JP3207286B2 - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は樹脂封止型半導体装置に
係り、特に耐湿性、放熱性などの向上を目的として設け
られた金属材を具備した樹脂封止型半導体装置に関す
る。
係り、特に耐湿性、放熱性などの向上を目的として設け
られた金属材を具備した樹脂封止型半導体装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、樹脂封止型半導体装置はトランス
ファ成型法によって得られていた。この方法は、エポキ
シ樹脂および充填剤などを主体としたエポキシ成型材料
等の未硬化樹脂を、加熱して溶融させ、トランスファ成
型機を用いて金型に注入し、高温高圧状態で成型して、
硬化することにより、例えばリードフレームに搭載され
た半導体チップを封止する方法である。この方法で製造
される樹脂封止型半導体装置は、半導体チップをエポキ
シ樹脂組成物が完全に覆うため信頼性に優れており、ま
た金型で緻密に成型するためパッケ―ジの外観も良好で
あることから、現在ではほとんどの樹脂封止型半導体装
置はこの方法で製造されている。
ファ成型法によって得られていた。この方法は、エポキ
シ樹脂および充填剤などを主体としたエポキシ成型材料
等の未硬化樹脂を、加熱して溶融させ、トランスファ成
型機を用いて金型に注入し、高温高圧状態で成型して、
硬化することにより、例えばリードフレームに搭載され
た半導体チップを封止する方法である。この方法で製造
される樹脂封止型半導体装置は、半導体チップをエポキ
シ樹脂組成物が完全に覆うため信頼性に優れており、ま
た金型で緻密に成型するためパッケ―ジの外観も良好で
あることから、現在ではほとんどの樹脂封止型半導体装
置はこの方法で製造されている。
【０００３】さらに、近年半導体装置の高集積化に伴う
半導体チップの大型化によって、樹脂封止型半導体装置
のパッケ―ジについても大型化が進む一方、実装スペー
スの微細化に伴いパッケージは薄型化の傾向を強めてお
り、この傾向は今後益々強くなっていくと考えられる。
しかしながらトランスファ成型法においては、このよう
な傾向に対応しチップへの応力を低減する観点から、封
止樹脂の低弾性率化、低熱膨張率化を目指していろいろ
な試みがなされているものの、低弾性率、低熱膨張率を
有し、かつ、パッケージ精度が高く、十分な信頼性を得
ることのできる封止樹脂は見出されていない。また、従
来のトランスファ成型法では、薄型パッケージに対応し
た高信頼性の樹脂封止方法は存在せず、特に薄型化が進
み、パッケージ厚が１mm以下程度になると、溶融した樹
脂の流れによってチップとリードフレームとを接続する
ボンディングワイヤが変形を起こし、隣接するボンディ
ングワイヤとの接触が生じやすく、かつ、チップの大型
化に伴い、ダイパッドのサイズが大きくなり、ダイパッ
ドの上下での樹脂の流速ずれにより傾いたり未充填が発
生したり、また内部に発生したボイドにより耐湿性が低
下するという問題があった。なおこの問題はワイヤボン
ディング法を採用した場合、フィルムキャリアなどのリ
ードの先端にバンプ等を介して直接、チップとの電気的
接続を行ういわゆるインナーリードボンディング法を採
用した場合においても同様の問題があった。
半導体チップの大型化によって、樹脂封止型半導体装置
のパッケ―ジについても大型化が進む一方、実装スペー
スの微細化に伴いパッケージは薄型化の傾向を強めてお
り、この傾向は今後益々強くなっていくと考えられる。
しかしながらトランスファ成型法においては、このよう
な傾向に対応しチップへの応力を低減する観点から、封
止樹脂の低弾性率化、低熱膨張率化を目指していろいろ
な試みがなされているものの、低弾性率、低熱膨張率を
有し、かつ、パッケージ精度が高く、十分な信頼性を得
ることのできる封止樹脂は見出されていない。また、従
来のトランスファ成型法では、薄型パッケージに対応し
た高信頼性の樹脂封止方法は存在せず、特に薄型化が進
み、パッケージ厚が１mm以下程度になると、溶融した樹
脂の流れによってチップとリードフレームとを接続する
ボンディングワイヤが変形を起こし、隣接するボンディ
ングワイヤとの接触が生じやすく、かつ、チップの大型
化に伴い、ダイパッドのサイズが大きくなり、ダイパッ
ドの上下での樹脂の流速ずれにより傾いたり未充填が発
生したり、また内部に発生したボイドにより耐湿性が低
下するという問題があった。なおこの問題はワイヤボン
ディング法を採用した場合、フィルムキャリアなどのリ
ードの先端にバンプ等を介して直接、チップとの電気的
接続を行ういわゆるインナーリードボンディング法を採
用した場合においても同様の問題があった。
【０００４】さらに、製造工程のインライン化の問題が
ある。すなわち半導体装置の製造工程では全自動化が進
んでおり、一本のラインで自動化して無人化されている
ものもある。しかし従来のトランスファ成型では半導体
デバイスの封止工程のインライン化は困難であり、ライ
ンをはずし、バッチ処理で製造が行われており、封止工
程をインラインで行うことが可能な新たな生産様式が求
められている。
ある。すなわち半導体装置の製造工程では全自動化が進
んでおり、一本のラインで自動化して無人化されている
ものもある。しかし従来のトランスファ成型では半導体
デバイスの封止工程のインライン化は困難であり、ライ
ンをはずし、バッチ処理で製造が行われており、封止工
程をインラインで行うことが可能な新たな生産様式が求
められている。
【０００５】しかも、パッケ―ジの種類も今後益々多様
化し、従来のトランスファ成型法で十分な対応ができな
くなることが予想され、このような状況の中で、多品種
少量生産ができるフレキシブルな生産様式の開発が望ま
れている。
化し、従来のトランスファ成型法で十分な対応ができな
くなることが予想され、このような状況の中で、多品種
少量生産ができるフレキシブルな生産様式の開発が望ま
れている。
【０００６】上述したように、従来のトランスファ成型
法は封止工程のインライン化には不向きであるうえ、今
後のパッケージの大型化、薄型化に対応することも困難
なためこれに代わる新たな生産様式が望まれていた。
法は封止工程のインライン化には不向きであるうえ、今
後のパッケージの大型化、薄型化に対応することも困難
なためこれに代わる新たな生産様式が望まれていた。
【０００７】そこで特開平４年第３４０２５８号等に
は、封止工程の自動化、インライン化が可能で、しかも
パッケージの大型化、薄型化に適し、パッケージ精度が
高くかつパッケージの高信頼性の要求にも対応した樹脂
封止型半導体装置の製造方法として、外部リード構成体
に接続された半導体チップの少なくとも能動面側に未硬
化樹脂からなる封止用樹脂シートを配置し、前記未硬化
樹脂からなる封止用樹脂シートを前記半導体チップに加
圧しながら硬化させる方法が提案されている。
は、封止工程の自動化、インライン化が可能で、しかも
パッケージの大型化、薄型化に適し、パッケージ精度が
高くかつパッケージの高信頼性の要求にも対応した樹脂
封止型半導体装置の製造方法として、外部リード構成体
に接続された半導体チップの少なくとも能動面側に未硬
化樹脂からなる封止用樹脂シートを配置し、前記未硬化
樹脂からなる封止用樹脂シートを前記半導体チップに加
圧しながら硬化させる方法が提案されている。
【０００８】この方法では、半導体チップおよび外部リ
ード構成体に対して均一に封止用樹脂シートを当接せし
めた状態で、熱または光により未硬化樹脂を溶融したの
ち加圧しつつ硬化するようにしているため、緻密な樹脂
封止を行うことができ、また封止用樹脂シートがあらか
じめ半導体チップおよび外部リード構成体に対して当接
せしめられた状態で封止が行われるため、トランスファ
成型法に比べ、未硬化樹脂の溶融時の粘度が大きくても
良好に封止を行うことができる。
ード構成体に対して均一に封止用樹脂シートを当接せし
めた状態で、熱または光により未硬化樹脂を溶融したの
ち加圧しつつ硬化するようにしているため、緻密な樹脂
封止を行うことができ、また封止用樹脂シートがあらか
じめ半導体チップおよび外部リード構成体に対して当接
せしめられた状態で封止が行われるため、トランスファ
成型法に比べ、未硬化樹脂の溶融時の粘度が大きくても
良好に封止を行うことができる。
【０００９】また、このように未硬化樹脂が良好な状態
で溶融硬化せしめられるため、得られるパッケージの機
械的強度が高く、半導体チップに対してパッケージが小
さい場合や、パッケージ厚が２mm以下程度の超薄型パッ
ケージの場合にもクラックの発生もなく良好に前記半導
体チップを封止することができる。
で溶融硬化せしめられるため、得られるパッケージの機
械的強度が高く、半導体チップに対してパッケージが小
さい場合や、パッケージ厚が２mm以下程度の超薄型パッ
ケージの場合にもクラックの発生もなく良好に前記半導
体チップを封止することができる。
【００１０】しかしながら、このような薄型パッケージ
の場合、吸湿速度が早いため、パッケージの実装時にク
ラックの発生を起こし易く、製品の信頼性の面で大きな
問題となる。
の場合、吸湿速度が早いため、パッケージの実装時にク
ラックの発生を起こし易く、製品の信頼性の面で大きな
問題となる。
【００１１】またチップで発生した熱は上下方向にパッ
ケージを伝わり、パッケージ表面と空気との間で熱伝達
が行われて外部に放出される。しかし、一般にパッケー
ジ表面と空気の間での熱伝達による熱移動量は少なく、
チップの温度を低くするために十分な量とはいえない。
ケージを伝わり、パッケージ表面と空気との間で熱伝達
が行われて外部に放出される。しかし、一般にパッケー
ジ表面と空気の間での熱伝達による熱移動量は少なく、
チップの温度を低くするために十分な量とはいえない。
【００１２】このため上述したような方法においては、
耐湿性および放熱性の向上等を目的として、金属材をパ
ッケージに埋め込んだり、あるいはパッケージの外側に
金属材を接合することも試みられている。
耐湿性および放熱性の向上等を目的として、金属材をパ
ッケージに埋め込んだり、あるいはパッケージの外側に
金属材を接合することも試みられている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
この金属材として圧延法で形成された表面粗さ０．００
５μm 以下程度のニッケル箔や銅箔などが用いられてお
り、高温工程で、剥離が生じ易く、逆にクラック発生の
原因になるという問題があった。
この金属材として圧延法で形成された表面粗さ０．００
５μm 以下程度のニッケル箔や銅箔などが用いられてお
り、高温工程で、剥離が生じ易く、逆にクラック発生の
原因になるという問題があった。
【００１４】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、パッケージの薄型化・大型化に際して耐湿性および
放熱性が良好で、しかも長期にわたって良好な信頼性を
有する樹脂封止型半導体装置を提供することを目的とす
る。
で、パッケージの薄型化・大型化に際して耐湿性および
放熱性が良好で、しかも長期にわたって良好な信頼性を
有する樹脂封止型半導体装置を提供することを目的とす
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体チップ
と、この半導体チップの少なくとも能動面側に一体的に
固着された封止用樹脂シートの硬化物からなる封止樹脂
層と、前記半導体チップに一端が接続され前記封止樹脂
層から導出された複数のリードと、前記封止樹脂層の内
部に埋め込まれるかあるいは前記封止樹脂層の外表面に
露呈せしめられた金属材とを具備した樹脂封止型半導体
装置において、前記金属材が電解ニッケル箔または電解
ニッケル銅箔で構成されていることを特徴とする樹脂封
止型半導体装置である。
と、この半導体チップの少なくとも能動面側に一体的に
固着された封止用樹脂シートの硬化物からなる封止樹脂
層と、前記半導体チップに一端が接続され前記封止樹脂
層から導出された複数のリードと、前記封止樹脂層の内
部に埋め込まれるかあるいは前記封止樹脂層の外表面に
露呈せしめられた金属材とを具備した樹脂封止型半導体
装置において、前記金属材が電解ニッケル箔または電解
ニッケル銅箔で構成されていることを特徴とする樹脂封
止型半導体装置である。
【００１６】また、前記金属材は少なくとも封止用樹脂
層と接する面の表面粗さが０．０１μm 以上好ましくは
０．０５〜１０μm であることを特徴とする樹脂封止型
半導体装置である。
層と接する面の表面粗さが０．０１μm 以上好ましくは
０．０５〜１０μm であることを特徴とする樹脂封止型
半導体装置である。
【００１７】ここで、金属材の表面粗さを０．０１μm
以上、好ましくは０．４５μm 以上と限定したのは、金
属材の表面粗さが小さすぎるとこの金属材と封止樹脂層
との密着性が不十分で、信頼性の良好な樹脂封止型半導
体装置が得られなくなるからである。一方、金属材の表
面粗さが大きすぎるとその加工精度が低下するので、金
属材の表面粗さは１０μm 以下とすることが望ましい。
以上、好ましくは０．４５μm 以上と限定したのは、金
属材の表面粗さが小さすぎるとこの金属材と封止樹脂層
との密着性が不十分で、信頼性の良好な樹脂封止型半導
体装置が得られなくなるからである。一方、金属材の表
面粗さが大きすぎるとその加工精度が低下するので、金
属材の表面粗さは１０μm 以下とすることが望ましい。
【００１８】本発明において、前記金属材の厚さは５μ
m 〜８０μm とするのが望ましく、さらには１０μm 〜
５０μm とするのが望ましい。ここで、金属材の厚さが
薄い場合は取扱いにくく、金属箔表面にしわが生じてし
まうことがある。また、金属材の厚さが厚い場合にはパ
ッケージの薄型化に対して不適当であり、パッケージの
重量が増大してしまうという問題がある。
m 〜８０μm とするのが望ましく、さらには１０μm 〜
５０μm とするのが望ましい。ここで、金属材の厚さが
薄い場合は取扱いにくく、金属箔表面にしわが生じてし
まうことがある。また、金属材の厚さが厚い場合にはパ
ッケージの薄型化に対して不適当であり、パッケージの
重量が増大してしまうという問題がある。
【００１９】また前記電解ニッケル箔あるいは電解ニッ
ケル銅箔は、金属製電着ドラムなどの支持体を電解めっ
き液に浸漬し電解めっき層を形成した後、支持体側から
剥離し巻きとることにより得られるものであり、表面粗
さが粗いという特徴を有する。 本発明の樹脂封止型半
導体装置は、未硬化樹脂からなる封止用樹脂シートを、
複数のリードを有する外部リード構成体に接続された半
導体チップの少なくとも能動面側に配置し、前記未硬化
樹脂からなる封止用樹脂シートを前記半導体チップに加
圧しながら硬化させることにより製造される。
ケル銅箔は、金属製電着ドラムなどの支持体を電解めっ
き液に浸漬し電解めっき層を形成した後、支持体側から
剥離し巻きとることにより得られるものであり、表面粗
さが粗いという特徴を有する。 本発明の樹脂封止型半
導体装置は、未硬化樹脂からなる封止用樹脂シートを、
複数のリードを有する外部リード構成体に接続された半
導体チップの少なくとも能動面側に配置し、前記未硬化
樹脂からなる封止用樹脂シートを前記半導体チップに加
圧しながら硬化させることにより製造される。
【００２０】すなわち、例えば半導体チップをバンプや
ボンディングワイヤを介して外部リード構成体であるフ
ィルムキャリアやリードフレームに接続し、この後例え
ば表面に金属材が接合された封止用樹脂シートを圧着ま
たは圧縮成型することにより，樹脂封止型半導体装置を
製造する。封止構造としては、半導体チップの上，下か
ら封止用樹脂シートにより圧着封止した構造、半導体チ
ップの能動面側のみから封止用樹脂シートを圧着封止
し、チップの裏面が露出した構造などが作成可能であ
る。このとき得られる樹脂封止型半導体装置のパッケー
ジ厚としては、未硬化樹脂からなる封止用樹脂シートの
硬化後において、２mm以下さらには１mm以下とすること
が好ましい。
ボンディングワイヤを介して外部リード構成体であるフ
ィルムキャリアやリードフレームに接続し、この後例え
ば表面に金属材が接合された封止用樹脂シートを圧着ま
たは圧縮成型することにより，樹脂封止型半導体装置を
製造する。封止構造としては、半導体チップの上，下か
ら封止用樹脂シートにより圧着封止した構造、半導体チ
ップの能動面側のみから封止用樹脂シートを圧着封止
し、チップの裏面が露出した構造などが作成可能であ
る。このとき得られる樹脂封止型半導体装置のパッケー
ジ厚としては、未硬化樹脂からなる封止用樹脂シートの
硬化後において、２mm以下さらには１mm以下とすること
が好ましい。
【００２１】このとき用いられる封止用樹脂シ―トは、
例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリフェニレ
ンスルフィド（ＰＰＳ）系樹脂、ポリヒドロキシフェニ
レンエーテル（ＰＰＯ）系樹脂、又はマレイミド樹脂、
液晶ポリマーなどの樹脂成分と、硬化剤又は架橋剤、触
媒、充填剤、その他の材料を粉砕、混合、溶融してロ―
ルにかけることにより、容易に作成することができる。
なお、耐湿信頼性の観点から、不純物をできるだけ低減
させた材料を用いるのが望ましい。また、ガラス織布な
どのクロスで強化したプリプレグを使用する場合は、樹
脂、硬化剤、触媒、充填剤、その他の材料をアセトンな
どの溶剤に溶解して適当な濃度の溶液を調製し、この溶
液を織布に塗布するか、溶液中に織布を含浸させ、放置
する、加熱する、又は減圧下におく等の方法により、溶
媒を揮発させればよい。
例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリフェニレ
ンスルフィド（ＰＰＳ）系樹脂、ポリヒドロキシフェニ
レンエーテル（ＰＰＯ）系樹脂、又はマレイミド樹脂、
液晶ポリマーなどの樹脂成分と、硬化剤又は架橋剤、触
媒、充填剤、その他の材料を粉砕、混合、溶融してロ―
ルにかけることにより、容易に作成することができる。
なお、耐湿信頼性の観点から、不純物をできるだけ低減
させた材料を用いるのが望ましい。また、ガラス織布な
どのクロスで強化したプリプレグを使用する場合は、樹
脂、硬化剤、触媒、充填剤、その他の材料をアセトンな
どの溶剤に溶解して適当な濃度の溶液を調製し、この溶
液を織布に塗布するか、溶液中に織布を含浸させ、放置
する、加熱する、又は減圧下におく等の方法により、溶
媒を揮発させればよい。
【００２２】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造に当
たって、半導体チップと封止用樹脂シートを一体的に成
型する具体的な方法としては、フィルムキャリアなどの
上に搭載された半導体チップの能動面側に封止用樹脂シ
―トを貼着し、圧縮成型して一体成型する方法、また前
述したように半導体チップと封止用樹脂シートを圧縮金
型内に設置し、上下から一体に圧縮成型する方法などが
挙げられる。このときボイドの発生を防止するために、
金型内を減圧することが望ましい。さらに、成型後にパ
ッケージの各種特性を向上するために、アフタ―キュア
を行うことが望ましい。
たって、半導体チップと封止用樹脂シートを一体的に成
型する具体的な方法としては、フィルムキャリアなどの
上に搭載された半導体チップの能動面側に封止用樹脂シ
―トを貼着し、圧縮成型して一体成型する方法、また前
述したように半導体チップと封止用樹脂シートを圧縮金
型内に設置し、上下から一体に圧縮成型する方法などが
挙げられる。このときボイドの発生を防止するために、
金型内を減圧することが望ましい。さらに、成型後にパ
ッケージの各種特性を向上するために、アフタ―キュア
を行うことが望ましい。
【００２３】なお、上述したような本発明の樹脂封止型
半導体装置の製造方法において、半導体チップを載置す
るフィルムキャリアなどの外部リード構成体および封止
用樹脂シートは、リ―ル方式で供給することができる。
例えば、両者がそれぞれ対応するようにリ―ルで供給
し、合体、封止することにより、半導体装置のアセンブ
リから封止までを連続工程で行うことができる。
半導体装置の製造方法において、半導体チップを載置す
るフィルムキャリアなどの外部リード構成体および封止
用樹脂シートは、リ―ル方式で供給することができる。
例えば、両者がそれぞれ対応するようにリ―ルで供給
し、合体、封止することにより、半導体装置のアセンブ
リから封止までを連続工程で行うことができる。
【００２４】
【作用】本発明によれば、耐熱性・放熱性等の向上のた
めに設けられる金属材として電解ニッケル箔あるいは電
解ニッケル銅箔または表面粗さが０．０１μm 以上の金
属材を用いているため、この金属材と封止樹脂層との密
着性が極めて良好である。したがって、耐湿性が良好で
信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を提供することが可
能となる。
めに設けられる金属材として電解ニッケル箔あるいは電
解ニッケル銅箔または表面粗さが０．０１μm 以上の金
属材を用いているため、この金属材と封止樹脂層との密
着性が極めて良好である。したがって、耐湿性が良好で
信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を提供することが可
能となる。
【００２５】なお、本発明で金属材の表面粗さが問題に
なるのは封止樹脂層に接触する面であるので、金属材が
封止樹脂層の外表面に露呈される場合は金属材の片面の
みが粗面化処理されていればよいが、金属材が封止樹脂
層の内部に埋め込まれる場合には両面に粗面化処理を行
った金属材が用いられる。
なるのは封止樹脂層に接触する面であるので、金属材が
封止樹脂層の外表面に露呈される場合は金属材の片面の
みが粗面化処理されていればよいが、金属材が封止樹脂
層の内部に埋め込まれる場合には両面に粗面化処理を行
った金属材が用いられる。
【００２６】さらに本発明では、半導体チップおよび外
部リード構成体に対して均一に封止用樹脂シートを当接
せしめた状態で、熱または光により未硬化樹脂を溶融し
たのち加圧しつつ硬化させて封止を行うことにより、緻
密な樹脂封止を行うことができる。
部リード構成体に対して均一に封止用樹脂シートを当接
せしめた状態で、熱または光により未硬化樹脂を溶融し
たのち加圧しつつ硬化させて封止を行うことにより、緻
密な樹脂封止を行うことができる。
【００２７】また前述したように、封止用樹脂シートが
あらかじめ半導体チップおよび外部リード構成体に対し
て当接せしめられた状態で封止が行われると、トランス
ファ成型法に比べ、未硬化樹脂の溶融時の粘度が大きく
ても良好に封止を行うことができる。従って熱あるいは
光の少量の供給により、未硬化樹脂を溶融硬化せしめ半
導体チップの封止を行うことが可能である。
あらかじめ半導体チップおよび外部リード構成体に対し
て当接せしめられた状態で封止が行われると、トランス
ファ成型法に比べ、未硬化樹脂の溶融時の粘度が大きく
ても良好に封止を行うことができる。従って熱あるいは
光の少量の供給により、未硬化樹脂を溶融硬化せしめ半
導体チップの封止を行うことが可能である。
【００２８】しかも、このように未硬化樹脂が良好な状
態で溶融硬化せしめられるため、得られるパッケージの
機械的強度が高く、半導体チップに対してパッケージが
小さい場合や、パッケージ厚が２mm以下程度の超薄型パ
ッケージの場合にもクラックの発生もなく良好に前記半
導体チップを封止することができる。
態で溶融硬化せしめられるため、得られるパッケージの
機械的強度が高く、半導体チップに対してパッケージが
小さい場合や、パッケージ厚が２mm以下程度の超薄型パ
ッケージの場合にもクラックの発生もなく良好に前記半
導体チップを封止することができる。
【００２９】このように本発明によれば、パッケージを
薄型化・大型化しても、長期にわたって良好な信頼性を
有する樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
薄型化・大型化しても、長期にわたって良好な信頼性を
有する樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
【００３０】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００３１】図１は、本発明実施例の樹脂封止型半導体
装置の製造工程を示す縦断面図である。この例では、表
１に示すような物性のエポキシ樹脂系組成物を用いて、
未硬化樹脂からなる厚さ１５０μm の封止用樹脂シート
１，２を作成し、図１(a) に示すように、この封止用樹
脂シート１，２の外側に厚さ２５μm 、表面粗さ（Ｒ
ａ）１．５μm の電解ニッケル箔からなる金属材１１を
一体化した。この後、フィルムキャリアのリード３にバ
ンプ４を介して接続された半導体チップ５を該封止用樹
脂シート１，２で挟んで、この封止用樹脂シート１，２
によりテスト用素子のＴＡＢ ＦＰ（１８４pin ，チッ
プサイズ２０×２０×０．２０mmを封止して封止樹脂層
７を形成し、図１(b) に示すようなパッケ―ジ構造の樹
脂封止型半導体装置を製造した。
装置の製造工程を示す縦断面図である。この例では、表
１に示すような物性のエポキシ樹脂系組成物を用いて、
未硬化樹脂からなる厚さ１５０μm の封止用樹脂シート
１，２を作成し、図１(a) に示すように、この封止用樹
脂シート１，２の外側に厚さ２５μm 、表面粗さ（Ｒ
ａ）１．５μm の電解ニッケル箔からなる金属材１１を
一体化した。この後、フィルムキャリアのリード３にバ
ンプ４を介して接続された半導体チップ５を該封止用樹
脂シート１，２で挟んで、この封止用樹脂シート１，２
によりテスト用素子のＴＡＢ ＦＰ（１８４pin ，チッ
プサイズ２０×２０×０．２０mmを封止して封止樹脂層
７を形成し、図１(b) に示すようなパッケ―ジ構造の樹
脂封止型半導体装置を製造した。
【００３２】 すなわち、まずヘンシェルミキサー中で、前記エポキシ
系樹脂組成物を、均一に分散させ、２本ロ−ルで混練し
てシ−ト状にし、表面粗さ（Ｒａ）１．５μmの電解ニ
ッケル箔からなる金属材１１を接合したのち、加熱状態
にして、冷えた刃を押し当てて所望の大きさに切断し、
上下の封止用樹脂シート１，２を作成した。
系樹脂組成物を、均一に分散させ、２本ロ−ルで混練し
てシ−ト状にし、表面粗さ（Ｒａ）１．５μmの電解ニ
ッケル箔からなる金属材１１を接合したのち、加熱状態
にして、冷えた刃を押し当てて所望の大きさに切断し、
上下の封止用樹脂シート１，２を作成した。
【００３３】次に、このようにして作成した封止用樹脂
シートを用いて樹脂封止を行うに際し、あらかじめ、図
１(a) に示すように外部リード構成体としてのフィルム
キャリアのリード３にバンプ４を介して接続された半導
体チップ５の能動面側および裏面側にそれぞれ未硬化樹
脂からなる封止用樹脂シート１，２を加熱状態で仮止め
した。
シートを用いて樹脂封止を行うに際し、あらかじめ、図
１(a) に示すように外部リード構成体としてのフィルム
キャリアのリード３にバンプ４を介して接続された半導
体チップ５の能動面側および裏面側にそれぞれ未硬化樹
脂からなる封止用樹脂シート１，２を加熱状態で仮止め
した。
【００３４】次いで、前記封止用樹脂シート１，２の外
周部を囲繞する金型装置を用意し、前記未硬化樹脂から
なる封止用樹脂シート１，２を前記半導体チップ５に加
圧しながら硬化せしめ、図１(b) に示すような樹脂封止
型半導体装置を製造した。
周部を囲繞する金型装置を用意し、前記未硬化樹脂から
なる封止用樹脂シート１，２を前記半導体チップ５に加
圧しながら硬化せしめ、図１(b) に示すような樹脂封止
型半導体装置を製造した。
【００３５】ここでは、２０×２０×０．５〜０．６mm
キャビティを有する金型装置を用いて上下から封止用樹
脂シート１，２で半導体チップ５をはさみ込み、１７５
℃、１０ｋｇ／ｃｍ2 で２０秒間加熱加圧して一体成型
を行った。続いて、１７５℃、４時間のアフタ―キュア
−後、８５℃、湿度８５％、１６８時間の吸湿処理、２
１５℃のＶＰＳ（ベーパーフェイズリフロー）処理を順
次行って、外観チェックおよび外部に達するクラック観
察を行い、素子不良の発生を調べた。さらに、−６５℃
〜２００℃の冷熱サイクルテストおよび１２７℃，２．
５気圧水蒸気中での不良チェック（プレッシャ―クッカ
―テスト）を実施して不良数を調べた。
キャビティを有する金型装置を用いて上下から封止用樹
脂シート１，２で半導体チップ５をはさみ込み、１７５
℃、１０ｋｇ／ｃｍ2 で２０秒間加熱加圧して一体成型
を行った。続いて、１７５℃、４時間のアフタ―キュア
−後、８５℃、湿度８５％、１６８時間の吸湿処理、２
１５℃のＶＰＳ（ベーパーフェイズリフロー）処理を順
次行って、外観チェックおよび外部に達するクラック観
察を行い、素子不良の発生を調べた。さらに、−６５℃
〜２００℃の冷熱サイクルテストおよび１２７℃，２．
５気圧水蒸気中での不良チェック（プレッシャ―クッカ
―テスト）を実施して不良数を調べた。
【００３６】なおここで金属材１１と封止用樹脂シート
１，２との一体化は、封止に先立ち行うようにしたが、
金型内で封止と同時に行うようにしてもよく、この場合
樹脂の回り込みもなく金属材１１の装着が極めて容易に
かつ良好に行われ得る。
１，２との一体化は、封止に先立ち行うようにしたが、
金型内で封止と同時に行うようにしてもよく、この場合
樹脂の回り込みもなく金属材１１の装着が極めて容易に
かつ良好に行われ得る。
【００３７】次に実施例２として、表面粗さ１．２μm
厚さ１８μm の電解ニッケル銅箔を金属材として用いた
ほかはすべて実施例１と同様にして封止を行った。
厚さ１８μm の電解ニッケル銅箔を金属材として用いた
ほかはすべて実施例１と同様にして封止を行った。
【００３８】また実施例３として、金属材１１としての
表面粗さ１．５μm 厚さ２５μm の電解ニッケル箔の表
面に、シリコーン変性エポキシ樹脂からなる耐熱塗料を
塗布して厚さ４μm の絶縁層１２を形成し、かつ金属材
１１の裏面側に封止用樹脂シート１，２を一体化したほ
かはすべて実施例１と同様にして封止を行った。
表面粗さ１．５μm 厚さ２５μm の電解ニッケル箔の表
面に、シリコーン変性エポキシ樹脂からなる耐熱塗料を
塗布して厚さ４μm の絶縁層１２を形成し、かつ金属材
１１の裏面側に封止用樹脂シート１，２を一体化したほ
かはすべて実施例１と同様にして封止を行った。
【００３９】さらにまた実施例４，５として、それぞれ
表面粗さ２．０μm 厚さ５０μm および表面粗さ１．０
μm 厚さ５０μm の電解ニッケル箔を金属材１１として
用いたほかはすべて実施例３と同様にして封止を行っ
た。
表面粗さ２．０μm 厚さ５０μm および表面粗さ１．０
μm 厚さ５０μm の電解ニッケル箔を金属材１１として
用いたほかはすべて実施例３と同様にして封止を行っ
た。
【００４０】また実施例６として、厚さ２００μm の封
止用樹脂シート１，２を使用し、半導体チップ５とリー
ドフレームのリード３とがボンディングワイヤ８を介し
て接続されたワイヤボンディングタイプの素子を封止す
るようにしたほかはすべて実施例１と同様にして封止を
行った。このときの樹脂封止型半導体装置の製造工程を
図３に縦断面的に示す。なお図中６はマウント剤層、１
０はリードフレームのダイパッドである。
止用樹脂シート１，２を使用し、半導体チップ５とリー
ドフレームのリード３とがボンディングワイヤ８を介し
て接続されたワイヤボンディングタイプの素子を封止す
るようにしたほかはすべて実施例１と同様にして封止を
行った。このときの樹脂封止型半導体装置の製造工程を
図３に縦断面的に示す。なお図中６はマウント剤層、１
０はリードフレームのダイパッドである。
【００４１】一方、比較例１として、表面粗さ０．００
５μm 厚さ５０μm の圧延ニッケル箔を金属材１１とし
て用いた他はすべて実施例１と同様にして封止を行っ
た。
５μm 厚さ５０μm の圧延ニッケル箔を金属材１１とし
て用いた他はすべて実施例１と同様にして封止を行っ
た。
【００４２】また比較例２として、表面粗さ０．００５
μm 厚さ２５μm の圧延ニッケル箔を金属材１１として
用いた他はすべて実施例６と同様にして封止を行った。
μm 厚さ２５μm の圧延ニッケル箔を金属材１１として
用いた他はすべて実施例６と同様にして封止を行った。
【００４３】得られた各樹脂封止型半導体装置について
実施例１と同様の評価を行った結果を表２に示す。
実施例１と同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００４４】 表２から明らかなように、実施例１〜６で得られた樹脂
封止型半導体装置においては、金属材の密着性が極めて
優れ、水分の侵入が大幅に抑制され、比較例に比べ吸水
率が小さい。また、吸湿処理、ＶＰＳ処理、プレッシャ
クッカーテストおよび冷熱サイクルテストの結果におい
て実施例は比較例に比べて優れ、比較例ではパッケージ
内部の水分の急激な気化によりＶＰＳ処理後外部に達す
るクラックが常に発生したのに対し、実施例はクラック
の発生およびパッケージ外観とも良好であった。また吸
湿処理後に、ＶＰＳ処理、冷熱サイクルテストおよびプ
レッシャークッカーテストを行っても不良の発生はほと
んど認められなかった。
封止型半導体装置においては、金属材の密着性が極めて
優れ、水分の侵入が大幅に抑制され、比較例に比べ吸水
率が小さい。また、吸湿処理、ＶＰＳ処理、プレッシャ
クッカーテストおよび冷熱サイクルテストの結果におい
て実施例は比較例に比べて優れ、比較例ではパッケージ
内部の水分の急激な気化によりＶＰＳ処理後外部に達す
るクラックが常に発生したのに対し、実施例はクラック
の発生およびパッケージ外観とも良好であった。また吸
湿処理後に、ＶＰＳ処理、冷熱サイクルテストおよびプ
レッシャークッカーテストを行っても不良の発生はほと
んど認められなかった。
【００４５】さらに本発明の樹脂封止型半導体装置の変
形例を図４および図５に縦断面的に示す。
形例を図４および図５に縦断面的に示す。
【００４６】すなわち、前記実施例では、半導体チップ
の両面に封止用樹脂シートを配置した例について説明し
たが、図４に示した樹脂封止型半導体装置では、半導体
チップ５の能動面側のみに封止用樹脂シートを配置して
封止樹脂層７が形成され、チップ裏面側は電解ニッケル
箔からなる金属材１１に直接接触している。なおここで
は、金属材１１の外側にさらに樹脂からなる絶縁層１２
が形成されている。
の両面に封止用樹脂シートを配置した例について説明し
たが、図４に示した樹脂封止型半導体装置では、半導体
チップ５の能動面側のみに封止用樹脂シートを配置して
封止樹脂層７が形成され、チップ裏面側は電解ニッケル
箔からなる金属材１１に直接接触している。なおここで
は、金属材１１の外側にさらに樹脂からなる絶縁層１２
が形成されている。
【００４７】また、以上に示した実施例では金属材１１
は封止樹脂層７の表面にのみ形成されているが、図５に
示すように、金属材１１を封止樹脂層７中に埋め込むよ
うにしてもよい。
は封止樹脂層７の表面にのみ形成されているが、図５に
示すように、金属材１１を封止樹脂層７中に埋め込むよ
うにしてもよい。
【００４８】さらにまた、本発明の他の樹脂封止型半導
体装置の製造工程を図６乃至図８に縦断面的に示す。す
なわち図６に示す樹脂封止型半導体装置では、封止用樹
脂シート１，２の側面まで延在した金属材１１が封止用
樹脂シート１，２と一体化されている。このようにして
メタル封止に極めて近い状態で耐湿性の良好な薄型のパ
ッケージを容易に形成することが可能となる。なお、封
止用樹脂シート１，２と金属材１１との一体化に際して
は、あらかじめ金型を用いて金属材１１を曲げ加工によ
り加工して、ついで封止用樹脂シート１，２をセットし
金型を用いて図６(a) に示すように金属材１１と封止用
樹脂シート１，２とを接合すればよい。さらに図７は、
チップ裏面側を、金属材１１と直接接触させた例であ
る。また図８はこの金属材１１の端部を外側に折り返し
たものである。なお図７および図８に示すような樹脂封
止型半導体装置は、半導体チップ５と篏合する孔を中央
部に有する封止用樹脂シートを用いて用意に製造するこ
とができる。
体装置の製造工程を図６乃至図８に縦断面的に示す。す
なわち図６に示す樹脂封止型半導体装置では、封止用樹
脂シート１，２の側面まで延在した金属材１１が封止用
樹脂シート１，２と一体化されている。このようにして
メタル封止に極めて近い状態で耐湿性の良好な薄型のパ
ッケージを容易に形成することが可能となる。なお、封
止用樹脂シート１，２と金属材１１との一体化に際して
は、あらかじめ金型を用いて金属材１１を曲げ加工によ
り加工して、ついで封止用樹脂シート１，２をセットし
金型を用いて図６(a) に示すように金属材１１と封止用
樹脂シート１，２とを接合すればよい。さらに図７は、
チップ裏面側を、金属材１１と直接接触させた例であ
る。また図８はこの金属材１１の端部を外側に折り返し
たものである。なお図７および図８に示すような樹脂封
止型半導体装置は、半導体チップ５と篏合する孔を中央
部に有する封止用樹脂シートを用いて用意に製造するこ
とができる。
【００４９】さらに、本発明の別の樹脂封止型半導体装
置の縦断面図を図９乃至図１５に示す。なお、これら
は、ワイヤボンディングを用いて半導体チップ５とリー
ド３とが接続され、かつ金型からの離型性を考慮してパ
ッケージ端部にテーパをつけた金型を用いて成型したパ
ッケージ構造を有している。
置の縦断面図を図９乃至図１５に示す。なお、これら
は、ワイヤボンディングを用いて半導体チップ５とリー
ド３とが接続され、かつ金型からの離型性を考慮してパ
ッケージ端部にテーパをつけた金型を用いて成型したパ
ッケージ構造を有している。
【００５０】図９は、ワイヤボンディングによって半導
体チップ５とリード３との接続を行い、金属材１１とし
て表面粗さ１．２μm 厚さ１８μm の電解ニッケル銅箔
を用いた他はすべて実施例１と同様にして封止あるいは
封止を行った例を示す。
体チップ５とリード３との接続を行い、金属材１１とし
て表面粗さ１．２μm 厚さ１８μm の電解ニッケル銅箔
を用いた他はすべて実施例１と同様にして封止あるいは
封止を行った例を示す。
【００５１】また図１０では、ワイヤボンディングによ
って半導体チップ５とリード３との接続を行ったほかは
すべて実施例３と同様にして封止が行われている。
って半導体チップ５とリード３との接続を行ったほかは
すべて実施例３と同様にして封止が行われている。
【００５２】さらに図１１は半導体チップ５の能動面側
のみに封止用樹脂シート１を配置し、裏面側は金属材１
１として表面粗さ２．０μm 厚さ５０μm の電解ニッケ
ル箔を配設して封止を行ったものである。
のみに封止用樹脂シート１を配置し、裏面側は金属材１
１として表面粗さ２．０μm 厚さ５０μm の電解ニッケ
ル箔を配設して封止を行ったものである。
【００５３】図１２乃至図１５はこれらの構造において
金属材１１を封止樹脂層７の側面まで延ばしたものであ
る。
金属材１１を封止樹脂層７の側面まで延ばしたものであ
る。
【００５４】さらに本発明においては、金属材に貫通孔
を形成したり、金属材を電源板あるいは接地板として用
いる等、耐湿性あ、放熱性向上の目的のみならず、電磁
波シールド性など電気的特性の向上等を目的として種々
の変形を行うことが可能である。
を形成したり、金属材を電源板あるいは接地板として用
いる等、耐湿性あ、放熱性向上の目的のみならず、電磁
波シールド性など電気的特性の向上等を目的として種々
の変形を行うことが可能である。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、今後さ
らに薄型化するパッケ―ジに特に対応した技術であり、
超薄型パッケージに適用しても、耐湿性が良好で、初期
不良が無く、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を実現
できるものである。
らに薄型化するパッケ―ジに特に対応した技術であり、
超薄型パッケージに適用しても、耐湿性が良好で、初期
不良が無く、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を実現
できるものである。
【図１】本発明の実施例の樹脂封止型半導体装置の製造
工程を示す縦断面図
工程を示す縦断面図
【図２】本発明の他の実施例の樹脂封止型半導体装置の
製造工程を示す縦断面図
製造工程を示す縦断面図
【図３】本発明のさらに他の実施例の樹脂封止型半導体
装置の製造工程を示す縦断面図
装置の製造工程を示す縦断面図
【図４】本発明の樹脂封止型半導体装置の変形例を示す
縦断面図
縦断面図
【図５】本発明の樹脂封止型半導体装置の変形例を示す
縦断面図
縦断面図
【図６】本発明の他の樹脂封止型半導体装置の製造工程
を示す縦断面図
を示す縦断面図
【図７】本発明の他の樹脂封止型半導体装置の製造工程
を示す縦断面図
を示す縦断面図
【図８】本発明の他の樹脂封止型半導体装置の製造工程
を示す縦断面図
を示す縦断面図
【図９】本発明の別の樹脂封止型半導体装置を示す縦断
面図
面図
【図１０】本発明の別の樹脂封止型半導体装置を示す縦
断面図
断面図
【図１１】本発明の別の樹脂封止型半導体装置を示す縦
断面図
断面図
【図１２】本発明の別の樹脂封止型半導体装置を示す縦
断面図
断面図
【図１３】本発明の別の樹脂封止型半導体装置を示す縦
断面図
断面図
【図１４】本発明の別の樹脂封止型半導体装置を示す縦
断面図
断面図
【図１５】本発明の別の樹脂封止型半導体装置を示す縦
断面図
断面図
１，２ 封止用樹脂シート ３ リード ４ バンプ ５ 半導体チップ ６ マウント剤層 ７ 封止樹脂層 ８ ボンディングワイヤ １０ ダイパッド １１ 金属材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−265162（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−167868（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−199543（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/28,21/56
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体チップと、 前記半導体チップの少なくとも能動面側に一体的に固着
された封止用樹脂シートの硬化物からなる封止樹脂層
と、 前記半導体チップに一端が接続され前記封止樹脂層から
導出されたリードと、 前記封止樹脂層の内部又は外表面に形成された金属材と
を具備し、 前記金属材は、電解ニッケル箔または電解ニッケル銅箔
であることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項２】 前記金属材は、封止用樹脂層と接する面
の表面粗さが０．０１μｍ以上であることを特徴とする
請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06207293A JP3207286B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 樹脂封止型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06207293A JP3207286B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 樹脂封止型半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06275742A JPH06275742A (ja) | 1994-09-30 |
| JP3207286B2 true JP3207286B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=13189519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06207293A Expired - Lifetime JP3207286B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 樹脂封止型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3207286B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4552524B2 (ja) * | 2004-06-10 | 2010-09-29 | パナソニック株式会社 | 複合型電子部品 |
| JP4743764B2 (ja) * | 2005-02-02 | 2011-08-10 | セイコーインスツル株式会社 | 半導体パッケージの製造方法 |
| JP5362948B2 (ja) * | 2006-06-27 | 2013-12-11 | パナソニック株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス発光装置及び有機エレクトロルミネッセンス照明装置 |
| JP5366251B2 (ja) * | 2009-10-14 | 2013-12-11 | 信越ポリマー株式会社 | 超音波診断装置用レンズ及びその製造方法 |
| JP5682257B2 (ja) * | 2010-07-30 | 2015-03-11 | 三菱化学株式会社 | 半導体発光装置用樹脂組成物 |
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