JP2936669B2 - Resin-sealed semiconductor device - Google Patents

Resin-sealed semiconductor device

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JP2936669B2 JP20946790A JP20946790A JP2936669B2 JP 2936669 B2 JP2936669 B2 JP 2936669B2 JP 20946790 A JP20946790 A JP 20946790A JP 20946790 A JP20946790 A JP 20946790A JP 2936669 B2 JP2936669 B2 JP 2936669B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体素子およびこの半導体素子の端子
導出機構を含む本体構成部を第1の封止樹脂で封止し、
さらにこれを第2の封止樹脂で封止する樹脂封止型半導
体装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention seals a main body component including a semiconductor element and a terminal lead-out mechanism of the semiconductor element with a first sealing resin,
Further, the present invention relates to a resin-sealed semiconductor device in which the semiconductor device is sealed with a second sealing resin.

[従来の技術] 半導体素子を含む本体構成部を第1の封止樹脂によっ
て封止すると共に、さらにこの第1の封止樹脂体を第2
の封止樹脂で封止するようにした半導体装置は、耐湿性
の向上を目的とする構成として、例えば特開昭63−4215
1号公報、あるいは特開昭64−37043号公報に示されてい
る。さらに特開昭64−91498号公報に示されるように、
外周の第2の封止樹脂体によってコネクタハウジングを
外囲形成し、機能向上を図るようにすることも考えられ
ている。
[Prior Art] A main component including a semiconductor element is sealed with a first sealing resin, and the first sealing resin body is further sealed with a second sealing resin.
A semiconductor device which is sealed with a sealing resin of the type described in JP-A-63-4215, for example, has a structure intended to improve moisture resistance.
No. 1 or JP-A-64-37043. Further, as shown in JP-A-64-91498,
It is also considered that the connector housing is formed around the outer periphery of the second sealing resin body to improve the function.

しかし、第1の封止樹脂体をさらに第2の封止樹脂体
によって封止することによって、冷熱ストレスによって
発生する熱応力が増大するようになり、本体構成部の半
導体素子と第1の封止樹脂体との間に剥離現象が発生す
ることがある。したがって耐湿性の劣化、さらに機能劣
化等が生じ、信頼性に問題が発生する。
However, by further sealing the first sealing resin body with the second sealing resin body, the thermal stress generated by the thermal stress increases, and the semiconductor element of the main body constituting portion and the first sealing resin body are sealed. A peeling phenomenon may occur between the resin and the resin stopper. Therefore, deterioration of the moisture resistance and further deterioration of the function occur, which causes a problem in reliability.

また特開平1−309357号公報で示されるように、第1
の封止樹脂体を低弾性率の柔らかい樹脂材料によって構
成することが考えられている。しかしこのようにしたの
では、例えばアルミニウム等によって構成されるヒート
シンクを一体的に構成することができず、第1の封止樹
脂体の熱伝導率も悪くなる。したがって、半導体チップ
部分の発熱による機能損失があり、信頼性の低下の要因
となる。
Further, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No.
It is considered that the sealing resin body is made of a soft resin material having a low elastic modulus. However, in this case, a heat sink made of, for example, aluminum cannot be integrally formed, and the thermal conductivity of the first sealing resin body also deteriorates. Therefore, there is a functional loss due to heat generation of the semiconductor chip portion, which causes a reduction in reliability.

[発明が解決しようとする課題] この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、第
1の封止樹脂体と第2の封止樹脂体とによって2重に封
止した構造であっても、第1の封止樹脂体によって封止
された半導体素子と第1の封止樹脂体との間に発生する
熱応力が効果的に緩和され、耐湿性と共に信頼性が確実
に向上されるようにする樹脂封止型半導体装置を提供し
ようとするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and has a double sealing structure with a first sealing resin body and a second sealing resin body. However, the thermal stress generated between the semiconductor element sealed by the first sealing resin body and the first sealing resin body is effectively reduced, and the reliability as well as the moisture resistance are reliably improved. It is an object of the present invention to provide a resin-encapsulated semiconductor device.

[課題を解決するための手段] この発明に係る樹脂封止型半導体装置は、半導体素
子、その他の端子導出機構を含む本体構成部を第1の封
止樹脂体によって封止すると共に、この第1の封止樹脂
体を第2の封止樹脂体によって被覆されるようにするも
ので、第1の封止樹脂体の線膨脹率α1より、第2の封
止樹脂体の線膨脹率α2を小さく設定する。
[Means for Solving the Problems] In a resin-encapsulated semiconductor device according to the present invention, a main component including a semiconductor element and other terminal lead-out mechanisms is encapsulated with a first encapsulating resin body, and the first encapsulating resin is used. The first sealing resin body is covered with the second sealing resin body. The linear expansion coefficient α2 of the second sealing resin body is larger than the linear expansion coefficient α1 of the first sealing resin body. Set smaller.

[作用] この様に構成された樹脂封止型半導体装置にあって
は、冷却時において発生される第2の封止樹脂体の収縮
度合いが、第1の封止樹脂体において発生する収縮の度
合いよりも小さいため、この冷却時において第2の封止
樹脂体の作用によって、第1の封止樹脂体の圧縮応力が
緩和される。したがって、第1の封止樹脂体によって封
止された半導体素子と、第1の封止樹脂体との間に発生
する熱応力が効果的に低減されるようになる。したがっ
て、第1の封止樹脂の半導体素子との間に発生する剥離
現象が抑制され、信頼性が著しく向上されるようにな
る。
[Operation] In the resin-encapsulated semiconductor device configured as described above, the degree of shrinkage of the second encapsulation resin body generated during cooling depends on the degree of shrinkage generated in the first encapsulation resin body. Since the degree is smaller than the degree, the compressive stress of the first sealing resin body is reduced by the action of the second sealing resin body during this cooling. Therefore, the thermal stress generated between the semiconductor element sealed by the first sealing resin body and the first sealing resin body is effectively reduced. Therefore, the peeling phenomenon occurring between the first sealing resin and the semiconductor element is suppressed, and the reliability is remarkably improved.

[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第1図はその断面構造の示しているもので、半導体
素子11は例えばシリコン等を母材にして構成され、この
半導体素子11は金属によるフレーム12上に、半田あるい
はAgペースト等による接合剤13によって接合して搭載さ
れている。この半導体素子11の周囲部分には、例えば銅
を主成分とする合金、42アロイ等の導電性を有する材料
を母材として構成されたリード14が設けられ、このリー
ド14と半導体素子11の導出端子部とは、Al、Au、Cu等の
ボンディングワイヤ15によって接続されている。そし
て、リード14は詳細は図示していないがこの半導体装置
とこの半導体装置外部との接続等に用いられる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of the semiconductor device 11. The semiconductor device 11 is made of, for example, silicon or the like as a base material, and the semiconductor device 11 is mounted on a metal frame 12 by a bonding agent 13 made of solder or Ag paste. It is mounted by joining. A lead 14 composed of a base material made of a conductive material such as an alloy containing copper as a main component or a 42 alloy is provided around the semiconductor element 11, and the lead 14 and the lead-out of the semiconductor element 11 are provided. The terminals are connected by bonding wires 15 of Al, Au, Cu, or the like. Although not shown in detail, the leads 14 are used for connection between the semiconductor device and the outside of the semiconductor device.

ここで、半導体素子11を搭載したフレーム12およびリ
ード14は、通常リードフレームとして一枚の板材よりプ
レス、ホトエッチング等によって加工形成される。
Here, the frame 12 on which the semiconductor element 11 is mounted and the leads 14 are usually formed as a lead frame from a single plate material by pressing, photoetching or the like.

この様な半導体素子11、リード14、ボンディングワイ
ヤ15等からなる半導体装置の本体構成部は、エポキシ樹
脂等で構成される第1の封止樹脂体16によって封止さ
れ、本体構成部の各構成要素は、この第1の封止樹脂体
16によって固定される。
The main component of the semiconductor device including the semiconductor element 11, the lead 14, the bonding wire 15, and the like is sealed by a first sealing resin body 16 made of an epoxy resin or the like. The element is the first sealing resin body
Fixed by 16.

この第1の封止樹脂体16は、さらにPPS、PBT等の熱可
塑性樹脂、あるいはエポキシ系、シリコン系統の熱硬化
性樹脂によって構成された第2の封止樹脂体17によって
封止固定される。
The first sealing resin body 16 is further sealed and fixed by a second sealing resin body 17 made of a thermoplastic resin such as PPS or PBT, or an epoxy-based or silicon-based thermosetting resin. .

ここで、第1の封止樹脂体16の上面部および下面部の
周囲には、これを取り囲むようにして第2図の(A)に
示すように突起状帯18が形成されており、この突起状帯
18は半導体装置の本体構成部を封止するに際して、第1
の封止樹脂体16を成形するときに形成される。
Here, as shown in FIG. 2A, a protruding band 18 is formed around the upper surface and the lower surface of the first sealing resin body 16 so as to surround it. Protruding band
In sealing the main body component of the semiconductor device,
It is formed when the sealing resin body 16 is molded.

この突起状帯18は、第1の封止樹脂体16の一方の面に
対してのみ形成するようにしても良く、また第2図の
(B)で示すように特に全周にわたって連続して形成さ
せる必要もない。
The protruding strip 18 may be formed only on one surface of the first sealing resin body 16, and may be continuously formed particularly over the entire circumference as shown in FIG. There is no need to form.

そして、第2の封止樹脂体17は、第1の封止樹脂体16
に形成された突起状帯18が埋め込まれるように成形され
るもので、第1および第2の封止樹脂体16および17が一
体的に結合されるようにしている。
Then, the second sealing resin body 17 is
The first and second sealing resin bodies 16 and 17 are integrally connected to each other so that the protruding strips 18 formed in the first and second portions are embedded.

この様な半導体装置において、第2の封止樹脂体17の
熱膨脹率αは、第1の封止樹脂体16の熱膨脹率α1より
も小さく設定されている。
In such a semiconductor device, the coefficient of thermal expansion α of the second sealing resin body 17 is set to be smaller than the coefficient of thermal expansion α1 of the first sealing resin body 16.

樹脂封止型半導体装置が、高温の状態から冷却される
と、半導体素子11と第1の封止樹脂体16を構成する樹脂
との線膨脹率の相違によって、半導体素子11と第1の封
止樹脂体16の界面に、熱応力が発生する。この熱応力
は、半導体素子11と第1の封止樹脂体16との界面を剥離
したり、またボンディングワイヤ15の寿命を低下させ、
さらにパッシベーションクラックの発生の要因となる。
When the resin-encapsulated semiconductor device is cooled from a high temperature state, the semiconductor element 11 and the first encapsulation resin body 16 are caused by a difference in linear expansion coefficient between the semiconductor element 11 and the first encapsulation resin body 16. Thermal stress is generated at the interface of the resin stopper 16. This thermal stress peels off the interface between the semiconductor element 11 and the first sealing resin body 16 and reduces the life of the bonding wire 15,
Further, it may cause a passivation crack.

この様に界面部に発生する熱応力について、第1の封
止樹脂体16の線膨脹率α1と、第2の封止樹脂体17の線
膨脹率α2の関係でまとめると、以下のようになる。
The thermal stress generated at the interface as described above can be summarized by the relationship between the linear expansion coefficient α1 of the first sealing resin body 16 and the linear expansion coefficient α2 of the second sealing resin body 17 as follows. Become.

第3図は第1図で示した半導体装置を3層構造でモデ
ル化して示したもので、その各層の断面積をAx、ヤング
率をEx、線膨脹率をαxでそれぞれ示している。このモ
デルにおいてΔTの温度変化を与えたときにの半導体素
子11、第1および第2の封止樹脂体16、17にそれぞれ発
生する熱応力を、それぞれσs、σ1、σ2とすると、
次のような行列式で表される。
FIG. 3 shows a model of the semiconductor device shown in FIG. 1 in a three-layer structure, in which the cross-sectional area of each layer is indicated by Ax, the Young's modulus is indicated by Ex, and the linear expansion coefficient is indicated by αx. Assuming that thermal stresses generated in the semiconductor element 11 and the first and second sealing resin bodies 16 and 17 when a temperature change of ΔT is given in this model are σs, σ1 and σ2, respectively,
It is expressed by the following determinant.

半導体素子11に加わる応力σsを求めると、次のよう
になる。
When the stress σs applied to the semiconductor element 11 is obtained, the result is as follows.

したがって、第2の封止樹脂17の線膨脹率α2を“α
1>α2"とすることによって、σsを小さくすることが
できる。
Therefore, the linear expansion coefficient α2 of the second sealing resin 17 is set to “α”
By setting 1> α2 ″, σs can be reduced.

第4図は第2の封止樹脂体17の線膨脹率α2と熱応力
との関係を示している。この図の意味するところは、第
2の封止樹脂体17の線膨脹率α2を小さくすることによ
って、半導体素子11と第1の封止樹脂体16との界面に発
生する熱応力を低減することができることである。
FIG. 4 shows the relationship between the linear expansion coefficient α2 of the second sealing resin body 17 and the thermal stress. The meaning of this figure is that the thermal stress generated at the interface between the semiconductor element 11 and the first sealing resin body 16 is reduced by reducing the linear expansion coefficient α2 of the second sealing resin body 17. That is what you can do.

すなわち、従来の例では、冷却時に半導体素子と第1
の封止樹脂体の界面に発生する熱応力が、σ2c、σ1
(図中の点Cおよび点1)となるものであるが、実施例
で示した構成とすると、第2の封止樹脂体17の線膨脹率
α2を第1の封止樹脂体16の線膨脹率α1より小さくす
ることで、発生する熱応力をσ2b(図中の点b)にまで
低減することができる。さらに第2の封止樹脂体17によ
って封止されていない構造において、冷却時に半導体素
子11と第1の封止樹脂体15との界面に発生する熱応力σ
o(図中と点O)よりも、第2の封止樹脂体17の線膨脹
率α2を とすることにより、σ2a(図中の点a)にまで低減でき
る。
That is, in the conventional example, the semiconductor element and the first
The thermal stress generated at the interface of the sealing resin body of σ2c, σ1
(Point C and Point 1 in the figure), but with the configuration shown in the embodiment, the linear expansion coefficient α2 of the second sealing resin By making the expansion rate smaller than α1, the generated thermal stress can be reduced to σ2b (point b in the figure). Further, in a structure that is not sealed by the second sealing resin body 17, the thermal stress σ generated at the interface between the semiconductor element 11 and the first sealing resin body 15 at the time of cooling.
o (point O in the figure), the linear expansion coefficient α2 of the second sealing resin body 17 is By doing so, it can be reduced to σ2a (point a in the figure).

ここで、第2の封止樹脂体17がない場合の熱応力σo
を求めると以下のようになる。
Here, the thermal stress σo when the second sealing resin body 17 is not provided
Is obtained as follows.

σo=K{C+E2A2(α2−α1)} A2=0であるので、 次に第2の封止樹脂体17があるときにσoとなるよう
な線膨脹率αoを求めると次のようになる。
σo = K {C + E2A2 (α2-α1)} A2 = 0, so Next, when the linear expansion coefficient αo that becomes σo when the second sealing resin body 17 is present is obtained, the following is obtained.

上式をαoについて解くと次のようになる。 Solving the above equation for αo gives the following:

第2の樹脂封止体17が存在しない状態では、フレーム
カット面が露出しており、この端面部からの湿気の侵入
によって耐湿性は低下するが、第5図で示すように第1
の封止樹脂体16および第2の封止樹脂体17によって2重
封止することによって、フレーム12の端面が被覆され、
耐湿性の向上を図ることができる。
In a state where the second resin sealing body 17 does not exist, the frame cut surface is exposed, and the moisture resistance decreases due to the invasion of moisture from the end face portion. However, as shown in FIG.
By double sealing with the sealing resin body 16 and the second sealing resin body 17, the end face of the frame 12 is covered,
The moisture resistance can be improved.

さらに第2の封止樹脂体17の線膨脹率α2を、第1の
封止樹脂体16の線膨脹率α1より小さくなるようにする
ことによって、次のような場合に熱応力低減の効果が発
揮される。
Further, by making the linear expansion coefficient α2 of the second sealing resin body 17 smaller than the linear expansion coefficient α1 of the first sealing resin body 16, the effect of reducing thermal stress can be obtained in the following cases. Be demonstrated.

まず第1に、パッケージ最終形状を変えない場合、パ
ッケージの機械的な強度を保持するため、あるいは耐湿
性確保のためにパッケージの厚さをある程度保つよう設
計する必要がある。そこで、2重モールド構造を採用し
た場合には、第1の封止樹脂体16の厚みを成形限界付近
まで薄く構成し、その後第2の封止樹脂体17で設計上必
要とされる厚みに成形する。この際、第2の封止樹脂体
17の線膨脹率α2が、少なくとも第1の封止樹脂体16の
線膨脹率α1より小さくなるように材料選定すれば、単
一モールドの樹脂断面積Aと、2重モールドの第1の封
止樹脂体16の断面積A1と第2の封止樹脂体17の断面積A2
との和A′(=A1+A2)が等しい限りは、半導体素子11
と樹脂との界面に発生する熱応力は低減できる。
First, if the final shape of the package is not changed, it is necessary to design the package to maintain a certain thickness in order to maintain the mechanical strength of the package or to ensure moisture resistance. Therefore, when the double molding structure is adopted, the thickness of the first sealing resin body 16 is reduced to near the molding limit, and then the thickness of the second sealing resin body 17 required for design is reduced. Molding. At this time, the second sealing resin body
If the material is selected so that the linear expansion coefficient α2 of the first sealing resin 17 is smaller than at least the linear expansion coefficient α1 of the first sealing resin body 16, the resin cross-sectional area A of the single mold and the first sealing resin of the double molding can be obtained. The cross-sectional area A1 of the sealing resin body 16 and the cross-sectional area A2 of the second sealing resin body 17
As long as the sum A ′ (= A1 + A2) with the
Stress generated at the interface between the resin and the resin can be reduced.

第2に、第2の封止樹脂体17の成形によってパッケー
ジが大きくなる場合、前記第1の場合のように成形限界
からみてパッケージの厚さに余裕のある形状の場合に
は、第2の封止樹脂体17の成形によるサイズの拡大を、
第1の封止樹脂体16のサイズを小さくする等のことによ
って補うことができる。しかし、第1の封止樹脂体16が
成形限界付近まで縮小化されている場合には、第2の封
止樹脂体17によってサイズが大型化されることは避けら
れない。そこで、第2の封止樹脂体17の線膨脹率α2
が、先に述べたαoより小さい材料を選定することによ
って、パッケージが大型化されたとしても、熱応力は単
一のモールドのパッケージよりも低減することが可能と
される。
Secondly, if the package becomes large due to the molding of the second sealing resin body 17, and if the package has a sufficient thickness in view of the molding limit as in the first case, the second Expanding the size by molding the sealing resin body 17
This can be compensated for by reducing the size of the first sealing resin body 16 or the like. However, when the first sealing resin body 16 is reduced to the vicinity of the molding limit, it is inevitable that the size is increased by the second sealing resin body 17. Accordingly, the linear expansion coefficient α2 of the second sealing resin body 17
However, by selecting a material smaller than αo as described above, it is possible to reduce the thermal stress even when the package is enlarged, as compared with a single-mold package.

材料物性的にはこの様な関係を満足させれば熱応力を
低減できる。しかし、この熱応力低減の効果をさらに高
めるために、突起状帯18を少なくとも第1の封止樹脂体
16の上面の縁部分か、下面部の縁部分に形成することに
よって、第1の封止樹脂体16と第2の封止樹脂体17の界
面におけるアンカー効果が発揮されるようにすることに
よって、一層の効果が期待できる。
If such a relationship is satisfied in terms of material properties, thermal stress can be reduced. However, in order to further enhance the effect of reducing the thermal stress, the protruding strip 18 must be formed at least in the first sealing resin body.
By forming it on the edge of the upper surface or the edge of the lower surface of 16, the anchor effect at the interface between the first sealing resin body 16 and the second sealing resin body 17 is exhibited. Further effects can be expected.

第1の封止樹脂体16と第2の封止樹脂体17との密着力
あるいは密着性を向上するために、これまでの実施例に
おいては突起状帯18を第1の封止樹脂体16の面上に形成
した。しかし、この構造は任意に選択できるものであ
り、例えば第6図の(A)に示すように、第1の封止樹
脂体16の少なくとも上面もしくは下面に溝181を形成す
るようにしても良い。また同図の(B)で示すように第
1の封止樹脂体16の上面もしくは下面の中央部分に凹部
182を形成するように構成し、また(C)図に示すよう
に突起状帯18と溝181とを組み合わせ形成するようにし
ても良い。
In order to improve the adhesion or the adhesion between the first sealing resin body 16 and the second sealing resin body 17, in the embodiments described above, the projecting belt 18 is formed by the first sealing resin body 16. Formed on the surface. However, this structure can be arbitrarily selected. For example, as shown in FIG. 6A, a groove 181 may be formed on at least the upper surface or the lower surface of the first sealing resin body 16. . Also, as shown in FIG. 3B, a concave portion is formed at the center of the upper surface or the lower surface of the first sealing resin body 16.
182 may be formed, or the projecting strip 18 and the groove 181 may be formed in combination as shown in FIG.

この様に形成される突起状帯18、溝181、凹部182は第
1の封止樹脂体16の一体成形時に形成されるものである
が、第1の封止樹脂体16の成形後、切削、接着剤等によ
って、第1の封止樹脂体16の表面に固定手段を設定する
こともできる。例えば第6図の(D)に示すように第1
の封止樹脂体16の表面に接着剤183を塗布し、接着剤183
によって第1の封止樹脂体16と第2の封止樹脂体17との
密着性を高める。また(E)図で示すように第1の封止
樹脂体16の表面に凹凸184を形成する加工を施し、この
凹凸184によって第2の封止樹脂体17が第1の封止樹脂
体16に効果的に密着されるようにしても良い。
The protruding strip 18, groove 181 and recess 182 formed in this way are formed when the first sealing resin body 16 is integrally molded. The fixing means can be set on the surface of the first sealing resin body 16 by an adhesive or the like. For example, as shown in FIG.
An adhesive 183 is applied to the surface of the sealing resin body 16 of
Thereby, the adhesion between the first sealing resin body 16 and the second sealing resin body 17 is improved. Also, as shown in FIG. 8E, a process for forming irregularities 184 is performed on the surface of the first sealing resin body 16, and the second sealing resin body 17 is formed by the irregularities 184 on the surface of the first sealing resin body 16. It may be made to adhere effectively to.

熱可塑性樹脂によって第2の封止樹脂体17を形成した
場合、一般的には樹脂自体の強度向上等の目的のため、
ガラス繊維等による充填材を混入している。成形時の樹
脂の流れに沿って、この充填材が配向されるようにな
り、したがって樹脂の流れ方向(配向方向)とこれに垂
直な方向で線膨脹率が異なる現象が現れる。
When the second sealing resin body 17 is formed of a thermoplastic resin, generally for the purpose of improving the strength of the resin itself,
A filler such as glass fiber is mixed. The filler is oriented along the flow of the resin at the time of molding, and therefore, a phenomenon appears in which the linear expansion coefficient differs between the flow direction (orientation direction) of the resin and the direction perpendicular thereto.

ここで、配向方向の線膨脹率をα211、これと垂直な
方向の線膨脹率をα21とした場合、 “α211<α1"および“α21<α1" の組み合わせならば、第1図で示した第1の実施例の構
造で効果が発揮される。しかし、 “α211<α1"および“α21>α1" の組み合わせの場合には、第7図に示すように配向方向
の断面積A11より配向方向に垂直な面の断面積A1を小さ
くすることで、目的を達成させることができる。
Here, assuming that the linear expansion coefficient in the orientation direction is α211 and the linear expansion coefficient in the direction perpendicular to this is α21, if the combination of “α211 <α1” and “α21 <α1” is satisfied, the linear expansion coefficient shown in FIG. The effect is exhibited by the structure of the first embodiment. However, in the case of the combination of “α211 <α1” and “α21> α1”, as shown in FIG. 7, by making the cross-sectional area A1 of the plane perpendicular to the orientation direction smaller than the cross-sectional area A11 of the orientation direction, The goal can be achieved.

この図においてα21およびA1で発生する熱応力はσb
であり、α211およびA11で発生する熱応力はσcであっ
て、従来構造で発生する熱応力σaよりも小さくなる。
In this figure, the thermal stress generated at α21 and A1 is σb
And the thermal stress generated at α211 and A11 is σc, which is smaller than the thermal stress σa generated in the conventional structure.

ここで、σa、σb、σcはそれぞれ次の式で表現さ
れる。
Here, σa, σb, and σc are respectively expressed by the following equations.

配向方向に垂直方向の断面積A1を、配向方向の断面積
A11のK倍 に設計することで、熱応力が従来に比較して下げられ
る。
The cross-sectional area A1 in the direction perpendicular to the orientation direction is calculated as the cross-sectional area in the orientation direction.
K times of A11 , The thermal stress can be reduced as compared with the conventional case.

第8図乃至第13図は、それぞれこの様な点を考慮した
実施例を示しているもので、第8図で示した実施例にお
いては、第2の封止樹脂体17の少なくとも上面もしくは
下面に窪み40を形成し、配向方向の断面積A11を、配向
方向に垂直な断面積A1より大きくしている。ここで、各
図の(D)図では線膨脹率の方向性を示しているもの
で、矢印の長さは絶対値の大きさを表している。
FIGS. 8 to 13 show embodiments taking such points into consideration. In the embodiment shown in FIG. 8, at least the upper surface or the lower surface of the second sealing resin body 17 is shown. A recess 40 is formed in the groove, and the cross-sectional area A11 in the alignment direction is made larger than the cross-sectional area A1 perpendicular to the alignment direction. Here, in each figure (D), the directionality of the linear expansion coefficient is shown, and the length of the arrow indicates the magnitude of the absolute value.

第9図は第2の封止樹脂体16の一方方向に開放部41を
形成し、配向方向に垂直な方向の線膨脹率α21によって
発生する熱応力を開放するようにしている。また第10図
は第2の封止樹脂体17の配向方向に沿って、少なくとも
1つのスリット42を形成した構成を示すもので、配向方
向に垂直な方向の線膨脹率α21により発生する熱応力を
開放するようにしている。
In FIG. 9, an opening 41 is formed in one direction of the second sealing resin body 16 so as to release the thermal stress generated by the linear expansion coefficient α21 in the direction perpendicular to the orientation direction. FIG. 10 shows a configuration in which at least one slit 42 is formed along the orientation direction of the second sealing resin body 17, and the thermal stress generated by the linear expansion coefficient α21 in the direction perpendicular to the orientation direction is shown. Open to the public.

第11図で示した例では、第8図および第9図で示した
例を組み合わせた開放部43を形成している。第12図は第
8図で示した例と第11図で示した例を組み合わせたスリ
ット状開放部44を第2の封止樹脂体17に形成している。
In the example shown in FIG. 11, an open portion 43 is formed by combining the examples shown in FIGS. 8 and 9. FIG. 12 shows a second sealing resin body 17 in which a slit-shaped opening 44 obtained by combining the example shown in FIG. 8 and the example shown in FIG. 11 is formed.

第13図に示した例においては、配向方向と垂直とされ
る方向に向けて、第1の封止樹脂体16の少なくとも上面
もしくは下面に、少なくとも1つの突起45を形成し、配
向方向にはアンカー効果を働かせ、配向方向と垂直な方
向にはアンカー効果が作用しないようにしている。この
突起45は溝であっても良い。
In the example shown in FIG. 13, at least one protrusion 45 is formed on at least the upper surface or the lower surface of the first sealing resin body 16 in a direction perpendicular to the alignment direction, and in the alignment direction. The anchor effect is activated so that the anchor effect does not act in a direction perpendicular to the orientation direction. The projection 45 may be a groove.

以上種々の変形例を示したが、もちろんここで示され
た例に限定されず、第2の封止樹脂体17の少なくとも1
つの特定方向(配向方向等)の線膨脹率を、第1の封止
樹脂体16の線膨脹率より小さくすることによって、半導
体素子11部分の損傷の発生を確実に阻止できるものであ
り、その効果を高めるために形成された溝、突起等の構
造も、これまで示された例を種々組み合わせて構成する
ことができる。また、線膨脹率に異方性がある場合は、
さらに実施例で示した構造を適宜組み合わせて対処でき
る。
Although various modified examples have been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the examples shown here, and at least one of the second sealing resin bodies 17 may be used.
By making the coefficient of linear expansion in one specific direction (such as the orientation direction) smaller than the coefficient of linear expansion of the first sealing resin body 16, it is possible to reliably prevent the semiconductor element 11 from being damaged. The structures of the grooves, projections, and the like formed to enhance the effect can be configured by variously combining the examples shown so far. If the coefficient of linear expansion is anisotropic,
Furthermore, the structures shown in the embodiments can be appropriately combined.

[発明の効果] 以上のようにこの発明に係る樹脂封止型半導体装置に
よれば、第1の封止樹脂体の形状に工夫を加え、また第
2の封止樹脂体の形状と材料を工夫することによって、
内部に埋設される半導体素子を含む本体構造部と第1の
封止樹脂体との間に発生する熱応力が緩和されるように
なり、この半導体装置の信頼性が効果的に向上される。
[Effects of the Invention] As described above, according to the resin-sealed type semiconductor device of the present invention, the shape of the first sealing resin body is devised, and the shape and material of the second sealing resin body are changed. By devising,
The thermal stress generated between the main structure including the semiconductor element embedded therein and the first sealing resin body is reduced, and the reliability of the semiconductor device is effectively improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例に係る樹脂封止型半導体装
置を説明する断面構成図、第2図の(A)および(B)
はそれぞれこの実施例の第1の封止樹脂体の外観を示す
図、第3図は熱応力する説明するためのモデルを示す
図、第4図はこのモデルに説明される熱応力の状態を示
す図、第5図は実施例で示した半導体装置のモデルを示
す図、第6図の(A)〜(E)はそれぞれ半導体装置の
断面構造の例を示す図、第7図は第2の封止樹脂体のだ
断面積に対する効果を説明する図、第8図乃至第13図は
それぞれこの発明のさらに他の実施例を示すもので、そ
れぞれ(A)は平面図、(B)および(C)図はそれぞ
れ(A)図のb−b線およびc−c線に沿った断面図、
(D)は線膨脹率の方向性を示す図である。 11……半導体素子、12……フレーム、14……リード、15
……ボンディングワイヤ、16……第1の封止樹脂体、17
……第2の封止樹脂体、18……突起状帯、181……溝、1
82……凹部、183……接着剤、184……凹凸、40……窪
み、41、43、44……開放部、42……スリット。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a resin-sealed semiconductor device according to one embodiment of the present invention, and FIGS.
Is a diagram showing the appearance of the first sealing resin body of this embodiment, FIG. 3 is a diagram showing a model for explaining thermal stress, and FIG. 4 is a diagram showing the state of thermal stress described in this model. FIG. 5, FIG. 5 shows a model of the semiconductor device shown in the embodiment, FIGS. 6A to 6E show examples of the cross-sectional structure of the semiconductor device, respectively, and FIG. FIGS. 8 to 13 show still another embodiment of the present invention, in which FIG. 8A to FIG. 13A show plan views, FIG. 8B and FIG. (C) is a sectional view taken along the line bb and cc of FIG.
(D) is a diagram showing the directionality of the linear expansion coefficient. 11 ... semiconductor element, 12 ... frame, 14 ... lead, 15
... bonding wire, 16 ... first sealing resin body, 17
... Second sealing resin body, 18... Protruding band, 181,.
82 ... recess, 183 ... adhesive, 184 ... unevenness, 40 ... recess, 41, 43, 44 ... open part, 42 ... slit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船江 敬三 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 柴田 浩司 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−105471(JP,A) 特開 平1−220465(JP,A) 実開 昭59−54944(JP,U) 実開 平2−17850(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 23/30 H01L 23/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Keizo Funae 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi, Japan Inside Denso Corporation (72) Inventor Koji Shibata 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Japan Nihon Denso Co., Ltd. (56) References JP-A-2-105471 (JP, A) JP-A-1-220465 (JP, A) JP-A-59-54944 (JP, U) JP-A-2-17850 (JP, U) (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 23/30 H01L 23/28

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体素子、リード、さらにこれらの両者
を接続するボンディングワイヤを含む本体構成部を一体
的に封止する第1の封止樹脂体と、 この第1の封止樹脂体の外周部の少なくとも一部を被覆
するように形成された第2の封止樹脂体とを具備し、 前記第1の封止樹脂体の線膨脹率よりも、前記第2の封
止樹脂体の繊維質の配列方向に対応した特定される方向
の線膨脹率が小さくされるように、前記第1および第2
の封止樹脂体が選定されるようにした樹脂封止型半導体
装置において、 前記第2の封止樹脂体の前記特定される方向に沿った断
面積よりも、これと垂直の方向の断面積が大きく設定さ
れるようにした樹脂封止型半導体装置。
1. A first sealing resin body for integrally sealing a main body constituting portion including a semiconductor element, a lead, and a bonding wire for connecting them, and an outer periphery of the first sealing resin body. A second sealing resin body formed so as to cover at least a part of the portion, wherein the fiber of the second sealing resin body is larger than the linear expansion coefficient of the first sealing resin body. The first and second linear expansion coefficients in a specified direction corresponding to the arrangement direction of the qualities are reduced.
Wherein the cross-sectional area of the second sealing resin body in a direction perpendicular to the specified direction is larger than the cross-sectional area of the second sealing resin body in the specified direction. A resin-encapsulated semiconductor device in which is set large.
【請求項2】半導体素子、リード、さらにこれらの両者
を接続するボンディングワイヤを含む本体構成部を一体
的に封止する第1の封止樹脂体と、 この第1の封止樹脂体の外周部の少なくとも一部を被覆
するように形成された第2の封止樹脂体とを具備し、 前記第1の封止樹脂体の線膨脹率よりも、前記第2の封
止樹脂体の繊維質の配列方向に対応した特定される方向
の線膨脹率が小さくされるように、前記第1および第2
の封止樹脂体が選定されるようにした樹脂封止型半導体
装置において、 前記第2の封止樹脂体の前記特定される方向に垂直の方
向の少なくとも一方に、前記第1の封止樹脂体が露出さ
れる開口が形成されるようにした樹脂封止型半導体装
置。
2. A first sealing resin body for integrally sealing a main body constituting portion including a semiconductor element, a lead, and a bonding wire for connecting the both, and an outer periphery of the first sealing resin body. A second sealing resin body formed so as to cover at least a part of the portion, wherein the fiber of the second sealing resin body is larger than the linear expansion coefficient of the first sealing resin body. The first and second linear expansion coefficients in a specified direction corresponding to the arrangement direction of the qualities are reduced.
Wherein the first sealing resin is provided in at least one of the second sealing resin body in a direction perpendicular to the specified direction. A resin-encapsulated semiconductor device in which an opening through which a body is exposed is formed.
【請求項3】半導体素子、リード、さらにこれらの両者
を接続するボンディングワイヤを含む本体構成部を一体
的に封止する第1の封止樹脂体と、 この第1の封止樹脂体の外周部の少なくとも一部を被覆
するように形成された第2の封止樹脂体とを具備し、 前記第1の封止樹脂体の線膨脹率よりも、前記第2の封
止樹脂体の繊維質の配列方向に対応した特定される方向
の線膨脹率が小さくされるように、前記第1および第2
の封止樹脂体が選定されるようにした樹脂封止型半導体
装置において、 前記第2の封止樹脂体の前記特定される方向に沿って前
記第1の封止樹脂体が露出される溝を形成し、前記第2
の封止樹脂体が前記溝によって2分割されるようにした
樹脂封止型半導体装置。
3. A first sealing resin body for integrally sealing a main body constituting portion including a semiconductor element, a lead, and a bonding wire for connecting them, and an outer periphery of the first sealing resin body. A second sealing resin body formed so as to cover at least a part of the portion, wherein the fiber of the second sealing resin body is larger than the linear expansion coefficient of the first sealing resin body. The first and second linear expansion coefficients in a specified direction corresponding to the arrangement direction of the qualities are reduced.
In the resin-sealed semiconductor device wherein the sealing resin body is selected, a groove in which the first sealing resin body is exposed along the specified direction of the second sealing resin body Forming the second
A resin-encapsulated semiconductor device wherein the encapsulating resin body is divided into two by the groove.
【請求項4】半導体素子、リード、さらにこれらの両者
を接続するボンディングワイヤを含む本体構成部を一体
的に封止する第1の封止樹脂体と、 この第1の封止樹脂体の外周部の少なくとも一部を被覆
するように形成された第2の封止樹脂体とを具備し、 前記第1の封止樹脂体の線膨脹率よりも、前記第2の封
止樹脂体の繊維質の配列方向に対応した特定される方向
の線膨脹率が小さくされるように、前記第1および第2
の封止樹脂体が選定されるようにした樹脂封止型半導体
装置において、 前記第1の樹脂封止体に形成された凹凸形状は、前記特
定される方向に対して垂直な方向に延びるように形成し
た樹脂封止型半導体装置。
4. A first sealing resin body for integrally sealing a main body constituting portion including a semiconductor element, a lead, and a bonding wire for connecting both of them, and an outer periphery of the first sealing resin body. A second sealing resin body formed so as to cover at least a part of the portion, wherein the fiber of the second sealing resin body is larger than the linear expansion coefficient of the first sealing resin body. The first and second linear expansion coefficients in a specified direction corresponding to the arrangement direction of the qualities are reduced.
In the resin-encapsulated semiconductor device in which the encapsulation resin body is selected, the uneven shape formed on the first resin-encapsulation body extends in a direction perpendicular to the specified direction. A resin-encapsulated semiconductor device formed on a substrate.
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