JPH01128453A - 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、半田浸漬後の信頼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，Ｌｓｒ等の半導体素子
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を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
のが賞月されている。

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タイプのも
ののようにリードピンだけを部分的に半田浸漬するもの
ではなく、通常、半導体装置全体を２６０°Ｃの半田槽
に浸漬したのち、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
浸漬すると、半導体装置が室温から２６０°Ｃというよ
うな急激な温度変化を受けるため、熱衝撃によってリー
ドフレームと封止樹脂間に隙間を生じ、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低下の改善が強
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
田浸漬後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、半導体素子がリードフレームに取り付けられ樹
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、上記リードフレームの表面が下記の（Ａ）成分
および（Ｂ）成分の少なくとも一方で被覆処理されてい
るという構成をとる。

（Ａ）　　カルボキシル基、アミノ基もしくはリン酸基
と重合性ビニル基とを有する 単量体の重合体。

（Ｂ）　　カルボキシル基、アミノ基もしくはリン酸基
と重合性ビニル基とを有する 単量体と、この単量体以外のものであ って重合性ビニル基を有する単量体と の共重合体。

〔作　用］ すなわち、本発明者らは、樹脂封止半導体装置の半田浸
漬後の耐湿性向上のために、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、主としてリード
フレームと封止用樹脂の界面に滞留しており、この水分
が、半田浸漬時の高温（２４０°Ｃ以上）により急激に
蒸発して高圧蒸気となり、リードフレームと封止用樹脂
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のパッケージ
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
についてさらに一連の研究を重ねた結果、リードフレー
ムを上記特殊な重合体で被覆処理すると、リードフレー
ムが、上記重合体における官能基と封止用樹脂における
エポキシ基との反応により封止用樹脂に対して著しい密
着性の向上効果を奏し、それによってリードフレームと
封止用樹脂との界面に対する水分の浸入が防止され、半
田浸漬後の耐湿性の向上が実現されるようになることを
見いだしこの発明に到達した。なお、この発明における
リードフレームは、半導体素子を取り付は支受するダイ
パッド（グイボンドプレート）を含むものである。

この発明の樹脂封止半導体装置は、リードフレーム表面
が特殊な重合体で処理されている半導体素子と、これを
封止する樹脂組成物とを用いて得られる。

上記特殊な重合体としては、カルボキシル基。

アミノ基もしくはリン酸基と重合性ビニル基とを有する
単量体の重合体（Ａ成分）と、カルボキシル基、アミン
基もしくはリン酸基と重合性ビニル基とを有する単量体
と、この単量体以外のものであって重合性ビニル基を有
する共重合体（Ｂ成分）があげられる。

上記カルボキシル基と重合性ビニル基とを有する単量体
としては、アクリル酸、メタクリル酸。

α−クロルアクリル酸、α−ブロムアクリル酸。

α−シアノアクリル酸、無水マレイン酸、無水ジクロル
マレイン酸およびイタコン酸等があげられる。

また、上記アミノ基と重合性ビニル基とを有する単量体
としては、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタク
リル酸ジメチルアミノエチルおよびメタクリル酸ｔｅｒ
ｔ−ブチルアミノエチル等があげられる。

上記リン酸基と重合性ビニル基とを有する単量体として
は、 レン 等があげられる。上記単量体はそれぞれ単独で用いても
よいし、同種のもの同士または他の種類のものと併用し
ても差し支えはない。なお、上記カルボキシル基、アミ
ノ基もしくはリン酸基と重合性ビニル基とを有する単量
体には、カルボキシル基、アミノ基、リン酸基のいずれ
か一つと重合性ビニル基とを有するものだけでなく、カ
ルボキシル基、アミノ基、リン酸基の一つ以上と重合性
ビニル基とを有するものも含まれる。

上記単量体以外のものであって重合性ビニル基を有する
単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル
、アクリル酸アミル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸
オクチル、アクリル酸シクロヘキシルおよびアクリル酸
フェニル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル
、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタク
リル酸ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタク
リル酸フェニルおよびメタクリル酸ウンデシル等のメタ
クリル酸エステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルお
よびビニルブチラード等のビニルエステル、メチルビニ
ルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエ
ーテル、ブヂルビニルエーテル、アミルビニルエーテル
およびヘキシルビニルエーテル等のビニルエーテル、メ
タクリコニトリル。マレイックジニトリルおよびビニリ
デンシアニイド等のビニルアマイド、アクリルアミド、
Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミ
ドおよびＮ−ジメチルアクリルアミド等のビニルアマイ
ド、スチレン、α−八へスチレン、ビニルナフタリンお
よびジビニルスチレン等の芳香族環を有するビニル化合
物、イソプレン、クロロブレン、ブタジェン、ビニルピ
ロリドおよびアリルアルコール等があげられる。この単
量体は、前記例示の単量体とそれぞれの重合性ビニル基
により共重合し共重合体となる。

この発明に用いられる重合体は、上記原料を用い、トル
エン、ジメチルホルムアミド、キシレン等の溶剤中でア
ゾ化合物、過酸化物等の公知の重合開始剤を用いて得ら
れる。また、溶剤を用いない塊状重合、水溶媒で行う乳
化重合によっても得ることができる。このような、重合
体の製法は特に制限されるものではない。

この発明の樹脂封止半導体装置は、このようにして得ら
れた重合体であるＡ成分およびＢ成分の少なくとも一方
でリードフレーム表面を被覆処理することにより封止用
樹脂との密着性が著しく向上するようになるのであり、
リードフレームと封止用樹脂との界面への水分の浸入を
阻止しうるようになる。

上記被覆処理済リードフレーム取着の半導体素子の封止
に用いる樹脂組成物は、熱硬化性樹脂。

硬化剤、充填剤、顔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
脂の全部もしくは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、タ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、ノボラック摺フェ
ノール樹脂（フェノールノボラック、クレゾールノボラ
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。この硬化剤は、エポキシ樹脂の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。

また、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂の硬化剤として
は、従来公知のものが用いられ、その使用量も上記と同
様に設定される。

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真理型イミダゾール化合物や
、■、８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン
−７およびその塩、トリフェニルホスフィンのような有
機第三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
の混練機にかけて加熱状態で混練し、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
成物と前記重合体とを用い、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、まず封止すべきリード
フレームに対して、前記Ａ成分およびＢ成分の少なくと
も一方のトルエン１０％溶液を吹き付け、噴霧し、ある
いはＡ成分およびＢ成分の少な（とも一方にリードフレ
ームを浸漬することにより、被覆処理したのち、このリ
ードフレームに半導体素子を取り付け、上記樹脂組成物
によって封止することにより得ることができる。上記リ
ードフレームに対するＡ成分またはＢ成分の被覆処理は
、特にリードフレームのダイパッドを中心に行うと好結
果が得られるようになる。上記の封止は特に制限される
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Ａ成分およびＢ成分の少なくとも一方による処理
によってリードフレーム、特に封止樹脂と直接接触する
ダイパッド下面が撥水性と密着性に富むように改質され
ているため、リードフレーム、特にダイパッド下面と封
止樹脂との界面から水分が浸入することがない。したが
って、半導体装置の半田浸漬時にリードフレームと封止
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。なお、上記リードフレームに対するＡ成分また
はＢ成分の処理は、先に述べたように、ダイパッドの下
面が封止樹脂との接触面積が大きいため、この部分を中
心に行うことが好ましいが、それ以外に、リードの付は
根部分等、封止樹脂と直接接触するリードフレームの部
分に、上記Ａ成分またはＢ成分の処理を施すことが好ま
しい。この場合、Ａ成分またはＢ成分の処理を吹き付は
等によって行う場合には、封止樹脂によって封止樹脂と
直接接触する部分以外のリードフレームの部分、例えば
、リードの先端部分等にまでＡ成分またはＢ成分が付着
するという現象が生ずるが、このようになっても全く差
し支えはない。

〔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、特殊
な重合体で処理されて澄水性と密着性について改質され
ている特殊なリードフレームを用いているため、リード
フレームと封止樹脂との界面から水分が浸入することが
なく、半田浸漬後も耐湿性が低下せず極めて信転性の高
いものである。

なお、この発明の樹脂封止半導体装置は、リードフレー
ムと封止樹脂との界面に水分が浸入することがないため
、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１〜７］ 重合組成が下記の第１表に示す原料を用い、これらをセ
パラブルフラスコに入れ窒素ガス雰囲気下温度８０°Ｃ
で８時間重合反応させたのち、溶剤を除去し重合体を作
製した。つぎに、リードフレームとしてリニアＩＣ用１
６ピン銅フレーム（実施例２．６は銅、それ以外は４２
アロイ）を用意し、これの表面に、上記重合体をトルエ
ンで１０倍に希釈した希釈液を吹き付けて表面処理を施
した。

（以下余白） つぎに、上記のようにして表面処理されたリードフレー
ムを、下記の第２表に示す原料を用い、１７５°Ｃ，２
分の条件でトランスファー成形し、８ビン−スモールア
ウトライン（ＳＯＰ〜８）型の樹脂封止半導体装置とし
た。

第一−１−−人 （重量部） 〔比較例〕 リードフレームに対して重合体溶液による表面処理を行
わなかった。それ以外は実施例と同様にして樹脂封止半
導体装置を得た。

このようにして得られた実施測高と比較測高を、８０°
Ｃ１９５％Ｒ）ｌの雰囲気中に２０時間入れて吸湿させ
たのち、２６０″Ｃの半田浴に１０秒間浸漬した。そし
て、半田浸漬後のクラックの有無を調べるとともに、プ
レッシャー釜による信頼性テスト（１２１°Ｃ１１００
％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。

上記の結果から、実施測高は、比較測高に比べ、半田浸
漬後の耐湿性に著しく優れていることがわかる。

すなわち、実施測高は、比較測高とは異なり、金属表面
と親和性の高い官能基を有する重合体によって表面処理
がなされていることにより、半田浸漬後も耐湿性が極め
て優れていることがわかる。

特許出願人　日東電気工業株式会社 代理人　　弁理士　西　藤　征　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子がリードフレームに取り付けられ樹脂
   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、上記リードフレームの表面が下記の（Ａ）成分お
   よび（Ｂ）成分の少なくとも一方で被覆処理されている
   ことを特徴とする樹脂封止半導体装置。 （Ａ）カルボキシル基、アミノ基もしくはリン酸基と重
   合性ビニル基とを有する単量体の重合体。 （Ｂ）カルボキシル基、アミノ基もしくはリン酸基と重
   合性ビニル基とを有する単量体と、この単量体以外のも
   のであつて重合性ビニル基を有する単量体との共重合体
   。