JPH0621116A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0621116A
JPH0621116A JP17555192A JP17555192A JPH0621116A JP H0621116 A JPH0621116 A JP H0621116A JP 17555192 A JP17555192 A JP 17555192A JP 17555192 A JP17555192 A JP 17555192A JP H0621116 A JPH0621116 A JP H0621116A
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JP
Japan
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package
resin
semiconductor device
heating
burn
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JP17555192A
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English (en)
Inventor
Toshisane Kawahara
登志実 川原
Koji Watanabe
浩二 渡辺
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は半導体チップを樹脂封止する半導体
装置及びその製造方法に関し、酸化層を排除して透湿良
好なパッケージとすることを目的とする。 【構成】 樹脂モールドで形成されるパッケージ27
を、樹脂モールド後の加熱による酸化層を形成させず
に、樹脂部27aのみで形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップを樹脂封
止する半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】近年の半導体装置は小型化、薄型化が図ら
れており、これに伴い樹脂性パッケージの肉厚は薄くな
る傾向にある。これに伴い、パッケージの機能的強度は
低下し、実装時において熱印加時に発生する水蒸気によ
りパッケージに割れが発生するおそれがある。
【0003】そこで、熱ストレスに強く、熱加熱時にお
いてもパッケージ割れが発生しない半導体装置が望まれ
ている。
【0004】
【従来の技術】従来、樹脂パッケージの半導体装置の実
装までの製造工程のうち、樹脂モールド封止工程の後、
封止樹脂硬化のための加熱、捺印インク硬化のための加
熱、バーンインの加熱等種々の加熱工程が存在する。
【0005】この封止工程後の加熱工程で、樹脂パッケ
ージ外形を形成する封止樹脂の表面に、加熱時の酸素の
影響で透湿性の悪い酸化層が形成されるのが一般的であ
る。ここで、図9に、従来の半導体装置の断面構成図を
示す。図9において半導体装置11は、リードフレーム
12のステージ13上に半導体チップ14が搭載され、
リードフレーム12のリード15にワイヤ16によりボ
ンディングされた後、樹脂モールドによりパッケージン
グされる。
【0006】そして、上述のパッケージング後の加熱工
程で、パッケージ17表面に酸化層が形成される。この
場合のパッケージ17を、樹脂コア部17aと酸化層1
7bとする。すなわち、一般に使用される封止樹脂は透
湿性の良好なものであり、透湿性の良好な樹脂コア部1
7aの表面に透湿性の悪い酸化層17bが形成されるこ
とになる。
【0007】ところで、半導体装置11は、パッケージ
ングの後にリード15の外装めっきが行われ、その前処
理としてパッケージ17とリード15の境部分の樹脂バ
リを除去するためにブラスト処理を行う。このブラスト
処理はマスクを用いない状態ではパッケージ17の表面
にも影響を及ぼすものであるが、上述の酸化層17を除
去するまでには到らない。そのため、ブラスト処理を強
いエネルギで行うとすると、樹脂とリード(インナリー
ド)15、半導体チップ14、ステージ13背面等との
接着を弱らせ、信頼性を低下させることとなる。
【0008】一方、上述のブラスト処理時に強いエネル
ギで酸化層を除去したとしても、その後の工程で上述の
何れかの加熱処理を行わなければならず、再び酸化層1
7bとが形成されてしまうことになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
パッケージ17の表面に透湿性の酸化層17bが形成さ
れていると、樹脂コア部17aに吸湿されたままの状態
となる。従って、プリント基板等に高温雰囲気で半田実
装する際、パッケージ17の内部で熱により急激に気化
した水蒸気がパッケージ17の外部に放出され難い状態
となる。
【0010】そのため、パッケージ内圧が高くなり、パ
ッケージ割れを生じ、また樹脂とリード(インナリー
ド)、半導体チップ上面、ステージ背面等の界面で剥離
を生じることとなり、防湿梱包や、実装前にプリベイク
して脱水しなければならないという問題がある。
【0011】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、酸化層を排除して透湿良好なパッケージの半導
体装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題は、半導体チッ
プが金属導体上に搭載されてリード部と接続され、樹脂
モールド工程によりパッケージが形成された後、実装前
に、封止樹脂硬化、バーンインその他種々の加熱工程を
含む工程で製造される半導体装置において、前記パッケ
ージは、前記樹脂モールド後の加熱による酸化層が非形
成の樹脂部のみで形成されることにより解決される。
【0013】この場合、前記樹脂モールド後実装前の前
記加熱工程を、前記パッケージの表面を非酸化状態にさ
せる温度及び加熱時間、又は酸素濃度の条件で加熱す
る。
【0014】
【作用】上述のように、半導体装置の製造工程のうち、
樹脂モールド後実装前の加熱工程を、樹脂モールド後の
パッケージ表面を酸化させない状態の、温度及び加熱時
間の条件を設定し、又は酸素濃度の条件を設定して行
う。これにより、パッケージは酸化層の形成されない樹
脂部のみで形成されることになる。
【0015】すなわち、酸化層が形成されないことか
ら、プリント基板等に高温雰囲気中で半田実装する場
合、パッケージ内部で熱により急激に気化した水蒸気が
外部に放出され易くなり、パッケージ内圧の上昇が抑制
される。
【0016】従って、パッケージのクラックや、樹脂と
リード部(インナリード)、半導体チップ表面、ステー
ジ背面等の境界の剥離を抑制することが可能となる。
【0017】
【実施例】図1に、本発明の第1の実施例の断面構成図
を示す。図1における半導体装置21A は、金属導体の
リードフレーム22のステージ23上に半導体チップ2
4が搭載され、リードフレーム22のインナリード25
aとワイヤ26によりボンディングされ、封止樹脂によ
りモールドされてパッケージ27が形成される。
【0018】そして、パッケージ27より外部に延出さ
れるアウタリード25bには半田めっきが施されてお
り、また図示しないが、パッケージ27表面には捺印等
が施される。
【0019】この場合、パッケージ27は、図9のよう
に酸化層が形成されておらず、図9の樹脂コア部17a
に相当する樹脂部27aのみで形成されるものである。
【0020】ここで、図2に、図1の製造方法を説明す
るための図を示し、図3に、図2におけるキュア工程、
研磨工程及びブラスト・ホーニング工程を説明するため
の図を示す。
【0021】図2において、まず、リードフレーム22
のステージ23上に半導体チップ24を接着剤23aに
より搭載し、半導体チップ24上の電極パッド(図示せ
ず)とステージ23の近傍に配置されたインナリード2
5aの先端とを、Au(金)のワイヤ26によりボンデ
ィングして導電接合する。そして、シリカを充填材とし
たエポキシ樹脂でモールドによるトランスファ成形して
パッケージ27を形成する(ステップ(ST)1)。こ
こまでの工程は従来と同様である。
【0022】続いて、該エポキシ樹脂を充分硬化させる
ために、窒素(N2 )ガス雰囲気で加熱する(ST
2)。この加熱は、図3(A)に示す恒温槽31内で行
われる。恒温槽31にはガス供給部32より窒素
(N2 )ガスが供給され、槽内の酸素濃度をセンサ33
により検出し、モニタ部34によりモニタする。すなわ
ち、恒温槽31では温度及び加熱時間、又は酸素濃度の
条件を設定し(後述する)、パッケージ27表面に加熱
による酸化層の形成されない非酸化状態で加熱が行われ
る。
【0023】図2に戻って説明するに、ST2の加熱後
アウタリード25bのめっきの前処理として、マスクな
しでブラスト・ホーニングを行って、アウタリード25
aとパッケージ27との境界の樹脂バリを除去し、該ア
ウタリード25bの半田めっきを行う(ST3)。
【0024】ブラスト・ホーニングは、図3(B)に示
すように、パッケージ27表面の前面に亘って、複数の
供給口35より水流にのせてガラス玉36(又は樹脂製
ビーズ)を吹き付けることによって行う。
【0025】なお、上述の樹脂バリの除去は、その境界
部分のみブラスト・ホーニングすれば足りるが、ST2
における加熱で酸化層が仮に形成された場合の補助とし
て行うものである。
【0026】また、半田めっき後、パッケージ27の上
面及び背面を研磨し、UV(紫外線)硬化の捺印を行う
(ST4)。研磨は、図3(C)に示すように、パッケ
ージ27の上面と背面を同時に研磨機37a,37bに
より行う。
【0027】そして、アウタリード25bをトリミング
・フォーミングを行い、最終的に上述の恒温槽31の窒
素ガス雰囲気中バーンインを行うものである(ST
5)。
【0028】ここで、図4に、加熱条件の関係のグラフ
を示す。図4のグラフは上述の樹脂硬化工程及びバーン
イン工程の恒温槽31における温度、加熱時間、酸素濃
度の相対関係でパッケージ27表面に酸化層が形成され
ない条件としたものである。図4中、△は3時間加熱、
○は5時間加熱、□は8時間加熱の場合の特性であり、
各グラフを臨界として右側の斜線部分以降でパッケージ
27表面に酸化層が形成され(ひいては実装時にパッケ
ージクラックを生じる)、左側部分が酸化層の形成され
ない条件を示している。
【0029】すなわち、温度、加熱時間、酸素濃度を図
4のグラフにより左側部分の条件に設定することによ
り、パッケージ27に酸化層の形成を防止することがで
き、プリント基板等に高温雰囲気で半田実装する場合、
パッケージ内部で熱に急激に気化した水蒸気が外部に放
出され易くなりパッケージ内圧の上昇が抑制される。こ
れにより、パッケージのクラックや、樹脂とリード部
(インナリード)、半導体チップ表面、ステージ背面等
の境界の剥離を抑制することができるものである。次
に、図5に、第1の実施例の他の製造方法を説明するた
めの図を示す。図5において、ST1の樹脂モールドは
図2と同様である。樹脂モールド後、パッケージ表面に
UV硬化の捺印を行い、パッケージ27の全面にレジス
トをディッピングして形成する(ST2)。
【0030】続いて、樹脂を充分に硬化させるために、
上述の恒温槽31で特に条件を設定せずに従前と同様に
加熱を行う(ST3)。
【0031】樹脂硬化後、アウタリード25aの半田め
っき前処理として、該レジストを薬品で分解、除去し、
マスクなしで上述のブラスト・ホーニングを行い、材料
レジスト及び樹脂バリを除去する(ST4)。
【0032】そして、アウタリード25bの半田めっき
を行った後、アウタリードのトリミング・フォーミング
を行い、最終加熱として、恒温槽31内で上述の酸化槽
が形成されない条件下の窒素ガス雰囲気でバーンインを
行う(ST5)。
【0033】このように、レジストを用いる方法によっ
ても、パッケージ27の表面に酸化層の形成を防止する
ことができるものである。
【0034】次に、図6に、本発明の第2の実施例の断
面構成図を示す。図6における半導体装置21B は、図
1における半導体装置21A の樹脂部27aの表面に、
透湿性の保護層(例えばシリコン)27bを形成したも
ので、他は図1と同様である。
【0035】そこで、図7に、図6の製造方法を説明す
るための図を示す。図7において、ST1の樹脂モール
ドまでは、図2及び図6と同様である。樹脂モールド
後、パッケージ27を形成する樹脂部27aの全面に保
護層27bとなる高透湿性のシリコンをスクリーン印刷
して形成する(ST2)。
【0036】その後に樹脂を充分硬化させるため、従前
と同様の加熱を行い、UV硬化の捺印を施す(ST
3)。続いて、アウタリード25bの半田めっきの前処
理として、図3(B)に示すようなマスクなしのブラス
ト・ホーニングを行い樹脂バリを除去し、アウタリード
25bを半田めっきする(ST4)。
【0037】そして、アウタリード25bのトリミング
・フォーミングを行った後に、従前と同様のバーンイン
を行う(ST5)。
【0038】このように、樹脂部27a表面に高透湿性
の保護層27bが形成されることから、以降の加熱工程
で酸化層の形成を防止することができると共に、プリン
ト基板への実装時は、透湿性のためにパッケージのクラ
ックを防止することができるものである。
【0039】ここで、図8に、第1及び第2の実施例に
おける効果比較を説明するための図を示す。図8は、従
来の半導体装置11と本発明の半導体装置21A ,21
B の加熱試験を行い、プリント基板に実装したときの不
良数を示したものである。
【0040】加熱試験は、例えば表面実装QHP型で2
08ピンの半導体装置を、最高245℃のリフロー前に
温度85℃、湿度85%で、96時間、168時間、3
36時間放置して吸湿させたものである。なお、不良検
査は、パッケージの外観及び内部を超音波探傷で行った
ものである。
【0041】図8に示すように、従来の半導体装置では
168時間で内部の不良発生が50個中18個確認さ
れ、336時間では外観で5個の不良、内部で100%
の不良が確認された。これに対して、本発明の半導体装
置21A ,21B では何れの場合も不良は確認されなか
ったものである。
【0042】なお、上記実施例における半導体装置は、
表面実装型に限らず、リード挿入型であっても同様の効
果を有するものである。
【0043】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、樹脂モー
ルドされるパッケージを酸化層が形成されない樹脂部の
みで形成し、又は該樹脂部表面に透湿性の保護層を形成
することにより、酸化層を排除して透湿良好なパッケー
ジとすることができ、実装時のクラックや剥離を防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の断面構成図である。
【図2】図1の製造方法を説明するための図である。
【図3】図2におけるキュア工程、研磨工程及びブラス
ト・ホーニング工程を説明するための図である。
【図4】加熱条件の関係のグラフである。
【図5】第1の実施例の他の製造方法を説明するための
図である。
【図6】本発明の第2の実施例の断面構成図である。
【図7】図6の製造方法を説明するための図である。
【図8】第1及び第2の実施例における効果比較を説明
するための図である。
【図9】従来の半導体装置の断面構成図である。
【符号の説明】
21A ,21B 半導体装置 22 リードフレーム 23 ステージ 24 半導体チップ 25a インナリード 25b アウタリード 26 ワイヤ 27 パッケージ 27a 樹脂部 27b 保護層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップ(24)が金属導体(2
    2)上に搭載されてリード部(25a)と接続され、樹
    脂モールド工程によりパッケージ(27)が形成された
    後、実装前に、封止樹脂硬化、バーンインその他種々の
    加熱工程を含む工程で製造される半導体装置において、 前記パッケージ(27)は、前記樹脂モールド後の加熱
    による酸化層が非形成の樹脂部(27a)のみで形成さ
    れることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記パッケージ(27)を形成する前記
    樹脂部(27a)の表面に、透湿性の保護層(27b)
    を形成することを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 半導体チップ(24)が金属導体(2
    2)上に搭載されてリード部(25a)と接続され、樹
    脂モールド工程によりパッケージ(27)が形成された
    後、実装前に、封止樹脂硬化、バーンインその他種々の
    加熱工程を含む工程を経る半導体装置の製造方法におい
    て、 前記樹脂モールド後実装前の前記加熱工程を、前記パッ
    ケージ(27)の表面を非酸化状態にさせる温度及び加
    熱時間、又は酸素濃度の条件下で加熱する半導体装置の
    製造方法。
  4. 【請求項4】 半導体チップ(24)が金属導体(2
    2)上に搭載されてリード部(25a)と接続され、樹
    脂モールド工程によりパッケージ(27)が形成された
    後、実装前に、封止樹脂硬化、バーンインその他種々の
    加熱工程を含む工程を経る半導体装置の製造方法におい
    て、 前記樹脂モールド後前記バーンイン前の前記加熱工程前
    に、前記パッケージ(27)の表面にレジストを形成
    し、該バーンイン前に該レジストを除去した後に、該パ
    ッケージ(27)の表面を非酸化状態にさせる温度及び
    加熱時間、又は酸素濃度の条件で該バーンインを行うこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 半導体チップ(24)が金属導体(2
    2)上に搭載されてリード部(25a)と接続され、樹
    脂モールド工程によりパッケージ(27)が形成された
    後、実装前に、封止樹脂硬化、バーンインその他種々の
    加熱工程を含む工程を経る半導体装置の製造方法におい
    て、 前記樹脂モールド後前記加熱工程前に、前記パッケージ
    (27)の表面に透湿性の保護層(27b)を形成する
    工程を介在させることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
JP17555192A 1992-07-02 1992-07-02 半導体装置及びその製造方法 Withdrawn JPH0621116A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113394138A (zh) * 2021-06-15 2021-09-14 深圳市劲拓自动化设备股份有限公司 一种半导体封装用加热装置及焊接设备
CN115980538A (zh) * 2023-02-17 2023-04-18 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种适于芯片厂进行的发光二极管芯片老化测试方法

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