JPH0322465A - 樹脂封止型半導体装置 - 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） 本発明は半導体素子の表面及びリードフレームのアイラ
ンド部裏面の両面にポリイミド系樹脂被膜を形成させ、
半田浸漬後の耐樹脂クラック性にすぐれた表面実装用樹
脂封止型半導体装置を製造する方法に関するものである
。

（従来技術） 近年、集積回路の高集積化に伴い、チップがだんだん大
型化し、かつパッケージは従来のＤＩＰタイプから、表
面実装化された小型、薄型の７ラットパッケージ、ＳＯ
Ｐ，ＳＯＪ，ＰＬＣＣに変わってきている。

即ち、大型チップを小型で薄いパッケージに封入するこ
とになり、応力によるパッケージクラックの発生、これ
らのクラックによる耐湿性の低下等の問題が大きくクロ
ーズアップされて来ている。

特に、半田付けの工程において、急激に２００〜３００
℃位の高温にさらされることにより、パッケージの割れ
や、樹脂とチップの剥離により耐湿性が劣化してしまう
といった問題点がでてきている。

従来、半導体素子の表面あるいはリードフレームにシラ
ンカップリング剤を塗布した後、加熱硬化させる方法は
知られている。（例えば特開昭５８−１４８４４１号公
報） しかし、樹脂とリードフレームの接着性が未だ不十分で
、又応力吸収層がないため、半田浸漬後の−３３！’＋
− ２ 耐クラック性は今一つ不十分であった。

又、他の方法としては樹脂と半導体素子及びリードフレ
ームとの間に生じる応力を吸収することができるポリオ
レフィン膜を形成し、次いで樹脂封止してなることを特
徴とする方法がある。（例えば特開昭６１−５８２４２
号公報） しかし、この方法は、最近の薄型パッケージ（例えば５
２ｐＱＦＰ等）には、耐熱性に欠けるため、十分な効果
が得られないことが知られている。

更に、リードフレームのアイランド部裏面にのみポリイ
ミド系樹脂被膜を形成し、樹脂封止してなることを特徴
とする方法がある。（例えば特開昭６３−１７９５５４
号公報） しかし、この方法は最近の大型チップを搭載した薄型パ
ッケージにおいては、アイランド部裏面側に発生するク
ラックは防止できるが、半導体素子表面側に発生するク
ラックは防止できず、十分な効果が得られなかった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は樹脂封止型半導体装置の半田浸漬時にお３− 止樹脂の界面が剥離し、応力が集中することにより樹脂
クラックが発生する。

又、アイランド部裏面だけだと半導体素子の表面と封止
樹脂の界面が剥離し、応力が集中することにより樹脂ク
ラックが発生し、十分な効果が得られないからである。

又、コーティング量としては半導体素子の表面及びリー
ドフレームのアイランド部裏面に５μｍ〜１００μｍの
厚みの被膜を形成する量が好ましい。

これ以下の厚みだと封止樹脂と半導体素子及びリードフ
レームとの間に生じる応力を吸収できず、十分な効果が
得られない。

又、これ以上の厚みだとワニス状の樹脂をドロッピング
でコーティングする場合に作業性に問題を生じるからで
ある。

本発明で用いるポリイミド系樹脂としては、一般に半導
体素子の表面保護膜として用いられているもので、テト
ラカルポン酸ジ無水物とジアミン類とを原料として用い
たものである。

テトラカルポン酸ジ無水物としてはビロメリットける樹
脂クラックの原因と考えられる素子と樹脂との界面及び
リード７レームと樹脂との界面に侵入した水分の蒸気爆
発を、界面を接着させることにより蒸気爆発の衝撃を和
らげ、樹脂クラック発生数を大幅に減少させることを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は半導体素子の表面及びリードフレームのアイ゛
ランド部裏面の両面にポリイミド系樹脂被膜を形成した
ことを特徴とする樹脂封止型半導体装置である。

本発明で用いるポリイミド系樹脂としては、封止樹脂と
半導体素子及び封止樹脂とリードフレームの両方と良好
な接着性を有するものである。

接着性が悪いと水蒸気圧により界面が剥離し応力が集中
することにより樹脂クラックを発生するからである。

又、ポリイミド系樹脂被膜は半導体素子の表面及びリー
ドフレームのアイランド部裏面の両面にコーティングす
る必要がある。

半導体素子の表面だけだとアイランド部裏面と封４ 酸ジ無水物、ペンゾフェノンテトラカルポン酸ジ無水物
、２，３．６．７一ナ７タレンテトラカルボン酸ジ無水
物、３．３’．４．４’−ジフェニルテトラカルボン酸
ジ無水物等が挙げられ、これらは単独もしくは２種以上
混合して使用しても差し支えがない。

又、ジアミンとしてはｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フ
二二レンジアミン、４．４’−ジアミノジ７エニルプロ
パン、４．４’−ジアミノジフエニルエーテル、４．４
′−ジアミノジ７エニルメタン、４．４’−ジアミノジ
７エニルスルフィド、４．４’−ジアミノジフェニルス
ルホン等が挙げられ、これらは単独もしくは２種以上混
合して使用しても差し支えがない。

これらの中でも、特にテトラカルボン酸ジ無水物として
、ピロメリット酸ジ無水物とペンゾフェノンテトラカル
ボン酸ジ無水物、又ジアミンとしてはｐ−７エニレンジ
アミンと４，４′−ジアミノジフェニルエーテルの使用
が好ましい。

又、本発明で用いる封止樹脂は、一般に使用されている
封止用エポキシ樹脂組成物であり、エポキシ樹脂、硬化
剤、硬化促進剤及び充填材、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液状のものである。

エボキシ樹脂としては、その分子中にエポキシ基を少な
くとも２個以上有する化合物であれば、分子構造、分子
量などは特に制限はなく、一般に封止用材料として使用
されているものであり、例えばノポラック系エポキシ樹
脂、ビスフェノール型の芳香族系、シクロヘキサン誘導
体の脂環式系、更には多官能系、シリコーン変性樹脂系
が挙げられ、これらのエポキシ樹脂は単独もしくは２種
以上混合して使用しても差し支えがない。

又、硬化剤としてはノポラック型フェノール樹脂系およ
びこれらの変性樹脂であり、例えばフェノールノポラッ
ク、０−クレゾールノポラックの他アルキル変性したフ
ェノールノポラック樹脂等が挙げられ、これらは単独も
しくは２種以上混合して使用しても差し支えがない。

硬化促進剤はエポキシ基と７ェノール性水酸基との反応
を促進するものであればよく、一般に封止用材料に使用
されいいるものを広く使用すること−７− これをエポキシ樹脂威形材料（住友ベークライト製「ス
ミコンＪ　ＥＭＥ−６３００　）で封止し、模擬半導体
装置２種を作威し、半田クラック評価を行った。

又、半田クラック評価後の半導体装置の半導体素子と樹
脂との界面及びリードフレームのアイランド部裏面と樹
脂との界面の剥離状況を超音波深傷装置で調べ、その結
果を第１表に示す。

比較例１．２ ポリイミド樹脂被膜の厚みを比較例ｌは２μｍ１比較例
２は１２０μｍに変えた以外は実施例ｌと同様にして模
擬半導体装置を作り評価した。

比較例３ 模擬半導体素子の表面にのみポリイミド樹脂被膜を形成
した以外は実施例２と同様にして模擬半導体装置を作り
被膜した。

比較例４ リードフレームのアイランド部裏面にのみポリイ、ミド
樹脂被膜を形成した以外は実施例２と同様にして模擬半
導体装置を作り評価した。

比較例５．６ ができ、例えばジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）、
トリフェニルホス７イン（ＴＰＰ）　、ジメチルベンジ
ルアミン（ＢＤＭＡ）や２−メチルイミダゾール（２Ｍ
Ｚ）等が単独もしくは２種以上混合して使用される。

充填材としては通常のシリカ粉末やアルミナ等が挙げら
れる。

（実施例） 実施例１．２ リードフレームのアイランド上にマウントされた模擬素
子（６Ｘ６ｍｍ）の表面及びリードフレームのアイラン
ド部裏面の両面に半導体コート用ポリイミド樹脂（フラ
スコにＮ２雰囲気中でジアミノジフェニルエーテル９６
　．　６ｇをＮ−メチル−２−ピロリドンｌｌｌ４ｇに
溶かし、その後ピロメリット酸ジ無水物ｌｏｎｇを滴下
し（反応温度２０゜Ｃ）、その後室温で４時間反応させ
て得られたポリイミド樹脂）を実施例ｌはｌＯμｍ１実
施例２では５０μｍの厚みでコーティングし、硬化させ
ポリイミド樹脂被膜を形成した。

８ ポリイミド樹脂の代わりにエポキシ樹脂（油化シエルエ
ポキシ製「エピコート８２８／エポメートＢ−００２　
）、シリコーン樹脂（東レ製ｒＪｃＲ−６１１０Ｊ　）
を使用した以外は実施例２と同様にして模擬半導体装置
を作り評価した。

比較例７ ポリイミド樹脂被膜を形成しないこと以外は実施例ｌと
同様にして模擬半導体装置を作り評価した。

（以下余白） （発明の効果） 本発明に従うと半田浸漬といった厳しい実装条件でも樹
脂クラックの発生を防止でき、従来同等以上の信頼性を
保持する表面実装用樹脂封止型半導体装置が得られる。

即ち、大量生産、低コストを目的とした合理化実装法一
半田浸漬一が可能となり、更に半導体装置を汎用のもの
にすることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子を樹脂で封止した半導体装置において
   半導体素子の表面及びリードフレームのアイランド部裏
   面の両面に封止樹脂と半導体素子及びリードフレームの
   双方に良好な接着性を有し、又封止樹脂と半導体素子及
   びリードフレームとの間に生じる応力を吸収するための
   厚さ５〜１００μｍのポリイミド系樹脂被膜を形成した
   ことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。