JPS61209366A - 樹脂封止形半導体装置の信頼性試験方法 - 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 本発明は樹脂封止形半導体装置（以下モールド素子と略
記する）の信頼性試験、詳しくは、同モールド素子の劣
化促進を伴なう信頼性試験方法に関するものである。

従来の技術 従来は完成したモールド素子をそのままＪＩＳ等に標準
化された信頼性試験方法にのっとって試験を実施してき
た。この場合主として耐久性試験及び環境試験を行なう
が、その主な目的を第６図。

第６図により説明する。

第６図は半導体集積回路装置（ＩＣ）を例にとったモー
ルド素子の断面図を示したもので、１はモールド素子本
体、４はリードワイヤ、５はリードフレイム、６はＩ（
ｊチップ、７はモールド樹脂であｆｉ、ＩＣチップ部６
の拡大したものが第６図である。第６図において、４は
ＩＣチップからの引出しワイヤ、８は蒸着金属配線、６
はＩＣチップ基板、９は保護膜％１ｏは絶縁膜、７は上
記すべてを包むように樹脂材料である。

信頼性試験では保護膜９の局部９ムよシ入った不純物イ
オンによる特性の劣化、同他の局部９Ｂよシ入った不純
物イオンによる電極配線８の断線劣化、リードワイヤ４
と蒸着金属配線８のコンタクト劣化等を高温実動作耐久
性試験、高温逆バイアス耐久性試験、高温高湿バイアス
試験、高温高湿保存試験等の耐久性試験及び環境試験で
実施してきた。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の試験方法では材料、工法の向上による
故障発生率の減少にともない、試験時間の長期化が進む
と同時に微細欠陥の早期発見が困難であった。

本発明はかかる欠点を改善するためになされた、　　も
ので、簡易な前処理方法を導入することにょシ、微細欠
陥の検出及び試験時間の短縮方法を提供することを目的
としている。

問題点を解決するための手段 本発明は、前記の目的を達成せんがため、信頼性試験を
実施する直前に、大気圧もしくは高圧下で高湿状態にさ
らすかまたは高圧下で溶液中に浸漬して、チップ表面に
液体を浸透させた後前記液体の沸点以上に加熱処理を施
し、前記液体の気化圧を利用して、チップ表面の微細欠
陥を拡大かつ高圧により不純物イオンをその欠陥の中に
押し込む処理を行なうものである。

作用 本発明は上記した構成により、前処理と従来の信頼性試
験法を組み合せることにより、チップ表面の微細欠陥の
検出及び信頼性試験時間の著しい短縮を得ることができ
る。

実施例 次に本発明の一実施例を第１図のブロックダイヤグラム
により説明する。

第１図において、モールド素子１に対して、本来の信頼
性試験を実行するまでに、液体浸入処理、および液体気
化処理を事前、なるべくは直前に行う。

液体浸入処理はモールド素子１を大気圧もしくは高圧下
で高湿状態にさらすか、または高圧化で溶液中に浸漬し
て、水蒸気や溶液を意識的にチップ表面に浸入せしめる
。この場合高湿条件は、８５°Ｃ１９６％ＲＨ，蒸気加
圧（４気圧１４２°Ｃ１００％ＲＨ）が適当であり、ま
た、液体浸漬条件は、溶液（アルコール等）中に浸漬し
て高圧ガス（Ｈ・ガス、４気圧）下で浸入させる等の適
当な条件を設定する。

第２図は高湿条件設定用設備の一例を概略断面図で示す
もので、圧力釜の内部で、モールド素子１を高圧溶液１
２上に保存させたものである。この場合、モールド素子
１は第６図に示す通りのものであり、液体は樹脂７を直
接透過するもの、あるいはリードフレーム６と樹ｎ旨７
との界面よシ浸入し、さらにリードワイヤ４と樹脂７と
界面に沿って、ＩＣチップ６の表面に到る。処理時間は
処理方法９条件とのからみで適切なものを設定する。

第１図において、液体浸入処理を行った後、前記液体の
気化処理を行なうが、この場合、浸入、せしめた溶液の
沸点以上に加熱処理を施す必要が有り、できるだけ急激
な温度上昇になる方法を取ることが望ましい。加熱手段
は、７０ロカーボン。

シリコンオイル、溶融はんだ等の高温液体への直接浸漬
、またはヒータによる加熱、赤外線加熱等の高温雰囲気
にさらすなどのうちから、いずれか適切なものを設定す
れば良いが、前記理由によシ、前者つまり、高温液体へ
の直接□浸漬の方が望ましい。

第３図にその一実施例の過程説明図を示す。

１３は溶融はんだであシ、例えば２６０．’Ｃの鉛−錫
合金はんだ浴にモールド素子１を３０秒間直接浸漬する
。処理温度や処理時間については、樹脂の種類、チップ
の回路性能等により適当に設定すれば良い。

この処理によりチップ表面に浸入した液体が沸点以上の
高温にさらされ、瞬時に気化する。この時急激な体積膨
張を起こすが、チップ底面は樹脂材料でモールドされて
いるため、この変化を外に逃がすことができず、高圧ガ
スとなって、チップ表面の保護膜特にピンホール、微小
クラック等欠陥のあるところに集中的に気化圧がかかシ
、これらの欠陥部分を拡大または破壊する。また同時に
これらの欠陥の中に不純物イオンを高圧でたたき込むこ
とにもなる。このことを、第６図示のモールド素子で対
応させてみると、保護膜９の表面に付着した液体が高温
に加熱されて高圧のガスとなり、同保護膜９の局部９ム
や同９Ｂにおいて、その膜質の弱い部分に集中して、こ
れらの欠陥を拡大または破壊する。たとえば、同腹の局
部９Ｂの弱い部分が速進または破壊されると電極配線劣
化断線につながシ、また、別の局部９人の弱い部分が速
進または破壊されるとＭＯ３形半導体装置のＶ、やバイ
ポーラ形半導体装置のｈ□等の特性変動につながる。さ
らに、保護膜９の表面だけでなく、ワイヤ４と電極配線
８の界面にも強いガス圧を加え、その接触部の劣化を速
進する。

以上の過程で前処理したモールド素子を、信頼性試験に
適用すると、前処理によシ行われた欠陥部分の速進また
は破壊や、意識的にたたき込まれた不純物イオンにより
、故障発生が著しく早くなり、試験時間の短縮が図れる
。また従来発見できなかった微細な故障の発見が可能と
なる。

第４図はモールド素子に本発明の前処理を施し友ものと
、施さないものとに対し、高温高湿バイアス試験および
高温動作耐久性試験を行い、その結果を比較したものを
示すもので、縦軸に累計数ｆｉ１００分率、横軸は試験
時間を表わすワイブルチャートである。

図中人、ム′は１６０°Ｃ実動作による耐久性試験の結
果、Ｂ　、　Ｂ’は８６°Ｃ１８５％ＲＨの高温高湿バ
イアス試験の結果であり、それぞれの試験条件は、信頼
性試験で一般に採用されている。この試験結果のうち、
実線で示す人、Ｂはモールド素子を３気圧飽和水蒸気圧
のもとに２０時間保存し、しかる後２６０°Ｃの溶融ハ
ンダの中に３０秒浸漬処理をしたものの例を示し、破線
で示すＡ′、Ｂ′はこれらの処理をしていないものを示
す。

この図で明らかなように前処理をほどこした実線で示す
ム、Ｂとも、前処理を施さない破線で示すＡ′、Ｂ′の
方より故障発生率が高く、試験時間を短縮できることを
示している。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、モール
ド素子を信頼性試験を実施する前に、液体浸入処理と液
体気化処理の２種類の処理による前処理を施すことによ
り、信頼性試験を短縮でき、また微細欠陥を検出する方
法として、実用的できわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロックダイヤグラム、
第２図は本発明処理の液体浸入処理例を示す設備概要断
面図、第３図は同じく液体気化処理例を示す溶融はんだ
浸漬過程説明図、第４図は本発明の詳細な説明するため
の高温実動作耐久性試験結果及び高温高湿バイアス試験
結果を示すワイプルチャート、第５図は樹脂封止彫工Ｃ
のチップ断面図、第６図は第６図に示すＩＣチップ近傍
の拡大断面図である。 １・・・・・・モールド素子、４・・・・・・リードワ
イヤ、６・・・・・・リードフレイム、６・・・・・・
ＩＣチップ、７・・・・・・モールド樹脂、８・・・・
・・蒸着金属配線、９・・・・・・保護膜、１０・・・
・・・絶縁膜、１２・・・・・・高圧溶液、１３・・・
・・・溶融はんだ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏、１１男　ほか１名
第１図 第２図 ４η 第３図 ワイブルテペート ｔ　　（／ＬγＳ）−一一一 ５−ｍ−ワード７レイム 第　６ｒＩＡ ４−一−ν−ドフイヤ ５−−ワー）″７レイム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 樹脂封止した半導体装置において、耐久性試験及び環境
   試験を実施する直前に、大気圧もしくは高圧下で高湿状
   態にさらすか、または高圧下で溶液中に浸漬して、チッ
   プ表面に液体を浸透させた後、加熱処理を施し、前記液
   体の気化圧を利用して、微細欠陥の検出を行なうことを
   特徴とする樹脂封止形半導体装置の信頼性試験方法。