(57)【要約】【課題】充填剤が半導体パッケージ素子の外側へ流れ出るのを抑制することができる樹脂封止型半導体装置を得る。【解決手段】半導体パッケージ素子１４と回路基板１２の間の隙間に毛細管現象により流し込まれたアンダーフィル樹脂４４は、回路基板１２に立設された壁部材６０によって半導体パッケージ素子１４の外側には流れ出ない。仮に、アンダーフィル樹脂４４が、壁部材６０をのり越えても、壁部材６０の外側に設けられた貫通穴部６２へ流れるため、アンダーフィル樹脂４４が半導体パッケージ素子１４の外側へ流れ出ることはない。つまり、壁部材６０を設けることでアンダーフィル樹脂４４が半導体パッケージ素子１４の外側へ流れ出るのを抑制することができる。【選択図】図１
2009111153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体パッケージ素子が実装された基板と、
前記半導体パッケージ素子の外周縁に対向するように、前記基板に立設された壁部材と、
前記壁部材に囲まれ、前記半導体パッケージ素子と前記基板の間に流し込まれる充填剤と、
前記充填剤が充填された前記基板を封止するモールド樹脂と、
を備えることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
【請求項２】
前記基板における前記壁部材の外側には、前記基板を貫通する貫通穴部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項３】
前記基板における前記壁部材の外側には、凹状の凹部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項４】
前記壁部材の一部が外側に拡げられて前記充填剤を充填する充填口が設けられたことを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項５】
前記基板における前記壁部材の内側には、前記充填剤を充填する充填孔が前記基板を貫通して設けられることを特徴とする請求項１〜３何れか１項に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、充填剤を挟んで配置された半導体パッケージ素子と基板をモールド樹脂で封止して形成する樹脂封止型半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に半導体パッケージ素子を実装すると、基板と半導体パッケージ素子の間に微小な隙間が生じ、外部から荷重が負荷された場合に、半導体パッケージ素子と基板の接合部に応力が集中する。
【０００３】
特許文献１には、基板に実装された半導体パッケージ素子を下に向け、半導体パッケージ素子と基板の間に充填剤を注入する技術が開示されている。
【０００４】
詳細には、半導体パッケージ素子の表面は、半導体パッケージ素子に含まれるフィラーの影響で基板の表面に比べて摩擦抵抗が大きいため、半導体パッケージ素子の表面は充填剤の流れ性が低くなっている。これにより、充填剤が半導体パッケージ素子の外側へ流れ出ることなく基板と半導体パッケージ素子の間に充填される。
【特許文献１】特開２００５−４５２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体パッケージ素子に含まれるフィラーの種類や半導体パッケージ素子の表面平滑度によっては、半導体パッケージ素子の摩擦抵抗が期待どおりに大きくならないことがある。このため、充填剤が半導体パッケージ素子の外側へ流れ出ることが考えられる。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、充填剤が半導体パッケージ素子の外側へ流れ出るのを抑制することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る樹脂封止型半導体装置は、半導体パッケージ素子が実装された基板と、前記半導体パッケージ素子の外周縁に対向するように、前記基板に立設された壁部材と、前記壁部材に囲まれ、前記半導体パッケージ素子と前記基板の間に流し込まれる充填剤と、前記充填剤が充填された前記基板を封止するモールド樹脂と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、充填剤は、半導体パッケージ素子の外周縁に対向するように基板に立設された壁部材の内側に流し込まれ、半導体パッケージ素子と基板の間に充填される。さらに、モールド樹脂は、半導体パッケージ素子との間に充填剤が充填された基板を封止する。
【０００９】
このように、基板に立設された壁部材の内側に充填剤を流し込むことで、充填剤が半導体パッケージ素子の外側へ流れ出るのを抑制することができる。
【００１０】
本発明の請求項２に係る樹脂封止型半導体装置は、請求項１に記載において、前記基板における前記壁部材の外側には、前記基板を貫通する貫通穴部が形成されることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、壁部材の外側には、基板を貫通する貫通穴部が形成されている。仮に、壁部材の内側に流し込まれた充填剤が、壁部材を越えて外側に流れ出ても充填剤は貫通穴部へ流れ落ちる。このため、充填部材が半導体パッケージ素子の外側へ流れ出るのを抑制することができる。
【００１２】
本発明の請求項３に係る樹脂封止型半導体装置は、請求項１に記載において、前記基板における前記壁部材の外側には、凹状の凹部が形成されることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、壁部材の外側には、凹状の凹部が形成されている。仮に、壁部材の内側に流し込まれた充填剤が、壁部材を越えて外側に流れ出ても充填剤は凹部へ流れ落ちる。このため、充填部材が半導体パッケージ素子の外側へ流れ出るのを抑制することができる。
【００１４】
本発明の請求項４に係る樹脂封止型半導体装置は、請求項１〜３何れか１項に記載において、前記壁部材の一部が外側に拡げられて前記充填剤を充填する充填口が設けられたことを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、壁部材の一部が外側に拡げられて形成された充填口から充填剤を流し込むことで、容易に充填剤を半導体パッケージ素子と基板の間に流し込むことができる。
【００１６】
本発明の請求項５に係る樹脂封止型半導体装置は、請求項１〜３何れか１項に記載において、前記基板における前記壁部材の内側には、前記充填剤を充填する充填孔が前記基板を貫通して設けられることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、基板の裏側（半導体パッケージ素子が配置されていない側）から充填孔を通して充填剤を半導体パッケージ素子と基板の間に流し込むことで、全体に充填剤を行き渡らせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０の実施形態を図１〜図５に従って説明する。
【００１９】
はじめに、本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０の構成について説明する。
【００２０】
図５に示されるように、本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０は、例えば、自動車に搭載されるモータを駆動するためにモータに一体的に取り付けられる制御回路用の装置である。
【００２１】
この樹脂封止型半導体装置１０には、回路基板１２が設けられている。回路基板１２は、樹脂材料により形成され、その表面に図示しない回路パターンが設けられている。また、この回路パターンの所定位置には、シルク印刷等によって鉛フリーの半田が塗布されている。
【００２２】
そして、回路基板１２には、半導体パッケージ素子１４及びその他周辺の電気部品１６が実装されている。また、この半導体パッケージ素子１４には、半島体パッケージ素子１４の側面から突出するように板状のリード部１８が設けられている。
【００２３】
そして、この半導体パッケージ素子１４のリード部１８及びその他の周辺の電気部品１６は、上述の回路パターンに半田付け等により電気的に接続されている。
【００２４】
また、この半導体パッケージ素子１４及びその他の周辺の電気部品１６が半田付けされた回路基板１２は、リードフレーム２４を構成する平板状の支持部２４Ａの表面に接着剤当で固定されている。なお、リードフレーム２４の支持部２４Ａは、例えば銅合金等で構成された板が機械加工されることにより形成されたものである。
【００２５】
さらに、このリードフレーム２４を構成する端子部２４Ｂと回路基板１２とは、アルミニウム又は金を用いた細線（図示省略）により電気的に接続されている。この細線は、ワイヤボンディング工法により配線される。
【００２６】
一方、図１に示されるように、回路基板１２と半導体パッケージ素子１４との間の隙間（本実施形態では約０．１ｍｍ）には、半導体パッケージ素子１４の外周縁に対向するように、回路基板１２から断面矩形状の壁部材６０が立設されている。  
【００２７】
さらに、壁部材６０の内側（壁部材６０で囲まれた側）には、充填剤としてのエポキシ樹脂等のアンダーフィル樹脂４４が充填されている。このアンダーフィル樹脂４４は、隙間に充填され、温度上昇により凝固した後には、例えば、鉛フリーの半田と同程度の機械的温度特性を有するようになり、その温度差による伸縮は鉛フリーの半田と同程度となるものである。
【００２８】
なお、図１においては、半導体パッケージ素子１４と回路基板１２の関係を明確にするため、モールド樹脂２８及びリードフレーム２４を省略して記載する。
【００２９】
また、壁部材６０の外側（壁部材６０で囲まれない側）には、回路基板１２の表裏を貫通する貫通穴部６２が形成されている。詳細には、図３、図４（Ｂ）に示されるように、貫通穴部６２には、壁部材６０に沿って延びる４つの長穴６２Ａと、壁部材６０の３つの角部に設けられる断面正方形状の角穴６２Ｂが設けられている。
【００３０】
さらに、図３、図４（Ａ）に示されるように、角穴６２Ｂが設けられていない壁部材６０の角部には、壁部材６０の一部が外側に広げられ、アンダーフィル樹脂４４を壁部材６０の内側に流し込む充填口６４が設けられている。図２（Ａ）に示されるように、充填口６４は、半導体パッケージ素子１４が回路基板１２に実装された状態で、半導体パッケージ素子１４から露出するようになっている。
【００３１】
次に、本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０の作用及び効果について説明する。 
【００３２】
一般に、この種の樹脂封止型半導体装置１０では、図１に示されるように、その実装形態上、回路基板１２と半導体パッケージ素子１４との間に微小な間隙（本実施形態では約０．１ｍｍ）が形成される。そして、隙間が微小なめ、モールド樹脂２８が回り込まず、この間隙に水分が存在していた場合は、例えば、回路基板１２及び半導体パッケージ素子１４の全体をモールドするときや、この樹脂封止型半導体装置１０を搭載した自動車が高温使用環境下に置かれたときや、半導体パッケージ素子１４自体が発熱したときなどに、この水分が水蒸気となりその体積が何倍にも膨らむ。
【００３３】
従って、半導体パッケージ素子１４と回路基板１２との半田付け部に互いを引き離す方向に応力が作用し、さらに、モールド樹脂２８にもクラックを生じ得る応力が作用する。
【００３４】
一方、回路基板１２と半導体パッケージ素子１４との間の微小な間隙が空洞の場合には、樹脂封止型半導体装置１０に荷重が負荷されると  リード部１８のはんだ部に応力が集中し、はんだクラックが発生する場合ある。また、モールド樹脂２８の樹脂流れが悪い場所においては、各部品の境界面間の密着性が悪く内部剥離に至る場合がある。
【００３５】
また、モールド樹脂２８が剥離した場合には、そこから水分が入り込んで、電気的特性が低下したり、さらに、樹脂の加水分解が進むことにより、樹脂封止型半導体装置１０の品質が低下する場合がある。
【００３６】
しかしながら、本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０では、図２（Ｂ）に示されるように、先ず、回路基板１２と半導体パッケージ素子１４との間に形成された間隙に、充填口６４からアンダーフィル樹脂４４が流し込まれる。
【００３７】
図１に示されるように、半導体パッケージ素子１４と回路基板１２の間の隙間に毛細管現象により流し込まれたアンダーフィル樹脂４４は、回路基板１２に立設された壁部材６０によって半導体パッケージ素子１４の外側には流れ出ないようになっている。
【００３８】
仮に、アンダーフィル樹脂４４が、壁部材６０をのり越えても、壁部材６０の外側に設けられた貫通穴部６２へ流れるため、アンダーフィル樹脂４４が半導体パッケージ素子１４の外側へ流れ出ることはない。
【００３９】
このように、壁部材６０を設けることで、アンダーフィル樹脂４４が半導体パッケージ素子１４の外側へ流れ出るのを抑制することができる。
【００４０】
また、アンダーフィル樹脂４４が半導体パッケージ素子１４の外側へ流れ出るのが抑制されることで、モールド樹脂２８と回路基板１２の間にアンダーフィル樹脂４４が介在することが無くなり、モールド樹脂２８が回路基板１２から剥離するのを抑制することができる。
【００４１】
また、アンダーフィル樹脂４４が半導体パッケージ素子１４の外側へ流れ出るのが抑制されることで、半導体パッケージ素子１４と回路基板１２の間の隙間には、アンダーフィル樹脂４４が隙間無く充填され、水分が存在ない。このため、半導体パッケージ素子１４自体が発熱したときなどに、水分が水蒸気となりその体積が膨らんで半導体パッケージ素子１４と回路基板１２との半田付け部に互いを引き離す方向に応力が作用するのを抑制することができ、半田付け部にクラックが生じるのを防止することができる。さらに、モールド樹脂２８にクラックを生じるのも抑制することができる。
【００４２】
また、半導体パッケージ素子１４と回路基板１２の間の隙間には、アンダーフィル樹脂４４が隙間無く充填され、水分が存在ないため、電気的特性の低下を防止して品質を向上させることができる。
【００４３】
また、仮にアンダーフィル樹脂４４が、壁部材６０をのり越えても、壁部材６０の外側に設けられた貫通穴部６２へ流れてアンダーフィル樹脂４４が硬化するため、アンカー効果により、アンダーフィル樹脂４４の剥離を抑制することができる。
【００４４】
また、仮にアンダーフィル樹脂４４が、壁部材６０をのり越えても、壁部材６０の外側に設けられた貫通穴部６２へ流れ込むで、半導体パッケージ素子１４の外側へ流れ出ない。このため、アンダーフィル樹脂４４の注入量の管理レベルを下げることができる。
【００４５】
また、半導体パッケージ素子１４が回路基板１２に実装された状態で、半導体パッケージ素子１４から露出した充填口６４からアンダーフィル樹脂４４を流し込むため、容易にアンダーフィル樹脂４４を半導体パッケージ素子１４と回路基板１２の間に流し込むことができる。
【００４６】
また、アンダーフィル樹脂４４が半導体パッケージ素子１４の外側へ流れ出るのが抑制されることで、モールド樹脂２８と回路基板１２の剥離が阻止される。このため、水分が入り込んで、電気的特性が低下したり、樹脂が加水分解するのを抑制することができる。
【００４７】
また、アンダーフィル樹脂４４は、凝固した後には、例えば、鉛フリーの半田と同じ機械的温度特性を有することから、その温度変化による伸縮量が半田付け部の半田と同程度となる。従って、温度差の激しい環境下に置かれた場合でも、このアンダーフィル樹脂４４の伸縮に伴って半田付け部に応力が作用することを抑制できる。これにより、半導体パッケージ素子１４と回路基板１２との半田付け部の信頼性をより向上させることができる。
【００４８】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、壁部材６０の外側に回路基板１２の表裏を貫通する貫通穴部６２を設けたが、壁部材６０の外側に凹状の凹部を設けて壁部材６０をのり越えたアンダーフィル樹脂４４が半導体パッケージ素子１４の外側に流れでるのを抑制してもよい。
【００４９】
次に本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置８０の構成について図６、図７に従って説明する。
【００５０】
なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
この実施形態では第１実施形態のように、回路基板８２には、アンダーフィル樹脂４４を流し込む充填口はもうけられておらず、これに替えて、壁部材６０の内側には、回路基板８２の表裏を貫通する１個の充填孔８４が設けられている。
【００５２】
このように、充填孔８４を設けることで、この充填孔８４からアンダーフィル樹脂４４を流し込むことで、毛細管現象により、確実に全体にアンダーフィル樹脂４４を行き渡らせることができる。図６においては、半導体パッケージ素子１４と回路基板８２の関係を明確にするため、モールド樹脂２８及びリードフレーム２４を省略して記載する。
【００５３】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、１個の充填孔８４からアンダーフィル樹脂４４を流し込んだが、複数個の充填孔を設け、これらの充填孔からアンダーフィル樹脂４４を流し込んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示した断面図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置に設けられた半導体パッケージ素子及び回路基板等を示した斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置に備えられた回路基板を示した斜視図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の回路基板に形成された貫通穴部を示した斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示した斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示した断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置に備えられた回路基板を底から見た底面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０・・・・樹脂封止型半導体装置、１２・・・・回路基板、１４・・・・半導体パッケージ素子、２８・・・・モールド樹脂、４４・・・・アンダーフィル樹脂、６０・・・・壁部材、６２・・・・貫通穴部、６４・・・・充填口、８０・・・・樹脂封止型半導体装置、８２・・・・回路基板、８４・・・・充填孔
【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】
2009111153.tif 000007
【図６】
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【図７】
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