JP2013098270A - Substrate, semiconductor device, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂封止型半導体装置用基板、この基板を用いた樹脂封止型半導体装置及びその製造方法に関する。より詳しくは、樹脂封止型半導体装置の製造技術に関する。 The present invention relates to a resin-encapsulated semiconductor device substrate, a resin-encapsulated semiconductor device using the substrate, and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a technology for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device.
一般に、発熱量が多いパワー半導体が搭載された樹脂封止型半導体装置では、放熱性能が優れた金属ベース基板が用いられている(例えば、特許文献1参照)。このような半導体装置では、例えば、パワー半導体が搭載されたリードフレームを、金属ベース材上に形成された熱伝導性を有する絶縁層に固定し、金属ベース基板の裏面(金属ベース材)が外部に露出するようにして、パワー半導体などがモールド樹脂で封止された構成となっている。 In general, a resin-encapsulated semiconductor device on which a power semiconductor that generates a large amount of heat is mounted uses a metal base substrate that has excellent heat dissipation performance (see, for example, Patent Document 1). In such a semiconductor device, for example, a lead frame on which a power semiconductor is mounted is fixed to a thermally conductive insulating layer formed on a metal base material, and the back surface (metal base material) of the metal base substrate is externally provided. The power semiconductor is sealed with a mold resin so as to be exposed to the surface.
そして、特許文献1に記載の電力用半導体装置では、絶縁層とモールド樹脂との界面にそれぞれの材料が混ざった混合層を形成することで、信頼性向上を図っている。また、従来、金属ベース基板の絶縁層をBステージ状態とし、封止の際の加熱により、モールド樹脂を一体で硬化する樹脂封止型半導体装置の製造方法も提案されている(例えば、特許文献2,3参照。)
In the power semiconductor device described in
しかしながら、前述した従来の技術には、以下に示す問題点がある。即ち、特許文献1に記載されているような従来の樹脂封止型半導体装置では、絶縁シートとモールド樹脂界面に混合層が形成されるが、そのような絶縁シートは硬化度が低い状態であるため、リードフレームと絶縁シートとを接合する際に、リードフレームが絶縁層に埋没し、絶縁性が損なわれるという問題点がある。また、特許文献2,3に記載されている樹脂封止型半導体装置用基板は、放熱特性に優れ、生産性も良好であるが、リードフレームを固定する際に、絶縁層にリードフレームの一部が埋没し、絶縁層が薄化して耐圧が低下することがある。
However, the conventional techniques described above have the following problems. That is, in the conventional resin-encapsulated semiconductor device described in
そこで、本発明は、優れた熱伝導性及び絶縁性が安定して得られ、かつ生産性に優れた樹脂封止型半導体装置用基板、樹脂封止型半導体装置及びその製造方法を提供することを主目的とする。 Accordingly, the present invention provides a substrate for a resin-encapsulated semiconductor device, a resin-encapsulated semiconductor device, and a method for manufacturing the same, in which excellent thermal conductivity and insulating properties are stably obtained and productivity is excellent. The main purpose.
本発明に係る樹脂封止型半導体装置用基板は、金属ベース材上に絶縁層が積層された金属ベース基板であって、前記絶縁層は、少なくとも、エポキシ樹脂と、紫外線硬化型硬化剤及び熱硬化型硬化剤、又は熱紫外線硬化型硬化剤と、無機フィラーとを含有し、前記無機フィラーの含有量が50〜80体積%であるエポキシ樹脂組成物で形成されており、Bステージ状態のものである。
この基板は、紫外線硬化型硬化剤が、カチオン重合触媒であってもよい。
また、無機フィラーとしては、例えば、平均粒子径が10〜50μmの粗粉と、平均粒子径が0.5〜4.0μmの微粉を使用することができる。
又は、無機フィラーとして、平均粒子径が30〜50μmの粗粉と、平均粒子径が5〜20μmの中粒粉と、平均粒子径が0.5〜4.0μmの微粉を使用することもできる。
更に、前記絶縁層の厚さは、例えば50〜300μmとすることができる。
更にまた、前記絶縁層上に、導体層や導体回路が形成されていてもよい。
The resin-encapsulated semiconductor device substrate according to the present invention is a metal base substrate in which an insulating layer is laminated on a metal base material, and the insulating layer includes at least an epoxy resin, an ultraviolet curable curing agent, and a heat. It is formed of an epoxy resin composition containing a curable curing agent or a thermal ultraviolet curable curing agent and an inorganic filler, and the inorganic filler content is 50 to 80% by volume, and is in a B stage state It is.
In this substrate, the ultraviolet curable curing agent may be a cationic polymerization catalyst.
Moreover, as an inorganic filler, the coarse powder with an average particle diameter of 10-50 micrometers and the fine powder with an average particle diameter of 0.5-4.0 micrometers can be used, for example.
Alternatively, as the inorganic filler, coarse powder having an average particle diameter of 30 to 50 μm, medium powder having an average particle diameter of 5 to 20 μm, and fine powder having an average particle diameter of 0.5 to 4.0 μm can be used. .
Furthermore, the thickness of the insulating layer can be set to, for example, 50 to 300 μm.
Furthermore, a conductor layer or a conductor circuit may be formed on the insulating layer.
本発明に係る樹脂封止型半導体装置は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の樹脂封止型半導体装置用基板と、該金属ベース基板の絶縁層上に固定されたリードフレームと、該リードフレームに実装された半導体チップと、を有し、少なくとも半導体チップが樹脂で封止されているものである。
A resin-encapsulated semiconductor device according to the present invention includes a resin-encapsulated semiconductor device substrate according to any one of
本発明に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法は、金属ベース材上に、少なくとも、エポキシ樹脂と、紫外線硬化型硬化剤及び熱硬化型硬化剤、又は熱紫外線硬化型硬化剤と、無機フィラーとを含有し、前記無機フィラーの含有量が50〜80体積%であるエポキシ樹脂組成物で、Bステージ状態の絶縁層を形成して金属ベース基板を得る工程と、前記Bステージ状態の絶縁層上に、リードフレームを配置し、その上方から絶縁層に向けて紫外線を照射する工程と、前記リードフレームと前記金属ベース材との間に圧力を印加しながら加熱する工程と、前記リードフレームに半導体チップを実装する工程と、前記半導体チップを実装した基板を金型内に配置し、該金型内にモールド樹脂を注入した後加熱して、モールド樹脂及び絶縁層を硬化させる工程と、を有する。 The method for producing a resin-encapsulated semiconductor device according to the present invention includes at least an epoxy resin, an ultraviolet curable curing agent and a thermosetting curing agent, or a thermal ultraviolet curable curing agent, and an inorganic filler on a metal base material. A step of forming a B-stage insulating layer by using an epoxy resin composition containing 50-80% by volume of the inorganic filler and obtaining a metal base substrate; and the B-stage insulating layer A lead frame is disposed thereon, the step of irradiating ultraviolet rays toward the insulating layer from above, the step of heating while applying pressure between the lead frame and the metal base material, and the lead frame A step of mounting a semiconductor chip and a substrate on which the semiconductor chip is mounted are placed in a mold, and a mold resin is injected into the mold and then heated to cure the mold resin and the insulating layer. And a step in which, the.
本発明によれば、リードフレームが積層されていない部分の絶縁層は、紫外線により表面が完全硬化しているため、絶縁層へのリードフレームの埋没を抑制し、熱伝導性及び絶縁性の低下を防止することができる。 According to the present invention, since the surface of the insulating layer where the lead frame is not laminated is completely cured by ultraviolet rays, the lead frame is prevented from being buried in the insulating layer, and the thermal conductivity and the insulation are deteriorated. Can be prevented.
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below.
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態に係る基板について説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係る金属ベース基板の構成を模式的に示す図である。本実施形態の金属ベース基板1は、樹脂封止型半導体装置に用いられるものであり、図1に示すように、金属ベース材2上に、Bステージ状態の絶縁層3bが形成されている。また、必要に応じて、絶縁層3b上に導体箔4が積層されていてもよい。
(First embodiment)
First, the substrate according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a metal base substrate according to the first embodiment of the present invention. The
[金属ベース材2]
金属ベース材2の材質は、特に限定されるものではないが、アルミニウム、鉄、銅、ステンレス又はこれらの合金が好ましく、これらの中でも特に、放熱性に優れるという点から銅が好適である。また、金属ベース材2は、酸化防止のために非接着面にNi−Pメッキが施されていることが望ましい。更に、絶縁層3bとの密着性を向上させるため、絶縁層3bと接着される側の面には、エッチングや各種メッキによる粗化処理が施されていることが望ましく、特に、カップリング剤などを使用した化成処理は、絶縁層3bとの密着性を向上させる効果が高いため、金属ベース材2の表面処理に好適である。
[Metal base material 2]
The material of the
[絶縁層3b]
絶縁接着層3bは、少なくとも、エポキシ樹脂と、紫外線硬化型及び熱硬化型の2種類の硬化剤と、無機フィラーとを含有するエポキシ樹脂組成物によって形成されており、Bステージ状態となっている。ここで、「Bステージ状態」とは、エポキシ樹脂の硬化反応を途中で停止させた半硬化状態をいう。具体的には、常温(25℃)で固体状態であり、高温(60℃以上)で加熱すると再溶融する状態をいい、定量的には硬化率が5〜80%の状態を指す。
[
The insulating
<エポキシ樹脂>
エポキシ樹脂は、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂(クレゾールのボラックエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等)、環式脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂などを使用することができる。その中でも、密着性、耐熱性、電気特性、柔軟性、コストを含めて特性のバランスが取れているビスフェノールA又はF型エポキシ樹脂が好ましく、特に、エポキシ当量が100〜1000である樹脂がより好ましい。
<Epoxy resin>
Examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, polyfunctional epoxy resin (cresol borac epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, etc.), cyclic aliphatic epoxy resin, glycidyl ester type epoxy. Resin, glycidylamine type epoxy resin, etc. can be used. Among them, bisphenol A or F-type epoxy resin having a balanced property including adhesiveness, heat resistance, electrical properties, flexibility, and cost is preferable, and a resin having an epoxy equivalent of 100 to 1000 is particularly preferable. .
<紫外線硬化型硬化剤又は熱紫外線硬化型硬化剤>
紫外線硬化型硬化剤又は熱紫外線硬化型硬化剤としては、スルホニウムなどを使用することができる。これらの硬化剤の中でも、硬化速度及び深部硬化性の観点から、特に、オニウム塩及びビストニウム塩などのカチオン重合触媒が好適である。なお、紫外線硬化型硬化剤及び熱紫外線硬化型硬化剤の配合量は、特に限定されるものではなく、エポキシ樹脂の種類や使用条件などに応じて適宜選択することができる。
<Ultraviolet curing type curing agent or thermal ultraviolet curing type curing agent>
As the ultraviolet curable curing agent or the thermal ultraviolet curable curing agent, sulfonium or the like can be used. Among these curing agents, cationic polymerization catalysts such as onium salts and vistonium salts are particularly preferred from the viewpoint of curing speed and deep part curability. In addition, the compounding quantity of a ultraviolet curable hardening agent and a thermal ultraviolet curable hardening | curing agent is not specifically limited, According to the kind of epoxy resin, use conditions, etc., it can select suitably.
カチオン重合触媒としては、例えば、オニウム塩、鉄−アレーン錯体、スルホン酸エステルなどが挙げられる。例えば、紫外線硬化型のオニウム塩は、一般式がジアリールヨードニウム塩Ar2I+・X−、トリアリールスルホニウム塩Ar3S+・X−、トリアリールセレノニウム塩Ar3Se+・X−、テトラアリールホスホニウム塩Ar4P+・X−で示される化合物である。ここで、アリール(Ar)は、1個又は2個の置換基を有するベンゼン環若しくは無置換ベンゼン環である。 Examples of the cationic polymerization catalyst include onium salts, iron-arene complexes, and sulfonic acid esters. For example, the ultraviolet curable onium salt has a general formula of diaryl iodonium salt Ar 2 I + · X − , triarylsulfonium salt Ar 3 S + · X − , triaryl selenonium salt Ar 3 Se + · X − , tetra This is a compound represented by an arylphosphonium salt Ar 4 P + .X − . Here, aryl (Ar) is a benzene ring having one or two substituents or an unsubstituted benzene ring.
また、置換基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、tert−ブチル基のような直鎖状又は分岐状のアルキル基、シクロアルキルのようなシクロアルキル基、フェニル、ナフチルのようなアリール基、トリル、キシリルのようなアルカリール基、ベンジル、2−フェニルエチルのようなアラルキル基、ビニル、アリル、ブテニルのようなアルケニル基のような1価の置換炭化水素基、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、tert−ブトキシ基のようなアルコキシル基、ニトロ基、シアノ基、CH3CONH基が例示される。対アニオンはSbF6 −、AsF6 −、PF6 −、BF4 −、ClO4 −、CF3SO3 −、FSO3 −、F2PO2 −及び[B(C6F5)]−が例示される。これらのオニウム塩のうち、特に、優れた硬化性を示すことからヨードニウム塩及びスルホニウム塩が好ましく、対アニオンは、PF6 −及び[B(C6F5)]−が、毒性が少なく、硬化性に優れる。 In addition, examples of the substituent include linear or branched alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, octyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, and tert-butyl groups, and cycloalkyl groups such as cycloalkyl. Monovalent substituted carbons such as aryl groups such as phenyl and naphthyl, alkaryl groups such as tolyl and xylyl, aralkyl groups such as benzyl and 2-phenylethyl, and alkenyl groups such as vinyl, allyl and butenyl Examples include a hydrogen group, an alkoxyl group such as methoxy, ethoxy, propoxy, and tert-butoxy group, a nitro group, a cyano group, and a CH 3 CONH group. Counter anions include SbF 6 − , AsF 6 − , PF 6 − , BF 4 − , ClO 4 − , CF 3 SO 3 − , FSO 3 − , F 2 PO 2 − and [B (C 6 F 5 )] −. Illustrated. Among these onium salts, iodonium salts and sulfonium salts are particularly preferable because of their excellent curability, and the counter anions are PF 6 − and [B (C 6 F 5 )] − which are less toxic and hardened. Excellent in properties.
このような好ましいオニウム塩として、ジフェニルトードニウム、フェニル(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウム、ジ(4−トリル)ヨードニウム、ジ(4−ヒドロキシフェニル)ヨードニウム、ジ(4−メトキシフェニル)ヨードニウム、ジ(4−エトキシフェニル)ヨードニウム、ジ(アセトキシフェニル)ヨードニウム、(4−ヒドロキシフェニル)ベンジルヨードニウム、ジ(4−クミル)ヨードニウム、(4−メトキシフェニル)−1−ナフチルメチルヨードニウムなどのヨードニウム;トリフェニルスルホニウム、ジフェニル(4−t−ブチルフェニル)スルホニウム、トリトリルスルホニウム、トリス(4−ヒドロキシフェニル)スルホニウム、トリス(4−メトキシフェニル)スルホニウム、トリス(4−エトキシフェニル)スルホニウム、トリス(アセトキシフェニル)スルホニウム、メチル(4−ヒドロキシフェニル)ベンジルスルホニウム、メチル(4−メトキシフェニル)−1−ナフチルメチルスルホニウムなどのヘキサフロロホスへートの塩、テトラキス(ペンタフロロフェニル)ボロンとの塩が好ましい。 Such preferred onium salts include diphenyltodonium, phenyl (4-t-butylphenyl) iodonium, di (4-tolyl) iodonium, di (4-hydroxyphenyl) iodonium, di (4-methoxyphenyl) iodonium, di Iodonium such as (4-ethoxyphenyl) iodonium, di (acetoxyphenyl) iodonium, (4-hydroxyphenyl) benzyliodonium, di (4-cumyl) iodonium, (4-methoxyphenyl) -1-naphthylmethyliodonium; triphenyl Sulfonium, diphenyl (4-t-butylphenyl) sulfonium, tolylylsulfonium, tris (4-hydroxyphenyl) sulfonium, tris (4-methoxyphenyl) sulfonium, tris (4-ethoxyphene) E) salts of hexafluorophosphate such as sulfonium, tris (acetoxyphenyl) sulfonium, methyl (4-hydroxyphenyl) benzylsulfonium, methyl (4-methoxyphenyl) -1-naphthylmethylsulfonium, tetrakis (pentafluorophenyl) A salt with boron is preferred.
<熱硬化型硬化剤>
熱硬化型硬化剤は、特に限定されるものではなく、エポキシ樹脂用硬化剤から適宜選択して使用することができる。
<Thermosetting curing agent>
The thermosetting curing agent is not particularly limited, and can be appropriately selected from epoxy resin curing agents.
<無機フィラー>
エポキシ樹脂組成物に配合される無機フィラーは、電気絶縁性で熱伝導性の良好なものであればよく、例えば、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化ベリリウムなどを使用することができる。
<Inorganic filler>
The inorganic filler blended in the epoxy resin composition only needs to be electrically insulating and have good thermal conductivity. For example, silica, alumina, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, boron nitride, magnesium oxide, oxidation Beryllium or the like can be used.
ただし、無機フィラーの配合量が、組成物全体の50体積%未満である場合は、電気絶縁性や熱伝導性が不十分となり、また、80体積%を超えると、高粘度になり、耐電圧や密着性が低下する。よって、エポキシ樹脂組成物における無機フィラー含有量は、50〜80体積%とする。 However, when the blending amount of the inorganic filler is less than 50% by volume of the whole composition, the electric insulation and thermal conductivity are insufficient, and when it exceeds 80% by volume, the viscosity becomes high and the withstand voltage is increased. And adhesiveness decreases. Therefore, the inorganic filler content in the epoxy resin composition is 50 to 80% by volume.
また、エポキシ樹脂組成物に配合される無機フィラーは、2種以上の粒径の異なる無機フィラーを混合して使用することが好ましい。具体的には、平均粒径が10〜50μmの粗粉と、平均粒径が0.5〜4.0μmの微粉とを併用することが好ましい。更に、平均粒径が30〜50μmの粗粉と、平均粒径が50〜20μmの中粉と、平均粒径が0.5〜4.0μmの微粉を使用してもよい。 Moreover, it is preferable that the inorganic filler mix | blended with an epoxy resin composition mixes and uses the 2 or more types of inorganic filler from which a particle size differs. Specifically, it is preferable to use a coarse powder having an average particle size of 10 to 50 μm and a fine powder having an average particle size of 0.5 to 4.0 μm. Furthermore, you may use the coarse powder whose average particle diameter is 30-50 micrometers, the medium powder whose average particle diameter is 50-20 micrometers, and the fine powder whose average particle diameter is 0.5-4.0 micrometers.
<絶縁層3bの厚さ>
Bステージ状態の絶縁接着層3bの厚さは、耐電圧及び放熱性特性の観点から、50〜300μmであることが好ましい。絶縁接着層3bの厚さが50μm未満の場合、所望の耐電圧値を得ることが難しくなることがあり、また、絶縁接着層3bの厚さが300μmを超えると、熱抵抗が大きくなり、放熱特性が低下することがある。
<Thickness of insulating
The thickness of the insulating
[導体箔4]
導体箔4には、例えば、アルミニウム、鉄、銅、ステンレス若しくはこれらの合金からなる箔材又はクラッド箔を使用することができ、特に、電気伝導度及び放熱性の観点から銅箔を使用することが好ましい。また、絶縁層3bとの密着性を向上させるために、絶縁接着層3bとの接着面に、脱脂処理、サンドブラスト、エッチング、各種メッキ処理、カップリング剤等を使用したプライマー処理等の各種表面処理が施されていることが望ましい。
[Conductor foil 4]
For the conductor foil 4, for example, a foil material or a clad foil made of aluminum, iron, copper, stainless steel or an alloy thereof can be used, and in particular, a copper foil is used from the viewpoint of electrical conductivity and heat dissipation. Is preferred. Various surface treatments such as degreasing treatment, sandblasting, etching, various plating treatments, primer treatment using a coupling agent, etc. on the adhesive surface with the insulating
[製造方法]
本実施形態の金属ベース基板1は、金属ベース材2上に前述したエポキシ樹脂組成物を塗布した後加熱し、Bステージ状態まで硬化させることで絶縁層3bを形成してもよいが、エポキシ樹脂組成物をシート状に成形したものを、金属ベース材2に積層して絶縁層3bとしてもよい。その場合、予め、加熱してBステージ状態にしたものを金属ベース材2に積層してもよいが、金属ベース材2に積層してから加熱してBステージ状態にしてもよい。なお、金属箔4は、絶縁層3bをBステージ状態にしてから、積層すればよい。
[Production method]
The
以上詳述したように、本実施形態の金属ベース基板1は、絶縁層3bに紫外線硬化型硬化剤及び熱硬化型硬化剤、又は熱紫外線硬化型硬化剤が配合されているため、リードフレームを固定する際に、紫外線を照射することで、リードフレームが積層されていない部分の絶縁層の表面を完全硬化させることができる。これにより、製造工程を煩雑化することなく、リードフレームが絶縁層に沈み込むことを防止できる。
As described above in detail, the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る回路基板について説明する。図2は本発明の第2の実施形態に係る金属ベース回路基板の構成を模式的に示す図である。なお、図2においては、図1に示す金属ベース基板の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a circuit board according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a metal base circuit board according to the second embodiment of the present invention. 2, the same components as those of the metal base substrate shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態の金属ベース回路基板11は、樹脂封止型半導体装置に用いられるものであり、図2に示すように、金属ベース基板1の絶縁層3b上に、導体回路4aが形成されている。導体回路4aのパターン形成方法は、特に限定されるものではなく、金属箔4を酸などによりエッチングするなど、公知の方法を適用することができる。
The metal
以上詳述したように、本実施形態の金属ベース回路基板11では、絶縁層3bに紫外線硬化型硬化剤及び熱硬化型硬化剤、又は熱紫外線硬化型硬化剤が配合されているため、紫外線を照射することで、導体回路4aが積層されていない部分の絶縁層の表面を完全硬化させることができる。これにより、製造工程を煩雑化することなく、実装時の沈み込みを防止できる。なお、本実施形態の金属ベース回路基板11における上記以外の構成及び効果は、前述した第1の実施形態と同様である。
As described in detail above, in the metal
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置(以下、単に半導体装置という。)について説明する。図3は本実施形態の半導体装置の構成を模式的に示す図である。なお、図3においては、図1に示す金属ベース基板の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図3に示すように、本実施形態の半導体装置21は、前述した第1の実施形態の金属ベース基板1に固定されたリードフレーム22に、半導体チップ23を実装し、この半導体チップ23をモールド樹脂24で封止したものである。
(Third embodiment)
Next, a resin-encapsulated semiconductor device (hereinafter simply referred to as a semiconductor device) according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the semiconductor device of this embodiment. In FIG. 3, the same components as those of the metal base substrate shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 3, in the
この半導体装置21では、金属ベース基板1の絶縁層3cは、Cステージ状態となっており、その上に、リードフレームが固定されている。ここで、「Cステージ状態」とは、絶縁接着剤中のエポキシ樹脂と硬化剤の反応がほぼ終了し、不溶及び不融の状態をいう。具体的には、DSC(Differential Scanning Calorimeter:示差走査熱量測定)にて加熱硬化した場合に、発熱がほとんど観察できない場合であり、硬化率が80%の以上の状態を示す。
In the
また、本実施形態の半導体装置21における半導体チップ23と、リードフレーム22との接続方法は、特に限定されるものではないが、例えばワイヤーボンディング法などを適用することができる。
Further, the method for connecting the
[製造方法]
次に、本実施形態の半導体装置21の製造方法について説明する。図4(a)〜(d)は図3に示す半導体装置21の製造方法を、その工程順に示す図である。本実施形態の半導体装置21を製造する際は、先ず、図4(a)に示すように、金属ベース基板1上にリードフレーム22を配置する。
[Production method]
Next, a method for manufacturing the
そして、図4(b)に示すように、リードフレーム22の上方から金属ベース基板1に向けて、紫外線を照射する。これにより、リードフレーム22が積層されていない部分の絶縁層は、表面が完全硬化する。
Then, as shown in FIG. 4B, ultraviolet rays are irradiated from above the
次に、図4(c)に示すように、リードフレーム22と、金属ベース基板1との間に圧力を印加しながら、加熱を行う。このとき、前述した紫外線照射により、絶縁層が硬化しているため、リードフレーム22の直下の絶縁層のみが溶融する。これにより、リードフレーム22が絶縁層に埋没することを防止できる。
Next, as shown in FIG. 4C, heating is performed while applying pressure between the
引き続き、リードフレーム22に、半田などを介して半導体チップ23を実装し、ワイヤーボンディングなどによって、リードフレーム22と半導体チップ23とを接続する。その後、半導体チップ23を搭載した金属ベース基板1を、モールド金型内に配置し、モールド金型のキャビティ内にモールド樹脂を注入して、モールド樹脂と金属ベース基板1の絶縁層2bを完全に硬化させて、図4(d)に示す半導体装置21を得る。
Subsequently, the
以上詳述したように、本実施形態の半導体装置21は、絶縁層へのリードフレームの埋没が抑制されているため、熱伝導性及び絶縁性が良好で、かつ生産性も優れている。
As described above in detail, the
1、11 金属ベース基板
2 金属ベース材
3b Bステージ状態の絶縁層
3c Cステージ状態の絶縁層
4 導体箔
4a 導体回路
21 半導体装置
22 リードフレーム
23 半導体チップ
24 モールド樹脂
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記絶縁層は、少なくとも、エポキシ樹脂と、紫外線硬化型硬化剤及び熱硬化型硬化剤、又は熱紫外線硬化型硬化剤と、無機フィラーとを含有し、前記無機フィラーの含有量が50〜80体積%であるエポキシ樹脂組成物で形成されており、Bステージ状態である樹脂封止型半導体装置用基板。 A metal base substrate in which an insulating layer is laminated on a metal base material,
The insulating layer contains at least an epoxy resin, an ultraviolet curable curing agent and a thermosetting curing agent, or a thermal ultraviolet curable curing agent, and an inorganic filler, and the content of the inorganic filler is 50 to 80 volumes. % Of a resin-encapsulated semiconductor device substrate that is formed of an epoxy resin composition and is in a B-stage state.
該金属ベース基板の絶縁層上に固定されたリードフレームと、
該リードフレームに実装された半導体チップと、を有し、
少なくとも半導体チップが樹脂で封止されている樹脂封止型半導体装置。 A substrate for a resin-encapsulated semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
A lead frame fixed on the insulating layer of the metal base substrate;
A semiconductor chip mounted on the lead frame,
A resin-encapsulated semiconductor device in which at least a semiconductor chip is encapsulated with resin.
前記Bステージ状態の絶縁層上に、リードフレームを配置し、その上方から絶縁層に向けて紫外線を照射する工程と、
前記リードフレームと前記金属ベース材との間に圧力を印加しながら加熱する工程と、
前記リードフレームに半導体チップを実装する工程と、
前記半導体チップを実装した基板を金型内に配置し、該金型内にモールド樹脂を注入した後加熱して、モールド樹脂及び絶縁層を硬化させる工程と、
を有する樹脂封止型半導体装置の製造方法。 The metal base material contains at least an epoxy resin, an ultraviolet curable curing agent and a thermosetting curing agent, or a thermal ultraviolet curable curing agent, and an inorganic filler, and the content of the inorganic filler is 50 to 80. A step of forming a B-stage insulating layer with a volume% epoxy resin composition to obtain a metal base substrate;
A step of placing a lead frame on the insulating layer in the B-stage state and irradiating ultraviolet rays toward the insulating layer from above;
Heating while applying pressure between the lead frame and the metal base material;
Mounting a semiconductor chip on the lead frame;
Placing the substrate on which the semiconductor chip is mounted in a mold, injecting mold resin into the mold and then heating to cure the mold resin and insulating layer;
A method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device comprising:
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