(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの電極部と、インナーリードと中間部とアウターリードからなる外部接続に用いるリードとの間を導電体によって接続し、これをプラスチックによってモールドしてパッケージ本体を形成し、前記アウターリードの下面を前記パッケージ本体の底面と面一で露出せしめて外部端子を形成し、プリント基板上の電極パッドと前記アウターリードとを半田付け接合したノンリード・プラスチック半導体パッケージ構造において、
前記リードのアウターリードの半田付け部の内方のパッケージ本体の底面に、パッケージ本体の基底面から半田付けフィレットが形成される高さに断面が台形の開口部を形成し、
前記リードの中間部の下面を、パッケージ本体の底面と面一に露出せしめたアウターリードと連続して前記台形の開口部の側面に面一に露出せしめ、
前記パッケージ本体の底面と面一で露出したアウターリードの下面とこれに続く前記台形の開口部の側面に露出したリードの中間部の下面と、電極パッドとの間に半田フィレットを形成したノンリード・プラスチック半導体パッケージ構造。
【請求項２】
半導体チップの電極部と、インナーリードと中間部とアウターリードからなる外部接続に用いるリードとの間を導電体によって接続し、これをプラスチックによってモールドしてパッケージ本体を形成し、前記アウターリードの下面を前記パッケージ本体の底面と面一で露出せしめて外部端子を形成し、プリント基板上の電極パッドと前記アウターリードとを半田付け接合したノンリード・プラスチック半導体パッケージ構造において、
前記リードのアウターリードの半田付け部の内方のパッケージ本体の底面に、パッケージ本体の基底面から半田付けフィレットが形成される高さに断面が楔状の溝部を形成し、
前記リードの中間部の下面を、パッケージ本体の底面と面一に露出せしめたアウターリードと連続して前記楔状の溝部の側面に面一に露出せしめ、
前記パッケージ本体の底面と面一で露出したアウターリードの下面とこれに続く前記楔状の溝部の側面に露出したリードの中間部の下面と、電極パッドとの間に半田フィレットを形成したノンリード・プラスチック半導体パッケージ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを封止するプラスチック・パッケージで、サーフェス・マウント・タイプ（表面実装型）の中、小型で軽量の利点を持つノンリード・パッケージ（ＳＯＮ：スモール・アウトライン・ノンリード・パッケージ、ＱＦＮ：クワッド・フラット・ノンリード・パッケージ等）の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このノンリード・プラスチック・パッケージは、特開平６−１３２４５３号公報に開示されており、基本的には、図３に示すように、アイランド３に搭載された半導体チップ４の電極部と、外部接続に用いるインナーリード２１と中間部２２とアウターリード２３とからなるリード２間をワイヤ５にて接続したもの全体をプラスチック１によってモールドした構造になっている。リード２の半田付け部６は、プリント基板上の電極パッドに半田付け接合される。このような構造を持つノンリード・プラスチック・パッケージは、サーフェス・マウント・タイプ（ＳＯＰ：スモール・アウトライン・パッケージ、ＱＦＰ：クワッド・フラット・パッケージ等）とは異なり、リード２がパッケージ本体の側面から突出していない分、コンパクトにすることができ、今後多く使用されることが見込まれている。図３では半導体チップ４の電極部とリード２の接続にワイヤ５を用いた例を示しているが、ワイヤ５を使用せずにバンプを用いて半導体チップ４の電極部とリード２を接続することによって、もっとコンパクトなノンリード・プラスチック・パッケージもある。このようなプラスチック・パッケージは、アウターリードがパッケージの底面部と略面一として露出して外部端子を形成するとともにアウターリードをその一部とするリードがパッケージ内で高さ方向に対し、その一部、あるいは全部を半導体チップと重なるように構成することで、半導体チップの大きさと同一程度までの小型化を図り、実装密度を向上させたものである。
【０００３】
また、ノンリード・プラスチック・パッケージは、特開平１０−１１６９５２号公報に開示されているように、図４に示すキャヴィティ・タイプのパッケージも使用されるようになってきているが、基本的には半田付け接合部は図３と同じ構造である。同図において７はキャヴィティ、８はガラスリッドである。このようなキャヴィティ・タイプのプラスチック・パッケージは、予め屈折加工された外部端子となるリードをパッケージ本体の中空部すなわちキャヴィティ部の開口面側もしくはその反対面側にその周縁近傍より略面一状に外部に露出させた構造とすることで、リードの折曲加工精度を向上させ、樹脂本体にストレスが加わることがないようにしたものである。さらには、半田付けの接合精度を高めるために外部端子に傾斜角θを設けるようにもしている。
【０００４】
また、特開平１０−７９４４８号公報に開示されたリードレス（ノンリード）・サーフェス・マウント・タイプのプラスチック・パッケージは、パッケージの実装面から下方に向け突出するとともに、その側面より側方に向け突出形成された樹脂突起に金属膜を配設して外部端子とする構成としたもので、これによりリードが不用となり、実装面積を小さくできる他、半田付け部（フィレット）を目視でき、その接合状態が確認できるようにしている。
【０００５】
図５は、上記従来のサーフェス・マウント・パッケージでガルウィング・タイプ・リードの半田付け接合の断面を示し、リード２は半田１０を介してプリント基板１２上に設けられた電極パッド１１に接合されており、図中Ａ部から裾野を引くように形成された大きなフィレット９が特徴的である。図５において、このガルウィング・タイプのリードを矢印の方向に荷重をかけて引張ることによって、リードと電極パッド間の接合強度を調べた。
【０００６】
図６にその荷重と変位の関係を示す。同図に示されているように、荷重は主に、図５に示すフィレット９のＡ部にかかっており、半田接合部が耐えられる最大荷重を越えたときに亀裂が発生することがわかる。また、このＡ部が破断するときの荷重に対して、他端部のＢ部が破断するときの荷重は４〜５分の１に過ぎないこともわかる。
【０００７】
リード先端の外部端子の半田接合部の構造として、リード先端の外部端子の半田接合部に切欠き部を設けて、リードの側面部にメニスカスが形成され易い形状としたものも、特開平５−６９５２号公報に開示されている。この外部端子の半田接合部の構造を樹脂（プラスチック）にリードを埋め込んで形成する上記ノンリード・パッケージに適用したとしても、リードの半田付け部の接合強度の向上に寄与するのは切欠き部の側面部のみであり、大きな接合強度の向上を図ることは困難である。また、切欠き部を加工するために工程を増やす必要がありコスト高となって得策ではない。
【０００８】
また、特開平１０−７９４４８号公報には、パッケージ本体の下方および側方にパッケージ側の半田付け部を突出形成することで、フィレットを形成させる構造のものが開示されている。しかし、この構造のものでは、樹脂突起の形成と共にその表面に金属膜を配設するため、リードを用いたパッケージの製造と比べて製造コストが嵩み得策ではない。
【０００９】
さらには、接合強度が低いという弱点を改善するために、リードの半田付け部の面積とプリント基板上の電極パッドの面積を増大させる、リードの半田付け部の端部をパッケージ側面のプラスチックから突出させること等の対策が考えられるが十分な対策にはなり得ていない。
【００１０】
このように、小型で軽量であって、実装密度が向上できるという利点を持つノンリード・パッケージであっても、その接合強度に難点があるため適用可能なアプリケーションの範囲が限定される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明において解決すべき課題は、サーフェス・マウント・タイプのノンリード・パッケージの半田付け部のプリント基板との接合強度を改善することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体チップの電極部と、インナーリードと中間部とアウターリードからなる外部接続に用いるリードとの間を導電体によって接続し、これをプラスチックによってモールドしてパッケージ本体を形成し、前記アウターリードの下面を前記パッケージ本体の底面と面一で露出せしめて外部端子を形成し、プリント基板上の電極パッドと前記アウターリードとを半田付け接合したノンリード・プラスチック半導体パッケージ構造において、前記リードのアウターリードの半田付け部の内方のパッケージ本体の底面に、パッケージ本体の基底面から半田付けフィレットが形成される高さに断面が台形の開口部または楔状の溝部を形成し、前記リードの中間部の下面を、パッケージ本体の底面と面一に露出せしめたアウターリードと連続して前記台形の開口部または楔状の溝部の側面に面一に露出せしめ、前記パッケージ本体の底面と面一で露出したアウターリードの下面とこれに続く前記台形の開口部または楔状の溝部の側面に露出したリードの中間部の下面と、電極パッドとの間に半田フィレットを形成したことを特徴とする。
【００１３】
リードの中間部下面のプラスチックからの露出部分は、アウターリードの半田付け面を基底面として断面が台形状の開口を設けるか、または、断面が略三角形状または楔状の溝をパッケージ本体に形成するかによって、アウターリードの中間部の下面を一定の高さ露出することによって形成する。
この「一定の高さ」とは、十分なフィレットが形成される高さであり、図５を参考にして、リード２の表面と使用する半田１０との濡れ性と、リード２の中間部の立ち上がりとパッケージ本体の下面とのなす傾斜角によって与えられるフィレット９の最大高さまで取れれば十分であり、それ以上高く取る必要はない。通常はリード２の板厚の２倍程度あれば十分である。
【００１４】
この構成によって、ノンリード・プラスチック半導体パッケージでは段差状に折曲加工されたリードのアウターリードの下面とこれに続く中間部の下面の一定高さの範囲で電極パッドとの間に半田フィレットが形成されることになるので接合強度を高めることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例によって説明する。
【００１６】
実施例１
図１は、パッケージ本体１００の底面部１１０を形成するモールド金型に、リード２のアウターリード２３の下面を基底面とする断面台形状の開口部を形成した例を示す。これによって、リード２の傾斜した中間部２２が、パッケージ本体１００を構成するプラスチック１を充填したときに埋没せずに、リード２の傾斜した中間部２２の下面を露出させることができる。
【００１７】
実施例２
他の実施例を図２に示す。パッケージ本体１００の底面部１１０を形成するモールド金型をリード２のアウターリード２３の下面と面一状とするとともに中間部２２の一側面を含む開口溝部１２０を形成し得る形状として製作した。これによって、リード２がパッケージ本体１００を構成するプラスチック１を充填したときに埋没せずに、リード２の傾斜した中間部２２の下面を一定高さまでを露出した。
【００１８】
実施例１の場合は、実施例２に比べて、モールド金型の設計・製作は楽であるが、半導体チップ４を載せているアイランド３からパッケージ本体１００の底面部１１０までの距離がどうしても短くなってしまう。そして、アイランド３からパッケージ本体１００の底面部１１０までの距離が短くなると次の２点で不具合を起こす可能性が生じる。
【００１９】
１．  使用するプラスチック１がモールド工程において流動性が良くない場合にはプラスチック１の未充填という不具合を起こす可能性がある。
【００２０】
２．  アイランド３の下面とプラスチック１との境界面における吸湿量が多くなり、リフロー時に不具合を起こす可能性がある。
【００２１】
従って、上記の問題がない場合にはモールド金型の設計・製作が楽である実施例１を採用し、上記の問題がある場合にはモールド金型の設計・製作は少し面倒であるが実施例２を採用することが好ましい。
【００２２】
また、パッケージ本体１００の高さを低くしてコンパクト化するには実施例２の方が有利である。なお、図中２１で示すのは半導体チップ４の電極部とワイヤ５を介して接続されるインナーリードである。
【００２３】
【発明の効果】
１．  本発明のノンリード・プラスチック半導体パッケージの半田付け部とプリント基板上の電極パッドとが半田付け接合される強度はガルウィング・タイプのリードとパッド間の接合強度と同等であり、従来のノンリード・プラスチック半導体パッケージに比べて４〜５倍の半田接合強度を発揮させることができる。
【００２４】
２．  従来の技術において開示されたリードの半田付け部の面積とプリント基板上の電極パッドの面積を増大させる、リード半田付け部の端部をパッケージ側面のプラスチックから突出させる等の方法では接合強度は、せいぜい５０％程度改善されるが、本発明のパッケージではその底面部と略面一のアウターリードとこれに続く中間部の一部とが半田付け面を構成するので、従来のパッケージに比べて４〜５倍の接合強度を持っており、適用可能なアプリケーションの範囲を飛躍的に増加させることができる。
【００２５】
３．  本発明のパッケージの製作に用いるモールド金型は従来のものと比べてもほぼ同等であり、従来の製造装置を用いて製造できるので、コストの上昇も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例を示すノンリード・プラスチック半導体パッケージの断面図である。
【図２】  本発明の他の実施例を示す楔形状の溝部を形成したノンリード・プラスチック半導体パッケージの断面図である。
【図３】  従来のノンリード・プラスチック半導体パッケージの断面図である。
【図４】  従来のキャヴィティ・タイプのノンリード・プラスチック半導体パッケージの断面図である。
【図５】  従来のガルウィング・タイプ・プラスチック半導体パッケージのリードの半田付け部の接合部分を示す断面図である。
【図６】  従来のガルウィング・タイプ・プラスチック半導体パッケージのリードの半田付け部における接合部分の荷重―変位図を示す。
【符号の説明】
１：プラスチック
２：リード
３：アイランド    ４：半導体チップ    ５：ボンディングワイヤ
６：半田付け部（下面）  ７：キャヴィティ  ８：ガラスリッド
９：フィレット    １０：半田    １１：電極パッド
１２：プリント基板
２１：インナーリード  ２２：中間部  ２３：アウターリード
１００：パッケージ本体  １１０：底面部  １２０：溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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