JPH08111498A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＬＯＣ構造の樹脂封止型半導体装置におい
て、パッケージ内での吸水によって半導体装置の信頼性
が赤外線リフロー時に劣化するのを防ぐ。 【構成】 半導体素子２の主表面上に固着される複数の
内部リード３，３間に、絶縁性接着剤１０を挾み込んだ
埋込み状態で保持させる。そして、このような絶縁性接
着剤１０によって、半導体素子の主表面上に内部リード
のパターン部を固着させ、その後に樹脂封止してパッケ
ージ５を形成する。これにより、樹脂封止型半導体装置
１を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は樹脂封止型半導体装置に
関し、特にＬＯＣ（Lead On Chip）構造を備えている樹
脂封止型半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られている半導体装置を大き
く分けると、樹脂封止型とセラミック封止型との二つと
なるが、安価でしかも量産性に優れている点で樹脂封止
型のものが主流となっている。ところで、近年は、電子
部品の小型化、薄型化に伴い、半導体素子の高集積化、
多機能化による大型化に対しても、上述した傾向とさ
れ、特にメモリ製品の場合は、図３および図４の
（ａ），（ｂ）に示したようなＬＯＣ構造による樹脂封
止型半導体装置が製造されている。

【０００３】これを簡単に説明すると、図３中全体を符
号１で示す樹脂封止型半導体装置は、半導体素子２と、
この半導体素子２の主表面上に固着して設けられる複数
の内部リード３およびそれぞれに連続する外部リード４
と、この外部リード４の外方端側を除いてエポキシ樹脂
材等で樹脂封止することにより形成される封止樹脂によ
るパッケージ５とを備えている。なお、６は半導体素子
２の主表面上に形成されるポリイミドコート層である。

【０００４】７はこのポリイミドコート層６を介して半
導体素子２上に内部リード３部分を固着するための絶縁
性フィルムである。この絶縁性フィルム７は、図４の
（ｂ）から明らかなように、フィルムベース（基材）７
ａとその両面に形成された接着剤層８ａ，８ｂとから構
成され、これにより内部リード３部分が半導体素子２上
に接着して固着される。

【０００５】ここで、上述した内部リード３は、周知の
通り、半導体装置１の製造工程時に用いられるリードフ
レーム（全体の図示は省略している）内に多数本が並列
配置された状態で一体化して構成される外部リード４の
内方端に連続して所要のパターン形状をもって形成され
る。また、前記絶縁性フィルム７は、その一方の接着剤
層８ａを加熱、溶融することにより、上述したリードフ
レームにおける内部リード３のパターン部分に固着した
状態で供給され、その他方の接着剤層８ｂを加熱、溶融
して半導体素子２上のポリイミドコート層６上に接着し
て固着するようになっている。

【０００６】このような構成を採用することにより、リ
ードを構成する内部リードパターンの一部を半導体素子
２上に配置できるため、半導体装置１のより一層の小型
化が可能となるものである。なお、図中９は半導体素子
２上に設けたＡｌパッド２ａと内部リード３の接続端と
の間を電気的に接続するためにワイヤボンディングされ
る金線等の金属細線である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来の樹脂封止型半導体装置１では、半導体素子２
の主表面上にリード３を固着するための絶縁性フィルム
７が吸水し易いことから、以下のような不具合を生じて
いた。

【０００８】すなわち、この半導体装置１を赤外線リフ
ローに通し、プリント基板に実装する際に、吸水された
水分がパッケージ５を構成する封止樹脂内で気化膨張
し、絶縁性フィルム７および内部リード３とパッケージ
５である封止樹脂との密着性が劣化して剥離を発生した
り、封止樹脂にクラックを発生させたりし、半導体装置
１としての信頼性を著しく低下させるという問題点があ
った。

【０００９】特に、上述した絶縁性フィルム７のベース
７ａであるフィルム材として一般には、ポリイミド樹脂
系のもの｛たとえばデュポン製のカプトンや宇部興産製
のユーピレックス（共に商品名）｝を使用しているため
に、吸水量が大きく、上述した問題を生じるおそれがあ
った。

【００１０】このため、上述した不具合を解決するため
に、フィルムベースを除いた接着剤のみによって構成さ
れている絶縁性フィルムも提案されているが、接着剤の
みでは柔らかく、強度が不足しているために、リードフ
レームや半導体素子に固着し難く、さらに膨張が大きく
変形し易いために、パッケージ５に温度サイクル試験等
の冷熱衝撃が加わると、絶縁性フィルムが膨張収縮を繰
り返し、これにより金線等の金属細線９部分に断線が生
じてしまうといった問題もあった。

【００１１】また、半導体素子上に固着される内部リー
ド３のパターンに略一致して対応するような絶縁性フィ
ルムも特開平３−２０３２４９号公報等によって従来既
に提案されているが、封止樹脂によるパッケージ５の信
頼性向上のために、内部リード３のパターンが微細化さ
れており、接着強度の低下やパターン精度の限界という
問題もあり、これらの問題点に配慮し、上述した不具合
を一掃し得る何らかの対策を講じることが望まれてい
る。

【００１２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、ＬＯＣ構造の樹脂封止型半導体装置におい
て従来、リードを半導体素子上に固着するための絶縁性
フィルムによるパッケージ内での吸水によって、半導体
装置の信頼性が赤外線リフロー時において劣化するのを
防止できる樹脂封止型半導体装置を得ることを目的とし
ている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係る樹脂封止型半導体装置は、複数のリ
ードを半導体素子の主表面上に固着するための絶縁性接
着剤を、リード間に挾み込んだ埋込み状態で保持させる
ようにしたものである。

【００１４】また、本発明に係る樹脂封止型半導体装置
は、絶縁性接着剤を、リード間でそれぞれのリードに沿
わせた状態で挾み込んで保持させることにより、封止樹
脂との接触面積を小さくしたものである。

【００１５】

【作用】本発明によれば、従来用いていた絶縁性フィル
ムの代わりに、リード間に挾み込んで保持させた絶縁性
接着剤を用いることにより、リードを、半導体素子の主
表面上に固着して設けている。これにより、封止樹脂に
よるパッケージ内での吸水を低減し、半導体装置の信頼
性劣化を防止することができる。

【００１６】

【実施例】図１の（ａ），（ｂ）は本発明に係る樹脂封
止型半導体装置の一実施例を示すものであり、これらの
図において、前述した図３や図４の（ａ），（ｂ）と同
一または相当する部分には、同一番号を付して説明は省
略する。

【００１７】さて、本発明によれば、上述した構成によ
る樹脂封止型半導体装置１において、複数のリード３を
半導体素子２の主表面上に固着するための絶縁性接着剤
１０を、リード３，３間に挾み込んだ埋込み状態で保持
させるようにしたところに特徴を有している。

【００１８】ここで、このような絶縁性接着剤１０は、
その厚さが内部リード３の板厚以下とすることが望まし
く、さらにこのような絶縁性接着剤１０は、内部リード
３と外部リード４からなるリードフレームの製造時に一
体的に形成するとよい。すなわち、このような内部リー
ド３，３間への絶縁性接着剤１０の挾み込みは、たとえ
ばポッティング、もしくはスクリーン印刷等によって行
なうとよい。なお、このような絶縁性接着剤１０として
は、熱硬化性タイプ、熱可塑性タイプのいずれでも可能
であり、たとえば日立化成工業製のハイマール等を用い
るとよい。

【００１９】このような絶縁性接着剤１０を挾み込んだ
埋込み状態で保持しているリード３を備えているリード
フレームは、その必要個所または全体を加熱、溶融する
ことにより、内部リード３によるパターン部分を、半導
体素子２の主表面上に前記絶縁性接着剤１０を介して固
着されることになる。

【００２０】なお、前述した半導体素子２の主表面に
は、予め応力緩和を目的として、たとえば東レ製のＳＰ
−７４０（商品名）等によりポリイミドコート層６が被
覆され、その上部に絶縁性接着剤１０で内部リード３が
固着されることになる。また、このような内部リード３
の固着後において、この内部リード３と半導体素子２上
のＡｌパッド２ａとを金線等による金属細線９で電気的
に接続してから、樹脂封止して封止樹脂によるパッケー
ジ５を形成することにより、樹脂封止型半導体装置１が
製造されることになる。

【００２１】このような本発明の構成によれば、従来の
ような絶縁性フィルム、特にベース７ａである吸水率の
大きいポリイミドフィルムを使用しないため、パッケー
ジ５内での吸水率を抑えて、半導体装置１の赤外線リフ
ロー時のダメージ、たとえば絶縁性フィルムの封止樹脂
の界面からの剥離現象等といった不具合を低減し、樹脂
封止型半導体装置１の信頼性劣化を防止することができ
る。

【００２２】さらに、このような構成では、内部リード
３間に絶縁性接着剤１０を挾み込んだ埋込み状態で保持
させて一体化しているために、機械的に強度があり、内
部リード３等をむらがなく、均一に半導体素子２上に固
着することができる。また、このような構成では、内部
リード３，３により挾み込んでいることから、これらの
内部リード３，３がガードリングとなって、熱膨張係数
が比較的大きな絶縁性接着剤１０での膨張現象を抑える
ことができるため、温度サイクル試験時での金線等の金
属細線９の切断問題等の不具合を防止することができ
る。

【００２３】図２は本発明に係る樹脂封止型半導体装置
の第２実施例を示すものであり、上述した第１実施例と
の相違点は、内部リード３，３間に挾み込んだ埋込み状
態で保持される絶縁性接着剤１０の部分を、できる限り
縮小している点である。

【００２４】すなわち、上述したパッケージ５を構成す
る封止樹脂と絶縁性接着剤１０との密着性は一般に不十
分であり、吸水あるいは熱履歴により剥離し易い。この
第２実施例はこのような点に鑑み、内部リード３，３間
での絶縁性接着剤１０の幅寸法等を小さくし、内部リー
ド３，３間でそれぞれの内部リード３，３に沿わせて設
けた最小限とすることにより、この絶縁性接着剤１０の
封止樹脂と接触する面積を縮小して剥離問題の発生を抑
制し、その結果として半導体装置１の信頼性劣化を、よ
り一層効果的に防止できるようにしているものである。

【００２５】そして、このような第２実施例の構成によ
れば、上述したような第１実施例での種々の作用効果
を、より一層効果的に発揮させることが可能となる。

【００２６】ここで、上述したような本発明における第
１実施例、第２実施例での効果を、従来例との比較にお
いて、具体的な数値データを用いて説明すると、以下の
通りである。すなわち、以下に示した表１は、ＬＯＣ構
造のＳＯＪ（Small Out-line J-bend） 型のパッケージ
である樹脂封止型半導体装置１を用いて、内部リード３
での吸水率、赤外線リフロー後、さらに「赤外線リフロ
ー＋ＰＣＴ処理」後においての封止樹脂パッケージ５の
界面（封止樹脂と絶縁性接着剤１０との間）での剥離現
象発生数を示している。

【００２７】

【表１】 （注意）評価パッケージはＳＯＪ（ＬＯＣ構造）であ
る。 リードでの吸水率は、リード（絶縁性接着剤付き）の
みの吸水率変化を、従来例を「１」とした場合の相対値
で示している。 界面とは、封止樹脂と絶縁性接着剤との界面を示す。 表中の数字は、不良発生数／評価試料数を示してい
る。

【００２８】そして、上述した表１によれば、第１実施
例では、従来例と比べて吸水率と界面剥離現象発生数が
著しく改善されており、さらに第２実施例では、吸水率
がより一層低減し、特に「赤外線リフロー＋ＰＣＴ処
理」という過酷な加速試験を実施しても界面剥離現象が
発生しなくなるもので、その作用効果は容易に理解され
るところである。

【００２９】なお、本発明は上述した実施例構造には限
定されず、樹脂封止型半導体装置１各部の形状、構造等
を適宜変形、変更し得るものであり、種々の変形例が考
えられる。たとえば樹脂封止型半導体装置１の構造、半
導体素子２とリードフレームにおける内部リード３、さ
らに外部リード４との関係、内部リード３と半導体素子
２におけるパッド部２ａとの結線手段などとしても、上
述した実施例構造には限定されず、種々の変形例が考え
られることは言うまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る樹脂封
止型半導体装置によれば、複数のリードを半導体素子の
主表面上に固着するために、従来の絶縁性フィルムの代
わりに、絶縁性接着剤を、リード間に挾み込んで保持さ
せるようにしたので、簡単な構成であるにもかかわら
ず、以下に列挙する種々優れた効果を奏する。

【００３１】絶縁性フィルム、特にそのベースである
吸水率の大きいポリイミドフィルムを用いることなく、
半導体素子上に内部リードのパターン部を固着できるた
め、パッケージ内での吸水性を低減し、半導体装置の信
頼性劣化を防止できる。

【００３２】リードと絶縁性接着剤とが一体化して構
成されているので、ポリイミドフィルムによる絶縁性フ
ィルムがなくても、半導体素子上にリードの必要部位を
むらなく均一に固着することができる。

【００３３】リードと絶縁性接着剤とが一体化して構
成されているので、リードがガードリングとなって、熱
膨張係数の比較的大きな絶縁性接着剤の膨張、収縮を抑
制することができ、これにより温度サイクル試験時の金
属細線（金線）切れを防止できる。

【００３４】絶縁性接着剤を、リード間でそれぞれの
リードに沿わせて設けて封止樹脂との接触面積を小さく
することにより、剥離現象の発生を抑制し、半導体装置
の信頼性をより一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る樹脂封止型半導体装置の第１実
施例を示し、（ａ）は要部となるリードと半導体素子と
の関係を示す概略平面図、（ｂ）はリードの半導体素子
への固着状態を示す概略断面図である。

【図２】 本発明に係る樹脂封止型半導体装置の第２実
施例を示すリードと半導体素子との関係を示す概略平面
図である。

【図３】 従来の樹脂封止型半導体装置の一例を示す要
部断面図である。

【図４】 従来装置でのリードと半導体素子との関係を
示す概略平面図、（ｂ）はリードの半導体素子への固着
状態を説明するための概略断面図である。

【符号の説明】

１…樹脂封止型半導体装置、２…半導体素子、３…内部
リード、４…外部リード、５…封止樹脂によるパッケー
ジ、６…ポリイミドコート層、９…金線等の金属細線、
１０…絶縁性接着剤。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のリードを、絶縁性フィルムを介し
   て半導体素子の主表面上に固着する樹脂封止型半導体装
   置において、 前記絶縁性フィルムの代わりに、前記リード間に絶縁性
   接着剤を挾み込んで保持させるように構成したことを特
   徴とする樹脂封止型半導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の樹脂封止型半導体装置に
   おいて、 リード間に挾み込んで保持される絶縁性接着剤を、リー
   ド間でそれぞれのリードに沿わせて設けることにより、
   封止樹脂との接触面積が小さくなるように構成したこと
   を特徴とする樹脂封止型半導体装置。