JP2911850B2 - 樹脂封止半導体装置 - Google Patents
樹脂封止半導体装置Info
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- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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- H01L2924/181—Encapsulation
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂封止半導体装
置のパッケージ構造に係り、特に大型の素子を搭載した
高信頼度のパッケージ構造に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の樹脂封止半導体装置の断面構造を
図９に示す。従来は、タブ２の上に素子１’を接合し、
外部端子リード４’と素子１’の電極６’は、外部端子
リード４’にワイヤ３により電気的に接続されている。
このような構造では、ワイヤ３を外部端子リード４’に
接続する部分ｘ1、外部端子リード４’とタブ２を絶縁
する部分ｘ2、素子１’とタブ２の位置ずれに対する余
裕部分ｘ3が必要となり、素子の大形化を妨げていた。 【０００３】この問題を回避する従来技術としては、図
１０に示すように、素子の電極６を素子の長手方向の両
端部に設け、この素子１の下面に外部端子リード４−
１，４−２，…，４−ｉを素子１の電極６の位置まで延
長し、そのリードフレームの延長先端部４−１ａ，４−
２ａ，…，４−ｉａと電極６をワイヤ３により電気的に
接続する技術が特開昭６１−２５８４５８号公報あるい
は特開昭６１−２１８１３９号公報に記載されている。
この従来技術では、素子とリードフレームの間の電気絶
縁物の寸法を矩形の長、短辺とも素子の長、短辺寸法よ
りも大きくして素子とリードフレームの電気的絶縁を行
っていた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】このように樹脂封止パ
ッケージを構成することにより、大形の素子を搭載する
ことが可能になるが、このパッケージに繰返しの温度変
化を与えると、図１１、図１２に示すようなクラックが
発生することがある。ここで図１２は図１１のＡＡ断面
を示す図である。電気絶縁物７’の端部からのクラック
８が発生する原因は、電気絶縁物７’が軟質（フィル
ム）で応力をほとんど分担しないため、その端部に接す
る樹脂に素子１と樹脂５との線膨張係数の差による熱応
力が集中し、樹脂５が疲労破壊するためである。また、
外部端子リード４間に発生するレジンクラック９は外部
端子コーナ部の応力集中により発生する。このクラック
の発生には、電気絶縁物７’のコーナ部から発生したク
ラック８により、外部端子間の応力が増大することが原
因の一つになっている。従って、外部端子コーナ部のク
ラック９は電気絶縁物コーナ部からのクラック８に比
し、従属的なクラックである。以上にような構成による
タブレスパッケージでは、従来構造のパッケージに比
べ、熱疲労寿命は１／１０程度に低下することがあり、
信頼性の点で必ずしも満足できるものではなかった。こ
のため、温度サイクル等による信頼性の向上が切望され
ていた。 【０００５】本発明の目的は、大形の素子の搭載を可能
にした樹脂封止半導体装置において、電気絶縁物の端部
に発生するレジンの応力集中を低減し、絶縁物端部から
のレジンクラックを防止するものを提供することであ
る。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体素子
と、半導体素子にワイヤボンディングされるリードと、
リードと半導体素子との間に介在する電気絶縁物と、半
導体素子を封止する樹脂とを備えた樹脂封止半導体装置
において、半導体素子は長方形であって、電気絶縁物
は、樹脂に比して軟質の物であり、且つ半導体素子の長
辺側における電気絶縁物の外縁部の側面が半導体素子の
外縁部の側面より内側に位置するように構成することに
より、達成される。 【０００７】また、上記目的は、同じ前提構造を持つ樹
脂封止半導体装置において、電気絶縁物は、樹脂に比し
て軟質の物であり、且つ半導体素子の各辺のうち半導体
素子の外縁部と樹脂の外縁部との距離が短い側における
電気絶縁物の外縁部の側面が半導体素子の外縁部の側面
より内側に位置するように構成することによっても、達
成される。 【０００８】このようにリードと半導体素子との間に介
在する電気絶縁物を、半導体素子の長辺側における電気
絶縁物の外縁部の側面が半導体素子の外縁部の側面より
内側に位置するように構成することにより、また半導体
素子の各辺のうち半導体素子の外縁部と樹脂の外縁部と
の距離が短い側における電気絶縁物の外縁部の側面が半
導体素子の外縁部の側面より内側に位置するように構成
することにより、絶縁物端部に発生するレジンの応力集
中を極端に低減できるため、絶縁物端部からのレジンク
ラックを防止できる。 【０００９】 【発明の実施の形態】本発明の第１実施例を図１〜図４
を用いて説明する。図１は本発明によるパッケージの上
半分の樹脂を除去したパッケージの平面図であり、図２
は図１ＡＡの断面図である。さらに、図３は素子／レジ
ン端部の拡大図である。 【００１０】本実施例の半導体装置は、半導体素子１
と、半導体素子１にワイヤボンディングされるリード４
と、リード４と半導体素子１との間に介在する電気絶縁
物７と、半導体素子１を封止するレジン（樹脂）５とを
備えている。半導体素子１は図１から分かるように長方
形であり、電気絶縁物７も長方形である。電気絶縁物７
は、レジン５に比して軟質の物であり、電気絶縁物７の
短辺側寸法を半導体素子の短辺側寸法よりも小さくする
ことにより、半導体素子１の長辺側における電気絶縁物
７の外縁部の側面が半導体素子１の長辺側の外縁部の側
面より内側に位置している。 【００１１】また、半導体素子１の長辺側は、半導体素
子１の各辺のうち半導体素子１の外縁部とレジン５の外
縁部との距離が短い側であり（図１２のｄ参照）、この
距離が短い側の電気絶縁物７の外縁部の側面が半導体素
子１の外縁部の側面より内側に位置している。レジンク
ラック発生の原因となる絶縁物端部に接する樹脂部分で
の熱応力の集中は、主として、この半導体素子１の長辺
側、すなわち半導体素子１の各辺のうち半導体素子１の
外縁部とレジン５の外縁部との距離が短い側で発生す
る。 【００１２】素子寸法を一定とし、電気絶縁物の寸法を
変えた場合のレジン応力の変化の様子を図４に示す。図
４において、ｘ＞０μｍ｛ｘ−（電気絶縁物寸法−素子
寸法）／２｝の従来構造においては、電気絶縁物端部の
点ａで、応力集中のため、過大な応力が発生し、レジン
クラックの原因となる。絶縁物寸法と素子寸法との差ｘ
が小さくなるにつれて絶縁物端部の点ａの応力は若干減
少する。これは、ｘの値が小さくなるにつれて絶縁物端
部とレジン端部との距離（図１２のｄ）が大きくなるた
めである。しかし、レジンクラックが発生しないほどに
は低下しない。 【００１３】絶縁物の寸法が素子寸法より小さくなると
（ｘが負の値をとると）ａ点の応力集中は不連続的に小
さくなり、ほとんど応力集中はなくなる。逆にこのと
き、素子端部の点ｂの応力が大きくなるが、レジンと素
子のはく離が生じなければ発生応力はさほど高くなら
ず、レジンクラックを生じないレベルに抑えられる。例
えば、Ｓｉ素子と接着性の良好な海島レジンを選べばよ
い。例えば、従来構造においてｘ＝１００μｍであった
ものを本発明のようにｘ＝−１００μｍとすれば、レジ
ン発生応力は図４中のσ1、σ2となり、本実施例の応力
は従来品の応力に比し約４０％低下する。 【００１４】なお、電気絶縁物の短辺側寸法を素子短辺
側寸法よりも１００μｍ程度小さくしても、製造上、な
んらの不都合も生じない。 【００１５】図５は本発明による第２の実施例を示した
ものであり、リード４の絶縁物端面近くから下方に段差
１０をつけ、素子下面とリード上面との距離ｅを拡げた
ものである。その効果を図６、図７により説明する。図
６はタブレスパッケージ部分横断面図を示し、図中のＡ
−Ａ部のレジン応力分布を図７に示す。素子側面のレジ
ン応力が最も高く、パッケージ厚み方向距離で、素子よ
り離れるにつれてレジン応力は急激に低下する。このた
め、リード４に段差１０をつけることにより、リード上
面付近のレジン応力は図７に示すようにσ3からσ4に低
下し、これにより、外部リードからのレジンクラックを
防止することができる。 【００１６】図８は第３の実施例であり、図５の実施例
の構造に加え、素子裏面外周部にみぞ１１を設けた。こ
れにより、安定して素子１とレジン５が固定され、素子
／レジンのはく離による素子端部のレジンの応力集中を
防止できる。 【００１７】 【発明の効果】本発明によれば、大形の素子の搭載を可
能にした樹脂封止形半導体装置の繰り返しの温度変化に
より発生するレジンのクラックを防止することができ、
信頼性を大幅に向上させる効果がある。
置のパッケージ構造に係り、特に大型の素子を搭載した
高信頼度のパッケージ構造に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の樹脂封止半導体装置の断面構造を
図９に示す。従来は、タブ２の上に素子１’を接合し、
外部端子リード４’と素子１’の電極６’は、外部端子
リード４’にワイヤ３により電気的に接続されている。
このような構造では、ワイヤ３を外部端子リード４’に
接続する部分ｘ1、外部端子リード４’とタブ２を絶縁
する部分ｘ2、素子１’とタブ２の位置ずれに対する余
裕部分ｘ3が必要となり、素子の大形化を妨げていた。 【０００３】この問題を回避する従来技術としては、図
１０に示すように、素子の電極６を素子の長手方向の両
端部に設け、この素子１の下面に外部端子リード４−
１，４−２，…，４−ｉを素子１の電極６の位置まで延
長し、そのリードフレームの延長先端部４−１ａ，４−
２ａ，…，４−ｉａと電極６をワイヤ３により電気的に
接続する技術が特開昭６１−２５８４５８号公報あるい
は特開昭６１−２１８１３９号公報に記載されている。
この従来技術では、素子とリードフレームの間の電気絶
縁物の寸法を矩形の長、短辺とも素子の長、短辺寸法よ
りも大きくして素子とリードフレームの電気的絶縁を行
っていた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】このように樹脂封止パ
ッケージを構成することにより、大形の素子を搭載する
ことが可能になるが、このパッケージに繰返しの温度変
化を与えると、図１１、図１２に示すようなクラックが
発生することがある。ここで図１２は図１１のＡＡ断面
を示す図である。電気絶縁物７’の端部からのクラック
８が発生する原因は、電気絶縁物７’が軟質（フィル
ム）で応力をほとんど分担しないため、その端部に接す
る樹脂に素子１と樹脂５との線膨張係数の差による熱応
力が集中し、樹脂５が疲労破壊するためである。また、
外部端子リード４間に発生するレジンクラック９は外部
端子コーナ部の応力集中により発生する。このクラック
の発生には、電気絶縁物７’のコーナ部から発生したク
ラック８により、外部端子間の応力が増大することが原
因の一つになっている。従って、外部端子コーナ部のク
ラック９は電気絶縁物コーナ部からのクラック８に比
し、従属的なクラックである。以上にような構成による
タブレスパッケージでは、従来構造のパッケージに比
べ、熱疲労寿命は１／１０程度に低下することがあり、
信頼性の点で必ずしも満足できるものではなかった。こ
のため、温度サイクル等による信頼性の向上が切望され
ていた。 【０００５】本発明の目的は、大形の素子の搭載を可能
にした樹脂封止半導体装置において、電気絶縁物の端部
に発生するレジンの応力集中を低減し、絶縁物端部から
のレジンクラックを防止するものを提供することであ
る。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体素子
と、半導体素子にワイヤボンディングされるリードと、
リードと半導体素子との間に介在する電気絶縁物と、半
導体素子を封止する樹脂とを備えた樹脂封止半導体装置
において、半導体素子は長方形であって、電気絶縁物
は、樹脂に比して軟質の物であり、且つ半導体素子の長
辺側における電気絶縁物の外縁部の側面が半導体素子の
外縁部の側面より内側に位置するように構成することに
より、達成される。 【０００７】また、上記目的は、同じ前提構造を持つ樹
脂封止半導体装置において、電気絶縁物は、樹脂に比し
て軟質の物であり、且つ半導体素子の各辺のうち半導体
素子の外縁部と樹脂の外縁部との距離が短い側における
電気絶縁物の外縁部の側面が半導体素子の外縁部の側面
より内側に位置するように構成することによっても、達
成される。 【０００８】このようにリードと半導体素子との間に介
在する電気絶縁物を、半導体素子の長辺側における電気
絶縁物の外縁部の側面が半導体素子の外縁部の側面より
内側に位置するように構成することにより、また半導体
素子の各辺のうち半導体素子の外縁部と樹脂の外縁部と
の距離が短い側における電気絶縁物の外縁部の側面が半
導体素子の外縁部の側面より内側に位置するように構成
することにより、絶縁物端部に発生するレジンの応力集
中を極端に低減できるため、絶縁物端部からのレジンク
ラックを防止できる。 【０００９】 【発明の実施の形態】本発明の第１実施例を図１〜図４
を用いて説明する。図１は本発明によるパッケージの上
半分の樹脂を除去したパッケージの平面図であり、図２
は図１ＡＡの断面図である。さらに、図３は素子／レジ
ン端部の拡大図である。 【００１０】本実施例の半導体装置は、半導体素子１
と、半導体素子１にワイヤボンディングされるリード４
と、リード４と半導体素子１との間に介在する電気絶縁
物７と、半導体素子１を封止するレジン（樹脂）５とを
備えている。半導体素子１は図１から分かるように長方
形であり、電気絶縁物７も長方形である。電気絶縁物７
は、レジン５に比して軟質の物であり、電気絶縁物７の
短辺側寸法を半導体素子の短辺側寸法よりも小さくする
ことにより、半導体素子１の長辺側における電気絶縁物
７の外縁部の側面が半導体素子１の長辺側の外縁部の側
面より内側に位置している。 【００１１】また、半導体素子１の長辺側は、半導体素
子１の各辺のうち半導体素子１の外縁部とレジン５の外
縁部との距離が短い側であり（図１２のｄ参照）、この
距離が短い側の電気絶縁物７の外縁部の側面が半導体素
子１の外縁部の側面より内側に位置している。レジンク
ラック発生の原因となる絶縁物端部に接する樹脂部分で
の熱応力の集中は、主として、この半導体素子１の長辺
側、すなわち半導体素子１の各辺のうち半導体素子１の
外縁部とレジン５の外縁部との距離が短い側で発生す
る。 【００１２】素子寸法を一定とし、電気絶縁物の寸法を
変えた場合のレジン応力の変化の様子を図４に示す。図
４において、ｘ＞０μｍ｛ｘ−（電気絶縁物寸法−素子
寸法）／２｝の従来構造においては、電気絶縁物端部の
点ａで、応力集中のため、過大な応力が発生し、レジン
クラックの原因となる。絶縁物寸法と素子寸法との差ｘ
が小さくなるにつれて絶縁物端部の点ａの応力は若干減
少する。これは、ｘの値が小さくなるにつれて絶縁物端
部とレジン端部との距離（図１２のｄ）が大きくなるた
めである。しかし、レジンクラックが発生しないほどに
は低下しない。 【００１３】絶縁物の寸法が素子寸法より小さくなると
（ｘが負の値をとると）ａ点の応力集中は不連続的に小
さくなり、ほとんど応力集中はなくなる。逆にこのと
き、素子端部の点ｂの応力が大きくなるが、レジンと素
子のはく離が生じなければ発生応力はさほど高くなら
ず、レジンクラックを生じないレベルに抑えられる。例
えば、Ｓｉ素子と接着性の良好な海島レジンを選べばよ
い。例えば、従来構造においてｘ＝１００μｍであった
ものを本発明のようにｘ＝−１００μｍとすれば、レジ
ン発生応力は図４中のσ1、σ2となり、本実施例の応力
は従来品の応力に比し約４０％低下する。 【００１４】なお、電気絶縁物の短辺側寸法を素子短辺
側寸法よりも１００μｍ程度小さくしても、製造上、な
んらの不都合も生じない。 【００１５】図５は本発明による第２の実施例を示した
ものであり、リード４の絶縁物端面近くから下方に段差
１０をつけ、素子下面とリード上面との距離ｅを拡げた
ものである。その効果を図６、図７により説明する。図
６はタブレスパッケージ部分横断面図を示し、図中のＡ
−Ａ部のレジン応力分布を図７に示す。素子側面のレジ
ン応力が最も高く、パッケージ厚み方向距離で、素子よ
り離れるにつれてレジン応力は急激に低下する。このた
め、リード４に段差１０をつけることにより、リード上
面付近のレジン応力は図７に示すようにσ3からσ4に低
下し、これにより、外部リードからのレジンクラックを
防止することができる。 【００１６】図８は第３の実施例であり、図５の実施例
の構造に加え、素子裏面外周部にみぞ１１を設けた。こ
れにより、安定して素子１とレジン５が固定され、素子
／レジンのはく離による素子端部のレジンの応力集中を
防止できる。 【００１７】 【発明の効果】本発明によれば、大形の素子の搭載を可
能にした樹脂封止形半導体装置の繰り返しの温度変化に
より発生するレジンのクラックを防止することができ、
信頼性を大幅に向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例の半導体装置の平面図
である。 【図２】図２は図１のＡＡ線断面図である。 【図３】図３は図２の右側拡大図である。 【図４】図４は電気絶縁物及び素子端部のレジン応力を
示す説明図である。 【図５】図５は本発明の他の実施例を示す半導体装置の
部分横断面図である。 【図６】図６は図５の半導体装置の部分横断面図であ
る。 【図７】図７は図６ＡＡ線上の応力分布を示す説明図で
ある。 【図８】図８は本発明の更に他の実施例を示す半導体装
置の部分横断面図である。 【図９】図９は従来の半導体装置の横断面図である。 【図１０】図１０は大形素子の搭載を可能とした従来の
半導体装置の斜視図である。 【図１１】図１１は大形素子の搭載を可能とした従来の
半導体装置の故障モードを示す説明図である。 【図１２】図１２は大形素子の搭載を可能とした従来の
半導体装置の故障モードを断面で示す説明図である。 【符号の説明】 １…半導体素子 ２…タブ ３…ワイヤ ４…リードフレーム ５…レジン ６…電極 ７…電気絶縁物 ８…電気絶縁物端部クラック ９…外部端子間クラック
である。 【図２】図２は図１のＡＡ線断面図である。 【図３】図３は図２の右側拡大図である。 【図４】図４は電気絶縁物及び素子端部のレジン応力を
示す説明図である。 【図５】図５は本発明の他の実施例を示す半導体装置の
部分横断面図である。 【図６】図６は図５の半導体装置の部分横断面図であ
る。 【図７】図７は図６ＡＡ線上の応力分布を示す説明図で
ある。 【図８】図８は本発明の更に他の実施例を示す半導体装
置の部分横断面図である。 【図９】図９は従来の半導体装置の横断面図である。 【図１０】図１０は大形素子の搭載を可能とした従来の
半導体装置の斜視図である。 【図１１】図１１は大形素子の搭載を可能とした従来の
半導体装置の故障モードを示す説明図である。 【図１２】図１２は大形素子の搭載を可能とした従来の
半導体装置の故障モードを断面で示す説明図である。 【符号の説明】 １…半導体素子 ２…タブ ３…ワイヤ ４…リードフレーム ５…レジン ６…電極 ７…電気絶縁物 ８…電気絶縁物端部クラック ９…外部端子間クラック
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 三浦 英生
茨城県土浦市神立町502番地 株式会社
日立製作所 機械研究所内
(72)発明者 矢口 昭弘
茨城県土浦市神立町502番地 株式会社
日立製作所 機械研究所内
(56)参考文献 特開 昭62−154769（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−258458（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−72236（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
H01L 23/50
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．半導体素子と、該半導体素子にワイヤボンディング
されるリードと、該リードと前記半導体素子との間に介
在する電気絶縁物と、前記半導体素子を封止する樹脂と
を備えた樹脂封止半導体装置において、前記半導体素子
は長方形であって、前記電気絶縁物は、前記樹脂に比し
て軟質の物であり、且つ前記半導体素子の長辺側におけ
る前記電気絶縁物の外縁部の側面が前記半導体素子の外
縁部の側面より内側に位置するように構成した樹脂封止
半導体装置。 ２．半導体素子と、該半導体素子にワイヤボンディング
されるリードと、該リードと前記半導体素子との間に介
在する電気絶縁物と、前記半導体素子を封止する樹脂と
を備えた樹脂封止半導体装置において、前記電気絶縁物
は、前記樹脂に比して軟質の物であり、且つ前記半導体
素子の各辺のうち前記半導体素子の外縁部と前記樹脂の
外縁部との距離が短い側における前記電気絶縁物の外縁
部の側面が前記半導体素子の外縁部の側面より内側に位
置するように構成した樹脂封止半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9105642A JP2911850B2 (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 樹脂封止半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9105642A JP2911850B2 (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 樹脂封止半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1041456A JPH1041456A (ja) | 1998-02-13 |
| JP2911850B2 true JP2911850B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=14413117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9105642A Expired - Lifetime JP2911850B2 (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 樹脂封止半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2911850B2 (ja) |
-
1997
- 1997-04-23 JP JP9105642A patent/JP2911850B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1041456A (ja) | 1998-02-13 |
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