JP2795961B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体チップの熱疲労寿命を向上させた半
導体装置およびその製造方法の改良に関する。
導体装置およびその製造方法の改良に関する。
［従来の技術］ 近年、内部に半導体装置を収容する半導体装置におい
て、高信頼性を得るために熱硬化型樹脂による気密封止
が多く利用されている。
て、高信頼性を得るために熱硬化型樹脂による気密封止
が多く利用されている。
以下、従来の気密封止した半導体装置について第２図
を用いて詳細に説明する。
を用いて詳細に説明する。
第２図は、従来の半導体装置の断面図を示すものであ
り、１は良熱伝導性の金属片、２は鉛系半田、３は半導
体チップ、４は外部電極と接続される端子、５は半導体
チップ３と端子４を接続する導電性ワイヤー、６は半導
体チップを保護するシリコーンゴムのチップコート材、
７はエポキシ系の熱硬化型樹脂である。
り、１は良熱伝導性の金属片、２は鉛系半田、３は半導
体チップ、４は外部電極と接続される端子、５は半導体
チップ３と端子４を接続する導電性ワイヤー、６は半導
体チップを保護するシリコーンゴムのチップコート材、
７はエポキシ系の熱硬化型樹脂である。
以上のように構成された半導体装置について、以下そ
の動作について説明する。
の動作について説明する。
まず半導体チップ３に電圧が印加され動作状態になる
と、該半導体チップ３が熱を発生してしまう結果、熱膨
張する。逆に電圧が除去されると熱が自然放冷され、前
記半導体チップ３が熱収縮する。同時に、半導体チップ
３を固着している鉛系半田２または良熱伝導性の金属片
１も、前記半導体チップ３の発熱の影響を受けるために
熱膨張、熱収縮を引き起こす。その際、半導体チップ３
と良熱伝導性の金属片１の熱膨張係数が相違するため鉛
系半田２が緩衝材として作用するが、この発熱および自
然放冷の繰り返しと半導体装置外部からの水分の介入に
よって、半導体チップ３及び鉛系半田２にクラックが進
行してしまい、該半導体チップ３が破壊してしまうとい
う課題を有していた。とくに最近のパワートランジスタ
に代表されるチップサイズの大きいものではこの傾向が
高いものであった。
と、該半導体チップ３が熱を発生してしまう結果、熱膨
張する。逆に電圧が除去されると熱が自然放冷され、前
記半導体チップ３が熱収縮する。同時に、半導体チップ
３を固着している鉛系半田２または良熱伝導性の金属片
１も、前記半導体チップ３の発熱の影響を受けるために
熱膨張、熱収縮を引き起こす。その際、半導体チップ３
と良熱伝導性の金属片１の熱膨張係数が相違するため鉛
系半田２が緩衝材として作用するが、この発熱および自
然放冷の繰り返しと半導体装置外部からの水分の介入に
よって、半導体チップ３及び鉛系半田２にクラックが進
行してしまい、該半導体チップ３が破壊してしまうとい
う課題を有していた。とくに最近のパワートランジスタ
に代表されるチップサイズの大きいものではこの傾向が
高いものであった。
そこで、その繰り返し寿命を長くするために半導体チ
ップ３の表面の熱硬化型樹脂７を被覆することで、半導
体装置外部からの水分の進入を防止すると共に鉛系半田
２の酸化を防ぎ、前記半導体チップ３の熱疲労寿命を確
保していた。
ップ３の表面の熱硬化型樹脂７を被覆することで、半導
体装置外部からの水分の進入を防止すると共に鉛系半田
２の酸化を防ぎ、前記半導体チップ３の熱疲労寿命を確
保していた。
また、前記熱硬化型樹脂７に要求される特性として
は、応力が低く純度の高い、熱膨張係数の小さいものを
必要としていた。
は、応力が低く純度の高い、熱膨張係数の小さいものを
必要としていた。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記従来技術においては、熱硬化型樹
脂の低応力を実現するために長時間の熱硬化と加硫が必
要であり、バッチ生産となるため半導体装置の生産性が
非常に悪く、さらに熱膨張係数を小さくするために前記
熱硬化型樹脂にシリカを充填する手段があるが、粘度が
上がり作業性が非常に悪く、また高純度のためにコスト
が非常に高いものとなってしまうという重大な課題を有
していた。さらに従来から封止材料としてシリコン樹脂
が知られていたが、シリコン樹脂は気体や水分を通しや
すく、これによって耐久性を高くすることは困難である
という課題を有していた。
脂の低応力を実現するために長時間の熱硬化と加硫が必
要であり、バッチ生産となるため半導体装置の生産性が
非常に悪く、さらに熱膨張係数を小さくするために前記
熱硬化型樹脂にシリカを充填する手段があるが、粘度が
上がり作業性が非常に悪く、また高純度のためにコスト
が非常に高いものとなってしまうという重大な課題を有
していた。さらに従来から封止材料としてシリコン樹脂
が知られていたが、シリコン樹脂は気体や水分を通しや
すく、これによって耐久性を高くすることは困難である
という課題を有していた。
本発明は、前記従来技術の課題を解決するために、半
導体装置の気密防止のための熱硬化型樹脂を必要とせず
に、内部に収容する半導体チップの熱疲労寿命を大幅に
向上させると共に、著しく生産性を向上させることがで
きる低コストの半導体装置を提供することを目的とする
ものである。
導体装置の気密防止のための熱硬化型樹脂を必要とせず
に、内部に収容する半導体チップの熱疲労寿命を大幅に
向上させると共に、著しく生産性を向上させることがで
きる低コストの半導体装置を提供することを目的とする
ものである。
［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明の半導体装置は、良
熱伝導性金属片と該金属片に鉛系半田で固着され、かつ
樹脂で封止された半導体チップであって、前記樹脂は内
部層がシリコン系樹脂からなり、表面がフッ素系樹脂膜
で被覆されてなることを特徴とする。
熱伝導性金属片と該金属片に鉛系半田で固着され、かつ
樹脂で封止された半導体チップであって、前記樹脂は内
部層がシリコン系樹脂からなり、表面がフッ素系樹脂膜
で被覆されてなることを特徴とする。
前記構成においては、内部層のシリコン系樹脂と、表
面のフッ素系樹脂膜との界面において、シリコン系樹脂
とフッ素系樹脂とが相溶化してなる半導体装置とするこ
とが好ましい。
面のフッ素系樹脂膜との界面において、シリコン系樹脂
とフッ素系樹脂とが相溶化してなる半導体装置とするこ
とが好ましい。
次に本発明の半導体装置の製造方法は、良熱伝導性金
属片と該金属片に鉛系半田で固着された半導体チップ
を、まずシリコン系樹脂で封止し、次にフッ素系樹脂を
溶解する溶媒であってかつシリコン系樹脂を溶解させる
溶媒とフッ素系樹脂を少なくとも含む塗料組成物を用い
て、前記シリコン系樹脂封止部の表面をコーティング
し、しかる後前記溶媒を揮散させることを特徴とする。
属片と該金属片に鉛系半田で固着された半導体チップ
を、まずシリコン系樹脂で封止し、次にフッ素系樹脂を
溶解する溶媒であってかつシリコン系樹脂を溶解させる
溶媒とフッ素系樹脂を少なくとも含む塗料組成物を用い
て、前記シリコン系樹脂封止部の表面をコーティング
し、しかる後前記溶媒を揮散させることを特徴とする。
［作用］ 上記本発明の半導体の構成によれば、封止樹脂は、内
部層がシリコン系樹脂からなり、表面がフッ素系樹脂膜
で被覆されているという複合形であるので、半導体チッ
プが大型化しても、半導体組成と樹脂組成が近似してい
るため膨脹係数が近似しているとともに、不純物が少な
く、またシリコンゴムを用いた場合には内部応力の歪み
を吸収することができ優れた樹脂封止ができる。そし
て、シリコン系樹脂のみでは、湿気を通過させてしまう
が、表面がフッ素系樹脂膜で被覆されているので、湿気
やその他の気体の侵入を効果的に防ぐことができる。そ
の結果、内部に収容する半導体チップの熱疲労寿命を大
幅に向上することができる。
部層がシリコン系樹脂からなり、表面がフッ素系樹脂膜
で被覆されているという複合形であるので、半導体チッ
プが大型化しても、半導体組成と樹脂組成が近似してい
るため膨脹係数が近似しているとともに、不純物が少な
く、またシリコンゴムを用いた場合には内部応力の歪み
を吸収することができ優れた樹脂封止ができる。そし
て、シリコン系樹脂のみでは、湿気を通過させてしまう
が、表面がフッ素系樹脂膜で被覆されているので、湿気
やその他の気体の侵入を効果的に防ぐことができる。そ
の結果、内部に収容する半導体チップの熱疲労寿命を大
幅に向上することができる。
また本発明の半導体の好ましい構成によれば、内部層
のシリコン系樹脂と、表面のフッ素系樹脂膜との界面に
おいて、シリコン系樹脂とフッ素系樹脂とが相溶化して
いるので、シリコン系樹脂とフッ素系樹脂との密着一体
化に優れた半導体装置とすることができる。
のシリコン系樹脂と、表面のフッ素系樹脂膜との界面に
おいて、シリコン系樹脂とフッ素系樹脂とが相溶化して
いるので、シリコン系樹脂とフッ素系樹脂との密着一体
化に優れた半導体装置とすることができる。
また本発明の製造方法によれば、前記本発明の半導体
を効率良く、かつ低コストで生産性の高い半導体装置を
得ることができる。
を効率良く、かつ低コストで生産性の高い半導体装置を
得ることができる。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を用いてさらに具体的
に説明する。
に説明する。
第１図は本発明一実施態様における半導体装置の断面
図を示すものである。第１図において、１は良熱伝導性
の金属片、２は鉛系半田、３は半導体チップ、４は外部
電極に接続される端子、５は半導体チップ３と端子４を
接続する導電性ワイヤー、６はは半導体チップを保護す
るシリコン系樹脂（たとえばシリコーンゴム）のチップ
コート材、８は疎水性の膜、９はフッ素系ポリマー膜で
ある。
図を示すものである。第１図において、１は良熱伝導性
の金属片、２は鉛系半田、３は半導体チップ、４は外部
電極に接続される端子、５は半導体チップ３と端子４を
接続する導電性ワイヤー、６はは半導体チップを保護す
るシリコン系樹脂（たとえばシリコーンゴム）のチップ
コート材、８は疎水性の膜、９はフッ素系ポリマー膜で
ある。
そして、前記樹脂は内部層がシリコーンゴム６からな
り、表面がフッ素系樹脂膜９で被覆されている。
り、表面がフッ素系樹脂膜９で被覆されている。
前記において、シリコン樹脂またはシリコーンゴム
は、ジメチルポリシロキサン系、ジフェニルポリシロキ
サン系、またはその共重合体など各種のシリコーン系樹
脂を使用することができる。またフッ素系ポリマー膜
は、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチ
レン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−
テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン
−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ポリクロロト
リフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ま
たはこれらの共重合体、混合体などその種類は問わな
い。溶媒に溶解させることからすると、共重合体系のほ
うが好ましい。
は、ジメチルポリシロキサン系、ジフェニルポリシロキ
サン系、またはその共重合体など各種のシリコーン系樹
脂を使用することができる。またフッ素系ポリマー膜
は、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチ
レン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−
テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン
−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ポリクロロト
リフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ま
たはこれらの共重合体、混合体などその種類は問わな
い。溶媒に溶解させることからすると、共重合体系のほ
うが好ましい。
次に本発明においては、内部層のシリコン系樹脂と、
表面のフッ素系樹脂膜との界面において、シリコン系樹
脂とフッ素系樹脂とが相溶化していることである。第１
図においては、疎水性の膜８がこれを示す。
表面のフッ素系樹脂膜との界面において、シリコン系樹
脂とフッ素系樹脂とが相溶化していることである。第１
図においては、疎水性の膜８がこれを示す。
次に本発明の製造方法においては、良熱伝導性金属片
１の該金属片１に鉛系半田２で固着された半導体チップ
３を、まずシリコン系樹脂６で封止し、次にフッ素系樹
脂９を溶解する溶媒であってかつシリコン系樹脂６を溶
解させる溶媒とフッ素系樹脂９を少なくとも含む塗料組
成物を用いて、前記シリコン系樹脂６の表面をコーティ
ングし、しかる後前記溶媒を揮散させる。
１の該金属片１に鉛系半田２で固着された半導体チップ
３を、まずシリコン系樹脂６で封止し、次にフッ素系樹
脂９を溶解する溶媒であってかつシリコン系樹脂６を溶
解させる溶媒とフッ素系樹脂９を少なくとも含む塗料組
成物を用いて、前記シリコン系樹脂６の表面をコーティ
ングし、しかる後前記溶媒を揮散させる。
前記において、フッ素系樹脂９を溶解する溶媒であっ
てかつシリコン系樹脂６を溶解させる溶媒は、その種類
を問わずいかなるものでも使用できる。たとえばハロゲ
ンを含む有機溶媒などがある。具体的にはダイキン工業
社製MS171（フッ素系樹脂を固形分として２〜３重量％
含む）。このような相溶化溶媒を用いてコーティングす
ると、シリコン系樹脂とフッ素系樹脂膜との界面におい
て、シリコン系樹脂とフッ素系樹脂とが相溶化した疎水
性の膜８が効率良く得られる。
てかつシリコン系樹脂６を溶解させる溶媒は、その種類
を問わずいかなるものでも使用できる。たとえばハロゲ
ンを含む有機溶媒などがある。具体的にはダイキン工業
社製MS171（フッ素系樹脂を固形分として２〜３重量％
含む）。このような相溶化溶媒を用いてコーティングす
ると、シリコン系樹脂とフッ素系樹脂膜との界面におい
て、シリコン系樹脂とフッ素系樹脂とが相溶化した疎水
性の膜８が効率良く得られる。
また前記製造方法においては、溶媒の揮散は常温でも
よいし、加熱（たとえば150℃程度以下の温度）でもよ
い。
よいし、加熱（たとえば150℃程度以下の温度）でもよ
い。
以上のように構成された半導体装置について、以下そ
の動作を説明する。
の動作を説明する。
まず良熱伝導性の金属片１上に鉛系半田２を介して固
着された半導体チップ３に電圧が印加され動作状態にな
ると、発生した熱によりフッ素系ポリマー膜９と溶媒
（シリコーンゴムとフッ素系樹脂の相溶溶媒）の混合物
が、前記半導体チップ３を保護するためのシリコーンゴ
ムよりなるチップコート材６表面の分子密度を高くし、
疎水性の膜８とフッ素系ポリマー膜９を形成することに
より、半導体装置の外部からの水分の進入が防止され、
内部に収容する半導体チップ３の熱疲労寿命が大幅に向
上する。
着された半導体チップ３に電圧が印加され動作状態にな
ると、発生した熱によりフッ素系ポリマー膜９と溶媒
（シリコーンゴムとフッ素系樹脂の相溶溶媒）の混合物
が、前記半導体チップ３を保護するためのシリコーンゴ
ムよりなるチップコート材６表面の分子密度を高くし、
疎水性の膜８とフッ素系ポリマー膜９を形成することに
より、半導体装置の外部からの水分の進入が防止され、
内部に収容する半導体チップ３の熱疲労寿命が大幅に向
上する。
［発明の効果］ 以上説明した本発明の半導体の構成によれば、封止樹
脂は、内部層がシリコン系樹脂からなり、表面がフッ素
系樹脂膜で被覆されているという複合形であるので、半
導体チップが大型化しても、半導体組成と樹脂組成が近
似しているため膨脹係数が近似しているとともに、不純
物が少なく、またシリコンゴムを用いた場合には内部応
力の歪みを吸収することができ、優れた樹脂封止ができ
る。そして、シリコン系樹脂のみでは、湿気を通過させ
てしまうが、表面がフッ素系樹脂膜で被覆されているの
で、湿気やその他の気体の侵入を効果的に防ぐことがで
きる。その結果、内部に収容する半導体チップの熱疲労
寿命を大幅に向上することができるという顕著な効果を
達成することができる。
脂は、内部層がシリコン系樹脂からなり、表面がフッ素
系樹脂膜で被覆されているという複合形であるので、半
導体チップが大型化しても、半導体組成と樹脂組成が近
似しているため膨脹係数が近似しているとともに、不純
物が少なく、またシリコンゴムを用いた場合には内部応
力の歪みを吸収することができ、優れた樹脂封止ができ
る。そして、シリコン系樹脂のみでは、湿気を通過させ
てしまうが、表面がフッ素系樹脂膜で被覆されているの
で、湿気やその他の気体の侵入を効果的に防ぐことがで
きる。その結果、内部に収容する半導体チップの熱疲労
寿命を大幅に向上することができるという顕著な効果を
達成することができる。
また本発明の半導体の好ましい構成によれば、内部層
のシリコン系樹脂と、表面のフッ素系樹脂膜との界面に
おいて、シリコン系樹脂とフッ素系樹脂とが相溶化して
いるので、シリコン系樹脂とフッ素系樹脂との密着一体
化に優れた半導体装置とすることができる。
のシリコン系樹脂と、表面のフッ素系樹脂膜との界面に
おいて、シリコン系樹脂とフッ素系樹脂とが相溶化して
いるので、シリコン系樹脂とフッ素系樹脂との密着一体
化に優れた半導体装置とすることができる。
また本発明の製造方法によれば、前記本発明の半導体
を効率良く、かつ低コストで生産性の高い半導体装置を
得ることができる。
を効率良く、かつ低コストで生産性の高い半導体装置を
得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す半導体装置の断面図、
第２図は従来の半導体装置を示す断面図である。 １……良熱伝導性の金属片、２……鉛系半田、３……半
導体チップ、４……端子、５……導電性ワイヤー、６…
…チップコート材、７……熱硬化型樹脂、８……疎水性
の膜、９……フッ素系ポリマー。
第２図は従来の半導体装置を示す断面図である。 １……良熱伝導性の金属片、２……鉛系半田、３……半
導体チップ、４……端子、５……導電性ワイヤー、６…
…チップコート材、７……熱硬化型樹脂、８……疎水性
の膜、９……フッ素系ポリマー。
Claims (3)
- 【請求項１】良熱伝導性金属片と該金属片に鉛系半田で
固着され、かつ樹脂で封止された半導体チップであっ
て、前記樹脂は内部層がシリコン系樹脂からなり、表面
がフッ素系樹脂膜で被覆されてなることを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項２】内部層のシリコン系樹脂と、表面のフッ素
系樹脂膜との界面において、シリコン系樹脂とフッ素系
樹脂とが相溶化してなる請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】良熱伝導性金属片と該金属片に鉛系半田で
固着された半導体チップを、まずシリコン系樹脂で封止
し、次にフッ素系樹脂を溶解する溶媒であってかつシリ
コン系樹脂を溶解させる溶媒とフッ素系樹脂を少なくと
も含む塗料組成物を用いて、前記シリコン系樹脂封止部
の表面をコーティングし、しかる後前記溶媒を揮散させ
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 |
|---|---|---|---|
| JP2096891A JP2795961B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2096891A JP2795961B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03293750A JPH03293750A (ja) | 1991-12-25 |
| JP2795961B2 true JP2795961B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=14177007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2096891A Expired - Fee Related JP2795961B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2795961B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9397033B2 (en) | 2014-06-06 | 2016-07-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor device |
-
1990
- 1990-04-12 JP JP2096891A patent/JP2795961B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9397033B2 (en) | 2014-06-06 | 2016-07-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03293750A (ja) | 1991-12-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |