搭載部 22……リード部 ３……ボンディングワイヤ ４……接合材 ５……放熱フィン ６……封止用樹脂 ７……樹脂補強部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/36 H01L 23/28
Claims (1)
- 【請求項１】半導体素子を、リード部と電気的に接続す
るとともに、上記半導体素子下方に放熱用のフィンを設
け、これら半導体素子、リード部および放熱フィンを封
止用樹脂で一体封止した樹脂封止型半導体装置におい
て、上記半導体素子直上の一部を除く上記封止用樹脂の
上部表面に樹脂補強部を形成して、該樹脂補強部形成部
における樹脂厚さを上記半導体素子直上の一部の樹脂厚
さより厚くした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 |
|---|---|---|---|
| JP2339233A JP2890841B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 樹脂封止型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339233A JP2890841B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 樹脂封止型半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206956A JPH04206956A (ja) | 1992-07-28 |
| JP2890841B2 true JP2890841B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=18325514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2339233A Expired - Lifetime JP2890841B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 樹脂封止型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890841B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2339233A patent/JP2890841B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04206956A (ja) | 1992-07-28 |
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