JPH069518Y2 - 樹脂封止形半導体装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、２つのリードのヘッダ部の間に半導体チップ
を半田付けした構造を有する樹脂封止形半導体装置に関
する。

従来の技術 第２図は従来の樹脂封止形半導体装置の一例として、同
軸リード形の樹脂封止形ダイオード装置（以下、ダイオ
ードと称する）を示す。このダイオードは、リード(1)
(2)と、リード(1)(2)の間に配置された半導体チップ
（ダイオードチップ）(3)と、半導体チップ(3)を順次被
覆する保護樹脂(4)と、樹脂封止体(5)とを有する。リー
ド(1)はリード部(1′)と、第１のヘッダ部(6)と、第２
ヘッダ部(7)とを有し、リード(2)はリード部(2′)と、
第１のヘッダ部(8)と、第２のヘッダ部(9)とを有する。
半導体チップ(3)はその一方の主面から他方の主面に向
かって外側に傾斜する側面が形成されたメサ形の半導体
チップである。詳細には図示しないが、半導体チップ
(3)の一方の主面側にカソード領域（ｎ形領域）が形成
されており、他方の主面側にはアノード領域（ｐ形領
域）が形成されている。半導体チップ(3)の側面には上
記２つの領域の界面に形成されたｐｎ接合が露出してい
る。また、半導体チップ(3)の一方の主面はリード(1)の
第１のヘッダ部(6)に半田(10)を介して固着されてお
り、他方の主面はリード(2)の第１のヘッダ部(8)に半田
(11)を介して固着されている。リード(1)(2)の第１のヘ
ッダ部(6)(8)はそれぞれ半導体チップ(3)の一方の主面
及び他方の主面に対応する大きさで形成され、リード
(1)の第１のヘッダ部(6)の径はリード(2)の第１のヘッ
ダ部(8)に比べて小さい。保持樹脂(4)はシリコンゲル等
の軟質性の樹脂から成り、キュア（架橋を推進し、保護
樹脂の硬化をはかる熱処理）の後では常温においてゴム
状の軟質性を有する樹脂である。保護樹脂(4)はリード
(1)(2)の第２のヘッダ部(7)(9)で挟まれた領域に形成さ
れており、半導体チップ(3)、半田(10)(11)、リード(1)
(2)の第１のヘッダ部(6)(8)を被覆している。保護樹脂
(4)は半導体チップ(3)の側面に露出したｐｎ接合を被覆
し、ダイオードの電気的特性の安定化に寄与する。保護
樹脂(4)の上から半導体チップ(3)を被覆する樹脂封止体
(5)は周知のトランスファモールドによって形成され、
エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。

考案が解決しようとする課題 半導体チップ(3)の側面を保護樹脂(4)で被覆した上記の
ダイオードでは、高温環境下で使用する場合にも比較的
安定した電気的特性が得られる。しかしながら、加熱と
冷却を多数回繰り返すヒートサイクルがダイオードに加
えられると、漏れ電流レベルが増大したり、ブレークダ
ウン電圧が低下する等、種々の電気的特性が低下するこ
とが明らかとなった。

そこで、本考案はこのような問題を解決し、厳しい使用
条件の下でも安定した電気的特性が得られ、信頼性の高
いダイオード等の樹脂封止形半導体装置を提供すること
を目的とする。

課題を解決するための手段 本考案による樹脂封止形半導体装置は、リード部と、リ
ード部の一端に形成されたヘッダ部とをそれぞれ有する
第１及び第２のリードと、一方の主面が半田を介して第
１のリードのヘッダ部に固着され且つ他方の主面が半田
を介して第２のリードのヘッダ部に固着された半導体チ
ップと、半導体チップの側面を被覆する保護樹脂と、半
導体チップ、保護樹脂、第１及び第２のリードの少なく
ともヘッダ部を含む一端側を被覆する樹脂封止体とを有
する。

半導体チップには一方の主面から他方の主面に向かって
末広がりとなる傾斜側面が形成される。第１のリードの
ヘッダ部の主面は前記半導体チップの一方の主面の中央
側に対向する第１の主面及び半導体チップの一方の主面
の周辺側に対向する第２の主面を有する。半導体チップ
の一方の主面の周辺側と第２の主面との間隔は半導体チ
ップの一方の主面の中央側と第１の主面との間隔より大
きい。半導体チップの一方の主面にはその略全面に電極
が形成されている。

半田は半導体チップの一方の主面の略全面に広がって形
成される。保護樹脂は耐熱性に優れた硬質性の樹脂から
成り且つ半導体チップの側面と半導体チップの両主面に
形成された半田の側面を被覆する。半導体チップの一方
の主面側に形成された半田の側面における保護樹脂の厚
さは半導体チップの側面及び半導体チップの他方の主面
側に形成された半田の側面における保護樹脂の厚さより
も大きい。

半導体チップの一方の主面側に形成された半田の側面に
形成された保護樹脂は半導体チップの傾斜側面の延長面
から内側に突出した部分を有する。

第２のリードのヘッダ部の半導体チップの他方の主面に
対向する部分は実質的に同一平面で形成されている。半
導体チップの他方の主面にはその略全面に電極が形成さ
れる半導体チップの他方の主面と第２のリードのヘッダ
部との間に介在する半田は半導体チップの他方の主面の
略全面に広がっており、その半田の厚みは半導体チップ
の他方の主面の全面にわたりほぼ均一に形成されてい
る。保護樹脂はポリイミド系又はポリアミド系の樹脂か
ら成る。

作用 本考案の請求項(1)に記載の樹脂封止形半導体装置によ
れば、半導体チップの側面及び半導体チップの両主面に
形成された半田の側面が耐熱性に優れた硬質性の樹脂か
ら成る保護樹脂によって被覆されている。したがって、
高温環境下で使用しても長期間安定した電気的特性を得
ることができる。また、半導体チップの一方の主面と第
１のヘッダ部との対向間隔が半導体チップの中央側で小
さく、半導体チップの周辺側で大きいから、半導体チッ
プの一方の主面側の半田の側面に設けられた保護樹脂が
半導体チップの側面を延長した平面よりも内側に部分的
に突出した構造にできる。このため、ヒートサイクルが
加えられても、半導体チップの一方の主面側に形成され
た半田が半導体チップの側面に押し出されることが阻止
される。このため、ヒートサイクルが加えられても、半
導体装置の電気的特性の劣化を抑制できる。

また、本考案の請求項(2)に記載の樹脂封止形半導体装
置によれば、半導体チップの他方の主面がその略全面に
わたってほぼ均一な厚みの半田を介して第２のリードの
ヘッダ部に固着されているので、この半田を薄く形成す
ることによって放熱性を向上することができる。

また、本考案の請求項(3)に記載の樹脂封止形半導体装
置によれば、保護樹脂として高耐熱の樹脂であるポリイ
ミドまたはポリアミド系の樹脂を採用するので、ビート
サイクル特性が更に向上する。

実施例 以下、ダイオードに適用した本考案の一実施例を説明す
る。第１図に示すように、本実施例のダイオードは従来
例のダイオードと同様にリード(21)(22)と、リード(21)
(22)の間に配置された半導体チップ(23)と、保護樹脂(2
4)と、樹脂封止体(25)から構成される。リード(21)はリ
ード部(26)と第１のヘッダ部(27)と第２のヘッダ部(28)
とを有し、リード(22)はリード部(29)と第１のヘッダ部
(30)と第２のヘツダ部(31)とを有している。半導体チッ
プ(23)は周知のメサ構造の半導体チップであり、その一
方の主面から他方の主面に向かって末広がりの傾斜側面
を有している。このため、半導体チップ(23)の一方の主
面の面積は他方の主面よりも小さい。半導体チップ(23)
の傾斜側面には従来例と同様にｐｎ接合の端部が露出す
る。半導体チップ(23)の一方の主面はリード(21)の第１
のヘッダ部(27)の主面に半田(32)を介して固着されてお
り、半導体チップ(23)の他方の主面はリード(22)の第１
のヘッダ部(30)の主面に半田(33)を介して固着されてい
る。半田(32)と半田(33)は説明上異なる符号を付すが、
いずれも同じPb-Si-Ag半田から成る。本実施例のダイオ
ードでは、リード(21)の第１のヘッダ部(27)の主面に段
差部(34)が環状に形成されており、段差部(34)の内側に
第１の主面(35)を有し、段差部(34)の外側に第２の主面
(36)を有する。第１の主面(35)は第２の主面(36)よりも
リード部(26)の導出方向と反対の方向に偏位した平面を
形成する。第１のヘッダ部(27)の第１の主面(35)の面積
は半導体チップ(23)の一方の主面よりも小さく、半導体
チップ(23)はその中央側が第１のヘッダ部(27)の第１の
主面(35)に対向し、外周側が第１のヘッダ部(27)の第２
の主面(36)に対向する。このため、半田(32)は第１図に
示すように、第２の主面(36)側で肉厚に形成される。ま
た、半田(32)は本考案に基づいて、半導体チップ(23)の
傾斜側面の延長面よりも径方向で内側に形成される。リ
ード(22)の第１のヘッダ部(30)の主面には段差部が形成
されておらず、半導体チップ(23)と第１のヘッダ部(30)
の間に形成される半田(33)は半導体チップ(23)の他方の
主面のほぼ全面にわたりほぼ均一な厚みとなる。リード
(21)(22)の第１のヘッダ部(27)(30)は半導体チップ(23)
の他方の主面の端部よりも外側に延在し、２つの第１の
ヘッダ部(27)と(30)の間に保護樹脂(24)が形成されてい
る。

本実施例では保護樹脂(24)がポリイミド樹脂から成る。
この樹脂は、硬質性かつ高耐熱性の熱硬化性樹脂であ
る。本明細書では、熱処理によって硬化した後に常温に
おいて硬質性を有するいわゆるリジッドタイプの樹脂を
硬質性樹脂と称する。本実施例の保護樹脂(24)はポリイ
ミド樹脂のプレポリマ（重合が完全には進んでいない重
合物溶液）を半導体チップ(23)の傾斜側面に滴下して付
着させ、後にこれを２００℃程度に加熱して重合を完了
して形成される。保護樹脂(24)は１５０℃を越える高温
領域ではラバー状に軟化する。保護樹脂(24)は半導体チ
ップ(23)の傾斜側面に形成され、ここに露出したｐｎ接
合の端部を被覆すると共に半導体チップ(23)の両主面に
形成された半田(32)(33)の側面も被覆する。

保護樹脂(24)はリード(21)の第１のヘッダ部(27)の主面
からリード(22)の第１のヘッダ部(30)の主面にかけて均
一な厚みでは形成されていない。即ち、保護樹脂(24)は
半導体チップ(23)の一方の主面側に形成された半田(32)
の側面で肉厚となっており、半導体チップ(23)の傾斜側
面から半導体チップ(23)の他方の主面に形成された半田
(33)の側面にかけて肉薄に形成される。このため、半導
体チップ(23)の一方の主面側に形成された半田(32)の側
面における保護樹脂(24)の厚さは半導体チップ(23)の傾
斜側面及び半導体チップ(23)の他方の主面側に形成され
た半田(33)の側面における保護樹脂(24)の厚さよりも大
きい。また、保護樹脂(24)は半田(32)の側面において半
導体チップ(23)の傾斜側面の延長面よりも径方向で内側
に部分的に突出して形成されている。リード(21)(22)の
一方の端部側にはエポキシ系の熱硬化性樹脂から成る樹
脂封止体(25)が形成されている。樹脂封止体(25)はリー
ド(21)のリード部(26)の一方の端部側、第１のヘッダ部
(27)、第２のヘッダ部(28)とリード(22)のリード部(29)
の一方の端部側、第１のヘッダ部(30)、第２のヘッダ部
(31)と、半導体チップ(23)、半田(32)(33)及び保護樹脂
(24)を被覆する。従って、半導体チップ(23)及び半田(3
2)(33)は保護樹脂(24)と樹脂封止体(25)によって２重に
被覆される。

本実施例のダイオードでは、半導体チップ(3)の傾斜側
面が耐熱性の優れた保護樹脂(24)によって被覆されてい
る。このため、高温環境下において長期間使用しても、
安定した電気的特性が得られる。従来構造において保護
樹脂を単に耐熱性に優れたポリイミド樹脂によって形成
した場合には、半田が半導体チップの傾斜側面にまわり
込み電気的特性が劣化することがあった。即ち、ポリイ
ミド樹脂等から成る保護樹脂は耐熱性に優れるが、１３
５℃を越える温度に加熱されると軟化し易くなる。この
ため、１３５℃を越える温度（例えば１８５℃程度）の
加熱と１３５℃を大きく下回る温度（例えば５０℃程
度）の冷却を多数回繰り返してダイオードに加えると、
半導体チップの傾斜側面に半田が押し出される。従っ
て、長期間ヒートサイクルが加えられると、漏れ電流の
増大及び耐圧の低下を招く。特に、半導体チップの小さ
い主面側に形成された半田は傾斜側面に沿って回り込み
易い。本実施例のダイオードでは、回り込みの生じ易い
半田(32)の側面において保護樹脂(24)が半導体チップ(2
3)の傾斜側面の延長面よりも径方向で内側に突出して形
成されているので、保護樹脂(24)による半田(32)の回り
込みを阻止する作用が得られる。また、半導体チップ(2
3)の傾斜側面への回り込みが生じ難い他方の主側面で
は、半導体チップ(23)の全主面がリード(22)の第１のヘ
ッダ部(30)に対して均一に薄い半田(33)を介して大面積
のヘッダ部(30)に固着されている。このため、良好な放
熱特性が得られる。

変形例 保護樹脂(24)はポリイミド系樹脂が最適であるが、ポリ
アミド系樹脂であってもよい。ポリイミド系樹脂は、主
鎖中にイミド結合を有する鎖状構造高分子化合物で、信
越化学（株）の製品名ＫＪＲ６５１（シリコン変性ポリ
イミド樹脂）、デュポン社の製品名ＰＩ−２５６０（ポ
リイミド樹脂）、日立化成（株）のＰＩＱと称する樹脂
（ポリイミドイソインドロキナゾリンジオン樹脂）など
がある。また、ポリアミド系樹脂は主鎖中にアミド結合
を有する鎖状構造高分子化合物である。

図示の実施例では、リード(21)の第１のヘッダ部(27)に
第１の主面(35)と第２の主面(36)とを形成する例を示し
たが、リード(22)の第１のヘッダ部(30)に同様の第１の
主面と第２の主面とを形成してもよい。また、第１の主
面(35)は平面である必要はなく部分的に単数又は複数の
凹部が形成されていてもよい。更に、第１の主面(35)は
第２の主面(36)より突出する複数の突起により形成され
ていてもよい。

また、半導体チップ(23)の一方の主面を第１の主面(35)
に固着する半田(32)は第２の主面(36)に達していてもよ
い。但し、半田(32)は半導体チップ(23)の側面を延長し
た平面で囲まれた領域の内側に形成するのが望ましい。

考案の効果 上述のように、本考案の樹脂封止形半導体装置によれ
ば、厳しい環境下においても長時間良好に使用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すダイオードの断面図、
第２図は従来のダイオードの断面図を示す。 (21)……第１のリード、(22)……第２のリード、(23)…
…半導体チップ、(24)……保護樹脂、(25)……樹脂封止
体、(26)(29)……リード部、(27)(30)……第１のヘッダ
部、(28)(31)……第２のヘッダ部、(32)(33)……半田、
(34)……段差部、(35)……第１の主面、(36)……第２の
主面

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】リード部と、該リード部の一端に形成され
   たヘッダ部とをそれぞれ有する第１及び第２のリード
   と、一方の主面が半田を介して前記第１のリードのヘッ
   ダ部に固着され且つ他方の主面が半田を介して前記第２
   のリードのヘッダ部に固着された半導体チップと、該半
   導体チップの側面を被覆する保護樹脂と、前記半導体チ
   ップ、前記保護樹脂、前記第１及び第２のリードの少な
   くとも前記ヘッダ部を含む一端側を被覆する樹脂封止体
   とを有する樹脂封止形半導体装置において、 前記半導体チップには前記一方の主面から他方の主面に
   向かって末広がりとなる傾斜側面が形成され、 前記第１のリードのヘッダ部の主面は前記半導体チップ
   の一方の主面の中央側に対向する第１の主面及び前記半
   導体チップの一方の主面の周辺側に対向する第２の主面
   を有し、 前記半導体チップの一方の主面の周辺側と前記第２の主
   面との間隔は前記半導体チップの一方の主面の中央側と
   前記第１の主面との間隔より大きく、 前記半導体チップの一方の主面にはその略全面に電極が
   形成されており、前記半田は前記半導体チップの一方の
   主面の略全面に広がって形成され、 前記保護樹脂は耐熱性に優れた硬質性の樹脂から成り且
   つ前記半導体チップの側面と前記半導体チップの両主面
   に形成された半田の側面を被覆しており、 前記半導体チップの一方の主面側に形成された半田の側
   面における前記保護樹脂の厚さは前記半導体チップの側
   面及び前記半導体チップの他方の主面側に形成された半
   田の側面における前記保護樹脂の厚さよりも大きく、 前記半導体チップの一方の主面側に形成された半田の側
   面に形成された前記保護樹脂は前記半導体チップの傾斜
   側面の延長面から内側に突出した部分を有することを特
   徴とする樹脂封止形半導体装置。
2. 【請求項２】前記第２のリードのヘッダ部の前記半導体
   チップの他方の主面に対向する部分は同一平面で形成さ
   れており、前記半導体チップの他方の主面にはその略全
   面に電極が形成されて、前記半導体チップの他方の主面
   と前記第２のリードのヘッダ部との間に介在する半田は
   前記半導体チップの他方の主面の略全面に広がってお
   り、その半田の厚みは前記半導体チップの他方の主面の
   全面にわたりほぼ均一に形成されている請求項(1)に記
   載の樹脂封止形半導体装置。
3. 【請求項３】前記保護樹脂はポリイミド系又はポリアミ
   ド系の樹脂から成る請求項(1)又は(2)に記載の樹脂封止
   形半導体装置。