(57)【要約】【課題】本発明は、封止樹脂を硬化する際の素子周辺に発生する応力を緩和しリフロー半田において樹脂と素子表面からのクラックが生じない樹脂封止型半導体装置を提供する。【解決手段】リードフレーム１のマウント部１ａの上に半導体素子（受光素子）３を搭載するとともに半導体素子の上面電極をワイヤ４，５によってリードフレーム１，２にボンディングし、ワイヤを含んで樹脂封止する樹脂封止型半導体装置であって、マウント部１ａに、受光素子３の下部に開口１ｂを形成し、開口１ｂにシリコーンゴム８を充填したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームのマウント部の上に半導体素子を搭載するとともに前記半導体素子の上面電極をワイヤによって前記リードフレームまたは対をなすリードフレームにボンディングし、前記ワイヤを含んで樹脂封止する樹脂封止型半導体装置であって、前記マウント部に、前記半導体素子の下部の位置に開口を形成し、前記開口にシリコーンゴムを充填したことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
【請求項２】
前記開口は、矩形状に形成された前記半導体素子と前記マウント部との接続面の１箇所以上の角部に形成されたことを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項３】
前記開口は、前記半導体素子の下面の全てを含む領域に形成されたことを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング用のワイヤの破断がなく歩留りの高い製造を可能とした樹脂封止型半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂封止型半導体装置としては、光信号を受信し電気信号に変換する半導体素子を樹脂封止した光電変換装置などが、一般的に知られている。図５はこのような樹脂封止型半導体装置の一例である光電変換装置を示すもので、基板５１の上にパターン形成した電極５１ａの上にＳｉを主とした素材の受光素子５２が搭載され、この受光素子５２の上面電極と電極５１ｂ，５１ｃとの間をＡｕのワイヤ５３，５４によってボンディングしている。受光素子５２はＡｇペースト５５によって電極５１ａ上に固定され、ワイヤ５３，５４を含んでエポキシ樹脂による樹脂パッケージ５６によって封止されている。
【０００３】
このような樹脂封止型半導体装置の製造において、エポキシ樹脂による樹脂パッケージ５６は、成形後１２０〜１７０℃で硬化する。このため、室温に冷却するとき、樹脂パッケージ５６と受光素子５２および基板５１の熱膨張係数の差による応力が発生する。特に光電変換装置に使用するエポキシ樹脂はその機能上光を透過することが必要であるため、耐熱性を高める添加剤が限定され、たとえば透光性を必要としない樹脂封止型半導体装置、たとえばＩＣ等に使用されるエポキシ樹脂と比較して耐熱性が劣る。そのため、図５に示す光電変換装置のエポキシ樹脂が空気中の水分を吸収すると、２４０℃まで加熱し半田ペーストを溶解させるリフロー半田においてエポキシ樹脂内の水分が急速に加熱され気化することで樹脂パッケージ５６が急激に膨張する。その際、エポキシ樹脂の硬化時の応力が最も発生し且つエポキシ樹脂と密着性が低い受光素子５２周辺を起点にクラックが発生しワイヤ５３，５４の破断を招いてしまうという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決した樹脂封止型半導体装置が特許文献１に記載されている。
【０００５】
この樹脂封止型半導体装置は、半導体チップを搭載するアイランドにダイボンド材を介して接続されており、このアイランドの中央部に搭載する半導体チップサイズの４０〜８０％の面積を有するダイボンドエリアを設けている。そしてダイボンドエリアを取り囲むようにスリットを設け、スリットはダイボンドエリアの周囲を細分化している。
【０００６】
このように、アイランドにスリットを設けることで、応力緩和効果を得ることができ、半導体チップのアイランドへの接着強度と熱放散性を維持しながらダイボンド材のスリットへの漏出を防止することができる。
【特許文献１】特開平８−２１３５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の樹脂封止型半導体装置では、アイランドにスリットを形成しているため、ダイボンド材のスリットへの漏出を完全に防止することは難しく、半導体チップをアイランドにダイボンド材を介して接着する際に、ダイボンド材がスリットから漏れてしまい、半導体チップの搭載面の反対面まで溢れて付着する。
【０００８】
ダイボンド材が反対面に付着すると、封止する樹脂とリードフレームの接着力が弱くなったり、付着部分から封止した樹脂のクラックが発生するなどの問題が発生する。
【０００９】
また、ダイボンディングをする際に、スリットから漏れたダイボンド材がボンディング装置に付着するので、付着する度に清掃する必要があり、メンテナンスが煩雑となる。
【００１０】
そこで、本発明は、封止樹脂を硬化する際の素子周辺に発生する応力を緩和しリフロー半田において樹脂と素子表面からのクラックが生じない樹脂封止型半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、リードフレームのマウント部の上に半導体素子を搭載するとともに前記半導体素子の上面電極をワイヤによって前記リードフレームまたは対をなすリードフレームにボンディングし、前記ワイヤを含んで樹脂封止する樹脂封止型半導体装置であって、前記マウント部に、前記半導体素子の下部に開口を形成し、前記開口にシリコーンゴムを充填したことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、封止樹脂を硬化する際の素子周辺に発生する応力を緩和しリフロー半田において樹脂と素子表面からの剥離やワイヤ破断が生じない樹脂封止型半導体装置が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、リードフレームのマウント部に設けた開口にシリコーンゴムを充填することにより、樹脂の膨張や収縮変形による応力をシリコーンゴムの弾性変形により緩和することができ、半導体素子からの樹脂のクラックやクラックに伴うワイヤの破断が防止でき製造歩留りを向上させることができる。
【００１４】
また、開口にシリコーンを充填しているので、開口からダイボンド材が漏れることがなく、ダイボンド材がボンディング装置に付着することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、リードフレームのマウント部の上に半導体素子を搭載するとともに前記半導体素子の上面電極をワイヤによって前記リードフレームまたは対をなすリードフレームにボンディングし、前記ワイヤを含んで樹脂封止する樹脂封止型半導体装置であって、前記マウント部に、前記半導体素子の下部の位置に開口を形成し前記開口にシリコーンゴムを充填したことを特徴とする樹脂封止型半導体装置であり、シリコーンゴムにより樹脂の膨張や収縮変形を緩和して素子からの樹脂クラックやワイヤの破断を防止できるという作用を有する。
【００１６】
請求項２に記載に発明は、前記開口は、矩形状に形成された前記半導体素子と前記マウント部との接続面の１箇所以上の角部に形成されたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置であり、応力が集中しやすい部分である半導体素子の角部にシリコーンゴムが充填された開口部を形成しているので、この応力集中をシリコーンゴムが吸収する作用を有する。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記開口は、前記半導体素子の下面の全てを含む領域に形成されたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置であり、半導体素子の下面の全てを含む領域に開けたマウント部の開口には弾性を持つシリコーンゴムが充填されているので、樹脂パッケージの膨張変形に対して追従するような動きをし、シリコーンゴムが応力集中を分散させ吸収する作用を有する。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における樹脂封止型半導体装置を図１および図２に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態１における樹脂封止型半導体装置の内部構造を示す平面図、図２は要部の縦断面図である。
【００２０】
図において、一対のリードフレーム１，２が対峙して配置されるとともにリードフレーム１に形成した平面形状がほぼ正方形のマウント部１ａに、樹脂封止型半導体装置の一例である受光素子３が搭載されている。受光素子３の上面に形成された電極３ａ，３ｂとリードフレーム１，２との間にはそれぞれＡｕのワイヤ４，５がボンディングされている。そして、ワイヤ４，５を含んでエポキシの樹脂パッケージ６によって封止され、リードフレーム１，２の端部のみが外部に露出している。
【００２１】
受光素子３はＡｇペースト７によってマウント部１ａに固定されている。そして、受光素子３の角部に対応するマウント部１ａにはそれぞれほぼＬ字状の開口１ｂが開けられ、この開口１ｂにシリコーンゴム８が充填されている。シリコーンゴム８はマウント部１ａに開口１ｂを打ち抜いた後に充填されたもので、その充填厚さはマウント部１ａの肉厚とほぼ同じである。
【００２２】
以上の構成において、エポキシの樹脂パッケージ６を半田リフローするときは高温になるので、樹脂パッケージ６はマウント部１ａから上方及び下方に急激に膨張する。これに対し、受光素子３の周りに開けたマウント部１ａの開口１ｂには弾性を持つシリコーンゴム８が充填されているので、樹脂パッケージ６の膨張変形に対して追従するような動きをし、樹脂パッケージ６と受光素子３の周辺にクラックが発生しない。すなわち、応力が集中しやすい部分である受光素子３の角部にシリコーンゴム８が充填されているので、この応力集中をシリコーンゴム８が吸収する。したがって、受光素子３の表面からの樹脂のクラックがなくなり、ワイヤ４，５の破断が防止される。
【００２３】
このように、本実施の形態では、マウント部１ａの開口１ｂにシリコーンゴム８を充填したことにより、エポキシ樹脂からなる樹脂パッケージ６の膨張収縮変形に対応して応力が集中し、リフロー時クラックが発生しやすい箇所を揺らすようにして応力の集中を防止でき、ワイヤ４，５の破断を確実に防止することができる。
【００２４】
なお、以上の実施の形態では受光素子による光電変換装置を例としたが、その他の樹脂封止型の半導体装置にも本発明が適用できることは無論である。
【００２５】
また、本実施の形態１では、受光素子とマウント部との接続面の角部の４箇所に開口を形成したが、樹脂封止の際の応力の度合いにより、適宜１箇所とすることもできるし、２箇所または３箇所とすることも可能である。
【００２６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における樹脂封止型半導体装置を図３および図４に基づいて説明する。図３は本発明の実施の形態２における樹脂封止型半導体装置の内部構造を示す平面図、図４は要部の縦断面図である。
【００２７】
実施の形態２における樹脂封止型半導体装置は、マウント部に形成された開口を、半導体素子である受光素子３との接続面の全面を含む領域に形成したものである。
【００２８】
図３および図４において、２、９はリードフレーム、３は受光素子、４と５はワイヤ、６は樹脂パッケージ、７はＡｇペースト、８はシリコーンゴムでありこれらは図１および図２と同様のものであるので、同符号を付して説明を省略する。
【００２９】
実施の形態２における樹脂封止型半導体装置は、半導体素子を搭載するリードフレームのマウント部の開口を、半導体素子の下面の全てを含む領域に形成したことを特徴としている。
【００３０】
リードフレーム９は、マウント部１０ａに搭載した樹脂封止型半導体装置の一例である受光素子３の下面の全てを含む領域に開口１０ｂが形成されている。
【００３１】
開口部１０ｂには、実施の形態１と同様にシリコーンゴム８が充填されており、厚みはマウント部１０ａとほぼ同じである。
【００３２】
以上の構成において、エポキシの樹脂パッケージ６を半田リフローするときは高温になるので、樹脂パッケージ６はマウント部１０ａから上方及び下方に急激に膨張する。これに対し、受光素子３の下面の全てを含む領域に開けたマウント部１０ａの開口１０ｂには弾性を持つシリコーンゴム８が充填されているので、樹脂パッケージ６の膨張変形に対して追従するような動きをし、樹脂パッケージ６と受光素子３の周辺にクラックが発生しない。すなわち、エポキシの樹脂パッケージ６が加熱される際に発生する応力を受光素子３の下面全体に形成されたシリコーンゴム８が分散させ吸収する。したがって、受光素子３の表面からの樹脂のクラックがなくなり、ワイヤ４，５の破断が防止される。
【００３３】
このように、本実施の形態では、マウント部１０ａの開口１０ｂにシリコーンゴム８を充填したことにより、エポキシ樹脂の樹脂パッケージ６の膨張収縮変形に対応して応力が集中し、リフロー時クラックが発生しやすい箇所を揺らすようにして応力の集中を防止でき、ワイヤ４，５の破断を確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係る樹脂封止型半導体装置は、半導体素子からの樹脂の剥離やワイヤの破断が防止でき製造歩留りを向上させることが必要な用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る樹脂封止型半導体装置の内部構造を示す平面図
【図２】図１の樹脂封止型半導体装置の要部を示す縦断面図
【図３】本発明の実施の形態２に係る樹脂封止型半導体装置の内部構造を示す平面図
【図４】図３の樹脂封止型半導体装置の要部を示す縦断面図
【図５】従来例を示す断面図
【符号の説明】
【００３６】
１  リードフレーム
１ａ  マウント部
１ｂ  開口
２  リードフレーム
３  受光素子
４，５  ワイヤ
６  樹脂パッケージ
７  Ａｇペースト
８  シリコーンゴム
９  リードフレーム
１０ａ  マウント部
１０ｂ  開口
【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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