JP2968988B2 - 耐湿性および放熱性を同時に改良した半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
耐湿性および放熱性を同時に改良した半導体装置およびその製造方法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、半導体装置およびその製造方法に関するも
のであって、より詳しくは、気密封止された半導体パッ
ケージの外部からの水分の浸入を阻止するとともに、装
置の作動に伴う発熱を有効に外部に放熱し得る半導体装
置およびその製造方法に関する。
のであって、より詳しくは、気密封止された半導体パッ
ケージの外部からの水分の浸入を阻止するとともに、装
置の作動に伴う発熱を有効に外部に放熱し得る半導体装
置およびその製造方法に関する。
（従来の技術及びその問題点） IC、LSIなどの半導体素子は、周囲の温度や湿度の変
化、あるいは微細なゴミやほこりに影響され、その特性
が微妙に変化してしまうことや、機械的振動や衝撃によ
って破損し易いことなどの理由で半導体素子を封止した
パッケージとして使用に供されている。
化、あるいは微細なゴミやほこりに影響され、その特性
が微妙に変化してしまうことや、機械的振動や衝撃によ
って破損し易いことなどの理由で半導体素子を封止した
パッケージとして使用に供されている。
パッケージ方式としては、大別して気密封止方式と樹
脂封止方式とに分けられ、気密封止方式では、一般的に
はセラミックスが用いられているが、熱硬化性樹脂を用
いることも試みられている。すなわち、箱型樹脂成形体
の中央部に設けられたリードフレームのタブに接着剤に
よって固着された半導体素子は、インサート成形によっ
て樹脂成形体内に封入され、その両端がパッケージの内
側と外側に開放されたリードフレームとボンディングワ
イヤーによって連結されている。また樹脂成形体の上面
は透明あるいは不透明な合成樹脂板、ガラス板などの蓋
材を接着剤によって固着し、気密封止を行うものである
が、このような封止手段を講じても、時間の経過に伴な
いパッケージ内部に微量の水分が浸入し、半導体素子の
機能を低下せしめ、やがては使用不能の状態となってし
まうという問題点があった。
脂封止方式とに分けられ、気密封止方式では、一般的に
はセラミックスが用いられているが、熱硬化性樹脂を用
いることも試みられている。すなわち、箱型樹脂成形体
の中央部に設けられたリードフレームのタブに接着剤に
よって固着された半導体素子は、インサート成形によっ
て樹脂成形体内に封入され、その両端がパッケージの内
側と外側に開放されたリードフレームとボンディングワ
イヤーによって連結されている。また樹脂成形体の上面
は透明あるいは不透明な合成樹脂板、ガラス板などの蓋
材を接着剤によって固着し、気密封止を行うものである
が、このような封止手段を講じても、時間の経過に伴な
いパッケージ内部に微量の水分が浸入し、半導体素子の
機能を低下せしめ、やがては使用不能の状態となってし
まうという問題点があった。
そこで、水分の浸入経路として考えられる蓋の接着
部、あるいはリードフレームの封入部について入念な密
封手段を施しても、依然として経時による水分の浸入を
防止することができず、その対策に苦慮しているのが現
実である。
部、あるいはリードフレームの封入部について入念な密
封手段を施しても、依然として経時による水分の浸入を
防止することができず、その対策に苦慮しているのが現
実である。
また、パッケージを構成する樹脂はセラミックスに比
べて熱伝導性が悪いため、半導体素子を組み込んで作動
した場合に、発熱が大きくなり素子を傷めるおそれがあ
る。
べて熱伝導性が悪いため、半導体素子を組み込んで作動
した場合に、発熱が大きくなり素子を傷めるおそれがあ
る。
本発明者らは、気密封止された半導体パッケージに微
量の水分が浸入する原因を究明するべく研究を重ねてき
た結果、水分の主浸入経路は、パッケージの下面、すな
わち、箱型樹脂成形体の底面から成形体を透過してくる
水分が主たる原因であるという知見を得た。
量の水分が浸入する原因を究明するべく研究を重ねてき
た結果、水分の主浸入経路は、パッケージの下面、すな
わち、箱型樹脂成形体の底面から成形体を透過してくる
水分が主たる原因であるという知見を得た。
（発明の目的） そこで、本発明の目的は、水分の浸入を有効に防止す
ると共に、作動によって発熱する半導体素子からの熱を
有効に外部に放熱させることができる。耐湿性および作
動安定性に優れた半導体装置を提供することにある。
ると共に、作動によって発熱する半導体素子からの熱を
有効に外部に放熱させることができる。耐湿性および作
動安定性に優れた半導体装置を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成するために提案されたもの
であって、その特徴とするところは、箱型樹脂中空成形
体の内底面に設けられた凹部内に、半導体チップボンデ
ィング部が形成され、かつ、該半導体チップボンディン
グ部に特定の熱伝導率を有する特定の金属をインサート
成形し、該タブの上面のみが中空部に対して露出するよ
うに形成することにあり、その形成に際しては、タブを
リードフレームとともに金型内にあらかじめセットして
インサート成形することを成形上の特徴とするものであ
る。
であって、その特徴とするところは、箱型樹脂中空成形
体の内底面に設けられた凹部内に、半導体チップボンデ
ィング部が形成され、かつ、該半導体チップボンディン
グ部に特定の熱伝導率を有する特定の金属をインサート
成形し、該タブの上面のみが中空部に対して露出するよ
うに形成することにあり、その形成に際しては、タブを
リードフレームとともに金型内にあらかじめセットして
インサート成形することを成形上の特徴とするものであ
る。
すなわち、本発明によれば、気密封止された半導体パ
ッケージの箱型中空樹脂成形体であって、該半導体チッ
プボンディング部が前記箱型中空樹脂成形体の内底面に
設けられた凹部内に形成され、かつ、前記半導体チップ
ボンディング部に、0.01cal/cm・sec.℃以上の熱伝導率
を有するアルミニウム、銅、鉄、その酸化物またはこれ
らの合金からなる群より選択された素材からなるタブを
インサート成形し、該タブの上面のみが中空部に対して
露出していることを特徴とする耐湿性ないし放熱性の改
良された半導体装置が提供される。
ッケージの箱型中空樹脂成形体であって、該半導体チッ
プボンディング部が前記箱型中空樹脂成形体の内底面に
設けられた凹部内に形成され、かつ、前記半導体チップ
ボンディング部に、0.01cal/cm・sec.℃以上の熱伝導率
を有するアルミニウム、銅、鉄、その酸化物またはこれ
らの合金からなる群より選択された素材からなるタブを
インサート成形し、該タブの上面のみが中空部に対して
露出していることを特徴とする耐湿性ないし放熱性の改
良された半導体装置が提供される。
また、本発明によれば、予め金型内の所定の位置にタ
ブとリードフレームが一体となったものをインサートし
た後、合成樹脂を射出成形あるいはトランスファー成形
することによって、中空部の内底面に設けられる凹部内
の底面に該タブが埋設されて、かつ、該タブの上面のみ
が中空部に対して露出するように、タブ、リードフレー
ムおよび箱型中空樹脂成形体とを一体化することを特徴
とする半導体装置の製造方法が提供される。
ブとリードフレームが一体となったものをインサートし
た後、合成樹脂を射出成形あるいはトランスファー成形
することによって、中空部の内底面に設けられる凹部内
の底面に該タブが埋設されて、かつ、該タブの上面のみ
が中空部に対して露出するように、タブ、リードフレー
ムおよび箱型中空樹脂成形体とを一体化することを特徴
とする半導体装置の製造方法が提供される。
（発明の好適な態様の説明） 本発明に係る、底部の凹部内面にタブを形成した半導
体装置用の箱型樹脂成形体の一例を示す第１図、および
半導体を搭載した後、蓋材を固着した完成図を示す第２
図において、１はエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェ
ノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂
などの熱硬化性樹脂からなる樹脂成形体、２は42アロ
イ、銅合金などからなるリードフレーム、３は外部から
の水分の侵入を防止し、かつ、内部に蓄積された熱を外
部に放出するためのタブ、４は半導体チップを固着する
ためのチップボンディング部、５は半導体装置を密封す
るための蓋接着部であり、この蓋接着部は、密封硬化を
よりすぐれたものとするために段部を設けて形成される
ことが好ましい。６はボンディングワイヤーであり、リ
ードフレームと半導体素子７を連結する。８は蓋材であ
り、９は樹脂成形体と蓋材を接着するための接着層であ
る。
体装置用の箱型樹脂成形体の一例を示す第１図、および
半導体を搭載した後、蓋材を固着した完成図を示す第２
図において、１はエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェ
ノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂
などの熱硬化性樹脂からなる樹脂成形体、２は42アロ
イ、銅合金などからなるリードフレーム、３は外部から
の水分の侵入を防止し、かつ、内部に蓄積された熱を外
部に放出するためのタブ、４は半導体チップを固着する
ためのチップボンディング部、５は半導体装置を密封す
るための蓋接着部であり、この蓋接着部は、密封硬化を
よりすぐれたものとするために段部を設けて形成される
ことが好ましい。６はボンディングワイヤーであり、リ
ードフレームと半導体素子７を連結する。８は蓋材であ
り、９は樹脂成形体と蓋材を接着するための接着層であ
る。
このタブとしては、蒸気不透過性の板状体、とくに、
アルミニウム、銅、鉄の金属、合金あるいはこれらの酸
化物からなる板状体であって、0.01cal/cm・sec.℃以上
の熱伝導率を有するものを使用することによって、耐湿
性が改良されるばかりでなく、半導体チップの発熱現象
をパッケージ外に有効に放熱するという効果を併せ持
ち、半導体素子の作動安定性をも保持しうるものとな
る。
アルミニウム、銅、鉄の金属、合金あるいはこれらの酸
化物からなる板状体であって、0.01cal/cm・sec.℃以上
の熱伝導率を有するものを使用することによって、耐湿
性が改良されるばかりでなく、半導体チップの発熱現象
をパッケージ外に有効に放熱するという効果を併せ持
ち、半導体素子の作動安定性をも保持しうるものとな
る。
タブの厚みは、通常50ないし1000μｍ、好ましくは10
0ないし500μｍのものが用いられるが、その大きさは、
半導体チップボンディング部の大きさと略同程度の大き
さのものであることが好ましい。
0ないし500μｍのものが用いられるが、その大きさは、
半導体チップボンディング部の大きさと略同程度の大き
さのものであることが好ましい。
本発明においては、図１および図２からも明らかなよ
うに、上記タブは、その上面だけが中空部に露出するよ
うに樹脂成形体中に埋め込まれている。
うに、上記タブは、その上面だけが中空部に露出するよ
うに樹脂成形体中に埋め込まれている。
したがって、タブの側面および底面が樹脂成形体中に
埋め込まれているためにタブと樹脂成形体との密着力は
当然に強くなり、タブと樹脂成形体との界面での微少な
剥離が生じにくくなる。これとは反対に、タブと樹脂成
形体との界面に微小な剥離が生じた場合は、剥離部分の
熱伝導性が悪くなり、さらに、樹脂成形体の底面からの
成形体を透過した水分がこの剥離部分を介して中空部に
放出されることになり、半導体装置に悪影響を与えるこ
とは明らかである。
埋め込まれているためにタブと樹脂成形体との密着力は
当然に強くなり、タブと樹脂成形体との界面での微少な
剥離が生じにくくなる。これとは反対に、タブと樹脂成
形体との界面に微小な剥離が生じた場合は、剥離部分の
熱伝導性が悪くなり、さらに、樹脂成形体の底面からの
成形体を透過した水分がこの剥離部分を介して中空部に
放出されることになり、半導体装置に悪影響を与えるこ
とは明らかである。
第２図は、箱型樹脂成形体のチップボンディング部に
半導体素子７を固着し、該素子とリードフレーム２をボ
ンディングワイヤー６で連結した後、蓋材８を樹脂成形
体の蓋接着部５に、エポキシ系、イミド系、あるいはア
クリル系の接着剤で接着せしめ気密封止された半導体装
置を示す断面図である。ボンディングワイヤーとして
は、通常、金やアルミニウムが使用され、また蓋材とし
ては、石英ガラス板、サファイヤ板、透明アルミナ板、
透明プラスチック板などの透明蓋材、着色ガラス板、セ
ラミックス板、着色プラスチック板などの半透明ないし
不透明蓋材が使用される。
半導体素子７を固着し、該素子とリードフレーム２をボ
ンディングワイヤー６で連結した後、蓋材８を樹脂成形
体の蓋接着部５に、エポキシ系、イミド系、あるいはア
クリル系の接着剤で接着せしめ気密封止された半導体装
置を示す断面図である。ボンディングワイヤーとして
は、通常、金やアルミニウムが使用され、また蓋材とし
ては、石英ガラス板、サファイヤ板、透明アルミナ板、
透明プラスチック板などの透明蓋材、着色ガラス板、セ
ラミックス板、着色プラスチック板などの半透明ないし
不透明蓋材が使用される。
本発明において、該タブを中空部の内底面に設けられ
る凹部内の底面に形成することにより、該タブと装置の
底面がより接近することになり、そのタブの放熱硬化が
一層高められることは理解されるであろう。
る凹部内の底面に形成することにより、該タブと装置の
底面がより接近することになり、そのタブの放熱硬化が
一層高められることは理解されるであろう。
第３図は、後述する本発明の半導体装置の製造に際し
て、予め金型内にインサートするリードフレームとタブ
の状態を上面図で示すものである。
て、予め金型内にインサートするリードフレームとタブ
の状態を上面図で示すものである。
半導体装置の製造方法 本発明にかかる半導体装置は、第３図に示されたリー
ドフレームとタブが一体になったものを予め金型内の所
定の位置にインサートしておき、ついで、ビスフェノー
ルＡ型、ノボラック型、グリシジルアミン型などのエポ
キシ樹脂、ポリアミノビスマレイミド、ポリピロメリッ
トイミドなどのポリイミド樹脂、フェノール樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹
脂を射出成形あるいはトランスファー成形によって一体
化を行うものである。
ドフレームとタブが一体になったものを予め金型内の所
定の位置にインサートしておき、ついで、ビスフェノー
ルＡ型、ノボラック型、グリシジルアミン型などのエポ
キシ樹脂、ポリアミノビスマレイミド、ポリピロメリッ
トイミドなどのポリイミド樹脂、フェノール樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹
脂を射出成形あるいはトランスファー成形によって一体
化を行うものである。
インサート成形の条件は、使用する樹脂によっても異
なるが、エポキシ樹脂の場合を例にとると、通常圧力が
10ないし500kg/cm2、温度が140ないし200℃、時間が30
秒ないし５分の条件での加圧加熱が好ましい。
なるが、エポキシ樹脂の場合を例にとると、通常圧力が
10ないし500kg/cm2、温度が140ないし200℃、時間が30
秒ないし５分の条件での加圧加熱が好ましい。
（発明の効果） 本発明によれば、半導体パッケージのチップボンディ
ング部に蒸気不透過性のタブの上面だけが露出するよう
に形成することにより、半導体パッケージ内への水分透
過率の最も多い、パッケージ底面からの水分の浸入が効
率的に防止されるとともに、素子の作動によって発熱し
た熱を有効に外部に放出し、さらに、このタブをリード
フレームと共にインサート成形することにより、箱型樹
脂成形体の内面あるいは外面にタブが高い精度をもっ
て、しかも簡単な工程で固定することができる。
ング部に蒸気不透過性のタブの上面だけが露出するよう
に形成することにより、半導体パッケージ内への水分透
過率の最も多い、パッケージ底面からの水分の浸入が効
率的に防止されるとともに、素子の作動によって発熱し
た熱を有効に外部に放出し、さらに、このタブをリード
フレームと共にインサート成形することにより、箱型樹
脂成形体の内面あるいは外面にタブが高い精度をもっ
て、しかも簡単な工程で固定することができる。
（実施例） 以下実施例により本発明を詳細に説明する。
実施例 熱伝導率0.53cal/cm・sec℃、厚み100μｍの銅合金製
のタブを有するリードフレームをトランスファー成形機
の金型内の所定の位置にインサートした。ついで、ノボ
ラック型エポキシ樹脂成形材料を、温度180℃、圧力80k
g/cm2、時間２分の条件でインサート成形した後、温度1
80℃で後硬化を行って第１図に示す箱型中空樹脂成形体
を得た。
のタブを有するリードフレームをトランスファー成形機
の金型内の所定の位置にインサートした。ついで、ノボ
ラック型エポキシ樹脂成形材料を、温度180℃、圧力80k
g/cm2、時間２分の条件でインサート成形した後、温度1
80℃で後硬化を行って第１図に示す箱型中空樹脂成形体
を得た。
さらに、半導体素子をボンディングワイヤーで接続
し、透明なガラス板製の蓋を、上記箱形樹脂成形体の接
着用段部にエポキシ樹脂接着剤で接着し、第２図に示す
半導体素子封止物を得た。
し、透明なガラス板製の蓋を、上記箱形樹脂成形体の接
着用段部にエポキシ樹脂接着剤で接着し、第２図に示す
半導体素子封止物を得た。
この気密封止されたパッケージを、温度121℃、湿度1
00％RH＜ゲージ圧力1kg/cm2の条件でプレッシャークッ
カー試験機にかけ、常温下でガラス蓋の内側に結露が認
められるかどうかを調べた。その結果、結露は45時間ま
で認められなかった。
00％RH＜ゲージ圧力1kg/cm2の条件でプレッシャークッ
カー試験機にかけ、常温下でガラス蓋の内側に結露が認
められるかどうかを調べた。その結果、結露は45時間ま
で認められなかった。
一方、タブを用いずに成形したものは、プレッシャー
クッカー試験において20時間で結露が認められた。
クッカー試験において20時間で結露が認められた。
また、素子を組み込み、導通定常状態での発熱を調べ
たところ、タブを内蔵しているものは、わずかに３℃の
昇温であったのに対し、タブを内蔵していないものは８
℃の昇温が認められた。
たところ、タブを内蔵しているものは、わずかに３℃の
昇温であったのに対し、タブを内蔵していないものは８
℃の昇温が認められた。
第１図は、本発明の半導体装置を構成する箱型中空樹脂
成形体の一例を示す断面図、 第２図は、気密封止された半導 体パッケージの完成状
態の一例を示す断面図、 第３図は、本発明の半導体装置の製造に際して、予め金
型内にインサートするリードフレームとタブの状態を示
す上面図である。 図中、 １……熱硬化性樹脂から成る箱型樹脂成形体 ２……リードフレーム ３……タブ ４……半導体チップボンディング部 ５……蓋接着部 ６……ボンディングワイヤー ７……半導体素子 ８……蓋材 ９……接着層
成形体の一例を示す断面図、 第２図は、気密封止された半導 体パッケージの完成状
態の一例を示す断面図、 第３図は、本発明の半導体装置の製造に際して、予め金
型内にインサートするリードフレームとタブの状態を示
す上面図である。 図中、 １……熱硬化性樹脂から成る箱型樹脂成形体 ２……リードフレーム ３……タブ ４……半導体チップボンディング部 ５……蓋接着部 ６……ボンディングワイヤー ７……半導体素子 ８……蓋材 ９……接着層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−278050（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−13686（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−47153（ＪＰ，Ａ) 実公 昭61−5809（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (2)
- 【請求項１】気密封止された半導体パッケージの箱型中
空樹脂成形体であって、該半導体チップボンディング部
が前記箱型中空樹脂成形体の内底面に設けられた凹部内
に形成され、かつ、前記半導体チップボンディング部
に、0.01cal/cm・sec.℃以上の熱伝導率を有するアルミ
ニウム、銅、鉄、その酸化物またはこれらの合金からな
る群より選択された素材からなるタブをインサート成形
し、該タブの上面のみが中空部に対して露出しているこ
とを特徴とする耐湿性ないし放熱性の改良された半導体
装置。 - 【請求項２】予め金型内の所定の位置にタブとリードフ
レームが一体となったものをインサートした後、合成樹
脂を射出成形あるいはトランスファー成形することによ
って、中空部の内底面に設けられる凹部内の底面に該タ
ブが埋設されて、かつ、該タブの上面のみが中空部に対
して露出するように、タブ、リードフレームおよび箱型
中空樹脂成形体を一体化することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2286436A JP2968988B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 耐湿性および放熱性を同時に改良した半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2286436A JP2968988B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 耐湿性および放熱性を同時に改良した半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04162462A JPH04162462A (ja) | 1992-06-05 |
| JP2968988B2 true JP2968988B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=17704366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2286436A Expired - Lifetime JP2968988B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 耐湿性および放熱性を同時に改良した半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2968988B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-24 JP JP2286436A patent/JP2968988B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04162462A (ja) | 1992-06-05 |
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