JPH07273134A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
着剤を、気泡が発生することなく熱硬化させる半導体装
置の製造方法を提供する。 【構成】 半導体チップ1をリードフレーム2の上に希
釈剤を含有するダイボンドペースト3でダイボンドし、
該ダイボンドペースト3を熱硬化する半導体装置の製造
方法において、上記ダイボンドペースト3を、前記希釈
剤が蒸散し始める温度を下限として、前記ダイボンドペ
ースト3の熱硬化反応開始温度より低い温度で予備加熱
した後、熱硬化反応開始温度以上で加熱してなることを
特徴とする。
Description
に関し、特に半導体チップを接着するダイボンド用ペー
ストの熱硬化方法に関する。
および(b)に示すように実装される。すなわち、半導
体チップ1は、リードフレーム2のヘッダー部の所定位
置に、ダイボンドペースト3を介して搭載され、前記ダ
イボンドペースト3はオーブンの中で約1時間の加熱で
熱硬化することにより、半導体チップ1はリードフレー
ム2のヘッダー部の所定位置に固着される。
フレーム2のリードピン5とを金線6により接続され
る。
さらに、エポキシ樹脂によるトランスファーモールド方
式等、またはキャップシール等により外部から遮断され
保護される。
番短縮,省人化によるバリューエンジニアリング(V
E)が必要となってきた。
は、ダイボンドペーストの改良によりダイボンドペース
トの短時間熱硬化が可能となり、これによりダイボンド
ペーストの熱硬化炉を接続し、ダイボンド工程とワイヤ
ボンド工程とを連続して行うインラインが構築されてき
た。さらには後工程のモールドも接続した一貫ラインが
構築されてきた。
スト3の熱硬化炉の熱硬化温度プロファイルは、図8に
示すように、2分間程度200℃に加熱、または、図9
に示すように、1分間程度140℃に加熱し、さらに1
分間程度200℃に加熱して行われる。
が、例えば発光ダイオードチップである場合、上記ダイ
ボンドペースト3は銀片等の導電性フィラーがエポキシ
系樹脂に加えられた導電性ダイボンドペースト3からな
り、該導電性ダイボンドペースト3による半導体チップ
固着部は、強い接着性とともに、チップ裏面電極とコン
タクトをとるため、良好な電気伝導性と、通電使用にお
ける半導体チップ1の発熱量をリードフレーム2へ放熱
する良好な熱抵抗が要求される。つまり、良好で安定し
たダイボンド状態が必要となる。
メータ[△V]で評価することができる。この方法は、
例えば発光ダイオードチップの接合温度に対してリニア
に変化する電気的パラメータ(順方向電圧)を、発光ダ
イオードチップに通電によって熱を加える前後に測定
し、その値の変化分でダイボンド状態を判定する方法で
ある。
電流IMを時間t1印加し、電圧V1を測定する。次に、
加熱用の電流としてIMの数十倍から数百倍の電流IHを
時間tH印加し加熱する。次に、再び、初期電流と同じ
電流IMを時間t2印加し、電圧V2を測定する。このと
き、加熱前後の電圧V1とV2との差△Vによりダイボン
ド部分の出来具合を判定する。電流IHにより発光ダイ
オードチップに短時間に発生した熱は、図7(b)の矢
印で示すように、主にダイボンド部分を通じてリードフ
レーム2に伝わり放熱されるので、この△Vが小さい程
ダイボンドの状態が良好であることが判断できる。例え
ば、上記電流IMを1mA、電流IHを800mA、時間
t1,t2を8msec、tHを20msecとし、加熱
前後のV1とV2とを測定し、その差△V[mV]を求め
る。
「△V」と称す。)は、この場合、70以下であるとダ
イボンドペーストによる固着部の状態が良好であること
を示している。
熱する硬化温度プロファイルでは、△Vは図11に示す
分布となり、また、図9の1分間程度140℃に加熱
し、さらに1分間程度200℃に加熱する硬化温度プロ
ファイルでは、△Vは図12に示す分布となる。
ァイルでの△Vの分布は、図11に示す硬化温度プロフ
ァイルでの△Vの分布よりやや良いものの、何れも△V
の分布は70以上が多く、ダイボンドペーストによる固
着部の状態は良くないことが分かる。
ドペーストをいきなり熱硬化反応開始温度まで昇温させ
ていたことによるもので、これによってダイボンドペー
スト中に一般に含有されている希釈剤が蒸散する際に、
ダイボンドペースト中に閉じ込められ易く、この結果、
後述するように気泡発生の原因となって悪影響を及ぼし
ている。なお、前記希釈剤は、樹脂の粘度を調整するた
めのものであり、一般のダイボンドペーストにはほとん
ど含有されている。
の熱抵抗と同じく良くないことが分かっている。
イボンドペーストによる固着部において、図7(a)の
A−A′断面を切断した際の断面図であり、導電性ダイ
ボンドペースト3の中に気泡7の発生が確認されてい
る。この気泡7の発生が、熱抵抗とともに接着性や電気
伝導性に悪影響を及ぼしている。
をリードフレームに固着する接着剤を、気泡が発生する
ことなく熱硬化させる半導体装置の製造方法の提供を目
的とするものである。
造方法は、請求項1では、半導体チップをリードフレー
ムの上に希釈剤を含有する接着剤でダイボンドし、該接
着剤を熱硬化する半導体装置の製造方法において、上記
接着剤を、前記希釈剤が蒸散し始める温度を下限とし
て、前記接着剤の熱硬化反応開始温度より低い温度で予
備加熱した後、熱硬化反応開始温度以上で加熱してなる
ことを特徴とするものである。
フレームの上に希釈剤を含有する導電性接着剤でダイボ
ンドし、該導電性接着剤を熱硬化させ、前記光学チップ
の周囲を保護樹脂で封止し、該保護樹脂を熱硬化する半
導体装置の製造方法において、上記導電性接着剤を、前
記希釈剤が蒸散し始める温度を下限として、前記導電性
接着剤の熱硬化反応開始温度より低い温度で予備加熱し
た後、熱硬化反応開始温度以上で加熱してなることを特
徴とするものである。
記載の半導体装置の製造方法において、上記予備加熱の
温度は、60℃から80℃の間とし、該予備加熱の保持
時間を20秒以上確保してなることを特徴とするもので
ある。
方法は、接着剤を、希釈剤が蒸散し始める温度を下限と
して、前記接着剤の熱硬化反応開始温度より低い温度で
予備加熱した後、熱硬化反応開始温度以上で加熱してい
るので、前記接着剤は、予備加熱時には熱硬化前の低粘
度状態が確保されるとともに、前記希釈剤が蒸散して均
一な状態となり、後の熱硬化反応開始温度以上で加熱す
る本硬化時には気泡発生の無い硬化反応が得られる。
イボンドペースト硬化炉を接続し、ダイボンド工程とワ
イヤボンド工程を連続して行うインライン工程において
活用されるものであり、以下に実施例を説明する。な
お、半導体装置の構造は、従来例に示す図7のものと同
一であるので、同一符号を称し、構造の説明を省略す
る。 本実施例の半導体装置の製造方法は、半導体チップ1
が、リードフレーム2のヘッダー部の所定位置に希釈剤
を含有するダイボンドペースト3を介して搭載され、続
いて前記ダイボンドペースト3は硬化炉中で数分間の加
熱で熱硬化することにより、半導体チップ1がリードフ
レーム2のヘッダー部の所定位置に固着される点、およ
び前記半導体チップ1の表面電極4とリードフレーム2
のリードピン5とを金線6により接続され、さらに、こ
れらがエポキシ樹脂によるトランスファーモールド方式
等、またはキャップシール等により外部から遮断され保
護される点は従来例と同様であるが、本実施例では、上
記ダイボンドペースト3の熱硬化において、あらかじめ
前記ダイボンドペースト3を、前記希釈剤が蒸散し始め
る温度を下限として、前記ダイボンドペースト3の熱硬
化反応開始温度より低い温度で予備加熱を行い保持時間
を確保した後、連続して熱硬化開始温度以上に加熱する
点で従来例と異なる。 すなわち、従来では、図8,9に示すように、いずれも
熱硬化反応開始温度以上までいきなり昇温していたた
め、蒸散した希釈剤がダイボンドペースト中に閉じ込め
られやすく、この結果、気泡の発生したダイボンドペー
ストの硬化状態となっていたが、本実施例では、上述し
たように、あらかじめダイボンドペースト3を、前記希
釈剤が蒸散し始める温度を下限として、前記ダイボンド
ペースト3の熱硬化反応開始温度より低い温度で予備加
熱を行い保持時間を確保した後、連続して熱硬化開始温
度以上に加熱するので、予備加熱時には熱硬化前の低粘
度状態が確保されるとともに、希釈剤が蒸散して均一な
状態となり、続いての本硬化時には気泡発生の無い硬化
反応が得られる。
例えば図1に示す熱硬化温度プロファイルの如く行われ
る。なお、図1はダイボンドペーストとして、後述する
ような導電性ダイボンドペーストを使用した場合の熱硬
化温度プロファイルである。 まず、希釈剤が蒸散し始める温度を下限として、ダイボ
ンドペースト3の熱硬化反応より低い温度の例えば70
℃で予備加熱をした後、前記ダイボンドペースト3の硬
化反応開始温度より高い例えば140℃、200℃と順
次に加熱し、2分程度で完了する。ここで、140℃の
ステップがあるのは、70℃と200℃では温度差が大
きく、互いに干渉された温度プロファイルになり、予備
加熱を十分確保できないので、中間的に140℃のステ
ップゾーンを設けることにより、所望の予備加熱を確保
している。
ードチップである場合、上記ダイボンドペースト3は、
例えば銀片等の導電性フィラーがエポキシ系樹脂に加え
られてなる導電性ダイボンドペーストからなり、該ペー
ストの熱重量測定−示差熱分析(TG−DTA)データ
は図2に示すようになる。図中、DTA曲線のプラス側
方向は発熱反応を示し、マイナス側方向は吸熱反応を示
す。ここで、希釈剤の蒸散開始温度、すなわち重量(T
G曲線)が減少し始める温度は60℃であり、熱硬化反
応開始温度、すなわち発熱反応が始まる温度は100℃
であることを示している。
℃から80℃の範囲とし、保持時間を20秒以上行うこ
とが望ましい。これは、60℃未満であると希釈剤が蒸
散せず、また80℃を越えると保持時間をかけた際に熱
硬化反応開始温度に近いほど硬化反応が起こりうるから
である。このため、予備加熱の温度を60℃から80℃
の範囲とし、保持時間を20秒以上とすることによっ
て、安定して熱硬化前の低粘度状態が確保されるととも
に、希釈剤が蒸散して均一な状態となり、続いての本硬
化時には気泡発生の無い硬化反応が得られる。
度プロファイルによる熱放散性指数分布を示す図であ
る。このように、ダイボンドペースト3の加熱硬化を数
分間行うことにより、△Vは70以下の分布となり、ダ
イボンドペースト3による固着部の状態が良好であるこ
とを示している。
導体チップ固着部の断面図である。図示の如く、上記実
施例による半導体装置は、ダイボンドペースト3中に従
来例で発生していた気泡は無く、熱抵抗が良好となって
いる。また、接着性についても熱抵抗が従来例に比べ大
幅に改善されたと同じく良好となる。上記半導体チップ
1の裏面側とリードフレーム2とを電気的に接続するも
の(例えば、発光ダイオードチップ)においては、さら
に良好な電気伝導性が得られる。
炉の一例を示す構成図であり、(a)は平面図であり、
(b)は側面図である。
クHB1〜HB6から構成され、ダイボンドペースト3
を介して半導体チップ1を搭載したリードフレーム2
は、順次ヒーターブロックHB1よりHB6まで搬送さ
れる。この搬送は、搬送ワイヤ8によって行われ、該搬
送ワイヤの動作は、図5(b)の如く、まずヒーターブ
ロックHB1に搭載されたリードフレーム2を持ち上
げ、次に該リードフレーム2がヒーターブロックHB2
の上方の位置にくるよう移動させ、次に前記リードフレ
ーム2をヒーターブロックHB2に搭載し、次に初期状
態の位置まで移動する。すなわち、搬送ワイヤ8は、上
昇、右移動、下降、左移動を繰り返し、リードフレーム
2をヒーターブロックHB1からHB6まで搬送してい
る。ここで、搬送のサイクルタイムを20秒、ヒーター
ブロックの温度をHB1,2を70℃、HB3を140
℃、HB4,5,6を200℃に設定することにより、
図1に示す熱硬化温度プロファイルが得られる。
造方法によれば、あらかじめダイボンドペースト3を、
前記希釈剤が蒸散し始める温度を下限として、前記ダイ
ボンドペースト3の熱硬化反応開始温度より低い温度で
予備加熱を行い保持時間を確保した後、連続して熱硬化
開始温度以上に加熱することによって、予備加熱時には
熱硬化前の低粘度状態が確保されるとともに、希釈剤が
蒸散して均一な状態となり、後の本硬化時には気泡発生
の無い硬化反応が得られる。これにより、前記ダイボン
ドペースト3による固着部は、熱抵抗および接着性が従
来例に比べ大幅に改善される。また、半導体チップ1の
裏面側とリードフレーム2とを電気的に接続するものに
おいては、さらに、良好な電気伝導性が得られる。
より、ダイボンドペースト3表面の凹凸を滑らかにする
ことができる。
ダイオードチップ等からなる半導体装置に応用すると、
ワイヤボンド後、図6の如く、発光ダイオードチップを
シリコーン樹脂等の保護樹脂9で覆い熱硬化することが
あるが、上述したように、ダイボンドペースト3表面が
滑らかなことおよびダイボンドペースト3内に気泡が発
生しないことから、シリコーン樹脂等の保護樹脂9を熱
硬化する時にダイボンドペースト3の内部や表面からシ
リコーン樹脂等の中への気泡の混入を防止でき、この結
果、光学特性が阻害されるのを防止できるといった優れ
た効果がある。また、シリコーン樹脂等の保護樹脂9の
熱硬化工程において、前述のように保護樹脂9内に気泡
は発生しないので、熱硬化前に気泡を保護樹脂9の外部
へ出すことは考慮しなくてもよく、その結果、保護樹脂
9の熱硬化時間を短縮でき、さらにインライン硬化も可
能となり、手番短縮とともに省人化もできるといった優
れた効果がある。
硬化工程を、(急激な温度上昇をともなう)数分の短い
時間にて行うものに対して、非常に有効な手段である。
はなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正およ
び変更を加え得ることは勿論である。
一例として発光ダイオードチップを用いて説明したが、
その他の発光チップやフォトトランジスタチップ等の受
光チップ、またはICチップ,LSIチップ等の集積回
路チップであっても良い。また、ダイボンドペースト
は、希釈剤を含有したものであれば何でもよく、シリカ
等の絶縁性フィラーがエポキシ系樹脂に加えられた絶縁
性ダイボンドペーストであっても良く、樹脂についても
エポキシ系に限らずシリコーン系等の樹脂であっても良
い。
造方法によれば、接着剤を、希釈剤が蒸散し始める温度
を下限として、前記接着剤の熱硬化反応開始温度より低
い温度で予備加熱した後、熱硬化反応開始温度以上で加
熱しているので、前記接着剤は、予備加熱時には熱硬化
前の低粘度状態が確保されるとともに、前記希釈剤が蒸
散して均一な状態となり、後の熱硬化反応開始温度以上
で加熱する本硬化時には気泡発生の無い硬化反応が得ら
れる。これにより、前記接着剤による固着部は、良好な
熱抵抗、接着性が得られる。また、請求項2記載の半導
体装置の製造方法においては、さらに良好な電気伝導性
が得られる。
より、接着剤の表面の凹凸を滑らかにすることができ
る。これにより、請求項2記載の半導体装置の製造方法
においては、接着剤表面が滑らかなことおよび接着剤中
に気泡が発生しないことから、保護樹脂を熱硬化する時
に接着剤の内部や表面から保護樹脂の中への気泡の混入
を防止でき、この結果、光学特性が阻害されるのを防止
できる。加えて、保護樹脂の熱硬化工程において、前述
のように保護樹脂内に気泡は発生しないので、熱硬化前
に気泡を保護樹脂の外部へ出すことは考慮しなくてもよ
く、その結果、保護樹脂の熱硬化時間を短縮でき、さら
にインライン硬化も可能となり、手番短縮とともに省人
化もできる。
ロファイルの一例を説明するための図である。
熱重量測定−示差熱分析(TG−DTA)データを示す
図である。
ルによる熱抵抗パラメータ分布を示す図である。
ルによる半導体装置の半導体チップ固着部の断面図であ
る。
ルを実施する際の熱硬化炉の一例を示す構成図であり、
(a)は平面図であり、(b)は側面図である。
置の要部側面断面図である。
り、(a)は平面図であり、(b)は(a)のA−A′
断面図である。
ルの一例を説明するための図である。
ルの他の一例を説明するための図である。
な測定波形を説明するための図である。
イルによる熱抵抗パラメータ分布を示す図である。
イルによる熱抵抗パラメータ分布を示す図である。
イルによる半導体装置の半導体チップ固着部の断面図で
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体チップをリードフレームの上に希
釈剤を含有する接着剤でダイボンドし、該接着剤を熱硬
化する半導体装置の製造方法において、 上記接着剤を、前記希釈剤が蒸散し始める温度を下限と
して、前記接着剤の熱硬化反応開始温度より低い温度で
予備加熱した後、熱硬化反応開始温度以上で加熱してな
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 光学チップをリードフレームの上に希釈
剤を含有する導電性接着剤でダイボンドし、該導電性接
着剤を熱硬化させ、前記光学チップの周囲を保護樹脂で
封止し、該保護樹脂を硬化する半導体装置の製造方法に
おいて、 上記導電性接着剤を、前記希釈剤が蒸散し始める温度を
下限として、前記導電性接着剤の熱硬化反応開始温度よ
り低い温度で予備加熱した後、熱硬化反応開始温度以上
で加熱してなることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項3】 上記予備加熱の温度は、60℃から80
℃の間とし、該予備加熱の保持時間を20秒以上確保し
てなることを特徴とする請求項1または2記載の半導体
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06054794A JP3200280B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06054794A JP3200280B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07273134A true JPH07273134A (ja) | 1995-10-20 |
JP3200280B2 JP3200280B2 (ja) | 2001-08-20 |
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ID=13145432
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06054794A Expired - Fee Related JP3200280B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 半導体装置の製造方法 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3200280B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000007234A1 (en) * | 1998-07-28 | 2000-02-10 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US6677184B2 (en) | 2000-02-07 | 2004-01-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser apparatus and method of producing the same |
JP2016207728A (ja) * | 2015-04-17 | 2016-12-08 | 豊田合成株式会社 | 発光装置の製造方法 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP06054794A patent/JP3200280B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2000007234A1 (en) * | 1998-07-28 | 2000-02-10 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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US6888865B2 (en) | 2000-02-07 | 2005-05-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser apparatus and method of producing the same |
JP2016207728A (ja) * | 2015-04-17 | 2016-12-08 | 豊田合成株式会社 | 発光装置の製造方法 |
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