JPS63207158A - 樹脂封止型半導体装置 - 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】 本発明は樹脂封止型半導体装置に関する。さらに詳しく
は、本発明は耐湿性および耐熱衝撃性にすぐれた樹脂封
止型半導体装置に関する。

［従来の技術およびその問題点コ 現在、ＩＣやＬＳＩなどの半導体素子をエポキシ樹脂な
どの樹脂を用いて封止する方法が広く採用されている。

というのはこの方法を用いると従来の金属やセラミック
材料を用いるハーメチックシール方法に比べ量産性にす
ぐれかつ安価に製造することができるためである。

しかしながら、樹脂封止型半導体装置では、樹脂と半導
体素子とがじかに接触しているために耐湿性におどると
いう問題点がある。また、大型素子を樹脂封止した半導
体装置ではとくに耐熱衝撃性におどる。すなわち樹脂の
硬化収縮ヤ熱衝撃、熱サイクル時に発生する熱応力など
によるパッシベーションクラック、アルミニウム配線の
ずれ、パッケージクラック、動作不良などの不都合を生
じる。

従来より耐湿性を向上させるために、樹脂中の不純物イ
オン、加水分解性塩素の低減（特開昭５６−２６９２６
号公報などを参照）や腐蝕抑制剤の添加（特開昭５６−
７２０４５号公報などを参照）などによる樹脂組成物の
改良による対策がなされてきた。また耐熱衝撃性の向上
に対しては、合成ゴムを使用した低応力樹脂組成物（特
開昭５３−１４４９５８号公報などを参照）、シリコー
ンを使用した樹脂組成物（特開昭５６−１２９２４６号
公報などを参照）、封止樹脂組成物中の充填剤表面を合
成ゴム、シリコーンなどで処理する方法（特開昭５９−
４３８２５号公報などを参照）などで改良がなされてき
た。しかしながら、これらの技術では、さらに大型化の
傾向にある半導体素子の耐熱衝撃性におどるという問題
点を充分に解消するには至っていない。

そこで、前記問題点を解決するために樹脂組成物の改良
と合わせて、リードフレームを改良し、樹脂との接着性
を向上させることにより、界面からの水の浸入を防ぎ耐
湿性を向上させるとともに、樹脂のスライドを防ぎ半導
体素子上での応力の集中を回避し応力による不都合の発
生を防止させるという観点からリードフレームの表面に
銅、アルミニウムなどの金属層または金属酸化物層を形
成する方法（特開昭５９−１５４０４６号公報および特
開昭６０−６０９４２号公報参照）およびリードフレー
ムのアイランド部裏面に多数の凹孔を形成する方法（特
開昭５９−８６２５１号公報参照）が考えられている。

しかしながら、金属や金属酸化物層を形成するプロセス
は複雑でコストが高くなり、またリードフレーム裏面加
工は、応力集中を回避することはできるが、耐湿性の向
上させる効果がないという問題点がある。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで本発明者らは前記問題点を解決すべく鋭意研究を
重ねた結果、本発明の樹脂封止形半導体装置のリードフ
レームおよびリードフレームに実装された半導体素子に
テトラメチルシリケートまたはテトラエチルシリケート
で表面処理したところ、封止樹脂とリードフレームおよ
び半導体素子との接着性が向上し、耐湿性と耐熱衝撃性
とが著しく改善されることを見出し、本発明を完成する
に至った。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明はテトラメチルシリケートまたはテト
ラエチルシリケートで表面処理された、リードフレーム
およびリードフレームに実装された半導体素子を設けて
なる樹脂封止型半導体装置に関する。

［作用および実施例］ 本発明の樹脂封止形半導体装置は、テトラメチルシリケ
ートまたはテトラエチルシリケートで表面処理された、
リードフレームおよびリードフレームに実装された半導
体素子を設けてなるものである。

前記リードフレームに実装された半導体素子としては、
たとえばＩＣ，ＬＳＩ　、　ＴＴＬなどがあげられる。

前記テトラメチルシリケートまたはテトラエチルシリケ
ート中に含有されるシランカップリング剤としては、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリ
シドキシプロビルメチルジメトキシシラン、ビニルトリ
メトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、β−（３
，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリメトキシ
シラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランア
ミノブロビルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエ
チル）−γーアミノプロピルトリメトキシシラン、フェ
ニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシランな
どをあげることができるが、これに限定されるものでは
なく、これらのシランカップリング剤は単独で用いても
よく、また２種以上併用してもよい。

本発明に用いられるテトラメチルシリケートまたはテト
ラエチルシリケートは液体であるので単独で用いてもよ
く、またこれに既知のシランカップリング剤を混合して
混合液として用いてもよく、さらに前述の液を適当な溶
剤で希釈した溶液として用いてもよい。

前記テトラメチルシリケートまたはテトラエチルシリケ
ートを希釈して溶液として用いる際の溶媒や前記テトラ
メチルシリケートまたはテトラエチルシリケートに既知
のシランカップリング剤を混合した混合液を希釈して混
合溶液として用いる際の溶媒としては、たとえばイソプ
ロピルアルコール、メタノール、エタノール、水などを
あげることができる。

リードフレームおよびリードフレームに実装された半導
体素子を表面処理する方法としては、たとえば浸漬法、
スプレー法、スピンコード法、蒸着法などを適用するこ
とができる。また、シランカップリング剤は前述のよう
にテトラメチルシリケートまたはテトラエチルシリケー
トとの混合液として用いられるだけではなく、テトラメ
チルシリケートまたはテトラエチルシリケートで処理し
た後のリードフレームおよびリードフレームに実装され
た半導体素子を表面処理するという方法に用いてもよい
。

本発明の表面処理されたリードフレーム表面または半導
体素子表面には、水酸基を表面に有するＳｉｏ２または
シランカップリング剤の有機基を表面に有する５ｉ０２
の薄膜が形成されているため、樹脂封止すると封止樹脂
と化学結合を形成し、接着性が著しく向上する。とくに
シランカップリング剤の有機基を表面に有するＳｉｏ２
の薄膜がリードフレームまたは半導体素子上に形成され
ているばあい、とくに接着性がすぐれているが、シラン
カップリング剤だけで処理すると金属表面との反応性が
低いために、トランスファー成形時に飛散あるいは樹脂
中に溶解するなどして接着性を向上させる効果がえられ
ない。そこで反応性の高いテトラエチルシリケートまた
はテトラエチルシリケートとともに用いて表面処理する
と金属表面との接着性が良好で封止樹脂と化学結合でき
る官能基を表面に有した５ｔ０２薄膜を形成することが
できる。

前記リードフレームおよび半導体素子の表面上に形成さ
れた５ｉ０２薄膜の厚さは数人〜５００人なかんづく、
数人〜１００人であるのが好ましい。

つぎに具体的な実施例をあげて説明するが、本発明はか
かる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１ アルミニウム腐蝕モニタ用素子を搭載した４２７０イ（
鉄・ニッケル合金）製のリードフレームをテトラメチル
シリケートの１重量％イソプロピルアルコール（以下、
ＩＰＡという）溶液に浸漬し充分に乾燥した後、ＳｉＯ
２薄膜が第１表に示された厚さとなるようにγ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシランの１重量％ＩＰＡ溶
液に浸漬し、乾燥器中で充分に乾燥した後、半導体封止
用エポキシ樹脂（汎用グレード）を用いて樹脂封止して
樹脂封止型半導体装置を製造した。接着強度測定用試験
片（接着面積は幅＝２５履Ｘ長さ：１５１１１１Ｉ×厚
さ二０、１．　）は、リードフレーム材の板を半導体封
止樹脂で接着し作製した。

つぎにえられた樹脂封止型半導体装置の物性として耐湿
性および耐熱衝撃性を、またえられた接着強度測定用試
験片の物性として接着強度を下記の方法にしたがって調
べた。その結果を第２表に示す。

（耐湿性） えら−れた樹脂封止型半導体装置を用いてプレッシャー
クツカー試験（以下、ＰＣＴという）（２ａｔｍ　。

１２１℃、１００％Ｒ，Ｈ，）を行なった。アルミニウ
ム配線の累積断線する不良率が５０％に達する時間（以
下、ＨＴＦという）で評価した。

（耐熱衝撃性） えられた樹脂封止型半導体装置を用いて、２６０℃の半
田に１０秒間全面浸漬した後、−１９６℃の液体チッ素
に１０秒間全面浸漬することを１サイクルとする熱衝撃
試験を行ない、樹脂クラックの発生するサイクル数で評
価した。

（接着強度） せん断接着強度の測定はＰＣＴ（２ａｔｍ、１２１℃、
１００％Ｒ，Ｈ，）前とＰＣＴ　　２００時間後の各試
験片について室温（３０℃）で行なった。

測定には、東洋ボールドウィン社製テンシロン引張試験
機を用いた。

実施例２ アルミニウム腐蝕モニタ用素子を搭載した銅製リードフ
レームを用いたほかは実施例１と同様にして樹脂封止型
半導体装置および接着強度測定用試験片を製造し、物性
として耐湿性、耐熱衝撃性および接着強度を実施例１と
同様にして調べた。

その結果を第２表に示す。

実施例３ 実施例１において、γ−グリシドキシプロビルトリメト
キシシランを用いなかったほかは実施例１と同様にして
樹脂封止型半導体装置および接着強度測定用試験片を製
造し、物性として耐湿性、耐熱衝撃性および接着強度を
実施例１と同様に調べた。その結果を第２表に示す。

実施例４ 実施例１においてリードフレームをテトラメチルシリケ
ートおよびγ−グリシドキシプロビルトリメトキシシラ
ンの各１重量％ＩＰＡ溶液に浸漬するかわりに、スプレ
ー法によってリードフレームに１重量％エタノール溶液
を噴霧するほかは実施例１と同様にして樹脂封止型半導
体装置および接着強度測定用試験片を製造し、物性とし
て耐湿性、耐熱衝撃性および接着強度を実施例１と同様
にして調べた。その結果を第２表に示す。

比較例１ アルミニウム腐蝕モニタ用素子を搭載した４２７０イ製
リードフレームをそのまま樹脂封止したほかは実施例１
と同様にして樹脂封止型半導体装置および接着強度測定
用試験片を製造し物性として耐湿性、耐熱衝撃性および
接着強度を実施例Ｔと同様にして調べた。その結果を第
２表に示す。

比較例２ アルミニウム腐蝕モニタ用素子を搭載した銅製のリード
フレームをそのまま樹脂封止したほがはは実施例１と同
様にして樹脂封止型半導体装置および接着強度測定用試
験片を製造し物性として耐湿性、耐熱衝撃性および接着
強度を実施例１と同様にして調べた。その結果を第２表
に示す。

第　　１　　表 ［発明の効果］ 以上のように本発明の樹脂封止型半導体装置は封止樹脂
組成物とリードフレームおよび半導体素子との接着強度
が大きいのですぐれた耐湿性および耐熱衝撃性を有する
樹脂封止型半導体装置である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）テトラメチルシリケートまたはテトラエチルシリ
   ケートで表面処理された、リードフレームおよびリード
   フレームに実装された半導体素子を設けてなる樹脂封止
   型半導体装置。
2. （２）テトラメチルシリケートまたはテトラエチルシリ
   ケートがシランカップリング剤を含有するものである特
   許請求の範囲第（１）項記載の樹脂封止型半導体装置。