JPH04107957A - 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〕 本発明はプラスチック製ＩＣパッケージの吸水率を極端
に低下させ、半導体装置を回路基板上に表面実装する際
の半田浸漬時に発生するクラック又は、ＩＲリフロー、
ＶＰＳによる同様の現象を防ぐとともに、半導体素子　
表面のアルミニウム配線か外部からの水分の侵入で生ず
る腐食を防止することを目的とするフッ素系樹脂の皮膜
を形成せしめることを特徴とする樹脂封止型半導体装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

ＩＣやＬＳＩの封止は安価で量産性に優れる樹脂封止か
主流である。しかし、近年の実装の合理化のために、パ
ッケージの形態もトランスファーモールド方式の場合、
従来の挿入型から、ＳＯＪ、ＱＦＰに代表される表面実
装型への移行、又、ドロッピングモールド方式の場合、
ＰＰＧＡの超多ピン化等か着実に進んでいる。

いずれの場合も、実装時にパッケージ全体か熱槽に浸漬
されるため、急激な熱ストレスか加わり、吸湿した水分
によるクラック又、素子表面における剥離か生し、更に
は、剥離か原因と思われる耐湿性の大幅な低下が起こる
。

この問題に対して、主に封止樹脂組成物に関す２−１１
５８４９号公報）や各種ノリコーン化合物の添加（特開
昭６２−１１５８５号公報、６２１１６６５４号公報、
６２−１２８１６２号公報）、更にはノリコーン変性（
特開昭６２−１３６８６０号公報）等か挙げられる。

しかし、いづれの場合も半田浸漬時に半導体装置の樹脂
部にクラックか入り、信頼性の高い樹脂封止型半導体装
置を得るには至らなかった。

〔発明か解決しようとする課題〕

本発明の目的とするところは、樹脂封止型半導体装置の
吸湿量を極端に低下せしめ、半田リフロー時もしくは、
ＩＲクリフロー時７２８時における、樹脂クラックの発
生率を大幅に減少させること、更には、半導体素子表面
における封止樹脂の剥離を防止し、長期に渡りアルミ配
線腐食のない半導体装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は　（ａ）　　フッ化ビニリデン又は、フッ化ビ
ニリデンと他の高分子との共重合体よりなるフッ素系樹
脂。

（ｂ）　　有機溶剤を必須成分とし、該フッ素系液状樹
脂を樹脂封止半導体装置の表面部に塗布し、加熱するこ
とにより上記フッ素系樹脂の皮膜を形成せしめることを
特徴とする樹脂封止型半導体装置である。

〔作　用〕

本発明の液状樹脂の組成物であるフッ化ビニリデンもし
くは、フッ化ビニリデンと他の化合物との共重合体の特
徴は、吸水率及び透湿率か非常に小さいことである。

通常のエポキシ樹脂トランスファーモールド材はＰＣＴ
試験においては、飽和吸水率は０．７％程度ある。これ
は、無機充填材か全く吸水しないと仮定してもバインダ
ーであるエポキシ樹脂か２９６程度吸水するためである
。

置し、２１５°ＣのＶＰＳ、又は、２４０°ＣのＩＲリ
フロー　２６０℃の半田付けを行った際に、素子と樹脂
との界面及びリードフレームと樹脂との界面に侵入した
水分の水蒸気爆発により樹脂クラックか発生したり、又
、半導体素子と樹脂との界面で剥離か生し、金線か断線
したり、又、耐湿性か低下する。

一方、フッ化ビニリデンもしくはフッ化ヒニリデッと他
；化合物と。共重合体、よ、先、：述へたように吸水率
か０．０５％以下、透湿率はｌＸｌ０ｇ／ａＩｌ−ｈ以
下と非常に小さく、樹脂封止された半導体の樹脂部表面
に塗布し加熱することにより、フッ素系樹脂の皮膜を形
成させることにより、大幅に水の侵入を防ぐことかでき
る。

したかって、半田浸漬、ＩＲリフロー、ＶＰＳによる熱
衝撃を受けた際の樹脂クラックや、チップ表面の剥離の
発生を大幅に抑えることかできる。

フッ化ビニリデンは単独て用いられても上述の性能は十
分発揮するか、その他の化合物と共重合したものでも良
い。

共重合する化合物としてテトラフロロエチレン。

ヘキサフロロプロ―レン、クロロトリフロロエチレン、
１−ハイドロペンタフロロプロピレン、エチレン、プロ
ピレン、スチレン、ブタジェン等か挙げられるかいずれ
も上述の性能を充分発揮する。

又、加硫することも可能であり、加硫剤としては、ジア
ミン系、ポリオール系、有機過酸化物系等が挙げられる
。

しかし、ジアミン系、ポリオール系は、加硫結合部位か
加水分解を受けやすい構造となるため、加硫剤の添加量
のコントロールか必要となる。

必須成分である有機溶剤はフッ素樹脂を均一に溶解させ
るために用いる。フッ素樹脂を有機溶剤に溶かし液状化
することにより、樹脂封止型半導体装置の樹脂部のみに
選択的に塗布することか非常に簡単になり、又、安価で
大量生産に向いているからである。

本発明で用いられる有機溶剤としては、フッ化ビニリデ
ンもしくは、フッ化ビニリデンと化合物の共重合体を溶
解させるものであればすへて用いることかできるか、な
かでも特にアセトン、メチルエチルケトン、メチルイノ
ブチルケトンの様なケトン系溶剤やジメチルフォルムア
ミド、ツメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリ
Ｉ・ンの様な極性溶剤又は、その併用系か優れている。

又、本発明の液状樹脂組成物の加熱硬化においては、低
沸点の溶剤を使用した際は低温で、高沸点の溶剤を使用
した際は高温で行うことか必要であるか、硬化物のボイ
ドを少なくするためには、多段階硬化、例えば６０〜１
２０°Ｃ／６０分−→１５０℃〜２００℃／６０分て行
うのか望ましい。

本発明において、その他必要に応してカップリング剤、
消泡剤、分散安定剤、充填剤、着色剤を添加しても差し
支えない。

以上、液状樹脂の組成に関して述へたか、この液状樹脂
を塗布する半導体装置について以下に述へる。

まず、半導体素子を封止する封止樹脂であるか、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、エボ
キノ樹脂、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。エポキノ樹脂としては、その分子中にエポ
キノ基を少なくとも２個以上有する化合物であれは、分
子構造、分子量なとは特に制限はなく、一般に封ノ１．
用材料として使用されているものであり、例えはノホラ
ｌり系エポキノ樹脂、ヒスフェノール型の芳香族系、ン
クロヘキサン誘導体の脂環式系、更には多官能系、ノリ
コーン変性樹脂系か挙けられ、これらのエボキノ樹脂は
単独もくしは２種以上混合して使用しても差し支えかな
い。

又、硬化剤としてはノホラノク型フェノール樹脂系およ
びこれらの変性樹脂であり、例えばフエノールノボラツ
ク、０−クレゾールノホラソクの他アルキル変性したフ
ェノールノホラソ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かない。

硬化促進剤はエボキン基とフ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
されているものを広く使用することかでき、例えばンア
サピノクロウンデセン（ＤＢＵ）、トリフェニルホスフ
ィン（ＴＰＰ）　、ジメチルヘンシルアミン（ＢＤＭＡ
）や２−メチルイミダゾール（２ＭＺ）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ノリ力粉末やアルミナ等が挙げら
れる。

本発明の半導体装置の特徴は上述のエポキシ系樹脂で封
止された半導体装置の樹脂部表面に本発明のフッ素液状
樹脂を塗布し、加熱により、皮膜を形成することに特徴
かある。

膜の形成部位は、主に水分か侵入しやすい部分（例えば
リードと樹脂の接点）に塗布するたけても十分効果はあ
るか、封止樹脂部分か露出しないように完全にコートす
ることにより絶大な効果か発揮される。

１例としてＱＦＰ（第１図）及びＰＰＧＡ　（第２図）
の封止形態の場合について〔図面の簡単な説明〕の項の
ところで図示する。

〔実施例〕

実施例１ 模擬素子をエポキン樹脂成形材料（住人ヘークライト製
「スミコンＪ　ＥＭＥ−６３００）でトランスファモー
ルドし、５２Ｐ　　ＱＦＰ模擬半導体装置を作製した。

同様に、模擬素子とエポキン樹脂成形材料（住友ヘーク
シイト製「スミコン」ＣＲＰ−３０００）てトロノピン
グモールトし、２０８Ｐ　　ＰＰＧＡ模擬半導体装置を
作製した。

この表面にフッ化ビニリデン樹脂（呉羽化学ＫＦ＃１０
００　２０ｇと８０ｇのツメチルアセトアミドに溶解さ
せたもの）を第１図、第２図のように塗布し、８０℃／
３０分→１２０℃／３０分−２００℃／３０分と加熱硬
化し、約１００μｍのフッ素樹脂層を形成した　目的と
する半導体装置を得た。

封止したテスト用素子について下記の半田クラック試験
及び半田耐湿試験をおこ゛なった。

半田クラック試験・封止したテスト用素子を８５°Ｃ１
８５％ＲＨの環境下で７２Ｈｒ処理し、その後２５０℃
の半田槽に１０秒間浸漬後、ｇ微鏡て外部クランクを観
察した。半田耐湿試験　封止したテスト用素子を８５°
Ｃて、８５％ＲＨの環境下で７２　Ｈｒ処理し、その後
２５０°Ｃの半田槽に１０秒間浸漬後、ブレノンヤーク
ッカー試験（１２５°Ｃ，１ｏ０９６ＲＨ）を行い回路
のオーブレ不良を測定した。

試験結果を第１表に示す。

実施例２ フッ素樹脂として、フッ化ビニリデン／ヘキサフロロプ
ロピレン共重合樹脂（呉羽化学ＫＦ＃２０００　２０ｇ
を８０ｇのジメチルアセトアミドに溶解させた。）を使
用した以外は、実施例１と同様にして半導体装置を作製
し評価した。

実施例３ フッ素樹脂として、フッ化ビニリデン／テトラフロロエ
チレン共重合樹脂、（ＰＥＮＷＡＬ、ＴＫ−７２０１を
８０ｇのジメチルアセトアミドに溶解させた）を使用し
た以外は実施例１と同様にして、半導体装置を作製し評
価した。

比較例１ フッ素樹脂の代わりにポリイミド樹脂を使用した。ポリ
イミド樹脂は以下のように調製した。フランスコにＮ　
４囲気中でノアミノジフェニルエーテル９６．０　ｇを
Ｎ−メチル−２−ピロリドン１１１４ｇに溶解し、その
後、ピロメリット酸ン無水物１００ｇを滴下しく反応温
度２０°Ｃ）、その後室温で４時間反応させて得られた
。

これを実施例１と同様に塗布し、半導体装置を作製した
。但し、塗布厚は５０μｍであった。この装置について
半田クラック試験及び半田耐湿性試験を行った。

比較例２ フッ素樹脂の代わりにノリコーシ樹脂（東し製ｒＪＣＲ
−６］　１０Ｊ　）を使用した以外は、実施例１と同様
に半導体装置を作り評価した。

比較例３ フッ素樹脂の代わりにエポキシ樹脂（油化シェルエポキ
シ「エピコート８２８」／エボメートｒＢ−００２Ｊ　
）を使用した以外は実施例１と同様に半導体装置を作り
評価した。

比較例４ フッ素樹脂層を形成させないこと以外は、実施例１と同
様に半導体装置を作り評価した。

〔発明の効果〕

本発明に従うと従来技術の欠陥であった表面実装時の半
田浸漬による樹脂クラックの発生を防止でき、更には、
半田浸漬後の耐湿性も非常に良好な半導体装置を製造す
ることか可能となった。

この半導体装置は、特に高信頼性を有する表面実装半導
体装置について好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明半導体装置（Ｑ　Ｆ　Ｐ）の断面図で
ある。 第２図は、本発明半導体装置（ＰＰＧＡ）の断面図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）フッ化ビニリデン又は、フッ化ビニリデン
   と他の化合物との共重合体よりなるフッ素系樹脂。 （ｂ）有機溶剤を必須成分とし、該フッ素系液状樹脂を
   樹脂封止半導体装置の表面部に塗布し、加熱することに
   より上記フッ素系樹脂の皮膜を形成せしめることを特徴
   とする樹脂封止型半導体装置。