JPH01293640A - 半導体パッケージ構造 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、樹脂封止型半導体装置のパッケージ構造に
関するものであり、特に銅箔パターンを表面に有したポ
リイミド等の可撓性絶縁フィルム、いわゆるテープキャ
リアを用いてＴＡＢ法（Ｔａｐｅ　　Ａｕｔｏｍａｔｅ
ｄ　　Ｂｏｎｄｉｎｇ法）により半導体素子と外部の間
の電気的接合がなされる半導体装置のパッケージ構造に
関するものである。

［関連技術］ 集積回路素子（半導体素子）の電極接合技術として、従
来から最も多く用いられているワイヤボンディング法に
代わり、テープキャリアを用いた、いわゆるＴＡＢ法が
採用されようとしている。第４Ａ図および第４Ｂ図は、
このＴＡＢ法に用いられるテープキャリアの一例を示す
平面図および断面図である。絶縁フィルム１は、ポリイ
ミド等の可撓性を有する絶縁材料により長尺フィルム状
に形成されており、テープキャリアの基材となる。７こ
の絶縁フィルム１には、幅方向の中央部分に形成され、
半導体素子３が設置される部分に相当するセンターデバ
イス孔２が形成されている。また、幅方向の両端の部分
には所定間隔をおいてスプロケットホール４が形成され
ている。このスプロケットホール４は絶縁フィルム１に
接合する際に粗い位置決めをするためのものである。セ
ンターデバイス孔２の周囲には四方に４つのアウターリ
ード孔５が形成されており、このアウターリード孔５は
後述するアウターリードボンディングの際に使用される
。アウターリード孔５の間には、架橋部６が設けられて
いる。センターデバイス孔２およびアウターリード孔５
にまたがって、銅等の導電性材料からなる複数本のり−
ド７が設けられている。リード７の先端は、インナーリ
ード部７ａをなし、半導体素子３に接続されている。リ
ード７のアウターリード孔５の近傍部分は、アウターリ
ード部７ｂをなしている。また、リード７の他方の端は
、テストパッド７Ｃをなしている。このテストバッド７
Ｃは、インナーリード部７ａと半導体素子３との接続不
良や半導体素子の不良等を、インナーリードボンディン
グの後に調べるためのものである。第４Ｂ図に示される
ように、半導体素子３の上には突起電極であるバンブ３
ａが形成されており、この３ａによりインナーリード部
７ａと接続されている。

第４Ａ図および第４Ｂ図は、テープキャリアに半導体素
子３を実装した状態を示している。以下、テープキャリ
アに半導体素子３を実装する工程について説明する。第
５Ａ図は、テープキャリアテープと半導体素子を接続す
る前の状態を示す斜視図である。第５Ｂ図は；テープキ
ャリアテープに半導体素子を接続しテープキャリアにし
た後の状態を示す斜視図である。第５Ａ図に示すように
、絶縁フィルム１のセンターデバイス孔２内に半導体素
子３が位置するように設定し、半導体素子３上のバンブ
３ａがインナーリード部７ａの位置に対向するように半
導体素子３およびテープキャリアを相対的に位置決めす
る。次に、この半導体素子３のバンブ３ａとインナーリ
ード部７ａを熱圧着することにより接続する。これによ
り、第５Ｂ図に示すような、半導体素子３を実装したテ
ープキャリアが形成される。

第６Ａ図は、テープキャリアの他の例を示す平面図であ
り、図中第４Ａ図と同一符号は相当部分を示している。

第６Ｂ図および第６Ｃ図は、第６Ａ図に示すテープキャ
リアに従来組合わされる導電支持体としての金属キャッ
プを示す平面図および側面図である。金属キャップ９に
は、鍔部９ａが設けられており、この鍔部９ａが絶縁フ
ィルム１の裏面に当接する。なお、９ｂは金属キャップ
９の底部を示している。第６Ａ図に示すようなテープキ
ャリアに半導体素子を実装した後、第６Ｂ図および第６
Ｃ図に示すような金属キャップ９が組合わされトランス
ファ封止により封止されパッケージにされる。本出願人
は、このようなパッケージについて既に出願中である。

第７図は、テープキャリアのさらに他の例を示す平面図
である。第７図において、第４Ａ図と同一符号は相当部
分を示している。第７図に示すテープキャリアにおいて
は、裏面コンタクトをとるための裏面コンタクト用孔１
０が形成されている。

さらに、この裏面コンタクト用孔１０内には、裏面コン
タクト用リード１１が設けられている。これらの裏面コ
ンタクト用孔１０および裏面コンタクト用リード１１は
、半導体素子３の裏面電位を半導体素子３の表面から制
御する目的で設けられるものである。このようなテープ
キャリアの構造についても、本出願人は既に出願中であ
る。

第８Ａ図および第８Ｂ図は、従来用いられている導電支
持体である金属キャップを示す平面図および断面図であ
る。第８Ａ図の■Ｂ−■Ｂ線に沿う断面が、第８Ｂ図に
示されている。第８Ａ図および第８Ｂ図において、９は
金属キャップ、９ａは鍔部、９ｂは底部を示している。

第７図に示すような半導体素子を実装したテープキャリ
アに、第８Ａ図および第８Ｂ図に示すような金属キャッ
プを取付け、次いでトランスファ封止により樹脂封止し
パッケージとする。このようなパッケージの平面図を第
９図に示す。

第１０図は、第９図に示すＸＡ−０−ＸＢ線に沿う部分
切欠断面図である。第１０図に示すように、樹脂封止部
１２は、第１０図に示す図面の上方から樹脂がトランス
ファされ、金属キャップ９の半導体素子３側に設けられ
る。なお、金属キャップ９と半導体素子３との間にはダ
イボンド剤１３が設けられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の半導体パッケージ構造
においては、第１０図に示す図面の上下方向に種々の材
料が積重ねられ、それぞれの材料の線膨張係数および縦
弾性係数等が異なるため、周囲の温度の変化に伴なう半
導体パッケージに反りを生じるという問題があった。

以下に各材料の線膨張係数（α）を示す。

エポキシ樹脂：１８〜３２Ｘ１０−’／’Ｃ半導体素子
（Ｓ　ｉ）：　３．５Ｘ１０−　’　／’Ｃ金属キャッ
プ（４２７０イ材）： ４．５〜５．５Ｘ１０−６／”Ｃ ダイボンド剤（半田ダイボンド）： ２８．７ｘｌＯ−’／’Ｃ ダイボンド剤（樹脂ダイボンド）： ３０〜６０ｘｌＯ−’／’Ｃ また各材料の縦弾性係数（Ｅ）を以下に示す。

エポキシ樹脂： １．３〜１．６Ｘ１０−　”　ｋｇ／ｍｍ２半導体素子
（ＳＬ）： １７Ｘ１０〜’ｋｇ／ｍｍ２ 金属キャップ（４２７０イ材）： １４．３ｘ１０−　”　ｋｇ／ｍｍ２ ダイボンド剤（半田ダイボンド）： １．７５Ｘ１０”　”　ｋｇ／ｍｍ２ ダイボンド剤（樹脂ダイボンド）： 約０．３Ｘ１０−”　ｋｇ／ｍｍ２ このように、従来の半導体パッケージは上から順に樹脂
封止部、半導体素子、ダイボンド剤および金属キャップ
の４層の構造になっているが、それぞれの材料の線膨張
係数および縦弾性係数が上述のように異なるため、半導
体パッケージの置かれる温度の違いにより反りを生じる
。

第１１Ａ図は、従来の半導体パッケージが、パッケージ
封止温度よりも高い温度になったときの状態を示してい
る。このように、樹脂封止部の熱膨張係数が高いため、
パッケージ封止温度よりも高い温度になると、樹脂封止
部１２の伸びが大きくなり、第１１Ａ図に示すように反
る。

第１１Ｂ図は、従来の半導体パッケージがパッケージ封
止温度と同じ温度のときの状態を示している。このよう
に、パッケージ封止温度と同じ温度であれば、反りを生
じない。

第１１Ｃ図は、従来の半導体パッケージがパッケージ封
止温度よりも低い温度になったときの状態を示している
。樹脂封止部の縮みが大きいために、第１１Ｃ図に示す
ように反対方向に反る。

このような半導体パッケージの反りは、外観的な問題だ
けではなく、半導体素子に応力がかかることから、製品
の信頼性にも大きく影響する。

この発明は、かかる従来の問題点を解消するためなされ
たものであり、温度変化による反りの発生が抑制された
半導体パッケージ構造を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明の半導体パッケージ構造は、半導体素子と、半
導体素子を載せて支持する導電支持体と、半導体素子の
周囲に設けられる絶縁フィルムと、一端が半導体素子の
電極に接続されて絶縁フィルム上に設けられるリードと
、半導体素子のまわりを樹脂封止する樹脂封止部とを備
え、この樹脂封止部が導電支持体を挾み、半導体素子側
とその反対側の両方に設けられていることを特徴として
いる。

この発明の好ましい１つの実施態様では、導電支持体に
孔を形成し、樹脂封止の際この孔を通して封止する樹脂
を導電支持体の反対側にも流し込み、半導体素子側とそ
の反対側の両方に樹脂封止部を形成する。

［作用］ この発明によれば、導電支持体を挾み半導体素子側とそ
の反対側の両方に樹脂封止部が設けられている。このた
め、導電支持体の両側の線膨張係数および縦弾性係数等
の物性値が近似し、温度変化による反りが少なくなる。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例を示す部分切欠断面図で
あり、従来の半導体パッケージ構造の第１０図に相当す
る図である。第１図に示す実施例では、金属キャップ９
に孔１４が形成されており、この孔１４を通り樹脂封止
部１２が金属キャップ９の半導体素子３側とその反対側
の両方に形成されている。金属キャップ９の底部９ｂに
はダイボンド剤１３を介し半導体素子３が載せられてお
り、半導体素子３の上のバンブ３ａにはリード７のイン
ナーリード部７ａが接続されている。リード７のアウタ
ーリード部７ｂは絶縁フィルム１上に載せられている。

また、絶縁フィルム１には金属キャップ９の鍔部９ａが
当接している。

第２Ａ図および第２Ｂ図は、この発明に用いられる導電
支持体としての金属キャップの一例を示す平面図および
断面図である。第２Ｂ図は第２Ａ図のＩＩＢ−ｎＢ線に
沿う断面を示している。第２Ａ図および第２Ｂ図に示さ
れるように、この金属キャップ９の底部９ｂには、複数
の孔１４が形成されている。

このような金属キャップ９を、第７図に示すような半導
体を実装したテープキャリアに導電性のダイボンド剤１
３を用い接続した状態を示すのが第３図である。なお、
裏面コンタクト用リード１１は、金属キャップ９の底部
９ｂに、導電性接着剤または導電性ダイボンド剤１３に
より電気的に接続されている。

このような孔を有した金属キャップ９を取付けたテープ
キャリアに樹脂を封止すると、樹脂は金属キャップ９の
孔１４を通り金属キャップ９の裏面にまで流れ込む。こ
のため、金属キャップ９の半導体素子側およびその反対
側の両方に樹脂封止部１２が形成される。金属キャップ
９の両側に樹脂封止部が形成されるめ、その両側におけ
る熱膨張率等がほぼ等しくなるため、温度変化による半
導体パッケージの反りが少なくなる。

この実施例では、導電支持体である金属キャップの底部
に複数の孔を形成し、この孔を通して封止樹脂を半導体
素子と反対側にも流れ込まぜ、これによって両側に樹脂
封止部を形成している。孔の形状、数および形成箇所は
この実施例のものに限定されるものでないことは言うま
でもない。

また、この実施例では、金属キャップの底部に孔をあけ
ることによって、樹脂封止部を金属キャップの両側に形
成しているが、たとえば半導体素子側とその反対側の両
側から樹脂を流し込むなどの他の方法によって、導電支
持体の金属キャップの両側に樹脂封止部を形成させても
よい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、樹脂封止部が
導電支持体を挾み半導体素子側とその反対側の両方に設
けられている。このため、導電支持体を挾み両側に位置
する材料の熱膨張率等がほぼ等しくなり、温度変化によ
る半導体パッケージの反りを抑制することができる。さ
らに、このことにより半導体部品の信頼性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す部分切欠断面図で
ある。第２Ａ図は、この発明に用いられる導電支持体の
一例を示す平面図である。第２Ｂ図は、第２Ａ図のＩＩ
Ｂ−ｎＢ線に沿う断面図である。第３図は、第２Ａ図お
よび第２Ｂ図に示す導電支持体をテープキャリアに取付
けた状態を示す底面図である。第４Ａ図は、テープキャ
リアの一例を示す平面図である。第４Ｂ図は、テープキ
ャリアの一例を示す断面図である。第５Ａ図は、テープ
キャリアテープと半導体素子を接続する前の状態を示す
斜視図である。第５Ｂ図は、テープキャリアテープに半
導体素子を接続しテープキャリアにした後の状態を示す
斜視図である。第６Ａ図は、テープキャリアの他の例を
示す平面図である。 第６Ｂ図は、従来用いられている導電支持体の一例を示
す平面図である。第６Ｃ図は、従来用いられている導電
支持体の一例を示す側面図である。 第７図は、テープキャリアのさらに他の例を示す平面図
である。第８Ａ図は、従来用いられている導電支持体の
他の例を示す平面図である。第８Ｂ図は、第８Ａ図の■
Ｂ−■Ｂ線に沿う断面図である。第９図は、第７図に示
すテープキャリアに第８Ａ図および第８Ｂ図に示す導電
支持体を組合わせた後、樹脂封止してパッケージした状
態を示す平面図である。第１０図は、第９図に示すＸＡ
−０−ＸＢ線に沿う部分切欠断面図である。第１１Ａ図
は、従来の半導体パッケージ構造を示す部分切欠断面図
であり、半導体パッケージがパッケージ封止温度よりも
高い温度になったときの状態を示している。第１１’Ｂ
図は、従来の半導体パッケージ構造を示す部分切欠断面
図であり、半導体パッケージがパッケージ封止温度と同
じ温度のときの状態を示している。第１１Ｃ図は、従来
の半導体パッケージ構造を示す部分切欠断面図であり、
半導体パッケージがパッケージ封止温度よりも低い温度
になったときの状態を示している。 図において、１は絶縁フィルム、２はセンターデバイス
孔、３は半導体素子、３ａはバンブ、４はスプロケット
ホール、５はアウターリード孔、６は架橋部、７はリー
ド、７ａはインナーリード部、７ｂはアウターリード部
、７Ｃはテストパッド、９は金属キャップ、９ａは鍔部
、９ｂは底部、１０は裏面コンタクト用孔、１１は裏面
コンタクト用リード、１２は樹脂封止部、１３はダイボ
ンド剤、１４は孔を示す。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子と、前記半導体素子を載せて支持する
   導電支持体と、前記半導体素子の周囲に設けられる絶縁
   フィルムと、一端が前記半導体素子の電極に接続されて
   前記絶縁フィルム上に設けられたリードと、前記半導体
   素子のまわりを樹脂封止する樹脂封止部とを備える半導
   体パッケージ構造において、 前記樹脂封止部が前記導電支持体を挾み半導体素子側と
   その反対側の両方に設けられていることを特徴とする、
   半導体パッケージ構造。