JPH05235206A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置

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JPH05235206A
JPH05235206A JP4037501A JP3750192A JPH05235206A JP H05235206 A JPH05235206 A JP H05235206A JP 4037501 A JP4037501 A JP 4037501A JP 3750192 A JP3750192 A JP 3750192A JP H05235206 A JPH05235206 A JP H05235206A
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JP
Japan
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resin
lead
semiconductor element
semiconductor device
lead frame
Prior art date
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Pending
Application number
JP4037501A
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English (en)
Inventor
Keiji Okuma
啓二 奥間
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
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Publication of JPH05235206A publication Critical patent/JPH05235206A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H10W72/851Dispositions of multiple connectors or interconnections
    • H10W72/874On different surfaces
    • H10W72/884Die-attach connectors and bond wires
    • 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
    • H10W74/00Encapsulations, e.g. protective coatings
    • 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

  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂封止型半導体装置の耐クラック性を向上
させるとともに、リード抜けを低減する。 【構成】 リードフレーム1のリード先端部に絶縁体5
を設けてその上部に半導体素子2を接着し樹脂封止型半
導体装置を作成することにより、高温時における半導体
素子2にかかる応力が小さくでき、また、リードのパッ
ケージ内部との接触面積が広く取れるので、リードの引
き抜き強度が高くなる。エポキシ樹脂または、ポリイミ
ド樹脂またはその混合樹脂を用いることによりリードと
の密着が良くまた、高温時には低弾性率になるので効果
がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱衝撃性および耐湿
信頼性が向上する樹脂封止型半導体装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、樹脂封止型半導体装置はリードフ
レーム上のダイパッドに接着剤で固定され、樹脂によっ
て封止されている。リードフレームには、銅が使用され
ており、接着剤はエポキシ銀ペーストまたは、はんだが
使用され、封止樹脂はエポキシ樹脂組成物が使用されて
いる。図6は従来の樹脂封止型半導体装置の構造を示す
断面図である。図6において、1はリードフレーム、2
は半導体素子、3はボンディングワイヤー、4は封止樹
脂である。ところで、近年半導体素子の高集積化に伴っ
て素子ペレットの自体大型化が急速に進んでいる。これ
らの素子ペレットの大型化により、従来の樹脂封止型半
導体装置のリードフレーム1ではリードフレーム1のダ
イパッド先端部分に大きな応力が発生する。封止樹脂4
とリードフレーム1間の密着力ではこの応力と熱衝撃等
により加わる応力に耐えられず、封止樹脂4とリードフ
レーム1間で剥離を起こし、この剥離した空間に水分の
気化ガスがたまり、その膨張に伴って封止樹脂4にクラ
ックが発生していた。従来このような問題に対して、樹
脂の耐クラック特性の改善やリードフレームの形状の変
更、半導体素子の周囲に密着性の高い膜を形成するなど
行われてきたが、これらの方法では信頼性・耐熱衝撃性
などの要求が満たせなくなってきた。すなわち、このリ
ードフレーム上のダイパッドと接着剤で半導体素子は接
着される。銅リードフレームでは、その線膨張率が半導
体素子に比べて大きく、リードフレーム上のダイパッド
と半導体素子との間で、大きな応力が生じる。42合金
のリードフレームが使用されることがあるが、この場
合、半導体素子に線膨張率は近くなるが、樹脂との線膨
張率差が大きいことと42合金の弾性率が大きいため
に、半導体素子に応力が集中することになる。また、4
2合金は銅に比べて樹脂との密着が良くないので、あま
り使用されなかった。また、半導体素子の大型化と半導
体装置の小型化に伴って、リードフレームのパッケージ
内部での占める容積が減少し十分な接触面積が得られ
ず、42合金より密着の良い銅を使用しても十分な引き
抜き強度が得られなくなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、半導体素子の集積度が進み、大型化し、パ
ッケージが小型化したため、半導体素子に掛かる応力が
大きくなり、半導体素子と樹脂またはリードフレームの
ダイパッドと樹脂との間で剥離が起こり、水分の気化膨
張などの圧力で樹脂にクラックが発生する。また、リー
ド部分のパッケージ内部での占有面積が低下してリード
抜けが起きやすくなるという欠点をも有していた。本発
明は、上記従来の問題点を解決するもので、半導体素子
と樹脂との間に発生する応力を低減し、樹脂封止型半導
体装置のリード抜けを防止することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の樹脂封止型半導体装置は、リードフレームの
リードに固定された絶縁体を有し、その絶縁体に半導体
素子を接着し、樹脂封止して形成される構成を有してい
る。
【0005】
【作用】この構成によって、半導体素子と密着する絶縁
体がリードフレームに比べてその弾性率が小さければ半
導体素子に対して大きな応力がかからない。また、リー
ドが半導体素子下部まで入りこむのでリード抜けに対し
て効果がある。
【0006】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。
【0007】(実施例1)図1(d)は本発明による実
施例の樹脂封止型半導体装置の一例である。同図は、半
導体装置の断面概略図であり、図1(a)〜(d)はそ
の半導体装置の組立過程を示し、(d)は組立封止した
後の封止樹脂型半導体装置を示し、図2〜図6で同一部
材には同一記号が付してある。以下図1に従って説明す
る。まず、図1において、1はリードフレーム、2は半
導体素子、3はボンディングワイヤー、4は封止樹脂、
5は絶縁体である。この封止樹脂型半導体装置は、図1
(a)〜(d)に示すように組み立てられる。まず図1
(a)に示すように、リードフレーム1のリード部分に
絶縁体5を形成する。絶縁体5の大きさは、封止する半
導体素子2がその絶縁体5からその外周部がはみ出ない
大きさが望ましく、厚さは100μm〜600μmが望
ましい。また、絶縁体5はすべてのリード1と密着する
必要はない。次に図1(b)に示すように、その絶縁体
5にチップボンディング工程で半導体素子2をエポキシ
銀ペースト・ポリイミド接着剤等で接着する。次に図1
(c)に示すように半導体素子2とリードフレーム1と
金または銅等のボンディングワイヤー3で接続する。次
に図1(d)に示すように樹脂封止装置で封止樹脂5を
形成する。なお、本発明のリードフレーム1のリードの
形状は、ワイヤーボンディング工程のワイヤー長を短く
する上でリードの先端に断差を有するものが好ましく、
また、絶縁体5にチップマウントの溝があるほうが好ま
しい。
【0008】ここで、図2は、半導体素子にかかる応力
を計算するための4層モデルである。この図2に従って
説明する。ここで第1層と第4層が図1(d)の封止樹
脂4である。第2層が半導体素子2であり、第3層が従
来例ではリードフレーム1であり、本発明では絶縁体5
である。この4層積層での熱応力は、幅が同じで厚みだ
けが異なり曲げがないと仮定すると半導体素子にかかる
応力は膨張率差により生じるので次の式で表される。
【0009】
【数1】
【0010】ここで、Pnは応力、αnは線膨張率、E
nは弾性率、Lnは厚みであり、n(=1〜4)はそれ
ぞれの層の番号を表している。数1から絶縁体5として
高温時に弾性率の小さい材料を使用することにより半導
体素子2にかかる応力を低下させることができる。ま
た、エポキシ樹脂組成物を絶縁体5に使用した場合には
リードに対する密着性が高いのでリード抜けに一層効果
があり、また、ポリイミド樹脂組成物を絶縁体5に使用
した場合にはガラス転移点が高いので、樹脂の膨張率が
小さくなり一層応力が低下し、高温時強度が高くなるの
で熱衝撃に対する耐クラック性が良くなりリード抜けの
防止にも効果がある。また、エポキシ樹脂とポリイミド
樹脂を両方とも含む樹脂組成物を絶縁体5の場合には、
両方の樹脂の特徴であるリードに対する密着性が高くな
ることによるリード抜けに効果があると同時にガラス転
移点が高くなるので高温時強度が高くなり樹脂の膨張率
が小さくなるので一層の低応力化と熱衝撃に対するクラ
ックに強くなる。以上の効果により、熱衝撃試験の場合
のように、高温になる場合には、樹脂のガラス転移温度
を越えるので低弾性率になり一層の低応力化ができると
同時にリードが半導体素子下部にまで入るので、リード
抜けに対する強度を上げることができる。
【0011】
【表1】
【0012】ここで260℃における物性値として表1
に掲げる値を用いる。図2において全厚さを2.6mmと
して、半導体素子2の厚さを400μmとし、シリコン
の物性値を用い、絶縁体5は厚さが300μmとして、
材料Aを用い、そして封止樹脂4には一般的なエポキシ
樹脂である材料Bの値を用いる。比較例として図6のリ
ードフレーム1として厚さが200μmの銅または42
合金を使用し、半導体素子2にシリコン・封止樹脂4に
は上記同じエポキシ樹脂の物性値を用いた。高温時に従
来構造のリードフレーム1に銅を使った場合に比べて表
1の材料Aの物性値を用いれば、約3割低下する。ま
た、リードフレーム1に例として42合金を使用した場
合と比較すると約9割まで低下される。42合金に比べ
て絶縁体のほうが封止樹脂との密着性は良いので、剥離
の防止やリードとの密着の改善に効果がある。
【0013】本実施例の構造で、低応力化が行えるの
で、封止樹脂のクラック、剥離等の防止に効果があると
同時にリードの抜けに対して効果がある。
【0014】(実施例2)図3は、本発明の樹脂封止型
半導体装置の他の実施例を表す図である。本実施例では
絶縁体2に半導体素子の接着する溝があり、その絶縁体
5がエポキシ樹脂組成物からなることが実施例1と異な
る点である。本構造の場合には、実施例1と比べてリー
ドに対するエポキシ樹脂組成物との密着性が良いので、
リード抜けの防止に一層高い効果がある。ポリイミド樹
脂組成物を使用する場合には、ガラス転移温度が高いの
で高温時でも膨張率が小さいので熱衝撃に対する応力が
より一層小さくなる。このため封止樹脂の剥離やクラッ
クに一層効果がある。本構成によれば、実施例1の数1
により、例として表1の材料Bの物性値を持つエポキシ
樹脂組成物を使用した場合は、銅のリードフレームに対
して約3割、42合金のリードフレームに対して約9割
に半導体素子2の低下することがわかる。また、表1の
材料Cの物性値を持つポリイミド樹脂組成物を使用した
場合には、銅のリードフレームに対して約3割、42合
金のリードフレームに対して約9割に半導体素子2の応
力が低下することがわかる。エポキシ樹脂やポリイミド
樹脂が封止樹脂との密着性において42合金より良いこ
とは言うまでもない。また、この場合封止樹脂と同じ組
成を持つ樹脂組成物が使用できるので、図1(d)の樹
脂封止4の形成工程と同じ工程が使用できることにな
る。
【0015】本実施例の構造で、エポシキ樹脂組成物を
用いることにより低応力化されると同時にリードに対す
る密着性が一層改善されるので、よりリード抜けに対し
て効果がある。ポリイミド樹脂組成物を用いることによ
り、より一層の低応力化と高温時強度の上昇により封止
樹脂のクラック、剥離等に防止に効果があると同時にリ
ードの抜けに対して効果がある。
【0016】(実施例3)図4は、本発明の樹脂封止型半
導体装置の他の実施例を表す図である。本実施例ではリ
ードフレーム1がリード先端部に段差を有する構造で、
絶縁体5がエポキシ樹脂とポリイミド樹脂両方を組成に
持つ樹脂成物からなることが実施例1と異なる点であ
る。この場合は、エポキシ樹脂のリードに対する高密着
力とポリイミド樹脂によるガラス転移温度の上昇によ
り、高温時の熱衝撃に対する応力が小さくなり、それと
同時にリードとの高密着によるリード抜けに対して、実
施例2以上に一層効果がある。この場合も、上記実施例
2と同様に数1を用いることによって低応力化されるこ
とがわかる。また、この樹脂組成物をもつ封止樹脂と同
じものを絶縁体として用いることもできるので、この実
施例においても図1(d)の封止樹脂4の形成工程と同
じ形成装置が使用できる、工程が簡単になる。
【0017】本実施例の構造で、エポキシ樹脂とポリイ
ミド樹脂両方を含む組成物を使用しているので、一層の
低応力化とリードに対する密着性がともに改善されるの
で、封止樹脂のクラック、剥離等の防止に一層高い効果
があると同時にリードの抜けに対しても一層高い効果が
ある。
【0018】また、図5は図1(d)の他の実施例を表
す図である。絶縁体5を樹脂封止型半導体装置の下側に
形成したものである。この構成においても効果があるこ
とはいうまでもない。
【0019】以上説明したように本発明によれば、絶縁
体を設けることによって、半導体素子にかかる応力を低
下させることにより、熱衝撃等による剥離の発生やクラ
ックの発生を防止し、また、リードとの密着を強くする
ことによって抜けに対する強度を増すことができ、リー
ド抜けが防止できる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体素子に発生する応力は小さくなり、熱衝撃等で生
じる応力によって発生する剥離やクラック等を防止する
ことができる。また、リードを絶縁体で固定するので、
組立工程中でのリード曲がり等が防止でき、リードと樹
脂との接触面積が大きく取れるので半導体装置からのリ
ード引き抜き強度が大きくなり、リード抜けを防止する
ことができる。従って、それらに起因した配線の変形、
断線等の劣化による装置の品質の低下が防止されるの
で、半導体装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における樹脂封止型半導体装
置の全体断面概略図
【図2】本発明の一実施例における樹脂封止型半導体装
置の部分断面概略図
【図3】本発明の一実施例における樹脂封止型半導体装
置の全体断面概略図
【図4】本発明の一実施例における樹脂封止型半導体装
置の全体断面概略図
【図5】本発明の一実施例における樹脂封止型半導体装
置の全体断面概略図
【図6】従来の樹脂封止型半導体装置の全体断面概略図
【符号の説明】
1 リードフレーム 2 半導体素子 3 ボンディングワイヤー 4 封止樹脂 5 絶縁体

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リードフレームと、前記リードフレームの
    先端部分に形成された絶縁体と、前記絶縁体上に形成さ
    れた半導体素子と、前記半導体素子を少なくとも包み込
    む樹脂封止とを備え、前記絶縁体が離間したリードフレ
    ーム間に形成されていることを特徴とする樹脂封止型半
    導体装置。
  2. 【請求項2】前記絶縁体に前記半導体素子の大きさと等
    しいかあるいはそれ以上の大きさの溝が形成されている
    ことを特徴とする請求項1記載の樹脂封止型半導体装
    置。
  3. 【請求項3】前記リードフレームの先端部分に段差を持
    つことを特徴とする請求項1記載の樹脂封止型半導体装
    置。
  4. 【請求項4】リードフレームと、前記リードフレーム上
    の絶縁体を介して形成された半導体素子と、前記半導体
    素子を包み込むパッケージとを備え、前記パッケージが
    樹脂と前記絶縁で形成されていることを特徴とする樹脂
    封止型半導体装置。
JP4037501A 1992-02-25 1992-02-25 樹脂封止型半導体装置 Pending JPH05235206A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019212704A (ja) * 2018-06-01 2019-12-12 エイブリック株式会社 半導体装置およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019212704A (ja) * 2018-06-01 2019-12-12 エイブリック株式会社 半導体装置およびその製造方法

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