JP3309889B2 - 半導体素子の樹脂封止方法 - Google Patents

半導体素子の樹脂封止方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の樹脂封止
方法、特にモールド樹脂の流動により半導体素子がステ
イシフトしたりリードとエッジにてショートしたりする
虞れのない半導体素子の樹脂封止方法に関する。
【0002】
【従来の技術】TAB構造を有する半導体装置の封止は
一般に液状樹脂によるポッティングにより行われている
が、樹脂のポッティングによる封止には耐湿性が悪く、
またパッケージ外形の形状にバラツキが生じ易いという
問題があり、そのため、トランスファーモールドによる
封止も行われており、高い信頼度、高品質が特に強く要
求される半導体装置についてはTAB構造であってもト
ランスファーモールドにより封止する必要があるといえ
る。
【0003】そのTAB構造の半導体装置に対するトラ
ンスファーモールドは、従来、図3(A)、(B)に示
す方法で行われた。 (A)先ず、半導体素子1のアルミニウム電極2、2、
…上にバリアメタル膜を介して金からなるバンプ3、
3、…を形成しておき、TABテープ4のインナーリー
ド5、5、…とバンプ3、3、…とをギャングボンディ
ング方式により接合する。尚、6、6、…はアウターリ
ード、7はインナーリード5、5、…及びアウターリー
ド6、6、…を保持する例えばポリイミドテープ、8は
リードを保護するコーティング層である。
【0004】(B)次に、図3(A)に示すように半導
体素子1が接続された状態のTABテープ4をモールド
上型9とモールド下型10との間に挟み込む。勿論、上
型9、下型10に対してのTABテープ4の位置は予め
設定された通りにされており、そして、各半導体素子1
はそれぞれモールド金型9、10のキャビティ11内に
位置する。尚、半導体素子(チップ)1はモールドによ
り自己に加わる応力を最小にするため応力の中立点であ
るパッケージの厚み方向における中央に位置するように
されている。その後、図3(B)に示すように、樹脂を
モールド金型9、10の各キャビティ11内に樹脂12
を注入することにより封止をする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の半導体素子の樹脂封止方法には、樹脂の注入時に
モールド樹脂の流動によりTABテープ4のインナーリ
ード5、5、…が変形し易く、半導体素子1の傾斜(ス
テイシフト)、やインナーリード5、5、…と半導体素
子1のエッジとの間でショートする等の不良が発生する
という問題があった。なぜならば、TAB構造の半導体
装置は、半導体素子1がバンプ3、3、…を介してTA
Bテープ4のインナーリード5、5、…に保持された構
造を有するが、半導体素子1を保持するインナーリード
5が厚さ18〜35μm、幅35〜70μm程度の銅箔
からなり、機械的強度が極めて弱いからである。
【0006】そのため、樹脂の注入時に半導体素子1の
上と下との間で樹脂12の流動状態にアンバランスがあ
ると、半導体素子1に不均一な圧力が加わり、その結
果、機械的強度の弱いインナーリード5、5、…が容易
に変形して図3(B)に示すようなステイシフトが発生
するのである。シフトが非常に大きくて半導体素子1が
パッケージの外部に露出してしまう場合もある。ステイ
シフトは、半導体素子1がパッケージの外部に露出する
ような場合は勿論不良になるが、半導体素子1がパッケ
ージ外部に露出しなくても半導体素子1の位置がパッケ
ージ内の応力中立点から外れるために大きな応力が加わ
り信頼性の低下を招くので好ましくない。
【0007】そして、ステイシフトが起きることによっ
て図2(B)の13に示すようなエッジショートが発生
する。それに対して、モールド樹脂の低粘度化、モール
ド樹脂の流動の制御によりステイシフトを防止する試み
が為されたが成功していない。このような、モールド樹
脂の流動によりステイシフトが、更にはエッジショート
が発生することは例えば月刊誌「電子材料」1991年
4月号109〜114頁により紹介されている。このよ
うなモールド樹脂として低粘度のものを使用すること
は、確かにステイシフトの防止に若干寄与するも不完全
であり、しかも、封止効果の低減を招き、パッケージン
グの信頼性の低下につながることが懸念されるのであ
る。
【0008】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、半導体素子の樹脂封止方法において
モールド樹脂の流動により半導体素子がステイシフトし
たりリードとエッジにてショートしたりする虞れをなく
すことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の半導体素子の
樹脂封止方法は、下型のキャビティに、該下型上に半導
体素子を保持しその電極を導出する保持手段をセットし
たときに上記半導体素子の裏面部が漬かる量の樹脂を滴
下し、該樹脂の硬化前に上記下型上に上記保持手段をセ
ットし、上記樹脂の硬化後、上記モールド金型の上型を
上記下型上に位置あわせした状態でキャビティ内にトラ
ンスファーモールド法によりモールド樹脂を注入して樹
脂封止することを特徴とする。請求項2の半導体素子の
樹脂封止方法は、請求項1の半導体素子の樹脂封止方法
において、モールド金型の下型のキャビティに滴下する
樹脂として、トランスファーモールド法により注入され
るモールド樹脂よりもガラス転移温度の高いものを用い
ることを特徴とする。
【0010】
【作用】請求項1の半導体素子の樹脂封止方法によれ
ば、下型のキャビティに、該下型上に半導体素子を保持
する保持手段をセットしたとき該素子の裏面部が漬かる
量の樹脂を滴下し、その硬化前に上記下型上に上記保持
手段をセットするので、その樹脂の硬化により半導体素
子は上記セットされた保持手段により保持されたままの
状態で位置がその樹脂により固定された状態になる。そ
して、その半導体素子の位置が固定された状態でトラン
スファーモールドを行うので、モールド樹脂の流動によ
り半導体素子がステイシフトするおそれがなくなり、延
いてはステイシフトによる半導体素子のエッジとインナ
ーリードとのショート事故も防止することができる。請
求項2の半導体素子の樹脂封止方法によれば、下型のキ
ャビティに滴下する樹脂として、トランスファーモール
ド法により注入されるモールド樹脂よりもガラス転移温
度の高いものを用いるので、トランスファーモールド時
に既に硬化している、滴下された樹脂が軟化するおそれ
をなくすことができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明半導体素子の樹脂封止方法を図
示実施例に従って詳細に説明する。図1(A)乃至
(D)は本発明半導体素子の樹脂封止方法の一つの実施
例を工程順に示す断面図である。本実施例は、銅又は銅
合金で形成された薄いインナーリード(5)と、同じく
銅又は銅合金で形成された厚いアウターリード(6)を
例えばアルミニウムからなる接合層を介して接合しポリ
イミドテープ7で各リード間の位置関係を保持した構造
のリードフレーム(4a)に半導体素子(1)のアルミ
ニウム電極(2)をアルミニウムバンプ(3)を介して
接続したものを樹脂封止する半導体素子の樹脂封止方法
に、本発明を適用したものである。
【0012】(A)先ず、図1(A)に示すように、モ
ールド金型の下型10の各キャビティ11aに、樹脂
(以後「ポッティング樹脂」と称する。)12aを滴下
する。その滴下する量は、樹脂封止する半導体素子
(1)を保持する保持手段であり、かつその各電極を外
部に導出する電極導出手段たるTABタイプのリードフ
レーム(4a)を上記下型10上にセットしたときそれ
に保持された半導体素子(1)の底部が漬かる量であ
る。このポッティング樹脂12aは、後述するモールド
樹脂(12b)と同じか近似した値の線膨張係数を有
し、そのモールド樹脂(12b)よりもガラス転移温度
の高いものを用いる。ポッティング樹脂12aとしてモ
ールド樹脂(12b)と等しいあるいは近似した線膨張
係数を有するものを用いるのは、半導体素子1を封止す
る樹脂のポッティング樹脂12aからなる部分と、モー
ルド樹脂(12b)からなる部分との線膨張係数のアン
バランスにより樹脂パッケージに反りが生じるのを防止
するためである。
【0013】また、ポッティング樹脂12aとしてモー
ルド樹脂(12b)よりもガラス転移温度の高いものを
用いるのは、ポッティング樹脂12aがその硬化後に行
われるトランスファーモールド時に軟化するのを防止す
るためである。尚、14はポッティング樹脂12aの滴
下に用いるポッティングツールである。
【0014】(B)次に、上記ポッティング樹脂12a
が硬化する前に、図1(B)に示すように、リードフレ
ーム4aをセットする。すると、当然のことながら、半
導体素子1の底部がそのポッティング樹脂12aに漬か
る。この状態でポッティング樹脂12aが硬化するのを
待つ。ポッティング樹脂12aが硬化すると、必然的
に、半導体素子1の位置がその硬化したポッティング樹
脂12aにより固定される。 (C)ポッティング樹脂12aが硬化した後、下型10
上に上型9をセットする。すると、上型9と下型10と
の間の各キャビティ11内にリードフレーム4aに保持
された半導体素子1が上記ポッティング樹脂12aによ
り裏面部(底部)を固定された状態で位置する状態にな
る。尚、11bは上型10のキャビティである。この状
態で、図1(C)に示すように、トランスファーモール
ドにより上記キャビティ11内(より精確にはキャビテ
ィ11のポッティング樹脂12aの滴下した後の残余の
部分)にモールド樹脂12bを注入する。
【0015】すると、半導体素子1は完全に樹脂封止さ
れた状態になる。尚、上述したように、モールド樹脂1
2bよりもポッティング樹脂12aの方がガラス転移温
度が高いので、このトランスファーモールドによりポッ
ティング樹脂12aが軟化するおそれがない。また、モ
ールド樹脂12bとポッティング樹脂12aとの線膨張
係数が同じか近似しているので、樹脂12a、12bの
硬化収縮後において膨張係数のアンバランスによる反り
が生じるおそれがない。(D)トランスファーモールド
によるモールド樹脂12bの注入が終わると樹脂封止が
済んだ半導体装置を取り出し、その後、アウターリード
6の切断及びフォーミングを行う。すると、図1(D)
に示すTAB構造の半導体装置が得られる。
【0016】このような半導体素子の樹脂封止方法によ
れば、下型10のキャビティ11a内にポッティングし
たポッティング樹脂12aにより半導体素子1の底部を
固定した状態でモールド樹脂12bによるトランスファ
ーモールドを行うので、トランスファーモールド時に半
導体素子1がステイシフトするおそれがなくなる。従っ
て、封止用樹脂として粘度の低いものを用いることによ
ってステイシフトの生じる可能性を低くするという必要
性がないので、通常の粘度を持つ樹脂を用いて封止の信
頼性を高く確保することができる。また、ステイシフト
の生じるおそれがないので、トランスファーモールドに
おいて、流動フローの精密なコントロールが不要となる
ので、工程の安定化、歩留まり向上を図ることができ
る。
【0017】そして、半導体素子1のステイシフトの防
止のために特殊なモールド金型を用いることは特に必要
ではなく、TAB構造を有する半導体装置のモールド
に、従来から多く実施されてきているワイヤボンディン
グによりリードと半導体素子の電極との接続を行うタイ
プの半導体装置のモールドに用いられるモールド金型
を、用いることが可能である。従って、設備コストの低
減を図ることができる。尚、本発明はインナーリードに
ワイヤを介することなく半導体素子の電極を接続するタ
イプのリードフレーム(TABテープによるリードフレ
ームも含む)を半導体素子保持手段、電極導出手段とし
て用いた半導体装置一般に適用することができる。
【0018】
【発明の効果】請求項1の半導体素子の樹脂封止方法に
よれば、下型のキャビティに滴下した樹脂により半導体
素子の位置を固定された状態でトランスファーモールド
を行うので、モールド樹脂の流動により半導体素子がス
テイシフトするおそれがなくなり、延いてはステイシフ
トによる半導体素子のエッジとインナーリードとのショ
ート事故も防止することができる。請求項2の半導体素
子の樹脂封止方法によれば、ポッティング樹脂として、
トランスファーモールド法により注入されるモールド樹
脂よりもガラス転移温度の高いものを用いるので、トラ
ンスファーモールド時にポッティング樹脂が軟化するお
それをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)乃至(D)は本発明半導体素子の樹脂封
止方法の一つの実施例を工程順に示す断面図である。
【図2】(A)、(B)は従来例を工程順に示す断面図
である。
【符号の説明】
1 半導体素子 4a 保持手段(リードフレーム) 5 インナーリード 9 モールド金型の上型 10 モールド金型の下型 11 キャビティ 11a 下型のキャビティ 12a 滴下された樹脂(ポッティング樹脂) 12b トランスファーモールドにより注入された樹脂
(モールド樹脂)
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // B29L 31:34 B29L 31:34 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/56 B29C 45/02 B29C 45/14 B29C 45/26 B29L 31:34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下型と上型からなるモールド金型のキャ
    ビティ内に保持及び電極導出を為す保持手段に保持され
    た半導体素子を位置させ該キャビティ内に樹脂を注入す
    ることにより半導体素子を樹脂封止する半導体素子の樹
    脂封止方法において、 上記モールド金型の下型のキャビティに、該下型上に上
    記保持手段をセットしたときに上記半導体素子の少なく
    とも裏面部が漬かる量の樹脂を滴下し、 上記樹脂の硬化前に上記下型上に上記半導体素子を保持
    する保持手段をセットし、 上記樹脂の硬化後、上記モールド金型の上型を上記下型
    上に位置合わせした状態で該上型と該下型との間の上記
    キャビティ内にトランスファーモールド法によりモール
    ド樹脂を注入して樹脂封止することを特徴とする半導体
    素子の樹脂封止方法
  2. 【請求項2】 モールド金型の下型のキャビティに滴下
    する樹脂として、トランスファーモールド法により注入
    されるモールド樹脂よりもガラス転移温度の高いものを
    用いることを特徴とする請求項1記載の半導体素子の樹
    脂封止方法
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