JPH04100265A - 樹脂封止型半導体装置 - 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〕 本発明は、樹脂封止型半導体装置及びリードフレームに
係り、特に樹脂クラックの防止に好適な樹脂封止型半導
体装置及びリードフレームに関する。

〔従来の技術〕

従来より樹脂封止型半導体装置においては、半導体素子
を素子搭載部であるタブの上に固定すると共にタブの周
囲に複数のリードを配設し、半導体素子上の端子とリー
ドを金属細線によって電気的に接続して、その周囲を樹
脂で封止する構造が採用されている。

ところが近年は半導体素子の高集積化によって素子寸法
が大型化する傾向にあり、その反面、半導体装置の外形
は高密度実装上の要求から自由に拡大できないか或いは
逆に小型化される傾向がある。しかし従来のようにタブ
上に半導体素子を搭載する構造では外形寸法一定のまま
で半導体素子の寸法を大型化していくと、リードを樹脂
に固定する部分の長さ（インナーリード部の樹脂埋め込
み部の距離）が不足し、リードに充分な固定強度を与え
られないという問題が生じた。

そこで、このような問題を回避するため、複数のインナ
ーリードを半導体素子の回路形成面上に絶縁部材を介在
させて接着し、インナーリードと半導体素子とを金属補
線で電気的に接続して、これらの周囲を樹脂で封止する
方法が、特開昭６１−２４１９５９号公報により提案さ
れている。この構造をリード・オン・チップと呼ぶこと
がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

リード・オン・チップ型の半導体装置では、半導体素子
の回路形成面と各リードとの絶縁をとる工夫が必要とな
り、特開昭６１−２４１９５９号公報に代表される技術
では、インナーリードと回路形成面との間に電気絶縁物
として絶縁フィルムを介在させている。

この絶縁フィルムには基材としてポリイミド等が用いら
れているが一般に絶縁フィルム基材は封止樹脂との接着
性に欠ける。

一方、半導体素子の回路形成面と各リードとはワイヤ等
により電気的な接続をとる必要があること等から通常は
絶縁フィルムは必要な箇所すなわちインナーリードを半
導体素子上面に搭載する領域にしか用いられない。

ところで、樹脂封止型半導体装置においては、これを構
成する半導体素子、インナーリード、絶縁フィルム及び
封止樹脂の線膨張係数が通常互いに異なっていることか
ら、装置の製造過程や使用過程における装置の温度変化
によって装置内部に熱応力が発生する。

インナーリードの金属細線接合部には、インナーリード
と金属細線の接合を良好にするために金（Ａ　ｕ　）あ
るいは銀（Ａｇ）などの貴金属被膜が設けられている。

ところが、貴金属被膜と封止樹脂の接着性が悪いため、
貴金属被膜が設けられているインナーリードと封止樹脂
との界面ははく離が起りやすくなっている。また、貴金
属被膜が設けられていない場合でも、インナーリード材
料と封止樹脂の接着性はあまり高くないので、熱応力の
かかつている状況では界面にはく離の生じることがある
。

本来インナーリードが半導体素子の回路形成面に絶縁フ
ィルムを介して確実に接着固定されているなら界面はく
離は起こらないか、最小限にとどまるはずである。しか
しながら接着土台となる絶縁フィルム端面と封止樹脂と
の間も先に述べた通り接着力に欠けることから、装置内
部に発生する熱応力によって絶縁フィルム端面と封止樹
脂との間で界面はく離が発生し、この界面はく離はイン
ナーリードと封止樹脂との間に至り益々界面はく離を成
長させることになる。

このような界面はく離はインナーリードの上端において
樹脂クラックとなり、半導体装置の外観を損ねたり、金
属細線の断線等の原因にもなる。

特にこの危険が大きいインナーリードは電源及び接地用
として使われる共用インナーリード（バスパーインナー
リード）である。

本発明は電気接続用インナーリード、特に共用インナー
リード上端部からの樹脂クランクの発生を防止して、限
られた外形寸法のもとて可能な限り大型の半導体素子を
搭載し得る樹脂封止型半導体装置とこれに用いるリード
フレームを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は絶縁フィルム端面と封止樹脂との界面で発生
したはく離を共用インナーリードと封止樹脂との界面に
成長しないよう、はく層成長阻止手段を講することによ
って達成される。また、万一はく離が成長した場合でも
、共用インナーリード上端部に発生する応力を低減する
ことによって達成される。

はく層成長阻止手段として本発明者は、共用インナーリ
ード同士の対向面を封止樹脂と接着性の良い被膜で覆う
手段を提案する。

共用インナーリード上端部に発生する応力の低減手段と
して、共用インナーリードを薄肉化して絶縁フィルムと
接着する手段を提案する。

本願請求項１及び２に記載された半導体装置は半導体素
子の回路形成面に絶縁部材を接着し、絶縁部材の上に共
用インナーリード及び信号用インナーリードを配設し、
共用インナーリード及び信号用インナーリードと半導体
素子とを夫々金属細線で電気的に接続し、これらの周囲
を封止樹脂で封止した樹脂封止型半導体装置において、
共用インナーリードの側面を封止樹脂と接着性の良い被
膜で覆ったことを特徴とする 請求項５乃至７に記載された半導体装置は、半導体素子
の回路形成面に絶縁部材を接着し、絶縁部材の上に共用
インナーリード及び信号用インナーリードを配設し、共
用インナーリード及び信号用インナーリードと半導体素
子とを夫々金属細線で電気的に接続し、これらの周囲を
封止樹脂で封止した樹脂封止型半導体装置において、共
用インナーリードに薄肉部分を設けて絶縁部材に接着し
たことを特徴とする 請求項８乃至１０に記載された半導体装置は半導体素子
の回路形成面に絶縁部材を接着し、絶縁部材の上に共用
インナーリード及び信号用インナーリードを配設し、共
用インナーリード及び信号用インナーリードと半導体素
子とを夫々金属細線で電気的に接続し、これらの周囲を
封止樹脂で封止した樹脂封止型半導体装置において、共
用インナーリード及び信号用インナーリードの両方に薄
肉部分を設けたことを特徴とする。

以上に述べた半導体装置は４メガ又は１６メガビットの
ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリとして用い
るのに最適である。

以上が本発明の半導体装置の特徴であるが、これには以
下に述べるリードフレームの採用が不可欠である。

すなわち請求項３及び４に記載のリードフレームは、夫
々が樹脂封止体内部の共用インナーリード部又は信号用
インナーリード部と樹脂封止体外部のアウターリード部
とからなるリードが集合してなるリードフレームにおい
て、共用インナーリードの側面を封止樹脂と接着性の良
い被膜で覆ったことを特徴とする 請求項１１及び１２に記載のリードフレームは、夫々が
樹脂封止体内部の共用インナーリード部及び信号用イン
ナーリード部と樹脂封止体外部のアウターリード部とか
らなるリードが集合してなるリードフレームにおいて、
共用インナーリードに薄肉部分を設けたことを特徴とす
る 請求項１３に記載のリードフレームは、夫々が樹脂封止
体内部の共用インナーリード部及び信号用インナーリー
ド部と樹脂封止体外部のアウターリード部とからなるリ
ードが集合してなるリードフレームにおいて、共用イン
ナーリード及び信号用インナーリードの両方に薄肉部分
を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

共用インナーリード同士の対向面を封止樹脂と接着性の
良い被膜で覆うことによって、絶縁フィルム端面と封止
樹脂との間で万一界面はく離が生じても、共用インナー
リードと封止樹脂との密着力によりこの界面にはく離が
進行しない。

万一共用インナーリードと封止樹脂との界面にはく離が
生じても、共用インナーリードを薄肉化することによっ
て共用インナーリード上部での樹脂の変形量が減少する
ため、共用インナーリード上端部に発生する応力が低下
する。

上記のような工夫によって、共用インナーリードの上端
部に大きな応力が発生することがなくなるので、この部
分からの樹脂クラックの発生を防止することができ、大
型の半導体素子を搭載しても高信頼性の樹脂封止型半導
体装置が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図によって説
明する。第１図は、本発明の一実施例である樹脂封止型
半導体装置の部分断面斜視図、第２図は第１図のイーイ
線で切った断面図である。

図において、共用インナーリード３及び信号用インナー
リード４はその一端側をアウターリード５と一体に構成
しており、アウターリード５は。

樹脂封止型半導体装置の２方向（長手面）に配設されて
いる。

共用インナーリード３は、半導体素子１の中央部分をそ
の長辺と平行に引き伸ばされており、半導体素子１の回
路形成面ｌａ上で半導体素子１と金属細線７によって電
気接続が行なわれている。

回路形成面１ａは大部分がＰＩＱなどのパッシベーショ
ン膜で覆われているが、この電気接続部分の領域につい
てはパッシベーション膜がなく回路形成面が露呂してい
る。また、信号用インナーリード４は、長方形状の半導
体素子１の夫々の長辺を横切って半導体素子１の中央側
に引き伸ばされており、半導体素子１の回路形成面ｌａ
上で半導体素子１とその先端部とが金属細線７によって
電気接続されている。こうして２本の共用インナーリー
ド３の主要部同士は互いに向かい合うことになる。

共用インナーリード３の下面、及び信号用インナーリー
ド４の下面と半導体素子１の回路形成面１ａの間には、
共用インナーリード３及び信号用インナーリード４と半
導体素子１とを電気的に絶縁するためのシート状の絶縁
部材２が設けられており、絶縁部材２は、半導体素子１
と接着剤９によって接着されている。尚、本例では絶縁
部材２の端部（対向面）２ａには接着剤９がなく封止樹
脂８と直接に接している。共用インナーリード３の側面
（対向面）３ａには、封止樹脂８と接着性の良い被膜１
ｏが形成されており、封止樹脂８と接している。

なお、第１図の斜線部は被膜１０が設けら九ている領域
を示す。

共用インナーリード３及び信号用インナーリード４は、
接着剤９によって絶縁部材２に接着されている。

本実施例では、半導体素子１．絶縁部材２．共用インナ
ーリード３．信号用インナーリード４及び金属細線７を
樹脂８で封止して半導体装置を形成する。

本実施例によれば、共用インナーリード３の対向面３ａ
に封止樹脂８と接着性の良い被膜１０を形成することに
よって、絶縁部材２の対向面２ａに発生したはく離が、
共用インナーリード３の対向面３ａに進行するのを防止
することができる。

これによって、半導体装置樹脂封止後の冷却や温度サイ
クル試験時の温度低下による共用インナ−リード３上部
での樹脂８の変形量が小さくなり、共用インナーリード
３の上端部に大きな応力が発生することがないので、こ
の部分からの樹脂クラックの発生を防止することができ
る。

半導体素子１の回路形成面１ａと絶縁部材２との接着、
絶縁部材２と共用インナーリード３．絶縁部材２と信号
用インナーリード４及び絶縁部材２と支持用インナーリ
ード６との接着は、第２図に示すように接着剤９によっ
て接着する。また、共用インナーリード３と絶縁部材２
は接着されていなくても差し支えない。

絶縁部材２は半導体素子１、共用インナーリード３ある
いは信号用インナーリード４に接着する面積は、金属細
線７による接続が安定かつ確実に行われ、金属細線７に
よる接続及び樹脂８による封止の工程で受ける外力に耐
える範囲で可能な限り小さくすることが望ましい。

次に、共用インナーリード３．信号用インナーリード４
及び支持用インナーリード６を絶縁部材２を介在させ、
接着剤９を用いて半導体素子１の回路形成面１ａに接着
する方法について説明する。

半導体素子１の回路形成面１ａの共用インナーリード３
．信号用インナーリード４及び支持用インナーリード６
のそれぞれに対向する位置の上に、シート状の絶縁部材
２を分割して接着剤９により貼り付ける。ついで、共用
インナーリード３．信号用インナーリード４及び支持用
インナーリード６を接着剤９により絶縁部材２を介して
半導体素子１の回路形成面１ａに接着固定する。

絶縁部材２には、エポキシ系樹脂、ビスマレイミドトリ
アジン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などを使
用する。また、接着剤９としては。

例えばエポキシ、ポリエーテルアミド、ポリイミド前駆
体、エポキシ変成ポリイミドなどの材料を使用する。

共用インナーリード３．信号用インナーリード４及び支
持用インナーリード６は、樹脂８によって封止されるま
で互いに接続されており、一連のリードフレームを形成
しているが、樹脂封止後に切断・分離されかつ成型され
る。リードフレームは、例えばＦｅ−Ｎｉ合金（Ｆｅ−
４２Ｎｉなど）、Ｃｕ合金などで形成されている。

金属細線７にはアルミニウム（Ａｎ）、金（Ａｕ）ある
いは銅（Ｃｕ）などの細線を使用する。

封止樹脂８には、例えばフェノール系硬化剤。

シリコンゴム及びフィラーが添加されたエポキシ系樹脂
を使用する。

共用インナーリード３の対向面３ａに形成する被膜１０
は、エポキシ、ポリエーテルアミド、エポキシ変成ポリ
イミドなどの有機材料、あるいはＣｕなとの金属類から
なり、メツキ法、薄膜形成法、あるいは塗布法などの厚
膜形成法などにより付着されている。

アウターリード５が樹脂８の外部に引き出されている方
向は、第１図に示したような２方向、すなわち樹脂封止
型半導体装置の長辺側に限定するものではなく、１方向
あるいは３方向以上であっても良い。また、樹脂８の側
面からだけでなく、樹脂８の上面あるいは下面からアウ
ターリード５が引き出されていても良い。さらに図では
、アウターリード５を下方に折り曲げ、その先端を樹脂
８の下面まで曲げたＪベンド型を例にとって示しである
が、アウターリード５は任意の方向、形状に折り曲げて
も良いし、また折り曲げなくとも良い。

第１＠及び第２図に示した実施例では、共用インナーリ
ード３の基材表面に被膜］、Ｏを付着させていたが、第
３図に示すように、インナーリード３の基板表面にＡｕ
またはＡｇなどの貴金属被膜１１が形成されているもの
の上から被膜１０を付着させても良い。

以上の実施例では、共用インナーリード３と信号用イン
ナーリード４を区別して示しであるが、共用インナーリ
ード３と信号用インナーリード４が区別されないような
半導体装置、あるいは共用インナーリード３が設けられ
ていない半導体装置であっても１本発明の範囲を逸脱し
ない限り適用することが可能である。

第４図、第５図に本発明の他の実施例を示す。

第５図は第４図のローロ断面図である。今までの実施例
と異なるところは、絶縁部材２上に配設されている共用
インナーリード３に薄肉部分３ｂを設けた点にある。こ
うすることによって共用インナーリード対向面（側面）
３ａと封止樹脂８との界面にはく離が生じても、はく雌
部分の長さが短くなることから共用インナーリード上部
での樹脂の変形量が減少し、共用インナーリード上端部
に発生する応力を低減することができる。

共用インナーリード薄肉部分３ｂは、エツチングあるい
は機械前ニブレスなどによって形成する。

また、薄肉部分３ｂは、この部分以外の共用インナーリ
ード３とは別の部材で形成したものでも差し支えない。

薄肉部分３ｂの板厚は、金属細線の接続が可能な範囲で
製造上可能な限り薄くすることが望ましい。

共用インナーリード３と金属細線７の接続は、薄肉部分
３ｂ上でも行うことができるが、この場合薄肉部分３ｂ
にＡｇメツキを施すのが望ましい。

第４図に示した実施例では、薄肉部分３ｂを連続して広
い範囲に設ける例を示したが、共用インナーリード３の
金属細線７との接続部を避けて薄肉部分を設けたもので
も差し支えない。

第６図は本発明のさらに他の実施例を示す断面図である
。今までの各実施例と異なるところは。

樹脂８封正体内部の共用インナーリード３と信号用イン
ナーリード４の両方をアウターリード５より薄肉化した
ことにある。これによって共用インナーリード上端部に
発生する応力を低減できるとともに、半導体装置の薄型
化が図れる効果がある。

共用インナーリード３と信号用インナーリード４は、金
属ＪＩｓの接続が可能な範囲で製造上可能な限り薄肉化
することが望ましい。

以上の各実施例は適宜組み合せて実施しても差し支えな
いことは当然である。

本発明が対象としている従来のタブレス型の樹脂封止型
半導体装置の部分断面斜視図を第７図にまた第７図のハ
ーバ線で切った断面図を第８図に示す。

支持用インナーリード６によって支持（接着固定）され
た半導体素子】の回路形成面１ａに、共用インナーリー
ド（バスパーインナーリードとも呼ばれている）３及び
信号用インナーリード４が半導体素子１と電気的に絶縁
する絶縁部材２を介して接着剤９によって接着され、共
用インナーリード３及び信号用インナーリード４と半導
体素子１とが夫々金属細線７で電気的に接続されている
。

そして、これらは樹脂８で封止されパッケージを形成し
ている。また、共用インナーリード３及び信号用インナ
ーリード４の金属細線接合部には、インナーリードと金
属細線の接合を良好にするために金（Ａｕ）あるいは（
Ａｇ）などの貴金属被膜が設けられている。ところが、
貴金属被膜と封止樹脂の接着性が悪いため、貴金属被膜
が設けられているインナーリードと封止樹脂との界面は
容易にはく離が起こりやすくなっている。そのため、信
号用インナーリード４は貴金属被膜１１を設ける領域を
信号用インナーリード４先端の金属細線接合部のみに限
っている。しかしながら共用インナーリード３について
は、金属細線接合本数が多く、さらに広い範囲にわたっ
ているため絶縁部材２上部に存在する共用インナーリー
ド３の全面に貴金属被膜１１が施されている。なお、第
７図の斜線部は、貴金属被膜１１が設けられている領域
を示す。

樹脂クランクの発生メカニズムを模式的に第９図の断面
図に示す。共用インナーリード（線膨張係数５　、Ｘ　
１０””Ｂ／”Ｃ）と封止樹脂（線膨張係数差２０Ｘ１
０″″６／℃）との線膨張係数差が大きいため、半導体
装置樹脂封止後の冷却や温度サイクル試験時の温度低下
によって、接着性の悪い共用インナーリード側面３ａと
封止樹脂８の界面及び絶縁部材側面２ａと封止樹脂８の
界面が容易にはく離１３する。ちなみに半導体素子１の
厚さは例えば０．４ｍ程度であり、絶縁部材２の厚さは
０．１５〜０．２１１Ｉ１１程度であり、各インナーリ
ードの厚さはおよそ０．２ｍ程度である。このはく離１
２が発生することによって共用インナーリード上部での
樹脂の変形量が増大するため、共用インナーリード３の
上端部に大きな応力が発生し、この部分に樹脂クランク
１３が発生する。共用インナーリード３の上端部より樹
脂クラック１３が発生すると、半導体装置の外観を損ね
るだけでなく、共用インナーリード３または信号用イン
ナーリード４と半導体素子１とを電気的に接続する金属
細線７をも断線させるという問題が起こる。

本発明の上記各実施例はこのような界面はく離の発生、
成長が確実に阻止できるとともに、発生応力を低減する
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体装置樹脂封止後の冷却や温度サ
イクル試験時の温度低下によって、大きな応力が発生す
ることがないので５樹脂クラツクの発生を防止すること
ができ、更に限られた外形寸法のもとて可能な限り大型
の半導体素子を搭載しうる樹脂封止型半導体装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の樹脂封止型半導体装置の一実施例を示
す部分断面斜視図、第２図は第１図のイーイ線断面図、
第３図は第１図に示した実施例の他の例を示す断面拡大
図、第４図は本発明の樹脂封止型半導体装置の他の実施
例を示す部分断面斜視図、第５図は第４図のローロ線断
面図、第６図は本発明の樹脂封止型半導体装置の更に他
の実施例を示す断面図、第７図は従来のタブレス型半導
体装置の例を示す部分断面斜視図、第８図は第７図のハ
ーバ線断面図、第９図は樹脂クラックの発生メカニズム
を説明するための部分断面図である。 １・・・半導体素子、ｌａ・・・半導体素子の回路形成
面、２・・・絶縁部材、３・・・共用インナーリード、
３ａ・共用インナーリード対向面、３ｂ・・・薄肉部分
、４・・・信号用インナーリード、７・・・金属細線、
８・・・樹脂、１０・・・被膜。 小川勝馬＼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体素子の回路形成面に絶縁部材を接着し、該絶
   縁部材の上に共用インナーリード及び信号用インナーリ
   ードを配設し、該共用インナーリード及び該信号用イン
   ナーリードと前記半導体素子とを夫々金属細線で電気的
   に接続し、これらの周囲を封止樹脂で封止した樹脂封止
   型半導体装置において、前記共用インナーリードの側面
   を前記封止樹脂と接着性の良い被膜で覆つたことを特徴
   とする樹脂封止型半導体装置。 ２、請求項１において、少なくとも前記絶縁部材上に配
   設される前記共用インナーリード側面を前記封止樹脂と
   接着性の良い被膜で覆つたことを特徴とする樹脂封止型
   半導体装置。 ３、夫々が樹脂封止体内部の共用インナーリード部又は
   信号用インナーリード部と樹脂封止体外部のアウターリ
   ード部とからなるリードが集合してなるリードフレーム
   において、前記共用インナーリード側面を封止樹脂と接
   着性の良い被膜で覆つたことを特徴とするリードフレー
   ム。 ４、請求項３において、少なくとも絶縁部材上に配設さ
   れる前記共用インナーリード側面を前記封止樹脂と接着
   性の良い被膜で覆つたことを特徴とするリードフレーム
   。 ５、半導体素子の回路形成面に絶縁部材を接着し、該絶
   縁部材の上に共用インナーリード及び信号用インナーリ
   ードを配設し、該共用インナーリード及び該信号用イン
   ナーリードと前記半導体素子とを夫々金属細線で電気的
   に接続し、これらの周囲を封止樹脂で封止した樹脂封止
   型半導体装置において、前記共用インナーリードに薄肉
   部分を設けたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 ６、請求項５において、少なくとも前記絶縁部材上に配
   設される前記共用インナーリードに薄肉部分を設けたこ
   とを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 ７、請求項５又は６において、前記共用インナーリード
   の薄肉部分を前記絶縁部材上に接着したことを特徴とす
   る樹脂封止型半導体装置。 ８、半導体素子の回路形成面に絶縁部材を接着し、該絶
   縁部材の上に共用インナーリード及び信号用インナーリ
   ードを配設し、該共用インナーリード及び該信号用イン
   ナーリードと前記半導体素子とを夫々金属細線で電気的
   に接続し、これらの周囲を封止樹脂で封止した樹脂封止
   型半導体装置において、前記共用インナーリード及び信
   号用インナーリードに薄肉部分を設けたことを特徴とす
   る樹脂封止型半導体装置。 ９、前記共用インナーリード及び信号用インナーリード
   を樹脂封止体外部のアウターリードより薄肉化したこと
   を特徴とする請求項８に記載の樹脂封止型半導体装置。 １０、前記共用インナーリード及び信号用インナーリー
   ドの薄肉部分を少なくとも前記半導体素子上に配設され
   る箇所に形成したことを特徴とする請求項８に記載の樹
   脂封止型半導体装置。 １１、夫々が樹脂封止体内部の共用インナーリード部及
   び信号用インナーリード部と樹脂封止体外部のアウター
   リード部とからなるリードが集合してなるリードフレー
   ムにおいて、前記共用インナーリードに薄肉部分を設け
   たことを特徴とするリードフレーム。 １２、請求項１１において、少なくとも前記絶縁部材上
   に配設される前記共用インナーリードに薄肉部分を設け
   たことを特徴とするリードフレーム。 １３、夫々が樹脂封止体内部の共用インナーリード部及
   び信号用インナーリード部と樹脂封止体外部のアウター
   リード部とからなるリードが集合してなるリードフレー
   ムにおいて、前記共用インナーリード及び信号用インナ
   ーリードに薄肉部分を設けたことを特徴とするリードフ
   レーム。 １４、前記半導体素子は、４メガ又は１６メガビットの
   ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリであること
   を特徴とする請求項１、２又は５〜９のいずれかに記載
   の樹脂封止型半導体装置。