JPH06209024A - 樹脂封止型半導体装置の製造法 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置の製造法

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JPH06209024A
JPH06209024A JP219693A JP219693A JPH06209024A JP H06209024 A JPH06209024 A JP H06209024A JP 219693 A JP219693 A JP 219693A JP 219693 A JP219693 A JP 219693A JP H06209024 A JPH06209024 A JP H06209024A
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JP
Japan
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semiconductor device
resin
cooling
molding material
epoxy resin
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Pending
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JP219693A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Kawada
達男 河田
Kazuhiko Miyabayashi
和彦 宮林
Osamu Horie
修 堀江
Hirooki Koujima
博起 幸島
Hiroshi Suzuki
宏 鈴木
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トランスファーモールド工程段階でのインサ
ートとの密着力が高く、半田付け時の耐熱性劣化や耐湿
信頼性の低下の少ない樹脂封止型半導体装置の製造法を
提供すること。 【構成】 エポキシ樹脂、硬化剤、および充填材を含有
する組成物を加熱混練した混練物を冷却粉砕して得た成
形材料に、さらにエージング処理工程を付加するか、あ
るいは再度加熱混練して冷却粉砕してなる成形材料を用
いて半導体素子を封止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エポキシ樹脂成形材料
を用いた半導体装置の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI等の半導体素子は素子の集
積度の向上と共に、素子サイズの大型化、樹脂封止型半
導体装置の小型化、薄型化が進み、同時に半導体装置の
基板への取付けを行う時に、半導体装置自体が短時間の
うちに200℃以上の高温に曝されることになる。この
時、樹脂封止材中に含有される水分が気化し、ここで発
生する蒸気圧は樹脂と素子、リードフレーム等のインサ
ートとの界面において、剥離応力として働き、樹脂とイ
ンサートの間で剥離を発生し、特に薄型の樹脂封止型半
導体装置においては、半導体装置のフクレやクラックに
至ってしまうことになる。こうした樹脂封止型半導体装
置においては、剥離やクラックの発生に伴い耐湿信頼性
の低下、あるいは半導体装置のフクレによる基板実装時
の半田付け不良を発生してしまうことになる。
【0003】従来エポキシ樹脂と硬化剤、充填材及びそ
の他添加剤をドライもしくは一部ウェットで常温または
加熱して混合し、そのブレンド物を一段で加熱混練する
製造方法を用いて製造した半導体封止用エポキシ樹脂成
形材料は、トランスファーモールド工程(例えば成形温
度180℃、成形時間90sec 、成形圧70kgf/cm2)で
は、インサートとの密着力が低いため、トランスファー
モールド工程でインサートとの剥離が発生しやすく、半
田付け時の耐熱性が劣化したり、耐湿信頼性を低下させ
てしまうという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる状況に
鑑みなされたもので、トランスファーモールド工程段階
でのインサートとの密着力が高く、半田付け時の耐熱性
劣化や耐湿信頼性の低下の少ない樹脂封止型半導体装置
の製造法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、エポ
キシ樹脂、硬化剤、および充填材を含有する組成物を加
熱混練した混練物を冷却粉砕して得た成形材料に、さら
にエージング処理工程を付加するか、あるいは再度加熱
混練して冷却粉砕してなる成形材料を用いて半導体素子
を封止することを特長とする半導体装置の製造法に関す
る。ここでエージングとは成形材料を常温〜60℃で数
時間〜24時間放置しスパイラルフローがエージング前
より10〜20%少なくすることをいう。
【0006】本発明で用いられるエポキシ樹脂として
は、特に制約はないがo−クレゾールノボラック型、B
r化−フェノールノボラック型等の他、下記の一般式
[I]で示されるようなエポキシ樹脂を用いることがで
きる。
【化1】
【0007】また硬化剤としては通常用いられるフェノ
ールノボラック樹脂の他、下記の一般式[II]で示さ
れるようなアラルキル型フェノール樹脂を用いることが
できる。
【化2】 充填剤としては通常の封止材に用いられるものであれば
特に制約はないが溶融シリカ粉末等が一般的である。
【0008】
【作用】前記した手段を用いて製造した半導体封止用エ
ポキシ樹脂成形材料は、樹脂マトリックスと充填材の親
和性が高くなり、そのためトランスファーモールド工程
段階で半導体装置内部のインサートとの密着性を向上こ
せることができ、インサートの剥離が発生せず、半田付
け時の耐熱性及びその後の耐湿信頼性を向上させること
ができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0010】実施例1〜6、比較例1〜3 まず表1に示す各種の素材を用い、実施例1〜3は各素
材を予備混合(ドライブレンド)した後、二軸ロール
(ロール表面温度約80℃)で10分間混練し、冷却粉
砕後エージング工程(30℃、12h)を加えて製造し
た。実施例4〜5は第1表に示す各種の素材を予備混合
した後、二軸ロールで混練し、冷却粉砕後さらに二軸ロ
ールで混練し、冷却粉砕して製造した。比較例1〜3は
第1表に示す各種素材を予備混合した後、二軸ロールで
混練し、冷却粉砕して製造した。
【0011】
【表1】
【0012】この半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を
用い、トランスファ成形機を用い、金型温度180℃、
成形圧力70kgf/cm2 、硬化時間90sec の条件で各試
験を行った。スパイラルフロー(SF)はEMMI1−
66により測定した。Alピール接着力は厚さ約0.0
3mmのアルミホイル上に幅約1cmの成形品を成形し、ア
ルミ箔と成形品の密着性を測定した。さらに175℃、
5hのポストキュアを行ったものについてもAlピール
接着力を測定した。また、この半導体封止用エポキシ樹
脂成形材料を用いて、半導体素子をトランスファー成形
機で同様の条件で成形し、ポストキュア後半田付け時の
耐熱性とその後の耐湿信頼性を測定した。 半田付け時
の耐熱性に用いた半導体装置は、QFP54ピンの樹脂
封止型半導体装置(外形寸法20×14×2.0mm)で
あり、リードフレームは42アロイ材で8×10mmのチ
ップサイズを有するものである。このようにして得られ
た樹脂封止型半導体装置について、半田付け時の耐熱性
を評価する前に超音波探傷装置(日立建機製)を用い
て、インサートの密着性を観察した後、125℃/24
hベーキング後、85℃/85%RHで所定の時間吸湿
させた後、215℃/90sec の処理を行った時の樹脂
封止型半導体装置のクラック発生率を求めた。
【0013】耐湿信頼性に用いた半導体装置はDip1
6ピンの樹脂封止型半導体装置( 外形寸法6.3×1
9.5×3.8mm)であり、リードフレームは42アロ
イ材で7.2×3.9mmのチップサイズ(チップの仕様
はAl15μm幅、ギャップ5μm、パッシベーション
なし)を有するものである。このようにして得られた半
導体装置について、125℃/24hベーキング後、8
5℃/85%RH72h吸湿させた後、125℃/90
sec の処理を行い、PCT2atm の条件下で放置した時
の半導体装置のAl配線の腐食断線を導通試験を行い求
めた。上記の各試験結果をまとめて表2に示す。
【0014】
【表2】
【0015】
【発明の効果】加熱混練した混練物を冷却粉砕後、エー
ジング工程を新たに加えるか、または加熱混練した混練
物を冷却粉砕後、さらに加熱混練することにより製造し
たエポキシ樹脂成形材料は、樹脂マトリックスと充填材
の親和性が高くなり、そのためトランスファーモールド
工程段階で樹脂封止型半導体装置内部のインサートとの
密着性を向上させることができ、インサートの剥離が発
生せず、半田付け時の耐熱性及びその後の耐湿信頼性を
向上させることができる。
【手続補正書】
【提出日】平成5年1月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 樹脂封止型半導体装置の製造法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エポキシ樹脂成形材料
を用いた半導体装置の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI等の半導体素子は素子の集
積度の向上と共に、素子サイズの大型化、樹脂封止型半
導体装置の小型化、薄型化が進み、同時に半導体装置の
基板への取付けを行う時に、半導体装置自体が短時間の
うちに200℃以上の高温に曝されることになる。この
時、樹脂封止材中に含有される水分が気化し、ここで発
生する蒸気圧は樹脂と素子、リードフレーム等のインサ
ートとの界面において、剥離応力として働き、樹脂とイ
ンサートの間で剥離を発生し、特に薄型の樹脂封止型半
導体装置においては、半導体装置のフクレやクラックに
至ってしまうことになる。こうした樹脂封止型半導体装
置においては、剥離やクラックの発生に伴い耐湿信頼性
の低下、あるいは半導体装置のフクレによる基板実装時
の半田付け不良を発生してしまうことになる。
【0003】従来エポキシ樹脂と硬化剤、充填材及びそ
の他添加剤をドライもしくは一部ウェットで常温または
加熱して混合し、そのブレンド物を一段で加熱混練する
製造方法を用いて製造した半導体封止用エポキシ樹脂成
形材料は、トランスファーモールド工程(例えば成形温
度180℃、成形時間90sec 、成形圧70kgf/cm2)で
は、インサートとの密着力が低いため、トランスファー
モールド工程でインサートとの剥離が発生しやすく、半
田付け時の耐熱性が劣化したり、耐湿信頼性を低下させ
てしまうという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる状況に
鑑みなされたもので、トランスファーモールド工程段階
でのインサートとの密着力が高く、半田付け時の耐熱性
劣化や耐湿信頼性の低下の少ない樹脂封止型半導体装置
の製造法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、エポ
キシ樹脂、硬化剤、および充填材を含有する組成物を加
熱混練した混練物を冷却粉砕して得た成形材料に、さら
にエージング処理工程を付加するか、あるいは再度加熱
混練して冷却粉砕してなる成形材料を用いて半導体素子
を封止することを特長とする半導体装置の製造法に関す
る。ここでエージングとは成形材料を常温〜60℃で数
時間〜24時間放置しスパイラルフローがエージング前
より10〜20%短くすることをいう。
【0006】本発明で用いられるエポキシ樹脂として
は、特に制約はないがo−クレゾールノボラック型、B
r化−エピビス型等の他、下記の一般式[I]で示され
るようなエポキシ樹脂を用いることができる。
【化1】
【0007】また硬化剤としては通常用いられるフェノ
ールノボラック樹脂の他、下記の一般式[II]で示さ
れるようなアラルキル型フェノール樹脂を用いることが
できる。
【化2】 充填剤としては通常の封止材に用いられるものであれば
特に制約はないが溶融シリカ粉末等が一般的である。
【0008】
【作用】前記した手段を用いて製造した半導体封止用エ
ポキシ樹脂成形材料は、樹脂マトリックスと充填材の親
和性が高くなり、そのためトランスファーモールド工程
段階で半導体装置内部のインサートとの密着性を向上こ
せることができ、インサートの剥離が発生せず、半田付
け時の耐熱性及びその後の耐湿信頼性を向上させること
ができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0010】実施例1〜6、比較例1〜3 まず表1に示す各種の素材を用い、実施例1〜3は各素
材を予備混合(ドライブレンド)した後、二軸ロール
(ロール表面温度約80℃)で10分間混練し、冷却粉
砕後エージング工程(30℃、12h)を加えて製造し
た。実施例4〜5は第1表に示す各種の素材を予備混合
した後、二軸ロールで混練し、冷却粉砕後さらに二軸ロ
ールで混練し、冷却粉砕して製造した。比較例1〜3は
第1表に示す各種素材を予備混合した後、二軸ロールで
混練し、冷却粉砕して製造した。
【0011】
【表1】
【0012】この半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を
用い、トランスファ成形機を用い、金型温度180℃、
成形圧力70kgf/cm2 、硬化時間90sec の条件で各試
験を行った。スパイラルフロー(SF)はEMMI1−
66により測定した。Alピール接着力は厚さ約0.0
3mmのアルミホイル上に幅約1cmの成形品を成形し、ア
ルミ箔と成形品の密着性を測定した。さらに175℃、
5hのポストキュアを行ったものについてもAlピール
接着力を測定した。また、この半導体封止用エポキシ樹
脂成形材料を用いて、半導体素子をトランスファー成形
機で同様の条件で成形し、ポストキュア後半田付け時の
耐熱性とその後の耐湿信頼性を測定した。 半田付け時
の耐熱性に用いた半導体装置は、QFP54ピンの樹脂
封止型半導体装置(外形寸法20×14×2.0mm)で
あり、リードフレームは42アロイ材で8×10mmのチ
ップサイズを有するものである。このようにして得られ
た樹脂封止型半導体装置について、半田付け時の耐熱性
を評価する前に超音波探傷装置(日立建機製)を用い
て、インサートの密着性を観察した後、125℃/24
hベーキング後、85℃/85%RHで所定の時間吸湿
させた後、215℃/90sec の処理を行った時の樹脂
封止型半導体装置のクラック発生率を求めた。
【0013】耐湿信頼性に用いた半導体装置はDip1
6ピンの樹脂封止型半導体装置( 外形寸法6.3×1
9.5×3.8mm)であり、リードフレームは42アロ
イ材で7.2×3.9mmのチップサイズ(チップの仕様
はAl15μm幅、ギャップ5μm、パッシベーション
なし)を有するものである。このようにして得られた半
導体装置について、125℃/24hベーキング後、8
5℃/85%RH72h吸湿させた後、215℃/90
sec の処理を行い、PCT2atm の条件下で放置した時
の半導体装置のAl配線の腐食断線を導通試験を行い求
めた。上記の各試験結果をまとめて表2に示す。
【0014】
【表2】
【0015】
【発明の効果】加熱混練した混練物を冷却粉砕後、エー
ジング工程を新たに加えるか、または加熱混練した混練
物を冷却粉砕後、さらに加熱混練することにより製造し
たエポキシ樹脂成形材料は、樹脂マトリックスと充填材
の親和性が高くなり、そのためトランスファーモールド
工程段階で樹脂封止型半導体装置内部のインサートとの
密着性を向上させることができ、インサートの剥離が発
生せず、半田付け時の耐熱性及びその後の耐湿信頼性を
向上させることができる。
フロントページの続き (72)発明者 幸島 博起 茨城県結城市大字鹿窪1772−1 日立化成 工業株式会社南結城工場内 (72)発明者 鈴木 宏 茨城県結城市大字鹿窪1772−1 日立化成 工業株式会社南結城工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エポキシ樹脂、硬化剤、および充填材を
    含有する組成物を加熱混練した混練物を冷却粉砕して得
    た成形材料に、さらにエージング処理工程を付加する
    か、あるいは再度加熱混練して冷却粉砕してなる成形材
    料を用いて半導体素子を封止することを特徴とする樹脂
    封止型半導体装置の製造法。
JP219693A 1993-01-11 1993-01-11 樹脂封止型半導体装置の製造法 Pending JPH06209024A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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