JP2014232784A - 樹脂封止方法及び半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】封止樹脂材料の塗布範囲を精度よく制御してボンディングワイヤを樹脂封止できる樹脂封止方法を提供する。【解決手段】半導体素子3の端子3aと他の部材1の端子1aがボンディングワイヤ5を介して電気的に接続されている半導体素子実装体のボンディングワイヤ5が樹脂封止される。磁性材料を含んだ封止樹脂材料7が用いられる。ボンディングワイヤ5として強磁性を示す材料で形成されたボンディングワイヤが用いられる。磁力によって封止樹脂材料7の塗布範囲が制御され、ボンディングワイヤ5は封止樹脂材料7によって樹脂封止される。【選択図】図1

Description

本発明は、半導体素子の端子と他の部材の端子がボンディングワイヤを介して電気的に接続されている半導体素子実装体のボンディングワイヤを樹脂封止する樹脂封止方法及び半導体装置に関するものである。
半導体素子の樹脂封止方法として、封止印刷方式、ディスペンス方式、スプレー方式などの技術が知られている。例えば、スプレー方式の樹脂封止方法では、ノズルを用いて霧状にされた封止樹脂材料が半導体素子に向けて吐出されて樹脂封止が行われる(例えば特許文献1を参照。)。
しかし、従来の樹脂封止方法は、封止樹脂の塗布範囲を制御することが困難であるという問題があった。例えば、半導体素子上や基板上に封止樹脂を塗布してはならない領域があるという制約がある場合に、意図せず封止樹脂を塗布してはならない領域に封止樹脂が塗布されてしまうという問題があった。
図8は、従来の樹脂封止方法を説明するための概略的な平面図である。図8(A)は封止樹脂が塗布される前の状態を示している。図8(B)は1本のボンディングワイヤを覆うように封止樹脂が塗布された直後の状態を示す平面図である。
(A)に示されるように、樹脂封止前の半導体素子実装体において、基板101上にIC(integrated circuit)である半導体素子103が搭載されている。半導体素子103は外部との電気的接続をとるための端子103aを備えている。半導体素子103には封止樹脂を塗布してはならない領域103bが設けられている。
基板101は半導体素子103の端子103aと電気的に接続される端子101aを備えている。半導体素子103の端子103aと基板101の端子101aはボンディングワイヤ105によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ105の素材は通常、金や銅などの反磁性体や、アルミニウムなどの常磁性体で形成されている。
(B)に示されるように、ボンディングワイヤ105を覆うように封止樹脂107が塗布される。封止樹脂107は半導体素子103の領域103bを覆わないように塗布される。しかし、通常のポッティングでは封止樹脂が塗布される領域を数マイクロメートルオーダーで制御することは困難である。したがって、(B)に示されるように、封止樹脂107が意図せずに半導体素子103の領域103bに広がってしまうという不具合がよく発生するという問題があった。
本発明は、封止樹脂材料の塗布範囲を精度よく制御してボンディングワイヤを樹脂封止できる樹脂封止方法を提供することを目的とする。
本発明にかかる樹脂封止方法は、半導体素子の端子と他の部材の端子がボンディングワイヤを介して電気的に接続されている半導体素子実装体のボンディングワイヤを樹脂封止する樹脂封止方法であって、磁性材料を含んだ封止樹脂材料が用いられ、上記ボンディングワイヤとして強磁性を示す材料を含んだボンディングワイヤが用いられ、磁力によって上記封止樹脂材料の塗布範囲を制御して上記ボンディングワイヤを上記封止樹脂材料によって樹脂封止することを特徴とする樹脂封止方法である。
本発明の樹脂封止方法は、封止樹脂材料の塗布範囲を精度よく制御してボンディングワイヤを樹脂封止できる。
本発明の樹脂封止方法の一実施例の工程を説明するための概略的な側面図である。 図1(1)に対応する概略的な平面図である。 図1(3)に対応する概略的な平面図である。 粉末状の封止樹脂材料の一例を説明するための概略的な断面図である。 本発明の樹脂封止方法の他の実施例の工程を説明するための概略的な側面図である。 図5(1)に対応する概略的な平面図である。 図5(3)に対応する概略的な平面図である。 、従来の樹脂封止方法を説明するための概略的な平面図である。
本発明の樹脂封止方法において、上記封止樹脂材料として粉末磁石を含んだ粉末状の封止樹脂材料が用いられる例を挙げることができる。例えば、粉末状の上記封止樹脂材料は、粉末磁石が樹脂で被覆されたものである。ただし、上記粉末状の封止樹脂材料は、粉末磁石が樹脂で被覆されたものに限定されない。
本発明の樹脂封止方法において、上記封止樹脂材料として粉末磁石を含んだ液状の封止樹脂材料が用いられる例を挙げることができる。
なお、本発明の樹脂封止方法において、磁性材料を含んだ封止樹脂材料は、上記に挙げられた粉末状又は液状のものに限定されない。
本発明にかかる樹脂封止方法の他の局面は、半導体素子の端子と他の部材の端子がボンディングワイヤを介して電気的に接続されている半導体素子実装体のボンディングワイヤを樹脂封止する樹脂封止方法であって、磁性材料を含んだ封止樹脂材料を用い、上記ボンディングワイヤに電流を流し、上記ボンディングワイヤの周囲に生じる電磁力によって上記封止樹脂材料の塗布範囲を制御して上記ボンディングワイヤを上記封止樹脂材料によって樹脂封止することを特徴とする樹脂封止方法である。
本発明の樹脂封止方法の上記他の局面において、上記封止樹脂材料として粉末磁石を含んだ粉末状の封止樹脂材料が用いられる例を挙げることができる。例えば、粉末状の上記封止樹脂材料は、粉末磁石が樹脂で被覆されたものである。ただし、上記粉末状の封止樹脂材料は、粉末磁石が樹脂で被覆されたものに限定されない。
本発明の樹脂封止方法の上記他の局面において、上記封止樹脂材料として粉末磁石を含んだ液状の封止樹脂材料が用いられる例を挙げることができる。
なお、本発明の樹脂封止方法の上記他の局面において、磁性材料を含んだ封止樹脂材料は、上記に挙げられた粉末状又は液状のものに限定されない。
本発明の樹脂封止方法において、上記ボンディングワイヤを樹脂封止する際に上記封止樹脂材料を霧状にして上記ボンディングワイヤに吹きかける例を挙げることができる。ただし、封止樹脂材料を塗布する方法は、封止樹脂材料を霧状にして吹きかける方法に限定されない。
本発明にかかる半導体装置は、本発明の樹脂封止方法によって上記ボンディングワイヤが上記封止樹脂材料によって樹脂封止された上記半導体素子実装体からなるものである。
以下に、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図1は、本発明の樹脂封止方法の一実施例の工程を説明するための概略的な側面図である。図1におけるかっこ数字(1)〜(3)は以下に説明する工程(1)〜(3)に対応している。図2は、図1(1)に対応する概略的な平面図である。図3は、図1(3)に対応する概略的な平面図である。図1(3)及び図3は本発明の半導体装置の一実施例を概略的に示す図でもある。図4は、粉末状の封止樹脂材料の一例を説明するための概略的な断面図である。図1から図4を参照してこの実施例を説明する。
(1)樹脂封止前の半導体素子実装体において、例えば配線基板である他の部材1の上に例えばICである半導体素子3が搭載されている。半導体素子3は例えばダイボンディング技術によって他の部材1に接着されている。半導体素子3は外部との電気的接続をとるための端子3aを備えている。端子3aの平面サイズは、例えば7mm(ミリメートル)〜10mm角である。
半導体素子3には封止樹脂を塗布してはならない領域3bが設けられている。領域3bは、例えば、半導体素子3上に成膜されている材料や放熱性など、何らかの制約があって、封止樹脂を塗布することが好ましくない領域である。
他の部材1は半導体素子3の端子3aと電気的に接続される端子1aを備えている。端子1aの平面サイズは、例えば7mm〜10mm角である。
半導体素子3の端子3aと他の部材1の端子1aはボンディングワイヤ5によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ5は強磁性を示す材料、例えば鉄、コバルト、ニッケルなどを含有した、金、アルミニウムもしくは銅又はそれらの合金で形成されたものである。ボンディングワイヤ5の直径は、例えばΦ20μm(マイクロメートル)〜40μmである。なお、ボンディングワイヤ5と端子1aとの接合方法、及びボンディングワイヤ5と端子3aとの接合方法は、特に限定されない。
(2)粉末磁石7aが樹脂7bで被覆された粉末状の封止樹脂材料7(図4を参照。)を例えばスプレー式ノズルを用いて霧状にしてボンディングワイヤ5に吹きかける。粉末磁石7aの粒径は例えば3μm〜6μmである。粉末磁石7aの材料は例えばフェライトやネオジウムなどである。樹脂7bの厚みは例えば0.5μm〜3μmである。樹脂7bの材料は例えばエポキシである。なお、粉末状の封止樹脂材料7の材料及び寸法はこれらに限定されない。
(3)封止樹脂材料7は、その塗布範囲が磁力によって制御され、強磁性を示す材料で形成したボンディングワイヤ5の周りに集まる。ボンディングワイヤ5は封止樹脂材料7によって樹脂封止される。ボンディングワイヤ5表面の封止樹脂材料7の厚みは例えば3.5μm〜10μmである。なお、この実施例では、半導体素子3の端子3aとボンディングワイヤ5は例えばボールボンドによって接合されているが、ボンディングワイヤ5のボール部分は強磁性を示す材料で形成されているので、このボール部分も封止樹脂材料7によって樹脂封止される。
このように、封止樹脂材料7の塗布範囲は磁力によって例えばミクロンオーダーで制御される。したがって、この実施例は、封止樹脂を塗布してはならない領域3bに封止樹脂材料7が塗布されないように封止樹脂材料7の塗布範囲を精度よく制御してボンディングワイヤ5を樹脂封止できる。
図5は、本発明の樹脂封止方法の他の実施例の工程を説明するための概略的な側面図である。図5におけるかっこ数字(1)〜(3)は以下に説明する工程(1)〜(3)に対応している。図6は、図5(1)に対応する概略的な平面図である。図7は、図5(3)に対応する概略的な平面図である。図5(3)及び図7は本発明の半導体装置の他の実施例を概略的に示す図でもある。図5から図7において、図1から図3と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。図5から図7を参照してこの実施例を説明する。
(1)樹脂封止前の半導体素子実装体において、半導体素子3の端子3aと他の部材1の端子1aはボンディングワイヤ9によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ9は、通常のワイヤボンディング技術に用いられる、金や銅などの反磁性体や、アルミニウムなどの常磁性体で形成されている。ボンディングワイヤ9の直径は、例えばΦ20μm〜40μmである。なお、ボンディングワイヤ9と端子1aとの接合方法、及びボンディングワイヤ9と端子3aとの接合方法は、特に限定されない。
(2)他の部材1の端子1aと半導体素子3の端子3aにそれぞれプローブ針11を接触させる。プローブ針11を介してボンディングワイヤ9に電流を流し、粉末磁石7aが樹脂7bで被覆された粉末状の封止樹脂材料7(図4を参照。)を例えばスプレー式ノズルを用いて霧状にしてボンディングワイヤ9に吹きかける。ボンディングワイヤ9に流す電流値は例えば、0.5〜1.0A(アンペア)である。
なお、ボンディングワイヤ9に電流を流す方法は特に限定されない。また、ボンディングワイヤ9に電流を流す方向は特に限定されない。また、ボンディングワイヤ9に電流を流した状態で封止樹脂材料7を吹きかけてもよいし、封止樹脂材料7を吹きかけながらボンディングワイヤ9に電流を流し始めてもよい。
(3)封止樹脂材料7の塗布範囲は、ボンディングワイヤ9の周囲に生じる電磁力によって制御され、ボンディングワイヤ9の周りに集まる。ボンディングワイヤ9は封止樹脂材料7によって樹脂封止される。ボンディングワイヤ9表面の封止樹脂材料7の厚みは例えば3.5μm〜10μmである。なお、この実施例では、半導体素子3の端子3aとボンディングワイヤ9は例えばボールボンドによって接合されているが、ボンディングワイヤ9のボール部分にも電流が流されるので、このボール部分も封止樹脂材料7によって樹脂封止される。
このように、封止樹脂材料7の塗布範囲はボンディングワイヤ9の周囲に生じる電磁力によって例えばミクロンオーダーで制御される。したがって、この実施例は、封止樹脂を塗布してはならない領域3bに封止樹脂材料7が塗布されないように封止樹脂材料7の塗布範囲を精度よく制御してボンディングワイヤ9を樹脂封止できる。
上記の実施例では、ボンディングワイヤ9に塗布される封止樹脂材料7として粉末状のものが用いられているが、本発明の樹脂封止方法において、封止樹脂材料は粉末磁石を含んだ液状の封止樹脂材料であってもよい。そのような液状の封止樹脂材料として、例えばエポキシ樹脂を挙げることができる。粉末磁石を含んだ液状の封止樹脂材料を用いる際には、その液状の封止樹脂材料を霧状にしてボンディングワイヤに吹きかけ、磁力によって封止樹脂材料の塗布範囲を制御してボンディングワイヤをその封止樹脂材料によって樹脂封止する。
以上、本発明の実施例を説明したが、上記実施例での材料、配置、個数、寸法等は一例であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施例では、半導体素子3が実装される他の部材は他の部材1であるが、本発明において、他の部材は基板に限定されず、半導体素子の端子とボンディングワイヤを介して電気的に接続可能な端子を備えたものであればどのような部材であってもよい。
また、上記実施例では、半導体素子3に封止樹脂を塗布してはならない領域3bが設けられており、他の部材1には当該領域が設けられていないが、当該領域は、他の部材1にも設けられていてもよいし、他の部材1のみに設けられていてもよい。
また、本発明は、例えば半導体素子実装体に封止樹脂が形成された半導体装置のサイズの低減を目的として、ボンディングワイヤのみに封止樹脂を塗布するようにしてもよい。すなわち、半導体素子実装体において、封止樹脂を塗布してはならない領域は存在していなくてもよい。
1 他の部材
1a 他の部材の端子
3 半導体素子
3a 半導体素子の端子
5 ボンディングワイヤ
7 封止樹脂材料
9 ボンディングワイヤ
特許第2738893号公報

Claims (10)

  1. 半導体素子の端子と他の部材の端子がボンディングワイヤを介して電気的に接続されている半導体素子実装体のボンディングワイヤを樹脂封止する樹脂封止方法であって、
    磁性材料を含んだ封止樹脂材料が用いられ、
    前記ボンディングワイヤとして強磁性を示す材料で形成されたボンディングワイヤが用いられ、
    磁力によって前記封止樹脂材料の塗布範囲を制御して前記ボンディングワイヤを前記封止樹脂材料によって樹脂封止することを特徴とする樹脂封止方法。
  2. 前記封止樹脂材料として粉末磁石を含んだ粉末状の封止樹脂材料が用いられる請求項1に記載の樹脂封止方法。
  3. 粉末状の前記封止樹脂材料は、粉末磁石が樹脂で被覆されたものである請求項2に記載の樹脂封止方法。
  4. 前記封止樹脂材料として粉末磁石を含んだ液状の封止樹脂材料が用いられる請求項1に記載の樹脂封止方法。
  5. 半導体素子の端子と他の部材の端子がボンディングワイヤを介して電気的に接続されている半導体素子実装体のボンディングワイヤを樹脂封止する樹脂封止方法であって、
    磁性材料を含んだ封止樹脂材料を用い、前記ボンディングワイヤに電流を流し、前記ボンディングワイヤの周囲に生じる電磁力によって前記封止樹脂材料の塗布範囲を制御して前記ボンディングワイヤを前記封止樹脂材料によって樹脂封止することを特徴とする樹脂封止方法。
  6. 前記封止樹脂材料として粉末磁石を含んだ粉末状の封止樹脂材料が用いられる請求項5に記載の樹脂封止方法。
  7. 粉末状の前記封止樹脂材料は、粉末磁石が樹脂で被覆されたものである請求項6に記載の樹脂封止方法。
  8. 前記封止樹脂材料として粉末磁石を含んだ液状の封止樹脂材料が用いられる請求項5に記載の樹脂封止方法。
  9. 前記ボンディングワイヤを樹脂封止する際に前記封止樹脂材料を霧状にして前記ボンディングワイヤに吹きかける請求項1から8のいずれか一項に記載の樹脂封止方法。
  10. 請求項1から9のいずれか一項に記載の樹脂封止方法によって前記ボンディングワイヤが前記封止樹脂材料によって樹脂封止された前記半導体素子実装体からなる半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114845939A (zh) * 2019-12-24 2022-08-02 大阪希琳阁印刷株式会社 包装材料的包装装置及包装方法

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