JPH06132414A - 半導体装置の封着方法 - Google Patents

半導体装置の封着方法

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JPH06132414A
JPH06132414A JP2981592A JP2981592A JPH06132414A JP H06132414 A JPH06132414 A JP H06132414A JP 2981592 A JP2981592 A JP 2981592A JP 2981592 A JP2981592 A JP 2981592A JP H06132414 A JPH06132414 A JP H06132414A
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resin
cap
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semiconductor device
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JP2981592A
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Koji Matsuda
幸治 松田
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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】接着材として熱硬化性エポキシ樹脂を用いる半
導体装置のキャップ封着の際、キュア工程で樹脂が可塑
性を示さないように温度,荷重を制御し生産能力の向上
を図る。 【構成】半導体装置を搭載したパッケージを加熱台に置
き、熱硬化性エポキシ樹脂を塗布したキャップをパッケ
ージ上に置き、熱硬化性エポキシ樹脂の可塑領域A中に
キャップに荷重ピンで荷重をかけながら熱硬化性エポキ
シ樹脂がゲル化点B又はそれを過ぎるまでガラス転移温
度以上の温度で加熱して仮接着を行い、その後、再びガ
ラス転移温度以上で無荷重キュアを行い樹脂が熱硬化し
接着強度が充分な点Cに到る本接着を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の封着方法に
関し、特に接着材として熱硬化性エポキシ樹脂を用いる
半導体装置の封着方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の封着方法は、図4
(a),(b)の熱硬化性エポキシ樹脂の温度特性図に
示すように、樹脂の可塑領域と熱硬化領域の特性を利用
し半導体装置を封着する方法である。
【0003】図10(a)〜(d)は、従来半導体装置
の封着方法の代表例を説明するための半導体装置の製造
工程順の断面図である。また、図11(a)〜(c)は
そのタイミングチャートである。
【0004】図10(a)に示す様に、ペレット4を搭
載しボンディングワイヤ5により接続したパッケージ3
を加熱台6に置き、パッケージ3の接着部分を125℃
程度で約10秒間加熱する。次に、キャップ吸着ノズル
7で熱硬化性エポキシ樹脂2が塗布されたキャップ1を
吸着し、パッケージ3の接着部分にキャップ1を降下さ
せ載置する。その様子が図10(b)であり、熱硬化性
エポキシ樹脂2は加熱されることにより接着部分になじ
む。図10(c)が加熱台6での加熱を終了しキャップ
1を仮接着した状態である。熱硬化性エポキシ樹脂2の
加熱は、図11(b)のタイミングチャートに示す様
に、ゲル化点Bに達しない可塑領域Aの状態で行ってい
る。この状態では、図4(b)に示す様に、125℃程
度のゲル化点到達時間(以下ゲル化タイムという)は8
00℃程度と長いため生産性を上げることができない。
【0005】そこで、従来は、常温で図10(c)の状
態にある熱硬化性エポキシ樹脂2で接着したキャップ1
とパッケージ3とを荷重ばね12がついたガイド治具1
0とガイド治具11ではさみ、接着部分に適切な荷重
(100g程度)がかかる様固定し、恒温槽(165℃
程度)に入れる。図11のタイミングチャートの様に、
恒温槽での荷重キュア中に熱硬化性エポキシ樹脂の状態
がゲル化点Bを過ぎ、熱硬化領域の樹脂接着強度が充分
な点Cまで約1〜2時間荷重をかけながら硬化させ本接
着させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来の封着方法で
は、熱硬化性樹脂がまだ可塑性を示す領域で仮接着を行
っているため、本接着として恒温槽でのキュア中に熱硬
化性エポキシ樹脂が可塑性を示し、パッケージとキャッ
プにずれが生じたり、キャップが浮きあがり樹脂を貫通
する穴が明き気密性が悪化するため、ガイド治具を用い
てパッケージとキャップへ絶えず適切な荷重を加えなが
らキュアする必要があるという問題点があった。
【0007】また、本接着工程で無荷重キュアを行おう
とすると、仮接着工程で荷重を加えながら樹脂がゲル化
点又はゲル化点以上に達するまで加熱しなければなら
ず、加熱温度(125℃)が樹脂のガラス転移温度(1
50℃)より低いため接着時間が長くなり生産性が悪い
という問題点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の封
着方法は、パッケージとキャップを熱硬化性エポキシ樹
脂を用いて接着する際、樹脂への加熱温度を熱硬化性エ
ポキシ樹脂のガラス転移温度より高くし、ゲル化点に達
する時間を短かくし、ゲル化点に達する荷重を加えなら
が仮接着する。この後につづく樹脂硬化工程では、樹脂
を再度加熱しても可塑性を示さず、後工程での無加重キ
ュアを可能としている。
【0009】また仮接着工程で、ゲル化タイムが短かく
なることで樹脂を加熱中、設備異常等により設備が停止
する際、樹脂を加熱する直前から樹脂が可塑領域中に
荷重を加えるまで設備停止割込を禁止する。設備停止
割込があっても樹脂を加熱中は、樹脂の可塑領域中に荷
重を加えてから設備を停止させる。設備停止割込があ
っても樹脂を加熱中で荷重を加える前には、樹脂への加
熱をやめてから設備を停止させる。この様に、〜単
独又は組合せることにより、樹脂がゲル化点を過ぎてか
ら荷重を加えることを避ける手段を備えている。
【0010】
【実施例】次に本発明を図面を参照して説明する。図1
(a)〜(d)は本発明の実施例1の工程順の断面図で
ある。また図2(a)〜(c)はそのタイミングチャー
トで、樹脂への加熱温度,樹脂の状態,樹脂への荷重を
示している。図1(a)に示すように、ペレット4を搭
載しボンディングワイヤ5により接続したパッケージ3
を加熱台6に置き、パッケージ3の接着部分を加熱す
る。加熱台6の温度は樹脂部分つまり樹脂への加熱温度
が熱硬化性エポキシ樹脂2のガラス転移温度(150℃
前後)より高い温度としてゲル化タイムが10秒程度に
なるような温度を図4(b)の樹脂の特性図から決める
(この例では300℃)。
【0011】次にキャップ吸着ノイズ7で熱硬化性エポ
キシ樹脂2が塗布されたキャップ1を吸着し、パッケー
ジ3の接着部分に降下させ載置する。その様子が図1
(b)である。樹脂は加熱されることにより可塑性を示
し、パッケージ3とキャップ1の接着部分になじむ。次
に図1(c)の様に、図4(a)で示したゲル化点Bに
達しないうちに荷重ピン8でキャップ1に適切な荷重
(500〜1500g程度)を加え、熱硬化性エポキシ
樹脂が接着部分によくなじみ信頼性の高い気密性が得ら
れるように形づくる。この際、パッケージ3にキャップ
1を置いてすぐ荷重ピン8で加圧せず、封着温度により
キャップ内部の気体圧力が高まり樹脂部から気体を逃が
すための所定時間t1(3〜5秒程度)後に、荷重をか
けるようにする。熱硬化性エポキシ樹脂2がゲル化点B
又はそれを過ぎたら荷重ピン8を外し、加熱台6による
加熱をやめる(荷重を加えてからゲル化点B又はそれを
過ぎる時間を所定時間t2とする。この例では5〜7秒
程度以上である)。その様子が図1(d)である。これ
で仮接着は完了である。
【0012】次にパッケージ3とキャップ1とを充分な
接着強度(3〜10kg程度)とするため、恒温槽で図
1(d)の状態にして165℃程度で充分な時間(1〜
2時間程度)無荷重キュアし、熱硬化性エポキシ樹脂を
完全に硬化させる。
【0013】また、この実施例では、仮接着での樹脂加
熱温度が高くゲル化タイムは短いので、図3(a),
(b)のフロチャートに示す様に、樹脂を加熱前から荷
重を加えるまでの間、設備異常等による設備停止要求を
割込禁止にして、樹脂がゲル化点Bを過ぎてから荷重を
加えることを避けている。
【0014】次に本発明の実施例2を図面を参照して説
明する。図5(a)〜(d)は実施例2の工程順の断面
図でる。またフローチャートは実施例1の図2をそのま
ま使用する。
【0015】ペレット4を搭載しボンディングワイヤ5
により接続したパッケージ3がリードフレーム上に複数
個接続されており、これを連続的に封着してゆく。図5
(a)において、リードフレームの最初のパッケージ3
が加熱台の封着位置1に搬送され封着部分を加熱する。
加熱台の温度は、接着部分つまり樹脂への加熱温度が熱
硬化性エポキシ樹脂のガラス転移温度(150℃前後)
より高い温度として、ゲル化タイムが10秒程度になる
ような温度を図4(b)の樹脂の特性図から決める(こ
の例では300℃)。
【0016】次に、キャップ吸着ノズル7で熱硬化性エ
ポキシ樹脂2が塗布されたキャップ1を吸着し、パッケ
ージ3の接着部分に降下させて載置する。その様子が図
5(b)である。樹脂は加熱されることにより可塑性を
示し、パッケージ3とキャップ1の封着部分になじむ。
この際、パッケージ3にキャップ1を置くことによって
封着温度によりキャップ内部の気体圧力が高まり、樹脂
部から気体を逃がすための所定時間t1(3〜5秒程
度)後、リードフレームを右側(封着位置2)へ1個分
搬送する。搬送された最初のパッケージの樹脂に、図4
(a)で示したゲル化点Bに達しないうちに荷重ピン8
でキャップ1に適切な荷重(500〜1500g程度)
を加えることによって熱硬化性エポキシ樹脂2が接着部
によくなじみ、信頼性のある気密性が得られるように形
づくる。その様子が図5(c)である。
【0017】荷重を加えてからゲル化点B又はそれを過
ぎた時点で荷重ピン8を外し、リードフレームを右側
(封着位置3)へ1個分搬送し、最初のパッケージ3を
加熱台6から加熱されていない台9へ置く。その様子が
図5(d)である。荷重を加えてからゲル化点又はそれ
を過ぎる時間を所定時間t2とする。この例ではリード
フレームを1個分搬送する時間を0.5秒とすると、t
2は4.5〜6.5秒程度以上である。
【0018】またこの例では、所定時間t1(3〜5秒
程度)より所定時間t2(4.5〜6.5秒程度)が長
いが、図5(a)でパッケージ3が封着位置1へ搬送さ
れてからキャップ1を置くまでの時間(0.5〜3.5
秒程度)を設けることで所定時間t2をとれるようにす
る。これで最初の1個の仮接着は完了であるが、2個目
以降のパッケージについても1個目と同様に仮接着して
ゆく。
【0019】仮接着後は、リードフレーム状のまま実施
例1と同様に樹脂を無荷重キュアで完全に硬化させる。
【0020】またこの実施例では、仮接着での樹脂加熱
温度が高くゲル化タイムが短い(10秒程度)ので、図
6(a),(b)のフロチャートに示す様に、樹脂を加
熱中に設備異常等による設備停止要求がある場合は、樹
脂に荷重を加えるまで通常通り設備を動かすことにして
荷重を加えた後に設備を停止させるようにし、樹脂がゲ
ル化点Bを過ぎてから荷重を加えることを避けている。
【0021】次に本発明の実施例3を図面を参照して説
明する。図7(a)〜(d)は実施例3の工程順の断面
図である。また図8(a)〜(c)は、樹脂への加熱温
度,樹脂の状態,樹脂への荷重のタイミングチャートで
ある。図7(a)に示す様に、ペレット4を搭載しボン
ディングワイヤ5により接続したパッケージ3がリード
フレーム状に複数個接続されており、これに樹脂のガラ
ス転移温度以下(この例では125℃,10秒)で熱硬
化性エポキシ樹脂2が塗布されたキャップ1をそれぞれ
接着しておく。この状態では樹脂2は可塑領域中であ
る。
【0022】次に、このリードフレームを図7(b)の
ように加熱台6に搬送し、複数のパッケージ3つまり樹
脂を同時に加熱する。加熱台の温度は、加熱温度が熱硬
化性エポキシ樹脂2のガラス転移温度(150℃前後)
より高い温度としてゲル化タイムが100秒前後になる
ような温度を図4(b)の樹脂の特性図から決める(こ
の例では180℃)。加熱温度によりキャップ内部の気
体圧力が高まり樹脂部から気体を逃がすための所定時間
t1(5〜10秒程度)後、図4(a)で示したゲル化
点Bに達しないうちに荷重ピン8でそれぞれのキャップ
1に適切な荷重(500〜1500g程度)を加え、熱
硬化性エポキシ樹脂2が接着部分によくなじみ信頼性の
高い気密性が得られるように形づくる。その様子が図7
(c)である。
【0023】熱硬化性エポキシ樹脂2がゲル化点B又は
それを過ぎたら荷重ピン8を外し、加熱台6による加熱
をやめる。荷重を加えてからゲル化点B又はそれを過ぎ
る時間を所定時間t2とする。この例では90〜80秒
程度以上である。その様子が図7(d)である。これで
仮接着は完了である。仮接着後は実施例2と同様に樹脂
を無荷重で1〜2時間キュアし、完全に硬化させる。
【0024】またこの実施例では、仮接着での樹脂加熱
温度が高くゲル化タイムが短いので、図9(a),
(b)のフロチャートに示す様に、樹脂を加熱中で荷重
をかける前に設備異常等による設備停止要求がある場合
は、加熱台6を下げて樹脂への加熱を停止させ、樹脂が
熱硬化するのを防ぎ設備を停止させる。その後、設備復
帰の時は、加熱台6を上げて所定時間t1加熱後、図4
(a)で示したゲル化点Bに達しないうちに荷重ピン8
でキャップ4に荷重を加えるようにする。この様にする
ことで、樹脂がゲル化点Bを過ぎてから荷重を加えるこ
とを避けている。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、仮接着時
における熱硬化性エポキシ樹脂への加熱温度を樹脂のガ
ラス転移温度以上にすることでゲル化タイムを短くし、
また設備異常等による設備停止要求時には、ゲル化点を
過ぎてから荷重を加えることを避けるようにすることで
仮接着工程の封着時間を短くでき、仮接着工程の封着時
間を短くでき、仮接着工程の生産性を上げ、従来できな
かった無荷重キュアを可能にしている。これにより従来
必要であった荷重キュアのガイド治具組込が不要にな
り、工数が低減され、安価な半導体装置の製造を実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示す図で、同図(a)〜
(d)は製造工程の断面図である。
【図2】本発明の実施例1及び2を示す図で、同図
(a)〜(c)はタイミング図である。
【図3】本発明の実施例1を示す図で、同図(a),
(b)はそれぞれフロー図である。
【図4】熱硬化性エポキシ樹脂の特性を示す図で、同図
(a),(b)はそれぞれ温度特性図である。
【図5】本発明の実施例2を示す図で、同図(a)〜
(d)は製造工程順の断面図である。
【図6】本発明の実施例2を示す図で、同図(a),
(b)はそれぞれフロー図である。
【図7】本発明の実施例3を示す図で、同図(a)〜
(d)は製造工程順の断面図である。
【図8】本発明の実施例3を示す図で、同図(a)〜
(c)はタイミング図である。
【図9】本発明の実施例3を示す図で、同図(a),
(b)はそれぞれフロー図である。
【図10】従来の封着方法を示す図で、同図(a)〜
(d)は製造工程順の断面図である。
【図11】従来の封着方法を示す図で、同図(a)〜
(c)はタイミング図である。
【符号の説明】
1 キャップ 2 熱硬化性エポキシ樹脂 3 パッケージ 4 ペレット 5 ボンディングワイヤ 6 加熱台 7 キャップ吸着ノズル 8 荷重ピン 9 台 10,11 ガイド治具 12 荷重ばね A 熱硬化性エポキシ樹脂が可塑性を示す点 B 熱硬化性エポキシ樹脂のゲル化点 C 熱硬化性樹脂が熱硬化し樹脂の接着強度が充分な

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置を搭載したパッケージに熱硬
    化性エポキシ樹脂を用いてキャップを接着する際、前記
    樹脂を加温しながら前記樹脂の可塑領域が終了する時点
    以前から可塑領域が終了する時点以降まで、キャップ面
    に対し垂直圧力を加える半導体装置の封着方法におい
    て、前記樹脂を加温する温度を前記樹脂のガラス転移温
    度以上にすることを特徴とする半導体装置の封着方法。
  2. 【請求項2】 熱硬化性エポキシ樹脂の加温直前からキ
    ャップ面に対し垂直圧力を加えるまでの間、設備の停止
    要求割込を割込禁止にする請求項1記載の半導体装置の
    封着方法。
  3. 【請求項3】 熱硬化性エポキシ樹脂を加温中に設備の
    停止要求がある場合に、前記樹脂の可塑領域が終了する
    時点以前にキャップ面に対し垂直圧力を加えてから設備
    を停止する請求項1記載の半導体装置の封着方法。
  4. 【請求項4】 熱硬化性エポキシ樹脂を加温中に設備の
    停止要求がある場合に、キャップ面に対し垂直圧力を加
    えていない場合は前記樹脂への加熱を停止してから設備
    を停止する請求項1記載の半導体装置の封着方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009033007A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Kyoritsu Kagaku Sangyo Kk 密封中空構造体の製造方法およびその方法により製造した中空構造体
WO2009022578A1 (ja) 2007-08-10 2009-02-19 Murata Manufacturing Co., Ltd. 素子構造およびその製造方法
CN118039578A (zh) * 2024-04-12 2024-05-14 深圳市元视芯智能科技有限公司 一种图像传感器以及图像传感器系统

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