JPH0794637A - 樹脂封止形半導体装置 - Google Patents
樹脂封止形半導体装置Info
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Abstract
間の界面剥離を防止するようにした信頼性の高い樹脂封
止形半導体装置を提供する。 【構成】放熱基板1に搭載した半導体チップ5, 外部導
出端子6を包囲して放熱基板に外囲ケース2を取付け、
かつ該ケース内にガラス粒などの骨材7を混入した封止
樹脂8を充填してなる樹脂封止形半導体装置において、
放熱基板に対し、半導体チップのマウント領域を除いた
放熱基板の残り面域に厚さ200μm程度のエポキシ系
樹脂膜9を被着しておき、該樹脂膜の介在のもとでケー
ス内に充填した封止樹脂と放熱基板との間の接合性強化
を図り、ヒートサイクルなどによる熱膨張差が原因で放
熱基板と封止樹脂との間が剥離するのを抑止する。
Description
タ,トランジスタモジュールなどを対象とした樹脂封止
形半導体装置に関する。
形半導体装置の従来構造を図7に示す。図7(a)にお
いて、1は金属製の放熱基板、2は放熱基板1に接着剤
で接合した樹脂製の外囲ケースであり、放熱基板1の上
には両面にメタライズを施した絶縁基板3,導体層(導
体パターン)4を介して左右に並ぶ二個の半導体チップ
5が半田接合して搭載され、また各半導体チップ5の上
面電極,および導体層4に接続した外部導出端子6が外
囲ケース2を貫通して引出してあり、さらに外囲ケース
2の内部にはガラス,石英粒などの骨材7を混入したエ
ポキシ樹脂などの封止樹脂8が充填されている。なお、
前記の骨材7は封止樹脂8の充填量節減と封止樹脂を硬
化した後の強度を高めるためのものである。
樹脂封止形半導体装置では、温度サイクル試験などによ
りヒートサイクルが加わると、放熱基板1と封止樹脂8
との間に剥離が生じ、これが基で様々なトラブル,欠陥
が発生する。すなわち、図7(b)で表すように、温度
サイクル試験などで半導体装置が昇温した場合に、厚さ
3mm程度の放熱基板1の熱膨張による変位は仮想の座標
軸X−Y−Zに対してX−Y方向Pとなる。これに対
し、立体構造の外囲ケース2,およびケース内に充填し
た封止樹脂8は金属製の放熱板1と熱膨張率が異なり、
かつ熱膨張による変位はX−Y−Zの合成方向Qとな
り、放熱板1との間は相対変位によって引張り力が作用
する。しかも、放熱板1と封止樹脂8との間の界面には
封止樹脂に混入したガラス粒などの骨材7が多数存在し
ており、かつこの骨材7が放熱板1の板面に直接接して
放熱板1と封止樹脂8との接合面積を制限しているの
で、両者間の接合強度が低まる。このために、前記の熱
膨張差,相対変位に起因して放熱基板1と外囲ケース2
に充填した封止樹脂8との界面に剥離が容易に発生し、
これに連れて放熱基板1と外囲ケース2との接着面も剥
離するようになる。
であり、図中のgは剥離によって放熱基板1と外囲ケー
ス2,封止樹脂8との間に生じた隙間を表している。こ
の剥離状態になると、隙間gを通じて外部から湿気が侵
入して耐湿劣化を来すほか、導体層4に半田付けされて
いる半導体チップ5には大きな応力が加わってクラッ
ク,割れなどを引き起こすことがあり、このことが製品
の信頼性,良品率を低下させる大きな原因となってい
る。
であり、その目的は前記課題を解決し、放熱基板と封止
樹脂との密着性を改善して界面剥離の発生を抑止するよ
うにした高信頼性の樹脂封止形半導体装置を提供するこ
とにある。
り、放熱基板の上面にあらかじめ樹脂膜を被着しておく
ことにより達成される。そして、前記の樹脂膜は厚さ2
00μm程度のエポキシ系樹脂膜で形成するのがよく、
かつ樹脂膜は、半導体チップのマウント部分を除いた放
熱基板の残り面域に被着するか、あるいは放熱基板の全
面域に被着した上でその上に導体層を介して半導体チッ
プを搭載するなどして実施できる。
層強化するための手段として、放熱基板と半導体チップ
との間に、側壁部に封止樹脂の入り込む投錨穴を穿孔し
た皿形の金属ベースを介装した構成もある。
に金属との接合性がよいエポキシ樹脂系の樹脂膜を被着
しておけば、その後の工程で外囲ケース内に充填した封
止樹脂は同質の前記樹脂膜に密着接合する。しかも、封
止樹脂に混入した骨材は放熱基板と封止樹脂との間の界
面で放熱基板に直接接触し合うことがなく、これにより
総合的に放熱基板と封止樹脂との接合強度が高まる。し
たがって、温度サイクル試験などにより半導体装置自身
にヒートサイクルが加わっても、放熱基板と封止樹脂と
の間で剥離が簡単に生じたり、半導体チップにクラッ
ク,割れなどが生じるのを防止できる。
衝立状に起立した側壁部に封止樹脂の入り込む投錨穴を
穿孔した皿形の金属ベースを介装することにより、封止
樹脂を充填した際に、樹脂の一部が金属ベースの側壁に
穿孔した穴に入り込んで硬化することになるので、その
投錨効果により放熱基板と封止樹脂の結合がより一層強
化される。
する。なお、各実施例において、図7と同一部材には同
じ符号が付してある。 実施例1:図1,図2において、半導体装置の組立構造
は基本的に図7(a)と同じであるが、特に放熱基板1
の上面には、図2で示すように半導体チップ5のマウン
ト領域Aを除く残り面域(斜線を付した面域)に樹脂膜
9をあらかじめ被着しておく。この樹脂膜9は、金属と
の接着性がよいエポキシ系樹脂を用いてその被着面域に
200μm程度の厚さに塗布して形成するものとする。
のようにあらかじめ樹脂膜9を被着しておいた放熱基板
1に対し、絶縁基板3,導体層4,半導体チップ5,外
部導出端子6の組立体を前記のチップマウント領域Aに
位置決めして搭載,固定する。次に放熱基板1の上に外
囲ケース2を被せて接着剤で接合した後、外囲ケース2
の内部空間にガラス粒などの骨材7を混入した封止樹脂
8を充填,硬化させて製品を完成する。
成に封止樹脂との結合強化手段を追加装備した改良実施
例を示すものである。この実施例においては、放熱基板
1の上に並ぶ左右二組の半導体チップ5と絶縁基板3と
の間に、それぞれ図4(a),(b)で示すような皿形金
属ベース10が介装されている。この金属ベース10
は、図4で示すように底板の周縁から衝立状に起立する
側壁部10aに封止樹脂の入り込む投錨穴10bが分散
して穿孔してあり、ベース板の表裏両面が半導体チップ
5,絶縁基板3のメタライズ層に半田付けされている。
より、図3(b)で示すように外囲ケース2内に封止樹
脂8を充填した際には、樹脂の一部が金属ベース10の
側壁部に穿孔した穴10bに入り込んで硬化する。した
がって、放熱基板1に被着した樹脂膜9による封止樹脂
8との間の接合力向上,および前記穴10bによる投錨
効果との相乗効果により放熱基板1と封止樹脂8との結
合がより一層強化されることになる。
の応用実施例を示すものであり、この実施例において
は、図6で示すように半導体チップ5のマウント領域を
含めて放熱基板1の全面域に樹脂膜9が被着されてお
り、かつこの樹脂層9を絶縁層として半導体チップ5が
実施例2で述べたと同様な皿形金属ベース10および導
体層4を介して放熱基板1の上に搭載されている。これ
により、実施例1,2における絶縁基板3が省略できて
構造が簡素化される。
熱基板の上面にエポキシ樹脂系などの樹脂を被着して外
囲ケース内に充填した封止樹脂との界面に樹脂膜を形成
しておくことにより、封止樹脂に混入したガラス粒など
の骨材に阻害されることなく、放熱基板と封止樹脂との
間の接合性が改善される。したがって、温度サイクル試
験などにより半導体装置にヒートサイクルが加わった場
合でも、放熱基板と封止樹脂との間の剥離を良好に防ぐ
ことができ、これにより製品の信頼性,良品率の向上化
が図れる。
半導体チップとの間に投錨穴を穿孔した皿形金属ベース
を介装した構成を採用することにより、放熱基板と封止
樹脂との結合がより一層強化される。
の組立構造図であり、(a)は縦断面図、(b)は
(a)図の部分拡大図
(a)は平面図、(b)は側面図
の組立構造図であり、(a)は縦断面図、(b)は
(a)図の部分拡大図
(a),(b)はそれぞれ左側,右側用の金属ベースの外
形斜視図
の組立構造図であり、(a)は縦断面図、(b)は
(a)図の部分拡大図
の従来構成図であり、(a)は組立構造の縦断面図、
(b)は昇温に伴う各部の熱膨張の変位方向を表した説
明図、(c)は放熱基板と封止樹脂との間に剥離が生じ
た欠陥状態を表す図
Claims (5)
- 【請求項1】放熱基板上に搭載した半導体チップ, 外部
導出端子を包囲して放熱基板に外囲ケースを取付け、か
つ該ケース内にガラス粒などの骨材を混入した封止樹脂
を充填してなる樹脂封止形半導体装置において、放熱基
板の上面にあらかじめ樹脂膜を被着したことを特徴とす
る樹脂封止形半導体装置。 - 【請求項2】請求項1記載の半導体装置において、樹脂
膜が厚さ200μm程度のエポキシ系樹脂膜であること
を特徴とする樹脂封止形半導体装置。 - 【請求項3】請求項1,または2記載の半導体装置にお
いて、樹脂膜を、半導体チップのマウント部分を除いた
放熱基板の残り面域に被着したことを特徴とする樹脂封
止形半導体装置。 - 【請求項4】請求項1,または2記載の半導体装置にお
いて、樹脂膜を、放熱基板の全面域に被着し、該樹脂膜
の上に導体層を介して半導体チップを搭載したことを特
徴とする樹脂封止形半導体装置。 - 【請求項5】請求項1ないし4のいずれかの項に記載の
半導体装置において、放熱基板と半導体チップとの間
に、側壁部に封止樹脂の入り込む投錨穴を穿孔した皿形
の金属ベースを介装したことを特徴とする樹脂封止形半
導体装置。
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