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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- JPH0794637A JPH0794637A JP5233975A JP23397593A JPH0794637A JP H0794637 A JPH0794637 A JP H0794637A JP 5233975 A JP5233975 A JP 5233975A JP 23397593 A JP23397593 A JP 23397593A JP H0794637 A JPH0794637 A JP H0794637A
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】放熱基板と封止樹脂との密着性を改善して両者
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。
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイオード，サイリス
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。
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。
【０００２】
【従来の技術】まず、本発明の実施対象となる樹脂封止
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。
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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記構造の
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。
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。
【０００４】図７（ｃ）はこの境界剥離の生じた状態図
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、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。
【０００５】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
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。
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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
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。
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。
【０００７】また、放熱板と封止樹脂との結合をより一
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。
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。
【０００８】
【作用】上記構成のように、あらかじめ放熱基板の上面
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。
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。
【０００９】また、放熱基板と半導体チップとの間に、
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。
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。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
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。
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。
【００１１】そして、半導体装置を組立てるには、前記
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。
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。
【００１２】実施例２：図３，図４は前記実施例１の構
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。
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。
【００１３】かかる金属ベース板１０を採用することに
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。
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。
【００１４】実施例３：図５，図６は前記実施例１，２
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。
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。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、放
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。
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。
【００１６】また、前記の樹脂膜に加えて、放熱基板と
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。
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。
【図１】本発明の実施例１による樹脂封止形半導体装置
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
の組立構造図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は
（ａ）図の部分拡大図
【図２】図１に採用した放熱基板の構成図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
【図３】本発明の実施例２による樹脂封止形半導体装置
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
の組立構造図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は
（ａ）図の部分拡大図
【図４】図３における皿形金属ベースの構成図であり、
（ａ),（ｂ）はそれぞれ左側，右側用の金属ベースの外
形斜視図
（ａ),（ｂ）はそれぞれ左側，右側用の金属ベースの外
形斜視図
【図５】本発明の実施例３による樹脂封止形半導体装置
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
の組立構造図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は
（ａ）図の部分拡大図
【図６】図５に採用した放熱基板の外形斜視図
【図７】本発明の実施対象となる樹脂封止形半導体装置
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
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
１ 放熱基板 ２ 外囲ケース ３ 絶縁基板 ４ 導体層 ５ 半導体チップ ６ 外部導出端子 ７ 骨材 ８ 封止樹脂 ９ 樹脂膜 １０ 皿形金属ベース １０ａ 側壁部 １０ｂ 投錨穴
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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5233975A JP2973792B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 樹脂封止形半導体装置 |
| DE69417329T DE69417329T2 (de) | 1993-09-21 | 1994-09-20 | In Harz versiegelte Halbleiteranordnung |
| EP94114775A EP0645812B1 (en) | 1993-09-21 | 1994-09-20 | Resin-sealed semiconductor device |
| US08/309,016 US5539253A (en) | 1993-09-21 | 1994-09-20 | Resin-sealed semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5233975A JP2973792B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 樹脂封止形半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794637A true JPH0794637A (ja) | 1995-04-07 |
| JP2973792B2 JP2973792B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=16963575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5233975A Expired - Fee Related JP2973792B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 樹脂封止形半導体装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5539253A (ja) |
| EP (1) | EP0645812B1 (ja) |
| JP (1) | JP2973792B2 (ja) |
| DE (1) | DE69417329T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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