JP3335967B2 - 樹脂封止型半導体装置パッケージ - Google Patents

樹脂封止型半導体装置パッケージ

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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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂封止型半導体
装置パッケージに関し、より詳細には、樹脂パッケージ
に係わる水分の蒸発又は再吸湿等によるパッケージの膨
れ、剥離及びクラック等の発生を効果的に防止できる樹
脂封止型半導体パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、半導体集積回路等の半導体チ
ップは、リードフレームのアイランド面上にそのチップ
をダイボンディングさせ、チップとリードフレームとが
フェースアップボンディング法でワイヤボンデイングさ
れ、封止樹脂モールドでパッケージされているのが一般
的である。
【0003】そこで、図5(a)に示す如くの従来例に
おいて、半導体装置の使用時の発熱や、パッケージを実
装する際の加熱により、パッケージ内部に吸収された水
分等の揮発成分が、体積膨張して、図5(b)に示す如
く、アイランド裏面3とパッケージ樹脂2との剥離10
や、クラック11を発生させる。
【0004】そのために、これらを防止させる対策とし
て、特開昭60−208847号公報、特許第2834
841号公報には、図6(a)に示す如く、アイランド
3上の半導体チップ1が樹脂モールドされた樹脂封止型
半導体装置のパッケージにおいて、半導体チップをボン
ディング材で接着保持(ダイボンディング)されている
アイランドの裏面にモールド樹脂層をくり貫くようにベ
ント孔4(開孔)を設け、パッケージが加熱されるに際
して半導体チップ周辺からの水分等の蒸発によるガスを
放出させて、パッケージのクラック発生等を防止させる
ことが記載されている。
【0005】しかしながら、このような提案では、この
ベント孔4から、アイランド裏面と樹脂との接着界面か
ら、大気中の水分等が容易に再侵入する傾向にあり、そ
の再侵入した水分により図6(b)に示すような剥離1
0を発生させる。
【0006】また、特開平5−259344号公報に
は、ダイパット上に半導体チップをプリフォーム材で接
着保持(ダイボンディング)された樹脂封止型半導体装
置において、裏面にモールド樹脂層をくり貫き、ダイパ
ット層(アイランド)をくりぬく孔を設けて、モールド
樹脂やプリフォーム材の吸湿による水分等の蒸気をモー
ルド樹脂の外部に放出させてクラック等の発生を防止さ
せることが記載されている。
【0007】更にはまた、特開昭63−164250号
公報には、図7に示す如く、半導体チップを接着保持さ
せているタブ(アイランド、ダイパット)の裏面に同心
円状(環状)の溝5aを設けて、封止樹脂とタブ面の接
着性を向上させることが記載されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上から、上述した如
く、このような樹脂封止型半導体パッケージにおいて、
特に、アイランドの周辺近傍において、パッケージ樹脂
の膨れ、アイランド面からの樹脂剥離、クラック発生等
のように半導体パッケージを損傷させる傾向にあるのが
一般的である。
【0009】また、近年の如く、半導体素子の高集積化
に伴う使用時における発生熱の集中化、また、半導体装
置におけるパッケージの小型化、薄型化に伴い、一層の
CSP化(chip scale pakage)が進
みパッケージサイズに占める半導体チップの占有率が高
くなっている。
【0010】このような場合において、より薄型が要望
された場合に、パッケージ全体が熱応力の影響を受けや
すくなり、リフロー後において、上述した如くの膨れ、
剥離、クラック等のトラブルを一層発生しやすくなる。
【0011】また、既に上述した如く、従来からこれら
の防止対策として、上述した公報に提案されている方法
を含めて、特に、高集積化、CSP化の方向にあって、
これらを防止させるには、未だ十分に満足される対策で
ないのが実状である。
【0012】そこで、本発明の目的は、このような状況
下にあって、樹脂封止型半導体装置パッケージにおい
て、樹脂パッケージに係わる水分の蒸発又は再吸湿等に
よるパッケージの膨れ、剥離、及びクラック等の発生を
効果的に防止できる樹脂封止型半導体パッケージを提供
することにある。
【0013】
【課題を解決する手段】以上から、本発明者は、上記課
題を鑑みて、鋭意検討した結果、パッケージ樹脂からの
揮発成分が効果的に樹脂系外に放出されると共に、従来
のように、特に、アイランド面と樹脂界面から再吸湿を
効果的に防止させるために、すなわち、大気中に含まれ
る水分の再浸透(又は再侵入)の経路(パスライン)を
長くさせることに着目して、リフロー後において、ま
た、半導体装置の使用時の発熱下においても、上述した
膨れ、剥離、クラック等を効果的に防止できる方法を見
出して、本発明を完成させるに至った。
【0014】すなわち、本発明は、アイランド上に半導
体チップを接着保持した樹脂封止型半導体装置の樹脂パ
ッケージにおいて、これらのパッケージ樹脂に膨れや、
剥離及びクラクの発生を効果的に防止できる対策がなさ
れているものである。
【0015】そのために、アイランドの裏面側の樹脂パ
ッケージ面には、少なくとも1箇所以上の開孔部を設け
ている。
【0016】しかも、この開孔部の孔が、アイランド裏
面に達する孔であり、且つアイランド裏面の前記開孔部
の周辺近傍には、例えば、同心円状に連続する凹状の溝
を設けていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置パ
ッケージを提供する。
【0017】また、本発明の別の態様として、上述する
凹状の溝と同様の作用を付与させるに、前記アイランド
裏面の前記開孔部の周辺近傍に、同心円状に凸状の突起
部を有していることを特徴とする樹脂封止型半導体装置
パッケージを提供する。
【0018】これにより、この開孔部は、パッケージ樹
脂中に水分等の揮発性成分をこもらせることなく、この
開孔部からパッケージ樹脂系外に放出され、パッケージ
樹脂の膨れ、剥離及びクラック発生を効果的に防止でき
る。
【0019】また、この開孔部の周辺近傍のアイランド
裏面上に設ける、例えば、同心円状に連続した凹状の溝
によって、開孔部の孔から、その外周方向へのアイラン
ド面とパッケージ樹脂との接触境界面の長さを長くさせ
ることができる。
【0020】これにより、開孔部からこの接触境界面を
侵入経路として、大気中の水分等の再侵入に際しての侵
入経路(パスライン)が長くなり、効果的に水分等の再
侵入を防止することができる。また、このように設けら
れている凹状の溝は、当時にパッケージ樹脂とアイラン
ド裏面との接着面積を大きくさせ、密着性を高める効果
も発揮させる。
【0021】これにより、近年の如くのパッケージの小
型化・薄型化に伴い、CSP化が進みパッケージに占め
るチップ占有率が高い樹脂封止型半導体装置パッケージ
においても、使用時の半導体チップの発熱等に係わって
発生する水分等の揮発性成分を効果的に放出させ、同時
に大気中の水分等の再侵入を効果的に防止させ、パッケ
ージ樹脂の膨れ、剥離、クラック等の発生を効果的に防
止できる樹脂封止型半導体パッケージを提供できる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下に、図1〜図7を参照して、
本発明による樹脂封止型半導体装置パッケージの実施の
形態を更に説明する。
【0023】そこで、図1、図2及び図3(a1)を参
照しながら、本発明による樹脂封止型半導体装置パッケ
ージの製造の実施形態について以下に説明する。
【0024】まず、図1において、アイランド3の裏面
には、予め凹状の溝5aを設ける。
【0025】そも形成方法としては、例えば、従来から
公知の薬液によるハーフエッチング、プレスによるコイ
ニング加工等で適宜形成することができる。
【0026】例えば、パッケージの平面図を表す図2に
示すように、アイランド3の裏面を4当分に分割した各
区分エリヤの中心部位から同心円状に、図4(b)に示
す連続した2重の凹状の溝5aを設ける。その溝の切り
口断面は、例えば、図3(a1)に示す如くのV字型の
溝5aである。
【0027】このリードフレームのアイランド3上に、
半導体チップ1をダイボンディングさせて搭載し、半導
体チップ1とリードフレーム6とをワイヤボンディング
6で接合した後、所定のパッケージ形状を有する封入金
型に挿入し、樹脂封止を行って図1の断面構造を有する
半導体装置パッケージが形成される。
【0028】なお、本発明においては、この樹脂封止を
行うに際して、使用する封入金型内に図1に示す開孔部
4、その平面図で表す図2における上述した4箇所の部
位に相当するアイランド裏面側のパッケージ樹脂に、開
孔部4を形成さするために、4本の稼働ピンを設け、樹
脂封入動作中にその稼働ピンをアイランド3の裏面に押
し当てた状態で、樹脂封止を行う。これによって、適宜
にアイランド裏面側のパッケージ樹脂にアイランド裏面
に達する開孔部4を設けることができる。
【0029】そこで、本発明において、上述した作用効
果を発揮するアイランド裏面上に設ける凹状の溝部が、
図4(a)に示す如く、開孔部4の同心円状であって、
その溝部が溝5aの如く、不連続な溝であってもよい
が、本発明においては、好ましくは、図4(b)に示す
如く同心円状で、連続した溝5aであることがより好適
である。
【0030】また、本発明において、上述した溝と少な
くとも同程度の効果を発揮させるに、この凹状の溝に代
えて、図4(a)に示す同心円状の不連続な凸状の突起
部5b又は、図4(b)に示す連続した凸状の突起部5
bを適宜にアイランド裏面に設けることができる。
【0031】また、これらの同心円状の溝部又は突起部
は、図4に示す如く、開孔部の周辺近傍のアイランド裏
面上に、少なくとも1重〜3重に設けることが好適であ
る。
【0032】また、本発明において、上述した凹状の溝
部又は凸状の突起部は、既に上述した効果を発揮できる
ものであれば、その形状は特に限定されないが、その切
り口の断面形状で表すと、図3に示す如く、溝5aとし
て、V字形a1、コの字形a2及び湾曲形a3、突起5
bとして、V字形b1、コの字形b2又は湾曲形b3等
の溝、突起を挙げることができる。
【0033】本発明においては、予めアイランド裏面に
設けるに際して、形成させる容易さから、好ましくは、
突起型よりも、溝型のほうが好適である。また、上述し
たパスラインの長さからすると、a2>a3>a1の順
になるが、形成の容易さからV字形が好適であるが、本
発明においては、特に限定することなく適宜に選ぶこと
ができる。
【0034】また、本発明においては、パッケージの大
きさにもよるが、アイランドに搭載する半導体チップの
個数にもよるが、樹脂パッケージからの水分等の揮発成
分がパッケージに熱歪みを及ぼさぬためから、好ましく
は、均等に放出されるようにすることから、例えば、図
2に示す如く、開孔部4は、アイランド裏面を少なくと
も4分割する各区画エリヤの各中心近傍部位に相当する
箇所に設けることが好適である。
【0035】
【発明の効果】以上から、本発明による樹脂封止型半導
体パッケージは、アイランド裏面側の樹脂パッケージ面
に、アイランド裏面に達する開孔部を設け、しかも、そ
の開孔部の周辺近傍のアイランド裏面上に、例えば、同
心円状に連続した凹状で、その断面形状がV字型、コの
字型等の溝を設けている。
【0036】この開孔部は、パッケージ樹脂中に水分等
の揮発性成分をこもらせることなく、この開孔部からパ
ッケージ樹脂系外に放出させ、パッケージ樹脂の膨れ、
剥離及びクラック発生を効果的に防止させる。
【0037】また、この開孔部の周辺近傍のアイランド
裏面上に設ける、例えば、同心円状に連続した凹状の溝
によって、開孔部の孔から、その外周方向へのアイラン
ド面とパッケージ樹脂との接触境界面が長くなり、開孔
部からこの接触境界面を侵入経路として、大気中の水分
等の再侵入に際して、侵入経路(パスライン)が長くな
り、効果的に水分等の再侵入を防止させる。
【0038】これにより、近年の如くのパッケージの小
型化・薄型化に伴い、CSP化が進みパッケージに占め
るチップ占有率が高い樹脂封止型半導体装置パッケージ
においても、使用時の半導体チップの発熱等に係わって
発生する水分等の揮発性成分を効果的に放出させ、同時
に大気中の水分等の再侵入を効果的に防止させ、パッケ
ージ樹脂の膨れ、剥離、クラック等の発生を効果的に防
止できる樹脂封止型半導体パッケージを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の樹脂封止型半導体装置パッケージの実
施形態を示す断面図である。
【図2】本発明の樹脂封止型半導体装置パッケージの実
施形態を示す平面図である。
【図3】本発明における各種の凹状の溝部又は各種の凸
状の突起部を示す断面図である。
【図4】本発明における凹状の溝部又は凸状の突起部を
示す平面図の一例である。
【図5】従来例の樹脂封止型半導体装置パッケージの断
面図を示す。
【図6】従来例の別の樹脂封止型半導体装置パッケージ
の断面図を示す。
【図7】従来例の更に別の樹脂封止型半導体装置パッケ
ージの断面図を示す。
【符号の説明】
1 半導体チップ 2 樹脂モールド 3 アイランド(又はダイパット) 4 開孔部 5a 凹状の溝部 5b 凸状の突起部 6 リードフレーム 7 ワイヤボンディング 10 剥離(又は膨れ) 11 クラック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−164250(JP,A) 特開 昭63−269552(JP,A) 特開 平2−194639(JP,A) 特開 平4−307760(JP,A) 実開 平1−176944(JP,U) 実開 平4−44154(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/28 - 23/31 H01L 23/50

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体チップがアイランド上にダイボンデ
    ィングされている樹脂封止型半導体装置パッケージにお
    いて、 前記アイランドの裏面側の樹脂パッケージ面には、前記
    アイランドの裏面に達する1箇所以上の開孔部を有し、 前記アイランド裏面の前記開孔部の周辺近傍には、前記
    開孔部を中心とした同心円状に凹状の溝部を有している
    ことを特徴とする樹脂封止型半導体装置パッケージ。
  2. 【請求項2】半導体チップがアイランド上にダイボンデ
    ィングされている樹脂封止型半導体装置パッケージにお
    いて、 前記アイランドの裏面側の樹脂パッケージ面には、前記
    アイランドの裏面に達する1箇所以上の開孔部を有し、 前記アイランド裏面の前記開孔部の周辺近傍には、前記
    開孔部を中心とした同心円状に凸状の突起部を有してい
    ることを特徴とする樹脂封止型半導体装置パッケージ。
  3. 【請求項3】前記凹状の溝部が、同心円状に連続してい
    て、且つ前記開孔部の周辺に1、2又は3重に設けられ
    ていることを特徴とする請求項1に記載の樹脂封止型半
    導体装置パッケージ。
  4. 【請求項4】前記凸状の突起部が、同心円状に連続して
    いて、且つ前記開孔部の周辺に1、2又は3重に設けら
    れていることを特徴とする請求項2に記載の樹脂封止型
    半導体装置パッケージ。
  5. 【請求項5】前記凹状の溝部の切り口断面形状が、V字
    形、コの字形又は湾曲形の1種であることを特徴とする
    請求項1又は3に記載の樹脂封止型半導体装置パッケー
    ジ。
  6. 【請求項6】前記凸状の突起部の切り口断面形状が、V
    字形、コの字形又は湾曲形の1種であることを特徴とす
    る請求項2又は4に記載の樹脂封止型半導体装置パッケ
    ージ。
  7. 【請求項7】前記開孔部が、前記アイランド裏面を4つ
    に分割する各区分エリヤの各中心近傍部位に相当する箇
    所に設けられている請求項1〜6の何れかに記載の樹脂
    封止型半導体装置パッケージ。
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