JPH01189150A - 半導体パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、プラスチックＰＧＡ　（プラスチック・ピ
ン・グリッド・アレイ）型パッケージなどの半導体パッ
ケージに関する。

〔従来の技術〕

ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子は、多機能化、高集積化が
進められ、メモリー以外の用途では、パッケージのビン
数が増加する傾向にある。ピン数が６０程度を越えると
、従来よく利用されているＤＩＰ　（デュアル・インラ
イン・パンケージ）では、実装面積が大きくなる。この
ため、実装面積が小さくてすむＰＧＡが米国を中心に採
用されてきている。初期のＰＧＡはセラミック製のもの
が主であり、コストが高くついていた。そこで、コスト
低減を図るため、ＰＧＡもプラスチック製のもの〔プラ
スチックＰＧＡ　（ｒＰ−ＰＧＡＪとも言う）〕に変わ
りつつある。

Ｐ−ＰＧＡでは、気密封止が不可能であるため、樹脂封
止が通常行われている。樹脂封止は、主に液状封止材で
封止対象物を覆ってその封止材を固化（硬化も含める）
することにより行われる。

このように樹脂封止されたＰ−ＰＧＡにおける最大の品
質課題は、高い耐湿信頼性を実現することである。これ
を実現するには、半導体素子のアルミ電極の腐食はもと
よりリーク電流の増加を抑えることができるか否かがポ
イントである。

Ｐ−ＰＧＡは、たとえば、第４図に示すような断面構成
のＰ−ＰＧＡ基板１に実装された半導体素子５を液状封
止材で覆って封止する場合が多い。液状封止材は、低粘
度で流動性の良いものが使用される。これは、ボンディ
ングワイヤ７の下にも、ボイド（小さな気泡）を含まず
に均一に充填する必要があり、しかも、そのボンディン
グワイヤ７に対する力が少なくなるようにする必要があ
るからである。

液状封止材は、低粘度で流れやすいので、半導体素子５
を覆うときにどんどん周囲に流れ出し、固化した後に封
止材１０の拡がり具合が一定でなくなる。そこで、第３
図にみるように、半導体素子５を取り囲むようにして枠
８を設けて流れ止めとし、その内側に液状封止材を満た
して固化させ、封止材ｌＯの拡がり具合を一定にしてい
る。この場合、ワイヤボンディングに支障をきたさない
程度に枠８を小さくし、第３図に示すように、枠８を固
定する接着材料９が電路２に接する配置にしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図に示すように、枠８を固定する接着材料９が一部
でも電路２に接触しているＰ−ＰＧＡは、耐湿信頼性試
験を行うと、接着界面に水分が多くなり、リーク電流の
増大による不良が発生しやすくなるという問題点がある
。

この発明は、以上のことに鑑みて、リーク電流の増大を
防止することにより耐湿信頼性を向上させた半導体パッ
ケージを提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点が生じる理由は、発明者らの研究によれば、
詳細は不明であるが、枠接着用の接着材料が封止材に比
べて耐湿性能に劣るためであると考えられる。

他方、Ｐ−ＰＧＡ基板に形成された電路は、−般に、ボ
ンディングやピンとの電気的接続に必要な部分以外、ソ
ルダーレジストなどの有機絶縁被膜で覆われている。こ
の有機絶縁被膜は、リーク電流の増大を招かないか、仮
に招いたとしてもごくわずかである。有機絶縁被膜は、
電路を保護したり、はんだをはじいたりするなどのため
に設けられるものであり、−旦形成されると、除去され
ることがあまりない。発明者らは、この有機絶縁被膜に
着目し、枠をこの有機絶縁被膜の上に接着材料で固定し
、接着材料が電路に接しないようにすれば、リーク電流
の増大を防ぐことができると考えて研究を進めた。その
結果、接着材料を電路に接触させないで、有機絶縁被膜
のみに接触するようにして枠を固定すれば、リーク電流
の増大を防ぐことができることを見出し、この発明を完
成させた。

したがって、この発明は、液状封止材の流れ止め用の枠
を固定する接着材料が電路を覆う有機絶縁被膜の上に配
置されていることを特徴とする単導体パッケージである
。

〔作　　　用〕

この発明の半導体パッケージは、液状封止材の流れ止め
となる枠を固定する接着材料が電路を覆う有機絶縁被膜
に接している。すなわち、接着材料は有機絶縁被膜と界
面を有するが、電路とは界面を有しない。このため、接
着材料が耐湿性に劣っていても、電路相互間に水分がた
まらず、リーク電流の増大を招くことがなくなる。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例を表す図面を参照しながら説明
するが、この発明は下記実施例に限定されない。

第１図は、この発明にかかる半導体パッケージの１実施
例を表し、Ｐ−ＰＧＡの１例である。図にみるように、
このＰ−ＰＧＡは、Ｐ−ＰＧＡ基板１、半導体素子５、
および枠８を備えている。

Ｐ−ＰＧＡ基板１は、片面にＮｉ＋Ａｕめっきなどの電
路（導体回路）２が形成されているとともに、この面の
中央に凹部（キャビティー）１１が設けられている。Ｐ
−ＰＧＡ基板１の周辺部には、スルーホール１２が形成
されている。スルーホール１２には、スルーホールめっ
き１３が施されて、ピン４が打ち込まれて、このピン４
がスルーホールめっき１３を介して前記片面の電路２と
電気的に接続されている。ピン４は、また、スルーホー
ル１２に打ち込まれることで機械的に固定されてもいる
。なお、電気的接続を確実にし、機械的固定を強固にす
るため、スルーホールめっき１３とピン４との間に、毛
管現象などを利用してはんだを入れる（「はんだ上げを
行う」ということもある）こともある。このようにすれ
ば、スルーホール部分の耐湿信頼性も向上する。なお、
ピン４はスルーホール１２に挿入されている必要はなく
、スルーホール１２の縁などに固定されていてもよい。

半導体素子５は、凹部１１の底にグイボンディング材料
６でグイボンディングされているとともに、電路２とボ
ンディングワイヤ７でボンディングされている。Ｐ−Ｐ
ＧＡ基板１のこの片面は、凹部１１内、その周囲の電路
２のワイヤボンディング部分、および、スルーホール１
２部分を除いて有機絶縁被膜３で覆われている。

枠８は、有機絶縁被膜３の凹部１１寄りの部分のみの上
に接着材料９を介して接着されている。

この枠８内に液状封止材を流し込んで半導体素子５およ
びボンディングワイヤ７を埋没させ、液状封止材、を固
化させて（固化した封止材１０）、Ｐ−ＰＧＡを得てい
る。液状封止材は、その枠８によって流れがせき止めら
れ、一定の拡がり具合になる。

第２図は、この発明の別の１実施例を表し、Ｐ−ＰＧＡ
の別の１例である。この実施例は、第１図に示した実施
例において、枠８が有機絶縁被膜３の凹部１１側からス
ルーホール１２の縁までに渡って幅広く形成されており
、その部分の有機絶縁被膜３上に接着されていることが
異なっている以外は、同じである。その違いにより、こ
の実施例では、接着材料９と有機絶縁被膜３との界面が
先の実施例よりも長くなっている。

枠８としては、液状封止材の流れ止めとして利用できる
ならば、どのようなものを用いてもよい。たとえば、ポ
リブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）など熱可塑性樹脂
の成形体、ガラスエポキシ積層板などの積層板、ガラス
エポキシプリプレグなどのプリプレグなどが用いられる
が、これらに限定されない。

枠８用の接着材料９としては、枠８と有機絶縁被膜３と
を接着することができるならば、どのようなものを用い
てもよい。たとえば、エポキシ系接着剤など熱硬化性接
着剤、両面粘着テープなどが用いられるが、これらに限
定されない。枠８がプリプレグなどである場合には、そ
れに含まれている樹脂または樹脂組成物が接着材料であ
る。

液状封止材の流れ止め用の枠はく枠自身が接着性を持つ
プリプレグなどである場合、すなわち、枠が接着材料を
備えている場合には直接、基板表面の有機絶縁被膜に、
そうでない場合には、枠とは別に準備した接着材料、た
とえば、両面粘着テープや熱硬化性接着剤等を介して、
基板表面の有機絶縁被膜に固定される。

有機絶縁被膜としては、電路間のリーク電流が従来の枠
周接着剤よりも少ないものであれば、種々のものが用い
られ、特に限定はない。たとえば、ソルダーレジストや
、ソルダーレジスト以外の電路保護用絶縁被膜などが挙
げられる。ソルダーレジストは、たとえば、エポキシア
クリレート系のものが用いられるが、これに限定されな
い。電路保護用絶縁被膜は、たとえば、エポキシ樹脂系
のもの、半導体素子封止に用いる封止材などが用いられ
るが、これらに限定されない。

封止材も、特に限定はなく、たとえば、耐湿性に優れた
エポキシ樹脂系のものが使用される。

なお、この発明では、「固化ｊ、「固化物ｊとは、それ
ぞれ、「硬化」、「硬化物」をも含むものとする。

Ｐ−ＰＧＡ基板１の素子搭載部分は、電路２が形成され
ている面と同じ平面になっていて陥没していない場合も
ある。

以下に、この発明のより具体的な実施例および比較例を
示すが、この発明は下記実施例に限定されない。

（実施例１．２および比較例） ６４ピンのガラスエポキシ基板に４．２　＊＊角のＣ−
ＭＯＳカスタム素子を搭載したものを用いた。

第１図に示す構造のＰ−ＰＧＡを実施例１、第２図に示
す構造のＰ−ＰＧＡを実施例２、第３図に示す構造のＰ
−ＰＧＡを比較例とした。

枠はガラスエポキシ積層板またはＰＢＴ、接着材料はガ
ラスクロスのエポキシプリプレグ、有機絶縁被膜はエポ
キシアクリレート系のソルダーレジスト、液状封止材は
酸無水物硬化系のエポキシ樹脂封止材であった。

１６０℃で３０分間の熱処理で枠とＰ−ＰＧＡ基板上の
ソルダーレジストとを接着した。その後、枠内に液状封
止材を充填してＣ−ＭＯＳカスタム素子およびボンディ
ングワイヤを覆い、液状封止材を硬化させて、半導体パ
ッケージを得た。

得られた半導体パッケージを、２気圧の飽和水蒸気圧の
いわゆるプレッシャークツカー試験（ＰＣＴ）に供し、
所定時間処理後に素子の動作諸特性を評価した。

５００時間処理までの結果を第１表に示した。

不良モードは、すべてリーク電流の増大によるものであ
った。

第　　　１　　　表 第１表にみるように、実施例１，２は、いずれも、比較
例に比べて耐湿信頼性が向上していることがわかる。

〔発明の効果〕

この発明にかかる半導体パッケージは、液状封止材の流
れ止めとなる枠を固定する接着材料が電路上の有機絶縁
被膜に接触しているので、接着材料が電路に接触してい
るものに比べて耐湿信顛性が向上している。これにより
、セラミック製のＰＧＡなどに比べてコストダウンが図
れるＰ−ＰＧＡの用途拡大に貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる半導体パッケージの１実施例
を表す側断面図、第２図は別の１実施例を表す側断面図
、第３図は比較例を表す側断面図、第４図は、半導体搭
載基板の封止前の状態を表す側断面図である。 ■・・・Ｐ−ＰＧＡ基板　２・・・電路　３・・・有機
絶縁被膜　５・・・半導体素子　８・・・枠　９・・・
接着材料１０・・・封止材 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　電路が形成されている基板の電路形成面側に搭載さ
   れた半導体素子、および、この半導体素子を取り囲むよ
   うにしてその基板上に設けられた枠を備え、前記半導体
   素子が液状封止材で覆われてその固化により封止されて
   おり、前記枠が前記液状封止材の流れ止めとなっている
   半導体パッケージにおいて、前記枠が前記電路を覆う有
   機絶縁被膜の上に接着材料で固定されていることを特徴
   とする半導体パッケージ。