JPS6110246A - 半導体装置の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、支持部材に半導体素子を固定する半導体装置
の製造法に関する。

（従来技術） 従来、半導体素子（ペレット）を支持部材に固定する場
合、具体的には、リードフレームのタブ上にベレットを
ボンディングする場合、銀ペースト等を用いている。こ
の場合、まずタブ上に銀ペースト層ヲデイスベンス法又
はスクリーン印刷法で形成する。次に、銀ペースト層上
に半導体ペレットを載せ、銀ペースト層を硬化させてい
る。このようにしてペレット付けを終えた後、ワイヤボ
ンディングを行って、レジンモールド法等で封止する。

しかし、　１ｉｌｌ記従来法の場合、銀ペーストの粘度
のばらつきや劣化等に起因して、ディスペンス又はスク
リーン印刷により形成されるペースト層の厚さや形状等
にばらつきが生じてしまい、その結果、ペレット付は強
度の信頼性が低下する。従って、最悪の場合には、ペー
スト量が不足する時には、ペレット付は強度の不足によ
りワイヤボンディング時にベレットの剥離を生じたり、
或いはペーストの量が多すぎる場合には、ペーストがペ
レット上にまで回り込んで特性不良を生じ１歩留りや信
頼性を低下させてしまう。そのため、ペレット付けの自
動化が困難となり、ペースト量の制御を相当の頻度で行
わなければならず１作業性も低下してしまう。

そこで、特開昭５７−１２８９３３号公報には熱可塑性
樹脂材料を所定の大きさに加工した小片を介して支持部
材と半導体素子を被着させる方法が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、前記の方法では、ペーストを使用した場合の欠
点を解決することができたが、支持部材の半導体素子接
合面上と樹脂材料の間に介在した空気が、加熱接着時に
樹脂材料に巻き込まれてボイドが発生し、このため素子
の特性不良が生じたり、信頼性が低Ｆするという問題点
が新たに生じた。

従って１本発明は、半導体素子を加熱接着させる時に、
ボイドを発生せず、耐熱性及び信頼性に優れている接合
部材を用いた半導体装置の製造法を提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ガラス転移点が１６０℃以上で、熱分解開始
温度が３５０℃以上の熱可塑性樹脂材料を構成成分とし
、１ケ所以上に穴があけられてなる接合部材を介して支
持部材に半導体素子を被着させることを特徴とする半導
体装置の製造法に関する。

ガラス転移点が１６０℃未満、熱分解開始温度が３５０
℃未満の樹脂を使用すると、封止工程で樹脂が劣化し、
ペレットがはがれや腐食の問題を惹起する。例えばポリ
エチレン、ポリプロピレン。

ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチ
レン、ＡＢＳ樹脂では耐熱性や接着性に問題があり、使
用し難い。

本発明に使用する。ガラス転移点が１６０℃以上で、熱
分解開始温度が３５０℃以上、好ましくはガラス転移点
が１８０℃以上で、熱分解開始温度が３９０℃以上（セ
ラミック封止の場合）の熱可塑性樹脂の例としては９次
の一般式（１）又は一般式（ＩＩ）で表わされる繰り返
し単位を有する熱可塑性樹脂がある。

一般式（１） 一般式（Ｉｔ） 上記一般式（１）中、ＸＵ結合、−０、８（ｈ−。

自 −Ｃ−（式中、Ｒａ及びＲ４は同−又鉱異なってい藪 てよく、それぞれ水素原子、低級アルキル基又はハロゲ
ン原子で置換された低級アルキル基である）を表し＋　
Ｒ１＋几２．Ｒ３及び凡４は同−又は異なっていてよく
、それぞれ水素原子、低級アルキル基。

低級アルコキシ基又はハロゲン原子を表す。更に。

本発明に使用する樹脂は、上記繰り返し単位を適宜９組
み合わせて成るものであってもよい。

上記樹脂の具体例としては９次のようなものが挙げられ
る。

８９式： 〔式中、Ｒ１，几＊　＋　Ｒ３、Ｒ４＋ル及び島は前記
のものを表し、　Ａｒはｐ−フェニレン基、メタフェニ
レン基、ジフェニレンエーテル基、　ジフェニレンスル
ホン基、ジフェニレン基又はナフチレン基ヲ表す〕の繰
り返し単位を有する芳香族ポリエーテルアミド、例えば
日立化成工業株式会社から「スタウテス」の商品名で市
販されているガラス転移点２３５℃のポリエーテルアミ
ド。

５１式： の繰夛返し単位を有するポリカーボネート、例えば帝人
化成株式会社から「パンライト」の商品名で市販されて
いるガラス転移点１６４℃のポリカ−ボネート。

Ｃ０式： の繰り返し単位を有する芳香族ポリエステル、例えｄユ
ニチカ株式会社から「Ｕポリマー」の商品名で市販され
ているガラス転移点１９８℃のポリエステル。

６３式： の繰シ返し単位を有するポリスルホン、例えばＵ、　Ｃ
，０社から「ニーデル」の商品名で市販されているガラ
ス転移点２１０’Ｃのポリスルポン。

００式： の繰り返し単位を有するポリエーテルスルホン。

例えば１．Ｃ，Ｉ社から１ピクトレツクス」の商品名で
市販されているガラス転移点２３８℃のポリスルホン。

の繰り返し単位を有するポリフェニレンスルフィド、例
えばフィリップス・ペトロリウム社から「ライト／」の
商品名で市販されているガラス転移点１７１℃のポリフ
ェニレンスルフィド。

２９式： の繰り返し単位を有するポリエーテルイミド、例えばＧ
、Ｅ、社から「ウルテム」の商品名で市販されているガ
ラス転移点２３５℃のポリエーテルイミド。

６９式： の繰り返し単位を有するポリニーデルエーテルケトン、
例えば１．Ｃ，Ｉ社から「ピーク」の商品名で市販され
ているカラス転移点１７０℃のポリエーテルエーテルケ
トン。

本発明においては、前記のような熱可塑性樹脂を、必要
に応じて充填剤と一緒に、溶媒中に溶解させ９周知の方
法でフィルムに成形した後、所定の大きさに切断する。

熱可塑性樹脂を溶かすのに用いられる溶媒としては、樹
脂の種類によって異なるが、トルエン。

キシレン等の芳香族系溶媒、アセトン、メチルエチルケ
トン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒。

エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のエーテルグリ
コール系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホ
キシド、Ｎ−メチルピロリドン等の窒素原子を含む極性
溶媒が挙げられる。これらの溶媒の沸点は低すぎると、
フィルム製造時に、溶媒がすぐに揮散し、フィルムの厚
さが不均一になる。また、溶媒の沸点が高すぎると、熱
処理した後も溶媒が残留する等の問題が発生する。この
観点から溶媒としては沸点が１２０〜１８０℃のものが
望ましく、ジメチルホルムアミド等の窒素原子を含む極
性溶媒が特に有用である。また、溶媒の除去条件の調節
等を目的として、いくつかの溶媒を併用することもでき
る。

溶媒の量は、樹脂１重量部に対して５〜２０重量部であ
るのが好ましい。５重量部未満では、粘を 度が高くなり、充填物の分散させる場合は、その分散が
不均一になシ、フィルムの厚さが不均一になる。また、
溶媒の量が２０重量部を越えると。

溶媒を除去するための熱量及び時間が多く必要となる。

前記の溶媒を除去する時の温度は溶媒の種類によって異
なるが、ジメチルホルムアミドを溶媒として使用した時
は、１５０〜２５０’Ｃの温度範囲で除去するのが好ま
しい。

充填剤と１−では、導電性又は絶縁性の粉末状充填剤が
例示されるが、半導体素子から発生する熱を特に支持部
材に放散させる必要がある場合には。

充填剤として銀粉、グラファイトやカーボンブラック等
の炭素粉末、又は炭素粉末と銀粉末との混合物を使用す
ることにより接合部材の熱伝導率を向上させることがで
きる。更に、接着力の向上。

揺変性の付与等を目的として、必要に応じてンリカ、酸
化アルミニウム等の金属酸化物９石英ガラス粉末、シラ
ン系、アルミ系又はチタン系のカップリング剤を使用す
ることも可能である。

本発明方法においては、前記のようにして製造したフィ
ルム切断片に１個以上の穴をあけて本発明の接合部材と
することができる。穴は直径１ｍｍ以下、特に１μｍ〜
１００μｍのものが好ましい。

穴の径が１圓を越えると、出来上がった接合部材の非接
着面が大きくなり、接着強度が低下する原因となる。穴
の数は、穴の径に応じて適切に選択される１例えば直径
５０μｍの穴をあける場合には。

５ｆｆｌｌ１１角あたり５〜１０ケ所であるのが好まし
い。穴の数が多すぎると、接着強度が低下し、また、穴
の数が少なすぎると、支持部材と接合部材との間に介在
する空気によるボイドの発生をなくす効果が小さくなる
。穴の位置は、穴の数によって決定されるが。

均一に分散させた位置に穴をあけるこ・とが好ましい。

半導体素子を支持部材に接合するには、上記接合部材を
支持部材の半導体素子接合面上に載せ。

該接合部拐上に半導体素子を載せ、接合部材を構成する
樹脂の軟化点以−ヒで分解温度以下に加熱し。

半導体素子に適当な荷重を負荷して又は負荷せずに被着
させる方法により行なうことができる。ここで、半導体
素子を接合部材に載置する前に上記加熱を行なってもよ
い。その他、公知の方法によっても行なうことができる
。

（作用） 上記のように１本発明方法においては、特定の接合材料
を用いること罠より耐熱性を向上させ。

その材料をフィルム片の形で用いることにより常に一定
量の接合材料を供給することを可能にし。

更に接合材料であるフィルム片に穴をあけて接合部材と
して用いることにより、支持部材と接合部材との間に空
気が介在しても、加熱接着時に空気はその穴から逃散す
ることができ、従ってボイドの発生が防止される。

（実施例） 次に１本発明を実施例に基づいて詳述するが。

これらは例示的なものであり９本発明の範囲を限定する
ものではない。

先ず、はじめに１本発明に従って完成された半導体装置
の一例を示す。

第ダ１図は該装置の模式図（断面図）である。

第１図において、１は、半導体素子のアルミニウム電極
に対応して設けられた複数の外部引出しリード線、２は
、半導体素子を載置、固着するための支持部材（リード
フレーム）の半導体素子接合部（リードフレームのタブ
）、３は、半導体素子で９例えばブレーナ技術によって
シリコン半導体基板（ベレット）に回路が形成された集
積回路（ＩＣ）から成る。この素子の表土面には、アル
ミニウム等の配線（図示せず）が施され、その出力電極
（図示せず）が設けられている。４は、半導体素子３の
裏面を支持部材２に接着させる接合部材である。この接
合部材は１本発明に従って。

特殊な組成及び構造を有する。

５Ｖｉ、半導体素子の表面に設けられた出力電極を、対
応する外部引出しリード線１に電気的に接続するための
リード細線で１例えばＡＩ！線から成り９周知のワイヤ
ボンティング技術によって、半導体素子３の主面上の電
極と、外部引出しリード線ｌとにそれぞれボンディング
されている。６は。

封止部材（エポキシ樹脂等）であり、第１図は。

いわゆるレジンモールド型半導体装置を示す模式なお、
ここで述べた例はレジンモールド型半導体装置の例であ
るが、積層セラミック型半導体装置及びガラス封止型半
導体装置等にも適用することができる。

第２図は１本発明に用いる接合部材の平面図でおる。こ
の接合部材７は、５個の穴８を有する。

次に、この実施例において使用した接合部材の組成及び
その製造方法について具体例を参照して説明する。

接合部材の作製例１ テレフタル酸ジクロリドとインテレフタル酸ジクロリド
との混合比が１：１（重量比）からなる酸クロリド混合
物の１０％シクロヘキサノン溶液と、２，２−ビス−（
４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパンの２
０％シクロヘキサノン溶液とを１０％苛性ソーダ水溶液
の存在下に接触させて反応させることにより、芳香族ポ
リエーテルアミド樹脂溶液を製造した。但し、酸クロリ
ド混合物と芳香族ジアミンとの配合比は等モルとした。

芳香族ポリエーテルアミド樹脂溶液にメタノールを加え
て、ポリマーを沈殿させ、′Ｆ１遇し、洗浄し、乾燥し
て芳香族ポリエーテルアミド樹脂粉末を得た。この樹脂
粉末のジメチルホルムアミド中（０，２ｇ／ｄｉ　）の
還元粘度（３０℃）は１．６２ｄｌ！／ｇであった。

次に、前記の芳香族樹脂粉末１０重量部、銀粉末（平均
粒子径１．２μｍ　）及びＮ−メチルピロリドン１００
重量部を均一に混合した。この組成物をガラス板の上に
塗布し、２００℃で３時間加熱して溶媒を除去し、厚さ
３０μｍのフィルムを得た。得られたフィルムを５−角
の大きさに切断してフィルム片Ａ−１を得た。このフィ
ルム片Ａ−１第２図に示した位置に５ケ所（中央に１ケ
所と近い二辺から０．８ａｎの距離に４ケ所）、直径５
０μｍの穴をあけて接合部材（フィルム片Ａ−２）とし
た。

この接合部材を用いて、４００℃でベレット付けを行う
ことができた。

接合部側の作製例２ ポリエーテルスルホン（商品名「ピクトレックスＪ、１
．Ｃ，Ｉ社製）１５重量部、銀粉末（平均粒子径１．２
μｍ）１５重量部及びＮ−メチルピロリドン１００重量
部を均一に混合し９作製例１と同様にして厚さ３０μｍ
のフィルムを作った。更にフィルムを５ａｌＩ１１角の
大きさに切断し、フィルム片Ｂ−１を得た。このフィル
ム片Ｂ−１に第２図に示した位置に５ケ所、直径５０μ
ｍの穴をあけて接合部材（フィルム片Ｂ−２）を得た。

接合部材の作製例３ ポリスルホン（商品名［ニーチルＪ、Ｕ、Ｃ，Ｃ社製）
１５重量部、銀粉末（平均粒子径１．２μｍ）１５重量
部及びＮ−メチルピロリドン１００・ｔｉｔ部を均一に
混合し９作製例１と同様にして厚さ３０μｍ１７）、５
ｆｉ角のフィルム切断片（フィルム片Ｃ−１）を作夛、
このフィルム片Ｃ−ＩＫ第２図に示した位置に５ケ所、
直径５０μｍの穴をあけて接合部材（フィルム片Ｃ−２
）を得た。

実施例及び比較例 接合部材の作製例１〜３で得られたフィルム片Ａ−１〜
２．Ｂ−１〜２及びＣ−１〜２を各々。

リードフレームのタブ上に載置して３５０℃で１０秒間
熱溶着させた後、半導体素子（シリコンチップ５１ｍ１
角）を載置して、４００℃で５秒間。

荷重１００　ｇＷ／ａｎ’をかけて被着し、冷却した。

なお、半導体素子の被着前に接合部材に発生しているボ
イドの数を調べた。

半導体素子が被着された支持部材を接着強度試験に供し
た。

同様の方法で、別に半導体装置を作成し、アルミニウム
でワイヤボンディングした後、これをエポキシ樹脂で封
止し、第１図に示すような半導体装置を得た。この装置
について、配線腐蝕率を諷べた。

これらの結果を表１に示す。

以下余白 ＊１）接着強度試験 半導体素子が被着された支持部材を水平に固定し、プッ
シュプルゲージのロッドがリードフレームのタブ上を水
平に移動するようにしてタブ上に接合されたベレットを
側面から押圧し、ベレットがはがれた時のプッシュプル
ゲージの目盛りを読んだ。

＊２）５０個の半導体装置のうち、ベレット上のアルミ
配線又はアルミワイヤが腐蝕しているもの個数を調べ、
その割合を配線腐蝕率とした。

（発明の効果） 以上説明したように１本発明方法によれば、熱可塑性樹
脂フィルムの切断片に空気を逃出させる穴をあけて接合
部材として用いるので、加熱接着時にボイドを形成せず
、従って半導体素子の信頼性を向上することができる。

更に９本発明方法によれば、高耐熱性熱可塑性樹脂を接
合材料として半導体素子を接合固着させるので、高耐熱
性樹脂の耐熱性を活かして高温封止型の半導体装置への
半導体素子の接着が可能になり、これによシ高価な金を
不要にして、コストの低減をはかることができるという
効果も得られる。

また１本発明方法は、ガラス転移点が１６０℃以上で、
熱分解温度が３５０℃以上の熱可塑性樹脂を接合材料と
して用いて半導体素子と支持部材とを接合するので、エ
ポキシ樹脂等の従来のベーストを使用した場合とは異な
り、ガラス封止やセラミック封止やレジン封止等の際に
樹脂劣化が起こらず、ベレットの剥離や半導体素子の配
線あるいは電極部又はボンディング部の腐蝕がなく、更
に耐湿性や寸法精度にも優れた。長寿命の半導体装置を
提供することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用して製造した半導体装置の一
実施例を示す（模式図）断面図、第２図は本発明方法に
使用する接合部材である切断片の一実施例を示す平面図
である。 符号の説明 ２・・・支持部材の半導体素子接合部（リードフレーム
のタブ） ３・・・半導体素子　　　　４・・・接合部材６・・・
制止部材（エポキシ樹脂） ７・・・接合部材　　　　　８・・・穴第１　図 第２０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ガラス転移点が１６０℃以上で、熱分解開始温度が
   ３５０℃以上の熱可塑性樹脂を構成成分とし、１ケ所以
   上に穴があけられてなる接合部材を介して、支持部材に
   半導体素子を被着させることを特徴とする半導体装置の
   製造法。