JPH04219964A - 集積回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パッケージ上に端子ピ
ンを有するプラスチックモールドの集積回路に係り、特
に、信頼性の向上が可能な集積回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、気密封止特性が良好な、セラミッ
クパッケージが用いられていた高信頼性が要求される集
積回路に対しても、材料が安価であり、フラットパック
形パッケージやチップキャリア形パッケージ等の種々の
パッケージタイプが製造可能なプラスチックモールドの
パッケージが、モールド樹脂特性の向上や集積回路ウェ
ハチップ表面保護技術の向上等による信頼性の向上によ
り用いられるようになっている。

【０００３】集積回路のプリント基盤への実装の際のハ
ンダ付け時の加熱や、実装後の通電時の温度上昇により
、プラスチックモールドの集積回路においては、熱応力
が発生することが知られている。この熱応力は、プラス
チックモールドと端子ピンとの間の界面における、プラ
スチックの熱膨張係数と端子ピンの熱膨張係数との相違
によるものである。

【０００４】又、このような熱応力が過大となった場合
においては、プラスチックモールドと端子ピンとの間の
界面に隙間が発生してしまったり、更には、プラスチッ
クモールドの表面にパッケージクラックが発生してしま
う場合がある。

【０００５】このようにプラスチックモールドと端子ピ
ンとの間の界面に隙間が発生したり、パッケージクラッ
クが発生した場合には、この隙間やパッケージクラック
部分から、空気中の水分や汚染物質や腐食ガス等が集積
回路内部に侵入してしまい、該集積回路内部のアルミニ
ウム配線を腐食し断線させる等の障害を生じさせてしま
う。

【０００６】更に、上記パッケージ内での腐食以外に、
パッケージ表面でトラブルが発生する場合もある。

【０００７】図８は、ＤＩＰ（ｄｕａｌ　　ｉｎ−ｌｉ
ｎｅ　　ｐａｃｋａｇｅ　）集積回路の端子ピン周辺へ
の汚染物質への付着を示す側面図である。

【０００８】この図８において、集積回路１のプラスチ
ックモールド１２に固定して保持された合計３本の端子
ピン３の周辺には、汚染物質４０が付着してしまってい
る。

【０００９】このような付着した汚染物質４０が導電性
異物であったり、結露して付着した水分に溶解して導電
性異物となるものであった場合には、これらの端子ピン
３の間における絶縁抵抗が低下又は完全に短絡してしま
うという問題点がある。

【００１０】ＭＯＳ（ｍｅｔａｌ　　　ｏｘｉｄｅ　　
　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　）集積回路においては
、入力端子の入力インピーダンスが非常に高くなってい
るものがある。このような集積回路においては、端子ピ
ンの絶縁抵抗が極僅か低下してしまったような場合にあ
っても、集積回路及び該集積回路が用いられている電子
回路の電気特性を低下させ、誤動作を生じさせてしまう
という問題がある。

【００１１】図９は、ＰＧＡ（ｐｉｎ　　　ｇｒｉｄ　
　ａｒｒａｙ　）パッケージ集積回路における端子ピン
間への汚染物質の付着を示す下面図である。

【００１２】この図９において、符号１、３、１２、４
０は、前述の図８の同符号のものと同一のものである。

【００１３】この図９のＰＧＡパッケージ集積回路にお
いても、端子ピン３間に付着してしまった汚染物質４０
により、前述の図８のＤＩＰ集積回路と同様な問題が生
じてしまう。

【００１４】図１０は、ＤＩＰ集積回路におけるプラス
チックモールドと端子ピンとの間の界面に生じた隙間の
説明図である。

【００１５】この図１０において、集積回路１のプラス
チックモールド１２の熱膨張率と、端子ピン３の熱膨張
率とは異なるものとなっている。

【００１６】従って、この集積回路１のプリント基盤へ
の実装時のハンダ付け時の温度上昇や、実装後の通電に
よる温度上昇により、この図１０の符号Ｄで示されるよ
うな、集積回路１の気密性が阻害されてしまう隙間が生
じてしまう。

【００１７】このような隙間が生じてしまうと、結露し
て付着した水分に溶解又は混入した空気中及びモールド
中の汚染物質や腐食ガス成分等が集積回路内部に侵入し
、集積回路内部のアルミニウム配線等の腐食等の問題を
生じてしまう。

【００１８】又、端子ピン３間に付着した汚染物質４０
が、この端子ピン３間に結露して付着した水分に溶解し
て、端子間を短絡させる場合もある。

【００１９】図１１は、ＰＧＡパッケージ集積回路のプ
ラスチックモールドと端子ピンとの間の界面部分に生じ
てしまう隙間の説明図である。

【００２０】この図１１において、符号１、３、１２、
Ｄは、前述の図１０の同符号のものと同一のものである
。

【００２１】この図１１において、符号Ｄに示される隙
間の発生経過は、前述の図１０と同様であり、この隙間
による障害も図１０と同様である。

【００２２】図１２は、集積回路内部のウェハチップ上
のアルミニウム配線の腐食断線を示す上面図である。

【００２３】この図１２において、集積回路内部のウェ
ハチップ上の周辺部には、集積回路パッケージ上に設け
られた端子ピンに接続されるパッド３０が配置されてい
る。

【００２４】このパッド３０は、アルミニウム配線３２
により、入出力バッファ部３４に接続されている。又、
このウェハチップ５の更に内側部分においても、アルミ
ニウム配線３２により、所定の配線が施されている。

【００２５】この図１２の符号Ｃ１及びＣ２で示される
斜線部分のアルミニウム配線３２は、腐食してしまい、
断線してしまっている。

【００２６】前述のように集積回路のプラスチックモー
ルドと端子ピンとの間の界面部分に隙間が生じ、気密性
が阻害されてしまうと、空気中やモールド中の汚染物質
や腐食ガスが集積回路内部に侵入してしまう。

【００２７】例えば、この侵入した汚染物質がナトリウ
ムやカリウム等のアルカリイオンであったり、塩素や臭
素や要素等のハロゲンイオンであった場合には、集積回
路に印加される電圧による電位差により、アルミニウム
配線が腐食される。

【００２８】即ち、ハロゲンイオンはカソード側からア
ノード側に移動し、アノード腐食を生じてしまう。又、
アルカリイオンはアノード側からカソード側に移動し、
局部的にカソード側の　ｐＨが増大し、カソード腐食を
必要としてしまう。

【００２９】例えば、ナトリウムイオンと塩素イオンと
が共存する汚染の場合には、カソード側にはナトリウム
イオンがマイグレーションして次式のような反応が進行
する。

【００３０】 ａ　　＋　　＋ｅ　−　→Ｎａ Ｎａ　＋Ｈ２　Ｏ→Ｎａ　＋　＋ＯＨ−　＋Ｈ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　………（１
）

【００３１】この（１）式の反応により、カソード側
の　ｐＨが増大すると、次式のような反応が生じ、アル
ミニウム配線は腐食されていく。

【００３２】 Ａｌ　＋３（ＯＨ）−　→Ａｌ　（ＯＨ）３　＋３ｅ　
−　Ｏ２　＋２Ｈ２　Ｏ＋４ｅ　−　→４（ＯＨ）−　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　………（２
）

【００３３】一方、アノード側では、次式のような反
応が生じ、可溶性の塩が生成する。

【００３４】 Ａｌ　（ＯＨ）３　＋Ｃｌ　−　→Ａｌ　（ＯＨ）２　
Ｃｌ　＋ＯＨ−　　　　　　　………（３）

【００３５
】同時に、侵入した汚染物質である塩素イオンとアルミ
ニウム配線とは、次式のような反応を生じアルミニウム
配線は腐食される。

【００３６】 Ａｌ　＋４Ｃｌ　−　→（Ａｌ　Ｃｌ　４）−　＋３ｅ
　−　２Ａｌ　Ｃｌ　４　−　＋６Ｈ２　Ｏ→２Ａｌ　
（ＯＨ）３　＋６Ｈ＋　＋８Ｃｌ　−　…（４）

【００
３７】又、この（４）式で示される通り、アルミニウム
配線が腐食されると、同時に塩素イオンが再生されるこ
ととなる。

【００３８】アノード側では、上記（３）式及び（４）
式に示されるように、アルミニウム配線の陽極酸化が進
むとＡｌ　（ＯＨ）３　が生成され、これにより塩素イ
オンによる溶解速度が減少されることになる。

【００３９】従って、このようなナトリウムイオンと塩
素イオンとの汚染によるアルミニウム配線の腐食におい
ては、アノード側よりもカソード側の腐食速度が速くな
る。

【００４０】このように、集積回路内部へ汚染物質や水
分や腐食ガスが侵入した場合には、集積回路内部のアル
ミニウム配線が腐食され断線してしまうという問題が生
じてしまう。

【００４１】従来、このような集積回路内部のアルミニ
ウム配線の腐食を防止するために、集積回路内部のウェ
ハ表面には、Ｓｉ　Ｏ２　膜やＰＳＧ膜やＳｉ　窒化膜
等によるパッシベーション膜が形成されている。

【００４２】又、集積回路のプラスチックモールドと端
子ピンとの間の界面部分の隙間や、パッケージクラック
を防止できるようにした集積回路に関する技術も次のよ
うなものが開示されている。

【００４３】これは、集積回路のモールドに用いられる
樹脂において、熱膨張係数を小さくすると共に、柔軟性
を向上させることにより、温度変化時に発生する熱スト
レス（応力）を低減させ、樹脂自体の曲げ強度や靭性や
密着性を向上させるという技術であり、１ＭバイトＤＲ
ＡＭに適用された技術として開示されている（日経マイ
クロデバイセス１９９０年６月号５８頁〜６２頁）。

【００４４】

【発明が達成しようとする課題】しかしながら、前述の
ような、集積回路内部のウェハチップ上のアルミニウム
配線の腐食等を防止するためのパッシベーション膜は、
集積回路のプラスチック樹脂による封止時に発生する樹
脂封止応力により、該パッシベーション膜のダメージが
生じるという問題がある。従って、集積回路自体の封止
の気密性を向上させることは必要条件となっている。

【００４５】又、前述のように熱膨張係数が小さく柔軟
性があり、封止時の曲げ強度及び靭性を向上させた密着
性のある樹脂としてはシリコン変性したシリコン樹脂等
があるが、このような樹脂は、一般に用いられてるエポ
キシ系樹脂に比べ価格が高くなってしまうという問題が
ある。

【００４６】又、集積回路のプラスチックモールド用の
樹脂は、集積回路の端子ピンを所定の精度で固定して保
持できるものでなければならない。このため、プラスチ
ックモールド用の樹脂の柔軟性を必要以上に向上させる
ことは好ましいものではない。従って、限られた樹脂の
柔軟性においては、温度変化時の熱応力の低下を飛躍的
に改善することが困難である。

【００４７】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、パッケージ上に端子ピンを有するプ
ラスチックモールドの集積回路において、該端子ピン間
の導電性異物等の汚染物質の付着による絶縁抵抗の低下
を防ぐと共に、該端子ピンの取付部分の気密性を向上し
て水分や該汚染物質や腐食ガス等の侵入を防止すること
により信頼性を向上させることが可能な集積回路を提供
することを目的とする。

【００４８】

【課題を達成するための手段】本発明は、パッケージ上
に端子ピンを有するプラスチックモールドの集積回路に
おいて、前記端子ピンを所定の精度で固定して保持する
プラスチックモールドの端子ピン固定構造と、前記プラ
スチックモールドと端子ピンとに対する、シリコンを成
分として含み密着性と弾力性とを有するシール材による
気密密閉構造とを有することにより、前記課題を達成し
たものである。

【００４９】又、本発明は、前記気密密閉構造が、前記
端子ピン固定構造の少なくとも一部を含むプラスチック
モールドの表面に対する、前記シール材のコーティング
であることにより、前記課題を達成したものである。

【００５０】

【作用】本発明では、パッケージ上に端子ピンを有する
プラスチックモールドの集積回路において、プラスチッ
クモールドと端子ピンとの間の界面の部分あるいはこの
部分の周辺において、この端子ピンを所定の精度で固定
して保持するプラスチックモールドの端子ピン固定構造
と、このプラスチックモールドと端子ピンとに対する気
密密閉構造とを、同一のものとはしていない。

【００５１】即ち、気密密閉構造のためのシール材は、
プラスチックモールドの端子ピン固定構造の構成要件で
ある必要はなく、従って、このシール材の特性は気密密
閉構造に用いるために最も良い材質を選択するこができ
る。

【００５２】従って、本発明では、このシール材として
、シリコンを成分として含み密着性と弾力性とを有する
シール材を用いるようにしている。

【００５３】本発明においてシリコンを成分とするシー
ル材を用いているのは、一般的なエポキシ樹脂に比較し
て吸水率が低いと共に、撥水性が高く、更に、シリコン
ゴム等を代表とするように、密着性と弾力性とが良好な
シール材を製造することが可能であるためである。

【００５４】シリコンを成分としたこのような本発明の
シール材によれば、低い吸水率により空気中の水分を吸
収して集積回路内部に浸透させてしまうことがない。 又、該シール材の弾力性とあいまって、吸収され結露し
た水分の、急激な温度上昇に伴なう気化によるクラック
の発生を低減することができる。

【００５５】又、シリコンを成分とした本発明のシール
材によれば、撥水性が良好であるので、該シール材表面
に空気中の水分が結露してしまった場合においても、重
力によりこの結露してしまった水分が落下除去され易く
、この結露した水分の集積回路内部への侵入の可能性を
低下させることとなる。

【００５６】又、このような撥水性によれば、空気中の
汚染物質が集積回路のパッケージ上の端子ピン周辺に落
下した場合においても、この汚染物質の付着を低減する
ことができる。

【００５７】従って、前述の本発明のシール材の密着性
と弾力性の良好さとあいまって、パッケージ上の端子ピ
ン周辺に落下した汚染物質が、該端子ピン周辺に結露し
た水分に溶解し、集積回路内部へ侵入してしまうという
問題を少なくすることができる。

【００５８】又、このようなシリコンを成分とした本発
明のシール材の撥水性によれば、パッケージ上の端子ピ
ン周辺に落下又は付着した汚染物質が導電性物質であっ
た場合であっても、この端子ピン周辺に結露した水分に
より薄膜状となり、複数の端子ピン間の絶縁抵抗を低下
させてしまうということを低減することもできる。

【００５９】従って、本発明によれば、集積回路の端子
ピン間への導電性異物等の汚染物質の付着による絶縁抵
抗の低下を防ぐことができると共に、該端子ピンの取付
部分の気密性を向上して水分や該汚染物質や腐食ガス等
の侵入を効果的に防止することができ、集積回路の信頼
性を向上させることができる。

【００６０】

【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。

【００６１】図１は、本発明の第１実施例の断面図であ
る。　　この図１に示される集積回路は、ＤＩＰ集積回
路である。

【００６２】この図１において、集積回路１の端子ピン
３は、プラスチックモールド１２による所定の精度で固
定して保持する、符号Ａで示されるような端子ピン固定
構造を有している。

【００６３】又、シリコンを成分として含み密着性と弾
力性とを有するシリコン成分含有シール材１０により、
前述の端子ピン固定構造の一部のプラスチックモールド
端子ピンとに対して、符号Ｂで示されるように気密密閉
構造が構成されている。

【００６４】このような本発明の第１実施例によれば、
集積回路１の端子ピン３を、プラスチックモールド１２
により、所定の精度で固定して保持することが可能であ
る。

【００６５】又、このプラスチックモールド１２の熱膨
張率と端子ピン３の熱膨張率との相違により、集積回路
の温度変化時にプラスチックモールド１２と端子ピン３
との間の界面部分に隙間が生じてしまった場合にも、熱
応力等の応力を生じさせない弾力性を有すると共に密着
性をも有するシリコン成分含有シール材１０により、気
密密閉構造を持続することが可能である。

【００６６】又、シリコン成分含有シール材１０は、端
子ピン３の取付部分周囲に充填されているので、このシ
ール材に含有されているシリコンの撥水性により、空気
中を浮遊する汚染物質が落下しても付着しにくくなって
いる。

【００６７】又、集積回路１の温度や気温の上昇や下降
等により、集積回路１の表面に水分が結露するような場
合にあっても、結露した水分が集積回路１表面の端子ピ
ン３の周囲で薄膜状態となることがなく、この端子ピン
３の間の絶縁抵抗を低下させるという可能性をも低減す
ることが可能である。

【００６８】図２は、前述の本発明の第１実施例におけ
る、気密密閉構造部分の断面図である。

【００６９】この図２においては、周囲の外気と端子ピ
ン３の表面とシリコン成分含有シール材１０とが共に接
する部分が示されている。

【００７０】集積回路の端子ピン３及びシリコン成分含
有シール材１０の温度が上昇したり下降した場合には、
所定のそれぞれの熱膨張係数により寸法の変化（熱膨張
）を生じる。例えば、端子ピン３は、温度の下降又は上
昇により、矢印Ｌ１に示されるような寸法の変化が生じ
る。又、シリコン成分含有シール材１０は、温度の下降
又は上昇により、矢印Ｌ２に示されるような寸法の変化
が生じる。

【００７１】しかしながら、このシリコン成分含有シー
ル材１０の弾力性により、これらの寸法の変化は吸収さ
れ、熱応力は低減され、端子ピン３とシリコン成分含有
シール材１０との気密密閉構造のための密着部分Ｂ１は
、良好な密着性を保持することができ、空気中の水分や
汚染物質や腐食ガス等の集積回路内部への侵入を防止す
ることが可能である。

【００７２】なお、本発明のシリコンを成分として含む
シール材の密着性は向上されるほど好ましいものである
が、少なくとも温度の下降や上昇による寸法の変化量と
弾力性（弾性係数）とによって決定される熱応力よりも
大きい密着力を有するものでなければならない。例えば
、充分な密着性を確保できない場合であっても、より柔
軟性のある柔かな材質のシール材とすることにより、熱
応力を低減し、気密密閉構造が阻害されることを防止す
ることができる。

【００７３】図３は、本発明の第２実施例の断面図であ
る。

【００７４】この図３の集積回路１は、ＰＧＡパッケー
ジ集積回路である。

【００７５】この図３において、符号１、３、１０、１
２、Ａ、Ｂは、前述の図１の同符号のものと同一のもの
である。

【００７６】前述の図１のＤＩＰ集積回路と同様に、こ
のＰＧＡパッケージ集積回路においても、この図３に示
される如く、端子ピン固定構造Ａ及び気密密閉構造Ｂと
を構成して本発明を適用するこが可能であり、前述の第
１実施例と同様の効果を得るとができる。

【００７７】図４は、本発明の第３実施例の側面図であ
る。又、図５は、この第３実施例の下面図である。

【００７８】これら図４及び図５において、集積回路１
の端子ピン３は、プラスチックモールド１２により、所
定の精度で固定して保持され、端子ピン固定構造となっ
ている。

【００７９】又、この集積回路１のプラスチックモール
ド１２の側面部分及び下面部分の表面は、シリコン成分
含有シール材１０によりコーティングされている。

【００８０】従って、プラスチックモールド１２と端子
ピン３とに対して、シリコンを成分として含み密着性と
弾力性とを有するシール材により良好な気密密閉構造が
構成されており、前述の本発明の第１実施例と同様に、
集積回路１内部への空気中の水分へ汚染物質や腐食ガス
の侵入を防止すると共に、端子ピン３の間の絶縁抵抗の
低下をも低減することが可能である。

【００８１】図６は、本発明の第４実施例の側面図であ
る。又、図７は、この第４実施例の下面図である。

【００８２】これら図６及び図７においては、ＰＧＡパ
ッケージ集積回路の側面部分及び下面部分の表面にシリ
コン成分含有シール材１０がコーティングされることに
より、本発明が適用されている。

【００８３】これら図６及び図７において、符号１、３
、１０、１２は、前述の図４及び図５の同符号のものと
同一ものである。

【００８４】これら図６及び図７に示される通り、ＰＧ
Ａパッケージ集積回路１においても、シリコン成分含有
シール材１０をコーティングして本発明が適用可能であ
り、前述の本発明の第３実施例と同様の効果を得ること
が可能である。

【００８５】なお、これら図４から図７に示される本発
明の第３実施例及び第４実施例において、集積回路１の
下面部分のシリコン成分含有シール材１０によるコーテ
ィングは必ずしも必要なものではないが、コーティング
の工程上の便宜により一括してコーティングするように
している。即ち、端子ピン３と端子ピン３取付部分周辺
のプラスチックモールド１２とがコーティングされてい
ればよい。

【００８６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、パ
ッケージ上に端子ピンを有するプラスチックモールドの
集積回路において、該端子ピン間への導電性異物等の汚
染物質の付着及びこれによる絶縁抵抗の低下を防ぐと共
に、該端子ピンの取付部分の気密性を向上して水分や該
汚染物質や腐食ガス等の侵入を防止あるいは低減するこ
とができ、集積回路の信頼性を向上することができると
いう優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例の断面図である。

【図２】図２は、本発明の実施例の気密密閉構造の断面
図である。

【図３】図３は、本発明の第２実施例の断面図である。

【図４】図４は、本発明の第３実施例の側面図である。

【図５】図５は、前記第３実施例の下面図である。

【図６】図６は、本発明の第４実施例の側面図である。

【図７】図７は、前記第４実施例の下面図である。

【図８】図８は、ＤＩＰ集積回路の端子ピン間への汚染
物質の付着を示す側面図である。

【図９】図９は、ＰＧＡパッケ―ジ集積回路の端子ピン
間への、汚染物質の付着を示す下面図である。

【図１０】図１０は、ＤＩＰ集積回路のプラスチックモ
―ルドと端子ピンとの間の界面に生じてしまう隙間を示
す斜視図である。

【図１１】図１１は、ＰＧＡパッケ―ジ集積回路のプラ
スチックモ―ルドと端子ピンとの界面部分に生じてしま
う隙間を示す斜視図である。

【図１２】図１２は、集積回路内部のウェハチップのア
ルミニウム配線の腐食及び断線を示す上面図である。

【符号の説明】

１…集積回路、 ３…端子ピン、 ５…ウェハチップ、 １０…シリコン成分含有シール材、 １２…プラスチックモールド、 ３０…パッド、 ３２…アルミニウム配線、 ３４…入出力バッファ部、 ４０…汚染物質、 Ａ…端子ピン固定構造、 Ｂ…気密密閉構造、 Ｃ１、Ｃ２…腐食部、 Ｄ…隙間。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パッケージ上に端子ピンを有するプラスチ
   ックモールドの集積回路において、前記端子ピンを所定
   の精度で固定して保持するプラスチックモールドの端子
   ピン固定構造と、前記プラスチックモールドと端子ピン
   とに対する、シリコンを成分として含み密着性と弾力性
   とを有するシール材による気密密閉構造と、を有するこ
   とを特徴とする集積回路。
2. 【請求項２】請求項１において、前記気密密閉構造が、
   前記端子ピン固定構造の少なくとも一部を含むプラスチ
   ックモールドの表面に対する、前記シール材のコーティ
   ングであることを特徴とする集積回路。