(57)【要約】【課題】チップの特性劣化を低減することのできる半導体装置パッケージを提供する。【解決手段】  第１の面及び第２の面を有し、前記第1の面に設けられた電極と、前記電極に接続された回路素子を有するチップと、前記チップの第１の面に設けられた樹脂材と、前記チップ及び前記樹脂材を封止する半導体パッケージとしての封止材とを備え、前記樹脂材の弾性率は、前記回路素子の出力電圧の変動量が0以上1.5mV以下の範囲内の値であることを特徴とする。【選択図】図２
2016225348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の面に設けられた電極と、前記電極に接続された回路素子を有するチップと、
前記チップの第１の面に設けられた樹脂材と、
前記チップ及び前記樹脂材を封止する封止材とを備え、
前記樹脂材の弾性率は、前記回路素子の出力電圧の変動量が0以上1.5mV以下の範囲内の
値であることを特徴とする半導体装置パッケージ。
【請求項２】
前記樹脂材の弾性率は0より大きく0.1GPa以下であることを特徴とする請求項１に記載
の半導体装置パッケージ。
【請求項３】
前記樹脂材の弾性率は0より大きく0.02GPa以下であることを特徴とする請求項１又は２
に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項４】
前記樹脂材は、前記電極を含む前記チップを覆うことを特徴とする請求項１から３のい
ずれか１つに記載の半導体装置パッケージ。
【請求項５】
前記樹脂材は、前記チップの端に設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれ
か１つに記載の半導体装置パッケージ。
【請求項６】
前記樹脂材は、前記回路素子に対応するように前記チップに設けられたことを特徴とす
る請求項１から３のいずれか１つに記載の半導体装置パッケージ。
【請求項７】
回路素子を含み、前記回路素子と接続された電極が上面設けられたチップと、
前記チップを封止する封止材とを有し、
前記チップの前記上面と、前記封止材とが圧接しない所定の間隔を有することを特徴と
する半導体装置パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は半導体装置パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置パッケージは、回路素子等が設けられたICチップやLSIチップなどのチップ
とチップを封止した樹脂、及びリードフレーム等により構成される。半導体装置パッケー
ジの形成方法としては、まず、リードフレームに固定されたチップが金型内に配置される
。次に金型は、半導体装置パッケージを構成する樹脂が流動できる程度まで加熱される。
流動性のある樹脂がキャビティ内に充填される。その後冷却されて硬化する。これにより
チップは樹脂から構成される半導体装置パッケージにより封止される。しかし、チップの
線膨張係数と半導体装置パッケージを構成する樹脂の線膨張係数が異なる。このため、樹
脂が硬化する際に半導体装置パッケージは収縮し、その影響でチップは応力を受ける。こ
の応力によりチップに形成された回路素子等の電流や電圧などの特性劣化が生じることが
知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６３１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、チップの特性劣化を低減することのできる半導体装置パッケージを提供す
る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第1の面に設けられた電極と、電極に接続された回路素子を有するチップと、チップ
の第１の面に設けられた樹脂材と、チップ及び樹脂材を封止する封止材とを備え、樹脂材
の弾性率は、回路素子の出力電圧の変動量が0以上1.5mV以下の範囲内の値であることを特
徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置パッケージの構成を示す模式的平面模式図。
【図２】第１実施形態に係る半導体装置パッケージの構成を示す模式的断面模式図。
【図３】第１実施形態に係る半導体装置パッケージの構成を示す模式的断面模式図。
【図４】第１実施形態に係る半導体装置パッケージの構成を示す模式的断面模式図。
【図５】樹脂材の弾性率と変動量の関係を示すグラフ。
【図６】第２実施形態に係る半導体装置パッケージの構成を示す模式的断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、第１実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において、同様の
構成要素については同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る半導体装置パッケージを図１から図５を参照して説明する。図１は
、第１実施形態に係る半導体装置パッケージの構成を示す模式的平面模式図である。図２
から図４は、第１実施形態に係る半導体装置パッケージの構成を示す模式的断面模式図で
ある。図５は樹脂材の弾性率と変動量の関係を示すグラフである。なお、第１実施形態は
知見に基づくものである。
【０００９】
第1実施形態に係る半導体装置パッケージは、第１の面と第１の面とは反対の第２の面
とを有するチップ１と、第１の面に設けられた電極４と、第２の面に接着剤３を介して設
けるダイパッド２と、リードフレーム５と、リードフレーム５と電極４を接続するボンデ
ィングワイヤ６と、第１の面に設けられた樹脂材８と、チップ１等を封止する封止材とし
ての樹脂製パッケージ７等で構成される。
【００１０】
回路素子等を含むチップ１はダイパッド２上に接着剤３により固定されている。詳細な
説明は省略するが、回路素子は、チップ１の動作に応じた電気信号の生成を行う役割を有
する。チップ１は例えばシリコンから構成される。チップ１がシリコンから構成される場
合、線膨張係数は例えば、２．４〜３．５×１０-6(/K)である。ここで、チップ１の四隅
から対角方向に延びる対角線が交わる位置を中心部とする。
【００１１】
ダイパッド２は例えば銅合金から構成される。
【００１２】
接着剤３は、製品の用途によって異なるが、導電性の接着剤３の場合例えば、銀ペース
トの接着剤３を用いてもよい。また、絶縁性の接着剤３を用いる場合には絶縁性の接着剤
３を用いてもよい。
【００１３】
複数の電極４は、チップ１上に設けられている。電極４は、後述のリードフレーム５と
ボンディングワイヤ６との距離が短くなるようチップ１の中心部に対してリードフレーム
５側であるチップ１の端部に設けられている。電極４はチップ１に設けられた回路素子と
接続している。電極４は、回路素子から読み出される電気信号を外部に出力するために設
けられている。
【００１４】
複数のリードフレーム５はダイパッド２から所定の間隔を隔てて配列されている。リー
ドフレーム５はダイパッド２又はチップ１と同じ高さとなるように両辺に沿って所定の間
隔で配列されている。また、リードフレーム５は、中央付近からチップ１がダイパッド２
に向かう側に曲げられている。リードフレーム５は、例えば銅合金や鉄合金から構成され
る。
【００１５】
ボンディングワイヤ６は、電極４とリードフレーム５と接続している。ボンディングワ
イヤ６はチップ1内の回路素子が生成した電気信号を電極４を介して外部に読みだす役割
を有する。
【００１６】
図２に示すように、樹脂製パッケージ７はチップ１、電極４、リードフレーム５の一部
、ボンディングワイヤ６及び後述の樹脂材８を封止する。樹脂製パッケージ７は、外部環
境や温度からチップ１を保護する役割を有する。樹脂製パッケージ７は例えばエポキシ樹
脂から構成される。樹脂製パッケージ７がエポキシ樹脂である場合、線膨張係数は例えば
、７〜１０×１０-6(/K)である。
【００１７】
樹脂材８はチップ１の第１の面に設けられている。樹脂材８がチップ１上に設けられる
位置は、図３に示すように、樹脂材８が電極４を含むようにチップ１の上面全体を覆って
もよい。また、図４に示すようにチップ１の中心部に対してチップ１の端側である電極４
付近に樹脂材８を設けてもよい。又は、製品によっては位置が異なるが、電流や電圧の入
出力を行う例えばオペアンプなどの回路素子上にのみ設けられていても、樹脂材８がチッ
プ１全体を覆っていてもよい。第１実施形態では、図２に示すように樹脂材８はチップ１
の端部に設けられた電極４の間に位置するとして説明する。樹脂材８は、樹脂製パッケー
ジ７がチップ１に働く応力を緩和する役割を有する。樹脂材８の厚さはチップ１の中心部
からチップの両端に設けられた電極４に向かうに従って薄くなっている。樹脂材８の一番
厚い位置の厚さは、チップ１の表面から１００μm程度である。第１実施形態では、樹脂
材８の厚さが電極４に向かうに従って薄くなるとして説明したが、電極４に向かうに従っ
て厚くなっても実施可能である。樹脂材８の弾性率は例えば0より大きく0.1GPaの範囲で
ある。樹脂材８の弾性率が低いほど望ましいく、好ましくは0以上0.02GPa以下である。
【００１８】
次に、第１実施形態に係る半導体装置の作用及び効果について説明する。
【００１９】
チップ１が樹脂製パッケージ７により封止される工程において、リードフレーム５に固
定され、第１の面に樹脂材８が設けられたチップ１を金型内に配置する。また、成型すべ
き形状が彫られた金型の上型と下型でリードフレーム５を挟む。この時、金型は、樹脂製
パッケージ７を構成する樹脂が流動できる程度まで加熱される。樹脂製パッケージ７を構
成する樹脂がキャビティ内に充填され、その後冷却され硬化する。この時、線膨張係数は
、樹脂製パッケージ７、チップ１の順に高い。加熱した時に膨張した状態を基準とすると
、冷却した時の収縮は、樹脂製パッケージ７、チップ１の順に大きい。このため、チップ
１の上面側又は横側は、樹脂製パッケージ７から圧縮応力を受ける。第１実施形態では、
チップ１上面がこの収縮により樹脂製パッケージ７から応力を受けるとして説明する。チ
ップ１が樹脂製パッケージ７から応力を受けることにより、チップ１内に設けられた回路
素子の特性が変化する値を変動量とする。ここで変動量とは、回路素子から出力される基
準となる出力電圧が変化する量である。変動量が大きいほど基準電圧より出力される電圧
が大きくなり、変動量が小さいほど基準電圧より出力される電圧が小さい。つまり変動量
が小さいほど半導体特性に影響を及ぼさない。第１実施形態では、変動量の許容値を例え
ば1.5mV以下であるとして説明する。
【００２０】
図５に示すようにチップ１上に設けた樹脂材の弾性率が高いほど変動量が大きい。ここ
で、樹脂材の弾性率とは、樹脂材の厚みがゼロとなるために、単位体積あたり加える力の
ことである。つまり弾性率が高いほど硬い樹脂材であることを示す。図５に示すように、
樹脂材の弾性率が10GPa以上と高い時、変動量が3mV以上であるため半導体特性に影響を及
ぼす。しかし、樹脂材８の弾性率が低くなるに従って変動量が小さくなる。樹脂材８の弾
性率が0.1GPa以下である時、許容値の1.5mVを下回る。さらに、樹脂材８の弾性率が例え
ば0.02GPaである時、変動量が1mVとなるため許容値より低くなる。第１実施形態において
、弾性率の最少実測値は0.02GPaであるが、図５の弾性率と変動量の関係により弾性率が0
.02GPa以下の場合では、変動量が更に小さくなくことは明白である。
【００２１】
以上の結果から、弾性率の低い樹脂材８、特に弾性率が0.1GPa以下である樹脂材８をチ
ップ１上に設けることにより、線膨張係数の違いによるチップ１が樹脂製パッケージ７か
ら受ける応力を抑制できる。チップ１が樹脂製パッケージ７から受ける応力を抑制できる
ことにより１チップ１に設けられた回路素子の特性劣化を低減することができる。
【００２２】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る半導体装置を図６を用いて説明する。図６は、第２実施形態に係る
半導体装置の構成を示す模式的断面模式図である。
【００２３】
第２実施形態に係る半導体装置が第１実施形態と異なる点は、チップ１上に樹脂材８を
設けずに、所定の間隔を有した空間９としたことである。第２実施形態に係る半導体装置
は、上記点を除いて、第１実施形態に係る半導体装置の構造と同じであるので、同一部分
には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２４】
第２実施形態に係る半導体装置は、チップ１と樹脂製パッケージ７とが所定の間隔を有
することにより空間９が設けられる。この空間９は、電極４を含むチップ１上全体に広が
っていてもいいし、例えばチップ１内に設けられたオペアンプなど特定の回路素子上に設
けられていてもよい。所定の間隔は一例として、数μm〜１００μm程度である。
【００２５】
チップ１上に空間９を設けることにより、樹脂製パッケージ７とチップ１とが圧接せず
一定の間隔を有する。このため、樹脂製パッケージ７を作成することにより、チップ１上
面が樹脂製パッケージ７から受ける応力を受けない。このように、チップ１が樹脂製パッ
ケージ７から応力を受けないことにより、回路素子の基準電流の変動を抑制できるため出
力される電圧の変動量を低減することができる。このようにチップ１内に設けられた回路
素子の特性劣化を低減できる。
【００２６】
本発明の実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の
範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実
施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変
更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに
、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・チップ
２・・・ダイパッド
３・・・ダイボンディング
４・・・電極
５・・・リードフレーム
６・・・ボンディングワイヤ
７・・・樹脂製パッケージ
８・・・樹脂材
９・・・空間
【図１】
2016225348.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2016225348.tif 000006
【図５】
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【図６】
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