JPH01220463A - 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］ 本発明は半導体装置に係り、さらに詳しくは、半導体チ
ップとリードフレームとをプラスチックで一体的に成型
してなる樹脂封止形の半導体装置に関するものである。

［従来の技術］ 半導体装置は、周知のように集積回路が形成された半導
体チップのポンディングパッドと、これに対応したリー
ドフレームの各リードとを接続し、ついで各リードの先
端部を残して射出成型機等によりプラスチックで一体的
に成型する。そして成型されたプラスチック・パッケー
ジの外側において各リードを切断し、必要に応じてリー
ドを適宜折曲げて半導体装置を製造している。

第３図は例えば特公昭６１−３１００号公報に記載され
た従来の半導体装置の一例を示す斜視図である。

図において、３はリードフレーム２のダイパッド、４は
リードフーム２に設けた多数のリードで、ダイパッド３
の四辺に対向して等間隔に外方に向って配設されている
。５はダイパッド３の中央部に接着された半導体チップ
で、そのポンディングパッドとこれに対応するリード４
とは、それぞれワイヤ６により接続されている。

上記のようにしてリード４が接続された半導体チップ５
は、リード４の先端部を残してリードフレーム２と共に
、エポキシ樹脂の如きプラスチックにより一体的にモー
ルディングされてプラスチック・パッケージ７により封
止され、半導体装置１が構成される。

ところで、上記のような半導体装置１は、高集積化、高
機能化等の要請から、半導体チップ５の配線が微細化さ
れると共に、半導体チップ５そのものも大形化している
。特に最近では客先の仕様に応じて製造する分野が拡大
しており、高機能化によるＩ１０ピンの増大に伴なって
半導体装置は益々多ピン化し、大形化する傾向にある。

このような多ビン形の半導体装置は、従来は一般にセラ
ミックによりパッケージしていたが、最近では低コスト
化のためプラスチックによるパッケージが大部分を占め
ており、プラスチ・ツク・ノくッケージ（以下樹脂パッ
ケージという）の良否が、製品の性能・信頼性を決定す
る上で大きなウェイトを占めている。

［発明が解決しようとする課題］ プラスチック（主としてエポキシ樹脂）は、半導体チッ
プ（主としてＳｌ）及びリードフレーム（主として４２
ＡＩＩｏｙ）と熱膨張係数が大きく相違しており、また
自然放置しておいても容易に吸湿する。

このようなことから、プラスチックによりパッケージす
る際、樹脂パッケージ７の成型後、常温まで冷える過程
で、第４図に矢印で示すように中心方向に集中するよう
な熱収縮応力が作用し、樹脂パッケージ７に歪を生じ、
半導体チップ５及びリードフレーム２と樹脂パッケージ
７との界面における密着性が低下する。また、プリント
基板等へ実装する際、樹脂パッケージ７がはんだ槽やリ
フロー等による２５０℃前後の高温下にさらされる過程
で、樹脂パッケージ７から吸湿された水分の気化・膨張
により、第５図に示すように、樹脂パッケージ７のダイ
パッド３や半導体チップ５の端面Ａ、Ｂに接する部分に
内部応力が集中する。これらの現象は、半導体装置が大
形になるほど顕著である。

この結果、次のような問題が発生する。

（１）　　樹脂パッケージ７の成型時に発生する熱収縮
応力、又はプリント基板等に実装する際に生ずる熱膨張
応力（これは第４図の矢印と反対方向に生ずる）等によ
り、半導体チップ、５の表面にパシベーションクラック
が発生し、また第５図に示す内部応力の集中部Ａ、Ｂか
ら、樹脂パッケージ７にパッケージクラック８が発生す
る。

この結果、半導体装置の絶縁性が低下して信頼性を失な
うばかりでなく、各部の腐食を招来する。

（２）　　歪の発生により半導体チップ５に設けた配線
が変形したり伸縮したりして特性が変化し、半導体装置
の機能が変ることがあり、ときとして断線することもあ
る。

（３）　　歪の発生によりリード４が移動して位置精度
が低下し、プリント基板等の配線パターンへの自動接続
が困難になる。

上記のような問題に対して、低応力化、吸湿低減化、密
着力向上化等を目的としたパッケージ用のプラスチック
の開発が進められているが、半導体装置の大形化もあっ
て解決は中々困難である。

本発明は、上記のような問題を解決すべくなされたもの
で、歪やクラックが発生するおそれのない樹脂パッケー
ジを備えた半導体装置を得ることを目的としたものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記の目的を達成するために、プラスチック
・パッケージの上下の・面の少なくとも一方の面に四部
を設けてなる半導体装置を提供するものである。

［作　用］ プラスチック・パッケージの面に設けた四部により、成
型時に発生する熱収縮応力が細分化かつ分散され、歪の
発生を防止すると共に、ダイパッド及び半導体チップの
端部に集中する内部応力を低減する。また半導体装置を
プリント基板等に実装する際に生ずる熱膨張応力が細分
化かつ分散される。

これらにより、プラスチツク中パッケージと半導体チッ
プ及びリードフレームとの密着性が向上すると共に、パ
シベーションクラックやパッケージクラックの発生が防
止される。

［発明の実施例］ 第１図（ａ）は本発明実施例の平面図、（ｂ）はそのＩ
−１断面図である。なお、第３図に示した従来例と同−
又は相当部分には同じ符号を付し、説明を省略する。ｌ
Ｏは樹脂パッケージ７の上下面に設けた方形で断面Ｕ字
状の溝で、この溝１０は樹脂パッケージ７をモールディ
ングする際に、一体に成型される。

上記のように構成した本発明においては、樹脂パッケー
ジ７の成型時にその全面に発生していた熱収縮応力は、
第１図（ｂ）に矢印で示すように溝ＩＯによって細分化
されて分散するため、歪はほとんど発生せず、このため
半導体チップ５及びリードフレーム２と樹脂パッケージ
７との密着性が向上するとともに、半導体チップ５及び
ダイツク・ソド３の端部Ａ、Ｂ付近に集中する内部応力
を低減することができる。

さらに、半導体装置１をプリント基板等に実装する際に
発生する熱膨張応力も、前記の熱収縮応力と同様に細分
化されかつ分散するので、前記内部応力の低減と相俟っ
て熱衝撃を与えても、ノくシベーションクラックやパッ
ケージクラックを生ずることがない。

実施例では、外径寸法２ｇ＋ｓ＋ｓ　Ｘ　２８ｍｍ　ｓ
厚さ３．６ｍｍの半導体装置１の樹脂パッケージ７の上
下面のほぼ中央部に、−辺の長さ１８ｍ、深さ１．２關
、幅ｌｌｌ１■で、断面Ｕ字状の方形溝１０を設けた。

従来、樹脂パッケージ（７）を行なった段階で約０．１
％程度の歪が発生したが、上記のように構成した本発明
においては、歪はほとんど発生しなかった。

また、本発明に係る半導体装置と、従来の単層の樹脂パ
ッケージ７を有する半導体装置とを、温度８５℃、湿度
８５％の恒温槽に３０時間入れて吸湿させ、ついで２６
０℃に保ったはんだ槽に浸漬し、１分後に取出して冷却
する操作を数回繰返して熱衝撃試験を行なった。

上記試験の結果、従来の半導体装置はパシベーションク
ラック７が発生したが、本発明に係る半導体装置はパシ
ベーションクラックの発生は皆無であった。また、従来
の半導体装置は、恒温槽における吸湿率が０．２５ｗｔ
％程度になると熱衝撃試験により多くのパッケージクラ
ックが発生したが、本発明の半導体装置は吸湿率が０．
３５ｗｔ％程度になるまでは熱衝撃試験によってもパッ
ケージクラックは発生しなかった。

また、半導体装置は、半導体チップが大きくなるほど熱
収縮又は熱膨張による樹脂パッケージの変化量が大きく
なり、半導体チップ及びリードフレームと樹脂パッケー
ジとの密着度が低下し、パッケージクラックが発生し易
いので、この面から両者を比較したところ、外形寸法が
１４ｏｓ　Ｘ　２０ｍｍの樹脂パッケージの半導体装置
の場合、従来の半導体装置は半導体チップ５の大きさが
３０１１ＩＩ１２程度でパッケージクラックが発生した
けれども、本発明に係る半導体装置においては、半導体
チップの大きさが１００ｍ＋＊２程度まではパッケージ
クラックが発生しなかった。

第２図は本発明の他の実施例を示す平面図で、（ａ）は
樹脂パッケージ７の上下面に円形の溝１０ａを設けたも
の、（ｂ）は多角形の溝ｔａｂを設けたもの、（Ｃ）は
プラス形の溝１０ｃを設けたもの、（ｄ）は基盤目状の
溝１０ｄを設けたものである。また（ｅ）は方形の溝Ｉ
Ｏを二重に設けたもの、さらに（「）は溝の代りに多数
の半球状の窪み１０「を設けたものであるが、本発明は
上記実施例の形状や数に限定するものではなく、要は発
生した熱収縮応力や熱膨張応力を細分化して分散し、ま
た半導体チップやダイパッドの端部に集中する内部応力
を低減する機能を有するものであればよい。なお、第１
図の実施例では、樹脂パッケージ７の上下面に断面Ｕ字
状の溝１０を設けた場合を示したが、この断面形状はｌ
状、半球状、Ｖ字状等の形状にしてもよく、またその深
さ及び幅′も適宜変更することができる。

さらに、前記実施例では、樹脂パッケージ７の上下面に
同一形状の溝１０〜１０ｅ又は窪みｌＯｆ’を設けた場
合を示したが、上面と下面とにより形状、深さ、幅を変
えてもよく、あるいは上下面のうち何れか一方の面のみ
に設けてもよい。

さらにまた、半導体チップ５及びリードフレ−ム２を方
形の樹脂パッケージ７で封止した半導体装置１に本発明
を実施だ場合について説明したが、円筒状その他の形状
に封止した樹脂パッケージにも本発明を実施することが
できる。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明はプラスチック
からなる半導体装置のパッケージの少なくとも一方の面
に、溝、窪み等からなる四部を設けるようにしたので、
樹脂パッケージの成型時に発生する熱収縮応力、プリン
ト基板等に装着時に発生する熱膨張応力を細分化かつ分
散し、また半導体チップ及びダイパッドの端部に集中す
る内部応力を低減することができる。このため、樹脂パ
ッケージと半導体チップ及びリードフレームとの密着力
を向上させると共に、樹脂パッケージの歪及びバシベー
シンクラックやパッケージクラックの発生を防止でき、
高品質で信頼性の高い半導体装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明実施例の平面図、（ｂ）はそのＩ
−１断面図、第２図（ａ）〜（ｒ）はそれぞれ本発明の
他の実施例の平面図、第３図は従来の半導体装置の一例
の斜視図、第４図及び第５図はその状態図である。 １；半導体装置、２：リードフレーム、３：ダイパッド
、４：リード、５：半導体チップ、７：樹脂パッケージ
、ｌｏ〜ｌＯｅ　：溝、１０ｆ：窪み。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　半導体チップとリードフレームのリードとを接続した
   のち、これらをプラスチックで一体的にパッケージして
   なる樹脂封止形の半導体装置において、 前記プラスチックからなるパッケージの上下の面の少な
   くとも一方の面に凹部を設けたことを特徴とする半導体
   装置。