JPH0864710A - 半導体パッケージ被覆用金属箔材料および半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 樹脂パッケージ表面を金属箔材料で被覆した
半導体装置を製造する際に、仮固定用接着剤層と金型成
形面との離型性を向上させ、かつ、同接着剤の金型成形
面への糊残りを低減させうる金属箔材料を提供し、あわ
せてその金属箔材料により被覆された耐湿性、耐半田性
および耐熱衝撃性等に優れた信頼性の高い半導体装置を
実現する。 【構成】 半導体素子４を樹脂６で封止してなる半導体
パッケージの表面に固着される半導体パッケージ被覆用
金属箔材料３において、その表面に、♯２８０研磨ステ
ンレス鋼板への引張せん断接着強さが０．０８〜１２．
０ｋｇｆ／ｃｍ² であるを設ける。そして、成形加工時
にはその接着剤層８を介して金型１、２上に金属箔材料
３を仮固定した上で、同金型内に封止用の樹脂６を注入
して成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子を樹脂で封
止してなる半導体パッケージの表面に固着されて同パッ
ケージ表面を被覆する金属箔材料、およびこれを備えた
半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トランジスタ、ＩＣおよびＬＳＩ等の半
導体装置は、従来、セラミックパッケージ等により封止
され半導体装置化されていたが、コスト、量産性の観点
から、プラスチックパッケージを用いた樹脂封止が主流
になっている。この種の樹脂封止には、従来からエポキ
シ樹脂が使用されており良好な成績を収めている。

【０００３】一方、半導体装置分野の技術革新によって
集積度の増大化とともに素子寸法の大型化が進んでいる
反面、パッケージの小型化、薄型化の要請が強く、その
ため、封止用の樹脂材料の占める容積率が減少してい
る。このような事情から、封止材料については、半導体
装置の熱応力を低減できるような特性、耐湿信頼性、耐
熱衝撃試験に対する信頼性など各種特性の向上が要求さ
れている。また、半導体パッケージの配線基板への実装
方法として表面実装が主流となってきており、このた
め、半導体パッケージを吸湿した状態で半田溶融液に浸
漬してもパッケージにクラックや膨れが発生しないとい
う特性が要求されている。

【０００４】これらの要求に対して従来から、ＴＣＴテ
ストで評価される耐熱衝撃性等の向上のためにシリコー
ン化合物でエポキシ樹脂を変性して熱応力を低減させる
ことが検討されている。また、半田溶融液浸漬時の耐ク
ラック性の向上のためにリードフレームとの密着性の向
上等も検討されてきたが、その効果はいまだ充分ではな
い。

【０００５】そこで、本願発明者らは、プラスチックパ
ッケージが薄型化しても耐湿性、耐半田性、および耐熱
衝撃性に優れ、高信頼性をもつ半導体装置を得るため
に、金属箔によりプラスチックパッケージ表面を被覆す
ることを提案し、その方法として、半導体素子を封止す
る樹脂を金型を用いて成形加工する際に、金型の成形面
に金属箔材料を仮固定した後、樹脂を注入、成形するこ
とにより、プラスチックパッケージ表面に金属箔材料を
直接固着させる方法を提案している。その場合の金型成
形面への金属箔材料の仮固定方法としては、金型成形面
と接する金属箔材料面に接着剤層を設けて仮固定する方
法、あるいは接着剤層を設けずに真空吸着、磁力、重力
などの物理的手段により仮固定する方法がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に仮固定用の接着剤層が設けられた金属箔材料を、その
接着剤層を介して金型に仮固定した後、封止用樹脂を注
入、成形して、樹脂パッケージ表面を金属箔材料で被覆
した半導体装置を製造する場合において、その仮固定用
接着剤層と金型成形面との離型性、および仮固定用接着
剤の金型への糊残り（成形された樹脂パッケージを金型
から取り出した後に仮固定用接着剤の一部もしくは全部
が金型成形面に付着したまま残ること）による金型成形
面の汚れが問題となっている。

【０００７】本発明は、このような問題に対処するもの
で、樹脂パッケージ表面を金属箔材料で被覆した半導体
装置を製造する際に、仮固定用接着剤層と金型成形面と
の離型性を向上させ、かつ、同接着剤の金型成形面への
糊残りを低減させうる金属箔材料を提供し、あわせてそ
の金属箔材料により被覆された半導体装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明の金属箔材料および半導体装置は、それぞれ次のよ
うに構成したことを特徴とする。

【０００９】すなわち、本発明の金属箔材料は、半導体
素子を樹脂で封止してなる半導体パッケージの表面に固
着される半導体パッケージ被覆用金属箔材料において、
その金型成形面と接する側の表面に、♯２８０研磨ステ
ンレス鋼板への引張せん断接着強さが０．０８〜１２．
０ｋｇｆ／ｃｍ² である仮固定用の接着剤層を設けたこ
とを特徴とする。ここで、本発明でいう接着剤の引張せ
ん断接着強さとは、ＪＩＳ Ｋ６８５０に準じ、♯２８
０研磨ステンレス鋼板を接着した試験片を用いて、室温
（約２５°Ｃ）で引張速度が３００ｍｍ／分の条件で測
定した値を意味する。

【００１０】また、本発明の半導体装置は、その半導体
パッケージ表面に上述の金属箔材料を固着させたことを
特徴とする。上記金属箔材料は、成形時の樹脂温度や金
型温度に耐えうるように３００°Ｃ以上の融点を有する
ものでなければならないが、この条件を満たすものであ
れば特に金属の種類は限定されない。このようなものと
しては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、ニ
ッケルなどがあげられる。この種の金属箔材料の厚み
は、１μｍ〜３００μｍの範囲、好ましくは５μｍ〜２
００μｍの範囲に設定される。厚みが１μｍ以下のもの
はその取扱が困難であり、３００μｍを超えると半導体
素子を包む樹脂の厚さが減少し、射出時における樹脂の
流動性が悪くなる。

【００１１】また、上記仮固定用の接着剤層としては、
金型が高温になるため、例えば、ワックス類、フェノキ
シ樹脂、エチレン＝酢酸ビニル共重合体、ポリエステル
樹脂等の熱溶融性の接着剤、あるいはエポキシ樹脂等の
熱硬化性樹脂を用いることができる。接着剤層の厚みは
５μｍ〜１００μｍの範囲が好ましい。なお、この種の
接着剤層には粘着剤層も含まれる。

【００１２】この接着剤層に用いられる接着剤は、高温
に熱せられている金型に仮固定可能で、かつ、封止樹脂
注入時に注入樹脂の圧力による金属箔材料の流動を起こ
さないものでなければならない。また、パッケージ成形
後は、接着剤層での凝集破壊あるいは金属箔と接着剤層
との間の界面破壊を起こすことなく、金型成形面と接着
剤層との間の界面破壊により、金型から半導体装置を良
好な状態で離型させて取り出すことが可能でなければな
らない。これらの要求を満たすものとして、本発明で
は、仮固定用接着剤層を構成する接着剤として、♯２８
０研磨ステンレス鋼板への引張せん断接着強さが０．０
８〜１２．０ｋｇｆ／ｃｍ² 、好ましくは０．１０〜
５．０ｋｇｆ／ｃｍ² 、実用的には０．２〜１．０ｋｇ
ｆ／ｃｍ² の範囲である接着剤を用いる。

【００１３】一方、本発明の半導体装置は、例えば、半
導体素子を封止する樹脂を金型を用いてトランスファ成
形または射出成形により成形加工する際に同金型の成形
面に上記金属箔材料を仮固定し、その後に金型内へ樹脂
を注入して成形することにより得られる。この場合、仮
固定とは、金型の開閉動作によっても脱落せず、樹脂成
形後は金型から容易に剥離させうる程度の固着性を意味
する。上述した本発明の半導体パッケージ被覆用金属箔
材料は、金型成形面と接する側の表面に仮固定用の接着
剤層が設けられているので、その面を介して金型成形面
への仮固定を行うことができる。

【００１４】ここで、参考のために、本発明の金属箔材
料を用いた場合の半導体装置の製造方法の一例を図面を
参照しながら説明する。まず、図１の（Ａ）に示すよう
に、開かれた金型１、２の成形面に金属箔材料３を仮固
定する。次いで、同図（Ｂ）に示すように、封止すべき
半導体素子４にリードフレーム５を伴ったものを供給す
る。次に、同図（Ｃ）に示すように、金型１、２を閉じ
た後、その金型内に封止材料としての樹脂６を注入して
成形・硬化させる。硬化後、金型１、２を開いて、同図
（Ｄ）に示すように樹脂６の表面に金属箔材料３が固着
された半導体装置を取り出す。

【００１５】図２に金属箔材料３の構造例を模式的に拡
大して示す。ここに例示した金属箔材料３においては、
金属箔７の片面に金型成形面への仮固定用の接着剤層８
が設けられている。これは、上記金型１、２内へ樹脂６
を注入する際に金属箔材料３のセット位置が変化した
り、樹脂６が金属箔材料３と金型成形面との間に流れ込
んだりしないようにするためのものである。図示省略し
たが、金属箔７の裏面に封止用樹脂材料との接着性を強
化するアンカー用の下塗剤層（例えばシランカプリング
剤などでなる層）を設けてもよい。

【００１６】図３に、本発明半導体装置の構造の一例を
示す。ここに例示した半導体装置の外観的特徴は、金属
箔７の表面９が周囲の樹脂表面１０よりも陥没している
ことである。なお、図２（Ｄ）や図３は本発明の半導体
装置の一例を示したもので、本発明の半導体装置が図示
のものに限られないことは勿論である。例えば、これら
の図に示した半導体装置では半導体パッケージの両面に
金属箔材料３または金属箔７が固着されているが、本発
明の半導体装置には、半導体パッケージの片面にしか金
属箔材料または金属箔が固着されていないようなものも
含まれる。

【００１７】上記半導体素子の封止用樹脂材料としては
熱硬化性樹脂が用いられ、例えば、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹
脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファ
イド等があげられる。このなかでもエポキシ樹脂を使用
することが好ましい。その場合、エポキシ樹脂には、硬
化剤、硬化促進剤、充填剤等の従来公知の添加剤が配合
されエポキシ樹脂組成物として使用される。また、上記
熱硬化樹脂には、シリコーンオイル、ワックス類などの
金型に対して離型効果を有する離型剤を０．０１〜５重
量％含有させることができる。

【００１８】上記金属箔材料を用いてプラスチックパッ
ケージを被覆する場合、そのパッケージ表面積の２０％
以上を被覆するのが好ましく、特に８０％以上が好まし
い。２０％以上被覆することにより、得られる半導体装
置のＴＣＴテストにおける信頼性や半田溶融液浸漬時の
耐クラック性が向上し、特に８０％以上の場合にそのよ
うな性能の向上が著しいからである。

【００１９】さらに、半導体装置の製品名、製造ロット
番号等の個体識別情報は、成形前あるいは成形後に、プ
ラスチックパッケージ表面に記録されるが、本発明にお
いては、金属箔表面に記録されることが好ましい。この
個体識別情報は、一般的な方法であるレーザマーキン
グ、スタンプなどの方法により記録してもよい。また、
大量情報の記録を行う場合は、感光性樹脂を使用するこ
とが好ましい。この方法は、感光性樹脂を用いて金属箔
上に感光性樹脂層を形成し、これにマスクフィルムを介
した紫外線（ＵＶ）露光法等の方法により光を照射して
個体識別情報を記録するという方法である。上記感光性
樹脂は、アクリル系、エポキシ系、ポリイミド系の感光
性樹脂が挙げられ、このなかでも、耐熱性の観点から、
ポリイミド系の感光性樹脂を用いることが好ましい。ま
た、記録層の厚みは、０．１〜２０μｍ、好ましくは１
〜５μｍの範囲に設定される。金属箔表面に個体識別情
報を記録する場合、金属箔として、下記の特性（Ａ）あ
るいは特性（Ｂ）を有する金属箔を使用することが好ま
しい。 （Ａ）金属箔表面の光沢度が、ＪＩＳ Ｚ８７４１にお
いて７０〜２５０％の範囲である。 （Ｂ）平均表面粗さが、０．１〜１０μｍである。 このような金属箔を使用することにより、余分な反射光
の影響が除去され、広い角度から個体識別情報を正確に
認識することができる。また、よりコントラストを得る
ため、色材層を金属箔上に設けてもよい。

【００２０】

【作用】本発明の金属箔材料は、半導体素子を樹脂で封
止して半導体パッケージを成形加工する際に、金型の成
形面に仮固定された状態で樹脂注入されることにより、
そのパッケージ表面に固着される。その場合、本発明の
金属箔材料においては、その表面に、♯２８０研磨ステ
ンレス鋼板に対する引張せん断接着強さが０．０８〜１
２．０ｋｇｆ／ｃｍ² である接着剤層が設けられている
ので、その面を介して金型成形面への仮固定を行うこと
ができるとともに、その後の樹脂注入時に樹脂圧力によ
る金属箔材料の流動を生じさせることもない。また、成
形後においては、接着剤層での凝集破壊あるいは金属箔
と接着剤層との間の界面破壊を起こすことなく、金型成
形面と接着剤層との間の界面破壊により、金型から半導
体装置を離型させることができる。したがって、成形後
における金型との離型性が向上するので、接着剤層の糊
残りによる金型の汚れの問題も解消されることとなる。

【００２１】こうしてパッケージ表面に固着された金属
箔材料は、同パッケージ表面を被覆して樹脂の吸湿を防
ぐ。また、この金属箔材料の被覆により、ＴＣＴテスト
において評価される特性が向上し長寿命となる。さら
に、金属箔材料がパッケージを補強し、熱衝撃性を緩和
するため、半田溶融液に浸漬しても、パッケージクラッ
クの発生が防止されるようになる。

【００２２】また、上記金属箔材料の表面に個体識別情
報を記録しておいた場合には、これを情報記録ラベルと
して使用することができる。その場合、金属箔材料表面
に感光性樹脂により記録層を形成しておけば、大量情報
の記録や自動認識が可能となる。また、上記金属箔材料
において表面が特定の光沢度あるいは表面粗さを有する
ものを使用することにより、余分な反射光の影響等を除
去することができるので、個体識別情報の正確な認識が
可能となる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とあわせて説
明する。エポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子をトラ
ンスファ成形（条件：１７５°Ｃ×２分）により樹脂封
止してパッケージ表面に金属箔材料を固着させた半導体
装置を作製した。

【００２４】その場合、金属箔材料として、基材厚４０
μｍのアルミニウム材の上に後述する仮固定用接着剤層
（厚み５０μｍ）を設けたものを使用し、まず、これを
その接着剤層を介して成形装置（図示せず）における金
型の成形面上に仮固定した（図１の（Ａ）参照）。次
に、金型内に半導体素子をセットした上で通常の手法で
封止用の樹脂を同金型内に導入して成形を行った（図１
の（Ｂ）および（Ｃ）参照）。こうして得られた半導体
装置においては、図３に示すように、アルミニウム箔の
表面は周囲の封止樹脂表面よりも陥没していた。

【００２５】なお、ここで製作したパッケージは８０ピ
ン４方向フラットパッケージ（８０pin ＱＦＰ、サイズ
２０ｍｍ×１４ｍｍ×２ｍｍ）であり、ダイパッドサイ
ズは８ｍｍ×８ｍｍである。また、使用したアルミニウ
ム材は、サイズが１８ｍｍ×１２ｍｍものであり、これ
をパッケージの両面に固着させた。

【００２６】以上の場合において、各実施例および比較
例では、金属箔材料として、以下に示すようなアルミニ
ウム材を使用した。 〔実施例１〕アルミニウム箔の片面に♯２８０研磨ステ
ンレス鋼板に対する引張せん断接着強さが０．１０ｋｇ
ｆ／ｃｍ² である接着剤を、金型への当該金属箔材料の
仮固定用接着剤層として設けたアルミニウム材。 〔実施例２〕アルミニウム箔の片面に♯２８０研磨ステ
ンレス鋼板に対する引張せん断接着強さが１０ｋｇｆ／
ｃｍ² である接着剤を、金型への当該金属箔材料の仮固
定用接着剤層として設けたアルミニウム材。 〔比較例１〕アルミニウム箔の片面に♯２８０研磨ステ
ンレス鋼板に対する引張せん断接着強さが０．０５ｋｇ
ｆ／ｃｍ² である接着剤を、金型への当該金属箔材料の
仮固定用接着剤層として設けたアルミニウム材。 〔比較例２〕アルミニウム箔の片面に♯２８０研磨ステ
ンレス鋼板に対する引張せん断接着強さが１５ｋｇｆ／
ｃｍ² である接着剤を、金型への当該金属箔材料の仮固
定用接着剤層として設けたアルミニウム材。

【００２７】ここで、接着剤の引張せん断接着強さとし
て示した値は、上述したようにＪＩＳ Ｋ６８５０に準
じ、♯２８０研磨ステンレス鋼板を接着した試験片を、
室温（約２５°Ｃ）のもとで引張速度３００ｍｍ／分の
速さで引っ張って測定した値である。

【００２８】上記実施例１、２および比較例１、２の各
々について、当該アルミニウム材をその接着材層を介し
て金型上に仮固定した後、金型内に封止樹脂を注入して
半導体装置を成形し、そのときの仮固定用接着剤層の凝
集破壊による金型への糊残り（金型汚れ）、および金型
との離型性を観察した。また、成形時のアルミニウム材
の金型への接着不良による半導体装置の成形不良を調べ
た。その結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】同表に示すように、本発明の各実施例で
は、接着剤層による金型汚れや、金型せの接着不良よる
成形不良は全くなく、また金型との離型性も良好であっ
た。これに対して、比較例１では、接着剤層の金型への
接着不良による成形不良が多く発生し、また比較例２で
は、接着剤層による金型汚れが著しく、金型との離型性
も不良であった。こうして、本発明の実施例１、２によ
れば、接着剤層による金型汚れや金型への接着不良によ
る成形不良を有効に防止することができるとともに、金
型との離型性も良好となることが確認された。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、半導体
素子を樹脂で封止して半導体パッケージを成形加工する
際に、金属箔材料の表面に設けられた所定の接着剤層を
介して金型成形面への仮固定を行うことができるととも
に、成形後の金型との離型性を向上させることができる
ので、接着剤層の糊残りによる金型の汚れを防止するこ
とができる。

【００３２】そして、封止樹脂の成形加工にパッケージ
表面に固着された本発明の金属箔材料は、同パッケージ
表面を被覆して樹脂の吸湿を防ぐ。また、この金属箔材
料の被覆により、ＴＣＴテストにおいて評価される半導
体装置の特性が向上し長寿命となるとともに、金属箔材
料がパッケージを補強して熱衝撃性を緩和するため、半
田溶融液に浸漬しても、パッケージクラックの発生が防
止されるようになる。

【００３３】さらに、金属箔材料の表面に個体識別情報
を記録しておいた場合には、これを情報記録ラベルとし
て使用することができる。その場合、金属箔材料表面に
感光性樹脂により記録層を形成しておけば、大量情報の
記録や自動認識が可能となる。また、上記金属箔材料に
おいて表面が特定の光沢度あるいは表面粗さを有するも
のを使用することにより、余分な反射光の影響等を除去
することができるので、個体識別情報の正確な認識が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明半導体装置について、その製造方法の一
例を説明するために使用した工程図

【図２】本発明半導体パッケージ被覆用金属箔材料の構
造の一例を模式的に示す図

【図３】本発明半導体装置の構造の一例を模式的に示す
断面図

【符号の説明】

１、２・・・金型 ３・・・金属箔材料（アルミニウム材） ４・・・半導体素子 ６・・・封止用樹脂 ８・・・接着剤層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子を樹脂で封止してなる半導体
   パッケージの表面に固着される金属箔材料であって、そ
   の表面に、♯２８０研磨ステンレス鋼板への引張せん断
   接着強さが０．０８〜１２．０ｋｇｆ／ｃｍ² である接
   着剤層が設けられていることを特徴とする半導体パッケ
   ージ被覆用金属箔材料。
2. 【請求項２】 半導体素子を封止する樹脂を金型を用い
   て成形加工する際に同金型の成形面に仮固定され、その
   後の金型内への樹脂の注入、成形により半導体パッケー
   ジ表面に固着される金属箔材料であって、その表面に、
   金型成形面への仮固定用の接着剤層として、♯２８０研
   磨ステンレス鋼板への引張せん断接着強さが０．０８〜
   １２．０ｋｇｆ／ｃｍ² である接着剤層が設けられてい
   ることを特徴とする半導体パッケージ被覆用金属箔材
   料。
3. 【請求項３】 接着される半導体パッケージに関する個
   体識別情報が表面に記録されているラベルであることを
   特徴とする請求項１または２に記載の半導体パッケージ
   被覆用金属箔材料。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の金属箔
   材料が半導体パッケージ表面に固着されていることを特
   徴とする半導体装置。