JPH02106940A - 電子装置及びその作製方法 - 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、半導体集積回路等の電子部品のワイヤボン
ディング後、これら全体に有機樹脂モールド処理を施し
、この絶縁性のモールド（樹脂モールドまたはモールド
後の樹脂封止をしたことを示す）材表面に静電気が局部
的に溜まり、内部の電子部品が静電気破壊をしてしまう
ことを防ぐため、また外部より水分のモールド材中への
浸透を防ぐため、その表面に炭素または炭素を主成分と
する被膜を形成する作製方法に関する。

本発明は、そのため、炭化物気体を用いたプラズマ気相
法を用い、熱伝導度がよく、かつ有機樹脂モールド材と
の密着性に優れた炭素をまたは炭素を主成分とする被膜
（ダイヤモンドと同じｓｐ３結合を有する炭素であるた
め、ＤＬＣとも略記する）を通用したものである。

「従来の技術およびその問題点」 従来の有機樹脂モールド（４１）がなされたフレムのリ
ード（３５）およびフレームのグイ（３５°）が第４図
に示されている。

図面において、この有機樹脂（４１）はＩ　ＸＩＯ”Ω
ｃｍ以上の高い比抵抗（固有抵抗ともいう）をもつ絶縁
材料であるため、ＳＭＴ　（サーフェイス・マウント・
テクノロジー　表面実装技術）において、アッセンブル
をする際のジグ表面の接触、または保存中にモールド材
の表面に局部的に静電気が溜まってしまった。この静電
気は有機樹脂の厚さが厚い時は相対的にその電界強度も
電子部品にとっては小さくなり、電子部品の静電破壊を
もたらすことは少なかった。しかし、モールド材の厚さ
が１．５ｍｍまたはそれ以下になると、相対的に静電気
による電界強度が大きくなり、電子部品の信頼性保障上
、無視できなくなった。

さらに電子部品であるＩＣチップ（２８）がダイアタッ
チされるダイ（３５’）は、銅、４２７０イ等の金属よ
りなり、この表面（裏面）には、電子部品（２８）をダ
イアタッチ（２４）させる際の１００〜４５０°Ｃの熱
処理で低級酸化物（３２）が形成されてしまう。

このため、この後、ただちに有機樹脂のモールド材（４
１）によるモールド処理を行うと、モールド材と銅また
は４２７０イとの間にきわめてはがれやすい酸化物層（
３２）が残存してしまう。この電子装置を長期間保存し
ておくと、大気よりの水分をモルト材が吸収し、酸化物
（３２）の近傍に集まってしまう。そのため、その後工
程の２６０　’Ｃ，３〜ｌＯ秒の半田付の際の急激な熱
衝撃に耐えることができず、ダイの周辺部のモールド材
にクランク（３３）。

（３３’）が発生したり、またダイの裏面にたまった水
分が蒸気化してボイド（４２）ができ、裏面のモールド
材にふ（れ（４１°）が発生してしまった。そしてＰＣ
Ｂ上にマウントされた後における長期間の使用に対し、
クランク箇所よりの水、不純物の侵入による半導体装置
の特性劣化、信頼性低下を誘発してしまっていた。

しかしこれらのことはこれまでまったく考慮されていな
い。

「発明の構成」 本発明はかかる従来のＤＩＰにおきる静電気による電子
部品の局部破壊およびクラックの発生等による信頼性の
低下を防ぐため、モールド処理を完了した後、これらモ
ールド材上表面部に炭素または炭素を主成分とする被膜
を作製する作製方法に関するものである。そしてこれを
有機樹脂と密着性のよい炭素または炭素を主成分とする
被膜を、０．０５〜５μｍ好ましくは０．１〜１μｍの
厚さに形成したものである。この被膜を形成するため、
モールドされた電子装置を予め真空引きするため、モー
ルド材中の水分を真空脱気する。そしてその上面に耐静
電気対策の弱絶縁性を有し、外部からの水の侵入を防ぐ
ため、炭素または炭素を主成分とする被膜（ＤＬＣ膜と
もいう）は真空を使うとともに、スパッタ効果を伴わせ
つつ成膜するプラズマＣＶＤ法によりコートし保護膜と
したことを特徴としている。

第１図は本発明構造のプラスチックＤＩＰ（デュアルイ
ンライン型パッケイジ）またはフラットパックパッケイ
ジの縦断面図を示す。

図面において、リードフレームのダイ（３５’）に有機
樹脂系銀ペースト（２４）、ガラス系銀ペーストまたは
金−シリコン合金法等で密着させた電子部品チップ（２
８）と、このチ・７プのアルミニューム・パッド（３８
）と金属リード（ステム’）　（３５）　との間に金線
（３９）のワイヤボンドを行った。

さらに高信頼性化のため、このチップ（２８）表面、パ
ッド（３８）表面、ワイヤ（３９）表面およびダイ（３
５’）の裏面に対し、非生成物気体のプラズマ処理によ
り、ダイアタッチの際発生した低級酸化物およびナチュ
ラルオキサイドを除去し、金属表面を露呈（３０）させ
、これらの上に劣化防止用保護膜、特に窒化珪素膜（２
７）　、　（２７”）のプラズマＣＶＤ法によるコーテ
ィングを行う。

かくの如くして、窒化珪素膜の如き劣化防止用保護膜を
３００〜５０００人、一般には約１０００人の厚さに形
成した後、公知のインジェクション・モールド法により
有機樹脂例えばエポキシ（例えば４１０Ｂ）を注入・封
止させた。さらにフレームをリード部（３７）にて曲げ
、かつタイバーを切断する。リード部を酸洗いを行った
後、リードにハンダメツキを行った。

これらの後、本発明の１０′７Ωｃｍの比抵抗をもつ絶
縁性有機樹脂モールド材（４１）の表面および裏面全体
に対し、比抵抗が１ｘｔｏ’〜５Ｘ１０′３Ωｃｍを有
するＤＬＣ（４３）を０．０５〜５μｍの厚さに形成す
る。

モールド材（４１）中には信頼性低下をさせる有機物気
体、塩素、水分がモールドの際存在する。これらを除去
するため、これら全体をまず真空引きをして外部に除去
する。そしてこの表面にプラズマＣＶＤ法によりＤＬＣ
膜の形成を行う。

この本発明のプラズマ処理方法は第２図のプラズマ処理
法を用いた。そしてアルゴン、ネオン、ヘリウム、クリ
プトン等の不活性物気体、または窒素により表面をスパ
ッタして活性化した。さらにプラズマＣＶＤ法によりＤ
ＬＣ膜を０．０５〜５μｍ好ましくは０．１〜１μｍの
厚さに保護膜（４３’）として形成した。

このＤＬＣ膜の如き保護膜は、室温または室温近傍（外
部加熱を積極的に行うことなく、プラズマスパッタによ
り自己発熱する程度の温度）において、炭素弗素化物（
ＣＪａ、ＣｔＦｅ、ＣＩＩＦ：＋、ＣＩＩｚＦｚ等Ｃと
Ｆとの結合を有するもの）と水素との混合気体、または
これら炭素弗化物とエチレン（Ｃｚ　Ｈ４）とを１７４
〜４／１例えば１／１に混合し、これをプラズマ反応炉
に導入し、そこに電気エネルギを供給するいわゆるプラ
ズマ気相法により形成せしめた。ＤＬＣ膜の比抵抗の制
御のためには、エチレン等の炭素の水素化物に加えてＢ
ｚｔｌｉ、　Ｂ　（ＣＨ３）　３．８Ｆ３．ＮＨｓ、Ｎ
Ｆ３゜Ｎ（Ｃ１ｈ）ｚ、Ｎ（Ｃｚｌ（ｚ）ｓ、ｐＨｉ、
Ｐ（ＣＨｌ）を等の■価またはＶ価の不純物を添加する
方法または直流バイアスの位置を可変する方法が有効で
ある。この２つの方法は下地モールド材との間の熱膨張
の調整をも行うことができた。

第２図は、本発明のチップがフレームにボンディングさ
れモールド材のコートがなされたフラットパック構造の
基板およびそれを複数個集合させた基体（１）（基板お
よび基体をまとめて基体とも以下では略記する）を複数
配設させ、プラズマ処理方法により有機樹脂モールドの
表面活性化およびプラズマＣＶＤ法により、ＤＬＣ１１
５のコーティングを行うための装置の概要を示す。

図面において、反応系（５０）　、　　ドーピング系（
２０）を有している。

反応系は、反応室（７）とゲート弁（９）とを有してい
る。反応室（８）は反応性気体をフード（１４）のノズ
ル（２５）より下方向に吹き出し、プラズマ反応を反応
空間（８）で実行させ、基板または基体（１）上での真
空乾燥、モールド材表面の活性化および保護膜形成を行
った。プラズマ処理または反応後排気口（６）を経てバ
ルブ（２１）、ターボ分子ポンプ（２２）、真空ポンプ
（２３）に至る。

一対をなす高周波電源（１５−１）　、　（１５−２）
即ち（１５）よりの電気エネルギは、マツチングボック
ス（１６−１）　、　（１６−２）から、１〜５００Ｍ
ＩＩｚ例えば１３．５６Ｍ）１ｚの周波数をバス（４−
１）、　（４−２）をへて上下間の一対の同じ大きさの
網状電極（３４）　、　（３−２）に加える。それぞれ
の電極からの高周波電力の位相は０°±３０゜以内また
は１８０°±３０°以内に位相調整器（２６）により制
御する。また周辺の枠構造のホルダ（４０）は導体の場
合は接地レベルとし、また絶縁体であってもよい。反応
性気体は、一対の電極（３−１）、（３〜２）により供
給された高周波エネルギにより励起させている。プラズ
マ処理およびプラズマＣＶＤ法において、被形成体（１
−１）　、　（１−２）　　・・・（１−ｎ）即ち（１
）（以下基体（２）という）はサポータ（２０）上に配
設された枠構造（４０）内に一対の電極間の電界の方向
に平行に、さらに、いずれの電極（３−１）　、　（３
−２）からも、また反応反応容器（７）からもコンデン
サ（９）等で離間させ、ている。複数の基体（１）は互
いに一定の間隔（２〜１３ｃｍ例えば６ｃｍ）または概
略一定の間隔を有して配設されている。

この基体へは５０〜１００ＫｔＬｚの周波数の交流バイ
アス（１７−１）および−５０〜−２０００Ｖの直流バ
イアス（１７−２）即ちバイアス電流（１７）よりバイ
アスをスイッチ（１０）を（１１−２）に連結して印加
し、ＤＬＣを作る。硬質の１×１０６〜５Ｘ１０１３Ω
ｃｍの比抵抗のＤＬＣを作るには、このバイアスの印加
がきわめて重要である。そしてこれら電源の他端は接地
（５−１）　、　（５−２）　。

（５−３）されている。

この多数の基体（１）は、グロー放電により作られるプ
ラズマ中の陽光柱内に配設される。この基体の要部を第
３図（Ｃ）に示す。

第３図（八）は基体（１）においてステム（３５）およ
びグイ（３５“）を複数個一体化した金属リードフレー
ム上（４５）に、電子部品（２８）がボンディングされ
たモールド処理（４１）後の電子装置（２９）を５〜２
５ケ、ユニット化したフレーム（４５）を有する。複数
の電子部品、例えば半導体チップがボンディングされモ
ールド封止された１本のフレーム（４５）における１つ
の電子装置のある部分のフレーム（基板）を第３図（Ｂ
）に示す、このＡ−＾”での縦断面図を第３図（Ｃ）の
（２９）に示す。

第３図（Ｃ）において、リードフレーム（３５）、グイ
（３５”）、半導体チップ（２８）　、金属ワイヤ（３
９）、モールド材（４１）よりなる電子装置（２９）を
５〜２５ケユニツト化したフレーム（４５−１）　、　
、（４５−２）　　・・・をさらに５〜３００本集め、
ジグ（４４）により一体化し、基体（１）として構成さ
せている。このジグにより外部接続部にＤＬＣがコート
されないように覆ってお（ことは有効である。この基体
（１）が第２図における基体（１−１）　、　（１−２
）　　・・・（１−ｎ）のそれぞれに対応している。こ
れをさらに５〜５０枚（図面では７枚）陽光柱内に第２
図では配設している。

第２図において、反応性気体は、フード（１３−１）よ
り枠構造のホルダ（４０）の内側およびフード（１３２
）により囲まれた内側にてプラズマ活性状態を呈し、モ
ールド材上をプラズマ処理して緻密層を形成する。この
モールド材上に保ｊｌ膜としての緻密層形成がなされる
。

第２図に示すように、本発明方法におけるプラズマ活性
状態によるＤＬＣ膜の形成は、それに先立ち室温のアル
ゴンプラズマ陽光柱内に保持され、かつ非生成物気体の
プラズマ処理により吸着物の除去およびモールド材樹脂
表面の活性化を行った。

またＤＬＣ膜の形成するに際し、バイアス印加により外
部より加熱をしなくても充分に緻密な層を作ることがで
きる。

そのプロセス上の実施例を以下に示す。

「実施例１」 第２図のプラズマＣＶＤ装置において、ドーピング系（
２０）は、炭素弗化物であるＣｚＦｂまたはＣ５Ｆａを
（２０−１）より、窒化物気体であるＮ（Ｃ１１３）ｉ
を（２０−４）より、８（ＣＨｆｆ）ｚは（２０−３）
より、エチレンは（２０−２）よりプラズマ処理用の非
生成物気体である水素またはアルゴンを（２０−５）よ
り供給している。それらは流量計（１９）、バルブ（１
８）により制御されている。

基板温度は外部加熱を特に積極的に行わない室温（プラ
ズマによる自己加熱を含む）とした。

まず反応空間（１）に第３図に示したモールド処理後の
基体を保持し、アルゴンを導入した。これら全体をＩ　
Ｘｌ０−”ｔｏｒｒ以下（１０〜３０分）に真空引きを
し、モールド材中の有機ガス、塩素、水分を脱気した。

基体（１）の特にモールド材（４１）表面のプラズマ処
理を行った。ここにＢ（Ｃ）Ｉ３）ｉまたはＮ（ＣＩ（
ｉ）　ｘ／　（Ｃｚｌ１４＋ＣｚＦａ）　＝　０．００
１３〜０．０３として同時に添加した。即ちこれらアル
ゴンに対し、１３．５６Ｍ■２の周波数によりｌＫ−の
出力を一対の電極（３−１）　、　（３−２）に１０〜
３０分供給してプラズマ化した。

このプラズマ処理を行った基体に対し、さらにＤＬＣの
保護膜形成を行った。実施例１に示す如きプラズマ処理
がなされた被形成面上にＤＬＣ膜を形成する場合、反応
性気体は、例えば、ＣＪ４／ＣｚＦ、／Ｈｚ−１／１１
５とした。即ちこれらの気体に対して、１３．５６ＭＨ
２の周波数によりＩＫＨの出力を一対の電極（１１）　
（１１’）（１１’）に供給した。かくして平均５００
０人（５０００人±２００人）に約３０分（平均速度３
Ａ／秒）の被膜形成を行った。

ＤＬＣ膜は交流バイアス５０ＫＨｚ、±３００ｖおよび
直流バイアス電圧を一５０ｖ〜−２０００Ｖと大きくす
ることにより、比抵抗はｔｘｉｏｂ〜５ＸＩＯ”Ωｃｍ
にまで制御することができる。さらにここにＮ１１ｚ、
　Ｂ（Ｃ１ｌｆｆ）　２等を添加することにより、基体
との密着性がよくかつピンカース硬度も５００〜３００
０Ｋｇ／ｍｍ”とモールド材の２００〜４００Ｋｇ／ｍ
ｍ！より大きくすることができた。

こうして得られた電子装置に対し、ノイズ研究所ＥＳＳ
−６２３５の静電破壊試験機を用いて耐静電気特性をテ
ストした。ＩＣはＣ７ＭＯＳメモリ２５６ＫＤＲＡＭ、
有機樹脂モールドは厚さ１．４ｍｍとした。ＤＬＣは０
．５μｍの厚さに、比抵抗は１０９〜１０１１Ωｃｎ＋
とした。

出力電圧２０ＫＶとし、これをＤＬＣ上に９００回繰り
返し加えた。サンプル数は２０とした。しかし何らの静
電破壊もみられなかった。

他方、本発明のＤＬＣを形成しないものはサンプル数２
０としたが、同一条件ではすべてが入力ビン等を破壊し
てしまっていた。

本発明の電子装置に対し、８５“Ｃ／８５χ（相対温度
）で１０００時間放置した後、半田付けを２６０°Ｃ５
秒行った。しかしこのモールドにはサンプル数２０ケの
いずれにも何らのクラックもまたふくれも発生しなかっ
た。もちろん本発明のＤＬＣコートをしないものはすべ
て第４図に示す欠陥を有していた。

なお本発明においては、プラズマ処理方法およびＰＣＶ
Ｄ法において、電気エネルギのみならず、１０〜１５μ
の波長の遠赤外線または３００ｎｍ以下の紫外光を同時
に加えた光エネルギを用いるフォ）　ＣＶＤ（またはフ
ォトＦＰＣＶＤ）法を併用することは有効である。

「効果」 本発明において、モールド上の緻密膜として１×１０６
〜５×１Ｏ１３ΩｃＩ１１の比抵抗のＤＬＣ膜をブ０７
キング膜として形成する場合、ＳＭＴにおける実装にお
いても、きわめてすべりやすい。特に表面に弗素を含有
したＤＬＣが形成される場合、その傾向が著しかった。

そのため、自動アッセンブルを行うためにも本発明は有
効である。また前記したが、２０ＫＶの疑似静電気を発
生させても、本発明の電子装置では、何らの故障、破壊
もなかった。

加えてプラズマ処理を行う際、モールド材中の不純物ガ
ス、水分の真空脱気工程を有するため、有機樹脂中の水
分、塩素とダイの金属との間で反応が起きて低級酸化物
ができ、信転性を低下させるという欠点がない、この電
子装置のＰＣＢへのＳＭＴを用いて半導体による装着の
際、従来例に示す如く、モールド材が加熱により膨れて
しまうことを防ぐことができた。

本発明において、電子部品チップは半導体素子として示
したが、その他、抵抗、コンデンサであってもよく、ボ
ンディングもワイヤボンディングのみならずフリップチ
ップボンディング、ハンダバンプボンディングでもよい
。

本発明において、チップが大きくなって、ダイを用いる
ことなしにモールドする場合がある。しかしその場合も
、基体としてのリードフレーム、チップのすべてを覆っ
て本発明のＤＬＣ保護膜を設けることは有効である。

上述した説明においては、リードフレーム上に半導体チ
ップを埋置した場合について述べているが、本発明は特
に金属リードフレーム上に限ることなく、ハイブリッド
ＩＣ，厚膜ＩＣ等基体上に能動素子または受動する。素
子をマウントし、これら全体にモールド処理をした基板
または基体に対しても、同様の効果が期待できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の耐湿テストおよび半田付はテストをし
た後のプラスチック・パッケージ半導体装置の縦断面部
の要部を示す。 第２図は本発明方法を実施するためのプラズマ気相反応
装置の概要を示す。 第３図は第２図の装置のうちの基体部の拡大図を示す。 第４図は従来例のプラスチックパッケイジを耐湿テスト
および半田付はテストをした後の縦断面図の要部を示す
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体集積回路の如き電子部品を覆って、有機樹脂
   モールドを施した電子装置の作製方法において、前記有
   機樹脂モールドを施した後前記モールド表面に炭化物気
   体を用いたプラズマ気相法により炭素または炭素を主成
   分とする被膜を形成することを特徴とする電子装置の作
   製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、炭素または炭素を
   主成分とする被膜は、室温または室温近傍の温度で０．
   ０５〜５μｍの厚さに形成したことを特徴とする電子装
   置の作製方法。