JPS63274164A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置Info
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- JPS63274164A JPS63274164A JP10901587A JP10901587A JPS63274164A JP S63274164 A JPS63274164 A JP S63274164A JP 10901587 A JP10901587 A JP 10901587A JP 10901587 A JP10901587 A JP 10901587A JP S63274164 A JPS63274164 A JP S63274164A
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Links
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Landscapes
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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。
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、高温における機械強度が優れたエポキシ樹脂
系成形材料によって封止された高信頼性の樹脂封止型半
導体装置に関する。
系成形材料によって封止された高信頼性の樹脂封止型半
導体装置に関する。
従来、樹脂封止型半導体装置に用いられていた充填材は
角ばった粒子形状をしているため流動性が低く、マトリ
ックスへの分散性も悪く、シかも、パッシベーション膜
を突き抜けてアルミニウム配線やスムースコート膜に到
達する危険性があり、多量に配合することが困難であっ
た。そこで、特公昭60−26505号、同60−40
188号公報に開示されるように、溶射による溶融球状
化した充填材を使用することによりこの問題を解決する
方法が提案されている。しかし、特に、高温における機
械強度が低下することについては考慮されていなかった
。
角ばった粒子形状をしているため流動性が低く、マトリ
ックスへの分散性も悪く、シかも、パッシベーション膜
を突き抜けてアルミニウム配線やスムースコート膜に到
達する危険性があり、多量に配合することが困難であっ
た。そこで、特公昭60−26505号、同60−40
188号公報に開示されるように、溶射による溶融球状
化した充填材を使用することによりこの問題を解決する
方法が提案されている。しかし、特に、高温における機
械強度が低下することについては考慮されていなかった
。
樹脂封止型半導体装置はエポキシ樹脂と無機質充填材を
主成分とする成形材料によって半導体素子を150℃以
上でトランスファ成形したものである。ここで半導体装
置の構成材料と成形材料との線膨張係数との差が大きい
と成形温度から室温に戻す際の熱収縮の差、及び、成形
材料の硬化収縮によって半導体素子は大きな圧縮応力を
受け、クラックが発生したり、半導体素子表面に形成さ
れているパッシベーション膜が破壊して耐湿性が低下す
るなどの問題がおこる。そのため、特開昭61−912
42号公報に記載されているように、線膨張係数の小さ
な充填材、あるいは、日本国特許第855.789号に
記載されているように充填材の量を増やすなどして改良
してきた。しかし、従来の充填材は角ばった粒子形状を
しているため流動性が低く、樹脂マトリックスへの分散
性も悪く、しかも、パッシベーション膜を突き抜けてア
ルミニウム配線やスムースコート膜に到達する危険性が
あり、多量に配合することが困難であった。そこで、特
公昭60−26505号、同60−40188号公報に
開示されるように、溶射による溶融球状化した充填材を
使用することにより、この問題を対策する方法が提案さ
れている。しかし、半導体素子の集積度は年々向上し、
それに伴って半導体素子サイズの大型化、配線の微細化
並びに多層化等が進んでいる。一方、パッケージについ
てみると、実装の高密度化、自動化のために、パッケー
ジサイズは小型薄型化の方向にあり、また、パッケージ
形状も従来のD I P (Dual in Line
Package)、 SOP(Small 0utl
ine Package)、P L CC(Plast
icLeaded Chip Carrier)等ピン
挿入実装型から面付実装型に移行している。このような
集積度の向上、パッケージサイズ、あるいは、形状、実
装方式の変遷に伴い、素子が微細化し、パッケージの封
止樹脂層が薄肉化している。そのため1球状の充填材を
多量に配合し、成形材料の線膨張係数をがなり小さくし
てもリード草子を半田処理する際、パッケージにクラッ
クが発生すると云う問題がある。
主成分とする成形材料によって半導体素子を150℃以
上でトランスファ成形したものである。ここで半導体装
置の構成材料と成形材料との線膨張係数との差が大きい
と成形温度から室温に戻す際の熱収縮の差、及び、成形
材料の硬化収縮によって半導体素子は大きな圧縮応力を
受け、クラックが発生したり、半導体素子表面に形成さ
れているパッシベーション膜が破壊して耐湿性が低下す
るなどの問題がおこる。そのため、特開昭61−912
42号公報に記載されているように、線膨張係数の小さ
な充填材、あるいは、日本国特許第855.789号に
記載されているように充填材の量を増やすなどして改良
してきた。しかし、従来の充填材は角ばった粒子形状を
しているため流動性が低く、樹脂マトリックスへの分散
性も悪く、しかも、パッシベーション膜を突き抜けてア
ルミニウム配線やスムースコート膜に到達する危険性が
あり、多量に配合することが困難であった。そこで、特
公昭60−26505号、同60−40188号公報に
開示されるように、溶射による溶融球状化した充填材を
使用することにより、この問題を対策する方法が提案さ
れている。しかし、半導体素子の集積度は年々向上し、
それに伴って半導体素子サイズの大型化、配線の微細化
並びに多層化等が進んでいる。一方、パッケージについ
てみると、実装の高密度化、自動化のために、パッケー
ジサイズは小型薄型化の方向にあり、また、パッケージ
形状も従来のD I P (Dual in Line
Package)、 SOP(Small 0utl
ine Package)、P L CC(Plast
icLeaded Chip Carrier)等ピン
挿入実装型から面付実装型に移行している。このような
集積度の向上、パッケージサイズ、あるいは、形状、実
装方式の変遷に伴い、素子が微細化し、パッケージの封
止樹脂層が薄肉化している。そのため1球状の充填材を
多量に配合し、成形材料の線膨張係数をがなり小さくし
てもリード草子を半田処理する際、パッケージにクラッ
クが発生すると云う問題がある。
これは球状の充填剤を配合した成形材料は従来の角ばっ
た充填剤を配合した成形材料に比べて半田処理温度のよ
うな高温での機械強度が低いことに起因している。
た充填剤を配合した成形材料に比べて半田処理温度のよ
うな高温での機械強度が低いことに起因している。
本発明は高温における機械強度に優れたエポキシ樹脂系
成形材料によって封止された高信頼性の樹脂封止型半導
体装置を提供することを目的とする。
成形材料によって封止された高信頼性の樹脂封止型半導
体装置を提供することを目的とする。
上記目的は樹脂マトリックスと溶融球状化した充填材と
の接着力を増すことにより達成することができる。
の接着力を増すことにより達成することができる。
すなわち、発明者等は溶融球状化した充填材の化学的、
物理的処理の有無と成形材料の諸物性並びにこれらの成
形材料で封止した半導体装置の信頼性との関係を詳細に
検討した。
物理的処理の有無と成形材料の諸物性並びにこれらの成
形材料で封止した半導体装置の信頼性との関係を詳細に
検討した。
その結果、化学的、物理的処理を行って表面を粗化、多
孔性構造にした球状の充填材を用いることによって、樹
脂の粘度上昇、流動性の低下及びパッシベーション膜の
破壊の危険性を防止し、多量に配合することができ、し
かも、その成形材料は特に高温における曲げ強度が無処
理のものに比較して高くなった。そのため、この成形材
料を用いて封止した樹脂封止型半導体装置は、リード草
子を半田処理する際のクラックが発生しなくなった。
孔性構造にした球状の充填材を用いることによって、樹
脂の粘度上昇、流動性の低下及びパッシベーション膜の
破壊の危険性を防止し、多量に配合することができ、し
かも、その成形材料は特に高温における曲げ強度が無処
理のものに比較して高くなった。そのため、この成形材
料を用いて封止した樹脂封止型半導体装置は、リード草
子を半田処理する際のクラックが発生しなくなった。
溶融球状化法では、充填材は原石、仮焼、焼成あるいは
電融した無機質粒子を予め粒度調整し。
電融した無機質粒子を予め粒度調整し。
これをプロパン、ブタン、アセチレン、水素などの可燃
ガスを燃料とした溶射装置から発生させた高温火炎中に
一定量ずつ供給し、その高温によす溶融させ、その表面
張力で球状化した後、冷却して得られる。しかし、溶融
段階で、粒子表面は2000℃以上の高温にさらされる
ため、活性点がつぶれてしまう、そのため、溶融球状化
した充填材を用いた成形材料は樹脂マトリックスとの接
着力が低下し、充填材どうしの接触面積も小さくなる。
ガスを燃料とした溶射装置から発生させた高温火炎中に
一定量ずつ供給し、その高温によす溶融させ、その表面
張力で球状化した後、冷却して得られる。しかし、溶融
段階で、粒子表面は2000℃以上の高温にさらされる
ため、活性点がつぶれてしまう、そのため、溶融球状化
した充填材を用いた成形材料は樹脂マトリックスとの接
着力が低下し、充填材どうしの接触面積も小さくなる。
この二つの欠点が存在するため、球状の充填材を用いた
成形材料は高温における曲げ強度が低下し、その成形材
料で封止した樹脂封止型半導体装置はり−ド草子を半田
処理する際にクラックが発生する。そこで、本発明者等
は化学的、物理的処理を行って表面を粗化、多孔性構造
にして活性化し、充填材どうしの接触面積も大きくした
球状の充填材を新たに作製した。この球状の充填材を用
いることによって、樹脂の粘度上昇、流動性の低下及び
パッシベーション膜の破壊の危険性を防止し、多量に配
合することができ、しかも樹脂マトリックスとの接着力
が高まり、その成形材料は特に高温における曲げ強度が
無処理のものに比較して高くなる。そのため、この成形
材料を用いて封止した樹脂封止半導体装置では上記の問
題が発生しなくなる。
成形材料は高温における曲げ強度が低下し、その成形材
料で封止した樹脂封止型半導体装置はり−ド草子を半田
処理する際にクラックが発生する。そこで、本発明者等
は化学的、物理的処理を行って表面を粗化、多孔性構造
にして活性化し、充填材どうしの接触面積も大きくした
球状の充填材を新たに作製した。この球状の充填材を用
いることによって、樹脂の粘度上昇、流動性の低下及び
パッシベーション膜の破壊の危険性を防止し、多量に配
合することができ、しかも樹脂マトリックスとの接着力
が高まり、その成形材料は特に高温における曲げ強度が
無処理のものに比較して高くなる。そのため、この成形
材料を用いて封止した樹脂封止半導体装置では上記の問
題が発生しなくなる。
以下1本発明を実施例により具体的に説明する。
充填材は溶射による溶融球状化したものを使用した。こ
の充填材の表面を粗化、多孔性構造にして活性化させる
方法として化学的、物理的処理を行った。
の充填材の表面を粗化、多孔性構造にして活性化させる
方法として化学的、物理的処理を行った。
〔実施例1〕
球状アルミナの場合、化学処理としてHFまたはHa
P O4またはN a OHまたはKOHを用いて。
P O4またはN a OHまたはKOHを用いて。
80℃で−ないし工時間浸漬した。その後、純水を用い
て洗浄し、120℃、六〜十二時間乾燥した。物理処理
として乾式転勤ボールミルを用いて、関係はN/Nc=
65〜80%にして、−〜工時間粉砕した。
て洗浄し、120℃、六〜十二時間乾燥した。物理処理
として乾式転勤ボールミルを用いて、関係はN/Nc=
65〜80%にして、−〜工時間粉砕した。
〔実施例2〕
球状シリカの場合、化学処理としてHFを用い純水を用
いて洗浄し、120℃、6〜12時間乾燥した。また、
酸素を80℃の水槽中でバブルさせたのち、1000℃
の電気炉に導いて酸化させるウェット酸化を行った。物
理処理は実施例1に示した乾式転勤ボールミル、または
、プラズマ処理を行った。プラズマ処理はコイル式プラ
ズマ装置を用し)で、キャリヤガスとしてCF4、また
は。
いて洗浄し、120℃、6〜12時間乾燥した。また、
酸素を80℃の水槽中でバブルさせたのち、1000℃
の電気炉に導いて酸化させるウェット酸化を行った。物
理処理は実施例1に示した乾式転勤ボールミル、または
、プラズマ処理を行った。プラズマ処理はコイル式プラ
ズマ装置を用し)で、キャリヤガスとしてCF4、また
は。
CHFaを使用して、減圧度0.1〜10Torrで行
った。
った。
〔実施例3〜6及び比較例7〜10)
充填材として第1表に示した各種の充填材の他に以下の
ものを準備した。
ものを準備した。
すなわち、充填材−3(化学処理球状アルミナ)はHa
POaで処理したものである。充填材−4(物理処理球
状アルミナ)は乾式転勤ボールミルで粉砕したものであ
る。充填材−5(化学処理球状シリカ)はHFで処理し
たものである。充填材−6(物理処理球状シリカ)はプ
ラズマ処理を行ったものである。上記各種の充填材を用
い、第1表に示す組成の成形材料組成物を約80℃に加
熱した二軸ロールで杓子分間混練した。得られた各組成
物について180℃におけるゲル化時間、高化式フロー
テスターを用いた180℃における最低溶融粘度(ηw
in)及び流動性の尺度としてEMMl−1−66に準
じ、金型温度180℃、成形圧カフ 0 kg/ai?
、成形時間90秒でスパイラルフロー(SF)を測定し
た。その結果を第1表の項目成形性に示す。これより、
本発明の化学的、物理的処理を行った球状充填材を用い
た組成物は角状の充填材を用いた組成物と比較すると、
ゲル化時間はほとんど同じであるが、溶融粘度が極めて
低く、また、流動性も大きいことが明らかである。
POaで処理したものである。充填材−4(物理処理球
状アルミナ)は乾式転勤ボールミルで粉砕したものであ
る。充填材−5(化学処理球状シリカ)はHFで処理し
たものである。充填材−6(物理処理球状シリカ)はプ
ラズマ処理を行ったものである。上記各種の充填材を用
い、第1表に示す組成の成形材料組成物を約80℃に加
熱した二軸ロールで杓子分間混練した。得られた各組成
物について180℃におけるゲル化時間、高化式フロー
テスターを用いた180℃における最低溶融粘度(ηw
in)及び流動性の尺度としてEMMl−1−66に準
じ、金型温度180℃、成形圧カフ 0 kg/ai?
、成形時間90秒でスパイラルフロー(SF)を測定し
た。その結果を第1表の項目成形性に示す。これより、
本発明の化学的、物理的処理を行った球状充填材を用い
た組成物は角状の充填材を用いた組成物と比較すると、
ゲル化時間はほとんど同じであるが、溶融粘度が極めて
低く、また、流動性も大きいことが明らかである。
一方、無処理の球状の充填材と比較すると化学的。
物理的処理を行っても成形性にはほとんど差はみられな
い。
い。
次に、実施例1〜4及び比較例5,6の組成物を用いて
各種試験片をトランスファ成形し、180℃六時間後硬
化を行った後、ガラス転移温度及び曲げ強度を測定した
。また、封止層の耐クラツク性を260℃の溶融半田中
に十秒間浸漬して詳価した。その結果を第1表の項目物
性及び信頼性に示す。化学的、物理的処理を行った球状
の充填材を用いた成形材料は無処理の球状の充填材と比
較して、ガラス転移温度はほぼ同等であるが、250℃
における曲げ強度はほぼ二倍になっている。そのため、
耐クラツク性が極めて良いことがわかる。
各種試験片をトランスファ成形し、180℃六時間後硬
化を行った後、ガラス転移温度及び曲げ強度を測定した
。また、封止層の耐クラツク性を260℃の溶融半田中
に十秒間浸漬して詳価した。その結果を第1表の項目物
性及び信頼性に示す。化学的、物理的処理を行った球状
の充填材を用いた成形材料は無処理の球状の充填材と比
較して、ガラス転移温度はほぼ同等であるが、250℃
における曲げ強度はほぼ二倍になっている。そのため、
耐クラツク性が極めて良いことがわかる。
本発明によれば、化学的、物理的処理を行った球状の充
填材は無処理の球状充填剤と同様に樹脂の粘度上昇、流
動性の低下及びパッシベーション膜の破壊の危険性が少
ないため、多量に配合することができ、高温における曲
げ強度が無処理のものより高くできる。
填材は無処理の球状充填剤と同様に樹脂の粘度上昇、流
動性の低下及びパッシベーション膜の破壊の危険性が少
ないため、多量に配合することができ、高温における曲
げ強度が無処理のものより高くできる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、エポキシ樹脂と溶射により溶融球状化した無機質充
填材を主成分とする成形材料によつて半導体素子を封止
する樹脂封止型半導体装置において、 前記無機質充填材は溶融球状化後、化学的、物理的処理
を行い表面を粗化、多孔性構造にしたことを特徴とする
樹脂封止型半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10901587A JPS63274164A (ja) | 1987-05-06 | 1987-05-06 | 樹脂封止型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10901587A JPS63274164A (ja) | 1987-05-06 | 1987-05-06 | 樹脂封止型半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63274164A true JPS63274164A (ja) | 1988-11-11 |
Family
ID=14499413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10901587A Pending JPS63274164A (ja) | 1987-05-06 | 1987-05-06 | 樹脂封止型半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63274164A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03154368A (ja) * | 1989-11-10 | 1991-07-02 | Nitto Denko Corp | 半導体装置 |
JPH07312401A (ja) * | 1995-02-20 | 1995-11-28 | Nitto Denko Corp | 半導体装置 |
-
1987
- 1987-05-06 JP JP10901587A patent/JPS63274164A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03154368A (ja) * | 1989-11-10 | 1991-07-02 | Nitto Denko Corp | 半導体装置 |
JPH07312401A (ja) * | 1995-02-20 | 1995-11-28 | Nitto Denko Corp | 半導体装置 |
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