JPS63239845A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に関し、特に、搭載用基板に搭載
された半導体チップを封止用キャップで封止する半導体
装置に適用して有効な技術に関するものである。

〔従来技術〕

低価格を目的とするピングリッドアレイ（ＰＧＡ）方式
の半導体装置は、搭載用基板に半導体チップを搭載し、
この半導体チップを封止用キャップで封止している。

前記搭載用基板は、ガラスエポキシ基板を使用している
。

半導体チップの表面は、樹脂コーティングが施され、気
密封止されている。樹脂コーティングは、主に、半導体
チップの耐湿性の向上、汚染物の侵入防止、絶縁性の向
上を目的として形成されている。

封止用キャップは、半導体チップの機械的強度を向上す
るために設けられている。封止用キャップは、熱硬化性
の接着層、例えば、硬化時間が短いシリコーン樹脂を介
在させて搭載用基板に接合している。つまり、半導体チ
ップは、搭載用基板に搭載された後、搭載用基板と封止
用キャップとで形成されるキャビティ内部に熱硬化性の
接着層で加熱封止されている。前記熱硬化性の接着層と
してシリコーン樹脂を使用する場合、その硬化には、１
５０［’Ｃ］程度の加熱が必要とされる。

なお、ＰＧＡ方式の半導体装置については、例えば１日
経マグロウヒル社、別冊ｒマイクロデバイセズＪ　ｎｏ
、２１９８４年６月１１日号、　ｐ１６０”ｐ１６ｇに
記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者は、前述の半導体装置の加熱封止工程後の外観
不良検査において、搭載用基板と封止用キャップとの接
合不良が多発するという事実を発見した０本発明者の検
討によれば、接合不良は、キャビティ内部とその外部と
が遮蔽されているので、加熱封止に伴うキャビティ内部
の圧力上昇で生じることが明らかになった。圧力上昇は
、常圧の約１．５倍に達する。接合不良としては、搭載
用基板と封止用キャップとの接合位置のずれ、封止用キ
ャップの浮き、濡れ性の劣化に伴うピンホールの発生等
である。特に、熱硬化性の接着層は、搭載用基板と封止
用キャップとの間の摩擦抵抗を小さくするので、前記搭
載用基板と封止用キャップとの接合位置のずれが接合不
良として顕著に生じる。このため、接合不良を生じた半
導体装置は、不良品として選別されるので、半導体装置
の組立工程における歩留りが低下するという問題を生じ
る。

そこで、加熱封止工程は、バネクリップ等の加圧器具を
用い、搭載用基板と封止用キャップとを強制的に挟持し
ながら行うことにしている。しかしながら、半導体装置
の組立工程に加圧作業が増加するため、この組立工程に
おける作業性が低下するという問題を生じる。

本発明の目的は、半導体装置において、搭載用基板と封
止用キャップとの接合不良を防止することが可能な技術
を提供することにある。

本発明の他の目的は、半導体装置の組立工程における歩
留りを向上することが可能な技術を提供することにある
。

本発明の他の目的は、半導体装置の組立工程における作
業性を向上することが可能な技術を提供することにある
。

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。

〔問題点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。

熱硬化性の接着層を用い、搭載用基板と封止用キャップ
とで形成されるキャビティ内部に半導体チップを加熱封
止する半導体装置において、前記搭載用基板又は封止用
キャップに、貫通孔を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

上述した手段によれば、前記キャビティ内部の圧力をそ
の外部と実質的に均衡させることができるので、搭載用
基板と封止用キャップとの接合不良を防止することがで
きる。

以下、本発明の構成について、一実施例とともに説明す
る。

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。

〔発明の実施例！〕 本実施例Ｉは、ＰＧＡ方式の半導体装置に本発明を適用
した、本発明の実施例である。

本発明の実施例ＩであるＰＧＡ方式の半導体装置を第１
図（断面図）で示す。

第１図に示すように、ＰＧＡ方式の半導体装置は、搭載
用基板１に搭載された半導体チップ２を封止用キャップ
３で封止して構成さ九ている。

搭載用基板１は、例えば、ガラスエポキシ基板で形成さ
れている。搭載用基板１の半導体チップ２の搭載面と反
対側の面（半導体装置の実装面）には、プリント配線基
板に接続する複数のリードピンＩＡが設けられている。

半導体チップ２は、接着層４を介在させて搭載用基板１
に搭載されている。接着層４は、例えば。

エポキシ樹脂、銀ペースト等で形成されている。

半導体チップ２の外部端子（ポンディングパッド）は、
ボンディングワイヤ５を介在させて、搭載用基板１に形
成された配線（図示していない）に接続されている。こ
の配線は、前記リードピンＩＡに接続されている。　　
・ 搭載用基板１に搭載された半導体チップ２の表面は、樹
脂封止部６がコーティングされている。

樹脂封止部６は、シリコーン樹脂で形成されている。ま
た、樹脂封止部６は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等
で形成してもよい。樹脂封止部６は、半導体チップ２の
耐湿性の向上、汚染物の侵入防止、絶縁性の向上のため
に設けられている。

前記封止用キャップ３は、熱硬化性の接着層７を介在さ
せて搭載用基板工に接合される。封止用キャップ３は、
コの字形状で構成されており、搭載用基板１とで形成さ
れるキャビティ内部に半導体チップ２を封止するように
構成されている。封止用キャップ３は、主に、半導体チ
ップ２やボンディングワイヤ５の実質的な機械的強度を
向上し、それらが外力で損傷や破壊を生じないように構
成されている。封止用キャップ３は、アルミニウムなど
の金属、セラミック、硬質の樹脂等で形成する。

前記熱硬化性の接着層７は、シリコーン樹脂で形成する
。シリコーン樹脂は、１５０［’Ｃ］程度の加熱で硬化
させることができる。

前記封止用キャップ３には、キャビティ内部とその外部
とが連結された貫通孔３Ａが設けられている。貫通孔３
Ａは、封止用キャップ３の所定部に１つ又は複数、或は
メツシュ状で形成する。この貫通孔３Ａは、キャビティ
内部の圧力をその外部と均衡させるように構成されてい
ればよいので、機械的強度を向上できるように微細な孔
で形成することが好ましい。

この半導体装置は１次のように組み立られる。

まず、搭載用基板１に半導体チップ２を搭載する。

次に、半導体チップ２の外部端子と搭載用基板１の配線
とをボンディングワイヤ５で接続し、この後、半導体チ
ップ２の表面を樹脂封止部６でコーティングする。

次に、熱硬化性の接着層７を用い、搭載用基板１に封止
用キャップ３を加熱して接合し、キャビティ内部に半導
体チップ２を封止する（加熱封止する）、加熱封止は、
前記熱硬性の接着層７を熱硬化させる、１５０［’Ｃ］
程度の温度で行う。

このように構成されるＰＧＡ方式の半導体装置は、封止
用キャップ３に貫通孔３Ａを設けることにより、キャビ
ティ内部の圧力とその外部の圧力とを実質的に均衡させ
、熱硬化性の接着層７部分においてキャビティ内部の気
体が外部に通過することがないので、搭載用基板１と封
止用キャップ３との接合不良を防止することができる。

つまり、貫通孔３Ａは、搭載用基板１と封止用キャップ
３との接合位置のずれ、封止用キャップ３の浮き、接合
部の濡れ性の劣化に伴うピンホールの発生等を防止する
ことができる。したがって、半導体装置は、加熱封止工
程による不良品を低減することができるので、組立工程
における歩留りを向上することができる。

また、加熱封止工程において、キャビティ内部の圧力と
その外部の圧力とを実質的に均衡させ、搭載用基板１と
封止用キャップ３とを強制的に加圧挟持する加圧作業を
なくすことができるので、半導体装置の組立工程の作業
性を向上することができる。

なお、本発明は、封止用キャップ３に設けた貫通孔３Ａ
に代えて、搭載用基板１に貫通孔を設けてもよい。

また１本発明は、シリコーン樹脂に代えて、エポキシ樹
脂等の樹脂系の熱硬化性の接着層、或は金等の金属系の
熱硬化性の接着層を用いてもよい。

〔発明の実施例■〕

本実施例■は、フラットプラスチックパッケージ（Ｐ　
Ｐ　Ｐ）方式の半導体装置に本発明を適用した、本発明
の他の実施例である。

本発明の実施例■であるＦＰＰ方式の半導体装置を第２
図（断面図）で示す。

本実施例■のＦＰＰ方式の半導体装置は、リード９を介
在させて、搭載用基板１に封止用キャップ３を接合して
いる。搭載用基板１と封止用キャップ３との接合は、低
融点ガラスからなるガラス系の熱硬化性の接着層８Ａ、
８Ｂで行われている。

搭載用基板１、封止用キャップ３の夫々は、ガラスエポ
キシ樹脂等の硬質樹脂で形成されている。

このように構成されるＦＰＰ方式の半導体装置は、前記
実施例Ｉと同様に、封止用キャップ３に貫通孔３Ａを設
けている。

以上１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。

例えば、本発明は、半導体装置の搭載用基板をセラミッ
クで形成してもよい。

また１本発明は、搭載用基板に複数の半導体チップを搭
載し、個々の半導体チップ毎を或は複数の半導体チップ
毎を封止用キャップで封止する半導体装置、例えば、マ
ザーチップに適用することができる。

〔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。

半導体装置において、搭載用基板と封止用キップとの接
合不良を防止することができる。

また、半導体装置の組立工程における作業性を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の実施例ＩであるＰＧＡ方式の半導体
装置の断面図、 第２図は１本発明の実施例■であるＦＰＰ方式の半導体
装置の断面図である。 図中、１・・・搭載用基板、２・・・半導体チップ、３
・・・封止用キャップ、３Ａ・・・貫通孔、５・・・ボ
ンディングワイヤ、６・・・樹脂封止部、７，８Ａ、８
Ｂ・・・熱硬化性の接着層である。 ■ 第　　１　　図 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、搭載用基板と封止用キャップとの接合部に熱硬化性
   の接着層を介在させ、前記搭載用基板に搭載された半導
   体チップを封止用キャップで加熱封止する半導体装置に
   おいて、前記搭載用基板又は封止用キャップに、貫通孔
   を設けたことを特徴とする半導体装置。 ２、前記貫通孔は、前記搭載用基板と封止用キャップと
   で形成されるキャビティ内部と、その外部とを連結する
   ように構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の半導体装置。 ３、前記貫通孔は、１つ或は複数で形成され、又はメッ
   シュ状で形成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載の半導体装置。 ４、前記半導体チップの表面は、樹脂コーティングされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３
   項に記載の夫々の半導体装置。 ５、前記熱硬化性の接着層は、シリコーン樹脂、エポキ
   シ樹脂等の樹脂系接着層、低融点ガラス等のガラス系接
   着層、金属系接着層等であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第４項に記載の夫々の半導体装置。