JP3062691B1 - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 本発明の課題は、パッケージ内への水分の侵
入を可及的に防止することができ、かつパッドとパッケ
ージとの剥離を未然に防止することの可能な半導体装置
を提供することにある。 【解決手段】 本発明に関わる半導体装置１は、パッド
４の半導体素子搭載面ａに半導体素子５を囲んで形成さ
れた溝部４Ａと、パッド４の半導体素子搭載面４ａにお
けるグランドボンド領域にのみ形成されたメッキ部４ｍ
と、パッド４の裏面４ｂにおける周縁部の全周に形成さ
れた薄肉部４Ｂと、パッド４から延びるサポートバー６
の裏面６ｂにおけるパッド４との連結部に形成された薄
肉部６Ａとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
詳しくは半導体素子を搭載するパッドの裏面をパッケー
ジの外部に露出させて成る半導体装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図５に示す半導体装置Ａは、半導体素子
Ｂの大型化・大容量化に伴う発熱や電磁的ノイズを良好
に外部へ逃がし、かつパッケージＰの薄型化を達成する
ことを目的として、半導体装置Ｂを搭載するパッドＣを
ダウンセットするとともに、該パッドＣの裏面をパッケ
ージＰの外部に露出させている。

【０００３】また、上記半導体装置Ａでは、半導体素子
Ｂと各リードＬ，Ｌ…とを、ボンディングワイヤＷによ
り結線しているとともに、上記パッドＣをグランドとし
て使用するために、該パッドＣの表面全体にＡｇ(銀)等
の貴金属メッキを施し、半導体素子ＢとパッドＣとを、
ボンディングワイヤ(グランドボンドワイヤ)Ｇによりグ
ランドボンドしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した半
導体装置Ａでは、パッドＣがパッケージＰの外部に露出
しているので、パッドＣとパッケージＰとの境界部Ｖか
ら内部に水分が侵入し易く、この水分がパッドの半導体
装置搭載面に達した場合、半導体装置Ａを加熱した際に
水分が気化・膨張して、いわゆるポップコーンクラック
を生じる虞れがあった。

【０００５】また、上述した半導体装置ＡのパッドＣ
は、広い面積でパッケージＰの外部に露出しているた
め、半導体装置Ａが加熱・冷却の熱サイクルに晒された
際、熱による影響を直接に受けることとなり、熱膨張率
の相違によってパッケージＰとの境界部Ｖに隙間が生じ
てしまい、この隙間から水分の侵入を許してしまう不都
合あった。

【０００６】さらに、上述の如くパッドＣの表面全体に
施されている貴金属メッキ面は、非メッキ面に比べてパ
ッケージ(封止樹脂)Ｐとの密着性が劣るため、半導体装
置Ａが熱サイクルに晒された際、パッドＣとパッケージ
(封止樹脂)Ｐとの広範囲な剥離が生じ、ボンディングワ
イヤ(グランドボンドワイヤ)Ｇの断線を招く不都合があ
った。

【０００７】また、パッドＣに半導体素子Ｂを固定して
いるエポキシ樹脂系の接着剤Ｆが、加熱によりパッドＣ
の表面に析出してしまい、ブリード層が形成されてしま
った場合にも、パッドＣとパッケージ(封止樹脂)Ｐとの
広範囲な剥離が生じ、ボンディングワイヤ(グランドボ
ンドワイヤ)Ｇの断線を招く不都合があった。

【０００８】本発明は上記実状に鑑みて、パッケージ内
への水分の侵入を可及的に防止することができ、かつパ
ッドとパッケージとの剥離を未然に防止することの可能
な、半導体装置の提供を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に関わる
半導体装置は、半導体素子を搭載するパッドの裏面をパ
ッケージの外部に露出させて成る半導体装置であって、
パッドの半導体素子搭載面に半導体素子を囲んで形成さ
れた溝部と、パッドの半導体素子搭載面におけるグラン
ドボンド領域にのみ形成されたメッキ部と、パッドの裏
面における周縁部の全周に形成された薄肉部と、パッド
から延びるサポートバーの裏面におけるパッドとの連結
部に形成された薄肉部とを備えている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、実施例を示す図面に基づい
て、本発明を詳細に説明する。図１〜図３に示す如く、
本発明に関わる半導体装置１は、パッケージ２の両側部
から複数のリード３，３…が突出したＤＩＬ(デュアル
インライン)型の半導体装置であり、パッケージ２の底
面２ｂにはパッド４の裏面４ｂが露出している。

【００１１】上記パッド４における半導体素子搭載面４
ａの中央域には、エポキシ樹脂系の接着剤によって半導
体素子５が搭載(接着)されており、この半導体素子５は
ボンディングワイヤＷを介して、各リード３(メッキ部
３ｍ)と電気的に接続されている。

【００１２】また、パッド４の半導体素子搭載面４ａに
は、Ａｇ(銀)等の貴金属によるメッキ部４ｍ，４ｍが形
成されており、パッド４に搭載された半導体素子５は、
ボンディングワイヤ(グランドボンドワイヤ)Ｇを介し
て、各メッキ部４ｍ，４ｍと電気的に接続(グランドボ
ンド)されている。なお、本実施形態では、任意のリー
ド３とパッド４のメッキ部４ｍとも、ボンディングワイ
ヤを介して接続(グランドボンド)されている。

【００１３】ここで、上記メッキ部４ｍ，４ｍは、パッ
ド４における半導体素子搭載面４ａの全面に形成される
ものではなく、半導体素子搭載面４ａの一部分、具体的
にはボンディングワイヤＧの接続に必要な、最小限のグ
ランドボンド領域にのみ形成されている。

【００１４】また、上記パッド４における半導体素子搭
載面４ａには、該パッド４に搭載された半導体素子５を
取り囲む態様で、溝部４Ａ，４Ａ，４Ａ，４Ａが形成さ
れている。

【００１５】一方、上記パッド４における裏面４ｂに
は、その周縁部の全周に亘って段状の薄肉部４Ｂが形成
されている。また、上記パッド４から延びる一対のサポ
ートバー６，６には、その裏面６ｂにおけるパッド４と
の連結部に、それぞれ薄肉部６Ａ，６Ａが形成されてお
り、これら薄肉部６４は上述したバッド４の薄肉部４Ｂ
と同化している。

【００１６】ここで、上述した構成の半導体装置１は、
以下の工程によって製造される。先ず、エッチングによ
って銅系または鉄−ニッケル系材料からリードフレーム
を形状加工する。このとき、パッド４の半導体素子搭載
面４ａにおける各溝部４Ａ，４Ａ…、およびパッド４の
裏面４ｂにおける薄肉部４Ｂをも、エッチングによって
同時に形成される。

【００１７】なお、リードフレームの形状加工は、プレ
スを用いたスタンピングによっても実施可能であり、プ
レスによってリードフレームを形状加工する場合には、
パッド４の溝部４Ａおよび薄肉部４Ｂを、コイニング等
のプレス加工によって同時に形成することが可能であ
る。

【００１８】リードフレームを形状加工したのち、パッ
ド４の半導体素子搭載面４ａにおける必要領域(グラン
ドボンド領域)に、Ａｇ(銀)等の貴金属によるメッキ部
４ｍ，４ｍを形成するとともに、各リード３，３…の必
要領域にメッキ部３ｍ，３ｍ…を形成する。

【００１９】次いで、リードフレームにおけるサポート
バー６，６をディプレスして、パッド４を下方にダウン
セットする。このとき、パッド４のダウンセットと同時
に、各サポートバー６，６における薄肉部６Ａ，６Ａ
を、プレスを用いたコイニングによって形成する。

【００２０】なお、パッド４のダウンセットと、サポー
トバー６における薄肉部６Ａの形成とを、互いに別工程
で実施し得ることは言うまでもない。また、サポートバ
ー６における薄肉部６Ａは、プレス加工でなく、エッチ
ングによって形成することも可能である。

【００２１】ここで、サポートバー６の薄肉部６Ａ、お
よび上述したパッド４の薄肉部４Ｂは、少なくとも母材
の板厚における４０％以上、好ましくは６０％以上の深
さに設定することが好ましい。

【００２２】パッド４をダウンセットしたのち、該パッ
ド４の半導体素子搭載面４ａに半導体素子５を搭載(接
着)し、該半導体素子５と各リード３，３…とをボンデ
ィングワイヤＷによって接続するとともに、該半導体素
子５とパッド４とをボンディングワイヤ(グランドボン
ドワイヤ)Ｇによって接続(グランドボンド)する。

【００２３】次いで、封止樹脂によってパッド４の裏面
４ｂを露出させた態様でモールドしてパッケージ２を形
成したのち、リードフレームから各リード３，３…、お
よびサポートバー６，６を切り離すことで、半導体装置
１が完成することとなる。

【００２４】上述の如く構成された半導体装置１では、
図３に示す如くパッケージ２の封止樹脂が、パッド４に
おける薄肉部４Ｂとサポートバー６の薄肉部６Ａとを覆
っているため、パッド４と封止樹脂との境界部Ｖにおい
て、水分の進入経路が長いものとなり、もってパッド４
の半導体素子搭載面４ａへの水分の侵入が可及的に防止
される。

【００２５】また、上記構成の半導体装置１では、加熱
・冷却の熱サイクルに晒された際、パッド４に形成され
た溝部４Ａ，４Ａ…が、該パッド４に掛かる応力を吸収
することにより、該パッド４の変形が抑えられるため、
パッケージ(封止樹脂)２とパッド４との境界部Ｖに不用
意な隙間が生じることなく、もってパッド４の半導体素
子搭載面４ａへの水分の侵入を可及的に防止し得る。

【００２６】このように、上述した構成の半導体装置１
によれば、パッド４の半導体素子搭載面４ａへの水分の
侵入が防止されるため、いわゆるポップコーンクラック
の発生を未然に防止することが可能となる。

【００２７】また、上記構成の半導体装置１では、パッ
ド４に半導体素子５を固定している接着剤が加熱により
流れ出しても、パッド４の半導体素子搭載面４ａに形成
された溝部４Ａ，４Ａ…で捕捉されるため、半導体素子
搭載面４ａの全体に接着剤が広がることがなく、もって
パッケージ(封止樹脂)２とパッド４との広範囲な剥離を
防止し得る。

【００２８】また、上記構成の半導体装置１では、パッ
ケージ(封止樹脂)２との密着性の劣るメッキ部４ｍ，４
ｍを、パッド４の半導体素子搭載面４ａにおける最小限
のグランドボンド領域にのみ形成しているので、パッケ
ージ(封止樹脂)２とパッド４との広範囲な剥離が未然に
防止されることとなる。

【００２９】このように、上述した構成の半導体装置１
によれば、パッケージ(封止樹脂)２とパッド４との広範
囲な剥離が防止されるため、ボンディングワイヤＧが断
線する等の不都合を未然に防止することができる。

【００３０】図４は、本発明に関わる半導体装置の他の
実施例を示しており、この半導体装置１０におけるパッ
ド１４には、その半導体素子搭載面１４ａに、パッド１
４に搭載された半導体素子１５を取り囲んで、溝部１４
Ａ，１４Ａ，１４Ａ，１４Ａが形成され、さらにパッド
１４の周縁部に倣って、外側の溝部１４Ｃ，１４Ｃ，１
４Ｃ，１４Ｃが形成されている。

【００３１】ここで、上述した半導体装置１０におけ
る、パッド１４の外側の溝部１４Ｃ，１４Ｃ…以外の構
成は、図１〜図３に示した半導体装置１と同一なので、
該半導体装置１の構成要素と同一の作用を成す要素に、
図４において図１〜図３と同一の符号に１０を加算した
符号を附して詳細な説明を省略する。

【００３２】上述の如く構成された半導体装置１０で
は、パッド１４の半導体素子搭載面１４ａに外側の溝部
１４Ｃ，１４Ｃ…を形成したことにより、パッド１４に
おける裏面１４ｂからの水分の進入経路が、図１〜図３
に示した半導体装置１よりも更に長くなることと併せ、
外側の溝部１４Ｃ，１４Ｃ…に水分が捕捉されることに
よって、パッド１４の半導体素子搭載面１４ａへの水分
の侵入が可及的に防止されることとなる。

【００３３】また、加熱・冷却の熱サイクルに晒された
際、パッド１４の溝部１４Ａ，１４Ａ…、および外側の
溝部１４Ｃ，１４Ｃ…が、パッド１４に掛かる応力を吸
収することにより、該パッド１４の変形が抑えられ、パ
ッケージ１２とパッド１４との境界部に不用意な隙間が
生じることがなく、もってパッド１４の半導体素子搭載
面１４ａへの水分の侵入を可及的に防止し得る。

【００３４】このように、上述した構成の半導体装置１
０によれば、パッド１４の半導体素子搭載面１４ａへの
水分の侵入が可及的に防止されるため、いわゆるポップ
コーンクラックの発生を未然に防止することが可能とな
る。

【００３５】また、上述した半導体装置１０では、パッ
ド１４に半導体素子１５を固定している接着剤が加熱に
より流れ出しても、パッド１４に形成された溝部１４
Ａ，１４Ａ…で捕捉されるため、半導体素子搭載面１４
ａの全体に接着剤が広がることがなく、パッケージ１２
とパッド１４との広範囲な剥離を防止し得る。

【００３６】また、パッケージ１２との密着性の劣るメ
ッキ部１４ｍ，１４ｍを、パッド１４の半導体素子搭載
面１４ａにおける最小限のグランドボンド領域にのみ形
成しているので、パッケージ１２とパッド１４との広範
囲な剥離が未然に防止されることとなる。

【００３７】このように、上述した構成の半導体装置１
０によれば、パッケージ１２とパッド１４との広範囲な
剥離が防止されるため、ボンディングワイヤＧが断線す
る等の不都合を未然に防止することができる。

【００３８】なお、半導体装置の信頼性評価試験とし
て、半導体装置を湿度の高いチャンバーに入れてパッケ
ージを吸湿させ、ＩＲ(赤外線)リフロー装置によって熱
ストレスを掛けたのち、パッケージのクラックと剥離と
を確認する試験があるが、上述した各実施例における半
導体装置１および半導体装置１０によれば、上述した信
頼性評価試験を容易にパスすることは言うまでもない。

【００３９】また、上述した各実施例（半導体装置１，
半導体装置１０）においては、パッケージからリードが
２方向に延びるＤＩＬ型の半導体装置を例示したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えばパッケー
ジからリードが１方向または４方向に延びるタイプの半
導体装置や、ＳＭＴ(サーフェイスマウントデバイス)等
の表面実装タイプの半導体装置においても、本発明を有
効に適用し得ることは勿論である。

【００４０】

【発明の効果】以上、詳述した如く、本発明に関わる半
導体装置は、パッドの半導体素子搭載面に半導体素子を
囲んで形成された溝部と、パッドの半導体素子搭載面に
おけるグランドボンド領域にのみ形成されたメッキ部
と、パッドの裏面における周縁部の全周に形成された薄
肉部と、パッドから延びるサポートバーの裏面における
パッドとの連結部に形成された薄肉部とを備えている。

【００４１】上記構成によれば、パッドとパッケージと
の境界部に不用意な隙間の生じることが抑えられ、かつ
パッドとパッケージとの境界部における水分の進入経路
が長いものとなるため、パッドの半導体素子搭載面への
水分の侵入が可及的に防止され、もってポップコーンク
ラックの発生等が未然に防止されることとなる。

【００４２】また、上記構成によれば、パッドにおける
半導体素子搭載面の全体に接着剤が流れ出ることがな
く、かつパッケージとの密着性の劣るメッキ部が最小限
のグランドボンド領域に形成されているのみなので、パ
ッケージとパッドとの広範囲な剥離が防止され、もって
ボンディングワイヤの断線等が未然に防止されることと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる半導体装置
を示す平面図。

【図２】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる半導体装置
を示す底面図。

【図３】(ａ)、(ｂ)、および(ｃ)は、図１中のａ−ａ線
断面図、図１中のｂ−ｂ線断面図、および図１中のｃ−
ｃ線断面図。

【図４】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる半導体装置
の他の実施例を示す平面図および側面断面図。

【図５】(ａ)、(ｂ)、および(ｃ)は、従来の半導体装置
を示す平面図、底面図、および側面断面図。

【符号の説明】

１…半導体装置、 ２…パッケージ、 ４…パッド、 ４ａ…半導体素子搭載面、 ４ｂ…裏面 ４ｍ…メッキ部、 ４Ａ…溝部、 ４Ｂ…薄肉部、 ５…半導体素子、 ６…サポートバー、 ６ｂ…裏面、 ６Ａ…薄肉部、 １０…半導体装置、 １２…パッケージ、 １４…パッド、 １４ａ…半導体素子搭載面、 １４ｂ…裏面、 １４ｍ…メッキ部、 １４Ａ…溝部、 １４Ｂ…薄肉部、 １４Ｃ…外側の溝部、 １５…半導体素子、 １６…サポートバー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−220955（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−64243（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−186186（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/48 - 23/50

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子を搭載するパッドの裏面
   をパッケージの外部に露出させて成る半導体装置であっ
   て、 上記パッドの半導体素子搭載面に上記半導体素子を囲ん
   で形成された溝部と、 上記パッドの半導体素子搭載面におけるグランドボンド
   領域にのみ形成されたメッキ部と、 上記パッドの裏面における周縁部の全周に形成された薄
   肉部と、 上記パッドから延びるサポートバーの裏面における上記
   パッドとの連結部に形成された薄肉部と、 を備えて成ることを特徴とする半導体装置。