JP2000200864A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JP2000200864A
JP2000200864A JP11211502A JP21150299A JP2000200864A JP 2000200864 A JP2000200864 A JP 2000200864A JP 11211502 A JP11211502 A JP 11211502A JP 21150299 A JP21150299 A JP 21150299A JP 2000200864 A JP2000200864 A JP 2000200864A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
semiconductor device
heat
sealing
temperature
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.)
Withdrawn
Application number
JP11211502A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideyuki Takahashi
秀幸 高橋
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP11211502A priority Critical patent/JP2000200864A/ja
Publication of JP2000200864A publication Critical patent/JP2000200864A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50Bond wires
    • H10W72/551Materials of bond wires
    • H10W72/552Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
    • H10W72/5522Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising gold [Au]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/751Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
    • H10W90/756Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リフロー時の耐クラック性に優れた半導体装
置を提供する。 【解決手段】 リードフレームのダイパッド2上に搭載
された半導体チップ3を封止する封止樹脂6の材料とし
て、エポキシ系樹脂に耐熱性の熱可塑性樹脂または耐熱
性の熱硬化性樹脂を配合してポリマーアロイ化したもの
を用い、これによって封止樹脂6のガラス転移温度をパ
ッケージ実装温度以上に高めた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リードフレーム等
の基板に搭載された半導体チップを封止樹脂にて封止し
てなる、樹脂封止型の半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】樹脂封止型の半導体装置には、QFP(Q
uad Flat Package) 、SOP(Small Out-line Package)
など、種々のパッケージ形態のものがある。この種の半
導体装置では、リードフレーム等の基板上に半導体チッ
プを搭載するとともに、半導体チップ上に形成された電
極パッドとこれに対応する基板電極とをワイヤ等を介し
て接続し、それらを封止樹脂によって封止した構造とな
っている。
【0003】これまで、封止樹脂の材料としては、物性
の異なる数種類のエポキシ樹脂(例えば、オルソクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂にビフェニルや多官能エ
ポキシ等)を配合したり、その配合比を変えて、さらに
硬化剤に工夫を凝らしたものが数多く提示されている。
【0004】また、モールドコンパウンドの中に配合さ
れるフィラー(一般的にはシリカを使用)の量を増やし
たり、フィラーの形状として破砕状、球状のものをバラ
ンス良く併用し、再密充填構造でフィラー量を出来るだ
け増やす試みもなされている。さらに、成型時の流動性
を確保するために、球形のフィラーの採用と併せて、封
止樹脂の原料に分子量の小さいエポキシ樹脂を採用する
など、物性改善のための様々な封止材料が作り出されて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら現状にお
いては、エポキシ系樹脂単独での特性改善が限界のレベ
ルに達しつつあり、これ以上の改善は困難な状況になっ
ている。また、物性改善を優先するあまり、成型性や生
産性がなおざりにされ、コスト的にも高くなる傾向にあ
る。さらに、エポキシ樹脂の有する接着性、吸湿性、機
械物性などの優れた特性を保持するために、エポキシ系
樹脂単独で改善された封止樹脂(モールドコンパウン
ド)では、その耐熱性の指標となるガラス転移温度(T
g)が150〜170℃の範囲に限られている。
【0006】これに対して、半導体装置(パッケージ)
をマザーボード等に実装するときの半田リフロー温度
(パッケージ実装温度)は通常220〜260℃であ
り、現状の封止材料(エポキシ系樹脂)では、そのガラ
ス転移温度がこれを大きく下回っている。ここで、封止
材料の温度による寸法変化は、そのガラス転移温度の高
低によって大きく左右される。すなわち、図2に示すよ
うに、封止材料の線膨張係数αは、その温度がガラス転
移温度Tgに達しないレベルではα1 =10〜30pp
mのものが多いが、ガラス転移温度Tg以上になると、
線膨張係数がそれまでの2倍以上(α2 ≧2α1 )とな
る。また、図3に示すように、封止材料のヤング率は、
その温度がガラス転移温度Tg以上になると急激に低下
し、それに伴って強度も低下する。
【0007】現在使用されているエポキシ系樹脂は、パ
ッケージ実装温度レベルでゴム状領域の物性のため、線
膨張係数の急激な増加とヤング率の急激な低下により、
封止樹脂/リードフレーム(ダイパッド)間及び封止樹
脂/半導体チップ間の密着性が著しく低下してしまう。
また、封止樹脂本体や封止樹脂/リードフレーム界面か
ら吸湿した水分が半田リフロー時の熱で蒸気圧を発生
し、これによってダイパッド裏面やダイパッド/半導体
チップ間が剥離したり、パッケージが膨れてクラックが
発生するなどの問題を抱えている。特に近年において
は、パッケージの小型化や半導体チップの大型化に伴
い、半導体装置に占める封止樹脂の容積が小さくなり、
その分、封止材料にかかる負担は過酷になってきてい
る。
【0008】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、リフロー時の耐
クラック性に優れた半導体装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、基板上に搭載された半導
体チップを封止樹脂にて封止してなる半導体装置におい
て、封止樹脂の材料として、エポキシ系樹脂に耐熱性の
熱可塑性樹脂または耐熱性の熱硬化性樹脂を配合してポ
リマーアロイ化したものを用いた構成となっている。
【0010】上記構成の半導体装置においては、封止樹
脂の材料として、エポキシ系樹脂に耐熱性の熱可塑性樹
脂または耐熱性の熱硬化性樹脂を配合してポリマーアロ
イ化したものを用いたことにより、エポキシ樹脂単独で
物性改善したものに比べて、封止樹脂のガラス転移温度
を高めることができる。これにより、封止樹脂のガラス
転移温度をパッケージ実装温度(220〜260℃)以
上とすることで、パッケージ実装時(半田リフロー時)
における封止樹脂の熱膨張を抑制することが可能とな
る。
【0011】また本発明は、基板上にダイボンド材を用
いて搭載された半導体チップを封止樹脂にて封止してな
る半導体装置において、ダイボンド材の樹脂材料とし
て、エポキシ系樹脂に耐熱性の熱可塑性樹脂または耐熱
性の熱硬化性樹脂を配合してポリマーアロイ化したもの
を用いた構成となっている。
【0012】上記構成の半導体装置においては、ダイボ
ンド材の樹脂材料として、エポキシ系樹脂に耐熱性の熱
可塑性樹脂または耐熱性の熱硬化性樹脂を配合してポリ
マーアロイ化したものを用いたことにより、エポキシ樹
脂単独で物性改善したものに比べて、ダイボンド材のガ
ラス転移温度を高めることができる。これにより、ダイ
ボンド材のガラス転移温度をパッケージ実装温度(22
0〜260℃)以上とすることで、パッケージ実装時
(半田リフロー時)におけるダイボンド材の熱膨張を抑
制することが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明が
適用される半導体装置の一例としてQFPの構造を示す
もので、(a)はその斜視図、(b)はその側断面図で
ある。
【0014】図示した半導体装置1においては、リード
フレームのダイパッド2上に半導体チップ3が搭載され
ている。ダイパッド2と半導体チップ3とは、図示せぬ
導電性ペースト(銀ペースト等)を用いて接合されてい
る。また、半導体チップ3の上面には、そのチップ周縁
部に位置して複数の電極パッド(不図示)が形成されて
いる。これに対して、半導体チップ3の周囲には、複数
のインナーリード4が配置されている。そして、半導体
チップ3上の電極パッドとこれに対応するインナーリー
ド4とが、それぞれ金線等のワイヤ5を介して接続され
ている。
【0015】また、上述のようにダイパッド2に搭載さ
れた半導体チップ3は、その周辺部のインナーリード4
やワイヤ5と一体に封止樹脂6によって封止されてい
る。封止樹脂6は、平面視略正方形に成形されており、
その4辺からは、それぞれインナーリード4と一体構造
をなすアウターリード7が延出している。また、各々の
アウターリード7は、L字状(ガルウィング状)に曲げ
成形されている。
【0016】ここで本実施形態の特徴とするところは、
上述のようにダイパッド2に搭載された半導体チップ3
を封止する封止樹脂6の材料として、エポキシ系樹脂に
耐熱性の熱可塑性樹脂を配合してポリマーアロイ化した
ものを用いた点にある。
【0017】具体的には、封止材料の主成分とされるエ
ポキシ系樹脂に、例えば耐熱性の熱可塑性樹脂として、
PPE(ポリフェニレンエーテル)、PES(ポリエー
テルサルフォン)またはPPS(ポリフェニレンサルフ
ァイド)を配合してポリマーアロイ化する。
【0018】これにより、封止樹脂6のガラス転移温度
を、パッケージ実装温度である半田リフロー温度(22
0〜260℃)以上に高めることが可能となる。また、
封止樹脂6のガラス転移温度の向上に伴い、半田リフロ
ー時の破壊靱性値(KIC)を向上させることも可能と
なる。
【0019】このようにエポキシ系樹脂と耐熱性の熱可
塑性樹脂をポリマーアロイ化し、これによって封止樹脂
6のガラス転移温度をパッケージ実装温度(半田リフロ
ー温度)以上に高めることにより、半田リフロー時にお
ける封止樹脂6の急激な線膨張係数の増加とヤング率の
低下を回避することができる。これにより、半田リフロ
ー時には封止樹脂6の熱膨張を抑制し、封止樹脂6と半
導体チップ3またはダイパッド2との密着性を維持する
ことができるため、半田リフローによるパッケージ剥離
を抑えることが可能となる。また、半田リフロー時の破
壊靱性値の向上により、パッケージクラックの発生を抑
えることも可能となる。
【0020】さらに、耐熱性の熱可塑性樹脂としてPE
Sを採用した場合には、その高強度特性により、半田リ
フロー時の破壊靱性値を大幅に向上させることができる
ため、耐パッケージクラック性のさらなる向上が期待で
きる。
【0021】また、本発明の他の実施形態として、例え
ばフェノール樹脂またはポリイミド樹脂などのように耐
熱性のある熱硬化性樹脂をエポキシ系樹脂に配合してポ
リマーアロイ化し、これを封止樹脂6の材料として用い
た場合にも、そのガラス転移温度をパッケージ実装温度
レベル以上に高めてパッケージ剥離及びパッケージクラ
ックの発生を抑えることが可能となる。
【0022】さらに、本発明に係る半導体装置は、半導
体チップ2を封止する封止樹脂6の材料にポリマーアロ
イ化したものを用いた構成のもの以外に、リードフレー
ムのダイパッド2上に半導体チップ2を搭載する際に用
いられるダイボンド材(銀ペースト等)の樹脂材料にポ
リマーアロイ化したものを用いた構成のものであっても
よい。
【0023】かかる構成の半導体装置においては、ダイ
ボンド材の樹脂材料として、エポキシ系樹脂に耐熱性の
熱可塑性樹脂または耐熱性の熱硬化性樹脂を配合してポ
リマーアロイ化したものを用いることにより、ダイボン
ド材のガラス転移温度を高めることができる。また、ダ
イボンド材のガラス転移温度をパッケージ実装温度以上
に高めることにより、半田リフロー時におけるダイボン
ド材の熱膨張と接着力低下を抑えて耐パッケージクラッ
ク性を向上させることが可能となる。
【0024】ちなみに、ダイボンド材としては、銀ペー
スト等の導電性ペーストでも、樹脂のみの絶縁性ペース
トでも同様に適用可能である。また、ダイボンド材が導
電性ペーストである場合は、通常、銀粉等の金属微粉末
を50〜80重量%の割合で添加したものが用いられ
る。
【0025】なお、上記実施形態においては、本発明が
適用される半導体装置のパッケージ形態としてQEPを
例に挙げたが、本発明はこれに限らず、既述したSOP
やDIPはもちろん、リードフレームに代えてプリント
配線板を用いたBGA(ボールグリッドアレイ)やLG
A(ランドグリッドアレイ)などのパッケージ形態を採
用した半導体装置にも同様に適用可能である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
によれば、基板上に搭載された半導体チップを封止する
封止樹脂の材料として、エポキシ系樹脂に耐熱性の熱可
塑性樹脂または耐熱性の熱硬化性樹脂を配合してポリマ
ーアロイ化したものを用いることにより、封止樹脂のガ
ラス転移温度をパッケージ実装温度以上に高めて高耐熱
化を図ることができるため、リフロー時の耐クラック性
を向上させることが可能となる。
【0027】また、本発明の他の半導体装置によれば、
基板上に半導体チップを搭載する際に用いられるダイボ
ンド材の樹脂材料として、エポキシ系樹脂に耐熱性の熱
可塑性樹脂または耐熱性の熱硬化性樹脂を配合してポリ
マーアロイ化したものを用いることにより、ダイボンド
材のガラス転移温度をパッケージ実装温度以上に高め
て、リフロー時の耐クラック性を向上させることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される半導体装置の一例を示す図
である。
【図2】封止材料の温度による寸法変化を説明する図
(その1)である。
【図3】封止材料の温度による寸法変化を説明する図
(その2)である。
【符号の説明】
1…半導体装置、2…ダイパッド、3…半導体チップ、
4…インナーリード、5…ワイヤ、6…封止樹脂、7…
アウターリード

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に搭載された半導体チップを封止
    樹脂にて封止してなる半導体装置において、 前記封止樹脂の材料として、エポキシ系樹脂に耐熱性の
    熱可塑性樹脂または耐熱性の熱硬化性樹脂を配合してポ
    リマーアロイ化したものを用いてなることを特徴とする
    半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記封止樹脂のガラス転移温度を前記ポ
    リマーアロイ化によってパッケージ実装温度以上として
    なることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 基板上にダイボンド材を用いて搭載され
    た半導体チップを封止樹脂にて封止してなる半導体装置
    において、 前記ダイボンド材の樹脂材料として、エポキシ系樹脂に
    耐熱性の熱可塑性樹脂または耐熱性の熱硬化性樹脂を配
    合してポリマーアロイ化したものを用いてなることを特
    徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記ダイボンド材のガラス転移温度を前
    記ポリマーアロイ化によってパッケージ実装温度以上と
    してなることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記封止樹脂の材料として、エポキシ系
    樹脂に耐熱性の熱可塑性樹脂または耐熱性の熱硬化性樹
    脂を配合してポリマーアロイ化したものを用いてなるこ
    とを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記封止樹脂のガラス転移温度を前記ポ
    リマーアロイ化によってパッケージ実装温度以上として
    なることを特徴とする請求項5記載の半導体装置。
JP11211502A 1998-10-30 1999-07-27 半導体装置 Withdrawn JP2000200864A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11211502A JP2000200864A (ja) 1998-10-30 1999-07-27 半導体装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30998998 1998-10-30
JP10-309989 1998-10-30
JP11211502A JP2000200864A (ja) 1998-10-30 1999-07-27 半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000200864A true JP2000200864A (ja) 2000-07-18

Family

ID=26518689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11211502A Withdrawn JP2000200864A (ja) 1998-10-30 1999-07-27 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000200864A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7667978B2 (en) 2006-12-04 2010-02-23 Denso Corporation Electronic package encapsulating electronic components therein
JP2015207603A (ja) * 2014-04-17 2015-11-19 株式会社デンソー 半導体装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7667978B2 (en) 2006-12-04 2010-02-23 Denso Corporation Electronic package encapsulating electronic components therein
JP2015207603A (ja) * 2014-04-17 2015-11-19 株式会社デンソー 半導体装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN211238167U (zh) 半导体器件
US11984545B2 (en) Method of manufacturing a light emitting device
KR950009624B1 (ko) 방열부를 갖는 반도체장치 및 그 제조방법
JP4319591B2 (ja) 半導体パワーモジュール
US7901990B2 (en) Method of forming a molded array package device having an exposed tab and structure
US6737755B1 (en) Ball grid array package with improved thermal characteristics
US6707138B2 (en) Semiconductor device including metal strap electrically coupled between semiconductor die and metal leadframe
CN101136380B (zh) 具有多条散热通道的半导体封装结构及其制造方法
US7582958B2 (en) Semiconductor package
CN86101795A (zh) 半导体器件及其生产方法,以及上述工艺所用的引线框架
US8319323B2 (en) Electronic package having down-set leads and method
US20080290487A1 (en) Lead frame for semiconductor device
CN1395301A (zh) 混合集成电路装置的制造方法
US20150054146A1 (en) Semiconductor device
CN101118895A (zh) 具有内置热沉的半导体器件
US10290593B2 (en) Method of assembling QFP type semiconductor device
US9842795B2 (en) Lead and lead frame for power package
JPS61236130A (ja) 半導体装置
US20120074549A1 (en) Semiconductor device with exposed pad
JP2000200864A (ja) 半導体装置
CN101127333A (zh) 半导体器件及其制造方法
JPH11297917A (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR100564623B1 (ko) 크랙을 예방하는 반도체 패키지 및 그 제조방법
CN101091247A (zh) 双扁平无引脚半导体封装
JPH08115941A (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060228

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20070614