JPH06120396A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実装時水蒸気爆発の起き難い表面実装型樹脂
封止型半導体装置の提供 【構成】 半導体素子５を固定するタブ４に連なるタブ
吊りリード１２は幅広の放熱リード１３となり、かつこ
の放熱リードは途中で２本に分岐し、２本のアウターリ
ード１０を構成する。これらアウターリードの付け根の
アウターリードとアウターリードを連結する連結部１５
の連結部端１６は、パッケージ２の外に露出しているこ
とから、半導体装置２０のリフロー実装時に熱によって
パッケージ内部に発生した水蒸気ガスは、放熱リードの
表面全体を伝わってパッケージ外部に速やかに抜けるた
め、水蒸気爆発は発生しなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は樹脂封止型半導体装置、
特に表面実装型樹脂封止型半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器は、機能面から高密度実装化
が、実装面から軽量化，小型化，薄型化が要請されてい
る。このため、電子機器に組み込まれる電子部品の多く
は、表面実装が可能な構造に移行してきている。表面実
装型集積回路（ＩＣ）パッケージについては、たとえ
ば、工業調査会発行「電子材料」１９８４年９月号、昭
和５９年９月１日発行、Ｐ５５〜Ｐ６４に記載されてい
る。この文献には、「チップを搭載するＩＣパッケージ
は、小型化，多ピン化が進み、従来のＤＩＰ（デュアル
インラインパッケージ）からミニフラット（ＳＯＰとも
呼ばれている。スモールアウトラインパッケージ），Ｑ
ＦＰ（クワッドフラットパッケージ），フイルムキャリ
ヤ，ＬＣＣ（リードレスチップキャリヤ，セラミック基
板使用）などへ変わってきている。さらに最近はＰＬＣ
Ｃ（プラスチックリーディッドチップキャリヤ）も市場
に現れてきている。」旨記載されている。また、同文献
には、一般のフラットパッケージにおける端子形状の種
類としては、（ａ）Ｊ型リード（Ｒｏｌｌｅｄ−ｕｎｄ
ｅｒ），（ｂ）ガルウイング（Ｇｕｌｌ−ｗｉｎｇ，
（ｃ）, バットリード（Ｂｕｔｔ−ｌｅａｄ），（ｄ）
フラットリード（Ｆｌａｔ−ｌｅａｄ）がある旨記載さ
れている。

【０００３】一方、日経ＢＰ社発行「日経エレクトロニ
クス」１９８８年６月１３日号、Ｐ１１４〜Ｐ１１８に
は、表面実装型プラスチック・パッケージ封止ＬＳＩ
（表面実装型樹脂封止型半導体装置）において、吸湿管
理が必要である旨記載されている。この文献には、吸湿
管理が重要なのは、「表面実装型パッケージは吸湿する
とハンダ付けで割れることがある」からであり、このこ
とはメーカーとユーザともに広く認識されてきた旨記載
されている。また、この文献には、実装時のリフロー・
ハンダ付け（約２４０℃の赤外線リフロー，約２１５℃
の蒸気相リフロー）において、チップ（半導体チップ）
周辺にすり鉢状にクラックが発生した状態や、チップ表
面とモールド樹脂およびダイ・パッドとモールド樹脂の
間で剥離が生じた状態が示されている。また、クラック
はチップの上縁から樹脂内に延びている状態も記載され
ている。

【０００４】他方、特開昭５９−１６３５７号公報に
は、半導体ペレットを搭載するアイランドに孔（矩形
孔）を設けた構造が開示されている。この構造では、ア
イランドの孔部分に封止樹脂が充填されることから、こ
の孔部分に樹脂が充填された分だけ樹脂厚が厚くなるた
め、熱ストレスや水分等に強くなる。

【０００５】他方、日立評論社発行「日立評論」１９９
２年第３号、平成４年３月２５日発行、Ｐ７５〜Ｐ８０
には、熱放散効率の向上を図った半導体装置として、ダ
イパッドから引き出す幅広フィンリードによりＩＣパッ
ケージ固有の低熱抵抗化を図った幅広フィンリードパッ
ケージ（ＨＳＯＩ）や、ダイパッドから引き出す放熱リ
ードによってチップの発熱を効率よく実装基板に伝導さ
せてシステムの低熱抵抗化を図った放熱リードパッケー
ジ（ＨＱＦＰ）が開示されている。前記の幅広フィンリ
ードパッケージにあっては、半導体素子が固定される幅
広リードがアウターリードに至るまで幅広となって熱を
外部に放散できるようになっている。また、後者の放熱
リードパッケージにおいては、半導体素子が固定される
タブを支持するタブ吊りリードを放熱リードとし、この
放熱リードをパッケージ内で分岐させるとともに、パッ
ケージ外ではこれら分岐した部分は他のリードのアウタ
ーリードと同様に所定ピッチのアウターリードを構成す
るようになっている。また、前記タブ吊りリード（放熱
リード）は矩形パッケージの対角線方向に沿って延在し
ているが、タブ吊りリードが放熱リードとなって矩形パ
ッケージの辺の中央部分に到達する構造も市販されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】表面実装型樹脂封止型
半導体装置は、図８に示すように、モールド樹脂１から
なるパッケージ２の周囲からリード３を突出させる外観
形状となっている。また、パッケージ２内においては、
タブ４の上面に半導体素子（半導体チップ）５が固定さ
れている。そして、前記半導体チップ５の図示しない電
極と前記リード３の内端が導電性のワイヤ６で電気的に
接続されている。このような半導体装置において、前記
モールド樹脂１内に吸湿されかつタブ４とモールド樹脂
１の間に溜まった水分は、半導体装置の実装時の熱によ
って気化しかつ急激に膨張する（水蒸気爆発）。この結
果、同図のようにモールド樹脂１がタブ４から剥離（剥
離による空隙７）したり、タブ４の端や半導体チップ５
の端からクラック９が延びてしまう。また、極端な場合
には、パッケージ２（モールド樹脂１）が割れてしま
う。

【０００７】表面実装型樹脂封止型半導体装置における
実装時の水蒸気爆発によるタブと樹脂との剥離やクラッ
ク発生抑止は、タブ（アイランド）とパッケージを構成
する樹脂との接着強度を強くするだけでは充分ではな
く、水蒸気爆発が起きる前にパッケージ外に水蒸気を速
やかに逃がすことが重要であることが本発明者によって
確認された。半導体素子を搭載するタブに連なるタブ吊
りリード（放熱リード）を幅広くすることによって、水
蒸気を前記放熱リードの表面に沿って伝わらせてパッケ
ージ外に逃がすことが可能であるが、タブ吊りリード
（放熱リード）をパッケージ内で分岐させかつ分岐した
部分をアウターリードとする従来の構造では、放熱リー
ドにおけるアウターリードとアウターリードの付け根の
連結部の端を前記パッケージ内に位置させるため、この
連結部端はレジンで被われることから、連結部端での水
蒸気の抜けが阻止される。

【０００８】本発明の目的は、実装時水蒸気爆発の起き
難い表面実装型樹脂封止型半導体装置を提供することに
ある。本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、本発明の表面実装型樹脂
封止型半導体装置は、パッケージと、このパッケージ内
に設けられたタブと、このタブ上に固定された半導体素
子と、前記パッケージの内外に亘って延在しかつ外端の
アウターリードが所定ピッチで配列される複数のリード
と、内端が前記タブに連結されるとともに前記リード幅
よりも幅広でかつ外端が数本に分かれて前記アウターリ
ードを形成する放熱リードとを有する半導体装置であっ
て、前記放熱リードにおけるアウターリードとアウター
リードの付け根の連結部の端は、従来のようにパッケー
ジ内に位置することなく前記パッケージ周縁に露出して
いる。また、前記放熱リードの少なくともパッケージ内
に位置する面には銀メッキ膜が設けられている。

【００１０】

【作用】本発明の表面実装型樹脂封止型半導体装置は、
半導体素子を固定するタブに連なるタブ吊りリードは幅
広の放熱リードとなり、かつこの放熱リードは途中で幾
つかに分岐し、これら分岐部分はアウターリードを構成
する構造となっているが、これらアウターリードの付け
根のアウターリードとアウターリードを連結する連結部
の端は、パッケージの外に露出していることから、半導
体装置のリフロー実装時に熱によってパッケージ内部に
発生した水蒸気ガスは、放熱リードの表面全体を伝わっ
てパッケージ外部に速やかに抜けるため、水蒸気爆発は
発生しなくなる。また、前記放熱リードの少なくともパ
ッケージ内に位置する面には銀メッキ膜が設けられてい
るが、この銀メッキ膜はパッケージを構成するレジンと
の密着性が必ずしも良好でないことから、前記水蒸気ガ
スの抜けを促進させることになる。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。図１は本発明の一実施例による半導体装置
の平面図、図２は同じく断面図、図３は同じく連結部端
がパッケージ外に露出した半導体装置を示す断面図、図
４は本発明による半導体装置の製造に用いられるリード
フレームの平面図、図５は同じく半導体装置の製造にお
けるチップボンディング，ワイヤボンディングがなされ
たリードフレームを示す平面図、図６は同じく半導体装
置の製造においてパッケージが設けられたリードフレー
ムを示す平面図、図７は本発明の半導体装置において水
蒸気ガスが連結部表面から抜ける状態を示す断面図であ
る。

【００１２】本発明による表面実装型樹脂封止型半導体
装置は、図１に示すように、外観的にはモールド樹脂１
によって形成されたパッケージ２と、このパッケージ２
の周囲から突出する複数のリード３とからなっている。
前記リード３は、図１および図２に示すように、パッケ
ージ２の内外に亘って延在する構造となっている。パッ
ケージ２から突出するアウターリード１０の端子形状は
特に限定はされないが、ガルウイング型表面実装形状と
なっている。また、前記モールド樹脂１の中心部分に
は、タブ４が配置されるとともに、このタブ４上には半
導体チップ５が図示しない接着材を介して固定されてい
る。また、前記半導体チップ５の電極と、パッケージ２
内に位置するリード３部分、すなわちインナーリード１
１の内端は、図２に示すように導電性のワイヤ６で接続
されている。

【００１３】一方、前記半導体チップ５を搭載するタブ
４を吊るタブ吊りリード１２は、図１に示すように、幅
広の放熱リード１３となっている。この放熱リード１３
は、特に限定はされないが、隣合う２本のアウターリー
ド１０を含む幅となり、途中で分岐して２本のアウター
リード１０を形成している。これら２本のアウターリー
ド１０は、タブ４に連結されない他のリード３のアウタ
ーリード１０と同様に所定のピッチに配列されていて、
実装時、図７に示すように、図示しない配線基板のフッ
トプリント１７上に載るようになっている。また、前記
放熱リード１３における２本のアウターリード１０の付
け根の連結部１５の端（連結部端）１６は、図１，図３
および図７に示すように、パッケージ２の外側に僅かに
突出し露出している。したがって、内端をタブ４に連結
するタブ吊りリード１２（放熱リード１３）の他端は、
図１に示すように、パッケージ２の外に全て露出する構
造となっている。

【００１４】また、前記放熱リード１３の少なくともパ
ッケージ内に位置する表裏面には図示しない銀メッキ膜
が設けられている。

【００１５】このような表面実装型樹脂封止型半導体装
置２０は、リフロー実装時、熱によってパッケージ内部
に発生した水蒸気ガス１９は、図７の矢印に示すように
放熱リード１３の表面全体を伝わってパッケージ外部に
速やかに抜ける。すなわち、水蒸気ガス１９は放熱リー
ド１３におけるアウターリード１０の表面に沿って抜け
るとともに、放熱リード１３における分岐した２本のア
ウターリード１０を連結する連結部１５の表面に沿って
抜けることができる。また、放熱リード１３の表裏面に
は、銀メッキ膜が設けられている。この銀メッキ膜はパ
ッケージ２を構成するモールド樹脂（レジン）１との密
着性が必ずしも良好でないことから、前記水蒸気ガスの
抜けを促進させることになる。パッケージ２内の水分
は、リフロー実装時の熱によって水蒸気ガスに変わる
が、このように実質的に外部に抜ける路があることか
ら、水蒸気爆発を起こす前に水分はパッケージ２の外に
抜けてしまう。したがって、リフロー実装時に水蒸気爆
発を起こすことがないことから、タブ４とモールド樹脂
１との剥離、この剥離に伴う応力によるクラックの発
生，ワイヤの断線等の不良発生が抑止できることにな
る。

【００１６】つぎに、このような半導体装置２０の製造
方法について図４〜図６を用いて説明する。最初に図４
に示されるようなリードフレーム３０が用意される。こ
のリードフレーム３０は、０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍの
厚さのＦｅ−Ｎｉ系合金あるいはＣｕ合金等からなる金
属板をエッチングまたは精密プレスによってパターニン
グすることによって形成される。リードフレーム３０は
複数の単位リードパターンを一方向に直列に並べた形状
となっている。単位リードパターンは、一対の平行に延
在する外枠３１と、この一対の外枠３１を連結しかつ外
枠３１に直交する方向に延在する一対の内枠３２とによ
って形成される枠３３内に形成されている。この枠３３
の中央には、矩形状のタブ（支持体）４が配設されてい
る。また、このタブ４はその両端をタブ吊りリード１２
で支持されている。

【００１７】一方、前記枠３３の各外枠３１および内枠
３２の内側からは、相互に平行となって枠３３の中央に
延在する複数のリード３が所定ピッチで設けられてい
る。このリード３は、前記隣合う支持片３５間に亘って
設けられた細いダム３６と交差するパターンとなってい
る。そして、このダム３６によって各リード３はその途
中を支持されている。前記ダム３６は後述するレジンモ
ールド時、溶けたレジンの流出を阻止するダムとして作
用する。また、このダム３６の内側の片持梁状のリード
部分をインナーリード１１と呼称し、外側の部分をアウ
ターリード１０と呼称している。前記インナーリード１
１の先端部分は前記タブ４に向かうように必要に応じて
屈曲しているが、前記ダム３６の付け根部分のインナー
リード１１およびアウターリード１０は、外枠３１また
は内枠３２に平行に延在している。このアウターリード
１０は所定ピッチで配列されている。なお、前記外枠３
１には、図示しないがガイド孔が設けられている。この
ガイド孔は、リードフレーム３０の移送や位置決め等の
ガイドとして利用される。また、前記リードフレーム３
０のダム３６の内側の表裏面には図示はしないが銀メッ
キ膜が設けられている。

【００１８】他方、これが本発明の特徴の一つである
が、前記タブ吊りリード１２は幅広くなっている。この
例では、タブ吊りリード１２の幅は隣り合う２本のアウ
ターリード１０を含む幅となっている。また、このタブ
吊りリード１２は前記ダム３６の近傍で二股に分岐して
いる。この分岐リード３７はリード３のアウターリード
１０と同じ寸法，ピッチとなっている。また、この分岐
リード３７を連結する連結部１５の端（連結部端）１６
は、１乃至２ｍｍの間隔を隔ててダム３６に対面してい
る。この連結部１５の表裏面にも銀メッキ膜が形成され
ている。

【００１９】つぎに、図５に示すように、リードフレー
ム３０のタブ４上に半導体チップ５が固定（チップボン
ディング）されるとともに、この半導体チップ５の図示
しない電極とインナーリード１１端とは導電性のワイヤ
６で接続（ワイヤボンディング）される。

【００２０】つぎに、このようなリードフレーム３０は
常用のモールド（トランスファモールド）技術によっ
て、図６に示すように、前記タブ４，半導体チップ５，
ワイヤ６およびインナーリード１１がレジンからなるパ
ッケージ２で封止される。この際、モールドはタブ吊り
リード１２における連結部１５の連結部端１６が、パッ
ケージ２から僅かに突出するような状態で行われる。こ
のため、リードフレーム３０のパターン設計において
は、モールド型との間で連結部端１６がモールドされて
被われないように設計しておく必要がある。

【００２１】つぎに、不要となるリードフレーム部分は
切断除去される。さらに、パッケージ２から突出するリ
ード３（アウターリード１０）は成形されて、図２に示
されるようなガルウイング型の半導体装置２０が製造さ
れる。

【００２２】このような半導体装置２０においては、半
導体装置２０を配線基板に実装した場合、すなわち、図
７に示すように、図示しない配線基板上のフットプリン
ト１７にアウターリード１０の先端部分を重ね、半田リ
フローによってフットプリント１７とアウターリード１
０との接合を図った場合、半田リフロー時の熱によって
パッケージ内部に発生した水蒸気ガス１９は、放熱リー
ド１３（タブ吊りリード１２）の表面全体を伝わるが、
従来のように連結部端１６がパッケージ２内に埋まるこ
となく連結部端１６はパッケージ２の外に露出すること
から、放熱リード１３の表裏面全体から水蒸気ガス１９
はパッケージ外部に速やかに抜けるため、水蒸気爆発は
発生しなくなる。また、前記放熱リード１３の少なくと
もパッケージ内に位置する表裏面には銀メッキ膜が設け
られているが、この銀メッキ膜はパッケージ２を構成す
るレジンとの密着性が必ずしも良好でないことから、界
面に隙間が多くなり、前記水蒸気ガス１９の抜けを促進
させることになる。

【００２３】

【発明の効果】（１）本発明の表面実装型樹脂封止型半
導体装置にあっては、幅広の放熱リードが全幅に亘って
パッケージの外に露出していることから、リフロー実装
時の熱によってパッケージ内で気化して発生した水蒸気
ガスは、前記幅広の放熱リードの表裏面を伝わってパッ
ケージ外に速やかに抜けるため、水蒸気爆発は発生しな
くなるという効果が得られる。

【００２４】（２）本発明の表面実装型樹脂封止型半導
体装置にあっては、水蒸気ガスの抜け路となる放熱リー
ドの表裏面は、パッケージを構成するレジンとの接着性
が必ずしも良好でない銀メッキ膜で被われていることか
ら、リフロー実装時、水蒸気ガスがさらに抜け易くなる
という効果が得られる。

【００２５】（３）上記（１）および（２）により、本
発明は、表面実装型樹脂封止型半導体装置は、実装時水
蒸気爆発が起き難くなることから、樹脂クラックの発生
抑止，ワイヤ断線抑止が図れるという効果が得られる。

【００２６】（４）上記（１）〜（３）により、本発明
によれば、実装時水蒸気爆発が起き難い信頼度の高い表
面実装型樹脂封止型半導体装置を提供することができ
る。

【００２７】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない、たとえば、
放熱リードにおける連結部の連結部端は、パッケージか
ら露出すればよく、パッケージ２の周縁と同一面であっ
ても前記実施例同様な効果が得られる。

【００２８】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である表面実
装型樹脂封止型半導体装置の製造技術に適用した場合に
ついて説明したが、それに限定されるものではない。本
発明は少なくとも樹脂封止型半導体装置の製造技術には
適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の平面図である。

【図２】本発明の半導体装置の断面図である。

【図３】本発明の半導体装置における連結部端がパッケ
ージ外に露出した状態を示す断面図である。

【図４】本発明の半導体装置の製造に用いられるリード
フレームの平面図である。

【図５】本発明の半導体装置の製造におけるチップボン
ディング，ワイヤボンディングがなされたリードフレー
ムを示す平面図である。

【図６】本発明の半導体装置の製造においてパッケージ
が設けられたリードフレームを示す平面図である。

【図７】本発明の半導体装置において水蒸気ガスが連結
部表面から抜ける状態を示す断面図である。

【図８】従来の半導体装置における水蒸気爆発による破
損状態を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１…モールド樹脂、２…パッケージ、３…リード、４…
タブ、５…半導体素子（半導体チップ）、６…ワイヤ、
７…空隙、９…クラック、１０…アウターリード、１１
…インナーリード、１２…タブ吊りリード、１３…放熱
リード、１５…連結部、１６…連結部端、１７…フット
プリント、１９…水蒸気ガス、２０…半導体装置、３０
…リードフレーム、３１…外枠、３２…内枠、３３…
枠、３５…支持片、３６…ダム、３７…分岐リード。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッケージと、このパッケージ内に設け
   られたタブと、このタブ上に固定された半導体素子と、
   前記パッケージの内外に亘って延在しかつ外端のアウタ
   ーリードが所定ピッチで配列される複数のリードと、内
   端が前記タブに連結されるとともに前記リード幅よりも
   幅広でかつ外端が数本に分岐してアウターリードを形成
   する放熱リードとを有する半導体装置であって、前記放
   熱リードにおけるアウターリードとアウターリードの付
   け根の連結部の端は前記パッケージ周縁に露出している
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記放熱リードの少なくともパッケージ
   内に位置する面には銀メッキ膜が設けられていることを
   特徴とする請求項１記載の半導体装置。