JP3077901B2 - 樹脂封止形半導体装置 - Google Patents

樹脂封止形半導体装置

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JP3077901B2 JP22542197A JP22542197A JP3077901B2 JP 3077901 B2 JP3077901 B2 JP 3077901B2 JP 22542197 A JP22542197 A JP 22542197A JP 22542197 A JP22542197 A JP 22542197A JP 3077901 B2 JP3077901 B2 JP 3077901B2
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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、樹脂封止形半導体
装置、特に支持板と、支持板の中央から偏位した位置で
支持板の縁部側に連結された外部リードとを備え、支持
板と支持板側の外部リードの端部とを封止する樹脂封止
体と支持板との線膨張係数の違いに起因するクラックの
発生を抑制する樹脂封止形半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】支持板と支持板の中央から偏位した位置
で支持板の縁部側に連結された外部リードとを備えたハ
イブリッドICは公知である。このハイブリッドIC
は、図3に示すように、支持板(1)と、支持板(1)
の一方の縁部(1a)側に互いに並列に配置された複数
本の外部リード(3)と、支持板(1)に固着され且つ
半導体素子又は半導体素子を搭載した回路基板から構成
される単数若しくは複数の電子素子(5、6)と、電子
素子(5、6)の電極間又は複数の電子素子(5、6)
の電極と外部リード(3)とを電気的に接続するリード
細線(7)と、電子素子(5、6)の表面を被覆する保
護樹脂(8)と、支持板(1)の略全面、電子素子
(5、6)、リード細線(7)、保護樹脂(8)及び支
持板(1)側の外部リード(3)の端部を封止する樹脂
封止体(4)(点線で図示する)とを備えている。支持
板(1)には固定用のねじを挿通するための貫通孔(1
b)が形成され、貫通孔(1b)の周りでは樹脂封止体
(4)にも貫通孔(4a)が形成される。外部リード
(3)のうちの少なくとも1本の連結外部リード(3
a)は、外部リード(3)の延伸方向と並行に配置さ
れ、支持板(1)の一方の縁部(1a)側に連結され
る。連結外部リード(3a)は、支持板(1)の一方の
縁部(1a)に並列に配置された外部リード(3)群の
うち最も端部側に配置される。
【0003】図3の半導体装置では、連結外部リード
(3a)側に半導体素子(6)を配置して、半導体素子
(6)の電極と対応する外部リード(3)とを接近させ
て且つ回路基板(5)を介して半導体素子(6)と外部
リード(3)とをリード細線(7)により接続すること
により、リード細線(7)による接続を簡素化すると共
に、半導体素子(6)と貫通孔(1b)とを並べて配置
でき小型化(省スペース化)を図れる利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、低温と高温
を繰返し印加するヒートサイクル試験(温度サイクル試
験)を行い又は低温と高温とが繰返し印加される厳しい
温度環境下で実際に使用するとき、図3に示す半導体装
置では、樹脂封止体(4)にクラックが生じることがあ
った。支持板(1)は、線膨張係数16.8×10-6
程度の銅等から成るのに対し、樹脂封止体(4)は、線
膨張係数15.0×10-6℃〜19.0×10-6℃程度の
エポキシ系樹脂等から成る。したがって、樹脂封止体
(4)の線膨張係数は、支持板(1)の線膨張係数に比
べてかなり大きい場合があるため、図3に示すように、
連結外部リード(3a)が支持板(1)の中心から離間
すると、支持板(1)の一方の縁部(1a)に沿って連
結外部リード(3a)から離間する距離に比例して熱変
形量が増大する。即ち、支持板(1)の線膨張係数をα
0、樹脂封止体(4)の線膨張係数をα1とし、環境温度
がt℃だけ変化すると、連結外部リード(3a)から長
さLだけ離間した位置では、支持板(1)の伸びる量は
tα0Lとなり、樹脂封止体(4)の伸びる量はtα1
となる。したがって、支持板(1)と樹脂封止体(4)
の熱歪差εは下式で表される。 ε=(tα1L−tα0L)/L{1+t(α1−α0 )} ≒t(α1−α0) 樹脂封止体(4)の縦弾性係数をEとすると、支持板
(1)の一方の縁部(1a)に沿う樹脂封止体(4)の
面積Aに加わる樹脂封止体(4)に発生する応力σは次
式で表される。 σ=Eε=t(α1−α0)E このように、温度サイクルに伴い、支持板(1)と樹脂
封止体(4)の複雑な断面に熱膨張、熱収縮による熱ス
トレスが樹脂封止体(4)に不均一に加わり、ストレス
が集中するため、樹脂封止体(4)にクラックが発生す
ると考えられる。また、支持板(1)と樹脂封止体
(4)との熱変形量が相違するため、リード細線(7)
にも引張力又はせん断力が加えられてリード細線(7)
が破断したり、電子素子(5、6)の電極から剥離する
危険がある。
【0005】そこで、本発明の目的は、支持板と樹脂封
止体との線膨張係数差に起因するストレスを緩和して、
樹脂封止体のクラックの発生を抑制できる樹脂封止形半
導体装置を提供することにある。
【0006】本発明による樹脂封止形半導体装置は、支
持板(1)と、支持板(1)の一方の縁部(1a)側に
互いに並列に配置された複数本の外部リード(3)と、
支持板(1)に固着された電子素子(5、6)と、電子
素子(5、6)の電極間又は電子素子(5、6)の電極
と外部リード(3)とを電気的に接続するリード細線
(7)と、支持板(1)、電子素子(5、6)、リード
細線(7)及び支持板(1)側の外部リード(3)の端
部を封止する樹脂封止体(4)とを備えている。複数本
の外部リード(3)のうち最も端部側に配置された外部
リード(3)は連結外部リード(3a)として支持板
(1)の一方の縁部(1a)に連結される。樹脂封止形
半導体装置が厳しい温度環境下に置かれたとき、支持板
(1)の線膨張係数α0と樹脂封止体(4)の線膨張係
数α1との差に起因して、支持板(1)の一方の縁部
(1a)に沿って連結外部リード(3a)から離間する
距離に比例して熱変形量が増大する。本発明では、連結
外部リード(3a)から離間した位置において、外部リ
ード(3)の延伸方向と並行に支持板(1)の縁部(1
a)から突出する複数の突起(2a〜2e)を形成し、
樹脂封止体(4)によって突起(2)を被覆するので、
支持板(1)に対する樹脂封止体(4)の熱歪を突起
(2)によって強制的に抑制し、樹脂封止体(4)の変
形量を減少して、樹脂封止体(4)のクラックの発生を
抑制することができる。また、突起(2)によって樹脂
封止体(4)の熱変形に対する応力を負担することによ
り、リード細線(7)等の他の部分に発生する応力を減
少することができる。更に、樹脂封止体(4)の熱歪を
突起(2)によって強制的に抑制するので、連結外部リ
ード(3a)から更に大きな距離で離間する突起(2)
より先の縁部(1a)に沿う熱変形量を減少することが
できる。この場合、連結外部リード(3a)から離間す
るにつれて隣合う突起(2a〜2e)の相互間隔が狭く
なると熱ストレスの集中緩和効果が顕著に現れる。
【0007】本発明の実施の形態では、支持板(1)の
仮想中心線により分割された一方の側で支持板(1)の
縁部(1a)に連結外部リード(3a)を連結し、支持
板(1)の縁部(1a)の仮想中心線により分割された
他方の側に突起(2)を形成する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、ハイブリッドICに適用し
た本発明による樹脂封止形半導体装置の実施の形態を図
1及び図2について説明する。図1及び図2では、図3
に示す箇所と同一の部分には同一の符号を付し、説明を
省略する。本発明による樹脂封止形半導体装置では、図
1に示すように、支持板(1)の一方の縁部(1a)か
ら外部リード(3)の延伸方向に突出する突起(2)を
形成した点で図3の樹脂封止形半導体装置と異なる。図
示の実施の形態では、外部リード(3)が配置された側
の支持板(1)の一方の縁部(1a)に複数の突起
(2)を特定の間隔で形成する。複数の突起(2)は、
支持板(1)の一方の縁部(1a)に連続する肉薄部か
ら突出して形成され、突起(2)の一方の主面(2f)
は支持板(1)の一方の主面(1c)と同一平面を形成
する。この結果、突起(2)の他方の主面(2g)と支
持板(1)の他方の主面(1d)との間には段差部
(9)が形成される。図2に示すように、外部リード
(3)は支持板(1)よりも上方に偏位し、外部リード
(3)の一方の主面(3b)は突起(2)の一方の主面
(2f)よりも上方に位置する。突起(2)は、支持板
(1)、外部リード(3)と共に一連のプレス加工によ
って同時に形成することができる。従来の樹脂封止形半
導体装置と同様に、連結外部リード(3a)は支持板
(1)の一方の縁部(1a)の端部で支持板(1)に連
結され、突起(2)は連結外部リード(3)の片側に形
成される。即ち、連結外部リード(3a)は支持板
(1)に仮想中心線により分割される一方の側で連結さ
れ、突起(2)は支持板(1)の一方の縁部(1a)の
仮想中心線により分割される一方の側と他方の側に形成
される。
【0009】連結外部リード(3a)側から順番に第1
の突起(2a)、第2の突起(2b)、第3の突起(2
c)、第4の突起(2d)、第5の突起(2e)とし、
相互間隔を例示すると以下の通りである。 連結外部リード(3a)と第1の突起(2a)との間隔
1=9mm 第1の突起(2a)と第2の突起(2b)との間隔L2
=7mm 第2の突起(2b)と第3の突起(2c)との間隔L3
=6mm 第3の突起(2c)と第4の突起(2d)との間隔L4
=3mm 第4の突起(2d)と第5の突起(2e)との間隔L5
=2mm このように、支持板(1)の一方の縁部(1a)に形成
された隣合う突起(2)の相互間隔は、連結外部リード
(3a)から離間するにつれて狭くなる。突起(2)
は、支持板(1)と共に樹脂封止体(4)によって被覆
される。
【0010】本実施の形態の樹脂封止形半導体装置によ
れば、連結外部リード(3a)が支持板(1)の一方の
端部(1a)側に偏位して連結されるが、支持板(1)
の連結外部リード(3a)が連結された縁部(1a)に
設けられた突起(2)が樹脂封止体(4)と結合するた
め、樹脂封止形半導体装置が厳しい温度環境下に置かれ
ても、支持板(1)に対する樹脂封止体(4)の熱歪を
突起(2)によって強制的に抑制し、樹脂封止体(4)
の変形量を減少して、樹脂封止体(4)のクラックの発
生を抑制することができる。また、突起(2)によって
樹脂封止体(4)の熱変形に対する応力を負担すること
により、リード細線(7)等の他の部分に発生する応力
を減少することができる。更に、樹脂封止体(4)の熱
歪を突起(2)によって強制的に抑制するので、連結外
部リード(3a)から更に大きな距離で離間する突起
(2)より先の縁部(1a)に沿う熱変形量を減少する
ことができる。このように、樹脂封止体(4)の熱膨
張、樹脂封止体(4)内の熱収縮による不均一な熱スト
レスの発生を抑制でき、特に、連結外部リード(3a)
から最も離間した特定箇所での熱ストレスによる応力集
中を防止することができる。このため、ヒートサイクル
試験を行い又は厳しい温度環境下で実際に使用すると
き、樹脂封止体(4)にクラックの発生を防止すると共
に、リード細線(7)の破断又は電極からの剥離を防止
できる。
【0011】
【変形例】 [1] 支持板(1)の外部リード(3)を連結した縁
部(1a)で連結リード(3a)から離間した位置に1
個のみ突起(2)を設けてもよい。但し、連結外部リー
ド(3a)から離間するにつれて狭める間隔で複数の突
起(2)を設けた方が熱ストレスの集中緩和効果が顕著
に現れる。 [2] 突起(2)に孔又はコイニングを設けて、樹脂
封止体(4)との結合を強化できる。 [3] 突起(2)を支持板(1)の他方の主面(1
d)側に折り曲げてもよい。 [4] 支持板(1)の中央から左右のいずれかに偏位
した位置に連結外部リード(3a)を設けた樹脂封止形
半導体装置であれば、本発明の効果を期待できる。
【0012】
【発明の効果】前記のように、本発明では、厳しい温度
環境下での樹脂封止体のクラックの発生を防止できるた
め、樹脂封止形半導体装置内への異物の侵入を抑制し、
樹脂封止形半導体装置の寿命を延長すると共に電気的特
性の劣化を防止し、信頼性の高い樹脂封止形半導体装置
を製造することができる。また、熱変形に伴うリード細
線への損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による樹脂封止形半導体装置の平面図
【図2】 図1のII−II線に沿う断面図
【図3】 従来の樹脂封止形半導体装置の平面図
【符号の説明】
1・・支持板、 1a・・支持板の一方の縁部、 2・
・突起、 2a・・第1突起、 2b・・第2突起、
2c・・第3突起、 2d・・第4突起、 ・・第5突
起、 3・・外部リード、 3a・・連結外部リード、
4・・樹脂封止体、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/50

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持板(1)と、該支持板(1)の一方
    の縁部(1a)側に互いに並列に配置された複数本の外
    部リード(3)と、前記支持板(1)に固着された電子
    素子(5、6)と、該電子素子(5、6)の電極間又は
    該電子素子(5、6)の電極と前記外部リード(3)と
    を電気的に接続するリード細線(7)と、前記支持板
    (1)、前記電子素子(5、6)、前記リード細線
    (7)及び前記支持板(1)側の前記外部リード(3)
    の端部を封止する樹脂封止体(4)とを備え、前記複数
    本の外部リード(3)のうち最も端部側に配置された前
    記外部リード(3)を連結外部リード(3a)として前
    記支持板(1)の一方の縁部(1a)に連結した樹脂封
    止形半導体装置において、 前記連結外部リード(3a)から離間した位置におい
    て、前記外部リード(3)の延伸方向と並行に前記支持
    板(1)の前記縁部(1a)から突出する複数の突起
    (2a〜2e)を形成し、 前記連結外部リード(3a)から離間するにつれて隣合
    う前記突起(2a〜2e)の相互間隔を狭くし、 前記突起(2)を前記樹脂封止体(4)によって被覆し
    たことを特徴とする樹脂封止形半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記支持板(1)の仮想中心線により分
    割された一方の側で前記支持板(1)の前記縁部(1
    a)に前記連結外部リード(3a)を連結し、前記支持
    板(1)の前記縁部(1a)の仮想中心線の他方の側に
    前記突起(2)を形成した請求項1に記載の樹脂封止形
    半導体装置。
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