JPH0447966Y2 - - Google Patents

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JPH0447966Y2
JPH0447966Y2 JP1986164210U JP16421086U JPH0447966Y2 JP H0447966 Y2 JPH0447966 Y2 JP H0447966Y2 JP 1986164210 U JP1986164210 U JP 1986164210U JP 16421086 U JP16421086 U JP 16421086U JP H0447966 Y2 JPH0447966 Y2 JP H0447966Y2
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は、PLCC及びプラスチツクフラツトパ
ツケージ(FPP)等の樹脂封止半導体装置のリ
ードフレームの構造に関する。
(従来の技術) 従来、このような分野の技術としては、例え
ば、(1)特開昭53−124068号、(2)沖研究開発
128vol.52,No.4P73〜78に記載されるものがあつ
た。
以下、その構成を図に基づいて説明する。
第3図は上記文献(1)に示される従来の樹脂封止
半導体装置のリードフレームの平面図である。
図中、1はアイランド、2は突起、3乃至9は
リード端子、10はペレツトである。
この図に示されるように、ペレツト10が載置
されるアイランド1の周辺に放射状に突出する複
数の突起2が設けられており、アイランドの寸法
以上の大きさを持つペレツト10を搭載した際、
ワイヤボンデイング時の機械力によるペレツト1
0のクラツクを防止できるように構成されてい
る。
一方、第4図は上記文献(2)に示される従来の樹
脂封止半導体装置の斜視図である。
図中、11はアイランド、12はリード端子、
13は半導体素子、14はAuワイヤ、15はモ
ールド部、16はクラツクである。
この図に示されるように、樹脂モールドフラツ
トパツケージの中に水分が浸入し、半田付け時の
温度により、その水分が水蒸気化し、アイランド
11の裏面に水蒸気の等分布荷重が負荷され、こ
れによりアイランド11裏面下のモールド部が膨
れ、アイランド周辺中央部に曲げ応力集中が発生
しクラツク16に至る。
(考案が解決しようとする問題点) しかしながら、上記文献(1)に示されたリードフ
レームの突起は放射状に設けられ、ペレツトをフ
レームに固着後、ワイヤボンデイングする作業時
にボンデイングの機械力のためにペレツトに発生
するクラツクを防止するためには有効であるが、
パツケージの半田リフロー時の耐熱性及びワイヤ
によるアイランドとのエツジシヨートなどに対す
る対策は十分なものとは言えなかつた。
本考案は、上記問題点を除去し、パツケージの
リフロー時の耐熱性を向上させ得る信頼性の高い
樹脂封止半導体装置のリードフレームを提供する
ことを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本考案は、上記問題点を解決するために、半導
体素子が固着され、その周囲が樹脂モールド封止
されるリードフレームのアイランドの隅部に該ア
イランドを支持するリードを形成し、該アイラン
ドの各辺の中央部にアイランド裏面と同一平面上
に延びる突起を設けると共に、該突起の基部にR
を形成するようにしたものである。
(作用) 本考案によれば、上記のように構成したので、
最大曲げ応力が発生するアイランド周辺中央部に
設けられ、基部にRが形成される突起によつて、
リードフレームのアイランド周辺での樹脂モール
ド部の引裂応力を低減することができる。
(実施例) 以下、本考案の実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。
第1図は本考案の実施例を示す樹脂封止半導体
装置の下面図、第2図は本考案の樹脂封止半導体
装置の概略斜視図である。
図中、21はアイランド、22はリード端子、
23は半導体素子、24はAuワイヤ、25はモ
ールド部、27はベント孔、28は突起、28a
はR部、28bは傾斜部である。
これらの図に示されるように、半導体素子23
が固着されその周囲が樹脂モールドされるリード
フレームのアイランド21を支持するリード端子
22は、そのアイランド21の隅部に形成され、
突起28は、そのアイランド21の各辺の中央部
にアイランド裏面と同一平面上に延びており、そ
の突起28は基部にR部28が形成されている。
一般に、第5図に示されるように、アイランド
下のモールド部30を周辺固定の長方形モデルと
して等分布荷重を受けた場合、長方形周辺には曲
げ応力Fが発生し、各辺の中央部で最大となる。
この曲げ応力が切り欠き部における樹脂の限界曲
げ強度を越える場合、クラツクが発生する。アイ
ランド各辺中央部にアイランド裏面と同一平面上
の突起を設けて、樹脂の切り欠き部をなくすこと
により応力集中を緩和することができる。
また、前記文献(2)により説明したように、パツ
ケージ裏面及び界面から水分が浸入することにな
る。いま、半田リフロー時に、パツケージ全体が
加熱されると、浸入水は水蒸気化し、この水蒸気
圧により、アイランド裏面に等分布荷重が負荷さ
れ、これによつてアイランド周辺中央部に最大曲
げ応力が発生する。この時、リードフレーム界面
とモールド部は完全にひきはがされており、アイ
ランド周辺中央部に曲げにより引裂応力が発生す
る。
この点について第6図及び第7図を参照しなが
ら説明する。
一般に、アイランドの周辺では2次元的にみる
ならば各辺のアイランド周辺の長さをlとする
と、l3に比例したタワミεが発生している。
第6図aに示されるように、アイランド31の
周辺に突起がない場合は、第6図bに示されるよ
うに、A−A′を固定支持端とする曲げが生じ、
モールド部32はタワミ、膨れることになる。こ
れに対して、第7図aに示されるように、アイラ
ンド41の周辺の中央に突起42が形成される場
合には、第7図bに示されるように、A−B間、
B′−A′間を支持間距離とする曲げになる。即ち、
この場合には、支点が略1/2になつたことになり、
第6図において最大曲げ応力が発生する部分での
タワミはO、A−B間、B′−A′間のタワミ量は
各々(1/2)3になる。
従つて、アイランド周辺でのモールド部の引裂
さかれ易さは(1/2)3に減じたことになる。
更に、B部及びB′部にRを形成すれば、A−
B間、B′−A′間における応力集中は著しく減少
される。
これに対し、突起がアイランドの周辺の中央に
ない場合には、その部分に発生する引裂応力を顕
著に低減することはできない。即ち、突起はアイ
ランド周辺中央部に形成することがクラツクを防
止するために必要である。
しかし、突起をアイランドの周辺の中央部の他
に複数設けることはそれなりに引裂き応力は小さ
くなるが、反面、次のような問題がある。
(1) 半導体素子とリード端子を接合する金属細線
が突起に接触し、電気的特性不良の原因となる
恐れがある。
(2) A−B間、B′−A′間の隙間が殆どなくなる
ため、半導体素子側の水蒸気がベント側に到達
せず、逆に、半導体素子側モールド部にクラツ
クが入り、ベントの効果は減少し、耐クラツク
性向上に問題を生じる。
また、突起の幅が広い場合、突起がアイランド
中央部にあつても引裂き応力は突起先端に達し易
くなり、耐クラツク向上に寄与しない。
更に、突起の長さに関しては、突起の長さが短
い場合には、引裂き応力は突起の先端に達し効果
がなくなる。逆に、長すぎると金属細線が接触し
易くなる。従つて、基本的には金属細線が接触し
ない最大長さに設定するが、長くすることにより
蒸気圧Pによつて発生するリードフレームと樹脂
の空間が大きくなるため、蒸気圧Pを小さくする
ことができ、樹脂に負荷される曲げ応力を低減す
ることができる。
PV=P′(V+α) ∴P′=PV/(V+α) ここで、 V:突起がない場合の間隙体積 α:突起の間隙体積 突起の幅の理論計算による最適寸法値を以下に
示す。
基本的な考え方としては、第7図のA−B端で
発生する曲げ応力が加熱温度における樹脂の限界
曲げ強度を越える部分に突起を設けるようにすれ
ばよい。
OA,OA′部分の曲げ応力分布は次式で表され
る。
σ=6/h2・D〔8k(y2−a22・a2〕 …(1) D=Eh3/〔12(1−V)〕 ここで、E;ヤング率、h;樹脂厚、 V;ポアソン比、 k=0.0213〔p/(a4D)〕 p;等分布荷重、a;OA,OA′間の距離 (但し、アイランドが正方形の場合のk値) 発生する曲げ応力はA,A′点でO、A−A′間中
央点Oで最大となる。具体例として260℃半田リ
フロー時の突起の幅を求めてみる。アイランドの
寸法は10mm×10mm、パツケージのアイランド下部
モールド厚h=0.9mmとする。また、パツケージ
内で発生する蒸気圧を0.0497Kg/mm2とする。A−
A′間の中央点Oで発生する最大曲げ応力は、1.57
Kg/mm2となる。260℃における樹脂の限界曲げ強
度を1.5Kg/mm2とすれば、中央部ではこの限界強
度を越えており、クラツクが発生する。1.5Kgの
曲げ応力が発生する位置は、上記の(1)式でσ=
1.5としてyを求めればよい。即ち、O点から片
方向0.78mmの位置から突起を設けておけばクラツ
クは発生しない。
以上の設計思想に基づいて実験した結果が第8
図に示されている。
この場合、供試サンプルはパツケージ外形寸法
が20×15×2.7(t)mmの100PIN QFPに10×10mm
サイズの半導体素子が搭載されたもので、パツケ
ージ裏面にはベント孔が設けられ、125℃10時間
予備乾燥を行つた後、85℃85%RH雰囲気中で72
時間吸湿処理を行い、しかる後、パツケージ表面
温度260℃の赤外線リフロー炉中で加熱処理を行
つた。また、アイランド裏面のNiメツキはベン
ト孔からの脱気効率を向上させるためのものであ
る。
この図から明らかなように、本考案に係る突起
を形成する場合には、クラツクの発生を防止する
ことができる。
このように、本考案によれば、樹脂封止形半導
体装置のリードフレームにおいて、次の条件を満
足する突起を設けたものである。
(1) 突起の少なくとも一面はアイランド裏面(半
導体素子マウント面と反対側)と同一面上にあ
る。
(2) 突起はアイランド各周辺の中央部に1箇所づ
つ配設する。
(3) 突起の寸法は、アイランド寸法、アイランド
下の樹脂厚及び加熱時の樹脂限界曲げ強度によ
つて決定する。
(4) 突起とアイランドとが連設されるアイランド
の基部にはRが形成される。
更に、第10図に示すように、アイランド61
の突起68は基部より先端に行くにしたがつて次
第に薄くなるように傾斜部68bが形成されてい
る。なお、傾斜に代えて段差を設けるようにして
もよい。従つて、アイランドが傾いたり浮き上が
つて、第9図に示されるように、Auワイヤ54
と突起58とのエツジシヨートが起きる恐れがあ
るような場合でも、これを防止することができ
る。
なお、第10図において、62はリード端子、
63は半導体素子、64はAuワイヤ、65はモ
ールド部である。
また、第9図において、51はアイランド、5
2はリード端子、53は半導体素子、54はAu
ワイヤ、55はモールド部である。
なお、本考案は上記実施例に限定されるもので
はなく、本考案の趣旨に基づいて種々の変形が可
能であり、これらを本考案の範囲から排除するも
のではない。
(考案の効果) 以上、詳細に説明したように、本考案によれ
ば、半導体素子が固着され、その周囲が樹脂モー
ルド封止されるリードフレームのアイランドの各
辺の中央部にアイランド裏面と同一面上に延びる
突起を設けると共に、該突起の基部にRを形成す
るようにしたので、パツケージのリフロー時の耐
熱性を向上させることができ、信頼性の高い樹脂
封止半導体装置を得ることができる。
また、突起はその先端方向に向かつて厚さが薄
くなるように形成することにより、Auワイヤと
突起とのエツジシヨートを低減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の実施例を示す樹脂封止半導体
装置の下面図、第2図は本考案の樹脂封止半導体
装置の概略斜視図、第3図は従来の樹脂半導体装
置のリードフレームの平面図、第4図は従来の樹
脂封止半導体装置の斜視図、第5図はアイランド
各辺下部樹脂モールド部に発生する応力分布図、
第6図は従来装置の応力分布の説明図、第7図は
本考案の装置の応力分布の説明図、第8図は実施
例に基づく効果の説明図、第9図は更なる問題点
を説明する半導体装置の部分断面図、第10図は
本考案の他の実施例を示す樹脂封止半導体装置の
部分断面図である。 21,31,41,51,61……アイラン
ド、22,52,62……リード端子、23,5
3,63……半導体素子、24,54,64……
Auワイヤ、25,30,32,55,65……
モールド部、27……ベント孔、28,42,5
8,68……突起、28a……R部、28b,6
8b……傾斜部。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 半導体素子が固着され、その周囲が樹脂モー
    ルド封止されるリードフレームのアイランドの
    隅部に該アイランドを支持するリードを形成
    し、該アイランドの各辺の中央部にアイランド
    裏面と同一平面上に延びる突起を設けると共
    に、該突起の基部にRを形成するようにしたこ
    とを特徴とする樹脂封止半導体装置のリードフ
    レーム。 (2) 前記突起はその先端方向に向かつて厚さが薄
    くなるように形成してなる実用新案登録請求の
    範囲第1項記載の樹脂封止半導体装置のリード
    フレーム。
JP1986164210U 1986-10-28 1986-10-28 Expired JPH0447966Y2 (ja)

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WO2019116457A1 (ja) * 2017-12-13 2019-06-20 三菱電機株式会社 半導体装置及び電力変換装置

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JPS53124068A (en) * 1976-12-27 1978-10-30 Hitachi Ltd Lead frame

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