JPH0817952A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0817952A
JPH0817952A JP14636394A JP14636394A JPH0817952A JP H0817952 A JPH0817952 A JP H0817952A JP 14636394 A JP14636394 A JP 14636394A JP 14636394 A JP14636394 A JP 14636394A JP H0817952 A JPH0817952 A JP H0817952A
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semiconductor device
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rays
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Hisamitsu Ishikawa
川 寿 光 石
Isao Baba
場 勲 馬
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Toshiba Corp
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 はんだリフロー過程における熱線加熱による
パッケージの破壊を防止すると共に、パッケージにレー
ザマークを付す際に生じるボンディングワイヤの断線等
の不具合が生じないようにした半導体装置を提供する。 【構成】 半導体パッケージの表面に熱線を反射するよ
うに反射塗料膜が塗布されると共に、この反射塗料膜に
パッケージのマーク付けが行われる。 【効果】 赤外線照射によるはんだリフローの際に、パ
ッケージの温度上昇が抑制され、パッケージの破壊が防
止される。また、パッケージへのマーク付けの際に、パ
ッケージの封止樹脂の消耗がなく、信頼性が向上する。

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
に関するものであり、特に、はんだリフローにより基板
に表面実装される樹脂封止型の半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】表面実装樹脂封止型の半導体装置は、基
板に表面実装して使用されることを前提としてパッケー
ジングされた半導体装置である。この半導体装置の表面
実装は、はんだクリームを基板に印刷し、半導体装置を
接着材を介して基板に装着する。そして、一般的には赤
外線リフロー炉によって赤外線ヒータから熱線としての
赤外線を基板に照射し、はんだを溶融させて半導体装置
の基板への取り付けが行われる。赤外線リフローの温度
は、例えば235℃乃至240℃の範囲で実施される。
【0003】図3は、従来の表面実装樹脂封止型パッケ
ージの半導体装置の一般的な外形TSOP(Thin Small
Outline Package)を示す斜視図である。また、図4
は、図3に示されるA−A’方向における断面図であ
る。図3及び図4において、1は半導体チップ、2はリ
ード、3は半導体チップをリードに固定する絶縁性接着
材、4は半導体チップのパッド電極とリードとを接続す
るボンディングワイヤ、5は半導体チップを保護する封
止樹脂パッケージである。このパッケージの上面には、
レーザによって微細な溝6が彫り込まれ、図3に示すよ
うに、表面に社名、商品名、ロット番号等が表示されて
いる。この表示は印刷によってもなされる。この半導体
装置は、大型の半導体チップをより小型の半導体装置に
組み立てるためにいわゆるLOC(Lead On Chip)構造
の樹脂封止型半導体装置となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のパッケージの表
面は封止樹脂であり、封止樹脂に含有される炭素によ
り、パッケージの色は黒色をしている。炭素は、樹脂の
特性に影響するため、これを除くことができない。樹脂
封止型半導体装置は、通常の環境に放置されると、パッ
ケージの吸湿により、パッケージ内部に水分が溜る。そ
の水分が赤外線リフローにおける高温加熱により瞬間的
に気化膨脹し、パッケージに亀裂、破壊を生じさせ、パ
ッケージの耐湿性を劣化させる。また、亀裂部分の成長
によりパッケージ内部の金属細線を切断する。
【0005】このような問題は、樹脂封止型パッケージ
の大きさに対するこの内部に封止される半導体素子の割
合いが高くなる程、また、パッケージの厚さが薄くなる
程顕著になる傾向がある。
【0006】近年、ワークステーション等のコンピュー
ター機器のダウンサイジングが加速度的に進んでおり、
使用される半導体装置自体にも軽薄短小化が強く要望さ
れている。このため、上記不具合の解決が課題となっ
た。
【0007】また、樹脂封止型半導体装置は、その構造
上の理由により、図4のB部の拡大図である図7に示す
ように、ボンディングワイヤ4が封止樹脂の表面から一
番近い位置に存在している。このため、上記レーザマー
キングによる刻印によってパッケージに必要な表示を行
う場合には、前記ボンディングワイヤ4にまでレーザビ
ームが入り込まないように、彫り(刻印)の深さを制御
する必要がある。特に、前述したTSOP構造では、ボ
ンディングワイヤ4の上部と封止樹脂5の上面との間隔
gが非常に狭い。この間隔gは、一般的に30μmから
70μmの範囲に設定されている。ボンディングワイヤ
4の上部に必要と考えられる10μm程度の樹脂被覆
g’を確保するためには、レーザマーキングによる彫り
の深さを上記間隔に対応して10μmから60μmに設
定し、設定した値を維持するように制御しなければなら
ない。彫りの深さが設定値を超えると、レーザビームに
よってボンディングワイヤ4が切断され、電気回路の断
線不良となる。また、断線不良にまでは至らないとして
も、ボンディングワイヤが封止樹脂から露出し、直接外
気の水分に晒され、外観不良ともなる。ボンディングワ
イヤが露出するに至らぬ場合でも、ボンディングワイヤ
の上部と封止樹脂の上面の間隔が異常に狭くなること
で、封止樹脂表面からの水分侵入により耐湿性不良を引
き起こす、等の不具合が生ずる。
【0008】上述した問題は、LOC構造のパッケージ
以外のもの、例えば、ベッドにチップを載置した後、そ
の周囲に配置された外部接続用端子とチップのパッドと
をボンディングワイヤにより接続し、その後、チップを
樹脂封止して組み立てるようなタイプの、表面実装樹脂
封止型半導体装置(LOC構造に対して従来(Conventio
nal)構造と称される)においても同様である。
【0009】よって、本発明は、はんだリフロー過程に
おける熱線加熱によるパッケージの破壊を防止すると共
に、パッケージにレーザマークを付す際に生じるボンデ
ィングワイヤの断線等の不具合が生じないようにした半
導体装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の半導体装置は、部品を取り付ける基板の表面に
リフローはんだ付される表面実装樹脂封止型パッケージ
の半導体装置において、上記パッケージの、少なくとも
リフローはんだ付の熱源から熱線が照射される面に、こ
の熱線を反射する塗料膜を有する、ことを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明においては、表面実装樹脂封止型半導体
装置が組み立てられた後、そのパッケージの表面に熱線
を反射するように塗料が塗布される。特に、その塗料に
は赤外線を反射するように金属、好ましくは銀Agが含
有されている。
【0012】更に、塗料は微粉砕されたシリコンSiや
ガラス、溶融石英、フッ化カルシウムCaF2 、塩化ナ
トリウムNaCl、塩化カリウムKCl、臭化カリウム
KBr、ヨウ化セシウムCsI、ポリエチレン等のうち
少なくともいずれかあるいはそれ等のうちのいくつかを
含有し、塗布後の塗料膜の表面が所望の粗さとなって熱
線に回折散乱を起こさせる。この塗料膜にレーザマーク
(刻印)を施す。
【0013】この結果、半導体装置を基板に実装するは
んだリフロー過程におけるパッケージの温度上昇が減少
し、パッケージ内水分の加熱膨張よるパッケージのひび
割れが抑制される。また、パッケージ表面に直接所定の
表示を形成するレーザマーキングによるパッケージの封
止樹脂の消耗を回避することが可能となる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1及びその断面図である図5は、本発明の第1の実施例
を示している。図1及び図5において、図3及び図4に
対応する部分には夫々同一符号を付し、かかる部分の説
明は省略する。
【0015】まず、表面実装樹脂封止型の半導体装置
は、従来工程と同様の工程によって組み立てられる。前
述したように、封止樹脂パッケージ5はカーボンを含む
ため、通常黒色である。その後、チップ1を樹脂封止し
た封止樹脂パッケージ5の上部表面の全体に、塗料11
が均一に、例えば1μmから100μmの範囲のいずれ
かの膜厚で塗布される。ローラや刷毛もしくはその他の
方法により塗料11を塗布することができる。塗料11
には、熱線を反射するために金属、好ましくは赤外線を
反射するために銀Agが含有されている。他の金属とし
て、金Au、白金Pt、アルミニウムAl等を使用する
ことが可能である。また、塗料には熱線が回折散乱を起
こすように、微粉砕されたシリコンSiやガラス、溶融
石英、フッ化カルシウムCaF2 、塩化ナトリウムNa
Cl、塩化カリウムKCl、臭化カリウムKBr、ヨウ
化セシウムCsI、ポリエチレンの少なくともいずれ
か、あるいはこれ等のいくつかが含有される。塗布後の
塗料膜の表面は一定以上の粗さを持つ。上述したよう
に、塗料は1μmから100μmの範囲内の膜厚で塗布
されている。この反射塗料は、熱線を吸収しやすい黒色
の封止樹脂を覆う。
【0016】図9は、半導体装置を図示しない基板に実
装する工程において、基板に印刷されたはんだペースト
をリフローさせるために赤外線(IR)を照射している
様子を示している。
【0017】同図においては、基板に対向して位置する
図示しない赤外線の熱源から、樹脂封止パッケージの上
面に赤外線が照射される。パッケージの表面には上述し
た反射塗料が塗布されており、赤外線を反射する。この
ため、赤外線リフロー時にパッケージに吸収される熱が
減少し、パッケージ内部の温度上昇を低減することが出
来る。例えば、反射塗料を塗布することによってパッケ
ージ温度を40℃程度引き下げることが可能となる。ま
た、封止樹脂の表面に塗布された塗料の表面が一定以上
の粗さになっているので、赤外線が反射すると同時に回
折散乱し、赤外線が弱められ、より効果が高められる。
一方、はんだ付されるリード端子部分には、従来通り加
熱が行われる。反射塗料はパッケージの形状に応じて塗
布される。例えば、図示の如き平面型のパッケージの場
合は、上方向から赤外線が照射されるので少なくとも上
面に塗布される。また、図示しないが、上下に長く横幅
が短い竪型のパッケージの場合には、上端面及び側面に
塗布される。
【0018】表面実装樹脂封止型半導体装置は、前述の
パッケージ破壊を回避する為に防湿包装されて出荷され
る。防湿包装を開封した後1週間から2週間以内に使用
しないと、水分の侵入が進み、パッケージ破壊が発生す
るようになるのが一般的である。しかしながら、赤外線
リフロー温度を200℃前後に低下させると吸湿しても
パッケージ破壊が発生しないとの現象が確認されてい
る。従って、本発明を用いてパッケージだけ、パッケー
ジ内部の温度上昇を40℃程度抑制することで、他の部
分のはんだリフローの温度条件を変えることなく、パッ
ケージ破壊をなくすことが可能となる。
【0019】図2及びその断面図である図6は、本発明
の第2の実施例を示している。また、図8は、図6のB
部の拡大図である。図2、図6及び図8において、図
1、図5及び図7と夫々対応する部分には同一符号を付
し、かかる部分の説明は省略する。
【0020】この実施例では、赤外線を反射させる塗料
11にレーザによってマーキングを行い、塗料11に微
細な溝12を彫って、製造者表示や商品名等の必要な表
示(刻印)を行っている。この場合、レーザ加工では、
パッケージ表面に塗布された塗料の厚さに、あるいは厚
さ内に、レーザの彫り込みを制御することが可能であ
り、図8に示されるように、既述した封止樹脂の厚さg
がg’に減少するという不具合は解消される。従って、
封止樹脂パッケージを小型にすることが出来る。
【0021】なお、上述した金属を含んで熱線を反射す
る塗料膜以外にも、熱線、例えば赤外線を反射する塗料
であれば、本発明のパッケージの表面に形成する熱反射
の塗料膜として使用可能である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体装置のパッケージ表面に熱線を反射する塗料を塗布
するので、表面実装過程における熱線(赤外線)加熱に
よるパッケージ温度上昇が抑制され、パッケージの破壊
を防止することが可能となる。また、この塗料の膜にレ
ーザマークを施すことによって、パッケージを彫り込ま
ずに済み、より信頼性の高い表面実装樹脂封止型の半導
体装置を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す斜視図。
【図2】本発明の第2の実施例を示す斜視図。
【図3】従来の表面実装樹脂封止型半導体装置を示す斜
視図。
【図4】図3のA−A′における断面図。
【図5】図1のA−A′における断面図。
【図6】図2のA−A′における断面図。
【図7】図4のB部の拡大図。
【図8】図6のB部の拡大図。
【図9】赤外線リフロー工程において、パッケージ表面
の反射塗料が赤外線を反射し、散乱させることを示す説
明図。
【符号の説明】
1 半導体チップ 2 リード 3 接着剤 4 ボンディングワイヤ 5 封止樹脂 6 彫り溝 11 反射塗料 12 彫り溝

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】部品を取り付ける基板の表面にリフローは
    んだ付される表面実装樹脂封止型パッケージの半導体装
    置であって、 前記パッケージの、少なくともリフローはんだ付の熱源
    から熱線が照射される面に、この熱線を反射する塗料膜
    を有する、 ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記塗料膜が、熱線である赤外線を反射す
    るために金属を含有していることを特徴とする請求項1
    項記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記塗料膜が、熱線である赤外線を反射す
    ると共に、前記赤外線を回折散乱させるように、微粉砕
    されたシリコンSiやガラス、溶融石英、フッ化カルシ
    ウムCaF2 、塩化ナトリウムNaCl、塩化カリウム
    KCl、臭化カリウムKBr、ヨウ化セシウムCsI、
    ポリエチレンのうち、少なくともいずれかを含有する、 ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】前記塗料膜が、レーザ加工により彫り込ま
    れて、塗料膜の一部が刻印表示に利用される、 ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】前記塗料膜が、1μmから100μm範囲
    内の膜厚になるように前記パッケージの表面に塗布され
    る、 ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】前記金属が、銀、金、白金のいずれかであ
    ることを特徴とする、請求項2記載の半導体装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006344994A (ja) * 2006-08-28 2006-12-21 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
WO2014129351A1 (ja) * 2013-02-21 2014-08-28 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル 半導体装置とその製造方法

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