JPH01143344A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は樹脂封止型半導体装置に係り、特に半導体素子
の大型化に対して好適な樹脂封止型半導体装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

近年、半導体素子は高集積化にともなって素子寸法が大
型化される傾向にあり、これに対して半導体装置の外形
寸法は他製品との互換性あるいは実装の高密度化への要
求によって自由に拡大することができない状況にある。

従来の樹脂封止型半導体装置は、特開昭５７−１１４２
６１号公報や特開昭６１−２］８］、３９号公報に開示
されているように、タブを廃してリードをパッケージ中
央部付近まで延長し、その上に直接あるいは絶縁フィル
ムなどを介して半導体素子を搭載する形式のものがある
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

半導体装置の外形寸法咎変えずに半導体素子を大型化し
ていくと、第９図に示すように、リード３と封止樹脂５
の接着界面６には半導体素子１と封止樹脂５との線膨張
係数差によって発生する高い熱応力が作用する。

すなわち、第８図は、標準的な１６ピンのデュアルイン
ライン型パッケージを例にとり、種々の寸法（半導体素
子幅３．５〜５．５ｎｗｎ）の半導体素子１を搭載した
ときの樹脂側面における最大主応力の分布を解析によっ
て求めたものである。この解析においては、リード３の
影響は省略し、半導体素子１及びタブ８のみが樹脂に応
力を発生させるものとした。第８図から明らかなように
、樹脂側面の応力は、半導体素子］の大型化によって急
速に増大し、またその分布は、半導体素子１の存在する
高さ付近で急激に大きくなっている。したがってリード
３と樹脂５の接着界面６が半導体素子１の近傍に存在す
るような半導体装置では、半導体素子１の大型化によっ
て接着界面６に作用する熱応力が増大する。

前記特開昭６１−２］８１３９号などに示す従来の半導
体装置においては、第９図に示すように絶縁フィルム４
の厚さが３０〜５０μｍと薄いため、リード３と封止樹
脂５の接着界面６が半導体素子１の近傍に存在すること
になり、接着界面６に作用する熱応力が増大する。この
結果、接着はく離や隣接するリード間に樹脂クラックが
発生して、封止効果が得られなくなることがある。また
従来の半導体装置において、接着界面６の近傍に半導体
素子１を存在させないようにするために、絶縁フィルム
４の厚さを大きくした場合は、半導体素子１が動作時に
発する熱をリード３を介して放熱する機能を阻害するこ
とになり、半導体装置の性能を劣化させることがある。

本発明はこのような問題点を解決し、限られた外形寸法
のもとで、可能な限り大型の半導体素子を搭載しうる樹
脂封止型半導体装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、半導体素子を封止用樹脂により封止した樹
脂封止型半導体装置において、前記封止用樹脂内部のリ
ードを前記半導体素子よりも低い位置でかつ該リードの
一部を該半導体素子の直下部に配設し、前記リート上に
電気絶縁フィルム及び金属薄板を積層し、前記金属薄板
上に前記半導体素子を接着することにより、達成される
。

〔作用〕

半導体素子をリード上に絶縁フィルムと金属薄板を介し
て搭載することによって、リードと封止樹脂の接着界面
と半導体素子の高さ方向の間隔を広くする。これによっ
て、前記接着界面に作用する熱応力が低減されるため接
着はく離や隣接するリード間に発生する樹脂クラックを
防止することができ、封止効果が得られる。また半導体
素子とリードの間に金属薄板を存在させることにより熱
伝導性を向上することができて、良好な放熱効果も得る
ことができる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図および第２図によって
説明する。第１図は、本発明の一実施例である樹脂封止
型半導体装置の断面図、第２図は、第１図の内部構造を
示すために、リード３から上部樹脂と半導体素子１とリ
ード３との電気的接続を行う金属細線を取り除いた状態
での平面図である。

第１図において、リード３は樹脂５の内部においては半
導体素子１よりも低い位置に配設され、半導体素子］は
リード３上に絶縁フィルム４と金ａｍ板２を積層した上
に搭載されている。すなわち、半導体素子１はリート３
と樹脂５との接着界面６よりも高い位置に配置されてい
る。またり−ド３は、パッケージ外側の両側面に複数配
列され、樹脂５の内部では前記絶縁フィルム４の下側に
Ｌ字状に曲折した形状で延びている。その延長部の先端
部は、前記半導体素子１の長手方向の両端部にある図示
されていない端子の近傍に位置するように各リードごと
に異なった長さに形成されている。この樹脂５内部のり
一ド３の先端部は半導体素子１上の前記端子と図示され
ていない金属細線によって電気的に接続される。

本発明によれば、半導体素子１が大型化してもリード３
と樹脂５の接着界面６の応力を低減することができるの
で、樹脂接着界面のはく離や、はく離の結果隣接するリ
ード間に発生する樹脂クラックを防止することができる
。これとともに、金属薄板２を半導体素子１と絶縁フィ
ルム４の間に存在させることによって、半導体素子１の
動作時に発生する熱を半導体装置外部に放熱するのに十
分な熱伝導性をも有することができる。

本発明の樹脂封止型半導体装置は、リード３上に絶縁フ
ィルム４と金属薄板２を積層し、半導体素子１を金属薄
板２上に接着する。半導体素子１とリード３を金属細線
により接続した後、樹脂５により封止を行って半導体装
置を形成する。

前記方法においては、金属薄板２とリード３が別個とな
っているので金属薄板、リードをそれぞれに最適な材料
で形成することができる。これによって、リード３と樹
脂５との接着界面６に発生する熱応力を低減させること
ができる。リード３に樹脂５に近い線膨張係数を有する
材料を使用した場合には、金属薄板２にはリード３と同
一の材料を使用する。またリード３に樹脂５よりも半導
体素子１に近い線膨張係数を有する材料を使用する場合
、金属薄板２には半導体素子１よりも樹脂５に近い線膨
張係数を有する材料を使用する。例えば、半導体素子及
び樹脂の線膨張係数はそれぞれ、約３Ｘ１０’／℃及び
約２０　Ｘ　１０−６／℃であるから、リード３に線膨
張係数１７Ｘ１０−６／°ＣのＣｕ合金を使用した場合
は、金属薄板２にもＣｕ合金を使用し、リード３に線膨
張係数５×１０’／℃のＦｅ−４２％Ｎ３合金を使用し
た場合には、金属薄板２にＣｕ合金などを使用すれば良
い。

第３図〜第７図は本発明の樹脂封止型半導体装置の他の
実施例を示す。

第３図に示す実施例による樹脂封止型半導体装置におい
て、半導体素子１はり一ド３上に絶縁フィルム４と金属
薄板２を積層した上に接着されており、金属薄板２は絶
縁フィルム４よりも大きく形成されている。このように
、金属薄板２を絶縁フィルム４より大きく形成すること
により、リード３と樹脂５の界面と半導体素子１との高
さ方向の間隔を広げて応力を低減するとともに、金属薄
板２の絶縁フィルム４より突出している部分が発生応力
を負担するようになるため、リード３と樹脂５の接着界
面に発生する応力がさらに低減するようになる。

第４図の実施例は、金属薄板２の側辺にエツチングある
いはプレスなどの方法によって設けた台形状の凹凸７が
形成されており、その凹部７ａ形状は、その開口部が内
部よりも狭くなるように形成されている。金属薄板２に
半導体素子１よりも線膨張係数の大きい材料を使用する
と、半導体素子１と金属薄板２の接着界面にはく離が生
じやすくなる。この接着界面がはく離すると、樹脂５及
び半導体素子１と金属薄板２との間に相対的なすべりが
生じ、金属薄板２の側面にすき間が発生する場合がある
。このすき間によって金属薄板２の下端部に応力が集中
するようになるため、リード３と樹脂５との接着界面に
より高い応力が作用するようになる。第４図に示すよう
な凹凸７を金属薄板２の側辺に設けることにより、金属
薄板２側面と樹脂５との間には強固な結合が得られるよ
うになり、金属薄板２側面のすき開発生を防止すること
ができる。

金属薄板側辺の凹凸７を設ける位置は、第４図に示した
ような半導体装置の長手方向に沿った２辺だけでなく４
辺の全周としてもよい。

金属薄板２の側辺における凹凸の形状も、凹部７ａの開
口部の幅が内部より狭くなる形状であれば、第５図の（
ａ）図、（ｂ）図に示すように部分円弧状９部分円弧と
直線の組合せ形状など任意の形状であってよい。また（
ｃ）図に示すように、幅を狭くする部分を金属薄板２の
板厚方向の一部だけとしても同様の効果を得ることがで
きる。さらに（ｄ）図に示すように、金属薄板最外部よ
りやや内側に入った位置において最も幅が狭くなるよう
にしても、上記と同様の効果を得ることができる。

第６図に示す他の実施例では、リード３上に設けられて
いる絶縁フィルム４が金属薄板２の長手方向両端部の下
面のみに設けられており、前記リード３と絶縁フィルム
４と金属薄板２とに囲まれた部分には樹脂５が存在して
いる。

絶縁フィルム４ば軟質であり応力をほとんど分担しない
ため、絶縁フィルム４の端部に接する樹脂に応力が集中
しやすくなり、特にこの応力はパッケージの中央部で大
きくなる。第６図の実施例で示したように、絶縁フィル
ム４を分割し、中央部に樹脂を存在させることによって
応力の集中源を取り除くことができる。また絶縁フィル
ム４は第７図に示すように一体化したものであっても何
ら差し支えない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、リード、樹脂間の接着はく離やリード
間の樹脂クラックなどを防止できるため、良好な封止効
果が得られ、また良好な放熱効果も得られるので、限ら
れた外形寸法のもとで、大型の半導体素子を搭載可能な
樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１１図は本発明の樹脂封止型半導体装置の一実施例を
示す断面図、第２図は第１図においてリードから上面の
樹脂及び金属細線を取り除いた状態での平面図、第３図
は本発明の樹脂封止型半導体装置の他の実施例を示す断
面図、第４図は本発明の樹脂封止型半導体装置の金属薄
板を示す斜視図、第５図は第４図に示した金属薄板の側
辺に形成する凹凸形状の例を示す図、第６図は本発明の
樹脂封止型半導体装置のさらに他の実施例を示すリード
から上面の樹脂及び金属細線を取り除いた状態での平面
図、第７図は第６図の本発明の樹脂封止型半導体装置用
の絶縁フィルムの形状の例を示す図、第８図は半導体装
置の樹脂側面における最大主応力分布図、第９図は従来
の樹脂封止型半導体装置の断面図である。 １・・・半導体素子、２・・・金属薄板、３・・・リー
ド、４・・・絶縁フィルム、５・・・樹脂。 ”’　４　１　　　　　　　− α） 篤乙図 ３・、・９−Ｆ′ ４４−・・・Ｊ）：）鋒じ２ンノＬ１乙、５・・・相方
す 冨　７　　図 ０す （ｂ） ４・・・記１）ざ之フィルＸ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体素子を封止用樹脂により封止する樹脂封止型
   半導体装置において、前記封止用樹脂内部のリードを前
   記半導体素子よりも低い位置でかつ該リードの一部を該
   半導体素子の直下部に配設し、前記リード上に電気絶縁
   フィルム及び金属薄板を積層し、前記金属薄板上に前記
   半導体素子が接着されていることを特徴とする樹脂封止
   型半導体装置。 ２、前記金属薄板を前記リードよりも前記封止用樹脂に
   近い線膨張係数を有する材料により形成した特許請求の
   範囲第１項記載の樹脂封止型半導体装置。 ３、前記金属薄板の側辺の長さが前記電気絶縁フィルム
   より大きく形成されている特許請求の範囲第１項記載の
   樹脂封止型半導体装置。 ４、前記金属薄板側辺の少なくとも一部に凹凸を設け、
   前記凹部の金属薄板側辺に沿つた方向の幅を、開口部側
   において、凹部内部の幅よりも狭く形成した特許請求の
   範囲第１項記載の樹脂封止型半導体装置。 ５、前記半導体素子と前記金属薄板と前記電気絶縁フィ
   ルムに囲まれた空間に前記封止用樹脂を介在させた特許
   請求の範囲第１項記載の樹脂封止型半導体装置。 ６、前記金属薄板と前記電気絶縁フィルムと前記リード
   に囲まれた空間に前記封止用樹脂を介在させた特許請求
   の範囲第１項記載の樹脂封止型半導体装置。 ７、前記半導体素子と前記金属薄板と前記電気絶縁フィ
   ルムと前記リードに囲まれた空間に前記封止用樹脂を介
   在させた特許請求の範囲第１項記載の樹脂封止型半導体
   装置。