JPS63291440A - 半導体搭載用基板および半導体パッケ−ジ - Google Patents

半導体搭載用基板および半導体パッケ−ジ

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JPS63291440A
JPS63291440A JP12761187A JP12761187A JPS63291440A JP S63291440 A JPS63291440 A JP S63291440A JP 12761187 A JP12761187 A JP 12761187A JP 12761187 A JP12761187 A JP 12761187A JP S63291440 A JPS63291440 A JP S63291440A
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JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor element
semiconductor
resin
conductor circuit
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12761187A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaya Tsujimoto
雅哉 辻本
Taro Fukui
太郎 福井
Shinji Hashimoto
真治 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63291440A publication Critical patent/JPS63291440A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

Landscapes

  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、いわゆるPGA (ビングリッドアレイ)
パフケージと呼ばれている半導体パッケージに関する。
〔背景技術〕
ICチップの大型化や多ピン化に対応した新しい半導体
パッケージとして、PGA型パッケージが実用化されて
いる。これまで、このPGA型パッケージは、セラミッ
クで気密封止したものが主流を占めており、エポキシ樹
脂を使用したトランスファ成形のDIP (デュアルイ
ンラインパッケージ)と比べて高価であった。しかし、
ゲートアレイやマイクロプロセッサ、CPU等を民生用
や産業機器用に供給するためには、DIPと同等以上の
信頼性をもち、かつ、低価格のPGA型パッケージが必
要であった。
このような事情から、プリント配線板加工を応用したプ
ラスチックPGA型の半導体パッケージが種々開発され
てきている。
これまでのところ、プラスチックPGA型の半導体パッ
ケージとしては、第3図や第4図に示したものが主流を
占めていた。第3図に示したプラスチックPGA型の半
導体パッケージは、基板1表面に半導体素子を搭載し、
この半導体素子2と基板1表面に形成された導体回路4
とをボンディングワイヤ3で電気的に接続して、これら
半導体素子2とボンディングワイヤ3とを樹脂7で封止
したものである。第4図に示したプラスチックPGA型
の半導体パッケージは、樹脂で封止する代わりに金属製
のキャップ8で覆い、基板1と金属製のキャップ8との
接触面のみを樹脂7で接着するようにしたものである。
両図中、5は絶縁層、6は導体回路4と接続されたリー
ドビンである。
しかしながら、これらのプラスチックPGA型の半導体
パッケージは、低価格であるものの、第3図のものでは
基板1と樹脂7との接着界面から、第4図のものでは金
属製キャンプ8と樹脂7との接着界面からそれぞれ水が
侵入しやすいため、耐湿性が低く、PCT(プレッシャ
クン力テスト)に対する信頼性が極めて悪かった。
そこで、最近、第6図にみるように、基板1の表面およ
び端面を樹脂7で覆い、さらに、その樹脂7に金属製の
ケース10を被せた半導体パッケージが開発された。他
方、本発明者らも、第5図にみるように、金属製キャッ
プ8の周囲を樹脂7で封止したプラスチックPGA型の
半導体パッケージを開発した。図中、9は樹脂7が流出
しないようにするための枠である。
これら半導体パッケージは、接着界面における水分の侵
入距離が長くされているため、接着界面からの水分の侵
入が抑えられているが、基板1の裏面などから基板内を
通って侵入する水分に対しては無力であった。
その後、本発明者らは、第7図にみるように、基板1が
金属製ケースIOに充填された樹脂7に埋没されている
半導体パッケージを開発した(特願昭61−27242
8号)。図中、11はケースlOの底と半導体素子2お
よびボンディングワイヤ3とを離間するための突出部で
ある。この半導体パッケージは、他の半導体パッケージ
と比べて、PCT信頓性が飛躍的に向上していた。しか
し、熱ストレスに対して弱く、チップ割れ、ワイヤ切れ
、パフシヘーション割れを引き起こし易くて、ヒートサ
イクル試験での信頼性では第4図または第5図に示した
ものよりも劣っていた。
そこで本発明者らはさらに、第8図社内番号61−14
281232および第9図社内番号61−142812
33にみるように、半導体素子2およびボンディングワ
イヤ3の周囲を中空のまま残した状態で、基板1が金属
性ケース10に充填された樹脂7に埋没されている半導
体パンケージを開発した(特願昭62−038331号
、特願昭62−041705号)。図中、13は半導体
素子およびボンディングワイヤの周囲の中空部、14.
10aはその中空部を設けるための突出部および仕切り
である。これら2種の半導体パッケージは、他の半導体
パンケージ−と比べて、PCT信頼性およびヒートサイ
クル信頼性がともに高いものとなっていた。しかし、基
板を1つ1つケースに入れるのは生産性が悪く大量に生
産する場合にはコストが高いものとなってしまっていた
〔発明の目的〕
この発明は、以上の事情に鑑みて、PCT信頓性および
ヒートサイクル信顛が高く、しかも生産性が良(、コス
トの低い半導体搭載用基板および半導体パッケージを提
供することを目的としている。
〔発明の開示〕
この発明は、前記目的を達成するため、表面に半導体素
子搭載部および導体回路が設けられ、この導体回路に接
続されたリードピンが裏面から表面に突出している基板
が、前記半導体素子搭載部および半導体素子とボンディ
ングワイヤで接続するための導体回路の一部を残して、
成形により樹脂中に埋没されている半導体搭載用基板お
よびこの半導体搭載用基板に半導体素子を搭載し、導体
回路とボンディングワイヤで接続した後、蓋と前記樹脂
を接合することにより、半導体素子およびボンディング
ワイヤ周囲に密閉された中空部を設けることを特徴とす
る半導体パッケージをその要旨とする。
以下に、この発明を、その一実施例をあられす図面を参
照しながら詳しく説明する。
第1図は、この発明にかかる半導体搭載用基板および半
導体パフケージの一実施例をあられしている。図にみる
ように、この半導体搭載用基板は、基板1が半導体素子
搭載部および導体回路のボンディングワイヤとの接続部
分を除いて、成形により樹脂7中に埋没されており、半
導体パッケージは、半導体素子を搭載し、ワイヤボンデ
ィングした後、蓋15によってシールされている。半導
体素子搭載用基板は、基板1の表面に導体回路4が形成
され、この導体回路4と接続されたリードピン6が、基
板lをつらぬいて裏面から表面に突出しており、またこ
の導体回路4はボンディングワイヤとの接続部を除いて
絶縁層5で覆われた上に、さらに樹脂7中に埋没されて
いる。ただし、絶縁層5はその上から樹脂7によって覆
われるので、必ずしも必要とはしない。M2Sは、半導
体素子およびボンディングワイヤの周囲の中空部13を
保持、密閉できるものであれば、いかなる材質、形状の
ものでも良く、接着材7aによって、成形された樹脂7
に接着され、中空部13を密閉している。例えば、蓋1
5としては樹脂7と同じ材料によって正方形や丸形の板
状に成形したものや、F e % Aβ等の金属をその
材質としたものを用いることができる。接着材7aとし
ては、樹脂7と同じ樹脂を用いるのが好ましいが、樹脂
7が熱可塑性で、ff115も同じ材質の場合には、熱
融着によって接着することもできるので、接着材7aは
なくても良い。この接着材7aは、図では厚みを持たせ
てあられしているが、実際はもっと薄膜状になっている
以上にみてきたように、この半導体パッケージは、基板
lが半導体素子2およびボンディングワイヤ3の周囲1
3を除いて表面、端面、裏面とも全面が、成形により樹
脂7で覆われている。成形により樹脂で覆う場合、液状
樹脂によるキャスティングという方法もあるが、DTP
に用いられる封止用成形材料を用いる事もでき、これを
用いると、耐湿性が非常に向上し、第7図ないし第9図
のパッケージよりもPCT信頼性が高いものとなった。
しかも、この半導体パッケージは、半導体素子2および
ボンディングワイヤ3の周囲13が中空とされている。
そのため、つぎの点で優れている。つまり、半導体素子
2およびボンディングワイヤ3を樹脂7で直接封じ込む
と、樹脂7と半導体素子2またはボンディングワイヤ3
との膨張係数の差により、ワイヤ切れ、チップ割れ、パ
ッシベーション割れを引き起こすが、この発明にかかる
半導体パフケージのように、半導体素子2およびボンデ
ィングワイヤ3の周囲13が中空とされていると、半導
体素子2およびボンディングワイヤ3に熱ストレスがか
かることがないので、チップ割れ、ワイヤきれ、パンシ
ベーション割れが起こり難く、第8図ないし第9図と同
等にヒートサイクル試験での信頬性が良いものとなった
また、第8図ないし第9図の半導体パッケージは、高価
な金型を必要としないので、少量生産の場合は安価に得
られるが、基板を1つ1つケースに入れるのは生産性が
悪く、大量生産には向かず、さらに、ケース1つ1つの
値段もPGAのコストに含まれることになり、逆にコス
トが高くなってしまう。実際にPGAのようなパッケー
ジでは、中の半導体素子は違っても、基板の方はリード
ピンの本数を数種類に限って、大量に生産する場合が多
い。従って本発明の半導体パッケージの方が、安価に作
成できる場合が多い。
第2図は、別の実施例をあられしている。第2図に示し
た半導体パッケージは、基板1を樹脂7で覆う際に、金
属性のシール用金具16を一体成形し、これと金属性の
1i15aをハーメチクシールにより封止したものであ
る。この場合の金属製の蓋15 aおよびシール用金具
16は、半導体素子2およびボンディングワイヤ3の周
囲の空間13を保持、密閉できるものであれば、Fe、
Alなどいかなる材質、形状のものであってもよい。
とくに、防錆や絶縁の観点から、表面を酸化処理または
塗装など、絶縁処理したものが好ましい。
シール用金具16と金属製fi 15 aとを一体化す
るためのハーメチック封止方法は、抵抗溶接法、ハンダ
封止法、冷間溶接法など気体が通過できないようにする
ことができれば、いかなる方法で行ってもよい。
この発明で蓋を接着する際には、完成した半導体パッケ
ージの半導体素子およびボンディングワイヤの周囲の中
空部には、湿気はもちろん活性ガス等が存在しないこと
が好ましいので、乾燥空気雰囲気下、さらには、不活性
ガス雰囲気下で行なうのが好ましい。
この発明で使用される樹脂は、1液性、2液性DIP用
成形材料、その他いかなる封止用の樹脂であってもよい
なお、本発明の場合、搭載する素子表面に、さらに保護
膜(たとえばシリコンやジャンクションコートなど)を
施すと、たとえ水分が侵入したとしても、なおpcT(
ffi性を維持できる効果がある。
上記実施例にかかる半導体パッケージの信頼性をみるた
め、PCT試験およびヒートサイクル試験を行った。比
較のために、第3図ないし第9図にみる半導体パッケー
ジについても、PCT試験およびヒートサイクル試験を
行った。
各半導体パッケージについて、第1表に示した条件以外
は、以下に示す条件とした。
半導体素子:C−MO3素子 基板二64ピンのプラスチックPGA基板中空部内の気
体:窒素 金属性部品の表面処理方法二酸化処理 サンプル数:n=50 POT試験条件:2気圧、121℃ PCT信顛性評価方法:累積不良率が50%となる時間 ヒートサイクル試験条件:気相、−65℃30分→室温
5分−150℃30分 ヒートサイクル信頼性評価方法;累積不良率が50%と
なる時間 上記条件により行ったPCT試験、ヒートサイクル試験
の結果および大量生産時の相対的な生産性を第2表に示
す。
[以下、余白] 第   2   表 第2表にみるように、実施例1〜5は、PCT信頼性お
よびヒートサイクル信頼性がともに良い。
特に実施例4.5では、PCT信頼性が良い。これに対
し、比較例1〜5は、せいぜい何れが一方の信頼性が良
いにとどまり、両信頼性がよいものはない。また比較例
6.7は、PCT信頼性およびヒートサイクル信頼性が
ともに良いが、ケースが必要となるために先に記述した
ように、大量生産には向かず、手間とコストがかがる。
この結果から、この発明にかかる半導体パッケージは、
PCT信頼性およびヒートサイクル信頼性がともに高く
、しかも生産性が良くコストが低いものであることがわ
かる。
この発明にかかる半導体搭載用基板および半導体パンケ
ージは、前記実施例に限定されない。
〔発明の効果〕
以上に説明してきたように、この発明にががる半導体搭
載用基板は、表面に半導体素子搭載部および導体回路が
設けられ、この導体回路に接続されたリードビンが裏面
から表面に突出している基板が、前記半導体素子搭載部
および半導体素子とボンディングワイヤで接続するため
の導体回路の一部を残して、成形により樹脂中に埋没さ
れていることを特徴とし、また半導体パッケージは、前
記半導体搭載用基板に半導体を搭載し、導体回路とボン
ディングワイヤで接続した後、蓋と前記樹脂を接着する
ことにより、半導体素子およびボンディングワイヤ周囲
に密閉された中空部を設けることを特徴としているため
、PCT信頬性およびヒートサイクル信鎖性がともに高
く、しかも生産性が良くコストの低いものとなっている
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかる半導体パンケージの一実施例
をあられす断面図、第2図は別の実施例をあられす断面
図、第3図および第4図は従来の半導体パッケージをあ
られす断面図、第5図ないし第9図は最近開発された半
導体パンケージをあられす断面図である。 1・・・基板、2・・・半導体素子、3・・・ボンディ
ングワイヤ、4・・・導体回路、5・・・絶縁層、6・
・・リードピン、7・・・樹脂、7a・・・接着剤、1
3・・・半導体素子およびボンディングワイヤの周囲(
中空部)、15・・・蓋、15a・・・金属性の蓋、1
6・・・シール用金具

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面に半導体素子搭載部および導体回路が設けら
    れ、この導体回路に接続されたリードピンが裏面から表
    面に突出している基板が、前記半導体素子搭載部および
    半導体素子とボンディングワイヤで接続するための導体
    回路の一部を残して、成形により樹脂中に埋没されてい
    ることを特徴とする半導体搭載用基板。
  2. (2)表面に半導体素子搭載部および導体回路が設けら
    れ、この導体回路に接続されたリードピンが裏面から表
    面に突出している基板が、前記半導体素子搭載部および
    半導体素子とボンディングワイヤで接続するための導体
    回路の一部を残して、成形により樹脂中に埋没してなる
    半導体搭載用基板に半導体素子を搭載し、導体回路とボ
    ンディングワイヤで接続した後、蓋をして半導体素子お
    よびボンディングワイヤ周囲の空間を密閉したことを特
    徴とする半導体パッケージ。
  3. (3)蓋が金属製であることを特徴とする特許請求の範
    囲第2項記載の半導体パッケージ。
  4. (4)基板が埋没成形される際に、金属製のシール用金
    具を半導体素子搭載部の周囲に、前記金具が露出するよ
    うにして一体成形し、前記金具と金属製の蓋をハーメチ
    ックシールしたことを特徴とする特許請求の範囲第2項
    または第3項記載の半導体パッケージ。
JP12761187A 1987-05-25 1987-05-25 半導体搭載用基板および半導体パッケ−ジ Pending JPS63291440A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014522102A (ja) * 2011-07-29 2014-08-28 エプコス アクチエンゲゼルシャフト 半導体チップのハウジングおよびハウジングを有する半導体チップ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014522102A (ja) * 2011-07-29 2014-08-28 エプコス アクチエンゲゼルシャフト 半導体チップのハウジングおよびハウジングを有する半導体チップ
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