JPH03101154A - 多重モールド型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

多重モールド型半導体装置及びその製造方法

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JPH03101154A JP1237578A JP23757889A JPH03101154A JP H03101154 A JPH03101154 A JP H03101154A JP 1237578 A JP1237578 A JP 1237578A JP 23757889 A JP23757889 A JP 23757889A JP H03101154 A JPH03101154 A JP H03101154A
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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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、多重モールド型の半導体装置及びその製造方
法に関するものである。
（従来の技術） 多重モールド型の半導体装置のなかで、最も一般的なも
のとして二重モールド型フォトカプラがあり、その断面
構造を第３図に示す。発光素子４と受光素子５とが対向
した状態でリードフレーム３にマウントとされ、さらに
それぞれワイヤボンディングにより接続されている。発
光素子４は透明なポツティング樹脂１０で覆われており
、この発光素子４と受光素子５とが白色のインナ樹脂１
で封入され、さらにこのインナ樹脂１は黒色のアウタ樹
脂２により包囲されている。一般にインナ樹脂１には酸
化チタンが混合されたエポキシ樹脂か用いられ、アウタ
樹脂２としてはカーボンが混合されたエポキシ樹脂が用
いられている。他にも第４図に示されたような、バイポ
ーラＩＣ６あるいはモスＩＣ等との複合型のマルチチッ
プ（ＭＣＰ）によるものや、第５図のような半導体チッ
プ７を低熱応力型の樹脂８で封入した装置も多重モール
ド型の装置として存在する。第６図にはソリッドステー
トオプティカルリレー（Ｓ　Ｓ　ＯＲ）か示されており
、発光素子１４と受光素子１５とが透明樹脂１０により
封入されており、その周囲をアウタ樹脂２が包囲してい
る。第７図に示された装置は大電流制御素子６を内蔵し
たものであり、ヒートシンク１１を内蔵するために二重
に分けてインナ樹脂９とアウタ樹脂１２とを成形した構
造となっている。
このような多重モールド型の装置は、第２図に示された
ような工程を経て製造されていた。先ず発光素子や受光
素子等の半導体チップをリードフレーム上にマウントし
、ワイヤボンディングをｊｊう（ステップ１０１）。そ
してこの半導体チップをインナ樹脂用の金型のキャビテ
ィに載置して溶融したインナ樹脂を注入し、硬化した後
取り出す（ステップ１０２）。ここでインナ樹脂には、
金型から取り出し易いように離型材としてのワックスが
添加されている。次に、インナ樹脂を包囲するようにア
ウタ樹脂を成形するが、インナ樹脂とアウタ樹脂との界
面の密着性が低いと剥離が生じるため、これを防止すべ
くインナ処理工程か導入されている。この工程には、イ
ンナ樹脂表面を研磨するホーニング工程や、インナ樹脂
表面に浮き出たワックスを燃焼させて除去するバーニン
グ工程、さらにはインナ樹脂内部で架橋反応が起きると
必要以上に硬くなるため、この反応を飽和させて硬度を
下げるアフターキュア工程等がある（ステップ２０１）
。そしてインナ樹脂で封入された半導体チップをアウタ
樹脂用金型のキャビティに載置し、アウタ樹脂を注入し
て硬化後に取り出す（ステップ１０３）。
（発明が解決しようとする課題） しかし、ステップ２０１におけるインナ処理工程の導入
は、コストの増大や歩留りの低下を招くことになる。第
３図に示した二重モールド型フォトカプラのような装置
は、インナ処理工程の導入は一回で足り、さらにインナ
の形状も単純であるため比較的問題は小さいが、第４図
から第７図に示されたような装置のような形状が複雑化
したものや、三重さらには四重以上の多重モールド型の
装置が増加する傾向にある。このため、このようなイン
ナ処理工程の導入の削減が要求されているが、導入せず
にインナ樹脂とアウタ樹脂との界面の剥離を防止するこ
とは困難であった。
またインナ処理工程を導入しない場合には、剥離が生じ
やすいだけでなく対湿性か低いという問題もあった。イ
ンナ樹脂とアウタ樹脂との密着性が低いため、リードフ
レームとアウタ樹脂、さらにリードフレームとインナ樹
脂との隙間を順に空気中の水分が伝わって内部に入り込
むためである。
また密着性が低いために、半導体チップの発生した熱が
インナ樹脂からアウタ樹脂に伝導して空気中に放熱され
るのが妨げられるという問題も存在した。これらはいず
れも、インナ樹脂とアウタ樹脂との密着性が低いことが
原因であるが、インナ処理を導入せずに密着性を高める
ことは困難であった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ホニング工
程等のインナ処理］−程を削減し、かつ樹脂間の密着性
を高め剥離の防止、対湿性及び放熱性の向上を達成し得
る多重モールド型半導体装置の製造方法及びその方法に
より製造された装置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
（課題を解決するための手段及び作用）概要 本発明はリードフレームにマウントされワイヤボンディ
ングされた半導体チップと、半導体チップを封入するよ
うに形成されたインナ樹脂と、このインナ樹脂を包囲す
るように形成されたアウタ樹脂とを備え、インナ樹脂に
添加されたワックスはその主成分がエステル類、脂肪酸
系、脂肪酸金属塩系、脂肪アルコール、多価アルコール
、脂肪酸アミドからなる群より選ばれた少なくとも１種
の化合物であることを特徴としている。
この装置は、リードフレーム上にマウントされワイヤボ
ンディングされた半導体チップをインナ樹脂用金型のキ
ャビティに載置する工程と、インナ樹脂用金型の内部に
溶融したインナ樹脂を注入し硬化した後取り出す工程と
、取り出されたインナ樹脂に封入された半導体チップを
アウタ樹脂用金型のキャビティに載置する工程と、アウ
タ樹脂用金型の内部に溶融したアウタ樹脂を注入し硬化
させて取り出す工程とを備え、インナ樹脂に添加させる
ワックスは、その主成分がエステル類、脂肪酸系、脂肪
酸金属塩系、脂肪アルコール、多価アルコール、脂肪酸
アミドからなる群より選ばれた少なくとも１種の化合物
であることを特徴とする製造方法により製造される。
インナ樹脂に添加されるワックスの主成分が、エステル
類、脂肪酸系、脂肪酸金属塩系、脂肪アルコール、多価
アルコール、脂肪酸アミドのうちの、少なくともいずれ
か１種の化合物である場合には、これらを主成分とする
ワックスは吸湿量が。
少なく吸湿立ち上がりも遅いため、いずれも外部活性が
低くインナ樹脂の表面へ染みだし難い。また表面に染み
出してワックス層を形成したとしても、融点が１００℃
以下と比較的低く高温での粘度も低いため、アウタ樹脂
を形成する際にこのワックス層は流れ易く、さらに極性
が大きいためア　− ウタ樹脂に添加されているワックス層とも相溶し易い。
また空気中で酸化され難く、酸化により脆くなることも
ない。このためインナ樹脂とアウタ樹脂との界面が密着
し、剥離が有効に防止される。
さらに樹脂の相互間が密着することにより、対湿性及び
放熱性が向上する。
インナ樹脂に添加されるワックスの主成分が炭化水素類
である場合には、これとは逆に外部活性が低くインナ樹
脂表面に染みだし易い上に、融点が高く高温での粘度も
高い。また極性が小さく空気中で酸化され易いためにア
ウタ樹脂との密着性が悪く、剥離し易い上、に対湿典、
放熱性が低い。
このため、剥離防止用にインナ樹脂表面を研磨するホー
ニング工程や、インナ樹脂表面に浮き出たワックスを燃
焼させて除去するバーニング工程、インナ樹脂内部での
架橋反応を飽和させて硬度を下げるアフターキュア工程
等の処理工程が必要となり、コストの増大や歩留りの低
下を招くことになるが、本発明の製造方法によればこの
ような処理工程を導入しなくとも有効に剥離が防止され
、対湿性、放熱性が共に向上する。この結果、この方法
に、より製造することでコスト低減及び歩留りの向上が
もたらされる。
発明の詳細な説明 本発明の多重モールド型半導体装置及びその製造方法に
ついて、以下に説明する。第１図に製造方法の工程を示
す。半導体チップをリードフレーム上にマウントし、ワ
イヤボンディングを行って」 接続する（ステップ１０１）。そしてこの崖導体チップ
をインナ樹脂用の金型のキャビティに載置して溶融した
インナ樹脂を注入し、硬化した後取り出す（ステップ１
０２）。ここでインナ樹脂に添加するワックスとして、
その主成分がエステル類、脂肪酸系、脂肪酸金属塩系、
脂肪アルコール、多価アルコール、脂肪酸アミドのうち
の少なくともいずれか１種の化合物であるものを使用す
る。
そしてこのようなインナ樹脂で封入された半導体チップ
をアウタ樹脂用金型のキャビティに載置し、アウタ樹脂
を注入して硬化後に取り出す（ステップ１０３）。
従来は第２図を用いて説明したように、インナ樹脂とア
ウタ樹脂との界面の密着性を高めるために、ホーニング
工程やバーニング工程、アフターキュア工程等のインナ
処理工程（ステップ２０１）をアウタ樹脂成形前に導入
する必要があったか、本発明では導入しなくとも密着性
は十分に高い。
従来の製造方法で密着性が低かった原因として、形成さ
れたインナ樹脂の表面に浮き出す樹脂添加物に着目した
。特に低応力剤等の特別な添加物を加えていない樹脂に
おいては、離型材として添加されるワックスの影響が大
きいと推測し、インナ樹脂のワックスの成分の選定を行
った。従来添加されていたワックスの主成分は炭化水素
類であり、このワックスの特徴として（１）外部活性が
強く、樹脂表面に染みだし易い（２）融点か１００℃以
上と比較的高い（３）高温での粘度が高い（４）極性が
小さく、他の成分から成るワックスとの相溶性が劣る（
５）空気中で酸化され品く、酸化により脆くなるといっ
た点が挙げられる。このため、インナ樹脂として炭化水
素類を主成分としたワックスを添加させたものを用いる
と、インナ樹脂表面に高粘度のワックス層か形成され易
く、さらにこのワックス層はアウタ樹脂形成時に流れに
くく、またアウタ樹脂に添加されたワックスと馴染みに
くい。この結果インナ樹脂とアウタ樹脂の界面の密着度
が低くなり剥離が生じたり、対湿性や熱伝導性が低下し
たりすることになる。
これに対し、エステル類、脂肪酸系、脂肪酸金属塩系、
脂肪アルコール、多価アルコール、脂肪酸アミドを主成
分としたワックスは、（１）外部活性が弱く樹脂表面に
染みたし難い（２）融点が１００℃よりも低い（３）高
温での粘度か低い（４）極性が大きく、他の成分から成
るワックスとの相溶性に優れる（５）空気中で酸化され
難いといった特徴がある。このためインナ樹脂に添加さ
せるワックスとして、このような化合物を主成分とした
ものを用いると、インナ樹脂表面にはワックス層は形成
され難く、形成されたとしても粘度が低いためアウタ樹
脂形成時に流れ易く、またアウタ樹脂に添加されたワッ
クスとも馴染み易い。
１　］ 従ってインナ樹脂とアウタ樹脂とが密着し晶く、剥離が
防止され、さらに対湿性及び熱伝導性が向上することに
なる。
（実施例） 本発明を、以下の例を参照して具体的に説明する。
実施例 エステル類、脂肪酸系、脂肪酸金属塩系、脂肪アルコー
ル、多価アルコール、脂肪酸アミドのうちのいずれか一
つの化合物を主成分とするワックスを添加したエポキシ
樹脂をインナ樹脂として用いて成形し、この後ホーニン
グ工程やバーニング工程、アフターキュア工程等のイン
ナ処理工程を経ずに、アウタ樹脂で包囲した。樹脂成形
条件としてはインナ樹脂、アウタ樹脂共に金型温度が１
５０〜２０００Ｃ１成形時間は２０〜’３６０秒とした
。
比較例１ 炭化水素類を主成分とするワックスを添加したエポキシ
樹脂をインナ樹脂として用いて成形し、］２ ホーニング工程やバーニング工程、アフターキュア工程
等のインナ処理工程を経た後、アウタ樹脂で包囲した。
樹脂成形条件は実施例と同様に、インナ樹脂、アウタ樹
脂共に金型温度が１５０〜２００℃、成型時間は２０〜
３６０秒とした。
比較例２ 炭化水素類を主成分とするワックスを添加したエポキシ
樹脂をインナ樹脂として用いて成形し、インナ処理に程
を経ずにアウタ樹脂で包囲した。
樹脂成形条件としては実施例１及び比較例１と同様に、
インナ樹脂、アウタ樹脂共に金型温度か１５０〜２００
℃、成型時間は２０〜３６０秒とした。
イン力、アウタ界面の剥離検査 上記の実施例、比較例１及び２によって各々１００個ず
つ得られた半導体装置の界面を、成形直後に顕微鏡で観
察して剥離の有無を調べた。その剥離の発生率の検査結
果を第１表に示す。
第１表 第２表 実施例、比較例１及び２によって各々１００個ずつ得ら
れた半導体装置を、高温高湿槽に一定時間おいて飽和吸
湿させた後、赤外線リフローを２４０℃、時間約１０秒
間の条件で、クラックの発生の有無を顕微鏡により調べ
た。その結果を第２表に示す。
実施例、比較例１及び２によって各々１００個ずつ得ら
れた半導体装置を、高温高湿槽に一定時間おいて飽和吸
湿させた後、約２６０℃の半［Ｉ］に約１０秒開会体を
漬ける半田下漬けを行った後、クラックの発生の有無を
顕微鏡により調べた。そのクラックの発生率の検査結果
を第３表に示す。
５ 第３表 ６− 対湿性検査 実施例、比較例１及び２によって各々１００個ずつ得ら
れた半導体装置を、高温高湿槽（温度１２５℃、湿度１
００％ＲＨ）の内部に９６時時間−た後、電気的特性を
検査して不良発生率を調べた。その結果を第４表に示す
。
以上の検査結果から、本発明の製造方法により製造され
た半導体装置には、インナ樹脂とアウタ樹脂との界面に
剥離が生じないことがわかる。さらに、半田下漬けある
いは赤外線リフローにより半田漬けを行った場合にもク
ラックが発生しない。
従来の製造方法によれば、インナ処理工程を導入した場
合にも半田下漬は後のクラックの発生を防ぐことはでき
なかったが、本発明の製造方法によれば防止が可能であ
るため、半田下漬は保証が＋ｉＪ能である。また対湿性
に関しても、従来はインナ処理工程を導入した場合にも
対湿性の保証が不可能であったが、本発明によれば全く
電気的特性に不良は発生しておらず、大幅に向上してい
ることがわかる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の多重モールド型半導体装置
の製造方法は、インナ樹脂に添加されるワックスの主成
分としてエステル類、脂肪酸系、脂肪酸金属塩系、脂肪
アルコール、多価７′ルコール、脂肪酸アミドのうちの
、少なくともいずれか１種の化合物を用いるため、ワッ
クスの外部活性は低くインナ樹脂の表面へ染みたし難い
上に、表面に染み出してワックス層を形成したとしても
、融点が低く高温での粘度も低いためアウタ樹脂を形成
する際にこのワックス層は流れ易く、さらに極性が大き
いためアウタ樹脂に添加されているワックス層とも相溶
し易い。また空気中で酸化され難く、酸化により脆くな
ることもない。このためこの方法により製造された装置
は、インナ樹脂とアウタ樹脂との界面が密着し、剥離が
有効に−Ｊ止されると同時に樹脂間が密着することによ
り、対湿性及び放熱性が向上する。この結果、ホーニン
グ工程等のインナ処理工程を削減することかでき、コス
ト低減及び歩留りの向上を達成することか可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の多重モールド型子導体装置の製造方法
を示したフローチャー１・、第２図は従来の多重モール
ド型半導体装置の製造方法を示したフローチャート、第
３図から第７図は本発明の多重モールド型半導体装置の
製造方法の適用かＩＩＪ能な装置の断面構造を示した縦
断面図である。 １・・・インナ樹脂、２・・・アウタ樹脂、３・・・リ
ードフレーム、４・・・発光素子、５・・受光素子、６
・・バイポーラＩＣ，８・・・低応力樹脂、９・・高熱
伝導樹脂、１０・・・ボッティング樹脂、１１・・・ヒ
ートンンク。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、リードフレームにマウントされワイヤボンディング
    された半導体チップと、 前記半導体チップを封入するように成形されたインナ樹
    脂と、 前記インナ樹脂を包囲するように成形されたアウタ樹脂
    とを備え、 前記インナ樹脂に添加されたワックスは、その主成分が
    エステル類、脂肪酸系、脂肪酸金属塩系、脂肪アルコー
    ル、多価アルコール、脂肪酸アミドからなる群より選ば
    れた少なくとも１種の化合物であることを特徴とする多
    重モールド型半導体装置。 ２、リードフレーム上にマウントされワイヤボンディン
    グされた半導体チップを、インナ樹脂用金型のキャビテ
    ィに載置する工程と、 前記インナ樹脂用金型の内部に溶融したインナ樹脂を注
    入し、硬化した後取り出す工程と、取り出された前記イ
    ンナ樹脂に封入された前記半導体チップを、アウタ樹脂
    用金型のキャビティに載置する工程と、 前記アウタ樹脂用金型の内部に溶融したアウタ樹脂を注
    入し、硬化した後取り出す工程とを備え、前記インナ樹
    脂に添加させるワックスは、その主成分がエステル類、
    脂肪酸系、脂肪酸金属塩系、脂肪アルコール、多価アル
    コール、脂肪酸アミドからなる群より選ばれた少なくと
    も１種の化合物であることを特徴とする多重モールド型
    半導体装置の製造方法。
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