JPH02106941A - 電子装置の作製方法 - Google Patents

電子装置の作製方法

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JPH02106941A JP63261966A JP26196688A JPH02106941A JP H02106941 A JPH02106941 A JP H02106941A JP 63261966 A JP63261966 A JP 63261966A JP 26196688 A JP26196688 A JP 26196688A JP H02106941 A JPH02106941 A JP H02106941A
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一男 浦田
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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

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、半導体装置等の電子部品を、基板またはリ
ードフレーム上等の部材上に、ガス放出の少ない手段で
あるガラス系銀ペーストを用いてマウントする電子装置
の作製方法に関するものである。リードフレームのグイ
等の部材の裏面に、グイ自身の金属表面の酸化防止用被
膜を設けて、このフレームにモールド処理をしても、モ
ールド材に半田付の際、クランク等が発生しない高信顛
性電子装置を作るための作製方法を提供するものである
プラスチック・モールド・パッケージは一般に信頼性を
低下させる水等がリードフレームのダイの裏面に集まり
、半田付く一般に260 ’C,3〜10秒の溶融半田
中への浸漬を行う)の際、急激に気化し、その結果モー
ルド材が軟化し、膨張してダイの端部からその上方また
は下方のモールド材にクラックを誘発する。この発明は
、このクラックの発生を防ぐため、グイとそれに密着す
るモールド材との密着性を向上させることにより、クラ
ッり、ふくれ(ダイの裏面側のモールド材が半田付の際
の温度上昇のため、ダイ近傍の水の気化により膨れてし
まう現象をいう)の発生を防がんとしたものである。
この発明は、ガス放出の少ないガラス系銀ベストを用い
てチップをダイにアタッチすることにより、100〜4
50°Cの加熱処理を伴うダイアタッチの陸生ずるガス
放出を防ぎ、さらに放出されたガスがリードフレームの
ダイの裏面上に付着することを防がんとするものである
そして実質的に有機樹脂モールド材と銅、4270イ等
の金属表面との密着性を向上させて設けることを特徴と
する。
「従来の技術」 従来、第4図にその概要を示すが、フレームのステムリ
ード(35)およびフレームのダイ(35’)を有する
。この電子部品の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(電子部品がアタッチされない側、図面で
は下側の裏面)には、電子部品をダイアタッチ(24)
させる際の100〜450°Cの熱処理の時、放出され
る気体が付着(32)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(41
)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吸着有機物層または金属の低
級酸化物層(32)が残存してしまう。
そのため、その後工程の260°C13〜10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
化して空穴(42)ができ、裏面のモールド材にふくれ
(41′)が発生してしまった。そしてPCB上にマウ
ントされた後における長期間の使用に対し、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。
「発明の構成」 本発明はかかる従来の旧Pにおきる信頼性の低下を防ぐ
ため、金属のリードフレーム等の部材の表面に、電子部
品を脱ガスの少ない手段、例えばガラス系銀ペーストを
用いてアタッチさせるとともに、その前または後工程に
おいて、フレームの裏面に対し、有機ガスの付着防止、
金属のフレムの酸化防止用被膜、例えば窒化珪素、DL
C(ダイヤモンド状炭素)、炭化珪素を設けたものであ
る。
本発明はかかるフレームを用いて、プラスチックパッケ
イジ封止がなされた電子装置の作製方法に関する。
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)またはフランドパツクパッケイ
ジの縦断面図を示す。
図面においで、リードフレーム等の部材のダイ(35’
)にガラス系銀ペースト(24)等で密着させた電子部
品であるチップ(28)と、このチップのアルミニュー
ム・パッド(38)とステム(35)との間に金線(3
9)のワイヤボンドを行い、さらにダイ(35’)の裏
面に対し、酸化防止用保護膜、特に窒化珪素膜、炭化珪
素膜、DLC膜等(27) 、 (27’ )のプラズ
マCVD法によるコーティングがなされている。
窒化珪素膜の如き酸化防止用保護膜を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)モールド法により注入・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。さらに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。
r実施例1」 この実施例はリードフレーム等の部材に対し、まずその
裏面に酸化防止用被膜を形成する。その後、ガラス系銀
ペーストで電子部品を密接させる工程を経て、電子装置
を完成させる例である。
本発明のフレームの裏面に酸化防止用被膜を形成するた
めに、第2図に示す如きプラズマCVD装置を用いた。
図面において、それぞれの電子部品がマウントされるフ
レームを複数個集合させた基板(基板および基体をまと
めて基体とも以下では略記する)をさらに複数配設させ
、基体(2)とし、プラズマ処理方法により裏面の低級
酸化物の除去およびプラズマCVD法により窒化珪素膜
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(6)、ドーピング系(5)を有
している。
反応系(6)は、反応室(1)と予備室(7)とを有し
、ゲート弁(8) 、 (9)を有している。反応室(
1)は内側に供給側フード(13)を有し、入口側(3
)よりの反応性気体をフード(14)のノズル(13)
より下方向に吹き出し、プラズマ反応をさせ、基板また
は基体(2)を構成する金属フレームの表面上での低級
酸化物の除去およびその上側へ酸化防止用被膜形成を行
った。プラズマ処理または反応後は排出側フード(14
’)のノズル(13”)より排気口(4)を経てバルブ
(21)、真空ポンプ(20)に至る。高周波電源(1
0)よりの電気エネルギは、マツチングトランス(26
)をへて、1〜500MHz、例えば13.56M1l
zの周波数を上下間の一対の同じ大きさの網状電極(1
1)、 (11’)に加える。さらにマツチングトラン
スの中点(25°)は接地レベル(25)とした。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(22)とした。反応性気体は、一対の電極(11)
(12)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。
第3図(八)は第2図の基体(2)において複数個の電
子部品をマウントするための一体化したリードフレーム
(45)を有する。そして複数の電子部品である半導体
チップがポンディングされる1本のリードフレーム(4
5)における1つのフレーム(基板) (29)の拡大
図を第3図(B)に示す。図面では左側のみを簡単のた
め示す。
図面では、金属ダイ(35”)の上表面に電子部品(2
8)が後工程でアタッチされ、これとフレームのリード
(35)との間にワイヤボンドがなされ、さらにモール
ド封止(41)がモールド材によってなされる。このA
−A’での縦断面図であり、かつ第2図の装置における
1つの基体(2)のフレームの装着方法の一例を第3図
(C)に示す。
第3図(C)において、フレームの金属リード(35)
フレームの金属グイ(35’)よりなる基板(45−1
)。
(45−1°) 、 (45−2) 、 (45−2”
)・・の電子部品がマウントされる側の上表面同志を互
いに内側に合わせ′対をなし、裏面のみに酸化防止用被
膜が形成されるようにした。その−例として、第1図の
フレームのグイ(35’)の裏面、リード(35)の裏
面(27) 、 (27°)およびその側面(27”)
に300〜5000人の厚さに形成した。これを(45
−2)、  (45−2°)・・・と5〜300本集め
、ジグ(44)により一体化し、基体(2)として構成
させている。この基体(2)が第2図における基体(2
)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。
かくして窒化珪素膜をリードフレームの裏面および側面
に形成した後、電子部品を実施例2と同一工程のガラス
系銀ペーストで密接させる。その後、ワイヤボンドをし
、さらに有機樹脂封止をして、第1図の縦断面図を完成
させた。
「実施例2」 この実施例はリードフレーム等の部材上にガラス系銀ペ
ーストにより電子部品を密接させる。その後、ワイヤボ
ンディングをし、さらにこれら全体に窒化珪素等保護膜
形成をする工程を経て、樹脂モールド処理をすることに
より、電子装置を完成する例である。
4270イまたは銅のフレームを用い、これの表面にま
ずガラス系銀ペーストを用いて電子部品のダイアタッチ
、ワイヤボンディングをした。
ガラス系銀ペーストはターピネオールを主成分とし、昇
華性樹脂を少量含むもので、電子部品を密着させた後、
ペースト中の水分およびガスは水(2000ppmV)
 、 Oz (15,2χ)、C02(3,6χ)、+
h(ND)、Nz(78χ)である。これは金−シリコ
ンアロイ法により密接させた場合においても、水(30
00ppmV) 、 0□(15,5χ)。
C02(3,6χ)、1lz(ND)、Nz(78χ)
であるため、比較しても同じ程度のほとんどガス放出が
ないと考えてよいと推定される。他方、有機樹脂を用い
た恨べに スト、例えばポリイミド系(ポリイミドと90[−χ銀
)においては、残留する水(20,OOOppmV) 
、 0□(0,002χ)、CO□(24,9χ)、H
z<0.3χ)、NZ(72χ)であり、水が10倍も
多い。
このガラス系銀ペーストを用いた充填工程はまず、約1
00°C15〜10分間電子部品をペースト上に圧接し
た後、乾燥積層し、ペースト中の有機物を殆どとり除く
。この後70〜100°C/分の速度で昇温し、約42
0〜450°Cにて約0.5〜3分保存し焼成を行う。
かくしてIC等の電子部品をリードフレーム等の部材上
にダイアタッチさせた。
次にワイヤボンディングを公知の方法で施した後、第2
図のプラズマ処理装置およびCVD装置において、保護
膜を形成した。即ち、ドーピング系(5)は珪化物気体
であるジシラン(Sigl+6)を(17)より、また
窒化物気体であるアンモニアまたは窒素を(16)より
、プラズマ処理用の非生成物気体であるアルゴンを(1
5)より供給している。それらは流量計(18)、パル
プ(19)により制御されている。
そしてリードフレーム上、電子部品上、全ワイヤ上の被
形成面上に保護膜を形成する。即ち窒化珪素膜を形成す
る場合、反応性気体は、例えば、Nlh/5idlb/
Nz=1/315とした。13.56Mtlzの周波数
によりIKHの出力を一対の電極(11) 、 (11
’)に供給した。かくして平均1000人(1000人
±200人)に約10分(平均速度3^/秒)の被膜形
成を行った。
窒化珪素膜はその絶縁耐圧8 X 10bV/cm以上
を有し、比抵抗は2X10”Ωcmであった。赤外線吸
収スペクトルは864cm −’の5i−N結合の吸収
ピークを有し、屈折率は2.0であった。
かくの如く、このガラス系銀ペーストによりダイアタッ
チをした後、窒化珪素膜をり一1゛フレーム、IC表面
のすべてに形成する場合、ペースト中の水、有機物気体
はきわめて少ないため、リードフレームと窒化珪素膜と
の間の密着性を損なうことはない。さらにこれらを41
08等のエポキシ樹脂のモールド材で覆って、第1図の
構造の電子装置とした。
かかる実施例1および実施例での本発明方法で作られた
電子装置それぞれ250ケに対し、85°C/85χ(
相対温度)で100時間放置して、その後、半田付けを
260°C5秒行った。しかしこのモールドには何らの
クランクもまたふくれも発生しなかった。
さらに85°C/85χ、 3000時間でそれぞれ2
50ケ、合計500ケ放置し信頼性テストを行ったとこ
ろ、不良かまった(なかった。
しかし本発明方法をまったく用いず、ガス放出の多いポ
リイミド系銀ペーストでダイアタッチを行った場合、こ
の長期の保護膜でも不良は500ケ中30ケ以上発生し
ていたが、その前に第4図の如き初期不良が80ケも存
在してしまった。
「効果」 本発明において、ガス放出のないガラス系銀ペーストを
用いたため、リードフレームと保護膜またはモールド材
との密着性を向上できた。そしてさらに加えて表面およ
びワイヤボンディングするステムでの金属の酸化を防ぐ
ことができ、品質向上に有効である。また加熱に必要な
電力、時間がいらず、省エネルギ型である。加えて、ガ
ラス系銀ペーストを用いたダイアタッチの工程において
も、その裏面でモールド材との密着性の悪い低級酸化物
の生成を禁止しているため、ダイアタッチに必要な雰囲
気、温度の制限をうけないという特長を有する。
もちろん本発明のフレームに電子部品を脱ガスの少ない
手段で装着の後、これら全体に保護膜を形成して覆うと
、長期間たっても、有機樹脂中の水分、塩素と電子部品
の金属との間で反応を起こして信頼性を低下させるとい
う欠点がない。
本発明における保護膜は窒化珪素膜とした。しかしこれ
をDLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)膜、炭化
珪素膜、その他の酸化防止用絶縁膜の単層または多層膜
であってもよい。
さらに本発明において、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、チップの大きさが大きくなって、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のワイヤボンドを
行わない反対側に酸化防止用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、デュアルインライン型のフレ
ーム上に半導体チップを載置した場合について述べてい
るが、本発明は特にデュアルインライン型のリードフレ
ームに限るものではなく、フラットパック型のリードフ
レームおよびその他のリードフレームに対しても同様の
機能を持つものであっても、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、基板またはリードフレーム等の部材上にガラス系銀
    ペーストにより電子部品を密接せしめる工程と、前記部
    材と前記電子部品との間にワイヤボンディングを施す工
    程と、前記部材の裏面および前記電子部品を覆って酸化
    防止用の被膜を形成する工程と、これら全体に有機樹脂
    モールド封止を実施する工程とを有することを特徴とす
    る電子装置の作製方法。 2、裏面に酸化防止用の被膜が設けられた基板またはリ
    ードフレーム等の部材上にガラス系銀ペーストにより電
    子部品を密接せしめる工程と、前記部材と前記電子部品
    との間にワイヤボンディングを施す工程と、これら全体
    に有機樹脂モールド封止を実施する工程とを有すること
    を特徴とする電子装置の作製方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS59231840A (ja) * 1983-06-14 1984-12-26 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置作成方法

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JPS59231840A (ja) * 1983-06-14 1984-12-26 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置作成方法

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