JPH06241938A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＳＯＰ、ＴＳＯＰなどの薄型パッケージの樹
脂封止型半導体装置は、プリント基板への実装時にパッ
ケージ内部の水分を除去するためのプリベークを行って
いる。本発明は、このプリベークを適切に行うために、
パッケージの水分含有量を定量的に把握できる技術を提
供することを目的とする。 【構成】 本発明の半導体装置は、水分含有量を検知す
る検知部を樹脂封止型半導体装置の封止樹脂に埋め込ん
で構成する。 【効果】 実装前に検知部によって水分の含有量を容易
に検査することができるので、プリベークの必要性の判
定及び、最適プリベーク時間の算出に有効である。従っ
て、個々の半導体装置に適した条件でプリベークを行う
ことが可能となり、リフロー時の半導体装置の信頼性を
確保することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂封止型半導体装置
に関し、特に、パッケージが薄いＳＯＰ型（ｓｍａｌｌ
ｏｕｔｌｉｎｅ ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＳＯＰ型（ｔ
ｈｉｎ ｓｍａｌｌ ｏｕｔｌｉｎｅ ｐａｃｋａｇ
ｅ）などのプリント基板への半導体装置実装時にリフロ
ー前のプリベークが必要となる樹脂封止型半導体装置に
適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置のパッケージとして、製造が
容易でありコストも低いことから、エポキシ樹脂やシリ
コン樹脂を封止樹脂として用いた樹脂モールドが採用さ
れている。しかしながら、これらの樹脂は膨張係数が大
きいために温度の変化による膨張収縮の度合いが異なる
ことによってリード，ダイパッドと封止樹脂との間に隙
間が生じることがある。このようにしてできたリードと
封止樹脂との隙間からパッケージの内部に大気中の水分
が入り込むことがある。また、封止樹脂自体に吸水性が
あるために、封止樹脂内部に大気中の水分が吸収されて
いく。このようにして浸入した水分が、ダイパッドと封
止樹脂との隙間或いは封止樹脂中にて結露し吸湿水とな
り、内部に溜ることがある。特にＴＳＯＰ型等の半導体
装置では、パッケージを小型化するために封止樹脂も薄
くなっており、加えてリードの数も増加し前記のリード
と封止樹脂との隙間が生じる可能性も高くなり、水分の
浸入が起こりやすくなっている。

【０００３】プリント基板に実装する工程でリフロー炉
にて半導体装置を加熱する際に、このような吸湿水が気
化膨張することによってパッケージの内部圧力が上昇
し、界面剥離或いはパッケージクラック等が発生し半導
体装置を破損することがある。

【０００４】このような破損を防止するために、封止樹
脂の吸水性・膨張係数を改善する或いはダイパッドと封
止樹脂との接着性等を改善する等の対策がなされている
が、まだ十分な解決策とはなっていない。

【０００５】そのため、半導体装置は防湿梱包して出荷
されており、梱包開封後すぐに使用するのが望ましい。
しかしながら、半導体装置実装時には、端数が出るのは
避けがたく、使われなかった半導体装置の履歴管理を厳
密に行うのは煩雑である。

【０００６】そこで、実装時のリフローに先立って一定
時間のプリベークを行い、パッケージ内部の吸湿水の除
去を行っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
プリベークは、個々の半導体装置の状態とは無関係に、
一律に同一の条件で同一の時間行われている。そのため
に、水分含有量が多くプリベークの不足した半導体装置
では、半導体装置内部の水分の除去が不十分となり、リ
フロー時の加熱により半導体装置が破損することがあ
る。逆に、プリベークの必要がない半導体装置をプリベ
ークを行った場合には不必要な工程を行うことなり、そ
の間のハンドリングミスによる半導体装置の損傷の可能
性を増やすことになる。また、短時間のプリベークで十
分な半導体装置に長時間のプリベークを行った場合に
は、工程に余分な時間を費やすことになる。

【０００８】これらの問題は、個々の半導体装置の状態
に応じたプリベークを行うことによって解決される。そ
のためには、個々の半導体装置の状態すなわち個々の半
導体装置のパッケージ内の水分含有量を知る必要があ
る。しかし、半導体装置の水分含有量を知るためには、
半導体装置の乾燥前と乾燥後に重量を測定し比較する等
の複雑な検査を行わなければならず、コストの点からも
時間の点からも実装時の検査の実施は困難であり、その
結果を乾燥前に知ることは不可能であるという問題があ
る。

【０００９】本発明の目的は、プリベーク前に樹脂封止
型半導体装置の水分含有量を容易に知ることが可能な技
術を提供することにある。加えて、水分含有量をしるこ
とによって、リフロー時の半導体装置の信頼性を確保す
ることが可能な技術を提供することにある。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１２】本発明の半導体装置は、水分含有量を検知
する検知部を樹脂封止型半導体装置の封止樹脂に埋め込
んで構成する。すなわち、半導体装置のパッケージ内の
水分含有量を定量的に検知する機能を半導体装置自身に
付加するものである。

【００１３】

【作用】上述した手段によれば、プリント基板実装前に
検知部によって水分の含有量を容易に検査することがで
きるので、リフロー前のプリベークの必要性の判定及
び、最適リフロー時間の算出に有効である。従って、個
々の半導体装置に適した条件でプリベークを行うことが
可能となり、リフロー時の半導体装置の信頼性を確保す
ることが可能となる。

【００１４】以下、本発明の構成について、実施例とと
もに説明する。

【００１５】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例を図１及び図
２を用いて説明する。図１は、第１の実施例である樹脂
封止型半導体装置を示す底面図、図２は図１中Ａ−Ａ線
の断面を拡大して示す図である。図中、１はＴＳＯＰ型
の樹脂封止型半導体装置、２はパッケージを形成する封
止樹脂、３はプリント基板にハンダ付けされるリード、
４は水分含有量を検知する検知部である。検知部４は、
パッケージの底面に設けた凹部に埋め込まれ水分含有量
によってその色が変化するシリカゲル５と、シリカゲル
５を外部から密封するための透明な封止樹脂６とによっ
て構成されている。７は所定の回路をパターン形成した
チップであり、ダイパッド８上に取り付けられ、ボンデ
ィングワイヤ９によってリード３と電気的に接続されて
いる。

【００１７】本実施例の半導体装置は、樹脂モールド時
に用いられるパッケージ底面部分の金型に突起を設ける
ことによって、パッケージの底面の封止樹脂２に前記凹
部を設け、その凹部に形状を合わせたシリカゲル５を挿
入し、透明な封止樹脂６でシリカゲル５を外部から密封
して形成する。他に、シリカゲル５と透明な封止樹脂６
とを一体化して検知部４を構成し、一体化した検知部４
を前記凹部に挿入し、透明な封止樹脂６と封止樹脂２と
を接着することによって形成してもよい。

【００１８】本実施例の樹脂封止型半導体装置１では、
シリカゲル５を比色法によって検査することによって実
装前のパッケージの封止樹脂２の水分含有量を容易に知
ることができる。シリカゲル５が、水分を吸収すること
によって無色或いは淡青色から桃色へその色が変化し、
水分の吸収量に応じてその色が濃くなる性質を利用し
て、着色の有無さらに色の濃度を調べることによって封
止樹脂２の内部に含まれる水分の含有量を容易に知るこ
とができる。

【００１９】この検査は、目視によって行ってもよい
が、色の濃度を調べるだけの簡単な検査であり、光学的
な手段によって検査を自動化することが可能である。簡
単な色分解光学系と光量測定系とを備えた光学的な手段
によって検査を行い、得られた色相と彩度の情報から水
分の含有量を判断し、半導体装置を水分含有量によって
区分けし、それぞれ最適な条件でプリベークを行うこと
が可能である。

【００２０】本実施例の検知部４は、シリカゲル５を透
明な封止樹脂６で密封しただけの単純な構成のために、
廉価にて検知部４を形成することができ、半導体装置１
の価格に大きな影響を与えることはない。

【００２１】また、本実施例では、検知部４にシリカゲ
ル５を採用したが、他に水分によって色が変わる或いは
透明度が変わる等外観上の変化を起こすものであれば、
シリカゲル５に替えて採用することが可能である。

【００２２】また、本実施例では半導体装置１の底面に
検知部４を設けたが、封止樹脂２の厚さ或いは上面のマ
ーキングスペース等の点で問題がなければ、上面に検知
部４を設けてもよいし、上面及び底面の両面に設けても
よい。

【００２３】上面に設ける場合には、前記凹部を前記の
実施例よりも浅く形成し、透明な封止樹脂が盛り上がっ
た形状に形成することも可能である。更に、凹部を設け
ずに、パッケージの封止樹脂の表面に取付けた薄膜状の
シリカゲルに、透明な封止樹脂を塗布しシリカゲルを密
封してもよい。また、透明な樹脂の塗布に代えて透明な
樹脂のフィルムを粘着させてもよい。

【００２４】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
を図３を用いて説明する。図３は、本発明の第２の実施
例である樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。断
面の位置としては図１のＡ−Ａ線に相当する位置にて切
断されている。

【００２５】本実施例では、検知部１４に水分含有量に
よって電気的特性が変化するセンサ１５を用いている。
検知部１４として、絶縁性の基板にシリコンを塗布して
焼結させて形成した電気抵抗式のセンサ１５を埋め込
み、ワイヤ１６によってセンサ１５とパッケージの底面
に設けた電極１７とを電気的に接続する。

【００２６】本実施例の半導体装置１は、樹脂モールド
時に用いられるパッケージ底面部分の金型に突起を設け
ることによって、パッケージの底面に前記凹部を設け、
その凹部に形状を合わせたセンサ１５を挿入し、封止樹
脂１８でセンサ１５を外部から密封し、センサ１５と接
続したワイヤ１６を電極１７に接続し、電極１７をパッ
ケージ底面に固定して形成する。他に、センサ１５と電
極１７とをワイヤ１６によって接続してから封止樹脂１
８によって一体化して検知部４を構成し、一体化した検
知部４を前記凹部に挿入し、封止樹脂１８と封止樹脂２
とを接着することによって形成してもよい。

【００２７】本実施例の樹脂封止型半導体装置１では、
センサ１５の表面に吸着された水分に応じてセンサ１５
の抵抗値が低下していくので、センサ１５の抵抗値を測
定することによって実装前のパッケージの水分含有量を
容易に知ることができる。

【００２８】この検査は抵抗値を調べるだけの簡単な検
査であり、検査を自動化することが容易である。得られ
た抵抗値の情報から水分の含有量を判断し、半導体装置
１を水分含有量によって区分けし、それぞれ最適な条件
でプリベークを行うことが可能である。

【００２９】本実施例の検知部１４は、センサ１５を電
極１７に接続し封止樹脂１８で密封しただけの単純な構
成のために、廉価にて検知部１４を形成することがで
き、半導体装置１の価格に大きな影響を与えることはな
い。

【００３０】また、本実施例ではシリコン半導体を用い
た電気抵抗式のセンサ１５を採用したが、多孔性の酸化
アルミニウム等を用いた電気抵抗式のもの或いは静電容
量の変化を測定する酸化アルミニウムの薄膜等を用いた
電気容量式のもの等、他に水分によって電気的特性が変
化を起こすものであれば、センサとして採用することが
可能である。

【００３１】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。

【００３２】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。

【００３３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００３４】（１）樹脂封止型半導体装置の封止樹脂の
水分含有量を容易に知ることができるという効果があ
る。

【００３５】（２）検知部の構成が単純なために、廉価
にて検知部を形成することができるという効果がある。

【００３６】（３）プリベークを行う場合でも、最適条
件でプリベークを行うので、プリベークの不足による半
導体装置の破損またはプリベークの過剰による工程の無
駄がなくなるという効果がある。

【００３７】（４）封止樹脂の水分含有量を定量的に把
握でき、リフロー前プリベークの必要性の判定が可能と
なり不必要なプリベークを省略し工程を短縮できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例を示す底面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿った断面を拡大して示す
断面図である。

【図３】 本発明の第２の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…半導体装置、２，１８…封止樹脂、３…リード、
４，１４…検知部、５…シリカゲル、６…透明な封止樹
脂、７…チップ、８…ダイパッド、９…ボンディングワ
イヤ、１５…センサ、１６…ワイヤ、１７…電極。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂封止型半導体装置において、封止樹
   脂内部の水分含有量を検知する検知部がパッケージの封
   止樹脂に埋め込まれていることを特徴とする樹脂封止型
   半導体装置。
2. 【請求項２】 水分含有量を検知するシリカゲルを封止
   樹脂内部に埋め込み、埋め込んだシリカゲルを透明な樹
   脂で密封して、検知部を構成したことを特徴とする請求
   項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
3. 【請求項３】 水分含有量を電気的特性の変化で検知す
   るセンサを封止樹脂内部に埋め込み、埋め込んだセンサ
   と導通した電極を封止樹脂表面に設けて、検知部を構成
   したことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導
   体装置。