JPS63126238A

JPS63126238A - 半導体パツケ−ジの製法

Info

Publication number: JPS63126238A
Application number: JP27242786A
Authority: JP
Inventors: Taro Fukui; 太郎福井; Shinji Hashimoto; 真治橋本; Masaya Tsujimoto; 雅哉辻本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-11-15
Filing date: 1986-11-15
Publication date: 1988-05-30

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】〔技術分野〕この発明は、ゲートアレイ、マイクロプロセッサ、その
他の多ビン素子を封止した半導体パッケージの製法に関
する。

〔背景技術〕

従来、多ピン素子の封止には、ＰＧＡ　（ビングリッド
アレイ）型パッケージが用いられているが、はとんどセ
ラミックによる気密封止が用いられており、ＤＩＰ　（
デュアルインラインパッケージ）においてほとんどプラ
スチック化されているのと対照的である。これがコスト
面で、ＰＧＡ型パッケージの普及を妨げている。

このような事情から、近年、プリント配線板加工を応用
したプラスチックＰＧＡ型パッケージが案出された。こ
のものは、セラミックに比べて大幅なコストダウンが期
待できるが、一般に、プラスチックＰＧＡ型パッケージ
は、セラミックＰＧＡ型パッケージに比べて信頼性に劣
る。プラスチックＰＧＡ型パッケージで、基板表面に半
導体素子を搭載し、この半導体素子を樹脂ですっぽり覆
って封止をした場合、すなわち、チップオンボードのよ
うな封止を実施した場合、つぎのような信頼性の低下が
考えられる。

■　トランスファ成形法によって樹ｌ脂封止を行うＤＩ
Ｐなどと違い、プラスチックＰＧＡ型パッケージでは、
無圧で成形するため、樹脂に気泡が残存し、界面密着力
に劣る。

■　トランスファ封止によって得られる封止形状では、
リードフレーム以外がすべて樹脂で覆われており、界面
が小さいのに比べ、プラスチックＰＧＡ型パッケージで
は、界面が相対的に大きく、湿気の浸入が起こりやすい
。

■　基板（積層板）を通しての吸湿が避けられない。

そこで、第５図にみるような半導体パッケージが案出さ
れた。これは、基板１表面に半導体素子２を搭載し、こ
の半導体素子２と基板表面に形成された銅箔からなる導
体回路３とをボンディングワイヤ４で接続して半導体素
子２の周囲を樹脂５で覆って封止したものであるが、基
板１にガラス基材のものを用い、また、基板裏面に金属
箔（銅箔）６を残すことにより、基板ｌＯＺ軸方向には
水分が浸入しにくいようにしている。しかし、なお、端
面からＸ、Ｙ軸方向には水分が浸入しやすい。とくに、
基板にガラスクロスのものを用いた場合、樹脂−ガラス
クロス界面は密着が悪く、水分が浸入しやすいという欠
点があった。図中、７は導体回路３と接続されたピンで
ある。

そこで、さらに研究され、第６図にみるように、基板１
表面に半導体素子２が搭載され、この半導体素子２が一
面が開口された金属製のケース８により両者２．８の間
に一定の間隔を保持した状態で覆われていて、前記間隔
部が樹脂５で封止されている半導体パッケージが案出さ
れた。この半導体パッケージでは、界面における浸入距
離が大幅に長くなり、■、■の欠点を大きくカバーする
ことができる。さらに、金属製のケース（ＬＩＤ）８を
用いているので、封止樹脂バルクを通る水分の浸入をほ
とんどなくすことができる。

従来、第６図に示した半導体パッケージは、第７図（ａ
）、　（ｂｌおよび第８図（ａ）、　（ｂ）にみるよう
な方法で作られていた。第７図（ａ）、　（ｂｌにみる
方法では、あらかじめ、第４図（ａｌ、　（ｂ）にみる
ように、表面に銅箔からなる導体回路３が形成されてい
るとともに裏面に銅箔等の金属箔６が貼られていて、前
記導体回路３にピン７が接続され、このピン７が裏面か
ら突出されている基板１を作成し、この基板１の表面に
半導体素子２を搭載して、半導体素子２と導体回路３と
をボンディングワイヤ４で接続しておき、第７図（ａ）
にみるように、前記半導体素子２が搭載された基板１を
台９上に置き、その基板１表面に液状樹脂５を載せた後
、第７図（ｂ）にみるように、金属製のケース８を樹脂
５に押し付けて成形し、その状態で硬化させるようにす
るが、樹脂５が所定形状に押されず、たとえば、基板１
の端面部などにおいて樹脂５が充填されない場所ができ
やすく、生産上問題が多かった。

この点、第８図ｆ＆＋、　（ｂ）にみる方法は、台９上
に置かれた金属製のケース８内に樹脂５を入れておき、
半導体素子２が搭載された基板１を半導体素子２が下を
向くようにしてケース８内の樹脂５に押し付けて成形し
、その状態で硬化させるようにするため、樹脂５を所定
形状にしやすいが、半導体素子２やボンディングワイヤ
４付近の気泡が抜けにくり、得られる半導体パッケージ
の信頼性にばらつきが生じるという問題があった。

とくに、第９図にみるように、基板１として半導体素子
２搭載部にキャビティ１２が設けられたもの（基板にザ
グリ加工を施したもの）を用いて第８図（ａ）、　（ｂ
）にみる方法を行った場合には、第１０図にみるように
、半導体素子２とキャビテイ１２側面との間の溝の空気
（気泡）１）はほとんど抜けず、硬化時に空気（気泡）
１）が膨張して第１）図にみるようになり、耐湿信頼性
を著しく悪化させるという問題点があった。

〔発明の目的〕

以上の事情に鑑みて、この発明は、信頼性の高い半導体
パッケージを歩留まり良く得ることができる半導体パッ
ケージの製法を提供することを目的としている。

〔発明の開示〕

前記目的を達成するため、この発明は、基板表面に半導
体素子が搭載され、この半導体素子が一面が開口された
金属製のケースにより両者の間に一定の間隔を保持した
状態で覆われていて、前記間隔部が樹脂で封止されてい
る半導体パッケージを得るにあたり、基板表面に搭載さ
れた半導体素子を封止しておくとともに開口部が上を向
くようにして設置された金属製のケース内に樹脂を入れ
ておき、搭載された半導体素子が樹脂封止されている前
記基板を、その樹脂封止部が下を向くようにしてケース
内の樹脂に押しつけて一体化した後、その状態で樹脂を
硬化させることを特徴とする半導体パッケージの製法を
その要旨としている。

以下に、この発明を、その一実施例をあられす図面を参
照しながら詳しく説明する。

第１図（ａ）にみるように、表面にキャビティ１２と銅
箔からなる導体回路３とが形成されているとともに裏面
に銅箔等の金属箔６が貼られていて、前記導体回路３に
ビン７が接続され、このビン７が裏面から突出されてい
る基板１を作成し、この基板１のキャビティ１２に半導
体素子２を搭載して、半導体素子２と導体回路３とをボ
ンディングワイヤ４で接続し、キャビティ１２　（半導
体素子２とボンディングワイヤ４）を囲むように枠１３
を設けておく。

ディスペンサ等を用いて、第１図（ｂ）にみるように、
枠１３内を樹脂５でスポット封止する。このスポット封
止は、第２図にみるように、樹脂５を枠１３内の半導体
素子２およびキャビティ１２周りの基板表面部分に塗布
し、塗布された樹脂５がキャビティ１２内に自然と流れ
込むまで放置するようにして行う。スポット封止後は、
樹脂５を１２０℃、１時間の条件で熱処理してゲル化さ
せる第１図（Ｃ１にみるように、−面が開口された金属
製のケース（ＬＩＤ）８を開口部が上を向くようにして
台９の上に置き、ケース８内に樹脂５を入れておいて、
半導体素子２が樹脂封止された基板１を樹脂封止部分が
下を向くようにしてケース８内の樹脂５に押しつけ、第
１図（ｄ）にみるように、半導体素子２が樹脂封止され
た基板１と樹脂５が入れられたケース８とを一体化させ
る。この後、その状態で樹脂５の硬化（１２０℃で１時
間後１５０℃で４時間加熱硬化）を行って、基板１表面
に半導体素子２が搭載され、この半導体素子２が一面が
開口された金属製のケース８により両者２．８の間に一
定の間隔を保持した状態で覆われていて、前記間隔部が
樹脂５で封止されている半導体パッケージを得るように
するのである。

以上のように、この半導体パッケージの製法は、半導体
素子２を樹脂封止しておいてから、基板Ｉとケース８と
の一体化を行っている。そのため、半導体素子２とキャ
ビテイ１２側面との間の溝に空気（気泡）が残りにくり
、半導体素子２やボンディングワイヤ４付近に気泡のな
い半導体パフケージを歩留まり良く得ることができるの
であるこの発明に使用される金属製のケースは、鉄。

アルミニウム、銅など、形状が保持でき、適度の強度が
あるものであれば、いがなる材質のものであってもよい
。とくに、水蒸気の透過性が全くないものが望ましい。

しかも、防錆や絶縁の観点から、表面を酸化処理または
塗装など、絶縁処理したものが好ましい。

この発明で使用される樹脂は、１液性、２液性、その他
いかなる封止用の樹脂であってもよい。

半導体素子を樹脂封止する方法は、気泡をできるだけ含
まずに行う方法が望ましい。前記実施例のように、基板
１表面に金属箔を貼るようにすれば、基板を通しての吸
湿を減らすことができ好ましい。また、半導体素子を封
止した樹脂をゲル化させておけば、作業が行い易くなる
。

以下に、実施例と比較例とを示す。

（実施例１）以下に示す条件で、第１図（ａｔ、　（ｂ）、　ｆｃ）
、　（ｄｌで示した方法によって半導体パッケージを作
成した。

半導体素子、Ｃ−ＭＯ３素子基板；６４ビンのプラスチックＰＧＡＩ板金属製ケース
：厚さｉｎｎ、アルミニウム製表面アルマイト処理樹脂；２液性封止樹脂Ａ液の配合エポキシ樹脂　　　　　　　５０．０ｗｔ％（東部化成
■製ＹＤ−１２８）充填材　　　　　　　　　　４８．０ｗｔ％（電気化学
工業側製ＦＳ−７４）カップリング剤　　　　　　　　１．５誓ｔ％（日本ユ
ニカー−製Ａ−１’８７）顔料　　　　　　　　　　　　０．５ｗｔ％（三菱化成
■製ＭＡ−１００）Ｂ液の配合硬化剤　　　　　　　　　　９７．０ｗｔ％（日立化成
工業■製ＨＮ−５５００）硬化促進剤　　　　　　　　　３．０ｗｔ％（牛丼化学
薬品■製試薬ルベアックＤＭＰ−３０）Ａ液とＢ液との混合比（Ａ／Ｂ）　＝　２０／９サンプ
ル数；ｎ冨２０（実施例２）第１図（ａ）に示した枠１３を付けずに第２図（ｂｌの
出来上がりが第３図にみるようにした以外は、実施例１
と同様にして半導体パッケージを作成した（実施例３）枠内を樹脂封止した後、１２０℃、１時間のゲル化熱処
理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして半導体
パッケージを作成した。

（実施例４）枠内を樹脂封止した後、１２０℃、１時間のゲル化熱処
理の代わりに、１２０℃で１時間後１５０℃で４時間の
加熱硬化処理を行った以外は、実施例１と同様にして半
導体パッケージを作成した（比較例）第９図に示した基板を実施例１と同じものを用いて作成
し、この基板を用いるとともに樹脂および金属製ケース
も実施例１と同じものを用いて、第８図（ａ）、　（ｂ
）に示した方法によって実施例１と同じ数だけ半導体パ
ッケージを作成した。

以上、得られた半導体パッケージについて、２気圧、１
２１℃でＰＣＴ試験を行い、ＰＣＴ信顛信金性た。その
結果を第１表に示す。

第１表にみるように、実施例は、半導体素子の樹脂封止
における形状、硬化条件、ゲル化条件にかかわらず、比
較例と比べてＰＣＴ信頼性の高いものが極めて多く得ら
れている。これにより、この発明にかかる半導体パッケ
ージの製法によれば、信頼性の高い半導体パッケージを
歩留まり良く得ることができることがわかる。

実施例および比較例で得られた半導体パッケージをすべ
て切断して断面を観察した。その結果、比較例では、第
１）図にみるように、はとんどすべての半導体パッケー
ジについて半導体素子とキャビティ側面との間の溝に樹
脂が充填されていなかった。これに対し、実施例では、
すべて完全に樹脂が充填されていた。

この発明にかかる半導体パッケージの製法は、前記実施
例に限定されない。基板には、キャビティが設けられて
いなくてもよい。

〔発明の効果〕

以上に説明してきたように、この発明にかかる半導体パ
ッケージの製法は、基板表面に半導体素子が搭載され、
この半導体素子が一面が開口された金属製のケースによ
り両者の間に一定の間隔を保持した状態で覆われていて
、前記間隔部が樹脂で封止されている半導体パッケージ
を得るにあたり、基板表面に搭載された半導体素子を封
止しておくとともに開口部が上を向くようにして設置さ
れた金属製のケース内に樹脂を入れておき、搭載された
半導体素子が樹脂封止されている前記基板を、その樹脂
封止部が下を向くようにしてケース内の樹脂に押しつけ
て一体化した後、その状態で樹脂を硬化させることを特
徴としているため、信頼性の高い半導体パフケージを歩
留まり良く得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ、　（ｂｌ、　（Ｃ１，（ｄｌはこの発明
にかかる半導体パッケージの製法の一実施例をあられす
説明図、第２図は前記実施例の半導体素子の樹脂封止方
法をあられす断面図、第３図は実施例２に用いた基板を
あられす断面図、第４図（ａｌは半導体素子が搭載され
た基板の一例をあられす斜視図、第４図（ｂ）は第４図
（ａｌの基板の断面図、第５図および第６図はそれぞれ
半導体パッケージの一例をあられす断面図、第７図（ａ
ｌ、　（ｂｌおよび第８図（ａ）、　（ｂｌはそれぞれ
従来の半導体パフケージの製法をあられす説明図、第９
図はキャビティが設けられた基板の一例をあられす断面
図、第１０図は第９図の基板を用いて第８図（ａ）、　
（ｂ）の方法によって得られる半導体パッケージの硬化
前の状態をあられす断面図、第１）図は第１０図の硬化
後の状態をあられす断面図である。１・・・基板　２・・・半導体素子　３・・・導体回路
　４・・・ポンディングワイヤ　５・・・樹脂　８・・
・金属製のケース　１２・・・キャビティ代理人　弁理士　　松　本　武　彦第２図第３図第４図Ｃｂ）第５図第６図第７図（ｂ）炬８図（ａ）（ｂ）第９図第１０図第１）図手続補正書（自発昭和６２年　１月１９日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板表面に半導体素子が搭載され、この半導体素
子が一面が開口された金属製のケースにより両者の間に
一定の間隔を保持した状態で覆われていて、前記間隔部
が樹脂で封止されている半導体パッケージを得るにあた
り、基板表面に搭載された半導体素子を封止しておくと
ともに開口部が上を向くようにして設置された金属製の
ケース内に樹脂を入れておき、搭載された半導体素子が
樹脂封止されている前記基板を、その樹脂封止部が下を
向くようにしてケース内の樹脂に押しつけて一体化した
後、その状態で樹脂を硬化させることを特徴とする半導
体パッケージの製法。
（２）半導体素子を封止した樹脂をゲル化させておく特
許請求の範囲第１項記載の半導体パッケージの製法。
（３）基板裏面に金属箔が貼られている特許請求の範囲
第１項または第２項記載の半導体パッケージの製法。