JPH0635517B2 - Semiconductor encapsulation resin - Google Patents

Semiconductor encapsulation resin

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JPH0635517B2
JPH0635517B2 JP60262765A JP26276585A JPH0635517B2 JP H0635517 B2 JPH0635517 B2 JP H0635517B2 JP 60262765 A JP60262765 A JP 60262765A JP 26276585 A JP26276585 A JP 26276585A JP H0635517 B2 JPH0635517 B2 JP H0635517B2
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filler
resin
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semiconductor
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敏信 番條
治 中川
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は高密度集積回路(以下、LSIという)や超高
密度集積回路(以下、VLSIという)などの半導体装
置を封止するための封止樹脂に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a seal for encapsulating a semiconductor device such as a high density integrated circuit (hereinafter referred to as LSI) or a super high density integrated circuit (hereinafter referred to as VLSI). Regarding stop resin.

[従来の技術およびその問題点] 半導体装置の樹脂封止は半導体チップ(以下、チップと
いう)を外部からの機械的衝撃や湿気、ごみ、熱などか
ら保護するために従来よりなされているが、近年半導体
装置の樹脂封止の方法はエポキシ樹脂やシリコーン樹脂
を用いた低圧トランスファー成形法が主流となってきて
おり、前記低圧トランスファー成形法に用いられる封止
用樹脂には、チップとチップを搭載するリードフレーム
との熱膨張係数の差によって生じる成形応力を緩和させ
るため、あるいは封止樹脂の機械的、熱的特性を向上さ
せるためにシリカやアルミナなどの無機粉末がフィラー
として添加されている。
[Prior Art and Its Problems] Resin encapsulation of a semiconductor device has been conventionally performed in order to protect a semiconductor chip (hereinafter referred to as a chip) from external mechanical shock, moisture, dust, heat, etc. In recent years, a low-pressure transfer molding method using an epoxy resin or a silicone resin has become mainstream as a resin sealing method for a semiconductor device. A chip and a chip are mounted on the sealing resin used in the low-voltage transfer molding method. Inorganic powder such as silica or alumina is added as a filler in order to relieve the molding stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion from the lead frame or to improve the mechanical and thermal characteristics of the sealing resin.

ところが、最近のチップ表面に形成される各種素子やア
ルミ配線などの超微細加工技術の大幅な躍進により、L
SIやVLSIが超微細化あるいは高集積化なされる結
果、これらの半導体装置は外部の刺激に一層鋭敏とな
り、従来ほとんど何の影響も与えなかった樹脂に含まれ
ているフィラーの角から生じるストレスがチップ表面の
素子や配線に変形やミクロクラックなどのダメージを与
え、チップの機能に悪影響を及ぼすと言う問題が発生し
てきている。
However, due to recent breakthroughs in ultra-fine processing technology for various elements and aluminum wiring formed on the chip surface,
As a result of ultra-miniaturization and high integration of SI and VLSI, these semiconductor devices become more sensitive to external stimuli, and the stress generated from the corners of the filler contained in the resin, which has had almost no effect in the past, is generated. There is a problem that elements and wirings on the surface of a chip are damaged by deformation or microcracks, which adversely affects the function of the chip.

すなわち、今日超微細化あるいは高集積化されたLSI
やVLSIの配線幅は約1〜3μm程度であるのに対
し、第1図に示すように封止樹脂中に存在するフィラー
4の粒径は最大でストークス径に換算した場合、150
〜200μm程度にも達し(ただし、金型のゲートの開
口寸法以上、すなわち粒径が約200μm以上の粒子は
存在しない)、しかも角ばった形状を有しているので、
その角がチップ表面の微細な各種素子や配線を保護して
いるパッシベーション膜に接触した場合、該フィラー粒
子の角は周囲のマトリックス樹脂の成形収縮により、チ
ップの表面へ強く押し出されるので、その応力がこの角
に集中し、とくにフィラーの粒子の粒径が大きい場合、
その応力は著しく大きくなり、非常に薄いパッシベーシ
ョン膜を破壊したりあるいは圧縮、せん断による応力
が、素子や配線を切断したり、変形させるなどのダメー
ジを与え、チップの誤動作や耐湿不良などの問題を生起
する。
That is, today, ultra-miniaturized or highly integrated LSI
While the wiring width of VLSI and VLSI is about 1 to 3 μm, the particle diameter of the filler 4 existing in the sealing resin is 150 when converted to the maximum Stokes diameter as shown in FIG.
Up to about 200 μm (however, there is no particle having a size larger than the opening size of the gate of the mold, that is, particles having a particle size of about 200 μm or more) and having a square shape,
When the corner comes into contact with the passivation film that protects various fine elements and wiring on the chip surface, the corner of the filler particle is strongly extruded to the surface of the chip due to the molding shrinkage of the surrounding matrix resin. Are concentrated in this corner, especially when the size of the filler particles is large,
The stress becomes extremely large, and the stress caused by breaking or compressing or shearing a very thin passivation film causes damage such as cutting or deforming the element or wiring, resulting in problems such as chip malfunction or moisture resistance failure. Occur.

上記のようなエッジストレスを緩和するためには、フィ
ラーの粒子の粒径を小さくしたり、あるいはフィラーの
粒子の形状を丸くするなどの方法が有効である。
In order to relieve the above edge stress, it is effective to reduce the particle size of the filler particles or to round the shape of the filler particles.

しかしながら、封止樹脂の熱膨張係数を低減させたり、
機械的、熱的特性を向上させるためには多量のフィラー
を充填させる必要があり、そのためには大きな粒子から
非常に小さな粒子まで幅広い粒度分布を有するフィラー
が好ましく、またそのようなフィラーを含有する封止樹
脂は成形時における流動性も良好でまた金型のエアベン
トからの樹脂の流出によるバリの生成の防止などにも有
効である。したがってこの場合当然大きな粒径を有する
粒子を含有することとなるので、コスト面、実用面をも
含めて上記した種々のメリットを有する従来のフィラー
でも、LSIやVLSIなどの半導体の封止樹脂として
は適用することができない。
However, reducing the thermal expansion coefficient of the sealing resin,
In order to improve mechanical and thermal properties, it is necessary to fill a large amount of filler, and for that purpose a filler having a wide particle size distribution from large particles to very small particles is preferable, and such a filler is contained. The encapsulating resin has good fluidity at the time of molding and is also effective in preventing the formation of burrs due to the outflow of the resin from the air vent of the mold. Therefore, in this case, naturally, particles having a large particle size are contained, so that even conventional fillers having the above-mentioned various advantages including cost and practical aspects can be used as a sealing resin for semiconductors such as LSI and VLSI. Cannot be applied.

そこでフィラーのエッジストレスを緩和するためにフィ
ラーの粒子を丸くする方法が考えられるが、とくに微粒
子の場合、きわめて技術的に困難であり、コスト面およ
び実用性の面で大きな問題がある。
Therefore, a method of rounding the filler particles can be considered in order to relieve the edge stress of the filler. However, particularly in the case of fine particles, it is extremely technically difficult, and there are major problems in terms of cost and practicality.

一方、大きな粒子を除去し、微粒子のフィラーを用いる
方法は、フィラーの封止樹脂中への分散が困難であり、
また流動性の大幅な低下、金型のエアーベントからの成
形樹脂の流出によるバリの生成による生産性、歩留りの
低下、すなわち金型に付着したバリの除去の際に要する
むだな時間やバリの除去が不完全な場合、つぎのシヨッ
トのときにバリをかみ、外観不良になるなど大きな問題
を生起する。
On the other hand, the method of removing the large particles and using the fine particle filler is difficult to disperse the filler in the sealing resin,
In addition, the fluidity is significantly reduced, the productivity is reduced due to the formation of burrs due to the outflow of the molding resin from the mold air vent, and the yield is reduced, that is, the dead time and burrs required for removing burrs adhering to the mold. If the removal is not complete, it will bite the burr at the next sailboat and cause a serious problem such as poor appearance.

[発明が解決しようとする問題点] そこで本発明者らはかかる問題点を解決しうる半導体封
止樹脂をうるべく鋭意研究を重ねたところ、丸い形状を
有する大きな粒子と通常の破砕により生じた細かい粒子
とを混合し調製したフィラーを含有する封止樹脂を用い
て半導体を封止した場合、チップの誤動作、耐湿不良な
どの信頼性の低下や生産性、歩留りの低下のない優れた
半導体封止樹脂がえられることを見出し、本発明を完成
するに至った。
[Problems to be Solved by the Invention] Therefore, the inventors of the present invention have conducted extensive studies to obtain a semiconductor encapsulating resin capable of solving such problems, and found that large particles having a round shape and ordinary crushing caused the problems. When a semiconductor is encapsulated with an encapsulating resin containing a filler that is prepared by mixing fine particles, it is an excellent semiconductor encapsulator that does not reduce reliability such as chip malfunctions and moisture resistance defects, and productivity and yield. The inventors have found that a stop resin can be obtained, and completed the present invention.

[問題点を解決するための手段] この発明に係る半導体封止樹脂は、粒子径が200μm
以下10μm以上の範囲にある球状粒子からなる粒子群
と粒子径が20μm未満の範囲にある破砕粒子からなる
粒子群とで構成されたフィラーを含有するものである。
[Means for Solving Problems] The semiconductor sealing resin according to the present invention has a particle diameter of 200 μm.
The filler contains a particle group consisting of spherical particles having a particle size of 10 μm or more and a particle group consisting of crushed particles having a particle size of less than 20 μm.

[作用および実施例] この発明に係る半導体封止樹脂は、上記の様な構成であ
るので、マトリックス樹脂へのフィラーの分散を十分行
うことができ、また流動性の大幅な低下を防止し、金型
のエアーベントからの成形樹脂の流出によるバリの生成
による生産性や歩留りの低下を防止しつつ、フィラーの
エッジストレスを緩和することができる。
[Operation and Examples] Since the semiconductor encapsulating resin according to the present invention has the above-described configuration, it is possible to sufficiently disperse the filler in the matrix resin and prevent a significant decrease in fluidity. It is possible to reduce the edge stress of the filler while preventing the productivity and the yield from being reduced due to the formation of burrs due to the outflow of the molding resin from the air vent of the mold.

第1表はこの発明のフィラーを含有するエポキシ封止樹
脂を用いて256KDRAMのDIP(Dual in-line pa
ckage)を試作し、その動作テストをおこなったときの動
作不良率を示す表である。
Table 1 shows DIP (Dual in-line pa) of 256K DRAM using the epoxy encapsulating resin containing the filler of the present invention.
ckage) is made as a prototype and an operation test thereof is performed.

実施例2の封止樹脂のフィラーは粒径20μm以上の場
合球状の粒子を、また粒径20μm未満の場合破砕した
通常の形状を有する微粒子を使用したものである。
The filler of the encapsulating resin of Example 2 uses spherical particles having a particle size of 20 μm or more, and crushed fine particles having an ordinary shape having a particle size of less than 20 μm.

また実施例1の封止樹脂のフィラーは粒径10μm以上
の球状の粒子を使用したものである。
Further, the filler of the sealing resin of Example 1 uses spherical particles having a particle size of 10 μm or more.

通常の形状を有する粗粒子の最小粒径が20μm以上で
ある場合、LSIやVLSIを樹脂封止したときに非常
に薄いパッシベーション膜を破壊したり、圧縮、せん断
による応力が素子や配線を切断したり、変形させるなど
のダメージを与え、チップの誤動作や耐湿不良などの問
題を生起するので好ましくない。
If the minimum particle size of coarse particles having a normal shape is 20 μm or more, when a LSI or VLSI is resin-sealed, a very thin passivation film may be destroyed, or stress due to compression or shear may cut elements or wirings. It is not preferable because it causes damage such as deformation or deformation and causes problems such as malfunction of the chip and poor moisture resistance.

したがって少なくとも粒径20μm以上のフィラーを用
いる場合、その粒子の形状は球状に近いものを用いる必
要がある。
Therefore, when using a filler having a particle size of at least 20 μm, it is necessary to use a particle having a shape close to a sphere.

第1表の結果から、本発明の半導体封止樹脂は、該封止
樹脂中のフィラーによるエッジストレスなどの問題がな
く、かつ成形性、生産性、歩留り、コストなど実用上非
常に優れたものであることがわかる。
From the results shown in Table 1, the semiconductor encapsulating resin of the present invention has no problem such as edge stress due to the filler in the encapsulating resin, and is very excellent in practical use such as moldability, productivity, yield, and cost. It can be seen that it is.

また該フィラーは従来使用されているフィラーと同様に
流動性、成形性の点から、幅広い粒度分布を有している
ものを使用するのが好ましいが、使用するフィラーの最
大粒径は、成形金型のゲートの開口寸法から200μm
程度であるのが好ましい。
Further, like the conventionally used filler, it is preferable to use a filler having a wide particle size distribution from the viewpoint of fluidity and moldability, but the maximum particle size of the filler to be used is 200 μm from opening size of die gate
It is preferably about the same.

該フィラーの材質としては従来から使用されているもの
を用いることができるが、その具体例としてはシリカ、
アルミナ、マグネシア、チツ化ホウ素、炭化ケイ素など
があげられ、これらのなかでもとくにシリカは純度、コ
ストの点で優れているので好ましい。
As the material of the filler, those conventionally used can be used, and specific examples thereof include silica,
Alumina, magnesia, boron nitride, silicon carbide and the like can be mentioned, and among these, silica is particularly preferable because it is excellent in purity and cost.

また上記のような粒径が20μm以上の比較的大きな粒
子であるフィラーの形状を球形とするためには、高温の
プラズマ中を落下させるなどの従来の方法をそのまま使
用しうるので、フィラー製造上何ら問題はなく、また封
止樹脂としてもその流動性、金型の摩耗についても従来
のフィラーよりも優れたものがえられる。
Further, in order to make the shape of the filler, which is a relatively large particle having a particle diameter of 20 μm or more, as described above into a spherical shape, a conventional method such as dropping in high temperature plasma can be used as it is. There is no problem, and as a sealing resin, it is possible to obtain a resin that is superior in fluidity and mold wear to conventional fillers.

また本発明に用いる封止樹脂母材としては従来より使用
されているエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを使用し
うるが、該樹脂中にはフィラーが30〜90重量%、と
くに50〜80重量%含まれているのが好ましい。
Further, as the encapsulating resin base material used in the present invention, conventionally used epoxy resin or silicone resin can be used, but the resin contains 30 to 90% by weight, particularly 50 to 80% by weight of filler. Preferably.

[発明の効果] この発明に係る半導体封止樹脂は、粒子径が200μm
以下10μm以上の範囲にある球状粒子からなる粒子群
と粒子径が20μm未満の範囲にある破砕粒子からなる
粒子群とで構成されたフィラーを含有するものであるか
ら、マトリックス樹脂へのフィラーの分散性や封止樹脂
の流動性を確保し、バリの発生を防止しつつ、フィラー
のエッジストレスを緩和することができるので、生産性
や歩留りが高く、誤動作や耐湿不良のない信頼性の高い
半導体装置を得ることができる。
EFFECT OF THE INVENTION The semiconductor sealing resin according to the present invention has a particle size of 200 μm.
Dispersion of the filler in the matrix resin, since it contains a filler composed of spherical particles having a particle size of 10 μm or more and crushed particles having a particle diameter of less than 20 μm. Since the edge stress of the filler can be relaxed while ensuring the fluidity and fluidity of the sealing resin and preventing the occurrence of burrs, the semiconductor has high productivity and yield, and is highly reliable without malfunction or moisture resistance failure. The device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来の封止樹脂を用いて樹脂封止したDIP中
のフィラーの分布状態を説明するための半導体装置の断
面図である。 図において、1は半導体チップ、2はダイスパッド、3
は封止樹脂、4はフィラー、5及び6は金線、7及び8
はリードである。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device for explaining a distribution state of a filler in a DIP resin-sealed with a conventional sealing resin. In the figure, 1 is a semiconductor chip, 2 is a die pad, 3
Is a sealing resin, 4 is a filler, 5 and 6 are gold wires, 7 and 8
Is a lead.

フロントページの続き (72)発明者 中川 治 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社北伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−124647(JP,A) 特開 昭53−102361(JP,A)Front page continuation (72) Inventor Osamu Nakagawa 4-1, Mizuhara, Itami City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Corporation Kita Itami Works (56) References JP-A-60-124647 (JP, A) JP-A-53-102361 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】粒子径が200μm以下10μm以上の範
囲にある球状粒子からなる粒子群と粒子径が20μm未
満の範囲にある破砕粒子からなる粒子群とで構成された
フィラーを含有することを特徴とする半導体封止樹脂。
1. A filler comprising a group of particles composed of spherical particles having a particle size of 200 μm or less and 10 μm or more and a group of particles composed of crushed particles having a particle size of less than 20 μm. Semiconductor encapsulation resin to be.
JP60262765A 1985-11-22 1985-11-22 Semiconductor encapsulation resin Expired - Lifetime JPH0635517B2 (en)

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JP60262765A JPH0635517B2 (en) 1985-11-22 1985-11-22 Semiconductor encapsulation resin

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JPS62124143A JPS62124143A (en) 1987-06-05
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53102361A (en) * 1977-02-18 1978-09-06 Toray Silicone Co Ltd Thermosetting resin composition
JPS60124647A (en) * 1983-12-09 1985-07-03 Sumitomo Bakelite Co Ltd Low-radiation epoxy resin composition

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Publication number Publication date
JPS62124143A (en) 1987-06-05

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