JPH04258142A - 樹脂封止型半導体装置およびその製造法 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置およびその製造法Info
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- JPH04258142A JPH04258142A JP2001191A JP2001191A JPH04258142A JP H04258142 A JPH04258142 A JP H04258142A JP 2001191 A JP2001191 A JP 2001191A JP 2001191 A JP2001191 A JP 2001191A JP H04258142 A JPH04258142 A JP H04258142A
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Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
- Die Bonding (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は表面実装型樹脂封止ＩＣ
に係わり、プリント配線板へのはんだ付け実装に伴うパ
ッケージクラックを防止する技術に関する。
に係わり、プリント配線板へのはんだ付け実装に伴うパ
ッケージクラックを防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラスチックパッケージでは、半
導体素子を搭載する方法として、パッケージ中央部にリ
ードフレームの一部として構成されるアイランドを配置
し、この上に半導体素子を導電ペースト等で接合し、そ
の後、半導体素子のボンディングパット部とインナーリ
ードを金線により結線し、樹脂封止後、アウターリード
を切断・成型することでプラスチックパッケージが得ら
れる。
導体素子を搭載する方法として、パッケージ中央部にリ
ードフレームの一部として構成されるアイランドを配置
し、この上に半導体素子を導電ペースト等で接合し、そ
の後、半導体素子のボンディングパット部とインナーリ
ードを金線により結線し、樹脂封止後、アウターリード
を切断・成型することでプラスチックパッケージが得ら
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、電子部品のプリ
ント配線板への高密度実装化が進んでいる。これに伴い
、電子部品は従来のピン挿入型のパッケージから表面実
装型のパッケージが主流になっている。ＩＣ、ＬＳＩな
どの表面実装型ＩＣは実装密度をあげ、実装高さを低く
するために薄型、小型のパッケージになっており、素子
のパッケージに対する占有体積が大きくなる一方、パッ
ケージの肉厚は非常に薄くなってきた。
ント配線板への高密度実装化が進んでいる。これに伴い
、電子部品は従来のピン挿入型のパッケージから表面実
装型のパッケージが主流になっている。ＩＣ、ＬＳＩな
どの表面実装型ＩＣは実装密度をあげ、実装高さを低く
するために薄型、小型のパッケージになっており、素子
のパッケージに対する占有体積が大きくなる一方、パッ
ケージの肉厚は非常に薄くなってきた。
【０００４】さらに、これらのパッケージは従来のピン
挿入型のものと実装方法が異なっている。即ち、ピン挿
入型パッケージはピンを配線板に挿入した後、配線板裏
面からはんだ付けを行うため、パッケージが直接高温に
曝されることがなかった。しかし、表面実装型ＩＣは配
線板表面に仮止めを行い、はんだバスやリフロー装置な
どで処理されるため、直接はんだ付け温度にさらされる
。この結果、ＩＣパッケージが吸湿した場合、はんだ付
け時に吸湿水分が急激に膨張しパッケージをクラックさ
せてしまう。現在、この現象が表面実装型ＩＣに係わる
大きな問題となっている。従来構造のＩＣパッケージで
は、上記の問題が避けられないため、ＩＣを防湿梱包し
て出荷したり、配線板へ実装する前に予めＩＣを十分乾
燥して使用するなどの方法がとられている。しかし、こ
れらの方法は手間がかかり、コストも高くなる。本発明
はかかる状況に鑑みなされたもので、配線板への実装の
際特定の前処理をすることなく、はんだ付けを行うこと
ができる樹脂封止型半導体装置を提供しようとするもの
である。
挿入型のものと実装方法が異なっている。即ち、ピン挿
入型パッケージはピンを配線板に挿入した後、配線板裏
面からはんだ付けを行うため、パッケージが直接高温に
曝されることがなかった。しかし、表面実装型ＩＣは配
線板表面に仮止めを行い、はんだバスやリフロー装置な
どで処理されるため、直接はんだ付け温度にさらされる
。この結果、ＩＣパッケージが吸湿した場合、はんだ付
け時に吸湿水分が急激に膨張しパッケージをクラックさ
せてしまう。現在、この現象が表面実装型ＩＣに係わる
大きな問題となっている。従来構造のＩＣパッケージで
は、上記の問題が避けられないため、ＩＣを防湿梱包し
て出荷したり、配線板へ実装する前に予めＩＣを十分乾
燥して使用するなどの方法がとられている。しかし、こ
れらの方法は手間がかかり、コストも高くなる。本発明
はかかる状況に鑑みなされたもので、配線板への実装の
際特定の前処理をすることなく、はんだ付けを行うこと
ができる樹脂封止型半導体装置を提供しようとするもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】発明者らは上記の課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、インナーリード
先端に保持された、表面に絶縁抵抗が１０１０Ω・ｃｍ
以上のセラミック被膜を形成した金属板に半導体素子を
ダイボンデングするとともに、インナーリードと該半導
体素子をボンディング用ワイヤにより接続し、その後樹
脂封止することにより上記の目的を達成しうることを見
いだし、本発明を完成するに至った。
解決するために鋭意検討を重ねた結果、インナーリード
先端に保持された、表面に絶縁抵抗が１０１０Ω・ｃｍ
以上のセラミック被膜を形成した金属板に半導体素子を
ダイボンデングするとともに、インナーリードと該半導
体素子をボンディング用ワイヤにより接続し、その後樹
脂封止することにより上記の目的を達成しうることを見
いだし、本発明を完成するに至った。
【０００６】本発明に用いられる金属板は特に限定する
ものではないが、インナーリード部と接着して使用する
ことを考慮すると線膨張係数が近似していることが好ま
しく、リードフレームと同一部材であることが好ましい
が、Ｆｅ系のリードフレームに対してはセラミック基板
でもよい。本発明の重要な要素であるセラミック被膜に
ついては、絶縁性が十分保たれることが必要があり、セ
ラミック溶射法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、セラミックゾルを用いた
コーティング法などがあるが、絶縁抵抗としては少なく
とも１０１０Ω・ｃｍ以上必要である。これらの方法の
うち、セラミック溶射により得られた被膜は表面に凹凸
や細孔があり、封止樹脂との接着が特に良好である。ま
た、溶射するセラミックの材質としては絶縁性、溶射時
の作業性などの点からアルミナまたはコージライトが好
ましい。さらに、セラミック溶射を行う場合、金属板の
前処理として、ニッケルめっきまたはニッケル溶射など
の操作を行うことが好ましい。 この理由としては、前処理を行うことでセラミック被膜
と金属板の接着強度を格段に高くできるためである。
ものではないが、インナーリード部と接着して使用する
ことを考慮すると線膨張係数が近似していることが好ま
しく、リードフレームと同一部材であることが好ましい
が、Ｆｅ系のリードフレームに対してはセラミック基板
でもよい。本発明の重要な要素であるセラミック被膜に
ついては、絶縁性が十分保たれることが必要があり、セ
ラミック溶射法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、セラミックゾルを用いた
コーティング法などがあるが、絶縁抵抗としては少なく
とも１０１０Ω・ｃｍ以上必要である。これらの方法の
うち、セラミック溶射により得られた被膜は表面に凹凸
や細孔があり、封止樹脂との接着が特に良好である。ま
た、溶射するセラミックの材質としては絶縁性、溶射時
の作業性などの点からアルミナまたはコージライトが好
ましい。さらに、セラミック溶射を行う場合、金属板の
前処理として、ニッケルめっきまたはニッケル溶射など
の操作を行うことが好ましい。 この理由としては、前処理を行うことでセラミック被膜
と金属板の接着強度を格段に高くできるためである。
【０００７】セラミック被膜の形成は、金属板の両面に
行われるのが望ましいが、裏面のみでも差し支えない。 但し、インナーリードとの接続部は絶縁しておく必要が
ある。セラミック被膜の厚みとしては１０〜１００μｍ
が適している。その理由としては１０μｍ未満では、セ
ラミック溶射により被膜を形成する際、不完全になりや
すく、１００μｍを超えるとパッケージ下側の封止樹脂
厚が薄くなり、樹脂クラックなどが発生しやすくなるた
めである。また、セラミック被膜を施した金属板とイン
ナーリードとの接着法については、特に限定するもので
はないが、インナーリードのうち少なくとも２本以上と
接着する必要がある。さらに、接着方法としては接着剤
や接着シート等を用いることができるが、これらはワイ
ヤボンド時の加熱に十分耐えることが必要であり、エポ
キシ樹脂等を主成分とする熱硬化タイプのものや、ポリ
イミド、ポリアミド、ポリエーテルアミド等のエンジニ
アリングプラスチック系のものなどが好ましい。
行われるのが望ましいが、裏面のみでも差し支えない。 但し、インナーリードとの接続部は絶縁しておく必要が
ある。セラミック被膜の厚みとしては１０〜１００μｍ
が適している。その理由としては１０μｍ未満では、セ
ラミック溶射により被膜を形成する際、不完全になりや
すく、１００μｍを超えるとパッケージ下側の封止樹脂
厚が薄くなり、樹脂クラックなどが発生しやすくなるた
めである。また、セラミック被膜を施した金属板とイン
ナーリードとの接着法については、特に限定するもので
はないが、インナーリードのうち少なくとも２本以上と
接着する必要がある。さらに、接着方法としては接着剤
や接着シート等を用いることができるが、これらはワイ
ヤボンド時の加熱に十分耐えることが必要であり、エポ
キシ樹脂等を主成分とする熱硬化タイプのものや、ポリ
イミド、ポリアミド、ポリエーテルアミド等のエンジニ
アリングプラスチック系のものなどが好ましい。
【０００８】
【作用】ＩＣパッケージがリフロー時に受けるダメージ
は、ＩＣの保管時に吸湿した水分がリフロー時に急激に
膨張することが原因であり、この結果、パッケージのク
ラックおよび素子やリードフレームと樹脂界面の剥離を
生じる。特に、半導体素子を搭載するアイランドと封止
樹脂界面が弱く、剥離を生じるとともにクラックにいた
る場合が多い。従って、アイランドと封止樹脂界面の接
着が強固であることが重要な要素となる。本発明の構造
では、アイランドに相当する部分にセラミック被膜が施
されているため、封止樹脂との界面接着が強固になり、
耐リフロークラック性が格段に向上するものと考えられ
る。すなわち、封止樹脂（エポキシ樹脂）との接着性は
平滑な金属板より、セラミック溶射面のような凹凸な面
の方が、物理的な効果も伴って接着が強固になったと推
察できる。
は、ＩＣの保管時に吸湿した水分がリフロー時に急激に
膨張することが原因であり、この結果、パッケージのク
ラックおよび素子やリードフレームと樹脂界面の剥離を
生じる。特に、半導体素子を搭載するアイランドと封止
樹脂界面が弱く、剥離を生じるとともにクラックにいた
る場合が多い。従って、アイランドと封止樹脂界面の接
着が強固であることが重要な要素となる。本発明の構造
では、アイランドに相当する部分にセラミック被膜が施
されているため、封止樹脂との界面接着が強固になり、
耐リフロークラック性が格段に向上するものと考えられ
る。すなわち、封止樹脂（エポキシ樹脂）との接着性は
平滑な金属板より、セラミック溶射面のような凹凸な面
の方が、物理的な効果も伴って接着が強固になったと推
察できる。
【０００９】
【実施例】次に、本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。図１（ａ）は実施例の断面図を示し、（ｂ）
は実施例の平面図を示す。これらの図において、リード
１はエッチングやプレスにより作製され、ワイヤボンド
を行う部位については、部分銀めっきを施したものであ
る。これらのリード群の先端付近に、セラミック被膜付
き金属板２を接着剤または接着テープ等の接着剤３で固
定する。半導体素子４はセラミック被膜付き金属板２の
上にダイボンディングペースト５により接合する。その
後、リード１と半導体素子上に形成されるボンディング
パットを金線６によりボンディングし、エポキシ樹脂等
の成形材料７で封止する。
説明する。図１（ａ）は実施例の断面図を示し、（ｂ）
は実施例の平面図を示す。これらの図において、リード
１はエッチングやプレスにより作製され、ワイヤボンド
を行う部位については、部分銀めっきを施したものであ
る。これらのリード群の先端付近に、セラミック被膜付
き金属板２を接着剤または接着テープ等の接着剤３で固
定する。半導体素子４はセラミック被膜付き金属板２の
上にダイボンディングペースト５により接合する。その
後、リード１と半導体素子上に形成されるボンディング
パットを金線６によりボンディングし、エポキシ樹脂等
の成形材料７で封止する。
【００１０】本発明の大きな特徴は素子を搭載する部分
としてセラミックでコーティングされた金属板を用いる
点である。図２に従来構造の断面図を示すが、従来はア
イランド８の裏面が鉄系、銅系等の金属平滑面であるた
め、リフローなどの熱ストレスによりアイランド裏面と
封止樹脂界面に剥離が発生し易い。これに対し、本発明
の構造では界面の接着が強固となるため上記欠陥の発生
が起こりにくい。また、本発明の構造は素子搭載部が、
金属とセラミックから構成されており、従来ＩＣのアイ
ランドと比較し、面積も大きくなるために熱抵抗の面か
らも有利である。さらに、サイズの小さな素子を搭載し
、ボンディングワイヤが長くなった場合も、素子を搭載
する面がセラミックの絶縁膜で被膜されていることから
、ボンディングワイヤとアイランド部が接触した場合も
ショートする危険が無く、リードフレームの標準化に対
しても有利である。
としてセラミックでコーティングされた金属板を用いる
点である。図２に従来構造の断面図を示すが、従来はア
イランド８の裏面が鉄系、銅系等の金属平滑面であるた
め、リフローなどの熱ストレスによりアイランド裏面と
封止樹脂界面に剥離が発生し易い。これに対し、本発明
の構造では界面の接着が強固となるため上記欠陥の発生
が起こりにくい。また、本発明の構造は素子搭載部が、
金属とセラミックから構成されており、従来ＩＣのアイ
ランドと比較し、面積も大きくなるために熱抵抗の面か
らも有利である。さらに、サイズの小さな素子を搭載し
、ボンディングワイヤが長くなった場合も、素子を搭載
する面がセラミックの絶縁膜で被膜されていることから
、ボンディングワイヤとアイランド部が接触した場合も
ショートする危険が無く、リードフレームの標準化に対
しても有利である。
【００１１】表１に実施例と従来構造の比較例について
行った。耐リフロークラック性の評価結果を示す。実施
例１ではアイランドサイズ１０．５×１０．５（ｍｍ）
、１３６ピンの４２アロイ製フラットパッケージ用リー
ドフレーム（０．１５ｍｍ厚）について、アイランド部
分をその吊りリードも含め削除したリードフレームを用
意した。次に、外形寸法１５×１５×０．１５（ｍｍ）
の４２アロイ板の全面に約２μｍの厚みでＣＶＤの二酸
化珪素膜を施した板を用意し、前記リードフレームのイ
ンナーリードの裏面に日立化成工業（株）製ハイマール
ワニスＨＭ−１を用いて２００℃、１時間の条件で接着
し、実施例１のリードフレームを作製した。その後、１
０×１０×０．４（ｍｍ）のＩＣ素子を日立化成工業（
株）製ダイボンディングペーストＥＮ−４０００を用い
て搭載し、２５μｍの金線によりインナーリードとＩＣ
素子をワイヤボンディングした。次に、日立化成工業（
株）製ＩＣ封止用成形材料ＣＥＬ−４６００Ｋを用いて
、１８０℃、９０秒、７ＭＰａの条件でトランスファ成
形を行い、外形寸法２８×２８×３．２（ｍｍ）のフラ
ットパッケージを得た。実施例２は実施例１の４２アロ
イ板の代わりに、セラミック溶射法により３０μｍのア
ルミナを被覆した同形状の４２アロイ板とした以外は実
施例１と同様に作製した。実施例３は実施例２のセラミ
ック溶射の前処理として、４２アロイ板に２μｍのニッ
ケルめっきを行い、その後１０μｍのニッケル溶射を施
す工程を追加した以外は、実施例２と同様に作製した。
行った。耐リフロークラック性の評価結果を示す。実施
例１ではアイランドサイズ１０．５×１０．５（ｍｍ）
、１３６ピンの４２アロイ製フラットパッケージ用リー
ドフレーム（０．１５ｍｍ厚）について、アイランド部
分をその吊りリードも含め削除したリードフレームを用
意した。次に、外形寸法１５×１５×０．１５（ｍｍ）
の４２アロイ板の全面に約２μｍの厚みでＣＶＤの二酸
化珪素膜を施した板を用意し、前記リードフレームのイ
ンナーリードの裏面に日立化成工業（株）製ハイマール
ワニスＨＭ−１を用いて２００℃、１時間の条件で接着
し、実施例１のリードフレームを作製した。その後、１
０×１０×０．４（ｍｍ）のＩＣ素子を日立化成工業（
株）製ダイボンディングペーストＥＮ−４０００を用い
て搭載し、２５μｍの金線によりインナーリードとＩＣ
素子をワイヤボンディングした。次に、日立化成工業（
株）製ＩＣ封止用成形材料ＣＥＬ−４６００Ｋを用いて
、１８０℃、９０秒、７ＭＰａの条件でトランスファ成
形を行い、外形寸法２８×２８×３．２（ｍｍ）のフラ
ットパッケージを得た。実施例２は実施例１の４２アロ
イ板の代わりに、セラミック溶射法により３０μｍのア
ルミナを被覆した同形状の４２アロイ板とした以外は実
施例１と同様に作製した。実施例３は実施例２のセラミ
ック溶射の前処理として、４２アロイ板に２μｍのニッ
ケルめっきを行い、その後１０μｍのニッケル溶射を施
す工程を追加した以外は、実施例２と同様に作製した。
【００１２】比較例としては、リードフレームとしてア
イランド部分を切除していない従来リードフレームを使
用した以外は実施例１〜３と同様に作製した。表１から
実施例１〜３の構造とすることにより、耐リフロークラ
ック性が格段に向上することがわかる。
イランド部分を切除していない従来リードフレームを使
用した以外は実施例１〜３と同様に作製した。表１から
実施例１〜３の構造とすることにより、耐リフロークラ
ック性が格段に向上することがわかる。
【００１３】
【表１】
（注）試験方法
８５℃、８５％ＲＨの条件で、所定時間加湿後、２１５
℃のベーパフェーズリフロー装置で９０秒処理を行い、
パッケージ外部に発生したクラックを調べた。
℃のベーパフェーズリフロー装置で９０秒処理を行い、
パッケージ外部に発生したクラックを調べた。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、表面実装型樹脂封止半
導体装置における、はんだ付け実装に伴うパッケージク
ラックを防止でき、特に半導体素子が大形化しパッケー
ジが薄形化する傾向に対して有効であり、その工業的価
値は大である。
導体装置における、はんだ付け実装に伴うパッケージク
ラックを防止でき、特に半導体素子が大形化しパッケー
ジが薄形化する傾向に対して有効であり、その工業的価
値は大である。
【図１】（ａ）は本発明の実施例を示す半導体装置の断
面図。 （ｂ）はその平面図。
面図。 （ｂ）はその平面図。
【図２】従来の半導体装置の断面図である。
１ リード
２ セラミック被膜付き金属板 ３ 接着剤
４ 半導体素子５ ダイボンデ
ィングペースト ６ 金線７ 封止
材
２ セラミック被膜付き金属板 ３ 接着剤
４ 半導体素子５ ダイボンデ
ィングペースト ６ 金線７ 封止
材
Claims (5)
- 【請求項１】 インナーリード先端に保持された、表
面にセラミック被膜を形成した金属板上に、ダイボンデ
ングされた半導体素子を具備してなることを特徴とする
樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項２】 金属板がリードフレームと同材質であ
る請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項３】 セラミック被膜が１０〜１００μｍの
膜厚にセラミック溶射により形成したものである請求項
１または２記載の樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項４】 セラミックがアルミナまたはコージラ
イトであり、予め接着が向上するような下地処理が施さ
れた金属板にセラミック被膜を形成したものである請求
項１乃至３記載の樹脂封止型半導体装置 - 【請求項５】 表面にセラミック被膜を形成した金属
板をインナーリード先端に接着するとともに、該セラミ
ック被膜付金属板に半導体素子裏面を接合したのち、イ
ンナーリードと該半導体素子電極をボンディング用ワイ
ヤにより接続し、その後樹脂封止することを特徴とする
樹脂封止型半導体装置の製造法。の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001191A JP3215851B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 樹脂封止型半導体装置およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001191A JP3215851B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 樹脂封止型半導体装置およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04258142A true JPH04258142A (ja) | 1992-09-14 |
| JP3215851B2 JP3215851B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=12015174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001191A Expired - Fee Related JP3215851B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 樹脂封止型半導体装置およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3215851B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5508232A (en) * | 1994-02-07 | 1996-04-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a semiconductor device |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP2001191A patent/JP3215851B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5508232A (en) * | 1994-02-07 | 1996-04-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3215851B2 (ja) | 2001-10-09 |
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