(57)【要約】【課題】  半導体パッケージと実装基板の接続部の接続信頼性の向上を図ることができる半導体パッケージを提供する。【解決手段】  半導体素子２と、半導体素子とボンディングワイヤー４によって接続されるボンディングワイヤー接続部１２及び実装基板１０と接続される外部基板接続部１３から成るリード端子５と、半導体素子及びリード端子を封止するエポキシ樹脂６を備える半導体パッケージ１において、外部基板接続部を、所定の応力が加わった場合にエポキシ樹脂から分離して可動する様に構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
該半導体素子とボンディングワイヤーによって接続されるボンディングワイヤー接続部及び外部基板と接続される外部基板接続部から成る端子と、
前記半導体素子及び前記端子を封止する封止樹脂を備える半導体パッケージにおいて、
前記外部基板接続部は、所定の応力が加わった場合に前記封止樹脂から少なくとも一部が分離して可動する
ことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
前記ボンディングワイヤー接続部のボンディングワイヤーを接続した面と向かい合う面の少なくとも一部が前記封止樹脂により覆われている
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記外部基板接続部の厚みは、前記ボンディングワイヤー接続部の厚みよりも薄い
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体パッケージに関する。詳しくは、一定の応力が加わった場合に端子自体が可動することによって、接続信頼性の向上を図ろうとした半導体パッケージに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化に伴い、半導体パッケージも小型化、高密度化が必要とされ、ＱＦＰ（Quad Flat Package）タイプの半導体パッケージの代わりに、ＶＱＦＮ（Very Thin Quad Flat Non Leaded）タイプ、ＶＳＯＮ（Very Thin Small Outline Non Leaded）タイプ等の半導体パッケージが大量に利用される様になってきている（例えば、特許文献１参照。）。
以下、図面を用いて従来のＶＱＦＮタイプの半導体パッケージについて説明する。
【０００３】
図５は従来のＶＱＦＮタイプの半導体パッケージを説明するための模式図（図５（ａ）は模式的な断面図、図５（ｂ）は模式的な底面図）であり、ここで示す半導体パッケージ１０１は、半導体素子１０２が導電性接着剤等によりダイパッド１０３の上に接着されている。また、半導体素子上の電極部（図示せず）がボンディングワイヤー１０４でリード端子１０５に接続されており、更に、半導体素子を外界から保護するために、封止体としての封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂）１０６で半導体素子を封止している。
なお、図５（ｂ）で示す様に、リード端子は半導体パッケージの下面より辺縁まで露出しており、下面中央部にダイパッドも露出している。
【０００４】
図６は上記した従来のＶＱＦＮタイプの半導体パッケージの製造工程を説明するための模式図である。従来のＶＱＦＮタイプの半導体パッケージは、先ず、図６（ａ）で示す様に、ダイパッド１０３上に半導体素子１０２を導電性接着剤等を用いて接着し、ボンディングワイヤー１０４で半導体素子上の電極部（図示せず）とリード端子１０５を接続した状態の銅製のリードフレーム１０７を封止金型１０８内に装填し、この状態で封止金型内にエポキシ樹脂等の封止樹脂１０６を流入して封止を行う。
その後、リードフレームから単体の半導体パッケージへ分離するために、図６（ｂ）で示す様なダイヤモンド粒子を貼り付けた切断ブレード１０９、或いは図示しない切断成形金型等で切断加工が行われることによって、図５に示す様なＶＱＦＮタイプの半導体パッケージを得ることができる。
【０００５】
なお、上記した半導体パッケージと実装基板（例えば、ガラスエポキシ基板）１１２の接続は、図７で示す様に、半導体パッケージのリード端子と実装基板上に形成されたフットパターン１１０をはんだ等の接合材料１１１を用いて接続することにより行っている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３６８１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の半導体パッケージでは、半導体パッケージの構成材料と実装基板の構成材料の線膨張係数の差に起因して接合材料に応力が加わり、リード端子と接合材料の接合部にクラックが生じ、半導体パッケージと実装基板との接続が確保できないことがある。
即ち、リードフレームを銅で形成してエポキシ樹脂で封止した半導体パッケージをガラスエポキシ基板に実装した場合を例に挙げて考えると、銅の線膨張係数が約１７×１０−６であり、エポキシ樹脂の線膨張係数が約７×１０−６であり、ガラスエポキシ基板の線膨張係数が約６０×１０−６であるので、例えば、常温で図８（ａ）で示す様に半導体パッケージの実装を行ったとしても、例えば−２５℃の時点では、線膨張係数が最も大きなガラスエポキシ基板の収縮量が大きいために図８（ｂ）で示す様に、ガラスエポキシ基板が凸状に反ってしまう。そして、この様な実装基板の変形にリード端子が追従できないために、半導体パッケージと実装基板の接合部に応力が集中し、リード端子と接合材料の接合部にクラックが生じてしまい、半導体パッケージと実装基板との接続が確保できないことがある。
【０００８】
なお、近年の半導体パッケージの小型化に伴い半導体パッケージと実装基板の接合部の面積も縮小化する傾向にあるために、半導体パッケージと実装基板の接合部の接続信頼性の確保が重要な問題となってきている。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、半導体パッケージと外部基板の接続部の接続信頼性の向上を図ることができる半導体パッケージを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体パッケージは、半導体素子と、該半導体素子とボンディングワイヤーによって接続されるボンディングワイヤー接続部及び外部基板と接続される外部基板接続部から成る端子と、前記半導体素子及び前記端子を封止する封止樹脂を備える半導体パッケージにおいて、前記外部基板接続部を、所定の応力が加わった場合に前記封止樹脂から少なくとも一部が分離して可動する様に構成する。
【００１１】
ここで、外部基板接続部を、所定の応力が加わった場合に封止樹脂から分離して可動する様に構成することによって、外部基板接続部が外部基板の変形に追従することができ、外部基板接続部への応力の集中を低減することができる。
【００１２】
なお、ボンディングワイヤー接続部のボンディングワイヤーを接続した面と向かい合う面の少なくとも一部が封止樹脂により覆われている方が好ましい。これによって、ボンディングワイヤー接続部にかかる応力を低減でき、ボンディングワイヤー接続部の剥離を抑制することができるからである。
【発明の効果】
【００１３】
上記した本発明の半導体パッケージでは、半導体パッケージの構成材料と外部基板の構成材料の線膨張係数の差による熱膨張或いは熱収縮に起因して半導体パッケージと外部基板の接合部に応力が集中することを緩和し、接合部の疲労破壊を抑制することができるために、半導体パッケージと外部基板の接合信頼性が飛躍的に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した半導体パッケージの一例を説明するための模式図（図１（ａ）は模式的な断面図、図１（ｂ）は模式的な底面図）であり、ここで示す半導体パッケージ１は、上記した従来の半導体パッケージと同様に、半導体素子２が導電性接着剤等によりダイパッド３の上に接着されている。また、半導体素子上の電極部（図示せず）がボンディングワイヤー４でリード端子５に接続されており、更に、半導体素子を外界から保護するために、エポキシ樹脂６で半導体素子を封止している。
なお、半導体パッケージは、図１中符号ａで示す長さが５．４ｍｍ、図１中符号ｂで示す長さが５．４ｍｍ、図１中符号ｃで示す長さが０．８ｍｍとなる様に構成されている。
【００１５】
また、リード端子５は、ボンディングワイヤー接続部１２と外部基板接続部１３から構成され、半導体素子上の電極部（図示せず）とボンディングワイヤー接続部１２がボンディングワイヤー４で接続され、外部基板接続部１３はボンディングワイヤー接続部１２よりも厚さが薄く形成されている。具体的には、図１中符号ｄで示すボンディングワイヤー接続部の長さが０．３５ｍｍ、図１中符号ｅで示す外部基板接続部の長さが０．２５ｍｍ、図１中符号ｆで示すボンディングワイヤー接続部の厚さが０．１５ｍｍ、図１中符号ｇで示す外部基板接続部の厚さが０．０５ｍｍとなる様に構成されている。
【００１６】
なお、ボンディングワイヤー接続部の実装基板側の面、即ち、ボンディングワイヤーを接続した面と向かい合う面のうち、符号Ａで示す領域以外の領域はエポキシ樹脂で覆っており、半導体パッケージの下面からは外部基板接続部及びボンディングワイヤー接続部の符号Ａで示す領域が露出している。また、下面中央部にダイパッドも露出している。
【００１７】
なお、本発明を適用した半導体パッケージと実装基板（例えば、ガラスエポキシ基板）１０の接続は、半導体パッケージの下面から露出した外部基板接続部及びボンディングワイヤー接続部の符号Ａで示す領域と実装基板上に形成されたフットパターン１４をはんだ等の接合材料１１を用いて接続することにより行っている。
【００１８】
以下、外部基板接続部の長さを０．２５ｍｍ、外部基板接続部の厚さを０．０５ｍｍとした理由を図２を用いて説明する。なお、図２に示す半導体パッケージは、図１で示す半導体パッケージと同様に、図２中符号ａで示す長さが５．４ｍｍ、図２中符号ｂで示す長さが５．４ｍｍ、図２中符号ｃで示す長さが０．８ｍｍとなる様に構成されている。また、図２中符号ｈで示すボンディングワイヤー接続部の厚さが０．２ｍｍ、図２中符号ｉで示すリード端子の長さが０．６ｍｍとなる様に構成されている。
【００１９】
ここで、リードフレームを構成する銅の線膨張係数が約１７×１０−６であり、エポキシ樹脂の線膨張係数が約７×１０−６であり、ガラスエポキシ基板から成る実装基板の線膨張係数が約６０×１０−６であるとすると、−２５℃の時点で最も応力が集中する図２中符号Ｂで示す箇所の変位量は５０μｍである。
【００２０】
ところで、外部基板接続部が実装基板の変形に追従することによって接合部に応力が集中することを緩和するという本発明の原理を機能させるためには、図２中符号Ｂで示す箇所への負荷による実装基板の反りに外部基板接続部が追従する必要がある。
ここで、外部基板接続部の長さをＬ、外部基板接続部の厚さをＴとすると、Ｌ及びＴと図２中符号Ｂで示す箇所への負荷による外部基板接続部の変位量は図３に示す関係を有するために、−２５℃の時点で最も応力が集中する図２中符号Ｂで示す箇所が、−２５℃の時点でエポキシ樹脂から分離して、実装基板の反りに追従するためには外部基板接続部の変位量が５０μｍ以上でなければならず、５０μｍ以上の変位量を得るためには図３から外部基板接続部の長さは０．２５ｍｍ以上、外部基板接続部の厚さは０．０５ｍｍ以下とする必要がある。
従って、外部基板接続部の長さを０．２５ｍｍ、外部基板接続部の厚さを０．０５ｍｍとした。
【００２１】
なお、上記した外部基板接続部の長さ及び厚さは、上記した寸法の半導体パッケージにおいて、リードフレームを構成する銅の線膨張係数が約１７×１０−６であり、エポキシ樹脂の線膨張係数が約７×１０−６であり、ガラスエポキシ基板から成る実装基板の線膨張係数が約６０×１０−６であるとし、接合部の信頼性を評価する温度として−２５℃の時点を採用し、この−２５℃でのエポキシ基板の変位量に外部基板接続部が追従するということを前提として定めた数値であり、半導体パッケージの寸法が異なったり、半導体パッケージや実装基板を構成する材料が異なったり、接合部の信頼性を評価する温度域が異なったりする場合には、外部基板接続部の長さ及び厚さが異なってくるのは勿論である。
【００２２】
ここで、上記した実施例では、外部基板接続部の厚さを０．０５ｍｍと薄くし、外部基板接続部の側面の面積を小さくして外部基板接続部とエポキシ樹脂との接着力を低下させることで、外部基板接続部に所定の応力が加わった場合に外部基板接続部がエポキシ樹脂から分離することができる様に構成されているが、外部基板接続部に所定の応力が加わった場合に外部基板接続部がエポキシ樹脂から分離することができるのであれば、必ずしも外部基板接続部の厚さを薄くする必要は無く、例えば、外部基板接続部に表面処理を行ってエポキシ樹脂との接着力を低減させる等の方法によって外部基板接続部に所定の応力が加わった場合に外部基板接続部がエポキシ樹脂から分離する様にしても良い。
【００２３】
また、上記した実施例では、外部基板接続部に所定の応力が加えられる前においては外部基板接続部とエポキシ樹脂は接合されており、所定の応力が加わった場合に外部基板接続部とエポキシ樹脂の接合が加えられた応力により破壊されて外部基板接続部がエポキシ樹脂から分離して可動する場合を例に挙げて説明を行ったが、外部基板接続部は実装基板の変形に追従することができれば充分であり、必ずしも所定の応力が加えられる前において外部基板接続部とエポキシ樹脂が接合されている必要は無い。即ち、外部基板接続部に所定の応力が加えられる前において外部基板接続部とエポキシ樹脂が接合されておらず、外部基板接続部に所定の応力が加えられる前から外部基板接続部がエポキシ樹脂から分離して可動する様に構成されていても構わない。
【００２４】
更に、上記した実施例では、ボンディングワイヤー接続部の実装基板側の面のうち、符号Ａで示す領域以外の領域はエポキシ樹脂で覆っていたが、外部基板接続部に所定の応力が加わった場合に外部基板接続部がエポキシ樹脂から分離することができる様に構成されていれば充分であり、必ずしもボンディングワイヤー接続部の実装基板側の面のうち、符号Ａで示す領域以外の領域をエポキシ樹脂で覆う必要は無く、ボンディングワイヤー接続部の実装基板側の面の全面が半導体パッケージの下面から露出していても構わない。但し、ボンディングワイヤー接続部の少なくとも一部をエポキシ樹脂で覆うことによって、実装基板の変形に起因する応力がボンディングワイヤー接続部にかかり難くなり、ボンディングワイヤー接続部の剥離を抑制することができ、より一層半導体パッケージと実装基板との接合部の信頼性の向上を図ることができると考えられるために、ボンディングワイヤー接続部の実装基板側の面の少なくとも一部はエポキシ樹脂で覆う方が好ましい。
【００２５】
上記した本発明を適用した半導体パッケージは、図４（ａ）で示す様に半導体パッケージの実装を行った後に、例えば−２５℃の時点で、ガラスエポキシ基板が凸状に反ったとしても、図４（ｂ）で示す様に、ガラスエポキシ基板の変形に追従して外部基板接続部がエポキシ樹脂から剥離するために、即ち、ガラスエポキシ基板の反りによる応力でリード端子が部分的に剥離してガラスエポキシ基板の反りに追従することにより、接合部にかかる応力を分散することができ、半導体パッケージを実装基板との接合部にクラックが生じ難く、半導体パッケージと実装基板との接続を充分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用した半導体パッケージの一例を説明するための模式図である。
【図２】外部基板接続部の長さ及び厚さの規定理由を説明するための模式図である。
【図３】外部基板接続部の長さ及び厚さと変位量との関係を表したグラフである。
【図４】本発明を適用した半導体パッケージの実装状態を説明するための模式図である。
【図５】従来の半導体パッケージを説明するための模式図である。
【図６】従来の半導体パッケージの製造工程を説明するための模式図である。
【図７】従来の半導体パッケージと実装基板の接続を説明するための模式図である。
【図８】接合部のクラックの発生を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    半導体パッケージ
２    半導体素子
３    ダイパッド
４    ボンディングワイヤー
５    リード端子
６    エポキシ樹脂
１０    実装基板
１１    接合材料
１２    ボンディングワイヤー接続部
１３    外部基板接続部
１４    フットパターン
【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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【図７】
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【図８】
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