JP5256177B2 - 半導体パッケージ - Google Patents
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Description
具体的に説明すれば、実際に半導体パッケージを使用する場合には、半導体チップ101が主な発熱源となるため、封止樹脂103やダイパッド102のうち半導体チップ101の近傍部分が特に膨張収縮しやすく、また、この近傍部分において封止樹脂103とダイパッド102との間で膨張収縮する量の差が特に大きくなる。したがって、前述した有底穴を形成しても半導体チップ101とダイパッド102との剥離現象を十分に防止することができない。
また、本発明の半導体パッケージによれば、平面視した半導体チップの角部同士を結ぶ対角線近傍に位置する半田の疲労を特に抑えることができる。
詳細に説明すれば、平面視多角形状の半導体チップにおいては、平面視した半導体チップの対角線が最も長い寸法となるため、半導体チップが主な発熱源である場合、ダイパッドと封止樹脂とが相対的に膨張収縮する差は、対角線の長手方向に関して最も大きくなる。すなわち、膨張収縮の差によって半田にかかる応力は、前記対角線の長手方向に関して最も大きくなる。
そこで、前述したように、角部近傍に係合穴とは別個の補助係合穴を新たに形成することで、半導体チップの角部近傍におけるダイパッドと封止樹脂との係合力が高められることになる。これにより、ダイパッド及び封止樹脂が対角線の長手方向に相対移動することを特に抑え、対角線近傍に位置する半田の疲労を特に抑制することができる。
詳細に説明すれば、半導体チップの角部近傍に位置する係合穴を半導体チップに特に近づけて配置することで、半導体チップの角部近傍におけるダイパッドと封止樹脂との係合力が高められることになる。これにより、ダイパッド及び封止樹脂が対角線の長手方向に相対移動することを特に抑え、対角線近傍に位置する半田の疲労を特に抑制することができる。
なお、これらの構成は、半導体チップにおいて生じた熱を効率よく外方に放熱できるように、ダイパッドの下面が封止樹脂から外方に露出している半導体パッケージにおいて特に有効である。
図1,2に示すように、この実施形態に係る半導体パッケージ1は、半導体チップ2、ダイパッド3、連結リード4、リード5及び接続子6を封止樹脂7により封止して大略構成されている。
半導体チップ2は、例えばダイオードやトランジスタなどの半導体素子であり、平面視矩形の板状に形成されてその上面2a及び下面2bに電極を有して構成されている。
ダイパッド3、連結リード4及びリード5は、銅材等のように導電性を有して塑性変形可能な板材にプレス加工を施してなるリードフレームによって構成されるものである。
そして、平面視矩形状に形成されたダイパッド3の一方の対辺に沿う方向(X軸方向)の一端部に、連結リード4が一体に連結されている。なお、図示例では、連結リード4がダイパッド3の一端部に位置するダイパッド3の辺の中間部分に連結されている。また、ダイパッド3のうちX軸方向の他端部には、上面3aよりも高さ位置を低く設定した段差面3cが形成されている。
複数の係合穴13は、ダイパッド3上に固定された半導体チップ2を囲繞するように、平面視したダイパッド3の上面3aの各辺(周縁形状)に沿って配列されている。なお、図示例では、係合穴13が一列に並べて配列されているが、例えば複数列に並べて配列されていてもよい。これら係合穴13は、ダイパッド3上面3aの周縁よりもダイパッド3に固定された半導体チップの近くに位置している。ここで、各係合穴13と半導体チップ2の各辺との間隔は、より小さく設定することが好ましいが、少なくとも半導体チップ2をダイパッド3に接合する際に半田11が係合穴13に入り込まない程度の間隔に設定する必要がある。
そして、突起部17は、例えば図5(a)に示すように、係合穴13の内周面13bの周方向全体にわたって形成されて平面視リング形状を呈してもよいが、例えば図5(b)に示すように、係合穴13の内周面13bの周方向の一部のみに形成されても構わない。
以上のように形成される突起部17は、例えば、係合穴13の底面13aを画成する有底の下孔を形成した後に、ダイパッド3の上面3a側から下孔の周縁部分を押圧して下孔の周壁部分を下孔の径方向内側に押し出すことで形成することが可能である。なお、この場合には、ダイパッド3が塑性変形する。
複数の補助係合穴14は、平面視した半導体チップ2の角部に隣接して配された係合穴13に対して外側に間隔をあけた位置に形成され、半導体チップ2の角部に沿って平面視L字状に配列されている。なお、図示例では、補助係合穴14が半導体チップ2の角部近傍において一列に並べて配列され、かつ、角部の頂点2eから半導体チップの外側に離れる方向に複数(図示例では2つ)並べられているが、例えば角部近傍において複数列に並べて配列されていてもよい。補助係合穴14は、係合穴13に接しない範囲において、できる限り半導体チップ2の角部に近づけて配されることが好ましい。また、補助係合穴14の深さ寸法は、係合穴13の深さ寸法よりも大きく設定されることが好ましい。
各補助係合穴14は、図示例のように平面視円形状に形成されていてもよいが、任意の平面視形状に形成されていてよい。また、各補助係合穴14は、断面視矩形等の単純な断面形状に形成されてもよいが、図5に示す係合穴13と同様に、突起部17を有してもよい。
これら一対の上面側突起部19は、半導体パッケージ1の製造に際して、ダイパッド3の上面3aの周縁をダイパッド3の厚さ方向(Z軸方向)から押圧することで、押圧されたダイパッド3の周縁部分がダイパッド3の側面3dから側方に張り出すようにダイパッド3が塑性変形して形成することができる。
リード5は、ダイパッド3の一端部に対して間隔をあけて複数(図示例では2つ)配されており、それぞれ連結リード4に平行してダイパッド3から離間するようにY軸負方向に延びている。
そして、封止樹脂7は係合穴13及び補助係合穴14に入り込んでおり、これによりダイパッド3と封止樹脂7とがダイパッド3の面方向(XY平面に沿う方向)に係合している。また、封止樹脂7は上面側突起部19を封止しており、これによってダイパッド3と封止樹脂7とがダイパッド3の厚さ方向(Z軸方向)に係合している。さらに、係合穴13や補助係合穴14が図5に示す断面形状を呈する場合には、係合穴13の底面13aと突起部17との間に封止樹脂7が入り込むことで、ダイパッド3と封止樹脂7とがダイパッド3の面方向に係合することになる。
特に、複数の係合穴13が半導体チップ2の周縁形状に沿って配列されていることで、全ての係合穴13を特に半導体チップ2の周縁に近づけて配置できるため、ダイパッド3及び封止樹脂7のうち半導体チップ2の近傍部分が局所的に加熱冷却されても、半導体チップ2の近傍においてダイパッド3と封止樹脂7との間で膨張収縮に差が生じることを特に抑制できる。すなわち、半導体チップ2近傍においてダイパッド3の面方向へのダイパッド3と封止樹脂7との相対的な移動を抑えることができる。したがって、ダイパッド3と封止樹脂7との相対的な移動による半田11の疲労を十分に抑えて、半導体チップ2とダイパッド3との剥離を防止することができる。
詳細に説明すれば、平面視矩形状(多角形状)の半導体チップ2においては、平面視した半導体チップ2の対角線が最も長い寸法となるため、ダイパッド3と封止樹脂7とが相対的に膨張収縮する差は、半導体チップ2の対角線の長手方向に関して最も大きくなる。すなわち、この膨張収縮の差によって半田11にかかる応力は、対角線の長手方向に関して最も大きくなる。
そこで、半導体チップ2の角部近傍に係合穴13とは別個の補助係合穴14を新たに形成することで、半導体チップ2の角部近傍におけるダイパッド3と封止樹脂7との係合力が高められることになる。これにより、ダイパッド3及び封止樹脂7が対角線の長手方向に相対移動することを特に抑えることができ、その結果として、対角線近傍に位置する半田11の疲労を特に抑制することができる。
また、係合穴13内や補助係合穴14内に突起部17が形成されることで、また、ダイパッド3の側面3dから突出する上面側突起部19が形成されることで、ダイパッド3と封止樹脂7とがダイパッド3の厚さ方向に係合するため、封止樹脂7に対するダイパッド3の厚さ方向への移動を抑制し、封止樹脂7に対してダイパッド3がその下面3b側に剥離することを抑えることができる。
上述した溝状の補助係合穴14であっても、角部に沿って配列された複数の補助係合穴14の場合と同様に、半導体チップ2の角部近傍におけるダイパッド3と封止樹脂7との係合力を高め、半導体チップ2の対角線近傍に位置する半田11の疲労を特に抑制することができる。
さらに、複数の係合穴13は、半導体チップ2の周縁形状に沿って配列されるとしたが、少なくともダイパッド3の上面3aの周縁よりもダイパッド3に固定された半導体チップ2の近くに配されると共に、半導体チップ2を囲繞するように配列されていればよい。したがって、複数の係合穴13は、例えばダイパッド3上面3aの周縁に沿って蛇行するように配列されてもよい。
このような場合でも、半導体チップ2を囲繞するように配列された複数の係合穴13が半導体チップ2に近づけて配置されるため、上記実施形態の場合と同様に、ダイパッド3と封止樹脂7との相対的な移動による半田11の疲労を十分に抑えて、半導体チップ2とダイパッド3との剥離を防止することができる。
そして、図7に例示する係合穴13の配列では、補助係合穴14を形成した場合と同様に、半導体チップ2の角部近傍におけるダイパッド3と封止樹脂7との係合力が特に高められ、ダイパッド3及び封止樹脂7が対角線の長手方向に相対移動することを特に抑えることができる。その結果、対角線近傍に位置する半田11の疲労を特に抑制することが可能となる。
そして、本発明の半導体パッケージは、上記実施形態のように上面2a及び下面2bに電極を有する半導体チップ2に限らず、例えば上面に複数の電極パッドを備えるICやLSI等の半導体チップにも適用可能である。また、本発明の半導体パッケージは、複数の半導体チップをダイパッド3の上面3aに固定した構成にも適用することができる。この場合、複数の係合穴13は、複数の半導体チップを個別に囲繞するように配列されていればよい。
2 半導体チップ
2e 角部の頂点
3 ダイパッド
3a 上面
3b 下面
3c 段差面
3d 側面
4 連結リード
5 リード
6 接続子
7 封止樹脂
11 半田
13 係合穴
13a 底面
13b 内周面
14 補助係合穴
17 突起部
Claims (8)
- 板状に形成されたダイパッドと、該ダイパッドの上面に半田を介して接合される半導体チップと、これらダイパッド及び半導体チップを封止する封止樹脂とを備え、
前記ダイパッドに、前記上面から前記ダイパッドの厚さ方向に窪む有底の係合穴が形成され、
当該係合穴が、前記ダイパッドの上面の周縁よりも当該ダイパッドに固定された前記半導体チップの近くに配されると共に、当該半導体チップを囲繞するように複数配列され、
前記半導体チップが、平面視多角形状に形成され、
前記ダイパッドには、平面視した前記半導体チップの角部に隣接して配置された前記係合穴の外側のみに間隔をあけて、前記ダイパッドの上面から窪む補助係合穴が形成されていることを特徴とする半導体パッケージ。 - 複数の前記係合穴が、平面視した前記半導体チップの周縁形状に沿って配列されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
- 前記半導体チップが、平面視多角形状に形成され、
平面視した前記半導体チップの辺の中間位置から前記半導体チップの角部に近づくにしたがって前記係合穴と前記辺との距離が小さくなることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。 - 前記係合穴内に、その内周面から径方向内側に突出して当該係合穴の前記底面に対向する突起部が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体パッケージ。
- 前記補助係合穴が、平面視で前記角部に沿って複数配列されていること特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに1項に記載の半導体パッケージ。
- 前記補助係合穴が、平面視で前記角部に沿って屈曲する溝状に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに1項に記載の半導体パッケージ。
- 前記補助係合穴の深さ寸法が、前記係合穴の深さ寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の半導体パッケージ。
- 前記補助係合穴内に、その内周面から径方向内側に突出して当該補助係合穴の前記底面に対向する突起部が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の半導体パッケージ。
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