JP2000007923A - 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置とその製造方法 - Google Patents
半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リサイクル性が良好な半導体装置を提供する
こと。 【解決手段】 半導体素子１４を封止しているパッケー
ジ２０を構成する樹脂として熱可塑性樹脂を用いる。こ
の熱可塑性樹脂はポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）を主成分としており、１５０〜２００℃における線
膨張係数が２．５〜４．５×１０-5であり、線膨張係数
の係数比が０．５５以上である。密着性を高めるための
密着性付与剤はＰＰＳに対して０．２８の組成比となっ
ている。
こと。 【解決手段】 半導体素子１４を封止しているパッケー
ジ２０を構成する樹脂として熱可塑性樹脂を用いる。こ
の熱可塑性樹脂はポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）を主成分としており、１５０〜２００℃における線
膨張係数が２．５〜４．５×１０-5であり、線膨張係数
の係数比が０．５５以上である。密着性を高めるための
密着性付与剤はＰＰＳに対して０．２８の組成比となっ
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】半導体素子を樹脂で封止した
半導体装置に関し、特にパッケージのリサイクル性の高
いものに関する。また、リードフレームなどのキャリア
部材への密着性が高い熱可塑性樹脂組成物に関する。
半導体装置に関し、特にパッケージのリサイクル性の高
いものに関する。また、リードフレームなどのキャリア
部材への密着性が高い熱可塑性樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、リードフレーム上に半導体素
子を搭載した後、この半導体素子を熱硬化性樹脂で封止
して形成される半導体装置が存在する。このような半導
体装置は、たとえば以下のようにして形成される。
子を搭載した後、この半導体素子を熱硬化性樹脂で封止
して形成される半導体装置が存在する。このような半導
体装置は、たとえば以下のようにして形成される。
【０００３】金型に設けられた上型と下型とが組み合わ
されることによって形成されるキャビティ内に半導体素
子を搭載したリードフレームを配置する。この半導体素
子はリードフレームと例えばボンディングワイヤによっ
て電気的に接続されている。キャビティ内に向けて設け
られている射出口( ゲート) から、熱硬化性樹脂である
エポキシ樹脂などを注入し、このエポキシ樹脂を加熱し
てこのエポキシ樹脂を固化して、半導体素子とリードフ
レームとを一体的に保持させる。このように、半導体装
置の製造に際しては、流動性や密着性が良好であること
などの観点から熱硬化性樹脂が広く用いられている。
されることによって形成されるキャビティ内に半導体素
子を搭載したリードフレームを配置する。この半導体素
子はリードフレームと例えばボンディングワイヤによっ
て電気的に接続されている。キャビティ内に向けて設け
られている射出口( ゲート) から、熱硬化性樹脂である
エポキシ樹脂などを注入し、このエポキシ樹脂を加熱し
てこのエポキシ樹脂を固化して、半導体素子とリードフ
レームとを一体的に保持させる。このように、半導体装
置の製造に際しては、流動性や密着性が良好であること
などの観点から熱硬化性樹脂が広く用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱硬化
性樹脂を硬化する場合、樹脂の硬化反応の所要時間とし
て平均６０秒程度が必要とされ、半導体装置の生産性の
低下の一因となっている。また、樹脂の流動性が高すぎ
るため、バリが発生し易い。また、熱硬化性樹脂は一旦
熱処理してしまうと、元の流動性を再現できないため、
再利用性が無い。したがって、使われなくなった半導体
装置は、埋立て処分か焼却処分されるしかない。
性樹脂を硬化する場合、樹脂の硬化反応の所要時間とし
て平均６０秒程度が必要とされ、半導体装置の生産性の
低下の一因となっている。また、樹脂の流動性が高すぎ
るため、バリが発生し易い。また、熱硬化性樹脂は一旦
熱処理してしまうと、元の流動性を再現できないため、
再利用性が無い。したがって、使われなくなった半導体
装置は、埋立て処分か焼却処分されるしかない。
【０００５】そこで、硬化工程の所要時間を短縮させる
ために熱硬化性樹脂に代えて熱可塑性樹脂を用いる方法
が考えられる。熱可塑性樹脂を用いた場合の硬化反応の
所要時間は約１０秒程度と見積もられる。熱可塑性樹脂
ならば、熱処理することで流動性を再現することが出来
るので、再利用性があるという利点もある。
ために熱硬化性樹脂に代えて熱可塑性樹脂を用いる方法
が考えられる。熱可塑性樹脂を用いた場合の硬化反応の
所要時間は約１０秒程度と見積もられる。熱可塑性樹脂
ならば、熱処理することで流動性を再現することが出来
るので、再利用性があるという利点もある。
【０００６】しかし、熱硬化性樹脂に比べると、リード
フレームなどに対する密着性が低いため、リードフレー
ムと樹脂との境界面から水分や油分などが侵入する場合
が考えられるという耐湿性の問題があり、従来は使用さ
れていなかった。
フレームなどに対する密着性が低いため、リードフレー
ムと樹脂との境界面から水分や油分などが侵入する場合
が考えられるという耐湿性の問題があり、従来は使用さ
れていなかった。
【０００７】本発明は、熱可塑性の樹脂組成物により半
導体素子やリードフレームを封止する場合においても、
熱硬化性樹脂製の半導体装置に劣らない性能を有する半
導体装置とその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、リードフレームや半導体素子やリード
フレームなどに対する密着性が高い熱可塑性の樹脂組成
物を提供することを目的とする。
導体素子やリードフレームを封止する場合においても、
熱硬化性樹脂製の半導体装置に劣らない性能を有する半
導体装置とその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、リードフレームや半導体素子やリード
フレームなどに対する密着性が高い熱可塑性の樹脂組成
物を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、再利用
可能な半導体装置を提供することである。本発明は再使
用可能な半導体封止用樹脂組成物を提供する。半導体装
置のパッケージは本発明の半導体封止用樹脂組成物によ
って成形される。本発明の半導体封止用樹脂組成物は流
動性も粘着性も優れており、硬化反応が可逆的なので、
再利用性を有している。
可能な半導体装置を提供することである。本発明は再使
用可能な半導体封止用樹脂組成物を提供する。半導体装
置のパッケージは本発明の半導体封止用樹脂組成物によ
って成形される。本発明の半導体封止用樹脂組成物は流
動性も粘着性も優れており、硬化反応が可逆的なので、
再利用性を有している。
【０００９】上記目的を達成するために、本発明は、熱
可塑性樹脂を主成分とし、線膨張係数が１５０℃〜２０
０℃のとき４．５×１０-5[1/ ℃] 以下の樹脂材料であ
る。また、本発明は、熱可塑性樹脂を主成分とし、流動
方向の線膨張係数と前記流動方向の法線方向の線膨張係
数との比が０．５５以上の樹脂材料である。また、本発
明はポリフェニレンサルファイドを有し、１５０℃〜２
００℃における線膨張係数が４．５×１０-5[1/ ℃] 以
下であり、固化後の流動方向の線熱膨張係数と前記流動
方向の法線方向の線膨張係数との比が０．５５以上であ
り、実質的に繊維材料が添加されず、実質的に熱硬化性
材料が添加されないことを特徴とする樹脂材料である。
可塑性樹脂を主成分とし、線膨張係数が１５０℃〜２０
０℃のとき４．５×１０-5[1/ ℃] 以下の樹脂材料であ
る。また、本発明は、熱可塑性樹脂を主成分とし、流動
方向の線膨張係数と前記流動方向の法線方向の線膨張係
数との比が０．５５以上の樹脂材料である。また、本発
明はポリフェニレンサルファイドを有し、１５０℃〜２
００℃における線膨張係数が４．５×１０-5[1/ ℃] 以
下であり、固化後の流動方向の線熱膨張係数と前記流動
方向の法線方向の線膨張係数との比が０．５５以上であ
り、実質的に繊維材料が添加されず、実質的に熱硬化性
材料が添加されないことを特徴とする樹脂材料である。
【００１０】これらの封止用樹脂組成物は、実装時の変
形や欠損を防ぐ観点から、曲げ強度が７４ＭＰａ以上で
あることが好ましい。また、これらの封止用樹脂組成物
は、非常に過酷な高温高湿環境に耐えられるように、他
部材との密着性を高める密着性付与剤の重量比が熱可塑
性樹脂の重量比に対しておよそ０．２８以下の割合で添
加されていることが好ましい。
形や欠損を防ぐ観点から、曲げ強度が７４ＭＰａ以上で
あることが好ましい。また、これらの封止用樹脂組成物
は、非常に過酷な高温高湿環境に耐えられるように、他
部材との密着性を高める密着性付与剤の重量比が熱可塑
性樹脂の重量比に対しておよそ０．２８以下の割合で添
加されていることが好ましい。
【００１１】また、これらの封止用樹脂組成物は、流動
方向による線膨張係数のばらつきを抑えるために、直径
が平均１０μｍ以下のシリカを含有させることが好まし
い。これらの封止用樹脂組成物は、繊維材料が添加され
る場合がある。
方向による線膨張係数のばらつきを抑えるために、直径
が平均１０μｍ以下のシリカを含有させることが好まし
い。これらの封止用樹脂組成物は、繊維材料が添加され
る場合がある。
【００１２】また、これらの封止用樹脂組成物は、熱硬
化性材料が添加される場合がある。本発明の半導体装置
は、半導体素子と、この半導体素子を封止する上記いず
れかの封止用樹脂組成物にて形成されたパッケージと、
封止された前記半導体素子を電気的に接続するための導
通部材と、を具備する半導体装置である。
化性材料が添加される場合がある。本発明の半導体装置
は、半導体素子と、この半導体素子を封止する上記いず
れかの封止用樹脂組成物にて形成されたパッケージと、
封止された前記半導体素子を電気的に接続するための導
通部材と、を具備する半導体装置である。
【００１３】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体素子と導通部材とを電気的に接続する工程と、前
記半導体素子を上記した封止用樹脂組成物によって封止
する工程、とを備える半導体装置の製造方法である。
半導体素子と導通部材とを電気的に接続する工程と、前
記半導体素子を上記した封止用樹脂組成物によって封止
する工程、とを備える半導体装置の製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】＜第１の実施形態＞図１(a) 、
(b) に本発明の第１の実施の形態に係るトランジスタ装
置１０の構成を示す。このトランジスタ装置１０は、内
部で発生する熱を効率良く発散するために、銅などの良
導体からなる導通部材たるリードフレーム１１のベッド
部１２がパッケージ２０から露出するように構成されて
いる。パッケージ２０は後述するリードフレーム１１や
ボンディングワイヤ１５や半導体素子１４を一体的に保
持して成形されている。パッケージ２０は封止用樹脂組
成物が固化されて成形されたものである。放熱の問題が
ないときは、ベッド部１２はパッケージ２０の外部に露
出している必要はない。
(b) に本発明の第１の実施の形態に係るトランジスタ装
置１０の構成を示す。このトランジスタ装置１０は、内
部で発生する熱を効率良く発散するために、銅などの良
導体からなる導通部材たるリードフレーム１１のベッド
部１２がパッケージ２０から露出するように構成されて
いる。パッケージ２０は後述するリードフレーム１１や
ボンディングワイヤ１５や半導体素子１４を一体的に保
持して成形されている。パッケージ２０は封止用樹脂組
成物が固化されて成形されたものである。放熱の問題が
ないときは、ベッド部１２はパッケージ２０の外部に露
出している必要はない。
【００１５】リードフレーム１１は、半導体素子が載置
される平板状のベッド部１２と、このベッド部１２の端
部に突接したリード部１３と、を有しており、前記ベッ
ド部１２には、ベッド部１２とパッケージ２０とが摺動
しないようにするため、長手方向に凹凸構造の係留部１
２ａが設けられている。
される平板状のベッド部１２と、このベッド部１２の端
部に突接したリード部１３と、を有しており、前記ベッ
ド部１２には、ベッド部１２とパッケージ２０とが摺動
しないようにするため、長手方向に凹凸構造の係留部１
２ａが設けられている。
【００１６】ベッド部１２には半導体素子１４が載置さ
れている。半導体素子１４にはポリイミドを被膜してい
る。ポリイミドを被膜しておくことにより、耐湿性をさ
らに良好に維持出来るようになる。また、機械的強度も
補強されるので耐衝撃性も向上できる。
れている。半導体素子１４にはポリイミドを被膜してい
る。ポリイミドを被膜しておくことにより、耐湿性をさ
らに良好に維持出来るようになる。また、機械的強度も
補強されるので耐衝撃性も向上できる。
【００１７】リード部１３にほぼ平行に他のリード１
６、１７が設けられ、これらリード１６, １７のそれぞ
れのパッケージ２０内の端部１６ａ、１７ａは半導体素
子１４上に設けられる端子部とそれぞれボンディングワ
イヤ１５で結線されている。ボンディングワイヤは金や
アルミなど金属の良導体で構成されており、太さは直径
２００μｍ程度である。
６、１７が設けられ、これらリード１６, １７のそれぞ
れのパッケージ２０内の端部１６ａ、１７ａは半導体素
子１４上に設けられる端子部とそれぞれボンディングワ
イヤ１５で結線されている。ボンディングワイヤは金や
アルミなど金属の良導体で構成されており、太さは直径
２００μｍ程度である。
【００１８】半導体封止用樹脂組成物は熱可塑性材料で
ある。熱硬化性材料は実質的には混入されていない。本
発明の半導体封止用樹脂組成物は産業廃棄物を減らすた
めに再利用可能に構成されている。好ましくは、実質的
にはガラスファイバーなどの繊維状のフィラーは含まれ
ない。シリカなどの粒状のフィラーは混練される場合も
あるが、７５重量％を超える場合は混練作業が困難にな
る場合がある。
ある。熱硬化性材料は実質的には混入されていない。本
発明の半導体封止用樹脂組成物は産業廃棄物を減らすた
めに再利用可能に構成されている。好ましくは、実質的
にはガラスファイバーなどの繊維状のフィラーは含まれ
ない。シリカなどの粒状のフィラーは混練される場合も
あるが、７５重量％を超える場合は混練作業が困難にな
る場合がある。
【００１９】パッケージ２０を構成する封止用樹脂組成
物には密着性を高めるための密着性付与剤が添加されて
いる。この密着性付与剤として、酸無水酸リン系ゴム成
分などが用いられる。例えばこの密着性付与剤として極
性基に−ＣＯＨを有しているアクリル酸と無水マレイン
酸の共重合体を用いた場合、Ｃｕや42alloy などからな
るリードフレームは、表面に−ＯＨ基を付着している状
態にあるため、これに接する極性基との相互作用により
H-COOH結合が生じ、密着性が向上する。このように密着
性付与剤としては、極性基とリードフレーム表面の水酸
基とが結合を生じて密着性が高まるような材料を選択す
ることが好ましい。
物には密着性を高めるための密着性付与剤が添加されて
いる。この密着性付与剤として、酸無水酸リン系ゴム成
分などが用いられる。例えばこの密着性付与剤として極
性基に−ＣＯＨを有しているアクリル酸と無水マレイン
酸の共重合体を用いた場合、Ｃｕや42alloy などからな
るリードフレームは、表面に−ＯＨ基を付着している状
態にあるため、これに接する極性基との相互作用により
H-COOH結合が生じ、密着性が向上する。このように密着
性付与剤としては、極性基とリードフレーム表面の水酸
基とが結合を生じて密着性が高まるような材料を選択す
ることが好ましい。
【００２０】封止用樹脂組成物にはフィラーとしてシリ
カ粒子を添加している。細粒状のフィラーは線膨張係数
の絶対値を低くするばかりでなく、線膨張係数の異方性
をも低減することが出来る。線膨張係数の異方性は後述
するように樹脂の密着性に大きく関わる。フィラーのな
かでも、シリカの細粒を用いることが好ましいものとな
っている。本実施形態ではシリカを粒径１０μｍ程度以
下の大きさの細粒に加工して樹脂に添加している。他の
フィラーとしてはシリケート粒子、セラミクス粒子、マ
イカ粒子などが使用可能である。フィラーは不活性で等
方的形状であることが好ましい。
カ粒子を添加している。細粒状のフィラーは線膨張係数
の絶対値を低くするばかりでなく、線膨張係数の異方性
をも低減することが出来る。線膨張係数の異方性は後述
するように樹脂の密着性に大きく関わる。フィラーのな
かでも、シリカの細粒を用いることが好ましいものとな
っている。本実施形態ではシリカを粒径１０μｍ程度以
下の大きさの細粒に加工して樹脂に添加している。他の
フィラーとしてはシリケート粒子、セラミクス粒子、マ
イカ粒子などが使用可能である。フィラーは不活性で等
方的形状であることが好ましい。
【００２１】なお、従来、半導体装置の機械的強度を増
すために樹脂の中に繊維材を混入していたが、外観形状
が異方的である繊維材は線膨張係数の異方性を助長する
ため、添加していない。特に、ガラス繊維は、ソーダガ
ラス成分からＮａイオンやＣｌイオンが溶け出すので半
導体装置の寿命を減退させる原因となる。また、リサイ
クルを行う場合、封止用樹脂組成物を混錬する工程が必
要であり、この混錬工程で繊維がちぎれてしまい、強度
が維持できないという問題がある。
すために樹脂の中に繊維材を混入していたが、外観形状
が異方的である繊維材は線膨張係数の異方性を助長する
ため、添加していない。特に、ガラス繊維は、ソーダガ
ラス成分からＮａイオンやＣｌイオンが溶け出すので半
導体装置の寿命を減退させる原因となる。また、リサイ
クルを行う場合、封止用樹脂組成物を混錬する工程が必
要であり、この混錬工程で繊維がちぎれてしまい、強度
が維持できないという問題がある。
【００２２】ここで用いた封止用樹脂組成物は熱可塑性
樹脂であるポリフェニレンサルファイド( 以下PPS と称
する) を熱可塑性成分とした樹脂である。パッケージ２
０は不透明化のために黒色に着色された封止用樹脂組成
物を射出成形法によって成形固化したものである。成形
条件は、金型温度１３０[ ℃] 、樹脂溶融温度３３０[
℃] 、成形金型に設けられたゲート通過時の樹脂の想定
粘度( 実際には測定不能) ３００[Pa ・s]、保圧１２０
[ ＭＰａ] である。半導体素子１４を導通部材であるリ
ードフレーム１１とをボンディングワイヤ１５によって
電気的に接続し、これらを成形金型に設けられたキャビ
ティ内に配置して、キャビティ内に樹脂を充填する。そ
の後、封止用樹脂組成物が冷却されることで固化が生
じ、半導体装置が形成される。
樹脂であるポリフェニレンサルファイド( 以下PPS と称
する) を熱可塑性成分とした樹脂である。パッケージ２
０は不透明化のために黒色に着色された封止用樹脂組成
物を射出成形法によって成形固化したものである。成形
条件は、金型温度１３０[ ℃] 、樹脂溶融温度３３０[
℃] 、成形金型に設けられたゲート通過時の樹脂の想定
粘度( 実際には測定不能) ３００[Pa ・s]、保圧１２０
[ ＭＰａ] である。半導体素子１４を導通部材であるリ
ードフレーム１１とをボンディングワイヤ１５によって
電気的に接続し、これらを成形金型に設けられたキャビ
ティ内に配置して、キャビティ内に樹脂を充填する。そ
の後、封止用樹脂組成物が冷却されることで固化が生
じ、半導体装置が形成される。
【００２３】上述の封止用樹脂組成物を用いて成形した
半導体装置の物理的特性について以下に詳述する。パッ
ケージ２０には密着性付与剤が添加された熱可塑性樹脂
組成物を用いた。一般的には、密着性付与剤を添加する
とパッケージ２０の機械的強度が低下する傾向が認めら
れている。この機械的強度が低すぎる場合には、リード
を引っ張った際にパッケージ２０に欠けが生じる場合が
ある。
半導体装置の物理的特性について以下に詳述する。パッ
ケージ２０には密着性付与剤が添加された熱可塑性樹脂
組成物を用いた。一般的には、密着性付与剤を添加する
とパッケージ２０の機械的強度が低下する傾向が認めら
れている。この機械的強度が低すぎる場合には、リード
を引っ張った際にパッケージ２０に欠けが生じる場合が
ある。
【００２４】半導体装置１０をリード引張り試験に供し
た。リード引張り試験は、素子側の厚さ０．５ｍｍ×幅
２．０ｍｍ×長さ２．５ｍｍ、そこからさらに延設され
る厚さ０．５ｍｍ×幅１．０ｍｍ×長さ１８ｍｍの２パ
ートから構成されるリード部の、端部から５乃至６ｍｍ
パッケージ寄りの部位を万力で保持し、長さ１９ｍｍ×
厚さ４．５ｍｍ×幅１５ｍｍのパッケージの端部から１
０ｍｍリード部寄りの部位を万力で保持し、クロスヘッ
ドによって１０[mm/min]の速度でリードが切断あるいは
抜ける状態まで引張り、そのときの引張り強度を測定す
る試験である。この時、リードはパッケージのベッド部
１２側から３．０ｍｍ離間した位置に突設されている。
試験装置は( 株) オリエンテック製万能引張試験機UCT-
2.5Tである。この試験に供した試料のうち、パッケージ
の曲げ強度が７４ＭＰａ以上の試料にはパッケージに欠
けが生じなかった。したがって、一般的な半導体装置の
場合、密着性付与剤の添加量としてはパッケージの曲げ
強度が７４[ ＭＰａ] 以上となる量が許容される。実験
により、封止用樹脂組成物中における密着性付与剤の重
量比と熱可塑性樹脂の重量比との比（密着性付与剤(wt
%) ／熱可塑性樹脂(wt%) ）および熱可塑性樹脂の機械
的強度の関係は図２に示される通りとなった。組成比が
０．２８までは曲げ強度７４[ ＭＰａ] を保っており、
これよりも大きくなると曲げ強度は減少していく。した
がって、両者の重量比の比の上限は０．２８付近であ
る。このときの半導体封止用樹脂組成物の組成は、６９
重量％〜７５重量％のシリカ粒と、２５重量％〜３１重
量％の熱可塑性樹脂組成物と、からなる半導体封止用樹
脂組成物であり、さらに密着性を付与することを目的と
して、熱可塑性樹脂組成物は、極性基の結合により他部
材との密着性を高める密着性付与剤が、別に加えられて
いる熱可塑性樹脂の重量比の約２８％以下の重量比で添
加されている半導体封止用樹脂組成物となっている。
た。リード引張り試験は、素子側の厚さ０．５ｍｍ×幅
２．０ｍｍ×長さ２．５ｍｍ、そこからさらに延設され
る厚さ０．５ｍｍ×幅１．０ｍｍ×長さ１８ｍｍの２パ
ートから構成されるリード部の、端部から５乃至６ｍｍ
パッケージ寄りの部位を万力で保持し、長さ１９ｍｍ×
厚さ４．５ｍｍ×幅１５ｍｍのパッケージの端部から１
０ｍｍリード部寄りの部位を万力で保持し、クロスヘッ
ドによって１０[mm/min]の速度でリードが切断あるいは
抜ける状態まで引張り、そのときの引張り強度を測定す
る試験である。この時、リードはパッケージのベッド部
１２側から３．０ｍｍ離間した位置に突設されている。
試験装置は( 株) オリエンテック製万能引張試験機UCT-
2.5Tである。この試験に供した試料のうち、パッケージ
の曲げ強度が７４ＭＰａ以上の試料にはパッケージに欠
けが生じなかった。したがって、一般的な半導体装置の
場合、密着性付与剤の添加量としてはパッケージの曲げ
強度が７４[ ＭＰａ] 以上となる量が許容される。実験
により、封止用樹脂組成物中における密着性付与剤の重
量比と熱可塑性樹脂の重量比との比（密着性付与剤(wt
%) ／熱可塑性樹脂(wt%) ）および熱可塑性樹脂の機械
的強度の関係は図２に示される通りとなった。組成比が
０．２８までは曲げ強度７４[ ＭＰａ] を保っており、
これよりも大きくなると曲げ強度は減少していく。した
がって、両者の重量比の比の上限は０．２８付近であ
る。このときの半導体封止用樹脂組成物の組成は、６９
重量％〜７５重量％のシリカ粒と、２５重量％〜３１重
量％の熱可塑性樹脂組成物と、からなる半導体封止用樹
脂組成物であり、さらに密着性を付与することを目的と
して、熱可塑性樹脂組成物は、極性基の結合により他部
材との密着性を高める密着性付与剤が、別に加えられて
いる熱可塑性樹脂の重量比の約２８％以下の重量比で添
加されている半導体封止用樹脂組成物となっている。
【００２５】半導体装置１０を温度サイクルテスト( 以
下ＴＣＴと称する) に供した結果を図３に示す。このTC
T においては半導体装置に対して−６５℃( ３０分) 〜
室温( ２５℃：５分) 〜１５０℃( ３０分) の温度サイ
クルを繰り返し与えて耐性を評価する。温度を変化させ
る際は急峻な温度変化を与える。所定回数の温度サイク
ルを与えた後、試験前の電気特性との比較を行う。この
とき計数した電気特性の変動率が絶対値で所定数値( 例
えば５%)を超過した場合は不良と判断する。
下ＴＣＴと称する) に供した結果を図３に示す。このTC
T においては半導体装置に対して−６５℃( ３０分) 〜
室温( ２５℃：５分) 〜１５０℃( ３０分) の温度サイ
クルを繰り返し与えて耐性を評価する。温度を変化させ
る際は急峻な温度変化を与える。所定回数の温度サイク
ルを与えた後、試験前の電気特性との比較を行う。この
とき計数した電気特性の変動率が絶対値で所定数値( 例
えば５%)を超過した場合は不良と判断する。
【００２６】樹脂は低温時の線膨張係数が小さいので、
−６５℃の状態においてもリードフレームや半導体素子
などに対する密着性が劣化しづらい。一方、高温時の線
膨張係数は低温時に比して大きいため、高温時における
線膨張係数がある一定の範囲以上に設定された封止用樹
脂組成物の場合には、リードフレーム１１とパッケージ
２０との界面に剥離が生じはじめ、密着性が劣化するこ
とがある。したがって、密着性劣化に影響を与える高温
時の線膨張係数が、パッケージ２０を構成する樹脂に関
する重要なパラメータとなる。
−６５℃の状態においてもリードフレームや半導体素子
などに対する密着性が劣化しづらい。一方、高温時の線
膨張係数は低温時に比して大きいため、高温時における
線膨張係数がある一定の範囲以上に設定された封止用樹
脂組成物の場合には、リードフレーム１１とパッケージ
２０との界面に剥離が生じはじめ、密着性が劣化するこ
とがある。したがって、密着性劣化に影響を与える高温
時の線膨張係数が、パッケージ２０を構成する樹脂に関
する重要なパラメータとなる。
【００２７】さて、封止用樹脂組成物の熱可塑性成分で
あるＰＰＳなどの熱可塑性樹脂のガラス転移温度は約１
００℃付近にあるため、封止用樹脂組成物の線膨張係数
の変曲点も、約１００℃付近に存在するとみられる。し
かし、この変曲点の温度的位置は明確に規定できるもの
ではなく、安定して線膨張係数が把握できる温度は１５
０℃辺りからである。一方、さらに温度が上昇していく
と熱可塑性樹脂の曲げ弾性率は急激に低下していく。線
膨張係数の測定は、所定の大きさの試験片に測定プロー
ブを突き当てることにより試験片を伸縮させ、この伸縮
の状態に基づいて計測している。熱可塑性樹脂の場合に
は、２００℃を超えると弾性率が低下しすぎて測定プロ
ーブが試験片にめり込んでしまう場合があるため、微妙
な伸縮の変化を計測できなくなってくる。したがって、
パッケージ２０を構成する熱可塑性封止用樹脂組成物に
適当な線膨張係数を規定できる温度的範囲は２００℃ま
でと見込まれる。これらの問題を考慮すると、パッケー
ジ２０を構成する封止用樹脂組成物の線膨張係数を規定
するに適当な範囲は、１５０℃〜２００℃であることが
分かる。
あるＰＰＳなどの熱可塑性樹脂のガラス転移温度は約１
００℃付近にあるため、封止用樹脂組成物の線膨張係数
の変曲点も、約１００℃付近に存在するとみられる。し
かし、この変曲点の温度的位置は明確に規定できるもの
ではなく、安定して線膨張係数が把握できる温度は１５
０℃辺りからである。一方、さらに温度が上昇していく
と熱可塑性樹脂の曲げ弾性率は急激に低下していく。線
膨張係数の測定は、所定の大きさの試験片に測定プロー
ブを突き当てることにより試験片を伸縮させ、この伸縮
の状態に基づいて計測している。熱可塑性樹脂の場合に
は、２００℃を超えると弾性率が低下しすぎて測定プロ
ーブが試験片にめり込んでしまう場合があるため、微妙
な伸縮の変化を計測できなくなってくる。したがって、
パッケージ２０を構成する熱可塑性封止用樹脂組成物に
適当な線膨張係数を規定できる温度的範囲は２００℃ま
でと見込まれる。これらの問題を考慮すると、パッケー
ジ２０を構成する封止用樹脂組成物の線膨張係数を規定
するに適当な範囲は、１５０℃〜２００℃であることが
分かる。
【００２８】この考察を基に、高温度領域( １５０℃〜
２００℃) における線膨張係数の絶対値が6.4 ×１０-5
[1/℃] 以下の封止用樹脂組成物を用いて成形した半導
体装置に対してＴＣＴを行ったところ、線膨張係数の絶
対値が4.75×１０-5[1/ ℃]超える値を有する樹脂の場
合に不良が発生しやすいことが、図３から判断できた。
２．５×１０-5 [1/℃] 以上の封止用樹脂組成物におい
て不良が発生しないことを実験で確認した。
２００℃) における線膨張係数の絶対値が6.4 ×１０-5
[1/℃] 以下の封止用樹脂組成物を用いて成形した半導
体装置に対してＴＣＴを行ったところ、線膨張係数の絶
対値が4.75×１０-5[1/ ℃]超える値を有する樹脂の場
合に不良が発生しやすいことが、図３から判断できた。
２．５×１０-5 [1/℃] 以上の封止用樹脂組成物におい
て不良が発生しないことを実験で確認した。
【００２９】表１に半導体封止用樹脂組成物に添加する
密着性付与剤とＰＰＳとの重量比を変えた複数の試料を
TCT に供した結果を示す。このTCT はJIS C 7021:A-4や
JISC 7022:A-4などの規格に準拠した方法である。ここ
では各条件毎に１０個の同等品を１ロットとしている。
１００サイクル毎に３００サイクルまで各試料の電気特
性を測定しており、この電気特性の変動率の絶対値が５
％を超えたものについて不良と判断している。シリカ細
粒や密着性付与剤の充填量を変えた７つの試料について
確認を行った。試料は３．８ｍｍ×３．８ｍｍの半導体
素子をリードフレームに搭載して封止用樹脂組成物で一
体に成形した成形品( グループＡ) 及び６．５ｍｍ×
６．５ｍｍの半導体素子をリードフレームに搭載して封
止用樹脂組成物で一体に成形した成形品( グループＢ)
を用いる。
密着性付与剤とＰＰＳとの重量比を変えた複数の試料を
TCT に供した結果を示す。このTCT はJIS C 7021:A-4や
JISC 7022:A-4などの規格に準拠した方法である。ここ
では各条件毎に１０個の同等品を１ロットとしている。
１００サイクル毎に３００サイクルまで各試料の電気特
性を測定しており、この電気特性の変動率の絶対値が５
％を超えたものについて不良と判断している。シリカ細
粒や密着性付与剤の充填量を変えた７つの試料について
確認を行った。試料は３．８ｍｍ×３．８ｍｍの半導体
素子をリードフレームに搭載して封止用樹脂組成物で一
体に成形した成形品( グループＡ) 及び６．５ｍｍ×
６．５ｍｍの半導体素子をリードフレームに搭載して封
止用樹脂組成物で一体に成形した成形品( グループＢ)
を用いる。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１では半導体素子が大きくなるほど、不
良率が高くなっている。したがって、少なくともサンプ
ル１及びサンプル２の試料について、密着性が低すぎた
ことが分かる。ただし、密着性付与剤の添加量に変化が
無いにもかかわらずサンプル２において、グループＡに
対してグループＢは不良率が増大しており、その他のサ
ンプルにおいては不良が発生していない。
良率が高くなっている。したがって、少なくともサンプ
ル１及びサンプル２の試料について、密着性が低すぎた
ことが分かる。ただし、密着性付与剤の添加量に変化が
無いにもかかわらずサンプル２において、グループＡに
対してグループＢは不良率が増大しており、その他のサ
ンプルにおいては不良が発生していない。
【００３２】このときの各サンプルの線膨張係数を測定
した結果も表１に併せて示してある。実験を積み重ねた
結果、樹脂を流動させた方向の線膨張係数αと、この方
向に直行する方向の線膨張係数βとの比α／β( 以下、
係数比と称する) が０．５５以上のものについて不良が
発生しないことを確認した。本実施の形態においてはα
／βをパラメータとして確認を行ったが、β／αをパラ
メータとした場合にこの値が０．５５以上のものについ
ても、同様の効果を奏するものである。両者の比が１に
近ければ良い。
した結果も表１に併せて示してある。実験を積み重ねた
結果、樹脂を流動させた方向の線膨張係数αと、この方
向に直行する方向の線膨張係数βとの比α／β( 以下、
係数比と称する) が０．５５以上のものについて不良が
発生しないことを確認した。本実施の形態においてはα
／βをパラメータとして確認を行ったが、β／αをパラ
メータとした場合にこの値が０．５５以上のものについ
ても、同様の効果を奏するものである。両者の比が１に
近ければ良い。
【００３３】表１に示す熱可塑性封止用樹脂組成物に
は、３０〜７５重量％のシリカが添加されている。しか
しながら、シリカの添加量は０％でも構わない。表１に
示されたサンプルは比較のためにあげられた例であるに
すぎない。シリカの添加量が７５％を超えると硬くなり
すぎて混練が困難になる場合がある。
は、３０〜７５重量％のシリカが添加されている。しか
しながら、シリカの添加量は０％でも構わない。表１に
示されたサンプルは比較のためにあげられた例であるに
すぎない。シリカの添加量が７５％を超えると硬くなり
すぎて混練が困難になる場合がある。
【００３４】さて、一般的には、フィラーはパッケージ
の機械的強度を向上させるために添加される。これは表
１からも読み取れる。ガラスファイバーなどの繊維状の
材料はシリカなどの粒状のフィラーよりも、この効果が
大きい。それ故、サンプル１や２においては、シリカの
量は抑えられている。シリカの混合量が３０重量％のサ
ンプル１及び２において、線膨張係数比は低い。しか
し、シリカの混合量が７５重量％のサンプル７において
も、他のサンプルに比して線膨張係数比が低い。したが
って、シリカの混合量は材料の線膨張係数比の増加に関
して直接的影響力が無い。表１の場合、ガラスファイバ
ーが線膨張係数比に関して直接的影響力を持っているこ
とが読み取れる。
の機械的強度を向上させるために添加される。これは表
１からも読み取れる。ガラスファイバーなどの繊維状の
材料はシリカなどの粒状のフィラーよりも、この効果が
大きい。それ故、サンプル１や２においては、シリカの
量は抑えられている。シリカの混合量が３０重量％のサ
ンプル１及び２において、線膨張係数比は低い。しか
し、シリカの混合量が７５重量％のサンプル７において
も、他のサンプルに比して線膨張係数比が低い。したが
って、シリカの混合量は材料の線膨張係数比の増加に関
して直接的影響力が無い。表１の場合、ガラスファイバ
ーが線膨張係数比に関して直接的影響力を持っているこ
とが読み取れる。
【００３５】また、シリカそれ自身には粘着性が無く、
樹脂にはわずかながら粘着性がある。ガラスファイバー
を添加することによってパッケージの曲げ強度は増加し
ているが、この状態では、リードフレームが膨張収縮し
たときなどに応じて変形することも容易ではなくなる。
サンプル１及び２におけるＰＰＳの混合量は、粘着性を
向上させるために、他のサンプルよりも多めに設定され
ている。仮にサンプル１において、シリカの添加量がこ
れよりも多い場合、またはＰＰＳの添加量がこれよりも
少ない場合は、テストによる不良発生率は増加する。電
気特性の変動率が絶対値で５% を超過した場合は不良と
判断した。ＰＣＴはEIAJ SD-121:18やEIAJ IC-121:18に
準拠している。
樹脂にはわずかながら粘着性がある。ガラスファイバー
を添加することによってパッケージの曲げ強度は増加し
ているが、この状態では、リードフレームが膨張収縮し
たときなどに応じて変形することも容易ではなくなる。
サンプル１及び２におけるＰＰＳの混合量は、粘着性を
向上させるために、他のサンプルよりも多めに設定され
ている。仮にサンプル１において、シリカの添加量がこ
れよりも多い場合、またはＰＰＳの添加量がこれよりも
少ない場合は、テストによる不良発生率は増加する。電
気特性の変動率が絶対値で５% を超過した場合は不良と
判断した。ＰＣＴはEIAJ SD-121:18やEIAJ IC-121:18に
準拠している。
【００３６】
【表２】
【００３７】表２から、これまで検討して得られた条件
が適正であることが確認できたとともに、密着性付与剤
が添加されていなければ、比較的長期信頼性が低いとい
うことも確認された。
が適正であることが確認できたとともに、密着性付与剤
が添加されていなければ、比較的長期信頼性が低いとい
うことも確認された。
【００３８】半導体装置に用いる樹脂は、線膨張係数が
高温度領域１５０℃〜２００℃のとき4.75×１０-5[1/
℃] 以下に設定されたものであることが耐湿性の観点か
ら好ましい。
高温度領域１５０℃〜２００℃のとき4.75×１０-5[1/
℃] 以下に設定されたものであることが耐湿性の観点か
ら好ましい。
【００３９】さらには、この封止用樹脂組成物の線膨張
係数の係数比は０．５５以上であることが好ましいこと
が確認された。前記係数比は１．０を超えても良いが、
１．０に近いほどよい。このため、従来、半導体装置の
機械的強度を補強するために添加されていた繊維材は、
添加されないことが望ましい。
係数の係数比は０．５５以上であることが好ましいこと
が確認された。前記係数比は１．０を超えても良いが、
１．０に近いほどよい。このため、従来、半導体装置の
機械的強度を補強するために添加されていた繊維材は、
添加されないことが望ましい。
【００４０】また、強度上の問題を生じない程度に耐湿
性の長期信頼性を確保したい場合は、他の部材との密着
性を高めるための密着性付与剤を樹脂材料に対して０．
２８の割合を上限として添加することが好ましいことも
確認された。これによって、曲げ強度７４[ ＭＰａ] 以
上の樹脂を得ることが出来、半導体装置の製造に適した
樹脂となる。
性の長期信頼性を確保したい場合は、他の部材との密着
性を高めるための密着性付与剤を樹脂材料に対して０．
２８の割合を上限として添加することが好ましいことも
確認された。これによって、曲げ強度７４[ ＭＰａ] 以
上の樹脂を得ることが出来、半導体装置の製造に適した
樹脂となる。
【００４１】＜第２の実施形態＞図４に本発明の第２の
実施の形態に係るＣＣＤ（Charge Coupled Device ）装
置１０Ｂの構成を示す。
実施の形態に係るＣＣＤ（Charge Coupled Device ）装
置１０Ｂの構成を示す。
【００４２】このＣＣＤ装置１０Ｂは、封止用樹脂組成
物製の中空パッケージ２０Ｂの中空部に１．８mm×３．
０mmのCCD 素子１５B が設けられ、このCCD 素子１５B
の受光面側が光学ガラス１７Ｂで構成される自由空間と
なっている。CCD 素子１５B非受光面側はリードフレー
ムのベッド部１２Ｂと結合されて閉じられている。
物製の中空パッケージ２０Ｂの中空部に１．８mm×３．
０mmのCCD 素子１５B が設けられ、このCCD 素子１５B
の受光面側が光学ガラス１７Ｂで構成される自由空間と
なっている。CCD 素子１５B非受光面側はリードフレー
ムのベッド部１２Ｂと結合されて閉じられている。
【００４３】リードは中空パッケージ２０Ｂによって保
持されており、インナーリード部１３ＢとＣＣＤ素子１
５Ｂとは直径２５μｍ程度のボンディングワイヤ１６Ｂ
で電気的に接続される。ボンディングワイヤは金やアル
ミなどの良導体で構成されている。アウターリード部１
４Ｂは中空パッケージ２０Ｂの外側にあり、他の装置と
ＣＣＤ素子１５Ｂとを電気的に接続されるために設けら
れる。
持されており、インナーリード部１３ＢとＣＣＤ素子１
５Ｂとは直径２５μｍ程度のボンディングワイヤ１６Ｂ
で電気的に接続される。ボンディングワイヤは金やアル
ミなどの良導体で構成されている。アウターリード部１
４Ｂは中空パッケージ２０Ｂの外側にあり、他の装置と
ＣＣＤ素子１５Ｂとを電気的に接続されるために設けら
れる。
【００４４】中空パッケージ２０Ｂは不透明化のために
黒色に着色された封止用樹脂組成物を射出成形法によっ
て成形したものである。成形条件は、金型温度１５５[
℃]樹脂溶融温度３４０[ ℃] 、成形用金型に設けられ
たゲート通過時の樹脂の想定粘度( 実際には測定不能)
３００[Pa ・s]、保圧１２０[ ＭＰａ] である。
黒色に着色された封止用樹脂組成物を射出成形法によっ
て成形したものである。成形条件は、金型温度１５５[
℃]樹脂溶融温度３４０[ ℃] 、成形用金型に設けられ
たゲート通過時の樹脂の想定粘度( 実際には測定不能)
３００[Pa ・s]、保圧１２０[ ＭＰａ] である。
【００４５】中空パッケージ２０Ｂを構成する樹脂の物
性は前述の理由により、線膨張係数が高温度領域１５０
℃〜２００℃のとき4.75×１０-5[1/ ℃] 以下に設定さ
れたものであり、この封止用樹脂組成物の線膨張係数の
係数比は０．５５以上であり、また、強度上の問題を生
じない程度に耐湿性の長期信頼性を確保するために、他
の部材との密着性を高めるための密着性付与剤を樹脂の
重量比に対して０．２８の割合を上限として添加されて
おり、曲げ強度７４[ ＭＰａ] 以上の熱可塑性樹脂であ
る。また、従来、半導体装置の機械的強度を補強するた
めに添加されていた繊維材は添加されていない。
性は前述の理由により、線膨張係数が高温度領域１５０
℃〜２００℃のとき4.75×１０-5[1/ ℃] 以下に設定さ
れたものであり、この封止用樹脂組成物の線膨張係数の
係数比は０．５５以上であり、また、強度上の問題を生
じない程度に耐湿性の長期信頼性を確保するために、他
の部材との密着性を高めるための密着性付与剤を樹脂の
重量比に対して０．２８の割合を上限として添加されて
おり、曲げ強度７４[ ＭＰａ] 以上の熱可塑性樹脂であ
る。また、従来、半導体装置の機械的強度を補強するた
めに添加されていた繊維材は添加されていない。
【００４６】ここで、表３に封止用樹脂組成物に添加す
る密着性付与剤の添加量を変化させた６種類( 各３個)
のＣＣＤ装置をTCT および高温高湿放置試験に供した結
果を示す。このＴＣＴにおいては−６５℃( ３０分) 〜
１５０℃( ３０分) の温度サイクルを１サイクルとして
１５０サイクル後に各試料の電気特性を測定しており、
この電気特性の変動率の絶対値が５％を超えたものにつ
いて不良と判断している。また、高温高湿放置試験につ
いては温度６０℃、湿度９０％の炉の中に試料を放置し
て試料内部に生じる結露を目視により確認する。放置時
間１５０Ｈと４００Ｈの時点でそれぞれ目視を行い、内
部結露が発生していなければ密着性良好( ○) と判断す
る。逆に、目視の結果、結露が確認された場合は密着性
不良( ×) と判断する。
る密着性付与剤の添加量を変化させた６種類( 各３個)
のＣＣＤ装置をTCT および高温高湿放置試験に供した結
果を示す。このＴＣＴにおいては−６５℃( ３０分) 〜
１５０℃( ３０分) の温度サイクルを１サイクルとして
１５０サイクル後に各試料の電気特性を測定しており、
この電気特性の変動率の絶対値が５％を超えたものにつ
いて不良と判断している。また、高温高湿放置試験につ
いては温度６０℃、湿度９０％の炉の中に試料を放置し
て試料内部に生じる結露を目視により確認する。放置時
間１５０Ｈと４００Ｈの時点でそれぞれ目視を行い、内
部結露が発生していなければ密着性良好( ○) と判断す
る。逆に、目視の結果、結露が確認された場合は密着性
不良( ×) と判断する。
【００４７】
【表３】
【００４８】表３から、これまで検討して得られた樹脂
の条件が適正であることが確認できたとともに、非常に
過酷な条件に長時間さらされる場合は密着性付与剤が添
加されていなければ耐湿性を維持しがたいということが
再度確認された。
の条件が適正であることが確認できたとともに、非常に
過酷な条件に長時間さらされる場合は密着性付与剤が添
加されていなければ耐湿性を維持しがたいということが
再度確認された。
【００４９】＜第３の実施形態＞図５に本発明の第３の
実施の形態に係るIOU(Integrated Optical Unit)１０Ｃ
を示す。
実施の形態に係るIOU(Integrated Optical Unit)１０Ｃ
を示す。
【００５０】このIOU １０Ｃは、熱可塑性樹脂としてPP
S を利用した本発明の樹脂材料製の中空パッケージ２０
C の中空部に、レーザ光Ｌを発光する０．３mm×０．８
mmの半導体レーザ１３C やこのレーザ光Ｌが光ディスク
などの記録媒体によって変調されて戻ってくる反射光
Ｌ’を受光する３．８mm×６．０mmのフォトディテクタ
１４Ｃなどの素子が銅材製のベッド部１２Ｃ上に配置さ
れた状態で設けられ、光Ｌ, Ｌ’の出射口/ 入射口に光
学ガラスが配置されて構成されている。ベッド部１２C
上にはＩＣ(Integrated Circuit)などが設けられていて
も良い。中空パッケージの外側には外部からの電流を内
部へと導電するリード１１Ｃがその一端を埋没されて設
けられており、この埋没部分とベッド部１２C 上の素子
とがボンディングワイヤ１５Ｃで電気的に接続されてい
る。ボンディングワイヤ１５Ｃは例えば金属製で直径２
５μｍ程度である。
S を利用した本発明の樹脂材料製の中空パッケージ２０
C の中空部に、レーザ光Ｌを発光する０．３mm×０．８
mmの半導体レーザ１３C やこのレーザ光Ｌが光ディスク
などの記録媒体によって変調されて戻ってくる反射光
Ｌ’を受光する３．８mm×６．０mmのフォトディテクタ
１４Ｃなどの素子が銅材製のベッド部１２Ｃ上に配置さ
れた状態で設けられ、光Ｌ, Ｌ’の出射口/ 入射口に光
学ガラスが配置されて構成されている。ベッド部１２C
上にはＩＣ(Integrated Circuit)などが設けられていて
も良い。中空パッケージの外側には外部からの電流を内
部へと導電するリード１１Ｃがその一端を埋没されて設
けられており、この埋没部分とベッド部１２C 上の素子
とがボンディングワイヤ１５Ｃで電気的に接続されてい
る。ボンディングワイヤ１５Ｃは例えば金属製で直径２
５μｍ程度である。
【００５１】放熱板１２C 上に配置される素子の動作が
外部から進入する光によって乱されないように、中空パ
ッケージ２０Ｃを構成する封止用樹脂組成物は黒色に着
色され、不透明化している。成形条件は、金型温度１５
５℃、樹脂溶融温度３４０℃、成形用金型に設けられた
ゲート通過時の樹脂の想定粘度３００[Pa ・s]、保圧１
２０[ ＭＰａ] とした。
外部から進入する光によって乱されないように、中空パ
ッケージ２０Ｃを構成する封止用樹脂組成物は黒色に着
色され、不透明化している。成形条件は、金型温度１５
５℃、樹脂溶融温度３４０℃、成形用金型に設けられた
ゲート通過時の樹脂の想定粘度３００[Pa ・s]、保圧１
２０[ ＭＰａ] とした。
【００５２】中空パッケージ２０Ｃを構成する樹脂の物
性は前述の理由により、線膨張係数が高温度領域１５０
℃〜２００℃のとき4.75×１０-5[1/ ℃] 以下に設定さ
れたものであり、この樹脂の線膨張係数の係数比は０．
５５以上であり、また、強度上の問題を生じない程度に
耐湿性の長期信頼性を確保するために、他の部材との密
着性を高めるための密着性付与剤を樹脂材料に対して
０．２８の割合を上限として添加されており、曲げ強度
７４[ ＭＰａ] 以上の熱可塑性樹脂である。また、従
来、半導体装置の機械的強度を補強するために添加され
ていた繊維材は添加されていない。
性は前述の理由により、線膨張係数が高温度領域１５０
℃〜２００℃のとき4.75×１０-5[1/ ℃] 以下に設定さ
れたものであり、この樹脂の線膨張係数の係数比は０．
５５以上であり、また、強度上の問題を生じない程度に
耐湿性の長期信頼性を確保するために、他の部材との密
着性を高めるための密着性付与剤を樹脂材料に対して
０．２８の割合を上限として添加されており、曲げ強度
７４[ ＭＰａ] 以上の熱可塑性樹脂である。また、従
来、半導体装置の機械的強度を補強するために添加され
ていた繊維材は添加されていない。
【００５３】このようなIOU １０Ｃは、例えば光ディス
ク装置に搭載される光ヘッド装置の発光ユニットに用い
られる。樹脂によるパッケージは金属によるパッケージ
に比してコストや製造速度などの点で生産性が良好であ
ることから、レーザ光によって光ディスクを再生または
記録する光ディスク装置に搭載される光ヘッド装置など
の応用製品の生産性の向上にも寄与することが出来る。
ク装置に搭載される光ヘッド装置の発光ユニットに用い
られる。樹脂によるパッケージは金属によるパッケージ
に比してコストや製造速度などの点で生産性が良好であ
ることから、レーザ光によって光ディスクを再生または
記録する光ディスク装置に搭載される光ヘッド装置など
の応用製品の生産性の向上にも寄与することが出来る。
【００５４】本発明は上記各実施形態に限定されるもの
ではない。例えば、熱可塑性樹脂としてＰＰＳを用いて
いるが、ＬＣＰ（液晶ポリマー）やＰＥＥＫ（ポリエー
テルエーテルケトン），ＰＥＮ（ポリエーテルニトリ
ル），ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）など、他の熱
可塑性樹脂を主成分とする樹脂を用いることによっても
同様の特性を得ることが出来る。
ではない。例えば、熱可塑性樹脂としてＰＰＳを用いて
いるが、ＬＣＰ（液晶ポリマー）やＰＥＥＫ（ポリエー
テルエーテルケトン），ＰＥＮ（ポリエーテルニトリ
ル），ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）など、他の熱
可塑性樹脂を主成分とする樹脂を用いることによっても
同様の特性を得ることが出来る。
【００５５】また、半導体素子としては演算に供される
ものや発光に供されるもの、受光に供されるもの、増幅
に供されるもの、記憶に供されるものなど、あらゆる用
途の半導体素子に対して用いることが可能である。
ものや発光に供されるもの、受光に供されるもの、増幅
に供されるもの、記憶に供されるものなど、あらゆる用
途の半導体素子に対して用いることが可能である。
【００５６】また、樹脂には他部材との密着性を高める
ための密着性付与剤が添加されているが、製品サイクル
が比較的短いパーソナルコンピュータや電卓や時計や体
温計などの電子機器に組み込まれる半導体装置のパッケ
ージとしては、密着性付与剤を混入させる必要が無い場
合もあり、密着性付与剤を添加しなくても所望の動作や
信頼性が補償される。一方、パワーエレクトロニクスな
ど過酷な環境下で用いられる装置の場合は、密着性付与
剤が添加された樹脂を用いることが好ましい。
ための密着性付与剤が添加されているが、製品サイクル
が比較的短いパーソナルコンピュータや電卓や時計や体
温計などの電子機器に組み込まれる半導体装置のパッケ
ージとしては、密着性付与剤を混入させる必要が無い場
合もあり、密着性付与剤を添加しなくても所望の動作や
信頼性が補償される。一方、パワーエレクトロニクスな
ど過酷な環境下で用いられる装置の場合は、密着性付与
剤が添加された樹脂を用いることが好ましい。
【００５７】また、樹脂は、曲げ強度が７４[ ＭＰａ]
以上のものを用いているが、用途や製品寿命や実装環境
などを考慮して、この範囲を満たさない熱可塑性樹脂を
用いる場合もある。このような場合でも、最低限度とし
て、熱可塑性樹脂の流動方向とこの流動方向の法線方向
との線膨張係数の比が０．５５以上であることが満たさ
れていれば、半導体装置に適用することが可能である。
以上のものを用いているが、用途や製品寿命や実装環境
などを考慮して、この範囲を満たさない熱可塑性樹脂を
用いる場合もある。このような場合でも、最低限度とし
て、熱可塑性樹脂の流動方向とこの流動方向の法線方向
との線膨張係数の比が０．５５以上であることが満たさ
れていれば、半導体装置に適用することが可能である。
【００５８】また、導通部材としてリードフレームを示
したが、はんだボールによるフリップチップ接続などの
場合にも対応可能である。以上、本発明によれば線膨張
係数が１５０℃〜２００℃のとき４．５×１０-5[1/
℃] 以下である樹脂あるいは、流動方向の線膨張係数と
前記流動方向の法線方向の線膨張係数との比が０．５５
以上である樹脂あるいは、６９重量％〜７５重量％のシ
リカ粒と２５重量％〜３１重量％の熱可塑性樹脂組成物
とからなる樹脂組成物を半導体封止用に用いるので、耐
湿性の高い半導体装置を製造することに適する。
したが、はんだボールによるフリップチップ接続などの
場合にも対応可能である。以上、本発明によれば線膨張
係数が１５０℃〜２００℃のとき４．５×１０-5[1/
℃] 以下である樹脂あるいは、流動方向の線膨張係数と
前記流動方向の法線方向の線膨張係数との比が０．５５
以上である樹脂あるいは、６９重量％〜７５重量％のシ
リカ粒と２５重量％〜３１重量％の熱可塑性樹脂組成物
とからなる樹脂組成物を半導体封止用に用いるので、耐
湿性の高い半導体装置を製造することに適する。
【００５９】また、本発明によれば、樹脂の他部材との
密着性を高める密着性付与剤が樹脂に対して０．２８以
下の割合で添加されている熱可塑性樹脂あるいは、曲げ
強度が７４[ ＭＰａ] 以上である樹脂なので、機械的強
度が比較的高く維持した耐湿性の高い半導体装置を製造
することに適している。
密着性を高める密着性付与剤が樹脂に対して０．２８以
下の割合で添加されている熱可塑性樹脂あるいは、曲げ
強度が７４[ ＭＰａ] 以上である樹脂なので、機械的強
度が比較的高く維持した耐湿性の高い半導体装置を製造
することに適している。
【００６０】また、本発明によれば、上記に併せて直径
１０μｍ以下のシリカの細粒を含有する樹脂で、線膨張
係数の比が１．０に近づくので、より耐湿性の高い半導
体装置を製造することに適する。
１０μｍ以下のシリカの細粒を含有する樹脂で、線膨張
係数の比が１．０に近づくので、より耐湿性の高い半導
体装置を製造することに適する。
【００６１】仮に熱硬化性樹脂や繊維材料が混入した場
合であっても、その樹脂が全体として本発明の条件に適
合している場合、所期の効果を奏する。すなわち、熱硬
化性樹脂の混入が、本発明の封止用材料の熱可塑性質を
熱硬化性質に変質させない限りにおいては、混入が許さ
れる。また、繊維材料が混入しても、本発明の封止用材
料の流動方向およびその法線方向の線膨張係数比が本発
明の範囲内にあれば、混入が許される。
合であっても、その樹脂が全体として本発明の条件に適
合している場合、所期の効果を奏する。すなわち、熱硬
化性樹脂の混入が、本発明の封止用材料の熱可塑性質を
熱硬化性質に変質させない限りにおいては、混入が許さ
れる。また、繊維材料が混入しても、本発明の封止用材
料の流動方向およびその法線方向の線膨張係数比が本発
明の範囲内にあれば、混入が許される。
【００６２】また、本発明によれば、半導体素子と導通
部材とを上記の熱可塑性の樹脂で封止したので、耐湿性
や機械的強度を良好に維持したまま、リサイクル可能な
半導体装置を提供できる。
部材とを上記の熱可塑性の樹脂で封止したので、耐湿性
や機械的強度を良好に維持したまま、リサイクル可能な
半導体装置を提供できる。
【００６３】本文中、信頼性評価時に測定する電気特性
としては、トランジスタの場合、電流値Iceo( ベース開
放時コレクタエミッタ間逆電流) を指標にして測定して
いる。しかしながら、試験によってはVcbo( エミッタ開
放時のコレクタベース間逆電圧) 、Vceo( ベース開放時
のコレクタエミッタ間逆電圧) 、またはVebo( コレクタ
開放時のエミッタベース間逆電圧) など、電圧のパラメ
ータの方が影響を受け易いことが分かっており、これら
を基準にした場合、封止用樹脂組成物に対する要求仕様
は厳しくなるものと思われる。逆に、電流値Iceoよりも
試験の影響が少ない電気特性をパラメータにおいた場
合、封止用樹脂組成物に対する要求仕様は緩やかにな
る。
としては、トランジスタの場合、電流値Iceo( ベース開
放時コレクタエミッタ間逆電流) を指標にして測定して
いる。しかしながら、試験によってはVcbo( エミッタ開
放時のコレクタベース間逆電圧) 、Vceo( ベース開放時
のコレクタエミッタ間逆電圧) 、またはVebo( コレクタ
開放時のエミッタベース間逆電圧) など、電圧のパラメ
ータの方が影響を受け易いことが分かっており、これら
を基準にした場合、封止用樹脂組成物に対する要求仕様
は厳しくなるものと思われる。逆に、電流値Iceoよりも
試験の影響が少ない電気特性をパラメータにおいた場
合、封止用樹脂組成物に対する要求仕様は緩やかにな
る。
【００６４】本文中、封止用樹脂組成物の曲げ強度の測
定はJIS 規格K-7171に基づいて実施しており、長さ127
ｍｍ×幅12.6ｍｍ×厚さ3.2 ｍｍの射出成形品を温度２
３℃、湿度５０％Ｒｈの環境に１日放置した試験片を用
い、同じく２３℃、湿度５０％Ｒｈの環境の下で、(
株) オリエンテック製試験機ABM/RTA-500 を用いて、圧
子半径５ｍｍ、支点間距離５０ｍｍ、試験速度２．０[m
m/min]の条件で測定した。この射出成形品の長さ方向が
樹脂の流動方向となる。流動方向の両端部を自由支持し
て中央部を押圧することで、測定を行っている。
定はJIS 規格K-7171に基づいて実施しており、長さ127
ｍｍ×幅12.6ｍｍ×厚さ3.2 ｍｍの射出成形品を温度２
３℃、湿度５０％Ｒｈの環境に１日放置した試験片を用
い、同じく２３℃、湿度５０％Ｒｈの環境の下で、(
株) オリエンテック製試験機ABM/RTA-500 を用いて、圧
子半径５ｍｍ、支点間距離５０ｍｍ、試験速度２．０[m
m/min]の条件で測定した。この射出成形品の長さ方向が
樹脂の流動方向となる。流動方向の両端部を自由支持し
て中央部を押圧することで、測定を行っている。
【００６５】本文中、封止用樹脂組成物の線膨張係数の
測定はJIS 規格K-7197に基づいて実施しており、前記曲
げ強度の測定に用いた成形装置のゲート部から８０ｍｍ
離間した位置から切り出した７ｍｍ×１２ｍｍ×３．２
ｍｍの試験片を用い、大気中にて、直径２．５乃至３．
０ｍｍの石英棒を検出棒として備えたセイコー電子工業
( 株) 製「 熱・応力・歪み測定装置TMA-120C」 を用いて
測定した。温度校正は無し、長さ校正には直径５ｍｍ×
長さ１０ｍｍのアルミ柱を使用した。任意抽出の３個の
サンプルの平均値を記載している。
測定はJIS 規格K-7197に基づいて実施しており、前記曲
げ強度の測定に用いた成形装置のゲート部から８０ｍｍ
離間した位置から切り出した７ｍｍ×１２ｍｍ×３．２
ｍｍの試験片を用い、大気中にて、直径２．５乃至３．
０ｍｍの石英棒を検出棒として備えたセイコー電子工業
( 株) 製「 熱・応力・歪み測定装置TMA-120C」 を用いて
測定した。温度校正は無し、長さ校正には直径５ｍｍ×
長さ１０ｍｍのアルミ柱を使用した。任意抽出の３個の
サンプルの平均値を記載している。
【００６６】
【発明の効果】本発明の半導体装置は、半導体装置の信
頼性を保ったままで製造速度が向上する。また、従来の
半導体装置に比して、リサイクル性がある。
頼性を保ったままで製造速度が向上する。また、従来の
半導体装置に比して、リサイクル性がある。
【図１】(a)は第１の発明の実施の形態に係る半導体装
置を示す正面図、(b) は側面図。
置を示す正面図、(b) は側面図。
【図２】PPSと密着性付与剤との重量比の比と曲げ強度
との関係を示すグラフ。
との関係を示すグラフ。
【図３】熱可塑性樹脂の熱膨張係数と不良発生率との関
係を示すグラフ。
係を示すグラフ。
【図４】第２の発明の実施の形態に係る半導体装置を示
す断面図。
す断面図。
【図５】第３の発明の実施の形態に係る半導体装置を示
す断面図。
す断面図。
１０…半導体装置、１１…リードフレーム、１４…半導
体素子、２０…パッケージ
体素子、２０…パッケージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｂ 31/12 Ｆターム(参考） 4J002 BG012 BH022 CH091 CN011 CN031 DJ016 DL007 FA047 GQ05 4M109 AA02 BA01 CA21 DA01 DA06 DB02 EA12 EB01 EB08 EB13 EB18 EC09 EC20 ED03 EE13 GA01 GA05 5F088 AA01 BA18 BB03 HA10 JA02 JA07 JA10 JA18 5F089 BB06
Claims (10)
- 【請求項１】熱可塑性であり、１５０℃〜２００℃にお
ける線膨張係数が４．５×１０-5[1/ ℃] 以下であるこ
とを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。 - 【請求項２】熱可塑性であり、固化後、流動方向の線膨
張係数と前記流動方向の法線方向の線膨張係数との比が
０．５５以上であることを特徴とする半導体封止用樹脂
組成物。 - 【請求項３】ポリフェニレンサルファイドを有し、１５
０℃〜２００℃における線膨張係数が４．５×１０-5[1
/ ℃] 以下であり、固化後の流動方向の線熱膨張係数と
前記流動方向の法線方向の線膨張係数との比が０．５５
以上であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。 - 【請求項４】固化後の曲げ強度が７４ＭＰａ以上である
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の半導体
封止用樹脂組成物。 - 【請求項５】極性基の結合により他部材との密着性を高
める密着性付与剤が、別に加えられている熱可塑性樹脂
の重量比の約２８％以下の重量比で添加されていること
を特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の半導体封止
用樹脂組成物。 - 【請求項６】平均直径１０μｍ以下のシリカ粒を含有す
ることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の半導
体封止用樹脂組成物。 - 【請求項７】繊維材料が混入していることを特徴とする
請求項１乃至３いずれか記載の半導体封止用樹脂組成
物。 - 【請求項８】熱硬化性材料が混入していることを特徴と
する請求項１乃至３いずれか記載の半導体封止用樹脂組
成物。 - 【請求項９】半導体素子と、 この半導体素子を封止する請求項１乃至８いずれか記載
の半導体封止用樹脂組成物にて形成されたパッケージ
と、 一端が封止された前記半導体素子と電気的に接続される
導通部材と、を具備することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１０】半導体素子と導通部材とを電気的に接続
する工程と、 前記半導体素子を樹脂によって封止する工程、とを備え
る半導体装置の製造方法において、 前記樹脂として請求項１乃至８いずれかに記載の半導体
封止用樹脂組成物を用いることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16023898A JP4212147B2 (ja) | 1997-06-10 | 1998-06-09 | 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15220897 | 1997-06-10 | ||
| JP9-152208 | 1997-06-10 | ||
| JP10-114462 | 1997-06-10 | ||
| JP19729297 | 1997-07-23 | ||
| JP9-197292 | 1997-07-23 | ||
| JP11446298 | 1998-04-24 | ||
| JP16023898A JP4212147B2 (ja) | 1997-06-10 | 1998-06-09 | 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000007923A true JP2000007923A (ja) | 2000-01-11 |
| JP4212147B2 JP4212147B2 (ja) | 2009-01-21 |
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ID=27470175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16023898A Expired - Fee Related JP4212147B2 (ja) | 1997-06-10 | 1998-06-09 | 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置とその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4212147B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000042108A1 (fr) * | 1999-01-14 | 2000-07-20 | Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. | Composition de resine a base de sulfure de polyarylene |
| US6469091B2 (en) | 1999-01-14 | 2002-10-22 | Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. | Polyarylene sulfide resin composition |
-
1998
- 1998-06-09 JP JP16023898A patent/JP4212147B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000042108A1 (fr) * | 1999-01-14 | 2000-07-20 | Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. | Composition de resine a base de sulfure de polyarylene |
| US6469091B2 (en) | 1999-01-14 | 2002-10-22 | Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. | Polyarylene sulfide resin composition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JP4212147B2 (ja) | 2009-01-21 |
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