JPS63107050A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置Info
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- JPS63107050A JPS63107050A JP61251643A JP25164386A JPS63107050A JP S63107050 A JPS63107050 A JP S63107050A JP 61251643 A JP61251643 A JP 61251643A JP 25164386 A JP25164386 A JP 25164386A JP S63107050 A JPS63107050 A JP S63107050A
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔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、樹脂封
止材の熱膨張による影響を低減する技術に適用して有効
な技術に関するものである。
止材の熱膨張による影響を低減する技術に適用して有効
な技術に関するものである。
一般に、半導体チップ上面に有機ポリマーから成る保護
膜(以下チップコート膜と略す)を有する樹脂封止型半
導体集積回路(以下、ICという)の全体構造は、第1
図に示すように構成されている。第1図において、1は
外部リード、2は半導体チップ取付は用基板(タブ)、
3はペレットボンディング用接合材、4は半導体チップ
、5はボンディングワイヤ、6はチップコート膜、7は
モールドレジンである。
膜(以下チップコート膜と略す)を有する樹脂封止型半
導体集積回路(以下、ICという)の全体構造は、第1
図に示すように構成されている。第1図において、1は
外部リード、2は半導体チップ取付は用基板(タブ)、
3はペレットボンディング用接合材、4は半導体チップ
、5はボンディングワイヤ、6はチップコート膜、7は
モールドレジンである。
前記ICにおいて、前記チップコート膜6は、モールド
レジン7中のシリカフィラーに含まれるウラン、トリウ
ムから出るアルファ粒子による素子の誤動作を防止し、
かつモールドレジン7の応力によって素子面が損傷を受
けるのを防止する目的で施されている。チップコート膜
6の材料としては1通常シリコーン系のゲル又はゴム、
あるいはポリミイド系樹脂材料が使われている。
レジン7中のシリカフィラーに含まれるウラン、トリウ
ムから出るアルファ粒子による素子の誤動作を防止し、
かつモールドレジン7の応力によって素子面が損傷を受
けるのを防止する目的で施されている。チップコート膜
6の材料としては1通常シリコーン系のゲル又はゴム、
あるいはポリミイド系樹脂材料が使われている。
また、モールドレジン7としては、その線膨張係数αが
17 X 10−’/T:〜30X10−’/’Cの範
囲のものが使われている。
17 X 10−’/T:〜30X10−’/’Cの範
囲のものが使われている。
しかしながら1発明者は、かかる技術を検討した結果、
次のような問題点を見出した。
次のような問題点を見出した。
温度サイクル寿命試験(通常−55℃で30分、150
℃で30分のサイクル)で約500サイクルからボンデ
ィングワイヤ5のポールネック部で断線してしまう。
℃で30分のサイクル)で約500サイクルからボンデ
ィングワイヤ5のポールネック部で断線してしまう。
このボンディングワイヤ5の断線のメカニズムは、次の
ように考えられる。
ように考えられる。
ボンディングワイヤ5の半導体チップ4側接合部Aとそ
の周辺について考えると、ボンディングワイヤ5は、前
記接合部Aで半導体チップ4に接合され、また、点Bで
モールドレジン7によって固定されている。一方、接合
部Aと点8間は、比較的柔らかいチップコート膜6の材
料で囲まれているため、相互作用力は小さい。
の周辺について考えると、ボンディングワイヤ5は、前
記接合部Aで半導体チップ4に接合され、また、点Bで
モールドレジン7によって固定されている。一方、接合
部Aと点8間は、比較的柔らかいチップコート膜6の材
料で囲まれているため、相互作用力は小さい。
ここで、温度サイクル試験においてΔTなる温度変化を
受けると、パッケージ全体は、ある変形をし、また内部
の接合部Aと点Bも相対的に変位をし、その結果距離X
1がA’B’となり1式(1)で示す歪みεがボンディ
ングワイヤ5のX1間に発生する。
受けると、パッケージ全体は、ある変形をし、また内部
の接合部Aと点Bも相対的に変位をし、その結果距離X
1がA’B’となり1式(1)で示す歪みεがボンディ
ングワイヤ5のX1間に発生する。
温度サイクル試験では、ボンディングワイヤ5は、繰り
返し±εの歪みを受けることになり、その結果量も弱い
ボールのすぐ上部のネック部が疲労破壊し、断線に到る
。
返し±εの歪みを受けることになり、その結果量も弱い
ボールのすぐ上部のネック部が疲労破壊し、断線に到る
。
本発明の目的は、チップコート膜を有する樹脂封止型半
導体装置において、温度サイクル時におけるボンディン
グワイヤの断線を防止することができる技術を提供する
ことにある。
導体装置において、温度サイクル時におけるボンディン
グワイヤの断線を防止することができる技術を提供する
ことにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
基板上に半導体チップを塔載し、ワイヤボンディングし
た後、有機ポリマーでチップコートを行い、その後樹脂
封止した樹脂封止型半導体装置であって、前記樹脂封止
材の線熱膨張係数を5 X 10−’/’C〜15 x
10−@/’Cとしたものである。
た後、有機ポリマーでチップコートを行い、その後樹脂
封止した樹脂封止型半導体装置であって、前記樹脂封止
材の線熱膨張係数を5 X 10−’/’C〜15 x
10−@/’Cとしたものである。
前記した手段によれば、樹脂封止材の線熱膨張係数を5
X 10−@/”C〜15 X 10−@/’Cと小
さくしたことにより、温度サイクル時におけるボンディ
ングワイヤのチップコート膜内の部分の繰返し歪みを低
減することができるので、この部分におけるボンディン
グワイヤの断線を防止することができる。
X 10−@/”C〜15 X 10−@/’Cと小
さくしたことにより、温度サイクル時におけるボンディ
ングワイヤのチップコート膜内の部分の繰返し歪みを低
減することができるので、この部分におけるボンディン
グワイヤの断線を防止することができる。
この作用をコンピュータを用いた3次元有限要素解析に
よってシュミレートした結果を次に示す。
よってシュミレートした結果を次に示す。
解析時の条件は次の通りである。
パッケージ外形寸法二幅7.1×長さ22.OX厚さ3
.6■履。
.6■履。
リードフレーム:銅(Cu)材で板厚0.25n+m、
シリコン(Si)チップ:幅4.7×長さ13.5 X
厚さ0゜4朧膳。
シリコン(Si)チップ:幅4.7×長さ13.5 X
厚さ0゜4朧膳。
チップコート膜:シリコンチップ中央部の厚さ0゜4■
重、 AB間の厚さ0.080+11、ヤング率0.IKgf
/m11”、ポアソン比0.4、線膨張係数300X1
0−’/’C,そして、解析の結果、温度変化ΔT =
−100℃におけるモールドレジン7の線膨張係数αと
第1図に示すボンディングワイヤ5の接合部Aと点Bと
の間の歪みC=ΔAB/ABとの関係は第2図に示すよ
うになり、αが小さい程εは小さくなることが明らかで
ある。
重、 AB間の厚さ0.080+11、ヤング率0.IKgf
/m11”、ポアソン比0.4、線膨張係数300X1
0−’/’C,そして、解析の結果、温度変化ΔT =
−100℃におけるモールドレジン7の線膨張係数αと
第1図に示すボンディングワイヤ5の接合部Aと点Bと
の間の歪みC=ΔAB/ABとの関係は第2図に示すよ
うになり、αが小さい程εは小さくなることが明らかで
ある。
すなわち従来技術ではモールドレジン7のα=17 X
10−@/”C〜30 X 10−’/’Cであるこ
とがらε=2゜0〜3.6%であるのに対し1本発明の
モールドレジン(7) a =5X10−’/’C〜1
5X10−’/”Cテハt =0.5〜1.8%に低減
される。その結果、ボンディングワイヤ5のに1部分に
おける疲労断線が起き難くなり、寿命が大幅に延長され
る。
10−@/”C〜30 X 10−’/’Cであるこ
とがらε=2゜0〜3.6%であるのに対し1本発明の
モールドレジン(7) a =5X10−’/’C〜1
5X10−’/”Cテハt =0.5〜1.8%に低減
される。その結果、ボンディングワイヤ5のに1部分に
おける疲労断線が起き難くなり、寿命が大幅に延長され
る。
以下1本発明の一実施例を具体的に説明する。
本実施例の樹脂封止型半導体装置の基本的構成は、第1
図と同じであるが、異なる点は、モールドレジン7の線
膨張係数を5 X 10”’/’C〜15 X 10−
■/℃としたことである。このモールドレジン7は、エ
ポキシレジン、硬化剤、シリカフィラー等からなり、シ
リカフィラーを70重量%以上含有させること等により
、線膨張係数を5xlO−■/℃〜f5xlO弓/’C
にすることができる。
図と同じであるが、異なる点は、モールドレジン7の線
膨張係数を5 X 10”’/’C〜15 X 10−
■/℃としたことである。このモールドレジン7は、エ
ポキシレジン、硬化剤、シリカフィラー等からなり、シ
リカフィラーを70重量%以上含有させること等により
、線膨張係数を5xlO−■/℃〜f5xlO弓/’C
にすることができる。
またチップコート膜はシリコーンゲルをワイヤボンディ
ング後に塗布、硬化し、その後トランスファーモールド
法によりレジンモールドした。
ング後に塗布、硬化し、その後トランスファーモールド
法によりレジンモールドした。
パッケージ外形寸法、リードフレーム、シリコンチップ
、及びチップコート膜等の形状寸法、物性等はコンピュ
ータシュミレーションの条件と同一になるように構成し
た。
、及びチップコート膜等の形状寸法、物性等はコンピュ
ータシュミレーションの条件と同一になるように構成し
た。
線膨張係数αの異なるモールドレジン3種類で成形し、
温度サイクル寿命(ボンディングワイヤ5の断線)関係
を実測した結果を表Iに示す。
温度サイクル寿命(ボンディングワイヤ5の断線)関係
を実測した結果を表Iに示す。
したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは言うまでもない6例えば、前記実施例では、
DIL型の半導体パッケージを用いて説明したが、本発
明は、そのパッケージ形状はPLCC,SOJ、ZIP
、SO2等のタイプでも良い。
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは言うまでもない6例えば、前記実施例では、
DIL型の半導体パッケージを用いて説明したが、本発
明は、そのパッケージ形状はPLCC,SOJ、ZIP
、SO2等のタイプでも良い。
また、リードフレームが銅(Cu )系の材料の場合に
ついて示したが、Fe−Ni系又はその他の材料でも傾
向は全く同じである。
ついて示したが、Fe−Ni系又はその他の材料でも傾
向は全く同じである。
また、チップコート膜材としては、シリコーン系のゲル
、ゴムの他にポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、芳香
族ポリエステル、芳香族ポリエステルイミド、芳香族ポ
リスルホン、芳香族ポリエーテルアミド、その他の材料
でもよい。
、ゴムの他にポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、芳香
族ポリエステル、芳香族ポリエステルイミド、芳香族ポ
リスルホン、芳香族ポリエーテルアミド、その他の材料
でもよい。
また、本発明は、アルファ線ソフトエラーが問題となる
メモリIC、モールドレジン7の応力に゛よって素子面
が損傷を受は易いゲートアレイ、マイコン等のIC1半
田実装時の熱ストレスによって耐湿(a頼性が劣化し易
い面付実装型の薄型パッケージのIC等チップコートを
必要とするレジンモールド型IC等にも適用できる。
メモリIC、モールドレジン7の応力に゛よって素子面
が損傷を受は易いゲートアレイ、マイコン等のIC1半
田実装時の熱ストレスによって耐湿(a頼性が劣化し易
い面付実装型の薄型パッケージのIC等チップコートを
必要とするレジンモールド型IC等にも適用できる。
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
樹脂封止材の線熱膨張係数を5X10−’/’C〜15
×10−’/”Cと小さくしたことにより、温度サイク
ル時におけるボンディングワイヤのチップコート膜内の
部分の繰返し歪みを低減することができるので、この部
分におけるボンディングワイヤの断線を防止することが
できる。
×10−’/”Cと小さくしたことにより、温度サイク
ル時におけるボンディングワイヤのチップコート膜内の
部分の繰返し歪みを低減することができるので、この部
分におけるボンディングワイヤの断線を防止することが
できる。
第1図は、一般のチップコート膜を有する半導体集積回
路の全体構造を示す断面図、 第2図は、温度変化を与えた時のモールドレジンの線膨
張係数αと、第1図に示すボンディングワイヤの接合部
Aと点Bとの間の歪みE=Δτ1/ABとの関係を示す
図である。 図中、1・・・外部リード、2・・・半導体チップ取付
は用基板(タブ)、3・・・ペレットボンディング用接
合材、4・・・半導体チップ、5・・・ボンディングワ
イヤ、6・・・チップコート膜、フ・・・モールドレジ
ンである。
路の全体構造を示す断面図、 第2図は、温度変化を与えた時のモールドレジンの線膨
張係数αと、第1図に示すボンディングワイヤの接合部
Aと点Bとの間の歪みE=Δτ1/ABとの関係を示す
図である。 図中、1・・・外部リード、2・・・半導体チップ取付
は用基板(タブ)、3・・・ペレットボンディング用接
合材、4・・・半導体チップ、5・・・ボンディングワ
イヤ、6・・・チップコート膜、フ・・・モールドレジ
ンである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 半導体チップ上面に有機ポリマーの保護膜を持つ樹
脂封止型半導体装置であって、前記樹脂封止材の線熱膨
張係数を5×10^−^■/℃〜15×10^−^■/
℃としたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 2 前記樹脂材は、エポキシレジン、硬化剤、シリカフ
ィラー等からなり、また前記シリカフィラーの含有率を
70重量%以上としたことを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載の樹脂封止型半導体装置。 3 前記有機ポリマー保護膜がシリコーン系ゲル又はゴ
ム、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂芳香族ポリエス
テル、芳香族ポリエステルイミド、芳香族ポリスルホン
、芳香族ポリエーテルアミド等から選ばれて成ることを
特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の樹
脂封止型半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61251643A JPS63107050A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 樹脂封止型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61251643A JPS63107050A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 樹脂封止型半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63107050A true JPS63107050A (ja) | 1988-05-12 |
Family
ID=17225873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61251643A Pending JPS63107050A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 樹脂封止型半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63107050A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0299552A (ja) * | 1988-10-06 | 1990-04-11 | Toray Ind Inc | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
JPH03225943A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-04 | Nippondenso Co Ltd | 混成集積回路装置 |
WO1996013055A3 (en) * | 1994-10-13 | 1996-07-11 | Nat Semiconductor Corp | Plastic encapsulation of IC device by two level epoxy encapsulation |
-
1986
- 1986-10-24 JP JP61251643A patent/JPS63107050A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0299552A (ja) * | 1988-10-06 | 1990-04-11 | Toray Ind Inc | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
JPH03225943A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-04 | Nippondenso Co Ltd | 混成集積回路装置 |
WO1996013055A3 (en) * | 1994-10-13 | 1996-07-11 | Nat Semiconductor Corp | Plastic encapsulation of IC device by two level epoxy encapsulation |
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