JPH02106952A - 電子装置 - 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、半導体集積回路等の電子部品のワイヤボン
ディング後、これら全体に有機樹脂モルト処理を施し、
この絶縁性のモールド（樹脂モルトまたはモールＦ後の
樹脂封止をしたことを示す）材表面に静電気が局部的に
溜まり、内部の電子部品が静電気破壊をしてしまうこと
を防ぐため、また外部より水分のモールド材中への浸透
を防ぐため、その表面に１×１０６〜５Ｘ１０１３Ωｃ
ｍの比抵抗を有する炭素または炭素を主成分とする被膜
を設けたものである。

本発明は、そのため、炭化物気体を用いたプラズマＣＶ
Ｏ法を用い、熱伝導度がよく、かつ有機樹脂モールド材
との密着性に優れた炭素をまたは炭素を主成分とする被
膜（ダイヤモンドと同じｓｐ３結合を有する炭素である
ため、ＤＬＣとも略記する）を適用したものである。

「従来の技術およびその問題点」 従来の有機樹脂モールド（４１）がなされたフレムのリ
ード（３５）およびフレームのグイ（３５′）が第４図
に示されている。

図面において、この有機樹脂（４１）はｌＸｌ０”Ωｃ
ｍ以上の高い比抵抗（固有抵抗ともいう）をもつ絶縁材
料であるため、ＳＭＴ（サーフェイス・マウント・テク
ノロジー　表面実装技術）において、アッセンブルをす
る際のジグ表面の接触、または保存中にモールド材の表
面に局部的に静電気が溜まってしまった。この静電気は
有機樹脂の厚さが厚い時は相対的にその電界強度も電子
部品にとっては小さくなり、電子部品の静電破壊をもた
らすことは少なかった。しかし、モールド材の厚さが１
．５ｍｍまたはそれ以下になると、相対的に静電気によ
る電界強度が大きくなり、電子部品の信顧性保障上、無
視できなくなった。

さらに電子部品であるＩＣチップ（２８）がダイアタッ
チされるダイ（３５°）は、銅、４２７０イ等の金属よ
りなり、この表面（裏面）には、電子部品（２８）をダ
イアタッチ（２４）させる際の１００〜４５０°Ｃの熱
処理で低級酸化物（３２）が形成されてしまう。

このため、この後、ただちに有機樹脂のモールド材（４
１）によるモールド処理を行うと、モールド材と銅また
は４２７０イとの間にきわめてはがれやすい酸化物層（
３２）が残存してしまう。この電子装置を長期間保存し
ておくと、大気よりの水分をモルト材が吸収し、酸化物
（３２）の近傍に集まってしまう。そのため、その後工
程の２６０°Ｃ１３〜１０秒の半田付の際の急激な熱衝
撃に耐えることができず、ダイの周辺部のモールド材に
クランク（３３）。

（３３’）が発生したり、またダイの裏面にたまった水
分が蒸気化してボイド（４２）ができ、裏面のモルト材
にふくれ（４１’）が発生してしまった。そしてＰＣＢ
上にマウントされた後における長期間の使用に対し、ク
ランク箇所よりの水、不純物の侵入による半導体装置の
特性劣化、信頼性低下を誘発してしまっていた。

しかしこれらのことはこれまでまったく考慮さ・れてい
ない。

「発明の構成」 本発明はかかる従来のＤＩＰにおきる静電気による電子
部品の局部破壊およびクランクの発生等による信頼性の
低下を防ぐため、モールド処理を完了した後、これらモ
ールド材上表面部に固有抵抗１×１０ｂ〜５×１０１３
ΩＣ１１を有する被膜をコートしたものである。そして
これを有機樹脂と密着性のよい炭素または炭素を主成分
とする被膜を０．０５〜５μｍ好ましくは０．１〜１μ
ｍの厚さに形成したものである。この被膜を形成するた
め、モールドされた電子装置を予め真空引きするため、
モールド材中の水分を真空脱気する。そしてその上面に
耐静電気対策の弱絶縁性を有し、外部からの水の侵入を
防くため、炭素または炭素を主成分とする被膜（ＤＬＣ
膜ともいう）は真空を使うとともに、スパッタ効果を伴
わせつつ成膜するプラズマＣＶＤ法によりコートし保護
膜としたことを特徴としている。

本発明においては、さらにこの有機樹脂モールド材を形
成する前に、プラズマ処理法を用いてリードフレームお
よびチップ全体を窒化珪素膜等で覆い、より高信頼性の
電子装置を作ってもよい。

第１図は本発明構造のプラスチック旧Ｐ（デュアルレイ
ンライン型パ・ンケイジンまたはフラットパ・ンクパッ
ゲイジの縦断面図を示す。

図面において、リードフレームのダイ（３５’）に有機
樹脂系銀ペースト（２４）、ガラス系銀ペーストまたは
金−シリコン合金法等で密着させた電子部品チップ（２
８）と、このチップのアルミニューム・パッド（３８）
と金属リード（ステム）　（３５）との間に金線（３９
）のワイヤボンドを行った。

さらに高信頼性化のため、このチップ（２８）表面、パ
ッド（３８）表面、ワイヤ（３９）表面およびダイ（３
５°）の裏面に対し、非生成物気体のプラズマ処理によ
り、ダイアタッチの際発生した低級酸化物およびナチュ
ラルオキサイドを除去し、金属表面を露呈（３０）させ
、これらの上に劣化防止用保護膜、特に窒化珪素膜（２
７）　、　（２７”）のプラズマＣＶＤ法によるコーテ
ィングを行う。

かくの如くして、窒化珪素膜の如き劣化防止用保護膜を
３００〜５０００人、一般には約１０００人の厚さに形
成した後、公知のインジェクション・モールド法により
有機樹脂例えばエポキシ（例えば４１０Ｂ）を注入・封
止させた。さらにフレームをリード部（３７）にて曲げ
、かつタイバーを切断する。リード部を酸洗いを行った
後、リードにハンダメツキを行った。

これらの後、本発明の１０１７Ωｃｍの比抵抗をも・つ
絶縁性有機樹脂モールド材（４１）の表面および裏面全
体に対し、比抵抗が１×１０６〜５×１０′３Ωｃｍを
有するＤＬＣ（４３）を０．０５〜５μｍの厚さに形成
する。

モールド材（４１）中には信頬性低下をさせる有機物気
体、塩素、水分がモールドの際存在する。これらを除去
するため、これら全体をまず真空引きをして外部に除去
する。そしてこの表面にプラズマＣＶＤ法によりＤＬＣ
膜の形成を行う。

この本発明のプラズマ処理方法は第２図のプラズマ処理
法を用いた。そしてアルゴン、ネオン、ヘリウム、クリ
プトン等の不活性物気体、または窒素により表面をスパ
ッタして活性化した。さらにプラズマＣＶＤ法によりＤ
ＬＣ膜を０．０５〜５μｍ好ましくは０．１〜１μｍの
厚さに保護膜（４３”）として形成した。

このＤＬＣ膜の如き保護膜は、室温または室温近傍（外
部加熱を積極的に行うことなく、プラズマスパッタによ
り自己発熱する程度の温度）において、炭素弗素化物（
ＣｚＦａ、ＣｚＦｓ、ＣＨＰ＋、Ｃｆｌ□Ｆ２等ＣとＦ
との結合を有するもの）と水素との混合気体、またはこ
れら炭素弗化物とエチレン（Ｃ，Ｉｌ、）とを１／４〜
４／１例えば１／１に混合し、これをプラズマ反応炉に
導入し、そこに電気エネルギを供給するいわゆるプラズ
マ気相法により形成せしめた。ＤＬＣ膜の比抵抗の制御
のためには、エチレン等の炭素の水素化物に加えて［１
ｚｔｌｉ、　［１（Ｃｌｌｚ）　＊、　Ｂｈ、ＮＨｓ、
Ｎｈ。

Ｎ（Ｃｌｌｓ）＋、Ｎ（Ｃｚｌｌ□）ｚ、ｐＨｚ、Ｐ（
ＣＩｌ＋）＋等の■価またはＶ価の不純物を添加する方
法または直流バイアスの位置を可変する方法が有効であ
る。この２つの方法は下地モールド材との間の熱膨張の
調整をも行うことができた。

第２図は、本発明のチップがフレームにポンディングさ
れモールド材のコートがなされたフラットパック構造の
基板およびそれを複数個集合させた基体（１）（基板お
よび基体をまとめて基体とも以下では略記する）を複数
配設させ、プラズマ処理方法により有機樹脂モールドの
表面活性化およびプラズマＣＶＤ法により、ＯＬＣ１１
５１のコーティングを行うための装置の概要を示す。

図面において、反応系（５０）、　　ドーピング系（２
０）を有している。

反応系は、反応室（７）とゲート弁（９）とを有してい
る。反応室（８）は反応性気体をフード（１４）のノズ
ル（２５）より下方向に吹き出し、プラズマ反応を反応
空間（８）で実行させ、基板または基体（１）上での真
空乾燥、モールド材表面の活性化および保護膜形成を行
った。プラズマ処理または反応後排気口（６）を経てバ
ルブ（２１）、ターボ分子ポンプ（２２）　、真空ポン
プ（２３）に至る。

一対をなす高周波電源（１５−１）　、　（１５−２）
即ち（１５）よりの電気エネルギは、マツチングボック
ス（１６１）　、　（１６−２）から、１〜５００ＭＨ
ｚ例えば１３．５６ＭＩＩｚの周波数をパス（４−１）
　、　（４−２）をへて上下間の一対の同じ大きさの網
状電極（３−１）　、　（３−２）に加える。それぞれ
の電極からの高周波電力の位相はＯ＠±３０″以内また
は１８０°±３０°以内に位相調整器（２６）により制
御する。また周辺の枠構造のホルダ（４０）は導体の場
合は接地レベルとし、また絶縁体であってもよい。反応
性気体は、一対の電極（３−１）　、　（３−２）によ
り供給された高周波エネルギにより励起させている。プ
ラズマ処理およびプラズマＣＶＤ法において、被形成体
（１−１）　、　（１−２）　　・・・（１−ｎ）即ち
（１）（以下基体（２）という）はサポータ（２０）上
に配設された枠構造（４０）内に一対の電極間の電界の
方向に平行に、さらに、いずれの電極（３−１）　、　
（３−２）からも、また反応反応容器（７）からもコン
デンサ（９）等で離間させている。複数の基体（１）は
互いに一定の間隔（２〜１３ｃｍ例えば６ｃｎ＋）また
は概略一定の間隔を有して配設されている。

この基体へは５０〜１００ＫＨｚの周波数の交流バイア
７！、　（１７−１）および−５０〜−２０００ｖノ直
流バイア　ス（１７−２）即ちバイアス電流（１７）よ
りバイアスをスイッチ（１０）を（１１−２）に連結し
て印加し、ＤＬＣを作る。硬質の１×ｌＯｂ〜５×１Ｏ
１１Ωｃｍの比抵抗のＤＬＣを作るには、このバイアス
の印加がきわめて重要である。そしてこれら電源の他端
は接地（５−１）　、　（５−２）　。

（５−３）　されている。

この多数の基体（１）は、グロー放電により作られるプ
ラズマ中の陽光柱内に配設される。この基体の要部を第
３図（Ｃ）に示す。

第３図（Ａ）は基体（１）においてステム（３５）およ
びダイ（３５’）を複数個一体化した金属リードフシー
ム上（４５）に、電子部品（２８）がボンディングされ
たモールド処理（４１）後の電子装置（２９）を５〜２
５ケ、ユニット化したフレーム（４５）を有する。複数
の電子部品、例えば半導体チップがボンディングされモ
ールド封止された１本のフレーム（４５）における１つ
の電子装置のある部分のフレーム（基板）を第３図（Ｂ
）に示す。このＡ−Ａ’での縦断面図を第３図（Ｃ）の
（２９）に示す。

第３図（Ｃ）において、リードフレーム（３５）、グイ
（３５”）、半導体チップ（２Ｂ）、金属ワイヤ（３９
）、モルト材（４１）よりなる電子装置（２９）を５〜
２５ケユニツト化したフレーム（４５−１）　、　（４
５−２）　　・・・をさらに５〜３００本集め、ジグ（
４４）により一体化し、基体（１）として構成させてい
る。このジグにより外部接続部にＤＬＣがコートされな
いように覆っておくことは有効である。この基体（１）
が第２図における基体（１−１）、（１−２）　　・・
・（１−ｎ）のそれぞれに対応している。これをさらに
５〜５０枚（図面では７枚）陽光社内に第２図では配設
している。

第２図において、反応性気体は、フード（１３−１）よ
り枠構造のホルダ（４０）の内側およびフード（１３−
２）により囲まれた内側にてプラズマ活性状態を呈し、
モールド材上をプラズマ処理して緻密層を形成する。こ
のモールド材上に保護膜としての緻密層形成がなされる
。

第２図に示すように、本発明方法におけるプラズマＣＶ
Ｄ法によるＤＬＣ膜の形成は、それに先立ち室温のアル
ゴンプラズマ陽光社内に保持され、かつ非生成物気体の
プラズマ処理により吸着物の除去およびモールド材樹脂
表面の活性化を行った。

またＤＬＣ膜の形成するに際し、バイアス印加により外
部より加熱をしなくても充分に緻密な層を作ることがで
きる。

そのプロセス上の実施例を以下に示す。

「実施例１」 第２図のプラズマＣＶＤ装置において、ドーピング系（
２０）は、炭素弗化物であるＣｔＦｂまたはＣ，ＦＭを
（２０−１）より、窒化物気体であるＮ（Ｃ１ｌｉ）：
＋を（２０−４）より、Ｂ（ＣＨｚ）＋は（２０−３）
より、エチレンは（２０−２）よりプラズマ処理用の非
生成物気体である水素またはアルゴンを（２０−５）よ
り供給している。それらは流量計（１９）、バルブ（１
８）により制御されている。

基板温度は外部加熱を特に積極的に行わない室温（プラ
ズマによる自己加熱を含む）とした。

まず反応空間（１）に第３図に示したモールド処理後の
基体を保持し、アルゴンを導入した。これら全体をＩ　
Ｘ　１０−　’　ｔｏｒｒ以下（１０〜３０分）に真空
引きをし、モールド材中の有機ガス、塩素、水分を脱気
した。基体（１）の特にモール１；材（４１）表面のプ
ラズマ処理を行った。ここにＢ（Ｃ１ｈ）ｔまたはＮ（
ＣＩ＋□）：Ｉ／　（Ｃ２Ｈ４＋Ｃ２Ｆ６）　＝Ｏ，０
Ｏ１３〜０．０３として同時に添加した。即ちこれらア
ルゴンに対し、１３．５６ＭＩＩｚの周波数によりＩＫ
Ｗの出力を一対の電極（３−１）、（３２）に１０〜３
０分供給してプラズマ化した。

このプラズマ処理を行った基体に対し、ざらにＤＬＣの
保護膜形成を行った。実施例１に示す如きプラズマ処理
がなされた被形成面上にＤＬＣ膜を形成する場合、反応
性気体は、例えば、Ｃｚｌ１４／ＣＪ６／Ｈｚ＝１／１
１５とした。即ちこれらの気体に対して、１３．５６Ｍ
ＩＩｚの周波数により１に−の出力を一対の電極（１１
）、（１１°）に供給した。か（して平均５０００人（
５０００人±２００　人）に約３０分く平均速度３Ａ／
秒）の被膜形成を行った。

ＤＬＣ膜は交流バイアス５０ＫＩＩｚ、±３００ｖおよ
び直流バイアス電圧を一５０Ｖ〜−２０００Ｖと大きく
することにより、比抵抗はｌＸｌ０’〜５Ｘ１０′３Ω
ｃｍにまで制御することができる。さらにここにＮＩ＋
３．　Ｂ（ＣＩＬ＋）　：１等を添加することにより、
基体との密着性がよくかつビッカース硬度も５００〜３
０００Ｋｇ／ｍｍ２とモールド材の２００〜４００Ｋｇ
／ｍｍ２より大きくすることができた。

こうして得られた電子装置に対し、ノイズ研究所ＥＳＳ
−６２３５の静電破壊試験機を用いて耐静電気特性をテ
ストした。ＩＣはＣ７ＭＯＳメモリ２５６ＫＤＩＩＡＭ
、有機樹脂モールドは厚さ１．４ｍｍとした。Ｄｌ、Ｃ
は０．５μｍの厚さに、比抵抗は１０９〜１０１１Ωｃ
ｍとした。

出力電圧２０にνとし、これをＤＬＣ上に９００回繰り
返し加えた。サンプル数は２０とした。しかし何らの静
電破壊もみられなかった。

他方、本発明のＤＬＣを形成しないものはサンプル数２
０としたが、同一条件ではすべてが入力ピン等を破壊し
てしまっていた。

本発明の電子装置に対し、８５℃／８５χ（相対温度）
で１０００時間放置した後、半田付けを２６０℃５秒行
った。しかしこのモールドにはサンプル数２０ゲのいず
れにも何らのクラックもまたふくれも発生しなかった。

もちろん本発明のＤＬＣコートをしないものはすべて第
４図に示す欠陥を有していた。

なお本発明においては、プラズマ処理方法およびｐｃｖ
ｏ法において、電気エネルギのみならず、１０〜１５μ
の波長の遠赤外線または３００ｎｍ以下の紫外光を同時
に加えた光エネルギを用いるフォ）　ＣＶＤ（またはフ
ォ）　ＦＰＣＶＤ）法を併用することは有効である。

「効果」 本発明において、モールド上の緻密膜として１Ｘ１０６
〜５×１０１３Ωｃｍの比抵抗のＤＬＣ膜をブロン：１
−ング膜として形成する場合、ＳＭＴにおける実装にお
いても、きわめてすべりやすい。特に表面に弗素を含有
したＤＬＣが形成される場合、その傾向が著しかった。

そのため、自動アッセンブルを行うためにも本発明は有
効である。また前記したが、２０ＫＶの疑偵静電気を発
生させても、本発明の電子装置では、何らの故障、破壊
もなかった。

しかし本発明は保護膜を形成しないと２０ケ中すべてに
不良が発生してしまった。このためＤＬＣ膜のモールド
封止でのコートはきわめて有効であった。加えてプラズ
マ処理を行う際、モールド材中の不純物ガス、水分の真
空脱気工程を有するために、有機樹脂中の水分、塩素と
ダイの金属との間で反応が起きて低級酸化物ができ、信
頼性を低下させるという欠点がない。この電子装置のＰ
ＣＢへのＳＭＴを用いて半導体による装着の際、従来例
に示す如く、モールド材が加熱により膨れてしまうこと
を防ぐことができた。

本発明において、電子部品チップは半導体素子として示
したが、その他、抵抗、コンデンサであってもよ（、ボ
ンディングもワイヤボンディングのみならずフリップチ
ップボンディング、ハンダバンブボンディングでもよい
。

本発明において、チップが大きくなって、ダイを用いる
ことなしにモールドする場合がある。しかしその場合も
、基体としてのリードフレーム、チップのすべてを覆っ
て本発明のＤＬＣ保護膜を設ＬＪることは有効である。

上述した説明においては、リードフレーム上に半導体チ
ップを埋置した場合について述べているが、本発明は特
に金属リードフレーム上に限ることなく、ハイブリッド
ＩＣ１１〃膜ＩＣ等基体上に能動素子または受動する素
子をマウントし、これら全体にモールド処理をした基板
または基体に対しても、同様の効果が期待できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の耐湿テストおよび半田付はテストをし
た後のプラスデック・パンケージ半導体装置の縦断面部
の要部を示す。 第２図は本発明方法を実施するためのプラズマ気相反応
装置の概要を示す。 第３図は第２図の装置のうちの載体部の拡大図を示す。 第４図は従来例のプラスチックパッケイジを耐湿テスト
および半田付はテストをした後の縦断面図の要部を示す
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体集積回路の如き電子部品を覆って、有機樹脂
   モールドを施した電子装置において、前記有機樹脂の表
   面に１×１０＾６〜５×１０＾１＾３Ωｃｍの比抵抗を
   有する被膜を形成したことを特徴とする電子装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、被膜は炭素または
   炭素を主成分とした材料を０．５〜５μｍの厚さに設け
   たことを特徴とする電子装置。