JPH03283548A - Sealed type semiconductor device - Google Patents

Sealed type semiconductor device

Info

Publication number
JPH03283548A
JPH03283548A JP8390890A JP8390890A JPH03283548A JP H03283548 A JPH03283548 A JP H03283548A JP 8390890 A JP8390890 A JP 8390890A JP 8390890 A JP8390890 A JP 8390890A JP H03283548 A JPH03283548 A JP H03283548A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
package material
sealed
metal layer
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8390890A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2937398B2 (en
Inventor
Shinetsu Fujieda
新悦 藤枝
Tomokimi Mikogami
御子神 ▲とも▼公
Akira Yoshizumi
善積 章
Michiya Azuma
東 道也
Hiroshi Shimozawa
下澤 宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8390890A priority Critical patent/JP2937398B2/en
Publication of JPH03283548A publication Critical patent/JPH03283548A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2937398B2 publication Critical patent/JP2937398B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item

Landscapes

  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable short-time and easy operation of a device excellent in hermetic sealing and in post-mounting moisture-resistant reliability with no cracks developed in resin by such a layout that a semiconductor chip is surrounded by a package material whose metal layer is both-coated with resin layers and by sealing it by thermocompression bonding. CONSTITUTION:A semiconductor chip 19 whose top electrodes are bonded with leads 22 by wires 21 is sealed in such a way as to be sandwiched by a box-type package material 14 with resin layers 12, 13 deposited on both faces of a metal layer 15 and by a flat-type package material 18 with a similar metal layer 15 coated with similar resin layers 16, 17. The upper box-type package material 14 has a flange 14a at the open end rim and is bonded with leads 22 at this flange 14a with the resin of a resin layer. The device is manufactured by thermocompression bonding of the peripheries of both package materials 14, 18. This constitution allows metal layers to inhibit infiltration of water into the package.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (・産業上の利用分野) 本発明は封止型半導体装置に関し、より詳しくは、大型
素子の封止、超薄型パッケージの封止、表面実装パッケ
ージの封止等半導体素子封止の改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a sealed semiconductor device, and more specifically, to sealing of large elements, sealing of ultra-thin packages, and surface mounting. This invention relates to improvements in semiconductor element sealing such as package sealing.

(従来の技術) 従来の半導体装置の封止は、主に、金属、セラミック、
ガラス等を用いて封止するパッケージと、トランスファ
ーモールド装置によりエポキシ樹脂等で封止するプラス
チックパッケージとに大別できる。
(Conventional technology) Conventional encapsulation of semiconductor devices mainly uses metals, ceramics,
Packages can be broadly classified into packages that are sealed using glass or the like, and plastic packages that are sealed with epoxy resin or the like using a transfer molding device.

金属、セラミック、ガラス等を用いて封止を行なう中空
型パッケージは、気密性が高く、信頼性に優れているが
、生産性に劣り、価格が高く、また硬度が高く靭性に乏
しい等の欠点がある。その封止時の接着には、低融点ガ
ラス法やメタライズ/金属ソルダー法が用いられいる。
Hollow packages that are sealed using metal, ceramic, glass, etc. have high airtightness and excellent reliability, but they have disadvantages such as poor productivity, high price, and high hardness and poor toughness. There is. For bonding during sealing, a low melting point glass method or a metallization/metal solder method is used.

また、それに代イ〕る接着方法として低温(100〜2
00℃)で接むできる有機系接着剤を用いた方法が行な
われているが、信頼性に乏しい、使用有機材料が限られ
ている、耐熱性に劣る、生産性が悪い等の問題があった
In addition, as an alternative adhesion method, low temperature (100 to 2
Methods using organic adhesives that can be bonded at temperatures (00°C) have been used, but there are problems such as poor reliability, limited organic materials, poor heat resistance, and poor productivity. Ta.

このようなことから、半導体装置の封止は、現在、プラ
スチックパッケージが主流となってる。
For these reasons, plastic packages are currently the mainstream for encapsulating semiconductor devices.

なお、樹脂封止としては、液状樹脂を用いたポツティン
グ法により封止する方法も実用化されている。
Note that as the resin sealing method, a potting method using liquid resin has also been put into practical use.

ところで、近年、半導体装置の樹脂封止に関する分野に
おいては、半導体素子の高集積度化に伴って、素子上の
各種機能単位の微細化や素子自体の大型化が急速に進ん
でいる。また、ASIC(AppHcat1onSpe
eif1e IC)といわれるゲートアレイやスタンダ
ードセル方式LSIに代表される表面実装型パッケージ
が急速に進展している。これら表面実装型パッケージを
実装する際には、ベーパーフェーズリフロー、赤外線リ
フロー、半田浸漬等の工程が採用されている。これらの
工程では、パッケージが高温(215〜260℃)にさ
らされる。
Incidentally, in recent years, in the field of resin encapsulation of semiconductor devices, with the increase in the degree of integration of semiconductor elements, various functional units on the elements have been miniaturized and the size of the elements themselves has rapidly progressed. In addition, ASIC (AppHcat1onSpe
Surface-mount packages, such as gate arrays (eif1e ICs) and standard cell type LSIs, are rapidly progressing. When mounting these surface mount packages, processes such as vapor phase reflow, infrared reflow, and solder immersion are employed. These steps expose the package to high temperatures (215-260°C).

そのため、エポキシ樹脂で封止した樹脂封止型半導体装
置では該樹脂を透過して内部に侵入した微量の水分が急
激に気化し、封止樹脂層にクラックが入る。このクラッ
クが外部にまで達すると、耐湿信頼性が保障できないと
いう大きな問題が生じる。また、樹脂の膨れが生じて実
装できないという現象も発生する。更に、アルミニウム
等の配線層のパッシベーション膜として用いられている
PSG (リンケイ酸ガラス)や5iN(窒化ケイ素)
にクラックが生じたり、パッシベーションポリイミド膜
が剥離したり、またAuボンディングワイヤーの断線が
生ずる等の問題が多発する。
Therefore, in a resin-sealed semiconductor device sealed with an epoxy resin, a small amount of moisture that penetrates the resin and enters the inside rapidly evaporates, causing cracks in the sealing resin layer. If this crack reaches the outside, a serious problem arises in that moisture resistance reliability cannot be guaranteed. Furthermore, a phenomenon occurs in which the resin bulges and cannot be mounted. Furthermore, PSG (phosphosilicate glass) and 5iN (silicon nitride) are used as passivation films for wiring layers such as aluminum.
Problems such as cracks occurring in the film, peeling of the passivation polyimide film, and disconnection of the Au bonding wire occur frequently.

これらの対策として、(1)封止樹脂の内部封入物に対
する応力を小さくし、かつ封止樹脂と素子上のPSG%
SiN、ポリイミド膜及びリードフレームとの密着性を
上げる、(2)実装温度に対応した高温強度及び吸湿高
温強度を付与し、かつ吸湿量を低減する等の要求が、大
型パッケージ用の封止樹脂を中心として高まってきてい
る。
These measures include (1) reducing the stress on the internal encapsulation of the sealing resin, and reducing the PSG% on the sealing resin and the element;
Encapsulation resins for large packages are required to improve adhesion with SiN, polyimide films, and lead frames, (2) provide high-temperature strength and moisture absorption high-temperature strength corresponding to the mounting temperature, and reduce moisture absorption. It is increasing mainly in

これらの観点から、封止樹脂としては例えばマレイミド
樹脂系をはじめ、PPS (ポリフェニレンスルフィド
)系樹脂やPPO(ポリヒドロキシフェニレンエーテル
)系樹脂、また液晶ポリマーの実用化が検討されている
。更に、最近では、マレイミド樹脂とエポキシ樹脂とを
組合わせた樹脂、又はビスマレイミド樹脂と4.4−ジ
アミノジフェニルメタンとを組合せたアミノビスマレイ
ミド樹脂が封止樹脂として提案されている。
From these viewpoints, the practical use of sealing resins such as maleimide resins, PPS (polyphenylene sulfide) resins, PPO (polyhydroxyphenylene ether) resins, and liquid crystal polymers is being considered. Furthermore, recently, a resin that is a combination of a maleimide resin and an epoxy resin, or an aminobismaleimide resin that is a combination of a bismaleimide resin and 4,4-diaminodiphenylmethane has been proposed as a sealing resin.

一方、実装する際の問題点をパッケージ構造で改良した
樹脂封止型半導体装置(例えば特開昭60−20884
7号公報)が提案されている。この半導体装置は、ダイ
パッドの下側のモールド樹脂(封止樹脂)部に円柱又は
多角形状の穴を設けて極度に肉厚の薄い部分又はモール
ド樹脂がない部分を形成し、加熱に腔してモールド樹脂
内部の水分の蒸発によって発生するガスを前述した極度
に薄くした部分等から逃散させる構造になっている。ま
た、トランスファモールド成形法からパッケージ表面に
金属性被覆層を形成する方法等も提案されている。しか
しながら、いずれの樹脂封止型半導体装置も生産性及び
耐湿信頼性の点から十分に満足するものではなかった。
On the other hand, resin-sealed semiconductor devices (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-20884
Publication No. 7) has been proposed. In this semiconductor device, a cylindrical or polygonal hole is provided in the mold resin (sealing resin) below the die pad to form an extremely thin part or a part without mold resin. The structure is such that the gas generated by the evaporation of moisture inside the mold resin escapes from the extremely thin portions mentioned above. In addition, a method of forming a metallic coating layer on the package surface using a transfer molding method has also been proposed. However, none of the resin-sealed semiconductor devices was fully satisfactory in terms of productivity and moisture resistance reliability.

さらにまた、上記の実装時の問題点を軽減し、封止樹脂
の影響によるアルミニウム配線のずれや断線を防止する
ために、中空型プラスチックパッケージ等が提案されて
いるが、製造性及び耐湿信頼性の点から充分なもの、で
はながった。
Furthermore, hollow plastic packages have been proposed in order to alleviate the above-mentioned problems during mounting and to prevent aluminum wiring from shifting or breaking due to the influence of the sealing resin, but they have problems with manufacturability and moisture resistance. It was not sufficient from that point of view.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
、気密性、耐湿信頼性に優れ、従来のトランスファーモ
ールド方式に比べて短時間で製造でき、上記種々の問題
点を伴うことなく実装できる封止型半導体装置を提供す
ることを課題とするものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. An object of the present invention is to provide a sealed semiconductor device that can be mounted without various problems.

[発明の構成〕 (3題を解決するための手段) 上記課題を解決するために、本発明は、金属層の両面を
樹脂層で被覆したパッケージ材料により半導体素子を囲
包するように配置し、加熱圧着して封止したことを特徴
とする封止型半導体装置i=3止を提0(する。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Three Problems) In order to solve the above problems, the present invention arranges a package material in which both sides of a metal layer are covered with a resin layer to surround a semiconductor element. , we present a sealed semiconductor device i=3, which is characterized by being sealed by heat-pressing.

本発明において用いられるパッケージ材料を構成する金
属層の両面に被覆する樹脂に特に制限はなく、熱可塑性
樹脂又はBステージ化された熱硬化性樹脂が使用される
。しかしながら、耐熱性、耐湿性、絶縁性、接着性に優
れたものが好ましく、その中でも信頼性の点から、イオ
ン性不純物をできるだけ低減した、低分子量成分を含ま
ない高純度のものが特に好ましい。熱可塑性樹脂の例を
挙げると、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ
フェニレンスルフィド(P P S)系樹脂、ポリヒド
ロキシフェニレンエーテル(PPO)系樹脂、さらには
、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテ
レフタレート系樹脂、及びそれらの液晶ポリマー、ポリ
エーテルエーテルケト:/(PEEK)系樹脂、ポリケ
トンスルフィド(PKS)系樹脂、フッ素樹脂(PFA
)等のエンジニアリングプラスチック樹脂である。
There is no particular restriction on the resin that is coated on both sides of the metal layer constituting the package material used in the present invention, and thermoplastic resins or B-staged thermosetting resins are used. However, those with excellent heat resistance, moisture resistance, insulating properties, and adhesive properties are preferred, and among these, from the viewpoint of reliability, high purity materials that have as few ionic impurities as possible and do not contain low molecular weight components are particularly preferred. Examples of thermoplastic resins include polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyhydroxyphenylene ether (PPO) resin, polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, and These liquid crystal polymers, polyether ether keto:/(PEEK) based resins, polyketone sulfide (PKS) based resins, fluororesins (PFA)
) and other engineering plastic resins.

また、Bステージ化された熱硬化性樹脂の例を挙げると
、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、マレイミド系樹
脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、ジアリルフタ
レート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂である。
Examples of B-staged thermosetting resins include epoxy resins, phenol resins, maleimide resins, silicone resins, urethane resins, diallyl phthalate resins, and unsaturated polyester resins.

各樹脂層の厚さは、加熱圧着による接着の確保と、金属
層に対する絶縁性を考慮して、適宜選定することができ
る。各樹脂層の厚さは、5μ−以上あれば充分である。
The thickness of each resin layer can be appropriately selected in consideration of ensuring adhesion by thermocompression bonding and insulation with respect to the metal layer. It is sufficient that each resin layer has a thickness of 5 μm or more.

前記金属層を形成する金属としては、例えば鉄、ニッケ
ル、銅、金、銀、アルミニウム、スズ、ステンレス、鉛
、及びこれらの合金等が挙げられる。
Examples of the metal forming the metal layer include iron, nickel, copper, gold, silver, aluminum, tin, stainless steel, lead, and alloys thereof.

これらの中でも薄型に加工でき、軽量であり、耐湿性に
優れたものが好ましい。金属層の厚さは、水分を遮蔽で
き、パッケージ形状を高温(例えば、215℃〜260
℃)で変形させない厚さであればよい。典型的には、金
属層は、5μ麿以上の厚さを有する。
Among these, those that can be processed into a thin shape, are lightweight, and have excellent moisture resistance are preferred. The thickness of the metal layer can shield moisture and allow the package shape to withstand high temperatures (e.g. 215℃~260℃).
The thickness may be sufficient as long as it does not deform at temperatures (°C). Typically, the metal layer has a thickness of 5 microns or more.

上記金属層の両面を上記樹脂層で被覆してパッケージ材
料を作製するには、樹脂を溶媒に溶かして金属層に塗布
する方法、無溶媒で樹脂を金属層に加熱塗布する方法、
粉体塗装法により樹脂層を金属層に形成する方法、ある
いはフィルム成形又は圧縮成形された樹脂を金属層に熱
融着させる方法、さらにはインジェクション一体成形法
を、樹脂層の厚さに応じて適宜採用することができる。
In order to produce a package material by coating both sides of the metal layer with the resin layer, there are two methods: a method of dissolving the resin in a solvent and applying it to the metal layer; a method of heating and applying the resin to the metal layer without a solvent;
Depending on the thickness of the resin layer, a method of forming a resin layer on a metal layer using a powder coating method, a method of heat-sealing a film-molded or compression-molded resin to a metal layer, or a method of integral injection molding are available. Can be adopted as appropriate.

ところで、本発明においては、上記パッケージ材料を半
導体素子を囲包するように配置して加熱圧着する。その
ために、以後図面を参照してより具体的に説明するよう
に、パッケージ材料は、予め、開放端縁にフランジを有
する箱型に加工しておくとよい。そのような加工は、一
体型打ち抜き加工、超塑性金属を用いたブロー成形等の
金属加工法により行なうことができる。この金属加工は
、樹脂層の形成前又はその後に行なうことができる。
By the way, in the present invention, the above-mentioned package material is arranged so as to surround the semiconductor element and is bonded under heat and pressure. To this end, as will be described in more detail below with reference to the drawings, the package material is preferably processed in advance into a box shape having flanges at the open edges. Such processing can be performed by metal processing methods such as integral punching and blow molding using superplastic metal. This metal processing can be performed before or after forming the resin layer.

このような箱型パッケージ材料は、配置したとき、半導
体素子及びボンディングワイヤと接触しないような大き
さ及び形状の四部を有することができる。
Such a box-shaped packaging material can have four parts sized and shaped so that, when placed, they do not come into contact with the semiconductor element and the bonding wires.

加熱圧着は、被覆樹脂層が加熱によりその端部(上記箱
型パッケージ材料のフランジ部)において軟化又は溶融
した状態で圧着するように行なわれる。加熱方法として
は、プレート加熱法、赤外線加熱法等があり、パッケー
ジ材料の周縁部のみに圧力が加わるように加熱圧着する
ことが好ましく、リードフレームを変形させず、またパ
ッケージ材料の金属層がリードフレームに接触しないよ
うに行なわれる。なお、金属層のリードフレームとの接
触を防止することをさらに確実にするために、金属層を
被覆する樹脂中に球状フィラー等スペーサーとなる絶縁
性無機充填材等の成分を添加してもよい。さらに、加熱
圧着は、耐湿信頼性をさらに高めるために、不活性ガス
雰囲気又は真空下で行なうことが好ましい。
The thermocompression bonding is performed in such a manner that the coating resin layer is softened or melted at its end portion (the flange portion of the box-shaped package material) by heating and is then press-bonded. Heating methods include plate heating, infrared heating, etc. It is preferable to heat and press so that pressure is applied only to the periphery of the package material, so that the lead frame is not deformed and the metal layer of the package material is This is done without touching the frame. In addition, in order to further ensure that the metal layer is prevented from coming into contact with the lead frame, components such as an insulating inorganic filler that serves as a spacer such as a spherical filler may be added to the resin that covers the metal layer. . Further, it is preferable that the heat compression bonding be performed in an inert gas atmosphere or under vacuum in order to further improve moisture resistance reliability.

本発明に係る樹脂封止型半導体装置は、上記箱型パッケ
ージ材料で半導体素子を片側がら封止した形態と、上記
箱型パッケージ材料を、同様の樹脂で両面を被覆した同
様の金属層からなる平板状パッケージ材料と組み合わせ
て用い、この両者により半導体素子を両側から封止した
形態とを含む。
The resin-sealed semiconductor device according to the present invention has a configuration in which a semiconductor element is sealed on one side with the box-shaped package material, and a similar metal layer in which both sides of the box-shaped package material are coated with the same resin. It is used in combination with a flat package material, and includes a form in which a semiconductor element is sealed from both sides by both.

これらの形態は前記半導体素子の取付は状態に応して選
択される。なお、本発明の封止型半導体装置の内部中空
部に、半導体素子及びボンディングワイヤに悪影響を与
えない樹脂等を封入してもよい。
These forms are selected depending on the mounting state of the semiconductor element. Note that the internal hollow portion of the sealed semiconductor device of the present invention may be filled with a resin or the like that does not adversely affect the semiconductor element and the bonding wire.

以下、本発明を図面を参照してより具体的に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

全図に渡り、同一箇所は、同−汀号で示されている。Identical parts are indicated by the same number throughout the figures.

第1図は、本発明に係る封止型半導体装置の一例の断面
を示すものである。図示のように、リードフレームのダ
イパッド2o上に載置され、上面の電極がワイヤ21に
よりリード22にボンディングされた半導体素子19は
、金属層13の両面に樹脂層12及び13を形成した箱
型のパッケージ材料14と、同様の金属層15を同様の
樹脂層16及び17で被覆した平板状パッケージ材料1
8とによって挟まれるように封止されている。
FIG. 1 shows a cross section of an example of a sealed semiconductor device according to the present invention. As shown in the figure, a semiconductor element 19 is placed on a die pad 2o of a lead frame, and an electrode on the upper surface is bonded to a lead 22 by a wire 21. The semiconductor element 19 has a box shape with resin layers 12 and 13 formed on both sides of a metal layer 13. A flat package material 1 comprising a package material 14 and a similar metal layer 15 covered with similar resin layers 16 and 17.
8 and are sealed so as to be sandwiched between them.

上部の箱型パッケージ材料14は、その開放端縁にフラ
ンジ部14aを有し、そのフランジ部14aにおいて、
樹脂層の樹脂によりリード22と接着結合されている。
The upper box-shaped packaging material 14 has a flange portion 14a at its open edge, and at the flange portion 14a,
It is adhesively bonded to the lead 22 by the resin of the resin layer.

また、下部の平板状パッケージ材料18は、その端部に
おいて、樹脂層の樹脂によりリード22と接着結合され
ている。なお、素子19及びボンディングワイヤ21は
、箱型パッケージ材料14に接触することなく、内部は
中空である。
Further, the lower flat package material 18 is adhesively bonded to the leads 22 at its ends by the resin of the resin layer. Note that the element 19 and the bonding wire 21 do not contact the box-shaped package material 14 and are hollow inside.

このような封止型半導体装置を製造する方法を第2図を
参照して説明すると、第2図(a)に示す箱型パッケー
ジ材料14を第2図(b)に示した半導体素子19に対
してこれを囲包するように配置する。半導体素子19、
ダイパッド20及びリード22は、第2図(c)に示す
平板状パッケージ材料18上に載置しておく。この状態
で、両パッケージ材料14.18の周縁部分を上に説明
した方法により加熱圧着する。このようにして、第1図
に示す封止型半導体装置が得られる。
A method for manufacturing such a sealed semiconductor device will be explained with reference to FIG. 2. The box-shaped package material 14 shown in FIG. 2(a) is attached to the semiconductor element 19 shown in FIG. 2(b). Place it so that it surrounds it. semiconductor element 19,
The die pad 20 and leads 22 are placed on the flat package material 18 shown in FIG. 2(c). In this state, the peripheral portions of both package materials 14 and 18 are heat-pressed by the method described above. In this way, the sealed semiconductor device shown in FIG. 1 is obtained.

第3図は、バンブ31でフィルムキャリヤ32とボンデ
ィングされたT A B (Tape Automat
edBonding )タイプの半導体素子19を、上
部の平板状パッケージ材料!8と下部の箱型ツク・ソケ
ージ材料14とでフィルムキャリヤ32部位で封止した
例を示す。
FIG. 3 shows a T A B bonded to a film carrier 32 by a bump 31
edBonding ) type semiconductor element 19 to the upper flat package material! 8 and the lower box-shaped cage material 14 are sealed at the film carrier 32 portion.

このような封止型半導体装置は、第4図(a)に示す箱
型パッケージ材料14と第4図(c)にボす平板状パッ
ケージ材料18によってした第4(b)図に示す半導体
素子19をフィルムキャリヤ32において挟むようにし
、両パッケージ材料14.18の周縁部分を説明した方
法により加熱圧着することにより製造できる。
Such a sealed semiconductor device includes a semiconductor element shown in FIG. 4(b) which is made of a box-shaped package material 14 shown in FIG. 4(a) and a flat package material 18 shown in FIG. 4(c). 19 is sandwiched between film carriers 32, and the peripheral portions of both packaging materials 14 and 18 are heat-pressed in the manner described.

第5図は、基板51上に実装され上面の電極が基板電極
52にワイヤ21でボンディングされた半導体素子19
を封止した例を示す。この封止型半導体装置においては
、平板状パッケージ材料は用いず、箱型パッケージ材料
14が、半導体素子19、ワイヤー21及び電極52を
囲包するように封止が行なわれている。
FIG. 5 shows a semiconductor element 19 mounted on a substrate 51 and having an upper surface electrode bonded to a substrate electrode 52 with a wire 21.
An example of sealing is shown below. In this sealed semiconductor device, sealing is performed such that a box-shaped package material 14 surrounds the semiconductor element 19, wires 21, and electrodes 52, without using a flat package material.

この封止型半導体装置は、第6図Ca>に示す箱型パッ
ケージ材料により、第゛6図(b)に示す半導体素子1
9をボンディングワイヤ21及び電極52とともに囲包
するように封止する。この場合、箱型パッケージ材料1
4は、そのフランジ部14aにおいて、基板51表面で
加熱圧着される。
This sealed semiconductor device uses a box-shaped package material shown in FIG.
9 is sealed together with the bonding wire 21 and the electrode 52 so as to surround it. In this case, box-shaped packaging material 1
4 is heated and pressed onto the surface of the substrate 51 at its flange portion 14a.

(作 用) 本発明によれば、金属層の両面に樹脂層を被覆したパッ
ケージ材料で半導体素子を囲包するように加熱圧着して
封止した構成であるため、パッケージ内部への水分の侵
入を前記金属層により抑制できる。その結果、実装時に
おける加熱に際して微量な残留水分の急激な気化による
封止樹脂層のクラック発生を伴わず、耐湿信頼性の優れ
た封止型半導体装置を得ることができる。金属層は、そ
の両面が樹脂層で被覆されているため、内部のボンディ
ングワイヤ等がパッケージ材料に触れることがあっても
、また、ピン等が外部から触れても、誤動作を防止でき
る。さらに、本発明の封止型半導体装置は、上記パッケ
ージ材料を用いた加熱圧着により製造できるため、トラ
ンスファモールド成形法と比べて短時間成形が可能であ
り、容易に製造することができる。
(Function) According to the present invention, since the semiconductor element is sealed by heat-pressing so as to surround the semiconductor element with a package material in which both sides of a metal layer are covered with a resin layer, moisture does not enter into the inside of the package. can be suppressed by the metal layer. As a result, a sealed semiconductor device with excellent moisture resistance and reliability can be obtained without cracking of the sealing resin layer due to rapid vaporization of a small amount of residual moisture during heating during mounting. Since both surfaces of the metal layer are covered with resin layers, malfunction can be prevented even if internal bonding wires or the like touch the package material, or even if pins or the like touch from the outside. Further, since the sealed semiconductor device of the present invention can be manufactured by heat-pressing using the above-mentioned package material, it can be molded in a shorter time than with transfer molding, and can be manufactured easily.

(実施例) 以下、本発明の実施例を比較例とともに説明する。(Example) Examples of the present invention will be described below along with comparative examples.

以下の実施例及び比較例において、いずれも、封止すべ
き半導体素子として、ダイパッドサイズが15.5s■
角であり板厚が150μmの184ピンの4.270イ
製リードフレームに、25μ■径のボンディングワイヤ
ーでボンディングされた半導体素子(チップサイズ15
m5+角、パッシベーション:表面ポリイミド膜)を用
いた。また、特に断わりのない限り、以下の実施例及び
比較例において、得られたパッケージの形状は、321
1sX 32+amX 3.6+amであった。
In both the following Examples and Comparative Examples, the die pad size is 15.5 s as a semiconductor element to be sealed.
The semiconductor element (chip size 15
m5+ angle, passivation: surface polyimide film) was used. In addition, unless otherwise specified, in the following Examples and Comparative Examples, the shape of the obtained package is 321
It was 1sX 32+amX 3.6+am.

実施例 1 厚さ400μ−のアルミニウムプレートの両面に、厚さ
100μ−のPKS (ポリケトンスルフィド樹脂)フ
ィルム(呉羽化学社製)を熱融着により被着し、これを
第2図(a)に示す箱型パッケージ材料に加工した。ま
た、同様のアルミニウムプレート及び樹脂フィルムを用
いて第2図(c)に示す平板状パッケージ材料を作製し
た。これらパッケージ材料を用いて、第2図に関して説
明したように半導体素子を封止した。加熱圧着条件は、
圧力5kg/cm2、温度280℃で20秒間の圧着で
あった。
Example 1 A 100 μ-thick PKS (polyketone sulfide resin) film (manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) was adhered to both sides of a 400 μ-thick aluminum plate by heat fusion, and this was shown in Figure 2 (a). It was processed into the box-shaped package material shown. Further, a flat package material shown in FIG. 2(c) was produced using the same aluminum plate and resin film. These packaging materials were used to encapsulate semiconductor devices as described with respect to FIG. The heat compression bonding conditions are as follows:
Pressure bonding was carried out for 20 seconds at a pressure of 5 kg/cm2 and a temperature of 280°C.

実施例 2 アルミニウムプレートの両面に、シリコーンゴム系低応
力付与剤を含むフェノール硬化型エポキシ樹脂(触媒ニ
トリフェニルホスフィン)をロール混練によりBステー
ジ化したものを溶媒で100μ−の厚さとなるように調
整被覆して箱型及び平板状パッケージ材料を作製した以
外は、実施例1と同様にして封止型半導体装置を製造し
た。
Example 2 A phenol-curing epoxy resin (catalyst nitriphenylphosphine) containing a silicone rubber-based low stress imparting agent was B-staged on both sides of an aluminum plate by roll kneading and adjusted to a thickness of 100 μ- with a solvent. A sealed semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the package material was coated to produce a box-shaped and flat-plate package material.

実施例 3 被覆樹脂として、エポキシ樹脂変性マレイミド樹脂(フ
ェニルエーテル系アミン架橋)を用いた以外は、実施例
2と同様にして封止型半導体装置を製造した。
Example 3 A sealed semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 2, except that an epoxy resin-modified maleimide resin (phenyl ether-based amine crosslinked) was used as the coating resin.

実施例 4 アルミニウムプレートの代わりに厚さ100μ−の銅プ
レートを用いた以外は、実施例2と同様にして封止型半
導体装置を製造した。
Example 4 A sealed semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 2, except that a 100 μm-thick copper plate was used instead of the aluminum plate.

実施例 5 パッケージ厚を3.8msから2.0amに変えた以外
は、実施例4と同様にして封止型半導体装置を製造した
Example 5 A sealed semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 4 except that the package thickness was changed from 3.8 ms to 2.0 am.

実施例 6 バ・ソケージ厚を3.6腸−から1.0−膳に変えた以
外は、実施例4と同様にして封止型半導体装置を製造し
た。
Example 6 A sealed semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 4, except that the thickness of the cage was changed from 3.6 mm to 1.0 mm.

実施例 7 厚さ400μ厳のアルミニウムプレートの両面に、PP
S (ポリフェニレンスルフィド樹脂、フィリップス社
製)を厚さ100μ−にそれぞれ被覆し、これを第2図
(a)に示す箱型パッケージ材料に加工した。また、同
様のアルミニウムプレート及び樹脂を用いて第2図(c
)に示す平板状パッケージ材料を作製した。これらパッ
ケージ材料を用いて、第2図に関して説明したように半
導体素子を封止した。加熱圧着条件は、圧力5kg/c
12、温度400℃で20秒間の圧着であった。
Example 7 PP was applied on both sides of an aluminum plate with a thickness of 400 μm.
Each was coated with S (polyphenylene sulfide resin, manufactured by Phillips) to a thickness of 100 μm, and processed into a box-shaped package material as shown in FIG. 2(a). In addition, using the same aluminum plate and resin, Figure 2 (c
A flat package material shown in ) was prepared. These packaging materials were used to encapsulate semiconductor devices as described with respect to FIG. The heat compression bonding conditions are a pressure of 5 kg/c.
12. Pressure bonding was performed at a temperature of 400° C. for 20 seconds.

比較例 1 アルミニウムプレートを用いずにPKS成形品のみを用
いて実施例1と同様にして封止型半導体装置を製造した
。なお、加熱圧着条件は、圧力5kg/eei2、温度
280℃で60秒間の圧着であった。
Comparative Example 1 A sealed semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 1 using only a PKS molded product without using an aluminum plate. The heat-press bonding conditions were a pressure of 5 kg/eei2 and a temperature of 280° C. for 60 seconds.

比較例 2 実施例2で用いたフェノール硬化型エポキシ樹脂に充填
剤75%配合したものを用いて、トランスファーモール
ド法により、180℃で3分間の成形により半導体素子
を樹脂封止した。アフターキュアは、180℃で4時間
行なった。
Comparative Example 2 Using the phenol-curable epoxy resin used in Example 2 mixed with 75% filler, a semiconductor element was encapsulated with the resin by molding at 180° C. for 3 minutes by transfer molding. After-cure was performed at 180°C for 4 hours.

比較例 3 第2図(a)に示す形状の箱型パッケージ材料をコバー
ル合金で作製し、第2図(c)に示す形状の平板状パッ
ケージ材料をアルミナセラミックで作製し、これら両者
により半導体素子を封止した。なお、接着剤として、低
融点ガラスではなく、エポキシ樹脂系接着剤を用い、圧
力5kg/cm2、温度180℃で20秒間の条件で加
熱圧着した。
Comparative Example 3 A box-shaped package material having the shape shown in FIG. 2(a) was made of Kovar alloy, and a flat package material having the shape shown in FIG. 2(c) was made of alumina ceramic. was sealed. Note that an epoxy resin adhesive was used as the adhesive instead of low melting point glass, and heat and pressure bonding was carried out at a pressure of 5 kg/cm 2 and a temperature of 180° C. for 20 seconds.

以上のように製造した実施例1〜7及び比較例1〜3の
封止型半導体装置について、温度85℃、相対湿度85
%で200時間吸湿処理して吸水率を測定した後、21
5℃で1分間のvPS処理(ペーパーフェイズリフロー
処理)を2回行ない、vPS処理直後に外観を観察した
。更に、温度128℃で2.5気圧のプレッシャークツ
カー内で耐湿信頼性テストを行ない不良品の発生を調べ
た。これらの結果を下記表1に示す。なお、実施例1〜
7及び比較例1〜3の封止型半導体装置の製造時の封止
に要した時間を表1に併記する。
Regarding the sealed semiconductor devices of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 manufactured as described above, the temperature was 85°C and the relative humidity was 85°C.
% for 200 hours and measured the water absorption rate.
vPS treatment (paper phase reflow treatment) was performed twice at 5° C. for 1 minute, and the appearance was observed immediately after the vPS treatment. Furthermore, a moisture resistance reliability test was conducted in a pressure cooker at a temperature of 128° C. and a pressure of 2.5 atm to investigate the occurrence of defective products. These results are shown in Table 1 below. In addition, Example 1~
Table 1 also shows the time required for sealing during manufacturing of the sealed semiconductor devices of Comparative Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3.

表1から明らかなように、実施例1〜7の封止型半導体
装置は金属層を有するため水分の侵入が抑えられ、比較
例1〜2の封止型半導体装置と比べて吸水率が小さい。
As is clear from Table 1, the sealed semiconductor devices of Examples 1 to 7 have metal layers, so moisture intrusion is suppressed, and the water absorption rate is lower than that of the sealed semiconductor devices of Comparative Examples 1 to 2. .

また、実施例1〜7の封止型半導体装置は、比較例1〜
3の封止型半導体装置に比べ、vPS処理後の外観に優
れ、耐湿信頼性にも優れることがわかる。更に、実施例
1〜7の封止型半導体装置は、封止に要する時間も、ト
ランスファーモールド成形法その他に比べて短い。
Moreover, the sealed semiconductor devices of Examples 1 to 7 are the same as those of Comparative Examples 1 to 7.
It can be seen that compared to the sealed semiconductor device No. 3, the appearance after vPS processing is excellent and the moisture resistance reliability is also excellent. Furthermore, the sealed semiconductor devices of Examples 1 to 7 require a shorter time for sealing than transfer molding or other methods.

[発明の効果] 以上詳述したように、本発明によれば、パッケージ内部
への水分め侵入を抑えて実装時の加熱に際しての樹脂の
クラック発生の問題が生じず、気密性及び実装後の耐湿
信頼性に優れ、しかも製造が従来から用いられているト
ランスファーモールド成形法による樹脂封止に比べて短
時間かつ容易で、今後の半導体素子の大型化や薄型化指
向に十分に対応可能な封止型半導体装置を提供すること
ができる。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, moisture intrusion into the inside of the package is suppressed, the problem of cracking of the resin during heating during mounting does not occur, and airtightness and post-mounting are improved. This encapsulation has excellent moisture resistance and reliability, and is faster and easier to manufacture than resin encapsulation using the conventional transfer molding method, and is fully compatible with the future trend toward larger and thinner semiconductor devices. A stop type semiconductor device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の封止型半導体装置の断面図、第2図
は、第1図に示す封止型半導体装置を製造する方法を説
明するための断面図、第3図は、本発明の他の封止型半
導体装置の断面図、第4図は、第3図に示す封止型半導
体装置を製造する方法を説明するための断面図、第5図
は、本発明のさらに他の封止型半導体装置の断面図、第
6図は、第5図に示す封止型半導体装置を製造する方法
を説明するための断面図、
FIG. 1 is a cross-sectional view of a sealed semiconductor device of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing the sealed semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the sealed semiconductor device shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view of another sealed semiconductor device of the invention. FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing the sealed semiconductor device shown in FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  金属層の両面を樹脂層で被覆したパッケージ材料によ
り半導体素子を囲包するように配置し、加熱圧着して封
止したことを特徴とする封止型半導体装置。
1. A sealed semiconductor device characterized in that a package material in which both sides of a metal layer are covered with a resin layer surrounds a semiconductor element, and the semiconductor element is sealed by heat and pressure bonding.
JP8390890A 1990-03-30 1990-03-30 Manufacturing method of encapsulated semiconductor device Expired - Fee Related JP2937398B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8390890A JP2937398B2 (en) 1990-03-30 1990-03-30 Manufacturing method of encapsulated semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8390890A JP2937398B2 (en) 1990-03-30 1990-03-30 Manufacturing method of encapsulated semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03283548A true JPH03283548A (en) 1991-12-13
JP2937398B2 JP2937398B2 (en) 1999-08-23

Family

ID=13815718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8390890A Expired - Fee Related JP2937398B2 (en) 1990-03-30 1990-03-30 Manufacturing method of encapsulated semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2937398B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100322365B1 (en) * 1993-04-16 2002-06-20 블레이어 에프.모리슨 Integrated Circuit Package
JP2007300058A (en) * 2006-04-03 2007-11-15 Denso Corp Cover cap attachment structure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100322365B1 (en) * 1993-04-16 2002-06-20 블레이어 에프.모리슨 Integrated Circuit Package
JP2007300058A (en) * 2006-04-03 2007-11-15 Denso Corp Cover cap attachment structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP2937398B2 (en) 1999-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5969461A (en) Surface acoustic wave device package and method
US4784974A (en) Method of making a hermetically sealed semiconductor casing
US4656499A (en) Hermetically sealed semiconductor casing
US6809412B1 (en) Packaging of MEMS devices using a thermoplastic
US4437235A (en) Integrated circuit package
US4693770A (en) Method of bonding semiconductor devices together
US6118183A (en) Semiconductor device, manufacturing method thereof, and insulating substrate for same
US9227836B2 (en) Hermetic plastic molded MEMS device package and method of fabrication
CN101877349B (en) Semiconductor module and portable device
JPH08306738A (en) Semiconductor device and its production
WO2000019514A1 (en) Semiconductor package and flip-chip bonding method therefor
CN110085559A (en) The manufacturing method of packaging system, semiconductor device and packaging system
JPH03283548A (en) Sealed type semiconductor device
CA1201211A (en) Hermetically sealed semiconductor casing
JPH113909A (en) Flip chip member, sheet-like sealing material, and semiconductor device and its manufacture
JP3155811B2 (en) Method for manufacturing resin-encapsulated semiconductor device
JPH03265162A (en) Resin-sealed semiconductor device
JP2000021935A (en) Electronic component mounting body and manufacture thereof
JPS6313337A (en) Process of mounting semiconductor element
JPH04107955A (en) Sealing method of electronic circuit element
JP2570123B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH07283248A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPS644342B2 (en)
JPS59208769A (en) Semiconductor device
CN113035718A (en) Cover plate, chip wafer packaging method and chip air tightness packaging method

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees