JP2839948B2 - 半導体装置の耐湿性改良方法 - Google Patents

半導体装置の耐湿性改良方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体装置の耐湿性改良方法に関するもの
であって、より詳しくは、特定の方法により形成された
粗面を介して箱形樹脂成形体と蓋材を接着する半導体装
置の耐湿性改良方法に関する。
(従来の技術及びその問題点) IC、LSIなどの半導体素子は、周囲の温度や湿度の変
化、あるいは微細なゴミやほこりに影響され、その特性
が微妙に変化してしまうことや、機械的振動や衝撃によ
って破損し易いことなどの理由で半導体素子を封止した
パッケージとして使用に供されている。
パッケージ方式としては、大別して気密封止方式と樹
脂封止方式とに分けられ、気密封止方式では、一般的に
はセラミックスが用いられているが、熱硬化性樹脂を用
いることも試みられている。気密封止方式で熱硬化性樹
脂を用いる場合には、予め金型にリードフレームをセッ
トし、トランスファーまたは射出成形で一体化した後、
リードフレームに設けられたアイランド上に半導体素子
をダイボンディングし、さらに半導体素子からリードフ
レームのインナーリードにワイヤボンディングして形成
される。
その後、樹脂成形体の上面に透明あるいは不透明な合
成樹脂板などの蓋材を接着剤によって固着し、気密封止
を行うものであるが、このような封止手段を講じても、
時間の経過に伴ないパッケージ内部に微量の水分が浸入
し、半導体素子の機能を低下せしめ、やがては使用不能
の状態となってしまうという問題点があった。
本発明者らは、前記パッケージ内部に微量の水分が浸
入する原因を解析し、その原因の一つとして、樹脂成形
体と蓋材との接着部界面から経時に伴ない微量の水分が
浸入するという事実をつきとめた。
(発明の目的) そこで、本発明の目的は、箱形樹脂成形体と蓋材の接
着部からの水分の侵入を有効に防止し、半導体装置の耐
湿性を改良する方法を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、前記目的を達成するために提案されたもの
であって、半導体装置を形成する箱形樹脂成形体の蓋材
接着部分に特定の方法で微細な無数の粗面を形成させ、
接着界面を凹凸面に変えることにより、水分浸入のパス
(長さ)を増大させて耐湿性を改良するとともに、接着
面積の増加による接着力の向上を図ることを特徴とする
ものである。
すなわち、本発明によれば、半導体素子を気密封入す
る中空パッケージの耐湿性改良方法であって、箱形樹脂
成形体および/または蓋材の接着面に、研磨材を混入し
た水を噴射せしめることにより粗さ0.5ないし500μmの
粗面を形成し、該粗面を介して箱形樹脂成形体と蓋材を
接着することを特徴とする半導体装置の耐湿性改良方法
が提供される。
また、本発明によれば、半導体素子を機密封入する中
空パッケージの耐湿性改良方法であって、箱形樹脂成形
体および/または蓋材の接着面に、箱形樹脂成形体およ
び/または蓋材の成形時に、金型の所定の場所に形成さ
れた粗さ0.5ないし500μmの粗面を転写し、該粗面を介
して箱形樹脂成形体と蓋材を接着することを特徴とする
半導体装置の耐湿性改良方法が提供される。
(発明の好適な態様の説明) 本発明に係る箱形樹脂成形体の蓋接着部および/また
は蓋材の接着面に粗面を形成した半導体装置の一例を示
す第1図において、1は熱硬化性樹脂からなる箱形樹脂
成形体、2は42アロイ、銅合金などからなるリードフレ
ーム、3は半導体装置を密封するための蓋接着部、4は
接着部、5は蓋材、6は半導体装置、7は半導体素子と
リードフレームのボンディングワイヤーである。
本発明における重要な技術的特徴は、この半導体装置
における蓋接着部3および/または蓋材の接着部5′、
つまり蓋材のうち接着剤4と接触する面に上記特定の方
法で粗面を形成することにある。接着部に粗面を形成す
ることによって、接着面のパスを長くし、しかも該粗面
の凹凸形状に対応して接着剤による接着が行われるた
め、接着界面は平面ではなく、微細な無数の凹凸界面を
呈し、その凹凸界面が水分の浸入を有効に阻止し、かつ
接着強度もすぐれたものとなる。第3図は、接着部の断
面を拡大図で示すものである。蓋接着部3は、樹脂成形
体1の上面全体に形成される必要はなく、例えば、第2
図に示されるような樹脂成形体1の内部に段部を形成す
るように設けられていてもよい。粗面は0.5ないし500/
μm、好ましくは、3ないし20μmの範囲で形成される
ことが望ましい。
接着剤としては、通常エポキシ系、イミド系あるいは
アクリル系の樹脂接着剤が使用されるが、微細な凹凸形
状で構成される粗面に的確に流動し、緻密な凹凸界面を
形成する点で軟化温度が100℃以下、エポキシ当量が75
ないし200の芳香族アミン化合物のポリグリシジル化合
物系のエポキシ樹脂が好ましく使用される。
本発明における他の重要な技術的特徴は、前記粗面を
形成する方法として、粗面形成部に研磨材を混入した水
を噴射するか、あるいは、金型の所定箇所に予め粗面を
形成しておき、箱形樹脂成形体、および蓋体を成形する
際に、該粗面を転写した成形物とすることにある。
半導体装置は、水分と同時に異物(ゴミ)の混入を極
端にきらうものであり、異物の大きさが5μ程度でも、
正常な作動が行われなくなる。したがって、粗面の形成
を通常の研磨方法、たとえばサンドブラスト法などで行
った場合には、たとえば粗面形成後の清掃を十分に行っ
たとしても、微細な異物を除去しきれずに残存すること
が考えられ、本発明の目的を達成するには好ましい方法
とは言えない。
研磨材を混入した水を噴射する方法としては、通常ポ
ンプを用いて研磨材をタンク内で水に均一に混入し、こ
れを圧縮空気を用いて噴射ガスのノズルから噴射し、噴
射液を上記タンクに回収して循環使用する方法がとられ
る。
研磨材の種類は限定されるものではないが、本発明の
目的を達成するためには、アランダム、ガラスビーズ、
樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)など
を粉砕したもの、などが推奨される。また研磨材の粒子
の大きさは、箱型樹脂成形体の蓋接着部および/または
蓋材の接着面に所望する粗面の度合いに応じてある程度
選ばれ、通常20ないし400メッシュの範囲のものが使用
される。さらに所望する粗面を形成するための条件とし
ては、研磨材に水を混入する割合が5ないし40容量%、
圧縮空気の圧力が1ないし10kgf/cm2、噴射距離が5な
いし50cm、噴射時間が5秒ないし60秒であることが好ま
しいものとして推奨される。
さらに、この方法によって粗面を形成することによ
り、樹脂成形体および蓋材の接着面における離型剤や可
塑剤などを除去するための表面処理が同時に達成でき
る。
また、本発明において、粗面を形成する他の方法は、
樹脂成形体および蓋材を成形するための金型の所定の位
置に予め粗面を形成しておき、成形と同時に所定の位置
に粗面を転写した成形体を得るものである。
金型内に粗面を形成する方法は、自体公知の方法で任
意に行うことができる。
本発明において、蓋財としては、接着部に粗面を形成
できる点で透明なプラスチック板を使用することが好ま
しいが、箱形樹脂成形体の蓋接着部に粗面を形成する場
合には、蓋材には必ずしも粗面の形成しなくとも発明の
目的は達成されるため、蓋材として石英ガラス板、サフ
ァイヤ板、透明アルミナ板、着色ガラス板、セラミック
板などの透明ないし半透明蓋材を使用することもでき
る。
半導体装置の主体をなす箱型樹脂成形体は、リードフ
レームを予め金型内の所定の位置にインサートしてお
き、ビスフェノールA型、ノボラック型、グリシジルア
ミン型などのエポキシ樹脂、ポリアミノビスマレイミ
ド、ポリピロメリットイミドなどのポリイミド樹脂、フ
ェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性
樹脂を射出あるいはトランスファー成形によって一体化
することによってえられる。
この場合の成形条件は、使用する樹脂によっても異な
るが、エポキシ樹脂の場合を例にとると、通常、圧力が
10ないし500kg/cm2、温度が150ないし200℃、時間が1
ないし5分の条件での成形が好ましい。
(発明の効果) 本発明によれば、半導体装置を構成する箱型樹脂形成
体の蓋接着部および/または蓋材の接着面に0.5ないし5
00μm程度の微細な粗面を形成し、樹脂成形体と蓋材と
を接着剤を用いて接着することにより、気密性ならびに
耐湿性にすぐれた半導体装置が提供され、また前記粗面
を形成する方法として、該粗面形成面に研磨材を混入し
た水を噴射する方法による場合は、研磨によって粉体が
飛散することがなく、高いクリーン度が要求される半導
体装置を粉塵(ゴミ)によって機能を低下させることが
ない。さらに、この方法によれば、成形体の表面に付着
している可塑剤や離型剤を除去するための表面処理をも
同時に達成しうるものとなる。
また、粗面を形成する方法として、樹脂成形体および
蓋材を成形するための金型の所定の位置に、予め粗面を
形成しておき、成形と同時に成形体の所定位置に粗面を
転写する方法による場合には、箱形樹脂成形体および蓋
材の成形と同時に所定位置に粗面が形成されるため、後
処理によって粗面を形成させる方法に比較して効率的で
あるばかりでなく、研磨による粉塵の飛散がなく、この
方法においてもクリーン度の高い半導体装置を提供する
ことができる。
(実施例) 以下実施例により本発明を詳細に説明する。
なお、実施例において、半導体装置への水分の浸入度
は下記の方法によって評価した。
透明蓋材で封入したパッケージを市販のプレッシャー
フッカー試験機に入れ、温度121℃、湿度100%RH、ゲー
ジ圧力1kg/cm2で5時間の加熱加圧後に取り出し、常温
下で透明蓋材の内側に浸入水分による結露ができるかど
うかを調べた。結露が認められないものは浸入水分が僅
かなものであり、このものについては、結露が認められ
るまで5時間ずつの加熱加圧を続けた。
したがって、本発明において、パッケージの耐湿性の
優劣は、透明蓋材の内側に結露が認められるまでの加熱
加圧時間の長短で判定される。
実施例1 研磨材として300メッシュのガラスビーズを20容量%
を含む研磨液を噴射ガンにより噴射し、粗面処理を施し
た。この際圧縮空気の圧力は3kgf/cm2、処理面と噴射ガ
ンのノズル間距離を50cmとした。処理面の凹凸は表面粗
さ計で測定し、凹凸ピーク値が約100μm、平均値は30
μm程度であった。
実施例2 成形用金型の所定の位置に予め粗面を形成し、トラン
スファー成形機にて箱形樹脂成形体を成形した。成形体
は予め金型に形成された粗面が転写され粗面の平均凹凸
は約200μmであった。
比較例1 箱型樹脂成形体の成形において前述の実施例2に用い
た予め粗面を形成した金型の代わりに、粗面を形成しな
い金型を用いてトランスファー成形を行った。
実施例1,2、比較例ともに蓋材には粗面を形成しなか
った。箱型樹脂成形体と蓋材の気密封止には、同一の熱
硬化型の接着剤を用いた。
結果を表1に示す。
但し、PCT耐久時間は、透明蓋材の内部に結露の有無
を目視で判定し、各々結露が認められた時間から5時間
引いて求め、30個の平均値として示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の耐湿性を改良した半導体装置の一例
を示す断面図、 第2図は、蓋接着部の他の一例を示す断面図、 第3図は、接着部を拡大図で示す断面図である。 図中、1……箱型樹脂成形体 2……リードフレーム 3……樹脂成形体の蓋接着部 4……接着剤 5……蓋材 5′……蓋材の接着部 6……半導体素子 7……ボンディングワイヤー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−3617(JP,A) 特開 平1−310563(JP,A) 特開 平2−66963(JP,A) 実開 昭56−161351(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 23/08 H01L 23/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体素子を気密封入する中空パッケージ
    の耐湿性改良方法であって、箱形樹脂成形体および/ま
    たは蓋材の接着面に、研磨材を混入した水を噴射せしめ
    ることにより粗さ0.5ないし500μmの粗面を形成し、該
    粗面を介して箱形樹脂成形体と蓋材を接着することを特
    徴とする半導体装置の耐湿性改良方法。
  2. 【請求項2】半導体素子を気密封入する中空パッケージ
    の耐湿性改良方法であって、箱形樹脂成形体および/ま
    たは蓋材の接着面に、箱形樹脂成形体および/または蓋
    材の成形時に、金型の所定の場所に形成された粗さ0.5
    ないし500μmの粗面を転写し、該粗面を介して箱形樹
    脂成形体と蓋材を接着することを特徴とする半導体装置
    の耐湿性改良方法。
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