JP3080236B2 - 耐湿性および放熱性の改良された半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
耐湿性および放熱性の改良された半導体装置およびその製造方法Info
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Description
のであって、より詳しくは、気密封止された半導体パッ
ケージの耐湿性および放熱性を改良した半導体装置およ
びその製造方法に関する。
化、あるいは微細なゴミやほこりに影響され、その特性
が微妙に変化してしまうことや、機械的振動や衝撃によ
って破損し易いことなどの理由で半導体素子を封止した
パッケージとして使用に供されている。
脂封止方式とに分けられ、気密封止方式では、一般的に
はセラミックスが用いられているが、熱硬化性樹脂を用
いることも試みられている。すなわち、箱型樹脂成形体
の中央部に設けられたリードフレームのアイランドに接
着剤によって固着された半導体素子は、インサート成形
によって樹脂成形体内に封入され、その両端がパッケー
ジの内側と外側に開放されたリードフレームとボンディ
ングワイヤーによって連結されている。また樹脂成形体
の上面は透明あるいは不透明な合成樹脂板、ガラス板な
どの蓋材を接着剤によって固着し、気密封止を行うもの
であるが、このような封止手段を講じても、時間の経過
に伴ないパッケージ内部に微量の水分が浸入し、半導体
素子の機能を低下せしめ、やがては使用不能の状態とな
ってしまうという問題点があった。
部、あるいはリードフレームの封入部について入念な密
封手段を施しても、依然として経時による水分の浸入を
防止することができず、その対策に苦慮しているのが現
実である。
量の水分が浸入する原因を究明するべく研究を重ねてき
た。そのなかで、半導体パッケージに対する水分の浸入
経路は、当初の、蓋材の接着部やリードフレームの封止
部からのものが想定されたため、その方面からの究明を
行うべくくり返し試験を行ったところ、前記蓋材の接着
部やリードフレームの封止部からの水分の浸入に対して
は、種々の防止策が取られているためさほど問題とはな
らず、全く予想外なことに、半導体パッケージに対する
水分の浸入は、パッケージの下面、すなわち、箱型樹脂
成形体の底面から成形体を透過してくる水分が主たる原
因であるという知見を得、本発明はこの知見をもとにそ
の対策として完成されたものである。
を外部に放熱させることを第2の目的とする。
の方法によって試験した。
フッカー試験機に入れ、温度120℃、湿度100%RH、ゲー
ジ圧力1kg/cm2で5時間、加熱加圧後取り出し、常温下
で透明蓋材の内側に浸入水分による結露ができるかどう
かを調べた。結露が認められないものは浸入水分が僅か
なものであり、結露が認められるまで5時間づつの加熱
加圧を続けた。
優劣は、透明蓋材の内側に結露が認められるまでの加熱
加圧時間の長短で判定される。
た耐湿性のすぐれた気密封止方式の半導体装置を提供す
ることにある。
用時に発熱する半導体素子からの熱を放熱させ、作動安
定性を保持した半導体装置を提供することにある。
であって、その特徴とするところは、箱型樹脂成形体の
底面またはそれより内側に特定の熱伝導率を有する耐湿
板の層を形成することにあり、形成に際しては、耐湿板
をリードフレームとともに金型内に予めセットしてイン
サート成形することをも製法上の特徴とするものであ
る。
体の底部内面に、0.01cal/cm・sec℃以上の熱伝導率を
有するアルミニウム、銅、鉄の金属、合金、あるいはこ
れらの酸化物からなる群より選ばれた蒸気不透過性の板
状体からなる耐湿板の層が形成されている半導体装置が
提供される。
ディング部の直下から垂下したリード部材が耐湿板に接
続している特許請求の範囲第1項記載の半導体装置が提
供される。
置に、0.01cal/cm・sec℃以上の熱伝導率を有するアル
ミニウム、銅、鉄の金属、合金、あるいはこれらの酸化
物からなる群より選ばれた蒸気不透過性の板状体からな
る耐湿板とリードフレームをインサートした後、合成樹
脂を射出成形あるいはトランスファー成形することによ
って、上記耐湿板とリードフレームを箱型中空樹脂成形
体内に一体化することを特徴とする半導体装置の製造方
法が提供される。
体装置用の箱型樹脂成形体の一例を示す第1図におい
て、1はエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などの熱
硬化性樹脂からなる樹脂成形体、2は42アロイ、銅合金
などからなるリードフレーム、3は半導体チップを固着
するためのチップボンディング部、4は半導体装置を密
封するための蓋接着部であり、密封効果をよりすぐれた
ものとするために段部を設けてある。5は耐湿板であり
本発明の技術的特徴である特定の熱伝導率を有する耐湿
板を底部内面に形成した状態を示す。この耐湿板として
は、上記不透過性の板状体、とくに、鉄、銅、ニッケ
ル、アルミニウムなどの金属及びそれらの合金、ならび
にセラミック、ガラス等の材料が使用されるが、これら
のなかでも、アルミニウム、銅、鉄の金属およびそれら
の合金であって、0.5cal/cm・sec.℃以上の熱伝導率を
有するものを使用した場合には、耐湿性が改良されるば
かりでなく、半導体チップの発熱現象をパッケージ外に
放熱するという効果を併せ持ち、半導体素子の作動安定
性をも保持しうるものとなる。
100ないし500μmのものが用いられるが、その大きさ
は、箱型樹脂成形体の底面と略同程度の大きさのもので
あることが好ましく、形成する位置としては、第1図に
示す如き箱型樹脂成形体の底面より内側に設けるが、耐
湿板の放熱板としての機能を高めようとする場合には、
耐湿板の位置をもっと半導体素子に近い部分に設けても
よい。さらに半導体素子の放熱性を高めるためには、第
2図に示すように、半導体チップボンディング部の真下
から垂下し耐湿板と接続するリード部材を設けることが
好ましい。この際、リード部材は、耐湿板と同様に、0.
01cal/cm・sec.℃以上の熱伝導率を有する材料で構成さ
れることが好ましいのは当然のことである。
半導体素子7を固着し、該素子とリードフレーム2をボ
ンディングワイヤで連結した後、蓋材8を樹脂成形体の
接着用段部4にエポキシ系、イミド系、あるいはアクリ
ル系の接着剤で接着せしめ、気密封止された半導体装置
を示す断面図である。ボンディグワイヤーとしては、通
常、金やアルミニウムが使用され、また蓋材としては、
石英ガラス板、サファイヤ板、透明アルミナ板、透明プ
ラスチック板などの透明蓋材、着色ガラス板、セラミッ
クス板、着色プラスチック板などの半透明ないし不透明
蓋材が使用される。
板を予め金型内の所定の位置にインサートしておき、つ
いで、ビスフェノールA型、ノボラック型、グリシジル
アミン型などのエポキシ樹脂、ポリアミノビスマレイミ
ド、ポリピロメリットイミドなどのポリイミド樹脂、フ
ェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹
脂などの熱硬化性樹脂を射出あるいはトランスファー成
形によって一体化を行うものである。
なるが、エポキシ樹脂の場合を例にとると、通常圧力が
10ないし500kg/cm2、温度が150ないし200℃、時間が1
ないし5分の条件での加圧加熱が好ましい。
ことにより、樹脂成形体の底面の内側に耐湿板が高い精
度をもって固定され、しかも、あとで耐湿板を接着する
方法に比べて、作業工程が簡略化されるばかりでなく確
実な固着が達成される。
れより内側に特定の熱伝導率を有する蒸気不透過性の耐
湿板の層を形成することにより、半導体パッケージ内へ
の水分透過率の最も多い、パッケージ底面からの水分の
浸入が効率的に防止されると共に、半導体チップの発熱
現象が有効に外部に放熱され、さらに、この耐湿板をリ
ードフレームと共にインサート成形することにより、箱
型樹脂成形体の内面あるいは外面に耐湿板が高い精度を
もって、しかも簡単な工程で固定することができる。
伝導率0.53cal/cm・sec.℃の銅合金製耐湿板をトランス
ファー成形機の金型内の所定の位置にインサートした。
次いでノボラック型エポキシ樹脂系成形材料を、温度18
0℃、圧力80kg/cm2、時間2分の条件でインサート成形
した後、温度180℃、時間3時間で後硬化を行なって第
1図に示すような箱型中空樹脂成形体を得た。
接着用段部にエポキシ樹脂で接着した。この気密封止さ
れたパッケージを、温度121℃、湿度100%RH、ゲージ圧
力1kg/cm2の条件でプレッシャーフッカー試験にかけ、
5時間毎にとり出して常温下でガラス蓋の内側に結露が
認められるかどうかを調べた。
はじめて認められた。一方耐湿板の組込みを実施しない
以外は全て同様に製作したパッケージは、同様のプレッ
シャーフッカー試験で20時間で結露が認められ、耐湿板
の効果は顕著であった。
ケージの一例を示す断面図であり、第1図はインサート
成形によって一体化された箱型中空樹脂成形体の断面
図、第2図は、気密封止された半導体パッケージの完成
状態を示す断面図である。 図中、 1……熱硬化性樹脂から成る箱型樹脂成形体 2……リードフレーム 3……半導体チップボンディング部 4……密封用の蓋接着部 5……耐湿板 6……ボンディングワイヤー 7……半導体チップ 8……蓋 9……接着部 10……耐湿板と連結されたリード部材
Claims (3)
- 【請求項1】気密封止された半導体パッケージの箱型中
空樹脂成形体の底部の樹脂内部に、0.5cal/cm・sec℃以
上の熱伝導率を有するアルミニウム、銅、鉄の金属およ
びそれらの合金からなる群より選ばれた蒸気不透過性の
板状体からなる放熱兼耐湿板の層が形成されている半導
体装置。 - 【請求項2】上記半導体装置のチップボンディング部の
直下から垂下したリード部材が耐湿板に接続している特
許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 - 【請求項3】予め金型内の所定の位置に、0.5cal/cm・s
ec℃以上の熱伝導率を有するアルミニウム、銅、鉄の金
属およびそれらの合金からなる群より選ばれた蒸気不透
過性の板状体からなる放熱兼耐湿板とリードフレームを
インサートした後、合成樹脂を射出成形あるいはトラン
スファー成形することによって、上記耐湿板とリードフ
レームを箱型中空樹脂成形体内に一体化することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (9)
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US08/155,539 US5343076A (en) | 1990-07-21 | 1993-11-22 | Semiconductor device with an airtight space formed internally within a hollow package |
US08/260,977 US6048754A (en) | 1990-07-21 | 1994-06-15 | Method of manufacturing a semiconductor device with an airtight space formed internally within a hollow package |
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ID=16310921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3054576B2 (ja) * | 1995-04-26 | 2000-06-19 | シャープ株式会社 | 半導体装置 |
JPH1174403A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
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1990
- 1990-07-21 JP JP19361790A patent/JP3080236B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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