JP2018037639A - Semiconductor package and semiconductor package manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体パッケージ、及び半導体パッケージの製造方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a semiconductor package and a semiconductor package manufacturing method.
ワイヤボンディングと、モールド樹脂部とを備えた半導体パッケージが知られている。 A semiconductor package provided with wire bonding and a mold resin portion is known.
本発明が解決しようとする課題は、分子接合層によって金属めっき層と樹脂部との密着性を向上させることができる半導体パッケージを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor package in which adhesion between a metal plating layer and a resin portion can be improved by a molecular bonding layer.
実施形態の半導体パッケージは、半導体チップと、導電部と、ボンディングワイヤと、モールド樹脂部と、分子接合層とを備えている。前記ボンディングワイヤは、前記半導体チップと前記導電部との間に設けられている。前記モールド樹脂部は、前記半導体チップ、前記導電部の少なくとも一部、及び前記ボンディングワイヤを覆う。前記分子接合層は、少なくとも前記ボンディングワイヤの表面と前記モールド樹脂部との間に設けられている。前記分子接合層の少なくとも一部は、前記ボンディングワイヤに含まれる金属と化学結合している。前記分子接合層の少なくとも一部は、前記モールド樹脂部に含まれる樹脂と化学結合している。 The semiconductor package of the embodiment includes a semiconductor chip, a conductive portion, a bonding wire, a mold resin portion, and a molecular bonding layer. The bonding wire is provided between the semiconductor chip and the conductive portion. The mold resin portion covers the semiconductor chip, at least a part of the conductive portion, and the bonding wire. The molecular bonding layer is provided at least between the surface of the bonding wire and the mold resin portion. At least a part of the molecular bonding layer is chemically bonded to a metal contained in the bonding wire. At least a part of the molecular bonding layer is chemically bonded to the resin contained in the mold resin portion.
以下、実施形態の半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それらの重複する説明は省略する場合がある。なお、図面は模式的なものであり、各構成要素の数、厚み、幅、比率などは、現実のものと異なることがある。 Hereinafter, a semiconductor package and a method for manufacturing the semiconductor package of the embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are given to configurations having the same or similar functions. And those overlapping descriptions may be omitted. The drawings are schematic, and the number, thickness, width, ratio, and the like of each component may be different from actual ones.
(第1の実施形態)
まず、図1から図5を参照し、第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1は、第1の実施形態の電子機器1の一例を示す斜視図である。電子機器1には、第1の実施形態の半導体パッケージ10が搭載される。電子機器1は、例えばウェアラブル機器であるが、これに限定されない。電子機器1は、例えば、IOT(Internet Of Things)に対応した電子機器であり、無線または有線によってインターネットに接続可能である。この場合、半導体パッケージ10の一例は、プロセッサ(例えば Central Processing Unit)と、センサと、無線モジュールとを有する。なお、電子機器1および半導体パッケージ10は、上記例に限定されない。電子機器1は、車載用の電子機器でもよく、その他の用途の電子機器でもよい。半導体パッケージ10は、車載用部品やパワー半導体として用いられる半導体部品でもよく、その他の用途に用いられる半導体部品でもよい。また、以下に示す第2及び第3の実施形態に係る半導体パッケージ10は、上述したような電子機器1に搭載されてもよい。
FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of an electronic apparatus 1 according to the first embodiment. The electronic device 1 includes the
図2は、第1の実施形態の半導体パッケージ10を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the
図2に示すように、半導体パッケージ10は、例えば、金属ベース20と、半導体チップ30と、分子接合層40と、ダイボンディング接着層50と、ボンディングワイヤ60と、リードフレーム70と、モールド樹脂部80とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
金属ベース20は、「ベース」の一例である。なお、本願で言う「ベース」とは、半導体チップ30が固定される部材であればよく、金属製でなくてもよい。また、「ベース」は、「支持体」と称されてもよい。
The
金属ベース20は、構成素材として導電性を有する金属(即ち金属素材)20mを含む。金属ベース20は、導電性を有する金属が用いることで、例えば半導体パッケージ10のグランドとして機能する。言い換えると、半導体チップ30は、ダイボンディング接着層50を介して金属ベース20に電気的に接続される(例えばグランド接続される)。また、金属ベース20は、熱伝導率の高い材料が用いられる。熱伝導率の高い材料が用いられることで、半導体パッケージ10の通常動作時の放熱性が高められる。このような金属ベース20の材料(即ち第1素材)としては、Cu、Mo、Ag、W、Fe、Ni、又はこれらの合金などが挙げられる。例えば、金属ベース20の材料には、Cu又はCuとMoとの合金を用いることが好ましい。金属ベース20の材料にこれらを用いることで、熱伝導率及び導電性の双方が高くなる。なお、ベースが金属以外で形成される場合、ベースの素材は、例えば、樹脂(即ち合成樹脂樹脂)、セラミック、またはその他の素材でもよい。
The
半導体チップ(例えばベアチップ)30は、例えばシリコンを含む半導体を構成素材とする部材である。半導体チップ30の一例は、「シリコンチップ」と称されてもよい。半導体チップ30は、例えば、GaNまたはSiCなどを材料とするHFET(Heterojunction F即ちld Effect Transistor)、またはSiを材料とするLDMOS(Lateral Double Diffuse MOS Transistor)などである。また、半導体チップ30のその他の例として、光半導体素子、圧電素子、メモリ素子、マイクロコンピュータ素子、センサ素子、又は無線通信用素子などが挙げられる。なお本願で言う「半導体チップ(または半導体チップ本体)」とは、電気回路を含むものであればよく、特定の用途の半導体チップに限定されない。半導体チップ30の素材の一例は、シリコン30mである。なお、分子接合層40と化学結合(例えば共有結合)される半導体チップ30の素材は、半導体チップ30の表面に設けられた絶縁部に含まれる絶縁素材でもよい。この場合、以下の説明における「シリコン30m」は、「絶縁素材」と読み替えられてもよい。
The semiconductor chip (for example, bare chip) 30 is a member made of, for example, a semiconductor containing silicon. An example of the
半導体チップ30は、第1面30aと、第2面30bとを有する。第1面30aには、電気回路の一部としての導電パッド(即ち接続部、電気接続部、端子)31が設けられている。第2面30bは、第1面30aとは反対側に位置する。第2面30bは、ダイボンディング接着層50に面している。本実施形態では、導電パッド31は、導電性金属を半導体チップ30の第1面30aに金属めっきすることによって形成されている。導電性金属としては、例えば、Au、Ni、又はCuなどが用いられる。例えば、導電パッド31は、回路のベースとなるCuめっきの上に、Niめっき、Auめっきが順次積層された構造を有する。
The
ダイボンディング接着層50は、金属ベース20と半導体チップ30との間に設けられている。ダイボンディング接着層50は、例えばアンカー効果により、金属ベース20と半導体チップ30とを接着(即ち接合)する接続部材である。ダイボンディング接着層50は、複数の導電粒子と、樹脂とを含む。ダイボンディング接着層50は、ダイボンディング接着層50に含まれた複数の導電粒子が相互に接して相互に導通することによって導電性を有する。言い換えると、複数の導電粒子は、金属ベース20と半導体チップ30とを電気的に接続している。
The die
ボンディングワイヤ60は、リードフレーム70と半導体チップ30の導電パッド31との間に設けられている。例えば、ボンディングワイヤ60は、リードフレーム70と半導体チップ30の導電パッド31との間に延びた導線部材である。ボンディングワイヤ60は、リードフレーム70と半導体チップ30の導電パッド31とを電気的に接続している。ボンディングワイヤ60は、例えば、金属60mによって形成されている。金属60mは、金、銅、または銅合金などである。金属60mは、「第1金属(即ち第1金属素材,第1素材)」の一例である。
The
リードフレーム(即ち接続部、電気接続部、外部接続端子)70は、「導電部」及び「金属部品」のそれぞれ一例である。リードフレーム70は、半導体パッケージ10の外部部材(例えば回路基板)に対する電気接続端子である。リードフレーム70の少なくとも一部は、モールド樹脂部80の外部に突出している。リードフレーム70は、例えば、半導体パッケージ10の内部配線の一部を形成している。
The lead frame (that is, the connection portion, the electrical connection portion, and the external connection terminal) 70 is an example of each of “conductive portion” and “metal component”. The
図3は、本実施形態のリードフレーム70を拡大して示す断面図である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the
図3に示すように、本実施形態のリードフレーム70は、本体部71と、このリードフレーム70の表面に設けられた金属めっき層72とを有する。
As shown in FIG. 3, the
本体部71は、リードフレーム70の大部分を形成している。本体部71は、「導電部本体」及び「金属基体」のそれぞれ一例である。本体部71は、金属71mによって形成されている。金属71mは、銅または銅合金などである。金属71mは、「第3金属(即ち第3金属素材、第3素材)」の一例である。なお、「第3金属」は、「第1金属」と同じでもよく、異なってもよい。
The
金属めっき層72は、本体部71の表面の少なくとも一部に設けられている。金属めっき層72は、例えば、本体部71の表面の全部に設けられている。金属めっき層72は、本体部71を酸化などの不具合から保護するための金属層である。本実施形態では、金属めっき層72は、本体部71の表面に設けられたバリア層である。
The
例えば本体部71が銅又は銅合金で形成されている場合、本体部71が標準状態において空気又は湿気に長期間曝されると、銅成分が酸化することがある。このため、金属めっき層72は、例えば本体部71のなかで空気や湿気に晒される部分に設けられる。また、例えば、銅又は銅合金で形成された部材が、樹脂によって封止された状態で長期間使用されると、樹脂と接触している金属表面の銅成分が酸化することがある。そこで、金属めっき層72は、例えば本体部71のなかで少なくともモールド樹脂部80に面する表面に設けられる。これにより、モールド樹脂部80に面する本体部71の表面が酸化などの不具合から保護される。
For example, when the
また、銅成分が樹脂中に拡散することがあり、銅又は銅合金と樹脂との間の密着性が劣化することがある。このような現象は、100℃以上の温度及び75%以上の湿度を用いるプレッシャークッカー試験(PCT)によって確認することができる。本実施形態では、金属めっき層72が設けられていることで、本体部71の金属成分がモールド樹脂部80に拡散することを抑制することができる。
Moreover, a copper component may diffuse in resin and the adhesiveness between copper or a copper alloy and resin may deteriorate. Such a phenomenon can be confirmed by a pressure cooker test (PCT) using a temperature of 100 ° C. or higher and a humidity of 75% or higher. In the present embodiment, by providing the
以上のように、種々の不具合から金属基体11を保護する上で、金属めっき層72が有用である。
As described above, the
金属めっき層72を形成する金属は、例えば、保護機能(バリア性)を有する金属(即ちバリアメタル)である。金属めっき層72は、金属72mによって形成されている。金属72mは、「第2金属(即ち第2金属素材、第2素材)」の一例である。本体部71を形成する金属として銅又は銅合金が用いられる場合には、金属72mは、例えば、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、タングステン、及びタングステン合金の少なくとも一つを含む。金属めっき層72を形成する金属72mは、本体部71を形成する金属71mに比べて拡散係数が小さい(即ちすなわち樹脂中に拡散しにくい)。なお、金属めっき層72は、バリア層以外の機能を有した金属層でもよい。例えば、金属めっき層72は、装飾などを目的とした金属層でもよい。
The metal forming the
金属めっき層72の厚みは、例えば、0.01μm以上10μm以下である。金属めっき層72の厚みが上記下限値以上であると、金属めっき層72の保護機能を効果的に発現することができる。分子接合層40の厚みが上記上限値以下であると、金属めっき層72による半導体パッケージ10の厚みの増加を抑えることができる。
The thickness of the
モールド樹脂部(即ち絶縁部)80は、「樹脂部」の一例である。モールド樹脂部80は、半導体チップ30やボンディングワイヤ60を外部からの圧力、湿気及び汚染物質などから保護するための部材である。モールド樹脂部80は、図2に示すように、金属ベース20、半導体チップ30、ダイボンディング接着層50、リードフレーム70の少なくとも一部、およびボンディングワイヤ60を一体に覆っている。モールド樹脂部80は、分子接合層40上に形成されている。モールド樹脂部80は、樹脂(即ち樹脂素材)80mによって形成されている。樹脂80mは、絶縁性がある材料であればよく、特に限定されない。樹脂80mは、例えば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂である。樹脂80mとしては、エポキシ樹脂などが挙げられる。また、樹脂80mには、添加剤として溶融球状シリカなどの応力緩和剤が添加されていてもよい。
The mold resin part (that is, the insulating part) 80 is an example of a “resin part”. The
次に、分子接合層40について説明する。
Next, the
本実施形態の半導体パッケージ10は、図2および図3に示すように、分子接合層40を備えている。分子接合層40は、少なくともボンディングワイヤ60の表面とモールド樹脂部80との間に設けられている。なお、分子接合層40は、実際には非常に薄いが、説明の便宜上、各図中ではある程度の厚さで示している。
The
本実施形態では、分子接合層40は、少なくとも、第1部分41、第2部分42、第3部分43、及び第4部分44を含む。
In the present embodiment, the
第1部分41は、ボンディングワイヤ60の表面とモールド樹脂部80との間に設けられ、ボンディングワイヤ60とモールド樹脂部80との両方に化学結合している。これにより、第1部分41は、ボンディングワイヤ60とモールド樹脂部80とを接合している。
The
第2部分42は、リードフレーム70の表面(例えば金属めっき層72の表面)とモールド樹脂部80との間に設けられ、リードフレーム70(例えば金属めっき層72)とモールド樹脂部80との両方に化学結合している。これにより、第2部分42は、リードフレーム70(例えば金属めっき層72)とモールド樹脂部80とを接合している。
The
第3部分43は、半導体チップ30の表面とモールド樹脂部80との間に設けられ、半導体チップ30とモールド樹脂部80との両方に化学結合している。これにより、第3部分43は、半導体チップ30とモールド樹脂部80とを接合している。
The
第4部分44は、金属ベース20の表面とモールド樹脂部80との間に設けられ、金属ベース20とモールド樹脂部80との両方に化学結合している。これにより、第4部分44は、金属ベース20とモールド樹脂部80とを接合している。
The
第1部分41、第2部分42、第3部分43、及び第4部分44は、例えば、互いに一体(即ちひと続き)に形成されている。
The
まず、分子接合層40の第1部分41について詳しく説明する。
First, the
本実施形態の分子接合層40は、分子接合剤によって形成される分子接合体40r(図4参照)を含む。分子接合剤は、例えば樹脂及び金属と化学結合(例えば共有結合)を形成し得る化合物である。なお本願で言う「共有結合」とは、共有結合性を有する結合を広く意味し、配位結合及び準共有結合なども含む。また本願で言う「分子接合体」とは、分子接合剤が化学結合(即ち化学反応)した後に接合部に残る物質を意味する。
The
分子接合剤としては、例えば、トリアジン誘導体などの化合物が挙げられる。トリアジン誘導体としては、以下の一般式(C1)で表される化合物が挙げられる。 Examples of the molecular bonding agent include compounds such as triazine derivatives. Examples of the triazine derivative include compounds represented by the following general formula (C1).
(C1)
(式中、Rは、炭化水素基又は異種原子もしくは官能基が介在してもよい炭化水素基を示し、Xは、水素原子又は炭化水素基を示し、Yは、アルコキシ基を示し、
Zは、塩を形成していてもよい、チオール基、アミノ基もしくはアジド基、又は異種原子もしくは官能基が介在してもよい炭化水素基を示し、n1は1〜3までの整数であり、n2は1〜2までの整数である。)
上記一般式(C1)において、Rは、好ましくは炭素数1〜7の炭化水素基、又はこれらの主鎖に窒素原子が介在するものを示す。Xは、炭素数1〜3の炭化水素基を示す。Yは、炭素数1〜3のアルコキシ基を示す。n1は、好ましくは3である。n2は、好ましくは2である。Zは、好ましくは塩を形成していてもよい、チオール基、アミノ基もしくはアジド基、又はアルキル基を示す。塩を形成するカチオンの元素としては、アルカリ金属が好ましく、中でもLi、Na、K又はCsがさらに好ましい。なお、n2が2である場合は、少なくとも1つのZは、塩を形成している、チオール基、アミノ基又はアジド基を示すことが好ましい。
(C1)
(In the formula, R represents a hydrocarbon group or a hydrocarbon group in which a hetero atom or a functional group may intervene, X represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group, Y represents an alkoxy group,
Z represents a thiol group, an amino group or an azide group which may form a salt, or a hydrocarbon group which may be intervened by a hetero atom or a functional group, n1 is an integer from 1 to 3, n2 is an integer from 1 to 2. )
In the above general formula (C1), R preferably represents a hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms, or a group in which a nitrogen atom is interposed in the main chain. X shows a C1-C3 hydrocarbon group. Y shows a C1-C3 alkoxy group. n1 is preferably 3. n2 is preferably 2. Z preferably represents a thiol group, an amino group or an azide group, or an alkyl group, which may form a salt. As an element of the cation forming the salt, an alkali metal is preferable, and Li, Na, K, or Cs is more preferable among them. In addition, when n2 is 2, it is preferable that at least 1 Z shows the thiol group, amino group, or azide group which forms the salt.
分子接合層40の第1部分41の少なくとも一部(即ち 分子接合層40を形成する分子接合剤の少なくとも一部)は、ボンディングワイヤ60に含まれる金属60mと化学結合(例えば共有結合)する。同様に、分子接合層40の第1部分41の少なくとも一部(即ち 分子接合層40を形成する分子接合剤の少なくとも一部)は、モールド樹脂部80に含まれる樹脂80mと化学結合(例えば共有結合)する。これにより、ボンディングワイヤ60とモールド樹脂部80とは、ボンディングワイヤ60と分子接合層40との間の化学結合、およびモールド樹脂部80と分子接合層40との間の化学結合を介して、互いに接合されている。これにより、ボンディングワイヤ60とモールド樹脂部80は、強固に密着している。
At least a part of the
図4は、分子接合層40の組成の一例を模式的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of the composition of the
図4に示すように、分子接合層40は、例えば、複数の分子接合体40rを含む。分子接合体40rは、上述の分子接合剤が接合対象物(first member and second member)と化学反応することで形成された分子接合剤残基を含む。例えば、分子接合体40rは、上述の分子接合剤がボンディングワイヤ60及びモールド樹脂部80と化学反応することで形成された分子接合剤残基を含む。分子接合剤残基は、例えば、図4に示すような、トリアジンジチオール残基である。なお、分子接合体40rは、図4中の”S”や”Z”を含んでもよい。図4中の”Z”の一例は、アミノヒドロカルビルシロキシ基である。
As shown in FIG. 4, the
例えば、分子接合層40の第1部分41の少なくとも一部は、単分子膜状に形成されている。分子接合層40の第1部分41に含まれる少なくとも1つの分子接合体40rは、ボンディングワイヤ60の金属60mとモールド樹脂部80の樹脂80mとの両方に化学結合(例えば共有結合)している。言い換えると、分子接合層40の第1部分41に含まれる分子接合剤の1分子(例えば分子接合体40r)は、ボンディングワイヤ60の金属60mとモールド樹脂部80の樹脂80mとの両方に化学結合(例えば共有結合)している。
For example, at least a part of the
分子接合層40の第2部分42、第3部分43、及び第4部分44は、第1部分41と略同じ構成を有する。例えば、分子接合層40の第2部分42の少なくとも一部(即ち 分子接合層40を形成する分子接合剤の少なくとも一部)は、リードフレーム70に含まれる金属(即ち金属素材)と化学結合(例えば共有結合)する。本実施形態では、分子接合層40の第2部分42の少なくとも一部は、リードフレーム70の金属めっき層72に含まれる金属72mと化学結合(例えば共有結合)する。同様に、分子接合層40の第2部分42の少なくとも一部(即ち 分子接合層40を形成する分子接合剤の少なくとも一部)は、モールド樹脂部80に含まれる樹脂80mと化学結合(例えば共有結合)する。これにより、リードフレーム70とモールド樹脂部80とは、リードフレーム70と分子接合層40との間の化学結合、およびモールド樹脂部80と分子接合層40との間の化学結合を介して、互いに接合されている。これにより、リードフレーム70とモールド樹脂部80は、強固に密着している。
The
例えば、バリアメタル(例えば ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、タングステン、及びタングステン合金の少なくとも一つ)から形成された金属めっき層72は、例えば銅又は銅合金から形成された本体部71に対して、優れた保護機能を発現するが、モールド樹脂部80に対しては、良好な密着性を発現しない。しかしながらこのような場合であっても、金属めっき層72とモールド樹脂部80との間に分子接合層40が設けられることにより、金属めっき層72とモールド樹脂部80との間の良好な密着性を確保することができる。
For example, the
例えば、分子接合層40の第2部分42の少なくとも一部は、単分子膜状に形成されている。分子接合層40の第2部分42に含まれる少なくとも1つの分子接合体40rは、リードフレーム70の金属めっき層72の金属72mとモールド樹脂部80の樹脂80mとの両方に化学結合(例えば共有結合)している。言い換えると、分子接合層40の第2部分42に含まれる分子接合剤の1分子(例えば分子接合体40r)は、リードフレーム70の金属めっき層72の金属72mとモールド樹脂部80の樹脂80mとの両方に化学結合(例えば共有結合)している。
For example, at least a part of the
分子接合層40の第3部分43の少なくとも一部(即ち 分子接合層40を形成する分子接合剤の少なくとも一部)は、半導体チップ30に含まれるシリコン30mと化学結合(例えば共有結合)する。同様に、分子接合層40の第3部分43の少なくとも一部(即ち 分子接合層40を形成する分子接合剤の少なくとも一部)は、モールド樹脂部80に含まれる樹脂80mと化学結合(例えば共有結合)する。これにより、半導体チップ30とモールド樹脂部80とは、半導体チップ30と分子接合層40との間の化学結合、およびモールド樹脂部80と分子接合層40との間の化学結合を介して、互いに接合されている。これにより、半導体チップ30とモールド樹脂部80は、強固に密着している。
At least a part of the
例えば、分子接合層40の第3部分43の少なくとも一部は、単分子膜状に形成されている。分子接合層40の第3部分43に含まれる少なくとも1つの分子接合体40rは、半導体チップ30のシリコン30mとモールド樹脂部80の樹脂80mとの両方に化学結合(例えば共有結合)している。言い換えると、分子接合層40の第3部分43に含まれる分子接合剤の1分子(例えば分子接合体40r)は、半導体チップ30のシリコン30mとモールド樹脂部80の樹脂80mとの両方に化学結合(例えば共有結合)している。
For example, at least a part of the
分子接合層40の第4部分44の少なくとも一部(即ち 分子接合層40を形成する分子接合剤の少なくとも一部)は、金属ベース20に含まれる金属20mと化学結合(例えば共有結合)する。同様に、分子接合層40の第4部分44の少なくとも一部(即ち 分子接合層40を形成する分子接合剤の少なくとも一部)は、モールド樹脂部80に含まれる樹脂80mと化学結合(例えば共有結合)する。これにより、金属ベース20とモールド樹脂部80とは、金属ベース20と分子接合層40との間の化学結合、およびモールド樹脂部80と分子接合層40との間の化学結合を介して、互いに接合されている。これにより、金属ベース20とモールド樹脂部80は、強固に密着している。
At least a part of the
例えば、分子接合層40の第4部分44の少なくとも一部は、単分子膜状に形成されている。分子接合層40の第4部分44に含まれる少なくとも1つの分子接合体40rは、金属ベース20の金属20mとモールド樹脂部80の樹脂80mとの両方に化学結合(例えば共有結合)している。言い換えると、分子接合層40の第4部分44に含まれる分子接合剤の1分子(例えば分子接合体40r)は、金属ベース20の金属20mとモールド樹脂部80の樹脂80mとの両方に化学結合(例えば共有結合)している。
For example, at least a part of the
ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、及び金属ベース20の少なくとも1つと、モールド樹脂部80との間の密着強度は、2MPa以上であることが好ましく、5MPa以上であることがより好ましく、6MPa以上であることがさらに好ましく、10MPa以上であることがさらに好ましい。密着強度は、例えば、シェア試験によって測定することができる。引張試験の具体例としてはSEMIG69−0996に規定された方法が挙げられる。
The adhesion strength between at least one of the
なお、金属60m、金属72m、シリコン30m、金属20mと化学結合(例えば共有結合)している分子接合体40rと、樹脂80mと化学結合(例えば共有結合)している分子接合体40rは、同じであっても、異なっていてもよい。1分子の分子接合体40rが金属60m、金属72m、シリコン30m、または金属20mと、樹脂80mとの両方に化学結合(例えば共有結合)していれば、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、又は金属ベース20とモールド樹脂部80との密着性がより高まる。
The
分子接合層40の厚みは、0.5nm以上20nm以下であることが好ましく、1nm以上10nm以下であることがより好ましい。分子接合層40の厚みが上記下限値以上であると、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、又は金属ベース20とモールド樹脂部80との間の密着性をより高めることができる。分子接合層40の厚みが上記上限値以下であると、分子接合層40に用いる分子接合剤の量を低減することができる。
The thickness of the
ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、又は金属ベース20の表面に設けられた分子接合層40の少なくとも一部は単分子膜状であることが好ましい。例えば、分子接合層40の30%以上100%以下が単分子膜状であることが好ましく、分子接合層40の全部が単分子膜状であることが好ましい。分子接合層40における単分子膜状に形成された領域においては、1分子の分子接合剤が、金属60m、金属72m、シリコン30m、金属20mと、樹脂80mとの両方に化学結合(例えば共有結合)している。よって、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、又は金属ベース20とモールド樹脂部80との間の密着性がより高まるとともに、分子接合層40に用いる分子接合剤の量を最小限に低減することができる。
At least a part of the
ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、金属ベース20に対する分子接合層40の被覆密度は、20面積%以上であることが好ましく、30面積%以上であることがより好ましく、50面積%以上であることがさらに好ましい。前記被覆密度が上記下限値以上であると、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、又は金属ベース20とモールド樹脂部80との間の密着性をより高めることができる。前記被覆密度は高いことが好ましいため、その上限値は特に限定されない。ただし、被覆密度の上限値として、例えば、70面積%又は80面積%を例示することができる。なお、分子接合層40の被覆密度が100面積%である場合、分子接合剤が被覆すべき対象物の表面に対して理論上最密に充填されていると定義する。分子接合剤の被覆密度は、X線回折法による測定結果から求めることができる。
The coating density of the
ついで、本実施形態の半導体パッケージ10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
半導体パッケージ10の製造方法の一例は、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70の金属めっき層72、半導体チップ30、及び金属ベース20の表面を分子接合剤で被覆する。これにより、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70の金属めっき層72、半導体チップ30、及び金属ベース20に含まれる金属60m、金属72m、シリコン30m、金属20mに化学結合した分子接合層40を形成する。そして、分子接合層40の表面を樹脂80mで被覆することで、分子接合層40と化学結合したモールド樹脂部80を形成する。
As an example of the manufacturing method of the
図5は、半導体パッケージ10の製造方法の流れの一例を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the flow of the manufacturing method of the
本実施形態では、まず、金属ベース20と半導体チップ30とがダイボンディング接着層50を間に挟んで重ねられる。これにより、半導体チップ30が金属ベース20に固定される(図5中の(a))。次に、半導体チップ30とリードフレーム70とがボンディングワイヤ60によって電気的に接続される(図5中の(b))。
In the present embodiment, first, the
次に、ボンディングワイヤ60の表面、リードフレーム70の表面、半導体チップ30の表面、および金属ベース20の表面を、分子接合剤で被覆することで(即ち 分子接合剤を塗布することで)、分子接合層40が形成される(図5中の(c))。分子接合層40の形成は、例えば、上述の分子接合剤を含有する分子接合剤溶液を、ボンディングワイヤ60の表面、リードフレーム70の表面、半導体チップ30の表面、および金属ベース20の表面に塗布することで行われる。分子接合剤溶液を塗布する方法の例としては、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、および金属ベース20を分子接合剤溶液中に浸漬させる方法、又は、これら部材に分子接合剤溶液をスプレーする方法などが挙げられる。本実施形態では、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、および金属ベース20に対して略同時に分子接合剤が塗布される。なお、「略同時に塗布される」とは、例えば、これら部材のそれぞれに分子接合剤を塗布する工程の間に、他の工程(例えば他の部材をマウントしたりする工程)が存在しないことを意味する。別の観点で見ると、「略同時に塗布される」とは、例えば、これら部材に連続的に分子接合剤が塗布されることを意味する。
Next, the surface of the
分子接合剤は、分子接合剤溶液の形態で用いられることが好ましい。分子接合剤溶液は、上述の分子接合剤を溶媒に溶解させることにより、調製可能である。 The molecular bonding agent is preferably used in the form of a molecular bonding agent solution. The molecular bonding agent solution can be prepared by dissolving the above-described molecular bonding agent in a solvent.
溶媒としては、例えば、水;メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、セロソルブ及びカルビトール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン及びシクロヘキサノンなどのケトン類;ベンゼン、トルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素;ヘキサン、オクタン、デカン、ドデカン及びオクタデカン等の脂肪族炭化水素;酢酸エチル、プロピオン酸メチル及びフタル酸メチルなどのエステル類;並びにテトラヒドロフラン、エチルブチルエーテル及びアニソールなどのエーテル類が挙げられる。また、これらの溶媒を混合した混合溶媒を用いることもできる。 Examples of the solvent include water; alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, propylene glycol, cellosolve and carbitol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene. Aliphatic hydrocarbons such as hexane, octane, decane, dodecane and octadecane; esters such as ethyl acetate, methyl propionate and methyl phthalate; and ethers such as tetrahydrofuran, ethyl butyl ether and anisole. Moreover, the mixed solvent which mixed these solvents can also be used.
分子接合剤溶液の濃度は、0.001質量%以上1質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上0.1質量%以下であることがより好ましい。分子接合剤溶液の濃度が上記下限値以上であると、分子接合剤の被覆密度を高めることにより部材間の密着性をより高めることができる。分子接合剤溶液の濃度が上記上限値以下であると、分子接合剤を安定的に溶媒に溶解させることができる。 The concentration of the molecular bonding agent solution is preferably 0.001% by mass or more and 1% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less. When the concentration of the molecular bonding agent solution is equal to or higher than the lower limit, adhesion between members can be further increased by increasing the coating density of the molecular bonding agent. When the concentration of the molecular bonding agent solution is not more than the above upper limit value, the molecular bonding agent can be stably dissolved in the solvent.
調製された分子接合剤溶液は、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、および金属ベース20の表面に塗布される。分子接合剤溶液が塗布されたボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、および金属ベース20が静置されることにより、ボンディングワイヤ60の金属60m、リードフレーム70の金属72m、半導体チップ30のシリコン30m、および金属ベース20の金属20mと分子接合剤との化学結合(例えば共有結合)が行われてもよい。さらに、分子接合層40にエネルギー(例えば熱又は光(例えば紫外線))を加える操作が行われてもよい。エネルギーを加える操作により、分子接合剤と上記各部材の素材との間の化学結合(例えば共有結合)がさらに促進されてもよい。外部エネルギーの印加方法としては、例えば、加熱及び紫外線の照射が挙げられる。熱を用いる場合、150〜200℃程度の加熱を5分以上、好ましくは60分以上、さらに好ましくは80分以上、また120分以上、好ましくは240分以下行うことができる。例えば、分子接合層の素材によって5分〜120分間、60分〜240分間、好ましくは80分〜240分間などから選択してよい。また、照射する紫外線の波長は250nm以下であることが好ましく、照射時間は、分子接合剤溶液の塗布量に応じて適宜決定される。その後、分子接合剤が塗布された部材を洗浄し、ついで乾燥させることで、余剰の分子接合剤や溶液が除去されてもよい。例えば余剰の分子接合剤が除去されることで、分子接合層40が単分子膜状に形成される。洗浄液は、例えば分子接合剤溶液に用いられた上述の溶媒と同様のものから選択できる。乾燥は150℃〜200℃で行うことができる。これらの操作により、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、および金属ベース20の表面が分子接合剤(例えば分子接合体40r)で被覆される。すなわち、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、および金属ベース20に含まれる素材と化学結合した(例えば共有結合)した分子接合層40が形成される。なお、本実施形態の場合、外部エネルギーとして熱が加えられる操作は、モールド樹脂部80を形成する樹脂80mとして、加熱された熱硬化性樹脂が、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70、半導体チップ30、および金属ベース20の周囲に供給されることで行われてもよい。
The prepared molecular bonding agent solution is applied to the surfaces of the
分子接合層40の厚みは、分子接合剤溶液の濃度及び塗布量、並びに洗浄の時間及び回数等の条件によって、調節可能である。
The thickness of the
次に、分子接合層40の表面に、モールド樹脂部80を形成する樹脂80mが供給される。すなわち、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70の少なくとも一部、半導体チップ30、及び金属ベース20を覆うように樹脂80mが供給される。これにより、樹脂80mが分子接合層40に接する。これにより、樹脂80mと分子接合層40とが化学結合(例えば共有結合)する。例えば、樹脂80mは、比較的高温の状態で、ボンディングワイヤ60、リードフレーム70の少なくとも一部、半導体チップ30、及び金属ベース20を覆うように供給される。これにより、樹脂80mと分子接合層40との化学結合(例えば共有結合)が促進される。これにより、分子接合層40によってボンディングワイヤ60、リードフレーム70の少なくとも一部、半導体チップ30、及び金属ベース20と接合されたモールド樹脂部80が形成される(図5中の(d))。なお、樹脂80mの供給方法は、特に限定されず、公知の種々の方法が使用可能である。樹脂80mの供給方法としては、例えば、トランスファー成形及びコンプレッション成形が挙げられる。
Next, a
なお、分子接合剤の化学結合(例えば共有結合)は、熱又は光などのエネルギーが加えられることなく行われてもよい。これに代えて、分子接合剤の化学結合(例えば共有結合)は、熱又は光などのエネルギーが加えられることで行われてもよい。 The chemical bonding (for example, covalent bonding) of the molecular bonding agent may be performed without applying energy such as heat or light. Alternatively, chemical bonding (for example, covalent bonding) of the molecular bonding agent may be performed by applying energy such as heat or light.
その後、例えば、アフターキュア、ホーニング、外装めっき、個片化などの工程が行われて、半導体パッケージ10が完成する。
Thereafter, for example, aftercure, honing, exterior plating, singulation, and the like are performed, and the
ここで比較例として、モールド樹脂部80に対するリードフレーム70の密着性を高めるために、リードフレーム70の金属めっき層72の表面に化学的なコート処理を事前に行うことが考えられる。しかしながら、ダイボンディングやワイヤボンディングを含むマウント工程では、150℃から400℃の熱負荷が加わる。このため、前記コート処理によって形成されたコートが熱負荷によって劣化または分解する可能性がある。また、化学的なコート処理がリードフレーム70に施されていると、ダイボンディングやワイヤボンディングの工程を阻害する場合がある。
Here, as a comparative example, in order to improve the adhesion of the
一方で、本実施形態のような分子接合層40によれば、マウント工程の熱負荷によっても分子接合層40に劣化や分解が生じにくい。このため、分子接合層40によって、リードフレーム70の金属めっき層72とモールド樹脂部80との間の密着性を確保することができる。また、分子接合剤の塗布は、ダイボンディングやワイヤボンディングの工程の後に行われる。このため、分子接合層40は、ダイボンディングやワイヤボンディングの工程を阻害しない。
On the other hand, according to the
次に、本実施形態のいくつかの変形例について説明する。 Next, some modifications of the present embodiment will be described.
図6は、第1変形例の半導体パッケージ10を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a
図6に示すように、リードフレーム70は、モールド樹脂部80の外部に突出した第1部分75と、モールド樹脂部80に覆われた第2部分76とを有する。
As shown in FIG. 6, the
本変形例では、分子接合層40は、リードフレーム70に関しては、リードフレーム70の第2部分76の表面のみに設けられている。すなわち、分子接合層40は、リードフレーム70の第1部分75の表面には設けられていない。このような構成は、例えばリードフレーム70の第1部分75をマスクで覆った状態で分子接合剤が塗布されることで形成される。
In the present modification, the
このような構成によれば、モールド樹脂部80のバリなどがリードフレーム70の第1部分75にくっつきにくい。このため、モールド樹脂部80のバリの除去などが容易になる。
According to such a configuration, burrs or the like of the
図7は、第2変形例の半導体パッケージ10を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a
図7に示すように、本実施形態では、リードフレーム70の表面(例えば金属めっき層72の表面)は、例えばエッチングなどで粗面化がされている。例えば、リードフレーム70の表面粗さは、算術平均粗さRaで0.1μm以上である。算術平均粗さRaは、例えば日本工業規格(JIS)によって定義されている。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the surface of the lead frame 70 (for example, the surface of the metal plating layer 72) is roughened by, for example, etching. For example, the surface roughness of the
このような構成によれば、分子接合層40による接合効果と、粗化された表面のアンカー効果とによる複合効果により、リードフレーム70とモールド樹脂部80との間の接合強度をさらに高めることができる。
According to such a configuration, the bonding strength between the
(第2の実施形態)
次に、図8を参照し、第2の実施形態について説明する。本実施形態は、半導体パッケージ10が金属ベース20に代えて基板90を有した点などで第1の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第1の実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the
図8は、本実施形態の半導体パッケージ10を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the
図8に示すように、半導体パッケージ10は、基板90と、半導体チップ30と、分子接合層40と、ダイボンディング接着層50と、ボンディングワイヤ60と、モールド樹脂部80とを備えている。
As shown in FIG. 8, the
基板(例えばインターポーズ基板)90は、「ベース」の別の一例である。基板90は、例えば樹脂(即ち合成樹脂樹脂)またはセラミックなどで形成されている。本実施形態では、半導体チップ30は、基板90に載せられている。基板90は、導電パッド(即ち接続部、電気接続部、端子)91と、複数の半田接続部(即ち外部接続端子)92と、導電パッド91と半田接続部92とを電気的に接続した配線パターンとを有する。ボンディングワイヤ60は、基板90の導電パッド91と半導体チップ30の導電パッド31との間に設けられている。基板90の導電パッド91は、モールド樹脂部80によって覆われている。基板90の導電パッド91は、「導電部」の一例である。ダイボンディング接着層50は、基板90と半導体チップ30との間に設けられている。
The substrate (for example, the interpose substrate) 90 is another example of the “base”. The
本実施形態では、分子接合層40は、ボンディングワイヤ60の表面、基板90の導電パッド91の表面、モールド樹脂部80に面する基板90の表面、及び半導体チップ30の表面に設けられている。分子接合層40は、ボンディングワイヤ60、基板90の導電パッド91、基板90、及び半導体チップ30と、モールド樹脂部80とを接合している。
In the present embodiment, the
例えば、分子接合層40は、第1部分41、第2部分42、および第3部分43を有する。第1部分41及び第3部分43は、第1の実施形態における第1部分41及び第3部分43と略同じである。本実施形態の第2部分42は、導電パッド91の表面とモールド樹脂部80との間に設けられ、導電パッド91とモールド樹脂部80との両方に化学結合している。これにより、第2部分42は、導電パッド91とモールド樹脂部80とを接合している。例えば、分子接合層40の第2部分42の少なくとも一部(即ち 分子接合層40を形成する分子接合剤の少なくとも一部)は、導電パッド91に含まれる金属91mと化学結合(例えば共有結合)する。例えば、分子接合層40の第2部分42に含まれる分子接合剤の1分子(例えば分子接合体40r)は、導電パッド91の金属91mとモールド樹脂部80の樹脂80mとの両方に化学結合(例えば共有結合)している。
For example, the
(第3の実施形態)
次に、図9を参照し、第3の実施形態について説明する。本実施形態は、金属めっき72が金属部品100の一方の表面のみに設けられた点などで第1の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第1の実施形態と同様である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the metal plating 72 is provided only on one surface of the
図9は、第3の実施形態の半導体パッケージ10の一部を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a part of the
図9に示すように、本実施形態の半導体パッケージ10は、金属部品(即ち金属部材、金属基材)100における樹脂層120とは反対側の面に樹脂層110が分子接合層40を介して接合されている。すなわち、金属部品100の一方の面が樹脂層(即ち樹脂部、絶縁部)110によって被覆され、金属部品100の他方の面が樹脂層(即ち樹脂部、絶縁部)120によって被覆されている。また、分子接合層40によって金属部品100と樹脂層110との間(例えば金属めっき層72と樹脂層110との間)の密着性が高められている。その結果、金属部品100を外部からの圧力、湿気及び汚染物質等から効果的に保護することができる。
As shown in FIG. 9, in the
第3の実施形態の半導体パッケージ10の製造方法としては、第1の実施形態の半導体パッケージ10の製造方法を用いることができる。半導体パッケージ10の製造方法において、金属部品100における金属めっき層72の表面及びその反対側の表面に、分子接合剤溶液を塗布し、分子接合層40を形成する。次いで、分子接合層40の表面に、樹脂層110,120を形成する樹脂110m,120mを塗布して成膜する。このようにして、第2の実施形態の半導体パッケージ10を製造することができる。
As a manufacturing method of the
(第4の実施形態)
次に、図10を参照し、第4の実施形態について説明する。本実施形態は、金属めっき層72,72Aが金属部品100の両面に設けられた点などで第3の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第3の実施形態と同様である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the third embodiment in that the metal plating layers 72 and 72A are provided on both surfaces of the
図10は、第4の実施形態の半導体パッケージ10の一部を示す断面図である。図10に示すように、本実施形態の半導体パッケージ10は、金属部品100の本体部71における金属めっき層72とは反対側の面に金属めっき層72A、分子接合層40及び樹脂層120が積層されている。金属めっき層72Aは、金属めっき層72と略同じめっき層である。すなわち、半導体パッケージ10の金属部品100における金属めっき層72とは反対側の面には、金属めっき層72Aが設けられている。金属めっき層72Aの表面には分子接合層40を介して樹脂層120が接合されている。すなわち、金属部品100の一方の面が金属めっき層72及び樹脂層110によって被覆され、金属部品100の他方の面が金属めっき層72A及び樹脂層120によって被覆されている。よって、金属部品100の表面の広範囲に渡って、金属めっき層72、72Aに由来する保護機能と樹脂層110、120に由来する保護機能の両方を発現させることができる。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of the
第4の実施形態の半導体パッケージ10の製造方法としては、第1の実施形態の半導体パッケージ10の製造方法を用いることができる。半導体パッケージ10の製造方法において、先ず、金属部品100の一方の面に設けられた金属めっき層72と、金属部品100の他方の面に設けられた金属めっき層72Aとを備える金属部品100を準備する。次いで、金属部品100の金属めっき層72,72Aの表面に分子接合剤溶液を塗布し、分子接合層40を形成する。次いで、分子接合層40の表面に、樹脂層110,120を形成する樹脂110m,120mを塗布して成膜する。このようにして、第4の実施形態の半導体パッケージ10を製造することができる。
As a manufacturing method of the
以上、いくつかの実施形態に係る半導体パッケージ10及び半導体パッケージ10の製造方法について説明した。ただし、実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば、リードフレーム70は、金属めっき層72を有しなくてもよい。すなわち、リードフレーム70の全体が、本体部71の金属71m(例えば銅又は銅合金)で形成されていてもよい。この場合、金属71mは、「第2金属(即ち第2金属素材、第2素材)」の一例である。すなわち、分子接合層40の少なくとも一部は、リードフレーム70に含まれる金属71mと化学結合(例えば共有結合)してもよい。このような構成によっても、リードフレーム70とモールド樹脂部80との間の密着性を高めることができる。なお、「第2金属」は、「第1金属」と同じでもよく、異なってもよい。
The
また別の観点で見ると、半導体パッケージ10は、ボンディングワイヤ60の表面に分子接合層40を有しなくてもよい。ひとつの観点の半導体パッケージは、導電部と、分子接合層と、樹脂部とを備えている。前記導電部は、導電部の表面に金属めっき層を有する。前記分子接合層は、前記金属めっき層の表面に設けられている。前記樹脂部は、前記分子接合層によって前記金属めっき層に接合されている。前記分子接合層の少なくとも一部は、前記金属めっき層に含まれる金属と化学結合している。前記分子接合層の少なくとも一部は、前記樹脂部に含まれる樹脂と化学結合している。すなわち、半導体パッケージ10は、例えば、少なくとも金属めっき層72とモールド樹脂部80との間に設けられた分子接合層40を有すればよい。このような半導体パッケージ10の製造方法は、例えば、ボンディングワイヤ60が設けられる前に、リードフレーム70単体に対して分子接合剤が塗布されてもよい。これにより、リードフレーム70の表面に分子接合層40が形成されてもよい。そしてその後、分子接合層40が形成されたリードフレーム70に対して、ボンディングワイヤ60が接続されてもよい。
From another viewpoint, the
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、分子接合層によってボンディングワイヤとモールド樹脂部との密着性を向上させることができる半導体パッケージを提供することができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to provide a semiconductor package capable of improving the adhesion between the bonding wire and the mold resin portion by the molecular bonding layer.
また別の観点で見ると、以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、分子接合層によって金属めっき層と樹脂部との密着性を向上させることができる半導体パッケージを提供することができる。 From another viewpoint, according to at least one embodiment described above, it is possible to provide a semiconductor package in which the adhesion between the metal plating layer and the resin portion can be improved by the molecular bonding layer.
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。 Although several embodiments have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope of the present invention and the gist thereof, and are also included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10…メ半導体パッケージ、20…金属ベース、30…半導体チップ、40…分子接合層、50…ダイボンディング接着層。
DESCRIPTION OF
Claims (19)
導電部と、
前記半導体チップと前記導電部との間に設けられたボンディングワイヤと、
前記半導体チップ、前記導電部の少なくとも一部、及び前記ボンディングワイヤを覆うモールド樹脂部と、
少なくとも前記ボンディングワイヤの表面と前記モールド樹脂部との間に設けられた分子接合層と、
を備え、
前記分子接合層の少なくとも一部は、前記ボンディングワイヤに含まれる第1金属と化学結合し、
前記分子接合層の少なくとも一部は、前記モールド樹脂部に含まれる樹脂と化学結合した、
半導体パッケージ。 A semiconductor chip;
A conductive part;
A bonding wire provided between the semiconductor chip and the conductive portion;
A mold resin portion covering the semiconductor chip, at least a part of the conductive portion, and the bonding wire;
A molecular bonding layer provided at least between the surface of the bonding wire and the mold resin portion;
With
At least a part of the molecular bonding layer is chemically bonded to a first metal included in the bonding wire,
At least a part of the molecular bonding layer is chemically bonded to the resin contained in the mold resin portion.
Semiconductor package.
請求項1に記載の半導体パッケージ。 The semiconductor package according to claim 1, wherein the molecular bonding layer includes a molecular bonding body that is covalently bonded to both the first metal of the bonding wire and the resin of the mold resin portion.
請求項1に記載の半導体パッケージ。 The molecular bonding layer is provided between the surface of the bonding wire and the mold resin portion, and is chemically bonded to both the bonding wire and the mold resin portion; the surface of the conductive portion; A second portion provided between the mold resin portion and chemically bonded to both the conductive portion and the mold resin portion;
The semiconductor package according to claim 1.
前記分子接合層の少なくとも一部は、前記金属めっき層に含まれる第2金属と前記モールド樹脂部に含まれる前記樹脂との両方に化学結合した
請求項3に記載の半導体パッケージ。 The conductive part includes a metal plating layer on the surface of the conductive part,
The semiconductor package according to claim 3, wherein at least a part of the molecular bonding layer is chemically bonded to both the second metal contained in the metal plating layer and the resin contained in the mold resin portion.
前記金属めっき層は、前記導電部本体の表面に設けられたバリア層である
請求項4に記載の半導体パッケージ。 The conductive part further includes a conductive part body formed of a third metal,
The semiconductor package according to claim 4, wherein the metal plating layer is a barrier layer provided on a surface of the conductive portion main body.
請求項5に記載の半導体パッケージ。 The semiconductor package according to claim 5, wherein the second metal has a smaller diffusion coefficient than the third metal.
請求項5に記載の半導体パッケージ。 The semiconductor package according to claim 5, wherein the second metal includes at least one of nickel, nickel alloy, titanium, titanium alloy, tungsten, and tungsten alloy.
請求項4に記載の半導体パッケージ。 The conductive portion is a lead frame at least part of which protrudes outside the mold resin portion.
The semiconductor package according to claim 4.
請求項3に記載の半導体パッケージ。 The semiconductor package according to claim 3, wherein the conductive portion is a conductive pad of a substrate of the semiconductor package.
請求項1に記載の半導体パッケージ。 The molecular bonding layer includes a triazine dithiol residue.
The semiconductor package according to claim 1.
請求項1に記載の半導体パッケージ。 The semiconductor package according to claim 1, wherein at least a part of the molecular bonding layer has a monomolecular film shape.
前記金属めっき層の表面に設けられた分子接合層と、
前記分子接合層によって前記金属めっき層に接合された樹脂部と、
を備え、
前記分子接合層の少なくとも一部は、前記金属めっき層に含まれる金属と化学結合し、
前記分子接合層の少なくとも一部は、前記樹脂部に含まれる樹脂と化学結合した、
半導体パッケージ。 A conductive part having a metal plating layer on the surface;
A molecular bonding layer provided on the surface of the metal plating layer;
A resin portion bonded to the metal plating layer by the molecular bonding layer;
With
At least a part of the molecular bonding layer is chemically bonded to a metal contained in the metal plating layer,
At least a part of the molecular bonding layer is chemically bonded to the resin contained in the resin portion.
Semiconductor package.
少なくとも前記ボンディングワイヤの表面に分子接合剤を塗布することで分子接合層を形成し、
少なくとも(at least by)、前記半導体チップ、前記導電部の少なくとも一部、及び前記ボンディングワイヤを覆う樹脂を供給することで、前記分子接合層によって少なくとも前記ボンディングワイヤに接合されたモールド樹脂部を形成する、
半導体パッケージの製造方法。 The semiconductor chip and the conductive part are electrically connected by a bonding wire,
A molecular bonding layer is formed by applying a molecular bonding agent to at least the surface of the bonding wire,
At least by, by supplying a resin that covers the semiconductor chip, at least a part of the conductive part, and the bonding wire, a mold resin part bonded to at least the bonding wire by the molecular bonding layer is formed. To
A method for manufacturing a semiconductor package.
請求項13に記載の半導体パッケージの製造方法。 The molecular bonding agent can chemically bond to both metal and resin
A method for manufacturing a semiconductor package according to claim 13.
請求項13に記載の半導体パッケージの製造方法。 Forming at least a part of the molecular bonding layer on the surface of the bonding wire into a monomolecular film;
A method for manufacturing a semiconductor package according to claim 13.
請求項13に記載の半導体パッケージの製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 13, wherein the molecular bonding layer agent is also applied to the surface of the conductive portion substantially simultaneously with the surface of the wire bonding.
請求項16に記載の半導体パッケージの製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 16, wherein the molecular bonding layer agent is applied to the surface of the semiconductor chip substantially simultaneously with the surface of the wire bonding and the surface of the conductive portion.
請求項13に記載の半導体パッケージの製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 13, wherein the molecular bonding agent includes a triazine derivative.
(C1)
(式中、Rは、炭化水素基又は異種原子もしくは官能基が介在してもよい炭化水素基を示し、Xは、水素原子又は炭化水素基を示し、Yは、アルコキシ基を示し、
Zは、塩を形成していてもよい、チオール基、アミノ基もしくはアジド基、又は異種原子もしくは官能基が介在してもよい炭化水素基を示し、n1は1〜3までの整数であり、n2は1〜2までの整数である。)
請求項18に記載の半導体パッケージの製造方法。 The triazine derivative is a compound represented by the general formula (C1).
(C1)
(In the formula, R represents a hydrocarbon group or a hydrocarbon group in which a hetero atom or a functional group may intervene, X represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group, Y represents an alkoxy group,
Z represents a thiol group, an amino group or an azide group which may form a salt, or a hydrocarbon group which may be intervened by a hetero atom or a functional group, n1 is an integer from 1 to 3, n2 is an integer from 1 to 2. )
The method for manufacturing a semiconductor package according to claim 18.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020011410A (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | 株式会社デンソー | Joint structure and method for manufacturing the same, and heat exchanger |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61287155A (en) * | 1985-06-14 | 1986-12-17 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
JPS63266844A (en) * | 1987-04-24 | 1988-11-02 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
US5122858A (en) * | 1990-09-10 | 1992-06-16 | Olin Corporation | Lead frame having polymer coated surface portions |
JPH05218265A (en) * | 1992-02-03 | 1993-08-27 | Hitachi Cable Ltd | Composite lead frame for semiconductor device |
JP2004087889A (en) * | 2002-08-28 | 2004-03-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Lead frame for semiconductor device |
JP2009137153A (en) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Kagawa Gakusei Venture:Kk | Precious metal coating and jewel, ornament, apparel product and electronic instrument products using it, and those manufacturing processes |
JP2009197048A (en) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Organopolysiloxane containing triazinethiol and alkenyl, method for producing the same, and primer composition for adhesion containing the organopolysiloxane |
WO2012077676A1 (en) * | 2010-12-07 | 2012-06-14 | 株式会社朝日ラバー | Bonded object comprising adherend material and peroxide-containing polymeric material, and process for producing same |
JP2013157400A (en) * | 2012-01-27 | 2013-08-15 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
2017
- 2017-03-30 JP JP2017067311A patent/JP2018037639A/en active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61287155A (en) * | 1985-06-14 | 1986-12-17 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
JPS63266844A (en) * | 1987-04-24 | 1988-11-02 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
US5122858A (en) * | 1990-09-10 | 1992-06-16 | Olin Corporation | Lead frame having polymer coated surface portions |
JPH05218265A (en) * | 1992-02-03 | 1993-08-27 | Hitachi Cable Ltd | Composite lead frame for semiconductor device |
JP2004087889A (en) * | 2002-08-28 | 2004-03-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Lead frame for semiconductor device |
JP2009137153A (en) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Kagawa Gakusei Venture:Kk | Precious metal coating and jewel, ornament, apparel product and electronic instrument products using it, and those manufacturing processes |
JP2009197048A (en) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Organopolysiloxane containing triazinethiol and alkenyl, method for producing the same, and primer composition for adhesion containing the organopolysiloxane |
WO2012077676A1 (en) * | 2010-12-07 | 2012-06-14 | 株式会社朝日ラバー | Bonded object comprising adherend material and peroxide-containing polymeric material, and process for producing same |
JP2013157400A (en) * | 2012-01-27 | 2013-08-15 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020011410A (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | 株式会社デンソー | Joint structure and method for manufacturing the same, and heat exchanger |
WO2020017193A1 (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | 株式会社デンソー | Bonded structure, method for producing same, and heat exchanger |
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