WO2010052856A1 - リード、配線部材、パッケージ部品、樹脂付金属部品及び樹脂封止半導体装置、並びにこれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そして樹脂成型品9zのアウターリード931aを屈曲させることより、半導体装置9が完成する(図21(c))。
第4に、LED装置において、構成要素の変質や変色、発光効率の低下、並びにワイヤー不着等の問題発生を抑制することによって、良好な発光特性を発揮するLED装置を提供することも目的とする。
また上記目的を解決するため、本発明の樹脂付金属部品の製造方法では、プリン骨格の一端に金属に対する結合性を有する第一官能基、他端に所定の特性を持つ第二官能基を備える機能性有機分子を含む材料を、金属材料からなる配線リードに被着させ、当該配線リードを構成する金属原子に前記第一官能基を結合させた状態で各機能性有機分子を自己組織化させることによって有機被膜を形成する有機被膜形成工程と、有機被膜形成工程後に、有機被膜を配した配線リードの所定表面領域にわたり樹脂を固着させる樹脂固着工程とを経ることとした。
また本発明は、配線部材に対し、LEDチップがマウントされる擂り鉢状表面を持つリフレクタが配設され、当該リフレクタ表面にはAgからなるメッキ被膜が形成された樹脂付金属部品において、メッキ被膜の表面を、プリン骨格を有する化合物を含む被膜で被覆した。
<構成>
図1は、本実施の形態にかかる半導体装置10の断面図である。この半導体装置10は、IC,LSI等に用いられる表面実装型半導体装置であって、同図に示す様に、リード11、半導体素子12、電気接続用ワイヤ13、被覆樹脂体14から構成されている。
(リード11)
リード11は、銅、銅合金、鉄、鉄合金などの金属薄板材11aの表面が金属被膜21で覆われて構成されている(図2参照)。
(半導体素子12)
半導体素子12は、リード11上に、ダイボンディングされて固定され、電気接続用ワイヤ13でリード11の接続部とワイヤボンディングされている。
(電気接続用ワイヤ13)
電気接続用ワイヤ13は、半導体素子12とリード11とを電気的に接続している。
被覆樹脂体14は、半導体素子12とともにリード11の一部を被覆するように形成され、これらを封止する。
図1中において、リード11における被覆樹脂体14で被覆されていない部分(周辺部分)を符号15で示している。この周辺部分15は、「背景技術」で説明したように、樹脂バリが生ずる部分である。
プリン骨格を有する化合物を含む被膜22は、プリン骨格化合物、又はその誘導体からなる被膜剤で形成される。
<製法>
(リード11のコーティング工程)
銅、銅合金、鉄、鉄合金等の金属薄板材をプレス加工又はエッチング加工してリード11を形成し、リード11の表面をニッケル、パラジウム、銀、金などの金属で金属メッキ処理をして、金属被膜21を形成する。
(パッケージ工程)
コーティング処理後のリード11に、導電性ペースト(銀ペースト、金錫共晶半田等)で半導体素子12を接着する。そして、ワイヤボンディング機器を用いて、電気接続用ワイヤ13をリード11の接続部にワイヤボンドすることによって、半導体素子12と接続部とを電気的に接続する。そして、成型金型を用いて、半導体素子12及びリード11を覆うように被覆樹脂体14を成型する。
<補足>
(1)プリン骨格を有する化合物を含む被膜22で被覆されたリード11は、図5(e)に示すように、中空樹脂封止被覆型の半導体装置にも適用できる。
1.半導体装置の構成
図8(a)は、本実施形態にかかる半導体装置10の構成を示す外観斜視図である。図8(b)は半導体装置10のyz断面図である。図8(c)は、図8(b)におけるS1部分拡大図である。
図9は、機能性有機分子111の構造を模式的に示す図である。プリン骨格は五員環と六員環の縮合環構造であるが、図では簡略に六角形で示している。
(第一官能基A1)
第一官能基A1は、金属材料に対する親和性、結合性(配位結合を含む)が要求され、この特性を有する化学構造体であればよい。
プリン骨格は、上で列挙したとおり五員環と六員環の縮合環構造を有している。
第二官能基C1は、熱硬化性樹脂を硬化する機能や硬化促進する機能が要求され、その機能を有する化学構造体であればよい。
本実施形態にかかる半導体装置10の製造方法を説明する。
有機被膜形成工程では、分散液調整サブ工程と、成膜サブ工程と、洗浄サブ工程とを、この順で行なう(図10(a))。
機能性有機分子111を所定の溶媒に分散させ、分散液を作製する。溶媒としては、有機溶媒,水またはその混合物が用いられる。溶媒に水を用いる際には、機能性有機分子111の分散性を得るため、必要に応じてアニオン系、カチオン系またはノニオン系の界面活性剤を添加することが好適である。さらに機能性有機分子111を安定化させるため、ホウ酸系、リン酸系等のpH緩衝剤を添加しても良い。
次に、上で作製した分散液中に、ダイパッド3aの所定表面を浸漬させる。
上記配線部材10xについて、有機溶媒,水または両者の混合物を洗浄媒体として、余分な機能性有機分子111を除去する。この洗浄処理で、リード3aの金属に第一官能基A1が結合していない機能性有機分子111を容易に除去できる。以上で有機被膜形成工程を終了する。
樹脂固着工程では、配線部材載置サブ工程と、樹脂充填サブ工程とを順次経る。各サブ工程について、図11の概略工程図を用いて説明する。
上で作製した配線部材10xとダイパッド3bを用いる。まず、半導体チップ4をダイパッド3bに搭載する。そして、半導体チップ4と配線部材10xとをワイヤリード5等を介して接続し、得られたチップ付配線部材10yを、固定金型2に載置する(図11(a))。
金型1,2が閉じられた状態で、当該金型1,2を加熱し、ゲート6を通じ、外部から一定の圧力でキャビティ1x,1y内に流動状態の熱硬化性樹脂材料をインジェクション(射出成型)する。樹脂材料はチップ付配線部材10yの半導体チップ4を含む領域を中心にしてキャビティ1x,1y内に密に充填され、金型1,2から熱を受けて硬化する(図11(b))。一定時間後、樹脂材料が完全に硬化すれば、封止樹脂の形成は完了し、半導体装置10zが得られる。その後、アウターリード301aを折り曲げることで半導体装置10が完成する。
本実施形態では、発光ダイオード素子(LED)を備えるLED装置について説明する。
実施の形態2,3で説明した有機被膜110の硬化促進作用を用いて、微細な樹脂パターンを強固に形成することもできる。
実施の形態4について、上記実施の形態3との差異を中心に説明する。
(LED装置の構成と効果)
図13は、LED装置36の構成及び製造工程を示す断面図である。
本実施の形態の機能性有機分子112における第一官能基A2には、実施の形態2の第一官能基A1と同様の官能基を用いることができ、プリン骨格B2も、実施の形態2のプリン骨格B1と同様のものを用いることができる。
LED装置は、以下の各工程を順次行うことで製造できる。尚、有機被膜形成工程以外は公知のLED装置の製造方法を採用できる。
実施の形態2の有機被膜形成工程と同様の方法により、配線リード部35の表面に機能性有機分子112を自己組織化して有機被膜120を形成する。これにより、有機被膜が単分子膜として形成された配線リード部35が得られる。
上記の有機被膜120を形成した配線リード部35を用い、図11に示した射出成型と同様の手順で、配線リード部35にポリフタルアミド樹脂等の熱可塑性樹脂材料を射出成型する。その後は樹脂を硬化させるため一定温度範囲で冷却する。これによりリフレクタ122を形成し、LED装置ユニット36xが得られる。
実施の形態5について、実施の形態4との差異を中心に説明する。
実施の形態6について、実施の形態5との差異を中心に説明する。
第二官能基C3には、上述の通り、短波長光による励起して蛍光またはリン光を発光する特性を有する化合物や化学構造体が用いられる。例示すると、ビススチリルビフェニル誘導体等のスチルベン誘導体、ビス(トリアジニルアミノ)スチルベンスルホン酸誘導体等のアゾール修飾スチルベン誘導体、クマリン誘導体、オキサゾール誘導体、ピラリゾン誘導体、ピレン誘導体、ポルフィリン誘導体等が利用できる。
実施の形態7について、実施の形態4との差異を中心に説明する。
(実施の形態1~7の変形)
以上説明した有機被膜110等を、ダイパッド又は配線リード部の表面に形成した場合、さらに以下の効果が得られる。
実施の形態8では、IC、LSI等の電子部品の実装に用いられるTAB(Tape Automated Bonding)テープ、T-BGA(Tape Ball Grid Array)テープ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)テープ等のフィルムキャリアテープに関し、特に当該テープに被着されるソルダーレジスト層の密着性改善について説明する。
図17(d)に示されるように、フィルムキャリアテープ400、ポリイミド等からなる絶縁フィルム401、Cuからなる配線パターン層402、及びソルダーレジスト層403が同順に積層されてなる。
この浸蝕領域406は、その後も外観上は端部403xに覆われた状態で残存する(図24(b))。浸蝕領域406は外観上は目立たないが、フィルムキャリアテープを使用する時に引っ張り応力等が係ると、浸蝕領域406を基点としてフィルムキャリアテープが破断する等の不具合を生じ得る。
フィルムキャリアテープ400の製造方法について説明する。
(フィルムキャリアテープの構成と効果)
実施の形態9のフィルムキャリアテープ400について、実施の形態8との差異を中心に説明する。
絶縁フィルム401上に、フォトエッチング法等を用いて所定の配線パターン層402(Cu箔)を形成する(図19(a))。次に、配線パターン層402上に機能性有機分子115を自己組織化させて付着し、単分子膜からなる有機被膜140を形成する(図19(b)、S10拡大図20(a))。
実施の形態10について、実施の形態8,9との差異を中心に説明する。
以上説明した各実施の形態においては、有機被膜を、機能性有機分子を自己組織化して単分子膜で形成したが、半導体装置の基板等への接着強度が劣化しない程度であれば、複数層で形成しても構わない。
3a,3b ダイパッド
10 半導体装置
11 リード
12 半導体素子
13 電気接続用ワイヤ
14,121 樹脂体
21 金属被膜
22 プリン骨格を含む被膜
31,32 金型
35 配線リード部
36 LED装置
42 LEDチップ
63 Agメッキ被膜
110,120,120a,130,140 有機被膜
111~115,112a 機能性有機分子
122 リフレクタ
400 フィルムキャリアテープ
401 絶縁フィルム
402 配線パターン層
403 ソルダーレジスト層
404 Snメッキ層
A1~A5 第一官能基
B1~B5 プリン骨格
C1~C5,C2’ 第二官能基
Claims (44)
- 樹脂体で部分的に被覆されるリードであって、
リード本体である金属板材が、プリン骨格を有する化合物を含む被膜で被覆されて構成されていることを特徴とするリード。 - 前記プリン骨格を有する化合物を含む被膜は、構造中に極性基を1つ以上有する化合物で構成され、
当該極性基が前記金属板材の表面と結合した状態で、当該金属板材を被覆していることを特徴とする請求項1記載のリード。 - 前記化合物は、極性基として含窒素複素環又はチオール、スルフィド、またはその誘導体を有することを特徴とする請求項2記載のリード。
- リード一部が樹脂体で被覆されたパッケージ部品であって、
前記リードは、
リード本体である金属板材における前記樹脂体で被覆されている部分以外の部分が、
プリン骨格を有する化合物を含む被膜で被覆されていることを特徴とするパッケージ部品。 - 半導体素子とリードの一部とが樹脂体で被覆された半導体装置であって、
前記リードは、プリン骨格を有する化合物を含む被膜で被覆されていることを特徴とする半導体装置。 - 金属板材を備え、樹脂体で部分的に被覆されるリードを製造する方法であって、
前記金属板材における樹脂体で被覆される部分以外の部分を、プリン骨格を有する化合物を含む被膜で被覆する被覆ステップを含むことを特徴とするリードの製造方法。 - リードが樹脂体で部分的に被覆された構成のパッケージ部品を製造する方法であって、
金属板材における前記樹脂体で被覆する部分以外の部分を、プリン骨格を有する化合物を含む被膜で被覆する被覆ステップと、
前記被膜で被覆したリードを被覆するように樹脂体を形成する樹脂体形成ステップとを含むことを特徴とするパッケージ部品製造方法。 - プリン骨格の一端に金属に対する結合性を持つ第一官能基、他端に所定の特性を持つ第二官能基を備える機能性有機分子を含む材料を、金属材料からなる配線リードに被着させ、当該配線リードを構成する金属原子に前記第一官能基を結合させた状態で各機能性有機分子を自己組織化させることによって有機被膜を形成する有機被膜形成工程と、
前記有機被膜形成工程後に、前記有機被膜を配した配線リードの所定表面領域にわたり樹脂を固着させる樹脂固着工程とを備えることを特徴とする樹脂付金属部品の製造方法。 - 前記樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項9又は10記載の樹脂付金属部品の製造方法。
- 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂から選択される一種以上からなり、
前記第二官能基は、水酸基、カルボン酸、酸無水物、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、アミド、チオール、スルフィド、イミド、ヒドラジド、イミダゾール、ジアザビシクロアルケン、有機フォスフィン、三フッ化ホウ素アミン錯体から選択される一種以上を含むことを特徴とする請求項11記載の樹脂付金属部品の製造方法。 - 前記有機被膜形成工程では、前記樹脂固着工程において樹脂が固着されるべき配線リードの前記所定表面領域よりも広い面積にわたり、前記有機被膜を配線リード表面に形成することを特徴とする請求項11記載の樹脂付金属部品の製造方法。
- 前記熱硬化性樹脂は、シリコーン樹脂であり、
前記第二官能基は、ビニル基、有機ハイドロジェンシランから選択される一種以上を含むことを特徴とする請求項11記載の樹脂付金属部品の製造方法。 - 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ基もしくはアルコキシシリル基のいずれか、もしくは両方含有するシリコーン樹脂であり、
前記第二官能基は、水酸基、酸無水物、第一級アミン、第二級アミンから選択される一種以上を含むことを特徴とする請求項11記載の樹脂付金属部品の製造方法。 - 前記熱硬化性樹脂は、シリコーン樹脂であり、
前記第二官能基は、
白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウムから選択される一種以上を有する金属錯体を含むことを特徴とする請求項11記載の樹脂付金属部品の製造方法。 - 前記第二官能基は、蛍光発光性化合物及びリン光発光性化合物から選択される一種以上を含むことを特徴とする請求項11記載の樹脂付金属部品の製造方法。
- 前記有機被膜形成工程は、
溶媒に前記機能性有機分子を分散させて有機分子分散液を作製する分散液作製サブ工程と、
前記配線リード表面のうち、前記樹脂が固着されるべき配線リードの前記所定表面領域よりも広い面積にわたり、当該配線リードを前記有機分子分散液に浸漬する浸漬サブ工程とを備えることを特徴とする請求項9記載の樹脂付金属部品の製造方法。 - 請求項9記載の樹脂付金属部品の製造方法を工程に含み、
前記有機被膜形成工程と前記樹脂固着工程との間において、配線リードに半導体素子を電気的に接続する接続工程を有し、
前記樹脂固着工程では、前記半導体素子を内包し、且つ前記配線リードの一部が外部に露出するように樹脂成型することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 金属材料からなる配線リードの表面に、機能性有機分子の自己組織化による有機被膜が被着され、
前記機能性有機分子は、プリン骨格の一端に、
前記配線リードに対して、水素結合および配位結合の少なくともいずれかの結合態様を呈する第一官能基が配されるとともに、他端に樹脂硬化性若しくは樹脂硬化促進性を呈する第二官能基が配された化学構造を有し、
当該第一官能基が配線リードに結合されていることを特徴とする配線部材。 - 請求項20又は21記載の配線部材の一部に樹脂が固着され、
前記有機被膜は、前記樹脂固着される配線部材の表面積よりも広い面積にわたり被着されてなることを特徴とする樹脂付金属部品。 - 前記樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項22記載の樹脂付金属部品。
- 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂から選択される一種以上であり、
前記第二官能基は、水酸基、カルボン酸、酸無水物、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、アミド、チオール、スルフィド、イミド、ヒドラジド、イミダゾール、ジアザビシクロアルケン、有機フォスフィン、三フッ化ホウ素アミン錯体から選択される一種以上を含むことを特徴とする請求項23記載の樹脂付金属部品。 - 前記熱硬化性樹脂は、シリコーン樹脂であり、
前記第二官能基は、ビニル基、有機ハイドロジェンシランから選択される一種以上を含むことを特徴とする請求項23記載の樹脂付金属部品。 - 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ基もしくはアルコキシシリル基のいずれか、もしくは両方含有するシリコーン樹脂であり、
前記第二官能基は、水酸基、酸無水物、第一級アミン、第二級アミンから選択される一種以上を含むことを特徴とする請求項23記載の樹脂付金属部品。 - 前記熱硬化性樹脂はシリコーン樹脂であり、
前記第二官能基は、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウムから選択される一種以上を含む金属錯体化合物で構成されていることを特徴とする請求項23記載の樹脂付金属部品。 - 前記第二官能基は、蛍光発光性化合物及びリン光発光性化合物の一種以上を含むことを特徴とする請求項20記載の樹脂付金属部品。
- 請求項20又は21記載の配線部材に対し、
前記配線リード上に半導体素子が電気接続され、
前記配線部材が一部外部に露出され、且つ、前記有機被膜が形成された領域内において前記半導体素子が樹脂封止されてなることを特徴とする樹脂封止半導体装置。 - 配線部材に対し、LEDチップがマウントされる擂り鉢状表面を持つリフレクタが配設され、
当該リフレクタ表面にはAgからなるメッキ被膜が形成された樹脂付金属部品であって、
前記メッキ被膜の表面が、
プリン骨格を有する化合物を含む被膜で被覆されていることを特徴とする樹脂付金属部品。 - 前記プリン骨格を有する化合物を含む被膜は、プリン骨格の一端に金属に対する結合性を持つ第一官能基が配された化合物で構成され、
当該第一官能基が前記メッキ被膜の表面と結合した状態で、当該メッキ被膜を被覆していることを特徴とする請求項30記載の樹脂付金属部品。 - 前記リフレクタが熱可塑性樹脂で構成されていることを特徴とする請求項30記載の樹脂付金属部品。
- 請求項30記載の樹脂付金属部品におけるリフレクタ内にLEDチップが配設され、リフレクタ表面上に透明樹脂が充填されてなることを特徴とするLED装置。
- 前記化合物は、前記プリン骨格の他端に、前記透明樹脂に対して、樹脂硬化性若しくは樹脂硬化促進性を呈する第二官能基が配されていることを特徴とする請求項33記載のLED装置。
- プリン骨格の一端に金属に対する結合性を有する第一官能基、他端に所定の特性を持つ第二官能基を備える機能性有機分子を含む材料を、配線パターン層の所定表面に被着させ、当該配線リードを構成する金属原子に前記第一官能基を結合させ、各々の機能性有機分子を自己組織化させることにより有機被膜を形成する有機被膜形成工程と、
前記有機被膜の上に、前記機能性有機分子の第二官能基と化学結合させるように、ソルダーレジスト材料を塗布してソルダーレジスト層を形成するソルダーレジスト層形成工程とを備えることを特徴とするフィルムキャリアテープの製造方法。 - 前記第二官能基は、
前記ソルダーレジスト材料との化学結合に際し、樹脂硬化性及び光重合開始性の少なくともいずれかを呈することを特徴とする請求項35記載のフィルムキャリアテープの製造方法。 - 前記第二官能基は、樹脂硬化性を呈するものであって、
酸無水物及び第一級アミン化合物から選択される一種以上を含むことを特徴とする請求項36記載のフィルムキャリアテープの製造方法。 - 前記第二官能基は、光重合開始性を呈するものであって、
ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、アルキルフェノン類、ベンゾイン類、アントラキノン類、ケタール類、チオキサントン類、クマリン類、ハロゲン化トリアジン類、ハロゲン化オキサジアゾール類、オキシムエステル類、アクリジン類、アクリドン類、フルオレノン類、フルオラン類、アシルフォスフィンオキサイド類、メタロセン類、多核芳香族類、キサンテン類、シアニン類、スクアリウム類、アクリドン類、チタノセン類、テトラアルキルチウラムスルフィド類から選択される一種以上を含み、
前記ソルダーレジスト層形成工程では、
光照射により第二官能基を励起させるとともにソルダーレジスト材料を有機被膜上に塗布し、当該レジスト材料を光重合させることを特徴とする請求項31記載のフィルムキャリアテープの製造方法。 - 前記有機被膜形成工程では、
光重合開始性の第二官能基を有する機能性有機分子を用いて有機被膜を形成し、
前記ソルダーレジスト層形成工程では、
前記有機被膜を形成した配線パターン層を、光重合性分子を分散させてなる分散溶液に浸漬するとともに、配線パターン層に所定のパターンマスクを施して前記分散溶液中で光照射することにより、第二官能基に対して重合反応を生じさせて所定のパターンのソルダーレジスト層を重合形成することを特徴とする請求項35記載のフィルムキャリアテープの製造方法。 - 前記配線パターン層はCu材料からなり、
前記被着ソルダーレジスト層形成工程の後、当該ソルダーレジスト層が形成された領域以外の配線パターン層の所定表面にSnメッキ層を形成するSnメッキ層形成工程を備えることを特徴とする請求項35または36記載のフィルムキャリアテープの製造方法。 - 金属材料からなる配線パターン層の表面に、有機被膜及びソルダーレジスト層が順次積層され、
前記有機被膜は、機能性有機分子の自己組織化により形成され、
前記機能性有機分子には、プリン骨格の一端に、前記配線パターン層の金属に対して結合性を有する第一官能基が配されるとともに、他端にソルダーレジスト層と化学結合性を持つ第二官能基が配され、
前記第一官能基が配線パターン層に結合され、前記第二官能基がソルダーレジスト層に結合されていることを特徴とするフィルムキャリアテープ。 - 前記第二官能基は、
前記ソルダーレジスト材料と化学結合するに際し、樹脂硬化性及び光重合開始性の少なくともいずれかを呈することを特徴とする請求項41記載のフィルムキャリアテープ。 - 前記第二官能基は、樹脂硬化性を呈するものであり、
酸無水物及び第一級アミン化合物から選択される一種以上を含んでいることを特徴とする請求項42記載のフィルムキャリアテープ。 - 第二官能基は、光重合開始性を呈するものであり、
ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、アルキルフェノン類、ベンゾイン類、アントラキノン類、ケタール類、チオキサントン類、クマリン類、ハロゲン化トリアジン類、ハロゲン化オキサジアゾール類、オキシムエステル類、アクリジン類、アクリドン類、フルオレノン類、フルオラン類、アシルフォスフィンオキサイド類、メタロセン類、多核芳香族類、キサンテン類、シアニン類、スクアリウム類、アクリドン類、チタノセン類、テトラアルキルチウラムスルフィド類から選択される一種以上を含むことを特徴とする請求項42記載のフィルムキャリアテープ。
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