JPH04196346A - 薄型樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

薄型樹脂封止型半導体装置

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JPH04196346A
JPH04196346A JP32288990A JP32288990A JPH04196346A JP H04196346 A JPH04196346 A JP H04196346A JP 32288990 A JP32288990 A JP 32288990A JP 32288990 A JP32288990 A JP 32288990A JP H04196346 A JPH04196346 A JP H04196346A
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JP
Japan
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resin
semiconductor device
sealed
sealed semiconductor
weight
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Pending
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JP32288990A
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English (en)
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Masaji Ogata
正次 尾形
Hiroyuki Hozoji
裕之 宝蔵寺
Kuniyuki Eguchi
州志 江口
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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〕 本発明は樹脂封止型半導体装置に係り、特に、薄型パッ
ケージの半導体装置に関する。
〔従来の技術〕
半導体素子を外部環境から保護し、プリント基板への実
装を容易にするためのパッケージ技術として、従来から
樹脂封止技術が広く用いられている。現在量も広く用い
られている封止法は、エポキシ樹脂に多量の充填域剤や
各種添加剤を配合した成形材料を用いてトランスファ成
形機で半導体素子を封止する方法である。近年、各種エ
レクトロニクス機器の小型薄型、軽量化、高機能化等の
ニーズから各種半導体部品は実装の高密度化が強く望ま
れており、このような樹脂封止型半導体のパッケージは
小型薄型化のすう勢にある。即ち、従来のパンケージは
ビンをプリント基板のスルーホールに差し込んで実装す
るD I P (Dual工n1ine旦1astic
 Package )で代表されるピン挿入型が主流で
あった。しかし、最近は実装密度を高めるためにS O
P (Small 0utline旦1astic P
ackage)、S OJ (Small Out 1
ine J−1ead PlasticPackage
) 、 Q F P (Quad Flat旦1ast
icPackage)等のような両面実装が可能で、し
かも、パッケージが小さい表面実装型パッケージの需要
が増加している。また、パッケージの厚さは特に装置や
部品の薄型化を図るうえで極めて重要であり、最近はT
 S OP (Thin Small 0ut−1in
e旦1astic Package) 、 T S O
J (工hin SmallOutline J−1e
ad Plastic Package) 、 T Q
 F P(Thin Quad Flat Plast
ic Package)と云った厚さが111I11前
後の超薄型パッケージも開発されてし)る。しかし、時
計、カメラ、電卓、ワープロ、パソコン等の分野では、
さらに、薄いパッケージが要求されており、このような
分野にはTAB(Tape Automated Bo
nding)素子、即ち、ポリイミドのフィルム上に形
成された銅リートに素子をボンディングしたものをポツ
ティングレジンやコーティングレジンで封止した厚さが
Q、7〜0.8m前後の製品が用いられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
TAB素子は現在実用化されているパッケージの中では
その厚さは最も薄い部類に属するが、上述のようなエポ
キシ樹脂に多量の充填剤や各種添加剤を配合した成形材
料を用いてトランスファ成形した成形品に比へると、耐
湿信頼性や耐熱衝撃性等の信頼性が劣り、また、機械的
強度が弱しXために乱雑に扱うとり−トやチップが変形
、もしくは、破損し易いと云った問題がある。特に、機
械強度的な問題は素子の高集積化や高機能化が進みチッ
プが大型化するにつれて深刻な問題となってきている。
本発明の目的は、パッケージの厚さが薄し1樹脂封止型
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〕
上記課題を解決するため、本発明の樹脂封止型半導体装
置は (1)半導体素子の少なくとも回路形成面を樹脂封止し
た樹脂封止型半導体装置におし1て、封止樹脂が無機ま
たは有機繊維に熱硬化性樹脂を含浸した素材であること
を特徴とする。
(2)前記無機または有機繊維に含浸した熱硬化性樹脂
は半導体素子の少なくとも回路形成面を封止する際、加
熱硬化されることを特徴とする。
(3) (1)または(2)で前記熱硬化性樹脂がエポ
キシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂から選ばれる熱硬化性樹脂であることを
特徴とする。
(4)エポキシ樹脂が多官能エポキシ樹脂、フェノール
ノボラック樹脂及び硬化促進剤からなる(3)に記載の
樹脂封止型半導体装置。
(5)熱硬化性樹脂が無機または有機の粒状物質を含む
(1)、 (2)、 (3)または(4)の表面実装型
パンケージ構造を特徴とする。
(6)粒状物質が実質的に球形の溶融シリカまたはアル
ミナ粒子である(1)、 (2)、 (3)、 (4)
または(5)に記載の樹脂封止型半導体装置。
(7) (1)ないしく6)項に記載の樹脂封止型半導
体装置を搭載した電子機器または装置。
この記載のうちパッケージ構造に係る部分を図によって
さらに詳しく説明すると次の通りである。
第1図は半導体素子1の回路形成面並びにハンプ2を介
して接続されたリート3を同時にガラス繊維に熱硬化性
樹脂を含浸した基材4て封止した例である。第2図は封
止部分の段差を無くすために素子1の回路形成面とハン
プ2を介して接続されたリード3をサイズが異なる二種
類の基材4を封止した例である。第3図はリード部3の
補強を目的にリードを上、下面方向から封止した例であ
る。
第4図は素子1の各種信頼性の向上並びにリード3の補
強を目的に素子1並びにリード3をそれぞれ上下両方向
から封止した例である。
〔作用〕
本発明で、無機または有機繊維に熱硬化性樹脂を含浸し
た基材を用いるのは封止作業性を良くするためであり、
また、樹脂を加熱硬化する際の樹脂の濡れ広がりや封止
層の厚さが一定の範囲に抑えられ、しかも、硬化した樹
脂の機械的強度が高められることなどによる。このよう
な繊維状物質はガラス繊維、セラミックス繊維、ケブラ
ー繊維などが挙げられる。これらの材料は封止品の各種
信頼性を高めるために熱膨張係数がなるべくシリコンチ
ップに近いものが好ましい。また、これらの繊維は厚さ
を一定にするためクロス状に織りあげられたもの、また
は、不織布のような形態に漉かれたものが望ましい。
次に、このような繊維に含浸する熱硬化性樹脂にはエポ
キシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂等を利用することができる。これらの樹
脂はそれぞれ一長一短があるが、その中で特にエポキシ
樹脂は成形性、硬化物物性、封止品の各種信頼性のバラ
ンスが優れており有用である。このエポキシ樹脂は硬化
剤としてフェノールノボラック樹脂、無水ポリカルボン
酸、アミン、イミダゾール、三フッ化ホウ素化合物等種
々の化合物を使用できるが、この中で特にフェノールノ
ボラック樹脂を硬化剤として用いた組成物が成形性、硬
化物物性、封止品の各種信頼性のバランスが優れている
。これらのエポキシ樹脂は比較的硬化反応が緩慢なため
、通常は硬化促進剤を配合して硬化反応を促進する必要
がある。
本発明のように用途に有用な硬化促進剤は含窒素塩基性
化合物、含りん塩基性化合物、又は、これら化合物のテ
トラ置換ボロン塩から選ばれる化合物が有用である。含
窒素塩基性化合物は具体的にはイミダゾール、及び、そ
の誘導体またはユ、8−ジアザビシクロ(D+4+ ○
)−ウンデセン及びその誘導体が挙げられる。また、含
りん塩基性化合物はトリフェニルホスフィン、トリエチ
ルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリメチルホス
フィン、トリ(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ
(ノニルフェニル)ホスフィン等が挙げられる。さらに
、含窒素塩基性化合物及び含りん塩基性化合物のテトラ
置換ボロン塩はイミダゾール及びその誘導体、1,8−
ジアザビシクロ(5゜4.0)−ウンデセン及びその誘
導体あるいは有機ホスホニウム化合物のテトラ置換ボロ
ン塩があげられる。これらの硬化促進剤は二種類以上を
併用することもできる。
一方、樹脂成分には充填剤として無機または有機の粒状
物質を使用することができる。このような充填剤は熱膨
張係数が小さく、剛性が高い溶融シリカ、結晶性シリカ
、アルミナ等の充填剤を始め、各種プラスチックの粉末
やビーズ等を用いても良い。
次に、本発明の成形用樹脂組成物には、各種の可撓化剤
を添加することができる。特に、熱硬化性樹脂にこのよ
うな可撓化剤を配合すると封止品の耐熱衝撃性が改善さ
れるばかりでなく、弾性率の低下による熱応力の低減が
図れる。可撓化剤は、具体的にはシリコーン系化合物、
シリコーンゴムやポリブタジェンゴム、ポリエステルゴ
ムのような熱可塑性エラストマ、ポリエーテルスルフォ
ン、ポリエーテルイミドなどの熱可塑性樹脂等を用いる
ことができるがシリコーン系可撓化剤は樹脂組成物に撥
水性を付与するため、封止品の耐湿信頼性の向上も図る
ことができる。
なお、本発明は樹脂組成物には必要に応じ樹脂成分と繊
維状物質、あるいは、充填剤、チップ、リードフレーム
などとの接着性を高めるためのカンプリング剤、成形品
の金型からの離型を良くするための離型剤、難燃剤、着
色剤等を発明の目的を損なわない範囲で配合することが
できる。
このような樹脂成分を繊維状物質に含浸するには樹脂成
分を溶解または分散させた有機溶剤中に繊維状物質を浸
せきすることによって行われる。
その際、含浸する樹脂量は有機溶剤の濃度を変えること
によって調整することができる。樹脂成分を含浸した繊
維状物質は熱硬化性樹脂が硬化しないような温度範囲で
、必要に応して減圧乾燥を併用して有機溶剤を除去し、
必要な大きさに切断して封止に用いられる。半導体素子
の封止方法は種々のものが考えられるが、第5図にその
一例を示す。
〔実施例〕
[実施例1〜4] エポキシ樹脂として、0−クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂(エポキシ当量:198,150°C溶融粘度
:18ポアズ)85重量部及び臭素化ビスフェノールA
型エポキシ樹脂(エポキシ当量:400,150℃溶融
粘度:1.2 ポアズ)15重量部、硬化剤としてフェ
ノールノボラック樹脂(水酸基当量:10G、150℃
溶融粘度:0.8 ポアズ)52重量部、硬化促進剤と
してテトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレー
ト2重量部、可撓化剤として両末端アミン変性ポリジメ
チルシリコーン(重合度約100)10重量部、カップ
リング剤としてエポキシシラン2重量部、N燃化助剤と
して二酸化アクチモン5重量部、着色剤としてカーボン
ブランク2重量部をメチルエチルケトン2o○重量部と
混合した溶液を調整し、この中に厚さ100μmのガラ
スクロスを5秒間浸漬した。取りだしたガラスクロスを
80℃で15分間乾燥し封止用の基材を得た、次にこれ
らの基材を用い第1図ないし第4図に示す四種類の方法
で表面にアルミニウムのジグザグ配線を形成した半導体
素子(チツプサイス二8×8m)を封止した。樹脂の硬
化は第5図に示す装置で180°C9−分の加熱を行い
樹脂を予備硬化させた後封止品をこの装置から取りだし
、さらに恒温槽中で180’C,−時間の本硬化を行っ
た。
[実施例5,6] エポキシ樹脂として、0−クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂(エポキシ当jLt:198,150℃溶融粘
度=18ポアズ)85重量部及び臭素化ビスフェノール
A型エポキシ梱脂(エポキシ当量:400,150℃溶
融粘度:1.2ポアズ)15重量部、硬化剤としてフェ
ノールノボラックm脂(水酸基当jL : 106 、
150 ″C7s融粘度:Q、8 ポアズ)52重量部
、硬化促進剤としてテトラフェニルホスホニウムテトラ
フェニルボレート2重量部、可撓化剤として両末端アミ
ン変性ポリジメチルシリコーン(重合度約100)10
重量部、充填剤として平均粒径6μmの球形溶融シリカ
を用い150重量部5カンプリング剤としてエポキシシ
ラン2重量部、難燃化助剤として二酸化アンチモン5重
量部、着色剤としてカーボンブランク2重量部をメチル
エチルケトン300重量部と混合した溶液を調整し、こ
の中に厚さ100μmのガラスクロスを5秒間浸漬した
。取りだしたガラスクロスを80℃で15分間乾燥し封
止用の基材を得た。次に、この基材を用い第2図及び第
4図に示す二種類の方法で半導体素子を封止した。樹脂
の硬化は上記と同様に第5図に示す装置で180°C1
−分の加熱を行い樹脂を予備硬化させた後、封止品をこ
の装置から取りだし、さらに、恒温槽中で180℃、−
時間の本硬化を行った。
[比較例1コ エポキシ樹脂として、0−クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂(エポキシ当量:198,150・C溶融粘度
:18ポアズ)85重量部及び臭素化ビスフェノールA
型エポキシ樹脂(エポキシ当量:400,150’C溶
融粘度:1.2ポアズ)15重量部、硬化剤としてフェ
ノールノボラック樹脂(水酸基当量:l○6,150°
C溶融粘度=0.8 ポアズ)52重量部、硬化促進剤
としてテトラフェニルホスホニウムテトラフェニルポレ
ート2重量部、可撓化剤として両末端アミン変性ポリジ
メチルシリコーン(重合度約100)10重量部、充填
剤として平均粒径6μmの球形熔融シリカを用い400
重量部、カップリング剤としてエポキシシラン2重量部
、ili化助剤として二酸化アンチモン5重量部、着色
剤としてカーボンブラック2重量部をメチルエチルケト
ン300重量部と混合した溶液を調整した。次に、この
溶液を実施例に用いた半導体の回路形成面及びリート上
に塗布、80℃/30分+1.20℃/30分+150
°C/30分+180℃/−時間の加熱硬化を行い、厚
さ約100μmの塗膜を形成した。 こうして得られた
各半導体装置について、チップの機械強度、耐温度サイ
クル性並びに耐湿性を評価した。
その結果、第1表に示すように本発明の樹脂封止型半導
体は各種信頼性が極めて優れていることが確認された。
〔発明の効果〕
本願発明の樹脂封止型半導体はパッケージの厚さが従来
のTAB素子同様極めて薄く、しかも各種信頼性はTA
B素子よりも優れている。従って、本願発明の樹脂封止
型半導体装置は高度な信頼性が要求される電子部品や電
子機器の小型薄型化を図るうえで有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体素子の回路形成面並びにバンプ2を介し
て接続されたり一ド3をガラス繊維に熱硬化性樹脂を含
浸した基材4で封止した断面図、第2図は封止部分の段
差を無くすために素子lの回路形成面とバンプ2を介し
て接続されたリート3をサイズが異なる二種類の基材4
で封止した例の断面図、第3図はリード部3の補強を目
的に半導体素子1の回路形成面、並びに、リート3を上
下両方向から封止した例の断面図、第4図は素子1の各
種信頼性の向上並びにリート3の補強を目的に素子1、
並びに、リード3をそれぞれ上下両方向から封止した例
の断面図、第5図は本発明の半導体装置の封止方法を示
す断面図である。 1・・・半導体素子、2・・・バンプ、3・・リード、
4・・・封止用基材、5 =−上金型、6・・下金型。 代理人 弁理士 小川勝馬−−。 第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体素子の少なくとも回路形成面を樹脂封止した
    樹脂封止型半導体装置において、封止樹脂が無機または
    有機繊維に熱硬化性樹脂を含浸した素材であることを特
    徴とする樹脂封止型半導体装置。 2、請求項1において、前記無機または有機繊維に含浸
    した熱硬化性樹脂は半導体素子の少なくとも回路形成面
    を封止する際、加熱硬化される樹脂封止型半導体装置。 3、請求項1または2において、前記熱硬化性樹脂がエ
    ポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和
    ポリエステル樹脂から選ばれる熱硬化性樹脂である樹脂
    封止型半導体装置。 4、請求項3において、エポキシ樹脂が多官能エポキシ
    樹脂、フェノールノボラック樹脂及び硬化促進剤からな
    る樹脂封止型半導体装置。 5、請求項1、2、3または4において、前記熱硬化性
    樹脂が無機または有機の粒状物質を含む表面実装型パッ
    ケージ構造の樹脂封止型半導体装置。 6、請求項5において、前記粒状物質が実質的に球形の
    溶融シリカまたはアルミナ粒子である樹脂封止型半導体
    装置。 7、請求項1、2、3、4、5または6において、前記
    樹脂封止型半導体装置を搭載した電子機器または装置。
JP32288990A 1990-11-28 1990-11-28 薄型樹脂封止型半導体装置 Pending JPH04196346A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270762A (ja) * 2007-03-26 2008-11-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の作製方法

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