JPS63288050A - 樹脂封止半導体装置 - 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〕 この発明は、半田浸漬後の信顛性に優れた樹脂封止半導
体装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、トランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩの半導体素子を
プラスチックパッケージで保護した樹脂封止半導体装置
として、プリント基板等にピンヲ挿入して実装するデュ
アル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ）タイプのもの
が賞用されている。

しかしながら、近年、腕時計や電卓、ＶＴＲカメラ等の
小形高機能製品の開発の流れに伴い、半導体装置の高密
度実装化、薄形化が要求され、いわゆるフラットパッケ
ージタイプの表面実装型半導体装置が多用されるように
なってきている。

上記表面実装型半導体装置は、従来のＤＩＰりイブのも
ののようにリードビンだけを部分的に半田浸漬するもの
ではな（、通常、半導体装置全体を、２００℃以上の半
田槽に浸漬したり、赤外線照射による加熱（ＩＲ油加熱
もしくは蒸気による加熱（ペーパーフェイズ法）を行っ
たのち、プリント基板に接続、固定することにより実装
を行うものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のように半導体装置全体を半田槽に
浸漬したり、ＩＲ油加熱しくはペーパーフェイズ法によ
って加熱した場合、半導体装置が、室温から２００°Ｃ
以上というような急激な温度変化を受けるため、熱衝撃
によって半導体素子およびリードフレームと封止樹脂間
に隙間を生じ、基板への実装が好適に行われず、パッケ
ージの耐湿性が損なわれてしまう。

そこで、半導体装置の薄形化、高密度実装化の要求に対
応できるよう、上記パッケージの耐湿性の改善が強く望
まれていた。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、半
田浸漬等を行ったあとの耐湿性に優れた樹脂封止半導体
装置の提供をその目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明の樹脂封止半導体
装置は、半導体素子が樹脂組成物によって封止されてい
る樹脂封止半導体装置であって、上記半導体素子の表面
およびリードフレームの表面の少な（とも一方が下記の
式（１）で示されるシランカップリング剤および下記の
式（ｎ）で示されるシランカップリング剤の少なくとも
一方で処理されているという構成をとる。

Ｒ，Ｘ Ｓ　ｉ　−Ｒｚ　Ｙ　　　　・・・・・・（１）（ＯＲ
ｉ）　ｚ なお、上記「半導体素子の表面およびリードフレームの
表面」とは、文字通りの表面のみならず、裏面、側面等
外表面金てを含み、また、「リードフレーム」とは、半
導体素子を支持するグイボンドプレートも含む趣旨であ
る。

すなわち、本発明者らは、樹脂封止半導体装置の半田浸
漬、ＩＲ油加熱よびペーパーフェイズ法等を行ったあと
の耐湿性を向上させる目的で、まず、パッケージの耐湿
性を低下させる因子を解明すべく研究を重ねた。その結
果、半導体装置製造過程あるいは製品化後の保管過程に
おいて半導体装置内に吸収された水分が、主として半導
体素子やリードフレームと、封止用樹脂との界面に滞留
しており、この水分が、半田浸漬、ＩＲ油加熱よびペー
パーフェイズ法を行ったとき等の高温（２００℃以上）
により急激に蒸発して高圧蒸気となり、半導体素子やリ
ードフレームと、封止用樹脂との界面に隙間を生じさせ
たり、パッケージにクラックを生じさせたりし、それに
よって半田浸漬後等におけるパッケージの耐湿性を低下
させることを突き止めた。

そこで、本発明者らは、上記半導体装置内に滞留する水
分を除去する方法、あるいは予め吸湿を防止する方法に
ついて研究を重ねた結果、半導体素子表面およびリード
フレーム表面の少なくとも一方を特定のシランカップリ
ング剤で処理すると、半導体素子表面およびリードフレ
ーム表面が上記シランカップリング剤と封止用樹脂との
反応により封止用樹脂に対して著しい接着性の向上効果
を奏し、それによって半導体素子およびリードフレーム
と封止用樹脂の界面に水分が浸入せず、半田浸漬、ＩＲ
油加熱よびペーパーフェイズ法を行ったあとの耐湿性が
大幅に改善されることを見いだしこの発明に到達した。

この発明の樹脂封止半導体装置は、その表面が特定のシ
ランカップリング剤で処理されている半導体素子および
リードフレームの片方もしくは双方と、半導体素子を封
止する樹脂組成物を用いて得られる。

上記シランカップリング剤としては、下記の弐ＩＩ）お
よび式（ＩＩ）で示されるものが用いられる。

Ｒ，Ｘ Ｓｉ　　ＲｚＹ　　　　　・・・・・・（１）（ＯＲ３
）　ｔ このようなシランカップリング剤の代表例としては、■
Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチル
ジメトキシシラン、■Ｎ−（２−アミノエチル）−３−
アミノプロピルトリメトキシシラン、■３−７ミノプロ
ビルトリメトキシシラン、■３−アミノプロピルメチル
ジェトキシシラン、■３−グリシドキシプロビルトリメ
トキシシラン、■３−グリシドキシプロビルメチルジメ
トキシシラン、■２−（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、■３−メルカプトプロ
ピルトリメトキシシラン等があげられる。上記化合物■
、■、■、■および■は、エポキシ樹脂と反応し、半導
体素子およびリードフレームとの接着力を増す作用を存
し、上記化合物■、■、■、■、■、■および■は、フ
ェノール帰脂と反応し、半導体素子およびリードフレー
ムとの接着力を増す作用を有する。なお、これらは単独
で用いても２種以上を併用してもよい。

また、この発明に用いる樹脂組成物は、熱硬化性樹脂、
硬化剤、充填剤、Ｂ料等を用いて得られるものであって
、通常、粉末状もしくはこれを打錠したタブレット状に
なっている。

上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂が好適に用い
られるが、フェノール樹脂、尿素樹脂。

メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート
樹脂、ポリフェニレンサルファイド等を上記エポキシ樹
脂の一部に代えて用いることができる。

エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型。

フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型のよ
うなグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂等公知のいずれのもの
を用いてもよいが、特にフェノールノボラックあるいは
タレゾールノボラック型エポキシ樹脂の使用が好適であ
る。さらに、これらのエポキシ樹脂の中でも塩素イオン
の含有量が１０ｐｐｍ以下で、かつ加水分解性塩素の含
有量が０．１重量％（以下「％」と略す）以下のものが
適している。

上記エポキシ樹脂の硬化剤としては、ノボラック型フェ
ノール樹脂（フェノールノボラック、タレゾールノボラ
ック等）、酸無水物系硬化剤（テトラハイドロ無水フタ
ル酸、無水トリメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸等）、アミン（ジアミノジフェニルメタン、
メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルエーテル
等）等が用いられる。特に、フェノール樹脂であって、
フェノール、クレゾール、キシノール、レゾルシノール
、フェニルフェノール、ビスフェノールＡ等の１種また
は２種以上と、ホルムアルデヒド。

パラホルムアルデヒド等とを酸触媒の存在下に反応させ
て得られるものが好適である。これらの硬化剤は、前記
熱硬化性樹脂の１当量に対して０．５〜１．０当量の範
囲で配合することが好ましい。

さらに、上記硬化剤とともに、２−エチル−４−メチル
イミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−メ
チルイミダゾールのような異環型イミダゾール化合物や
、１．８−ジアザ−ビシクロ（５，４，Ｏ）ウンデセン
−７およびその塩、トリフェニルホスフィン化合物等の
硬化促進剤を配合することもできる。

なお、上記組成物には、必要に応じて従来から用いられ
る難燃剤、離型剤等を含有させてもよい。

この発明に用いる樹脂組成物は、上記のような原料を用
い、例えばつぎのようにして製造することができる。す
なわち、上記に例示した樹脂と硬化剤、顔料その他の添
加剤を適宜配合し、この配合物をミキシングロール機等
の混練機に掛けて加熱状態で混練して半硬化の樹脂組成
物とし、これを室温に冷却したのち、公知の手段によっ
て粉砕し、そのままもしくは必要に応じて打錠すること
により製造される。

この発明の樹脂封止半導体装置は、上記のような樹脂組
成物と前記シランカップリング剤とを用い、例えばつぎ
のようにして製造することができる。すなわち、まず封
止すべき半導体素子の表面およびリードフレーム表面に
対して、前記シランカップリング剤を吹き付け、噴霧し
、あるいはシランカップリング剤中に半導体素子および
リードフレームを浸漬することにより処理したのち、こ
の半導体素子およびリードフレームを、上記樹脂組成物
によって封止することにより製造することができる。上
記半導体素子およびリードフレームの封止方法は特に制
限されるものではなく、通常の方法、例えばトランスフ
ァー成形等の公知のモールド方法により行うことができ
る。

このようにして得られる樹脂封止半導体装置は、樹脂封
止前のシラン処理によって、半導体素子表面およびリー
ドフレーム表面の少なくとも一方と封止用樹脂との接着
力がより優れたものになっているため、半導体素子表面
やリードフレーム表面と封止樹脂との界面からの水分浸
入が抑制される。したがって、半導体装置の半田浸漬時
、ＩＲ加熱時およびペーパーフェイズ法による加熱時に
、半導体素子表面、リードフレーム表面と封止樹脂との
界面で高圧蒸気が発生せず、上記界面に隙間が生じたり
パッケージにクラックが生じたりすることがない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の樹脂封止半導体装置は、その
表面がシランカップリング剤で処理されて半導体素子表
面やリードフレーム表面と封止樹脂との接着力が、より
優れたものになっている特殊な半導体素子、リードフレ
ームを用いるため、半導体素子表面やリードフレーム表
面と封止樹脂との界面からの水分浸入が抑制され、その
結果、半田浸漬後、ＩＲ加熱後およびペーパーフェイズ
法を行ったあとも耐湿性が低下せず極めて信鎖性の高い
ものである。

なお、この発明は、いずれの種類の半導体装置に適用し
ても一定の耐湿性向上の効果を奏することができるもの
であるが、特に、表面実装型の半導体装置に適用するこ
とが、従来より問題となっていた半田浸漬後、ＩＲ加熱
後およびペーパーフェイズ法を行ったあとの耐湿性低下
を解消するため好適であるといえる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜５〕 半導体素子としてリニアＩＣを用意し、この表面および
リードフレーム表面を、後記の第２表に示したシランカ
ップリング剤で吹付処理することにより表面処理を行っ
た。

この半導体素子を、下記の第１表に示す原料を用い、通
常の方法で製造されたエポキシ樹脂組成物で樹脂封止し
て、８０ビンクワツドフラツト（ＱＦＰ−８０）型の樹
脂封止半導体装置とした。

〔実施例６〕 半導体素子表面のみを後記の第２表に示すシランカップ
リング剤で吹付処理した。それ以外は実施例１〜５と同
様にしてＱＦＰ−８０型の樹脂封正半導体装置を得た。

〔実施例７〕 リードフレーム表面のみを第２表に示すシランカップリ
ング剤で吹付処理した。それ以外は実施例１〜５と同様
にしてＱＦＰ−８０型の樹脂封止半導体装置を得た。

（以下余白） 〔比較例１〕 実施例１〜７と同様にしてＱＦＰ−８０型の樹脂封止半
導体を得たが、半導体素子およびリードフレームについ
て、シランカップリング剤による表面処理を行わなかっ
た。

このようにして得られた実施例１〜７品と比較例１品を
、１２１°Ｃ，１００％ＲＨ，２ａｔ−の雰囲気中に２
０時間入れて吸湿させたのち、２６０°Ｃの半田浴に１
０秒間浸漬した。そして、半田浸漬後のクシツクの有無
を調べるとともに、プレッシャー釜による信軌性テスト
（１２１°Ｃ，１００％ＲＨでのＰＣＴテスト）を行っ
た。その結果は下記の第３表に示すとおりである。

（以下余白） １−一一主一一−１ （以下余白） 第３表の結果から、実施別品はＰＣＴテストの成績が比
較別品に比べて著しく優れていることがわかる。すなわ
ち、実施別品は、比較別品とは異なり、半導体素子およ
びリードフレームの片方もしくは双方の表面をシランカ
ップリング剤で表面処理しているため、半田浸漬後も信
頼性に富んでいることがわかる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子が樹脂組成物によつて封止されている
   樹脂封止半導体装置であつて、上記半導体素子の表面お
   よびリードフレームの表面の少なくとも一方が下記の式
   （ I ）で示されるシランカップリング剤および下記の
   式（II）で示されるシランカップリング剤の少なくとも
   一方で処理されていることを特徴とする樹脂封止半導体
   装置。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（ I
   ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（II） Ｘ、Ｙ：アミノ基、メルカプト基、グリシジル基、水酸
   基、カルボキシル基もしくはこれらの基のうちの少なく
   とも一つの基を有する１価の有機基。 Ｒ＿１＝Ｃ＿ｌＨ＿２＿ｌ＿＋＿１（ｌ＝１〜２０）Ｒ
   ＿２＝Ｃ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１（ｍ＝１〜２０）Ｒ＿
   ３＝Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１（ｎ＝１〜４）