JPH0810208Y2 - プラスチック封止型半導体装置 - Google Patents

プラスチック封止型半導体装置

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JPH0810208Y2
JPH0810208Y2 JP1989110021U JP11002189U JPH0810208Y2 JP H0810208 Y2 JPH0810208 Y2 JP H0810208Y2 JP 1989110021 U JP1989110021 U JP 1989110021U JP 11002189 U JP11002189 U JP 11002189U JP H0810208 Y2 JPH0810208 Y2 JP H0810208Y2
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JP
Japan
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semiconductor device
island
plastic
hole
frame
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JP1989110021U
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JPH0252357U (ja
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孝志 浦野
悦司 久保
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Resonac Corp
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Hitachi Chemical Co Ltd
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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
    • H10W72/50Bond wires
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    • H10W72/5449Dispositions of bond wires not being orthogonal to a side surface of the chip, e.g. fan-out arrangements
    • 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
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はプラスチック封止型半導体装置に関するもの
で、半導体素子を搭載する金属フレームの形状、さらに
詳しくは直接半導体素子を金属フレームに搭載する部分
(以下アイランドと略す)の形状に関するものである。
〔従来の技術〕
通常トランジスタ、IC、LSIなどの半導体素子は、フ
レームのアイランド上に金メッキをしてシリコン−金と
の共晶で接着固定するか、銀ペーストと呼ばれるエポキ
シ樹脂を主成分とする接着剤で固定するか又はポリイミ
ド樹脂を主成分とする接着剤で固定するかの3通りで行
なわれている。アイランドのサイズは、搭載する素子サ
イズよりも若干大きめの通常0.3〜0.5mm程度の余裕をも
った大きさとなっている。ICパッケージの断面図を第2
図に、金属フレームの概略図を第3図に示す。第2図中
の1のアイランドの部分に金メッキをするかもしくは接
着剤を塗布して素子を固定するわけである。
〔考案が解決しようとする課題〕
プラスチック封止されたICの信頼性は、最近ますます
厳しくなり耐熱衝撃性、耐半田耐湿性なとユーザーから
のレベルアップの要求が強まっている。しかもパッケー
ジ形状は薄型、小型化しており、特性向上には難しい傾
向にある。
本考案は素子を搭載するアイランドを工夫して耐熱衝
撃性、耐湿性の向上したプラスチック封止型半導体装置
を得ようとするものである。
なお、特開昭56-76542号公報には半導体ペレットの周
辺のタブに透孔あるいは切り欠きを設けることによって
レジン剥離を防止することが記載されているが、この場
合にはタブの面積を大きくする必要があり大きさが限ら
れているプラスチック半導体装置においては実用的でな
い。
〔課題を解決するための手段〕
本考案者らは耐熱衝撃性試験による不良品を詳細にチ
ェックした結果、クラックの発生はアイランドのコーナ
ー部より起こり始めていることがわかった。この理由
は、封止材料と金属フレームとの熱膨張係数の差により
発生する応力がアイランドのコーナー部に集中するため
である。特にこのコーナー部に集中した応力は封止材料
とフレームおよび封止材料と素子間の接着性にも影響を
及ぼし、最終的には剥離の減少を引きおこす。
また耐湿性試験を行なった場合、浸入した水分が熱応
力の集中によって生じたこの空間に凝縮し水膜を形成す
るため不良発生の原因となることがわかった。
本考案は素子を搭載するフレームのアイランドの4カ
所のコーナー部に長円形もしくは楕円形の横長の貫通孔
を設けて、成形時封止する材料がこの穴を連結できるよ
うにすることにより発生する応力の局所集中を避けるこ
とができ、コーナーの応力を小さくさせることが可能と
なる。プラスチック封止によって発生する全応力値を減
少させることはできないが、応力の分散が可能となるた
め接着力が小さくても応力によって生じる素子と材料、
フレームと材料の剥離現象を抑制することができる。特
に膨張、収縮のくり返しである耐熱衝撃試験や急激な熱
ショックを与える半田浸漬後の耐湿性試験には、効果が
大きい。
本考案で採用するコーナー部の形状は、第1図(a)
(b)に示しようにコーナー間の対角線に対して直角に
なるよう位置する必要がある。プラスチック封止によっ
て発生する応力の方向は、コーナー間の対角線の交点に
向かって発生するため、加工位置はこの対角線に対して
直角に位置することで最も大きな効果を得ることができ
る。本発明に用いる加工形状は巾0.3mm以上、長さ0.5mm
以上が望ましく、その上限は素子を接着する際の作業性
とフレームのコーナー部の強度によって決定される。コ
ーナーからの距離は上記レベルを満足すれば、できる限
りコーナーに近い方が望ましい。さらに第4図に示すよ
うに、半導体素子はその四隅の角部がアイランドに設け
た各貫通孔の全域をおおうことなく貫通孔の上にかかる
ように配置することにより、耐熱衝撃性、耐湿性がより
向上する。
〔実施例〕
以下、実施例に基づいて具体的に説明するが、本考案
を限定するものではない。
〔実施例1〕 第1図(a)に示した様に、材質42アロイ製フレーム
のアイランド寸法が8.0mm×4.0mmの16ピンDIP(Dual In
line Package)のコーナーに、巾0.5mm、長さ0.8mmの貫
通孔をコーナーからの距離1.5mmでコーナー間の対角線
の中心に向かって直角になる位置に加工した。このフレ
ーム上に銀ペースト(日立化成工業(株)製エピナール
EN-4000)を滴下し、テスト素子を搭載して175℃1時間
加熱し接着した。用いたテスト素子は線巾10μmのアル
ミ配線パターンを素子上に形状しており、そのサイズは
7.0mm×3.5mmである。これらの平面図を第4図に示す。
同時比較としてアイランドを全く加工しない上記フレー
ムを用い同様にデスト素子を搭載した。これら各フレー
ムを、エポキシ樹脂成形材料(日立化成工業(株)製CE
L-F-707BK-1)で金型温度180℃、硬化時間90秒、成形圧
力70kg/cm2で成形し、アフターキュアを175℃、5時間
おこなってサンプルA、Bを作成した。サンプルAが本
発明によるフレームを使用したもの、サンプルBは従来
の比較品である。これらを用いて耐熱衝撃性試験を行な
った結果を表1に示す。表中の分母は総数、分子は発生
不良数を示す。
耐熱衝撃性試験は−196℃の液体チッ素に2分間浸
漬、150℃のシリコーンオイルに2分間浸漬し途中の室
温放置は行なわなかった。これを1サイクルとして、外
観上にあらわれるクラックで判定した。表1の結果よ
り、本考案の効果の大きいことがわかる。
次に作成したサンプルA、Bを用いて耐湿性試験を行
なった。各サンプルは260℃の半田浴に20秒間浸漬し、
その後2気圧121℃の水蒸気中に放置して、素子上の回
路の断線で信頼性をチェックした。水蒸気が浸入して不
純物が抽出されたり、素子と材料間、リードフレームを
材料間の剥離によって生じた隙間に水分が凝集すること
により、回路のアルミニウムが腐食するためである。結
果を第5図に示す。横軸は放置時間、縦軸はAl断線によ
る不良率を示す。耐湿性試験に対しても本考案の効果が
大きいことがわかる。
〔実施例2〕 第1図(b)に示したように、材質42アロイ製リード
フレームのアイランド寸法が6.3mm×6.3mmの54ピンFP
Flat Package)のコーナーに、巾0.5mm、長さ1.0mmの
溝をコーナーから距離1.0mmでコーナー間の対角線の中
心に向かって直角になる位置に加工した。このアイラン
ド上を金メッキ、350℃の熱板上でテスト素子を金−シ
リコン共晶で接着した。用いたテスト素子は6.0×60mm
で実施例1で使用したテスト素子と同様線巾10μmのア
ルミ配線による回路が形成してある。同時比較として実
施例1と同じく溝のないフレームで同様に比較品を作成
した。
これら各フレームを実施例1と同様、同条件で成形
し、サンプルC、サンプルD(比較品)を作成した。サ
ンプルC、Dの耐熱衝撃性試験の結果を表2に示す。高
温側は実施例1と異なり180℃に上げてより厳しいもの
にした。表中の分母は試験総数、分子は発生不良数を示
す。本考案により、従来に比べて2倍の寿命、不良の立
ち上がりサイクルとしては3倍以上向上することがわか
る。
〔考案の効果〕 本考案により耐熱衝撃性、耐湿性の向上したプラスチ
ック封止型半導体装置が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)はそれぞれDIPタイプ、FPタイプの
加工したアイランドの平面図、第2図はプラスチック封
止ICの断面図、第3図は素子を搭載したリードフレーム
の要部平面図、第4図はテスト素子を搭載したアイラン
ドの平面図、第5図は耐湿性の試験結果を示すグラフで
ある。 符号の説明 1……アイランド、2……半導体素子 3……金線、4……リードピン 5……封止材料、6……貫通孔

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体素子を金属フレームに搭載して封止
    用成形材料により封止してなるプラスチック封止型半導
    体装置において、素子を搭載するアイランドの対角線上
    の4ヵ所のコーナー部に、前記対角線に対して直角に交
    差する少なくとも巾が0.3mmで長さが0.5mmの横長の貫通
    孔であって、かつ素子の四隅の角部が前記貫通孔の全域
    をおおうことなく貫通孔の上にかかるような貫通孔を設
    けた金属フレームを用いてなることを特徴とするプラス
    チック封止型半導体装置。
JP1989110021U 1989-09-20 1989-09-20 プラスチック封止型半導体装置 Expired - Lifetime JPH0810208Y2 (ja)

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