JPH0750758B2 - 耐熱性樹脂封止半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は樹脂で封止される半導体装置に係り、特に半田
付け実装時の加熱に対して、樹脂クラックを発生させな
くすることに好適な構造に関する。

〔従来の技術〕

半導体素子を樹脂で封止した構造のパッケージは、樹脂
主成分が有機物であるため、雰囲気中に含まれる水蒸気
を多かれ少なかれ吸湿してしまうが、この吸湿量が多く
なると半田付け等の基板への接続実装時に樹脂にクラッ
クが発生することが、知られている。このメカニズムと
しては、沖電気研究開発第128号、Vol.52,No.4,P73〜78
（1985）及び特開昭60−208847にも述べられている様
に、樹脂中に含まれている水分が、実装時の加熱により
水蒸気となり、樹脂パッケージ内部の水蒸気圧が高くな
って、終に樹脂クラックに至ると考えられている。特に
フッ素系不活性液体の高温蒸気中での半田リフロー（VP
S:Vaper phase Soldering）や、赤外線加熱等による半
田付けでは樹脂パッケージ全体が高温状態になるため、
クラックが発生し易い。この対策としては、樹脂封止半
導体の保管における湿度管理等を行う必要があるが、構
造面では前記引用文献に示された例が公知となってい
る。即ち、第６図において、半導体素子１をタブフレー
ム２に固着し、リードピン３と上記半導体素子１をワイ
ヤ４によって電気的に接続した後、樹脂５で封止を行う
が、この時、上記樹脂５の形状として、水蒸気排出孔９
を設けて、高温加熱時のパッケージ内部水蒸気圧が高く
ならない様にするものである。しかし、この構造では水
蒸気排出孔９から逆に雰囲気中水分や汚染物がパッケー
ジ内部に侵入し易く、タブフレーム２及び半導体素子１
と樹脂５との界面に隙間が存在すると、金属部の腐食及
び半導体素子の電気特性劣化の危険性が存在する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、雰囲気中水分や外部汚染物による内部
金属腐食や電気的特性劣化に対する耐性確保が不充分で
あるという問題があった。

本発明の目的は、上記問題が生じる様な構造上の変更を
行わず、樹脂パッケージの吸湿量を低減させて、高温加
熱時に樹脂クラックを発生させない耐熱性パッケージを
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、樹脂パッケージの上面または下面の一方の
面、あるいは上下両面に水分の透過を防止できる材料か
らなる箔または板を接着した構造とすることにより、達
成される。

〔作用〕

樹脂パッケージに接着した箔または板は、雰囲気に直接
接する樹脂表面積、即ち雰囲気中水分が侵入するための
面積を著しく減少させ、かつ上記箔または板自身は水分
を透過させないため、樹脂パッケージの吸湿量を大幅に
低減させることができる。

また樹脂パッケージ上面に金属光沢を有する箔または板
を接着すれば、赤外線照射による半田リフロー時に赤外
線を反射して、樹脂パッケージの温度上昇を抑制するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第５図により説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示す樹脂封止パッケー
ジの断面図。第２図は該実施例の効果を示す。第３図〜
第５図は他の実施例を示す断面図である。

第１図において、半導体素子１はタブフレーム２に固着
され、リードピン３はワイヤ４によって上記半導体素子
１と電気的に接続されている。全体はリードピン３の外
部接続部を除いて樹脂５で封止されている。樹脂５の上
面及び下面にはアルミ箔６が接着剤７により接着されて
いる。第１図に示した構造において、雰囲気中の水分が
樹脂５に侵入する量は、アルミ箔６によって大幅に低減
される。

第２図は、第１図に示した構造の試料と、比較のため、
アルミ箔を貼付しない試料及び樹脂の下面のみにアルミ
箔を貼付した試料の３種類を吸湿させた後、Vaper phas
e Solderingにより加熱した実験結果を示している。加
湿条件は65℃、95％RH、168h放置であるが、吸湿量はア
ルミ箔を樹脂パッケージの下面または上下両面に貼付す
ることにより低減されている。Vaper phase Soldering
の条件は、215℃、150秒であるが、クラックはアルミ箔
の貼付無しで殆んどの試料で発生しているのに対し、ア
ルミ箔を樹脂パッケージの少くとも片面に貼付した試料
では発生していない。

以上の様に、樹脂パッケージの表面（裏面）にアルミ箔
を貼り付けることにより、樹脂の吸湿量を低く抑えるこ
とができ、従ってVaper phase Solderingの様な高温加
熱時の樹脂パッケージ内部での水蒸気圧上昇を抑えるこ
とが出来るので、樹脂クラックの発生を防止することが
できる。従って、アルミ箔の貼付方法としては、第１
図，第２図に示した以外に、樹脂５の上面のみに貼付し
ても良い。また本実施例ではアルミ箔を用いたが、樹脂
が吸湿することを防ぐのが目的であるから、他の水分透
過を防止する材料を用いることもできる。従って箔また
は板の厚さも規定する必要はない。また樹脂パッケージ
上面にアルミ箔の様な金属光沢を有するものを貼付する
と、赤外線による半田付け方法では、赤外線を反射し
て、樹脂パッケージの温度上昇を抑制することができ、
吸湿量低減と合わせて、樹脂クラックに対して二重の効
果が得られる。

次に第３図に他の実施例を示す。樹脂５の下面に貼付す
るアルミ箔６は、上下両面に接着剤７の層を有し、更に
最下面に例えば紙でできている接着防止層８が貼付され
ている。このパッケージをプリント基板等に接続する際
には、上記接着防止層８のみを除去して、所定の位置に
接着剤７によりパッケージを仮固定できる。

次に第４図にもう一つの他の実施例を示す。樹脂５の表
面に貼付するアルミ箔６の表面に、例えば有機物膜の様
な電気的な絶縁性の高い絶縁物層10を施す。該絶縁物層
10は、プリント基板上の配線や他の部品と上記アルミ箔
６との電気的接触を防止する効果を有する。

次に金属以外の、水分透過を防止する材料を用いた実施
例を第５図に示す。樹脂５の表面にはアルミマイト箔11
を接着剤７によって貼付する。アルマイト箔11は電気的
絶縁性が高く、本実施例は前記した第４図での実施例と
同様の効果を有する。

以上、第１図〜第５図の実施例においては、プリント基
板等に接続する形態として、リードピンを基板の穴に挿
入しない、いわゆる面実装型についてのみ示したが、も
ちろんこれに限定されるものではなく、基板の穴にリー
ドピンを挿入して接続する、いわゆる挿入型パッケージ
についても適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、樹脂封止半導体装置の樹脂内への水分
侵入を低減できる。また赤外線加熱での樹脂の赤外線吸
収量を大幅に低減できる。従って半田付け等の接続実装
時に樹脂に発生するクラックを防止する効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の樹脂封止半導体装置の縦断
面図、第２図は第１図の実施例の効果を示す実験デー
タ、第３図及び第５図は他の実施例の樹脂封止半導体装
置の縦断面図である。第６図は、従来技術を示す縦断面
図。 １…半導体素子,2…タブフレーム,3…リードピン,4…ワ
イヤ,5…樹脂,6…アルミ箔,7…接着剤,8…接着防止層,9
…水蒸気排出孔,10…絶縁物層,11…アルマイト箔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 崎元 正教 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 西 邦彦 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所武蔵工場内 (56)参考文献 特開 昭57−196547（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体素子を樹脂で封止してなる耐熱性樹
   脂封止半導体装置において、 該封止樹脂の外部上表面に接着層を設けた金属箔を設
   け、 上記封止樹脂の外部下表面に、両面に接着層を設けた金
   属箔を設け、 さらに最下面を紙の接着防止層により構成したことを特
   徴とする耐熱性樹脂封止半導体装置。
2. 【請求項２】半導体素子を樹脂で封止してなる耐熱性樹
   脂封止半導体装置において、 該封止樹脂の外部上下表面に接着層を設けた金属箔を設
   け、 該金属箔の表面に、電気的絶縁性の高い有機物絶縁層を
   施したことを特徴とする耐熱性樹脂封止半導体装置。