JP3364328B2 - 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂封止型半導体装置
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴ない樹
脂封止型半導体装置は、そのパッケージの大型化が進む
一方、実装スペースの微細化に伴い薄型化の傾向を強め
ており、この傾向は、今後益々強くなっていくと考えら
れる。また、パッケージの種類が益々多様化する結果、
樹脂封止型半導体装置の品種は多くなるが、品種それぞ
れの生産量は少なくなるという傾向があり、これらに対
応した樹脂封止型半導体装置の製造方法が望まれてい
る。

【０００３】従来、樹脂封止型半導体装置はトランスフ
ァ成形法によって封止されていた。この方法は、エポキ
シ樹脂、硬化剤およびフィラー等を主体にしたエポキシ
成形材料の粉末からなるタブレットを加熱溶融させ、ト
ランスファ成形機を用いて金型に注入し、高温高圧状態
で成形して、硬化したエポキシ樹脂組成物によって、た
とえばリードフレームに搭載された半導体素子を封止す
る方法である。この方法は、エポキシ樹脂組成物が素子
を完全に覆うため密閉性に優れており、また金型で緻密
に成形するためパッケージの外観も良好である。したが
って、現在ではほとんどの樹脂封止型半導体装置はトラ
ンスファ成形法によって封止されている。しかしながら
トランスファ成形法においては、半導体素子の薄型化な
どの傾向に対応して半導体素子への応力を低減する観点
から、封止樹脂の低弾性率化、低熱膨張率化を目指して
いろいろな試みがなされているものの、低弾性率、低熱
膨張率を有し、かつ、パッケージ精度が高く、実装時の
パッケージクラック性に優れ、十分な信頼性を得ること
のできる封止樹脂は見出だされていないのが実情であ
る。

【０００４】また、従来のトランスファ成形法では、薄
型パッケージに対応した高信頼性の樹脂封止方法が見出
だされていないのが実情である。とくに薄型化が進み、
パッケージ厚が 1mm以下程度になると、溶融した樹脂の
流れによって、半導体素子とリードフレームとを接続す
るボンディングワイヤーが変形を起こし、隣接するボン
ディングワイヤーとの接触が生じやすくなる。さらに、
半導体素子の大型化に伴い、ダイパットのサイズが大き
くなり、ダイパットの上下での樹脂の流速のずれにより
傾いたり、未充填が発生したり、また、内部に発生した
ボイドにより耐湿性が低下するという問題があった。な
おこのような問題は、ワイヤーボンディング法を採用し
た場合、フィルムキャリアーなどのリード先端にバンプ
等を介して直接、半導体素子との電気接続を行ういわゆ
るインナーリードボンディング法を採用した場合におい
ても同様であった。たとえば、樹脂封止時のボンディン
グワイヤーのショート対策とパッケージの薄型化とし
て、ボンディングワイヤーに絶縁被膜を施してボンディ
ングワイヤーを平坦に変形するように樹脂封止する方法
が提案されているが（特開昭61-184839 号公報）、充分
な信頼性を有した製造方法とは言えなかった。

【０００５】さらに、製造工程のインライン化の問題が
ある。すなわち半導体装置の製造工程では全自動化が進
んでおり、一本のラインで自動化して無人化されている
ものもある。しかし従来のトランスファ成形では半導体
デバイスの封止工程のインライン化は困難であり、ライ
ンをはずし、バッチ処理で製造が行われており、封止工
程をインライン化することが可能な新たな生産様式が求
められている。

【０００６】また、パッケージの種類も今後益々多様化
し、従来のトランスファ成形法で十分な対応ができなく
なることが予想される。このような状況の中で、多品種
少量生産ができるフレキシブルな生産様式の開発が望ま
れている。上述したように、従来のトランスファ成形法
は、封止工程のインライン化には、不向きであるうえ、
今後のパッケージの大型化、薄型化に対応することも困
難なためこれに代わる新しい生産様式が望まれている。

【０００７】そこで、封止工程のインライン化が可能
で、しかもパッケージの大型化、薄型化に適し、パッケ
ージ精度が高くかつパッケージの高信頼性の要求にも対
応した樹脂封止型半導体装置として、外部リード構成体
に接続された半導体素子の少なくとも能動面側に未硬化
樹脂からなる封止用樹脂成形体を配置し、前記未硬化樹
脂からなる封止用樹脂成形体を前記半導体素子に加圧し
ながら硬化させる封止方法が提案されている（特開平4-
340258号公報）。

【０００８】図２３および図２４に、このような従来の
封止用樹脂成形体を使用する樹脂封止型半導体装置の製
造工程の縦断面図を示す。この方法では、半導体素子５
およびフィルムキャリアーまたはリードフレームなどか
らなる外部リード構成体に対して均一に封止用樹脂成形
体１および２を当接せしめた状態で、熱または光により
未硬化樹脂を溶融した後加圧硬化させて半導体素子５の
封止が行われる。なお図２３および図２４において、４
はバンプ、６は接着性樹脂などからなるマウント剤層、
７はフイルムキャリア、９はリードフレーム８の一部を
なすダイパッド、１０はリードフレーム８と半導体素子
５とを接続するボンディングワイヤーである。この方法
によれば、封止用樹脂成形体１および２があらかじめ半
導体素子５および外部リード構成体に対して当接せしめ
られた状態で封止が行われるため、トランスファ成形法
に比べて、未硬化樹脂の溶融時の粘度が大きくても良好
かつ緻密に封止を行うことができる。また、このように
未硬化樹脂が良好な状態で溶融硬化するため、得られた
パッケージの機械的強度が高く、半導体素子５に対して
パッケージが小さい場合や、パッケージが 1mm以下程度
の薄型パッケージの場合にもクラックの発生もなく良好
に前記半導体素子５を封止することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、従来のトランスファ成形法で樹脂封止されたパ
ッケージと同様にパッケージを実装する際、吸湿した水
分の影響などによるパッケージクラックが発生し製品の
信頼性を低下させるなどの問題があった。

【００１０】また、半導体封止工程のインライン化を目
的として、封止用樹脂の搬送装置を設けて半導体素子５
に封止用樹脂成形体１および２を固定する、成形に用い
る金型内に封止用樹脂成形体１および２を搬送しセッテ
ィングするなどの方法を試みているが、前者にあっては
複雑な封止樹脂の搬送装置が必要になったり、搬送時に
半導体素子から仮止めした封止樹脂成形体が落下する、
後者にあっては封止樹脂を軟化させるための加熱槽の設
置や、加熱により封止樹脂の反応が進行し粘度が上がる
などの問題がある。

【００１１】未硬化樹脂を用いて上下方向から加圧する
と、上下方向にとくに大きな応力がかかり、これにより
インナーリードボンディングを用いた場合には、図２３
（ｂ）に示すようにリード３の上下方向の変形が生じ易
くこれにより半導体素子５の端部にリード３が接触し短
絡を生じるという問題があった。

【００１２】また、ワイヤーボンディング方法を用いた
場合には、図２４（ｂ）に示すようにリードフレーム３
と半導体素子５とを接続するためのボンディングワイヤ
ー７が変形して隣接するワイヤーどうしの接触が発生
し、さらに変形すると半導体素子５に接触したり、ダイ
パット９に接触するという問題があった。このような問
題は、とくに加熱槽などで加熱により増粘した未硬化樹
脂を使用した場合にとくに生じ易かった。

【００１３】また、成形に際して高価な金型を必要とす
る、長時間のキュアー時間を必要とするなど成形性や生
産性が向上しないという問題があった。

【００１４】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、樹脂封止型半導体装置の薄型化、高集
積化に際して短絡不良等の素子不良が生ずることなく、
実装後の耐湿信頼性に優れ、半導体封止工程のインライ
ン化が可能で封止工程で搬送する封止樹脂の落下がな
く、複雑な封止樹脂の搬送装置および封止樹脂の加熱槽
の必要もないので製造工程が簡略で、生産効率が高く、
しかも長期にわたって良好な信頼性を有する樹脂封止型
半導体装置およびその製造方法を提供することを目的と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の樹脂封止
型半導体装置の製造方法は、封止用凹型樹脂成形体を成
形する工程と、この成形された封止用凹型樹脂成形体
を、縁部を外部リードと対向させて半導体素子の少なく
とも一面に配置する工程と、封止用凹型樹脂成形体を前
記半導体素子の外部リードに対して加圧しながら硬化さ
せる工程とからなる樹脂封止型半導体装置の製造方法で
あって、封止用凹型樹脂成形体を成形する工程が、加熱
された凹型の金型内で封止用樹脂成形体を加熱して外周
面が硬化樹脂からなり少なくとも封止面が未硬化樹脂か
らなる凹型樹脂成形体を成形する工程であることを特徴
とする。この第１の製造方法によって得られる第１の樹
脂封止型半導体装置は、少なくとも半導体素子の一面が
封止用樹脂組成物と接していない中空部分を有すること
を特徴とする。

【００１６】本発明の第２の樹脂封止型半導体装置は、
半導体素子が封止用樹脂組成物で封止されてなる樹脂封
止型半導体装置であって、半導体素子と内部リード構成
体を介して電気的に接続された外部リード構成体が封止
用樹脂組成物からなる封止用樹脂成形体を前記内部リー
ド構成体から離間させて仮止めする仮止め部を有するこ
とを特徴とする。また、本発明の第２の樹脂封止型半導
体装置の製造方法は、半導体素子と、この半導体素子と
内部リード構成体を介して電気的に接続された仮止め部
を有する外部リード構成体と、この外部リード構成体上
に設けられた仮止め部に前記内部リード構成体から離間
させて未硬化樹脂成形体を配置する工程と、未硬化樹脂
成形体を加圧しながら硬化させることにより半導体素子
を樹脂封止する工程とからなることを特徴とする。

【００１７】本発明の第３の樹脂封止型半導体装置は、
半導体素子が封止用樹脂組成物で封止されてなる樹脂封
止型半導体装置であって、半導体素子、この半導体素子
と電気的に接続された外部リード構成体および内部リー
ド構成体の少なくとも１つは樹脂で固定されていること
を特徴とする。また本発明の第３の樹脂封止型半導体装
置の製造方法は、半導体素子と、この半導体素子と電気
的に接続された内部リード構成体および外部リード構成
体上に未硬化樹脂成形体を配置する工程と、未硬化樹脂
成形体を加圧しながら硬化させることにより半導体素子
を樹脂封止する工程とからなる樹脂封止型半導体装置の
製造方法であって、未硬化樹脂成形体を配置する工程
が、半導体素子、この半導体素子と電気的に接続された
外部リード構成体および内部リード構成体の少なくとも
１つを硬化樹脂で硬化した後、未硬化樹脂成形体を配置
することを特徴とする。

【００１８】本発明の第１の樹脂封止型半導体装置に係
わる中空部分を有する封止構造としては、半導体素子の
上下に中空部分を有する構造、半導体素子の能動面のみ
に中空部分を有する構造、半導体素子の能動面に中空部
分を有し、裏面は非中空部分とする構造などを挙げるこ
とができる。

【００１９】このような中空部分を有する封止構造は、
凹型樹脂成形体を外部リードに対して加圧しながら硬化
させることにより得ることができる。たとえば半導体素
子をボンディングワイヤーやバンプを介してリードフレ
ームやフィルムキャリヤーなどの外部リード構成体に接
続し、これを封止用凹型樹脂成形体により圧着または圧
縮成形することにより、中空部分を有する樹脂封止型半
導体装置を得ることができる。

【００２０】外周面が硬化樹脂からなり少なくとも封止
面が未硬化樹脂からなる封止用凹型樹脂成形体の製造方
法は、加熱された凹型の金型に未硬化樹脂成形体を配置
して樹脂を軟化させ凹型の金型形状に成形させる方法に
より硬化樹脂成形体と未硬化樹脂成形体の一体化された
ものが作製できる。未硬化状態および硬化状態は金型温
度と成形時間の設定により自由に選択することができ
る。さらにパッケージ精度を必要とする場合は、上下の
金型を用いて加圧し成形することにより凹型成形体を作
製することができる。圧着時リードに接触する部分は未
硬化樹脂成形体から構成されており、この未硬化樹脂成
形体は溶融状態から硬化し、リード部の固定と上下樹脂
層の一体化された中空樹脂パッケージが作製できる。

【００２１】具体的に本発明の第１の樹脂封止型半導体
装置の製造方法の態様としては、以下の態様を挙げるこ
とができる。 １）外部リード構成体に電気的に接続された半導体素子
の少なくとも能動面側または裏面側に、あらかじめ金型
内で封止用樹脂成形体を加熱して形成された凹型樹脂成
形体を配置し、この凹型樹脂成形体を外部リードに対し
て加圧しながら硬化させて半導体素子の封止を行う封止
工程を備えた中空樹脂封止型半導体装置の製造方法、 ２）ボンディングワイヤーを介して外部リード構成体に
電気的に接続された半導体素子の少なくとも能動面側に
凹型樹脂成形体を配置し、この凹型樹脂成形体を外部リ
ードに対して加圧しながら硬化させて半導体素子の封止
を行う封止工程を備えた中空樹脂封止型半導体装置の製
造方法、 ３）バンプを介して外部リード構成体に電気的に接続さ
れた半導体素子の少なくとも裏面側に凹型樹脂成形体を
配置し、この凹型樹脂成形体を外部リードに対して加圧
しながら硬化させて半導体素子の封止を行う封止工程を
備えた中空樹脂封止型半導体装置の製造方法、 ４）外部リード構成体に電気的に接続された半導体素子
の少なくとも能動面側または裏面側に凹型樹脂成形体を
配置し、この凹型樹脂成形体を外部リードに対して加圧
しながら硬化させて半導体素子の封止を行う封止工程を
備えた中空樹脂封止型半導体装置の凹型樹脂成形体が硬
化樹脂層と未硬化樹脂層の一体化された凹型樹脂成形体
からなる中空樹脂封止型半導体装置の製造方法、 ５）前述の４）において、硬化樹脂層と未硬化樹脂層が
同一樹脂組成物の一体化された凹型樹脂成形体からなる
中空樹脂封止型半導体装置の製造方法。

【００２２】本発明において用いられる封止用凹型成形
体はイオン性不純物の低減された樹脂系がとくに好まし
い。使用できる樹脂単体は、熱硬化性樹脂、光硬化性樹
脂、エンジニアリングプラスチックス等を挙げることが
できる。熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂、マレイミド樹脂、シリコーン樹
脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル
樹脂、その他などが挙げられる。これらの樹脂は単独で
用いても組み合わせてもよく、またこれらの樹脂の中に
硬化剤、硬化促進剤、難燃化剤、充填剤、着色剤、可塑
剤、低応力添加剤、その他各種添加剤を含有したもので
もよい。

【００２３】熱硬化性樹脂の中でも素子への接着性の高
い樹脂としてエポキシ樹脂が好ましく、とくに下記の一
般式（I ）で示されるビフェニル型のエポキシ樹脂、オ
ルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂、一般式（II）
で示されるトリス（ヒドロキシフェニル）メタン系エポ
キシ樹脂が好ましい。これらのエポキシ樹脂は、本発明
に係わる硬化物の接着性を向上するだけでなく、耐熱衝
撃性を向上させる作用も有する。また、耐湿信頼性に優
れており好ましい。

【００２４】

【化１】 ここで、各Ｒは有機基を表す。一般式（I ）で示される
エポキシ樹脂の具体例を示すと、 4,4´- ビス（2,3-エ
ポキシプロポキシ）ビフェニル、 4,4′- ビス（2,3-エ
ポキシプロポキシ）-3,3′-5,5′- テトラメチルビフェ
ニル、 4,4′- ビス（2,3-エポキシプロポキシ）-3,3′
-5,5′- テトラメチル-2- クロロビフェニル、 4,4′-
ビス（2,3-エポキシプロポキシ）-3,3′-5,5′- テトラ
メチル-2- ブロモビフェニル、 4,4′-ビス（2,3-エポ
キシプロポキシ）-3,3′-5,5′- テトラエチルビフェニ
ル、 4,4′- ビス（2,3-エポキシプロポキシ）-3,3′-
5,5′- テトラブチルビフェニル、4,4′- ビス（2,3-エ
ポキシプロポキシ）-3,3′-5,5′- テトラフェニルビフ
ェニル等を挙げることができる。また、接着性が高いエ
ポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールＦ型エポキシ樹脂等も好ましい。

【００２５】さらに耐クラックを向上するために、下記
の一般式（II）で示される３官能型のエポキシ樹脂を使
用することが好ましい。

【化２】 ここで、Ｒ₁ およびＲ₂ は有機基を表す。一般式（II）
で示されるエポキシ樹脂の具体例としては、EPPN-502
（日本化薬製商品名、軟化点70℃、エポキシ当量170
）、 YL-932H（油化シェル製商品名、軟化点63℃、エ
ポキシ当量171 ）、 ESX-221（住友化学製商品名、軟化
点85℃、エポキシ当量210 ）等を挙げることができる。

【００２６】光硬化性樹脂としては、ポリエステルアク
リレート、エポキシアクリレート、ポリウレタンアクリ
レート、ポリエーテルアクリレート、オリゴアクリレー
ト、アルキッドアクリレート、ポリオールアクリレート
等を挙げることができる。また、これら光硬化性樹脂の
光開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、
ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインア
ルキルエーテル、ベンジルメチルケタール、テトラメチ
ルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類、アゾ
化合物類等を挙げることができる。

【００２７】エンジニアリングプラスチックス類として
は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエー
テルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリヒドロキシフェニレンエ
ーテル（ＰＰＯ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、
ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアリレートやポ
リオキシベンゾイルなどの芳香族ポリエステル系類、ポ
リメチルペンテン、液晶ポリマー、ポリアセタール、ポ
リカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン
（ＡＢＳ）、ナイロン６やナイロン６６などのポリアミ
ド類、エチレン−四フッ化エチレン共重合体やポリテト
ラフルオロエチレンなどのフッ素系高分子等を挙げるこ
とができる。

【００２８】本発明に使用することのできる硬化剤とし
ては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラッ
ク樹脂、フェノールアラルキル樹脂、アリルフェノール
ノボラック樹脂、ナフトール型ノボラック樹脂、トリス
（ヒドロキシフェニル）アルカン系化合物等を挙げるこ
とができる。

【００２９】本発明に使用することのできる低応力添加
剤としては、シリコーン系ゴム、メチルメタアクリレー
トブタジエンスチレン共重合体（ＭＢＳ）、アクリロニ
トリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）等を挙げ
ることができる。

【００３０】本発明に使用することのできる充填剤とし
ては、石英ガラス、溶融シリカ、結晶性シリカ、ガラ
ス、タルク、アルミナ、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシ
ウム、硫酸バリウム、マグネシア、窒化ケイ素、窒化ホ
ウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグ
ネシウム、酸化ベリリウム、雲母、金属等、表面を酸化
防止処理したアルミニウム粉末、銅粉末等の各種金属の
粉末およびそれらの合金粉末等があり、これらを破砕
状、片球状、亜球状、薄片状に加工したものを挙げるこ
とができる。

【００３１】本発明に使用することのできる硬化促進剤
は、封止用有機樹脂成分の硬化反応を促進することので
きるものであれば、とくに制限なく使用することができ
る。エポキシ樹脂を例にとれば、硬化促進剤はたとえば
各種のアミン類、イミダゾール類、ジアザビシクロアル
ケン類、有機ホスフィン類、金属キレート類を挙げるこ
とができる。具体的には、アミン類として、N,N-ジメチ
ルシクロヘキシルアミン、N-メチルジシクロヘキシルア
ミン、トリエチレンジアミン、ジアミノジフェニルスル
ホン、ジメチルアミノメチルフェノール、ベンジルジメ
チルアミン、トリスジメチルアミノメチルフェノール等
を、イミダゾール類として、2-メチルイミダゾール、2-
フェニルイミダゾール、ヘプタデシルイミダゾール、2-
ヘプタデシルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-
エチル -4-メチルイミダゾール等を、ジアザビシクロア
ルケン類として、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0) ウンデセ
ン-7(DBU) 、DBU のフェノール塩（たとえば、U-CAT SA
No.1)等を、有機ホスフィン類として、トリフェニルホ
スフィン(TPP) 、トリブチルホスフィン、トリシクロヘ
キシルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等を挙
げることができる。また、金属キレートル類としては A
l キレート、 Zr キレートなどがある。

【００３２】これらの硬化促進剤のなかで、得られた樹
脂封止型半導体装置が優れた電気特性を示すトリフェニ
ルホスフィン(TPP) 、ヘプタデシルイミダゾールがとく
に好ましい。

【００３３】本発明に使用することのできる難燃剤は、
ハロゲン系、リン系、無機系の難燃剤を使用することが
できる。ハロゲン系難燃剤は、主に臭素系と塩素系とに
大別される。好ましい臭素系の難燃剤としては、臭素化
ビスフェノール A型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフ
ェノールA(TBA)、2,2-ビス (4-ヒドロキシ-3,5- ジブロ
モベンゼン(HBB) 、トリス（2,3-ジブロモプロピル）イ
ソシアヌレート(TAIC-6B) 、2,2-ビス（4-ヒドロキシエ
トキシ-3,5- ジブロモフェニル）プロパン(TBA-EO)、デ
カブロモジフェニルオキサイド(DBDPO) 、含ハロゲンポ
リフォスフェート等がある。臭素系は塩素系に比べて難
燃効果が高く、三酸化アンチモンとの併用効果が大き
い。好ましい塩素系の難燃剤としては塩素化パラフィン
がある。ハロゲン系難燃剤としてとくに使用が好ましい
のは臭素化ビスフェノール A型エポキシ樹脂である。好
ましいリン系難燃剤としてはリン酸アンモニウム、トリ
グリシジルホスフェート(TCP) 、トリエチルホスフェー
ト(TEP) 、トリス( β−クロロエチル）ホスフェート(T
CEP)、トリスクロロエチルホスフェート(CLP) 、トリス
ジクロロプロピルホスフェート(CRP) 、クレジルジフェ
ニルホスフェート(CDP) 、キシレニルジフェニルホスフ
ェート(XDP) 、酸性リン酸エステル、含窒素リン化合物
等がある。好ましい無機系難燃剤としては、赤リン、酸
化スズ、三酸化アンチモン、水酸化ジルコニウム、メタ
ホウ酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシ
ウム、水酸化カルシウム、カルシウムアルミネート水和
物等があり、その中でとくに使用が好ましい無機系難燃
剤としては、三酸化アンチモンと水酸化アルミニウムが
ある。

【００３４】本発明に使用することのできる着色剤は、
一般に使用されているカーボンブラックの他、無機顔
料、有機顔料、染料等が使用できる。無機顔料は一般に
色が鮮明でないが、耐光、耐熱、耐溶剤性に優れ、隠蔽
力が大きい。好ましい無機顔料は、白色顔料として、Zn
O 、 TiO₂ 、 2PbCO₃ ・Pb(OH)₂ 、 ZnS＋BaSO₄ 等を、
黄色顔料として、 PbCrO₄ 、 CdS＋ZnO 、 K₃ [Co(N
O₂ ) ₆ ] 等を、橙色顔料としては PbCrO₄ ＋PbSO₄ ＋
PbMoO₄ 等を、赤色顔料として、 CdS＋CdSe、Fe₂
O₃ 、Pb₃ O₄ 等を、青色顔料として、KFe[Fe(CN)₆ ]
、NaFe[Fe(CN) ₆ ] 、NH₄Fe[Fe(CN) ₆ ] 等を、緑色顔
料として、 CoO＋ZnO 、Cr₂ O₃ 等を、黒色顔料として
Fe₃ O₄ 等を例示することができる。この他、体質顔料
として炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニ
ウム、バライト粉、アルミニウム粉、ブロンズ粉があ
り、これらの顔料を単独で用いても複数の顔料を組み合
わせて用いてもよい。また好ましい有機顔料や染料とし
ては、赤色や橙色顔料として、アゾ系、アントラキノン
系、キナクリドン類があり、紫色顔料や染料として、ト
リフェニルメタン系レーキ、オキサジン染料、アントラ
キノン染料があり、青色顔料や染料として、フタロシア
ニン顔料、インダントロン染料、アントラキノン染料、
トリフェニルメタン系レーキがあり、緑色顔料としては
フタロシアニン系、アントラキノン系があり、黒色染料
として、アニリンの酸化縮合物であるダイヤモンドブラ
ックがあり、これらの顔料や染料を単独で用いても複数
組み合わせて用いてもよい。本発明で用いられる黒色有
機染料としてとくにアゾ系を含む金属染料が好ましい。
アゾ系の染料としてはモノアゾ系の染料が好適である。
モノアゾ系の染料中に含まれる金属成分としては、銅、
カリウム、ナトリウム、クロム、コバルト等を挙げるこ
とができるが、とくに銅、クロムが好適である。また、
金属含有率は0.01〜20重量％が好ましい。さらに染料の
融点は 100℃以上であり、分解温度は200℃であること
が好ましい。

【００３５】また、金型との離型性をよくするため、離
型剤として、炭化水素系ワックス、脂肪酸系ワックス、
脂肪酸アミド系ワックス、エステル系ワックス等を封止
樹脂に添加あるいは金型への接触面に塗布することも有
効である。具体例としては、耐湿性の点から、カルナバ
ワックス、モンタンワックス等のエステル系ワックスが
好ましく、その他にステアリン酸、パルミチン酸、ステ
アリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の長鎖カルボ
ン酸およびそれらの金属塩、低分子量ポリエチレンワッ
クス等が挙げられる。これらの離型剤は単独で用いて
も、組み合わせて用いてもよい。

【００３６】樹脂組成の中で使用される充填剤および低
応力添加剤は、最大粒子径が 100μm 以下で、好ましく
は 50 μm 以下である。最大粒径が大きい場合は、成形
時に大きい粒子によってリードに対してダメージをおよ
ぼす、上下樹脂成形体の接着不良を起こすなどの問題が
生じる。その結果、素子の信頼性の低下を招くこととな
る。

【００３７】また、本発明において用いられる未硬化樹
脂成形体および未硬化樹脂成形体は、たとえば、以下の
ような方法で作成することができる。エポキシ樹脂、硬
化剤、触媒、充填剤、低応力添加剤その他の材料を粉
砕、混合後、押し出し機、ロールなどを用いて溶融混練
りして、封止用樹脂を作成する。封止用凹型形成体の加
工方法の１つである所定の大きさに切断する方法として
は樹脂を加熱軟化させた状態で金型を用いて打ち抜くか
刃を押し当てることにより切断する方法、ローラカット
法、超音波カット法、レーザーカット法、ワイヤーカッ
ト法などがある。カット法の例について述べると、まず
未硬化樹脂を所定の厚さに加圧成形し、ついで樹脂成形
型を離型紙上で軟化させた状態で冷えた刃を押し当てる
ことにより切断できる。もしくは樹脂成形体は室温のま
まで加熱した刃を用いて切断することもできる。樹脂成
形体、または刃の加熱温度として 40 ℃〜 130℃が好ま
しく封止樹脂の反応が進行せず、樹脂粘度が上がらない
範囲の温度で加熱することができる。カット面の精度お
よび、平滑度カットした樹脂の熱履歴の均一性から樹脂
加熱方法がとくに好ましい。

【００３８】さらに、本発明ではパッケージを形成する
封止用凹型成形体に高機能化の付与を目的として金属材
料を積層し、水分遮蔽層を組み込み耐湿信頼性を向上さ
せることも可能であり、好ましくは金属材料の厚さ 100
0 μm 以下の金属箔が積層されてなる封止用樹脂成形体
を用いることができる。この場合、封止用凹型形成体の
未硬化樹脂側と半導体素子の能動面側とが対向するよう
に封止用樹脂成形体が配置される。金属材の材質として
は封止用樹脂との接着強度が高く、しかも熱伝導性の高
いものが好ましい。金属の一例としては、たとえば、
鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、亜鉛、ス
ズ、銀、金、鉛、マグネシウム、チタン、ジルコニア、
タングステン、モリブデン、コバルト、ステンレス、 4
2 ニッケル−鉄合金、真鍮、ジュラルミンおよびこれら
の金属の合金が挙げられる。ただし、パッケージの薄型
化を指向する場合は、とくに薄型に加工でき、かつ軽量
の材料を用いることが望ましい。

【００３９】また、封止用凹型成形体を各種の織布で強
化しても良い。織布の材質の代表例を列挙すると無機系
ではガラス、石英、炭素繊維、炭化ケイ素、窒化ケイ
素、窒化アルミニウム、アルミナ、ジルコニア、チタン
酸カリウム繊維などがあり、有機系ではナイロン系、ア
クリル系、ビニロン系、ポリ塩化ビニル系、ポリエステ
ル系、アラミド系、フェノール系、レーヨン系、アセテ
ート系、綿、麻、絹、羊毛などがある。これらを単独で
用いても、組み合わせて用いてもよい。また、ガラス織
布などの織布で強化したプリプレグを使用する例を述べ
ると、樹脂、硬化材、硬化促進剤、充填剤、その他の材
料をアセトンなどの溶剤に溶解して適当な濃度の溶液を
調整し、この溶液を織布に塗布するか、溶液中に織布を
含浸させ、放置、加熱、または減圧化において、溶媒を
揮発させることによりプリフレグを作製することができ
る。このようにしてできたリードとの接着性の良いプリ
プレグと金型との接着性の悪い樹脂成形体を重ね合わせ
てプレスで加熱圧着する。本発明において、半導体素子
および封止用樹脂成形体の圧縮成形時に際しては、ボイ
ドの発生を極力防止するために、金型内を減圧すること
もできる。さらに形成後にパッケージの各種特性を向上
するために、アフターキュアを行うことが望ましい。

【００４０】本発明に成形金型を用いる場合は、用いる
樹脂成形体の形状は成形に用いる金型の形状と同じかま
たはやや小さく成形加工されており、また、加圧時に余
分な樹脂および空気を放出するエアベンドを金型に設け
ることが望ましい。なお、本発明において、封止工程が
インライン化できることにより、多品質少量生産に適し
たフレキシブルな製造方法となる。半導体素子を載置す
るフィルムキャリアなどの外部リード構成体および封止
用成形体は、リール方式で供給することができる。たと
えば、両者がそれぞれ対応するようにリールで供給し、
合体、封止することにより、半導体装置のアセンブリか
ら封止までを連続工程で行うことができる。

【００４１】製造装置の概念図を図２２に示す。この装
置は、外部リード構成体にインナーリードボンディング
または、ワイヤーボンディングで接続された半導体素子
を搭載するテープ基材を、供給リール１００ａと巻取リ
ール１００ｂとの間で移動せしめつつ連続的に封止す
る。この装置は供給リール１００ａと、半導体素子加熱
槽２００と、上方と下方から２枚の未硬化樹脂成形体を
供給し仮止め部３００とプレス形成部４００と、巻取リ
ール１００ｂとから構成されている。まず、供給リール
１００ａから送り出された半導体素子上に固定用樹脂成
形体がセットされ、半導体素子加熱槽２００により加熱
硬化からインナーリードが固定される。さらに加熱状態
の半導体素子を未硬化樹脂成形体の仮止め部３００で、
未硬化樹脂成形体を半導体素子の上面側および下面側に
貼り付け仮止めされる。半導体素子加熱槽２００は、ヒ
ーター温風加熱方式により槽内の温度を一定に保つ機能
を有し、短時間で前記テープ基材を所定の温度に加熱す
る。ついでテープ基材はプレス成形部４００において加
熱された上下金型内５００ａ、５００ｂを用いて所定の
パッケージに圧縮成形される。その後、巻取りリール１
００ｂを用いて巻き取る。なおこの半導体封止装置のプ
レス部４００と巻取リール１００ｂとの間に封止用樹脂
のアフターキュアーをするための加熱槽を設けることも
できる。また、仮止め部３００は位置決めセンサーを有
しており、半導体素子の所定の位置に真空チャック方式
で封止樹脂成形体を搬送し、加熱された素子に仮止めさ
れる。また、半導体素子加熱槽２００は、ヒーター温風
加熱方式の他に赤外線加熱方式などの加熱槽の使用も可
能である。さらにフィルムキャリアーなどのテープ基材
の他、薄型の金属製リードフレームを図２２に示した半
導体製造装置のラインへ適用することも可能であり、ま
た樹脂封止型半導体装置の一括生産を目的として、マウ
ント装置、ボンディング装置、カットアンドベンド装
置、バリ取り装置、マーキング装置などを組み込むこと
も可能である。

【００４２】本発明の第２の樹脂封止型半導体装置は、
半導体素子と電気的に接続された外部リード構成体が封
止用樹脂組成物からなる封止用樹脂成形体を仮止めする
仮止め部を有する。この外部リード構成体上に形成され
た仮止め部に未硬化樹脂成形体を配置し、半導体素子に
加圧しながら硬化させることにより、半導体素子が封止
される。すなわち、たとえば半導体素子とリードフレー
ムとを接続するボンディングワイヤーに接触させずに未
硬化樹脂成形体の仮止め部に未硬化樹脂成形体を固定さ
せ、ついで固定された封止用樹脂成形体を圧着または圧
縮形成することにより、本発明の第２の樹脂封止型半導
体装置の製造方法とすることができる。仮止め部は、少
なくともボンディングワイヤーに接触しない位置の半導
体素子の能動面側に形成される。また裏面側に仮止め部
を設けることもできる。

【００４３】仮止め部の形態としては、封止用樹脂成形
体を固定し、樹脂搬送時やセッティング時において未硬
化樹脂成形体の落下やボンディングワイヤーの変形を防
ぐことができるものであれば、どのような形状であって
もよい。

【００４４】具体的には、封止用樹脂成形体を挟み込む
ことにより固定する仮止め部、接着剤により接着固定す
る仮止め部、半導体素子の上下に網状構成体を構成し仮
止め部とする等がある。

【００４５】封止構造としては、半導体素子の上下から
封止用樹脂成形体により圧着封止した構造、半導体素子
の能動面のみから封止用樹脂成形体を圧着封止し、半導
体素子の裏面が露出した構造などの成形が可能である。
樹脂封止に際しては、形状の精度が要求される場合は成
形用の金型を使用し、金型を使用せずに単なるプレスな
どを用いた圧縮成形も可能である。

【００４６】本発明で使用される未硬化樹脂成形体を仮
止めする仮止め部を設けたリードフレームとしては、リ
ードフレーム内に少なくとも１カ所に固定用のリードを
備えており、好ましくは、リードフレームの４か所以上
に固定用リードを持った構造であり、固定用のリード
は、封止用樹脂成形体を圧着封止時に半導体素子とリー
ドフレームを接続するボンディングワイヤーに接触せ
ず、パッケージの外部に露出しない形状が好ましく固定
用リードの形成方法はリードフレーム作成時の打ち抜き
工程、エッチング工程などにより固定用リードが形成さ
れ、その後、封止に用いる封止用樹脂成形体の形状に合
わせて固定用リードのフォーミングが行われる。本発明
のリードフレーム上に未硬化樹脂成形体の固定用リード
を設けたリードフレームとしては、Ｃｕ製リードフレー
ム、 42 アロイ製リードフレームなどのとくに仮止め時
の固定力から金属製リードフレームが好ましい。

【００４７】本発明の第２の樹脂封止型半導体装置に使
用される封止用樹脂組成物、硬化剤、充填剤等の種類や
粒子径は第１の樹脂封止型半導体装置に使用されるもの
を使用することができる。

【００４８】また、第２の樹脂封止型半導体装置の応用
例として、半導体素子と電気的に接続された外部リード
構成体の少なくとも一か所に網状構成体を設けることも
できる。この網状構成体は主に封止用樹脂成形体の仮止
め部の働きをする。網状構成体の形態としては流動状態
の封止用樹脂成形体が通過することができ、かつ封止前
の樹脂成形体を仮止めできるものであれば使用すること
ができる。具体的には、格子状の形態や短冊状の形態等
を挙げることができる。

【００４９】網状構成体としては、とくに半導体素子の
ボンディングワイヤに接触しない高さに設けられる。ま
た薄型パッケージを考慮して低い位置に設けることが好
ましく、網状構成体は薄く封止樹脂の流動によって変形
しない範囲で薄い素材を選定することができる。好まし
い素材の具体例としては、リードフレームと同一の素材
のＣｕ材、 42 アロイ材などの他、一般の金属の使用も
できる。また、封止樹脂との高接着化、軽量化、低価格
化を目的に、成形時の温度を考慮した耐熱性ポリマーの
素材のなども使用することができる。この場合、網状構
成体に仮止された封止樹脂は、成形時に網状構成体の網
目を通過し半導体素子の表面に樹脂が流動し、樹脂封止
される。なお、この場合においても、使用される封止用
樹脂組成物、硬化剤、充填剤等の種類や粒子径は第１の
樹脂封止型半導体装置に使用されるものを使用すること
ができる。

【００５０】本発明の第３の樹脂封止型半導体装置は、
あらかじめボンディングワイヤー、インナーリードおよ
び半導体素子の少なくとも 1つの上に薄い未硬化樹脂成
形体を配置し、硬化固定後、ついで未硬化樹脂からなる
封止用樹脂成形体を、外部リード構成体に接続された半
導体素子の少なくとも能動面側に配置し、未硬化樹脂か
らなる封止用成形体を半導体素子に加圧しながら硬化さ
せることにより、半導体素子が封止される。すなわち、
たとえば半導体素子をボンディングワイヤーやバンプを
介してリードフレームやフィルムキャリアーなどの外部
リード構成体に接続し、これを封止用樹脂成形体により
圧着または圧縮成形することにより、第３の樹脂封止型
半導体装置を製造することができる。封止構造として
は、半導体素子の上下から封止用樹脂成形体により圧着
封止した構造、半導体素子の能動面のみから封止用樹脂
成形体を圧着封止し、半導体素子の裏面が露出した構造
などの成形が可能である。本発明で使用されるボンディ
ングワイヤーやインナーリードを固定する薄い未硬化樹
脂成形体および未硬化樹脂成形体用熱硬化性樹脂は同一
の樹脂を用いても異なる樹脂を用いても良く、とくに固
定用樹脂と加圧封止する樹脂との接着力が強い樹脂系が
好ましく、イオン性不純物の低減された樹脂系がとくに
好ましい。その具体例としては第１の樹脂封止型半導体
装置に使用されるものを使用することができる。また、
硬化剤、充填剤等の種類や粒子径も第１の樹脂封止型半
導体装置に使用されるものを使用することができる。

【００５１】

【作用】本発明の第１の樹脂封止型半導体装置の製造方
法によれば、あらかじめ金型内で樹脂成形体を加熱し、
凹型樹脂成形体を成形することにより製造工程が簡略化
できインライン化可能となる。

【００５２】また、あらかじめボンディングワイヤーで
接続された半導体素子上に凹型樹脂成形体を配置し、未
硬化樹脂からなる封止用樹脂成形体を、半導体素子のイ
ンナーリードに加圧しながら硬化させることにより、半
導体素子が封止されるため、封止工程において接続部に
おおきな力がかかり、ボンディングワイヤーが素子端部
に接触したり、隣設するワイヤーの接触が発生したりす
ることがなくなり、樹脂封止型半導体装置の素子不良を
なくし信頼性を大幅に向上させることができる。

【００５３】さらに、あらかじめインナーリードにバン
プを介して接続された半導体素子に凹型樹脂成形体を配
置し、樹脂成形体をインナーリードに加圧しながら硬化
させることにより、半導体素子が封止されるので、イン
ナーリード、ボンディングワイヤーおよび半導体素子と
封止樹脂層が接触することがなくなる。その結果、トラ
ンスファ成形のような樹脂の流動にともなうインナーリ
ード変形、ワイヤー変形、ベッド移動などの発生がな
く、良好な信頼性を維持することができる。なお第１の
樹脂封止型半導体装置では、未硬化樹脂成形体部分を溶
融したのちに加圧しつつ硬化するようにしているためリ
ード界面からの水の浸水もなく、機密性の高い樹脂封止
を行うことができる。また、実装時のパッケージクラッ
ク性に関してパッケージが中空になっているため樹脂層
が薄く水分が排出しやすい構造となっている。凹型樹脂
成形体は、熱膨脹率を小さくする目的でフィラー成分を
大量に含んだ樹脂系も使用可能となる。また、熱あるい
は光の少量の供給により未硬化樹脂成形体を溶融硬化せ
しめ半導体素子の封止を行うことが可能である。しかも
このように未硬化樹脂が良好な状態で溶融硬化するた
め、得られるパッケージの機械的強度が高く、パッケー
ジに対して半導体素子の占有面積がおおきい場合、パッ
ケージの厚さが 1mm以下の超薄型パッケージの場合でも
成形時の封止樹脂によるダメージもなく封止することが
できる。本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、
封止工程のインライン化により自動化が可能となり少量
多品種生産にも充分に対応できる。このように本発明に
よれば、製造工程の簡略化およびインライン化が可能と
なり、しかも長期にわたって良好な信頼性を有する樹脂
封止型半導体装置を製造することができる。

【００５４】本発明の第２の樹脂封止型半導体装置によ
れば、製造に際してリードフレーム上に未硬化樹脂成形
体を仮止めする仮止め部に未硬化樹脂成形体を設けるこ
とによりフィルムまたはリードフレームで半導体素子を
封止装置まで搬送するとき封止用樹脂成形体の落下がな
く、またリードフレームに仮止めするため封止樹脂の加
熱工程がなく、成形体作製時の加熱工程のみの熱履歴で
済み、封止樹脂の反応による粘度の上昇が押さえられ、
ボンディングワイヤーの変形を低減することができる。
ついでその仮止めされた樹脂成形体により半導体素子の
上下から圧着封止することにより、封止樹脂の増粘によ
る素子不良を抑え高い信頼性の樹脂封止型半導体装置の
作製が可能となる。また、封止工程での簡素化により、
インライン化が可能となる。圧着時の成形条件の１つで
ある加圧速度の低速化によりトランスファー成形法に比
べて、未硬化樹脂成形体の溶融粘度が大きくても良好に
封止を行うことができ、熱膨脹率を小さくする目的でフ
ィラー成分を大量に含んだ樹脂系も使用可能となる。さ
らに、熱あるいは光の少量の供給により未硬化樹脂成形
体を溶融硬化せしめ半導体素子の封止を行うことができ
る。しかもこのように未硬化樹脂が良好な状態で溶融硬
化されるため、第１の樹脂封止型半導体装置と同様な作
用効果が得られる。

【００５５】また、外部リード構成体の少なくとも一か
所に封止樹脂の流動によって変形しない網状構成体を有
することにより、流動化した封止樹脂の緩衝帯となる。
その結果、封止工程において接続部におおきな力がかか
り、ボンディングワイヤーが半導体素子端部に接触した
り、隣接するワイヤーの接触が発生したりすることがな
くなる。さらに、未硬化樹脂が良好な状態で溶融硬化さ
せるため、第１の樹脂封止型半導体装置と同様に樹脂封
止型半導体装置の素子不良をなくし信頼性を大幅に向上
させることができるとの作用効果が得られる。

【００５６】本発明の第３の樹脂封止型半導体装置によ
れば、あらかじめボンディングワイヤー上に薄い未硬化
樹脂成形体を配置し、硬化固定後ついで未硬化樹脂から
なる封止用樹脂成形体を、半導体素子に加圧しながら硬
化させることにより、封止工程において接続部におおき
な力がかかり、ボンディングワイヤーが半導体素子端部
に接触したり、隣接するワイヤーの接触が発生したりす
ることがなくなる。また、あらかじめインナーリード上
に薄い未硬化樹脂成形体を配置し、硬化固定後ついで未
硬化樹脂からなる封止用樹脂成形体を、半導体素子に加
圧しながら硬化させることにより、封止工程において接
続部におおきな力がかかり、インナーリードが素子端部
に接触したり、バンプからインナーリードが剥離した
り、インナーリードが切れるなどの問題がなくなりる。
その結果、樹脂封止型半導体装置の素子不良を無くし信
頼性を大幅に向上させることができる。さらに、封止用
樹脂成形体が半導体素子に対して当接せしめられた状態
で封止が行われているため、トランスファー成形法に比
べて、未硬化樹脂成形体の溶融粘度が大きくても良好に
封止を行うことができ、熱膨張率を小さくする目的でフ
ィラー成分を大量に含んだ樹脂系も使用できる。このよ
うに未硬化樹脂が良好な状態で溶融硬化せしめられるた
め、第１の樹脂封止型半導体装置と同様な作用効果が得
られる。

【００５７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。なお、実施例１〜５および比較例１〜３は本
発明の第１の樹脂封止型半導体装置、実施例６〜１１お
よび比較例４および５は本発明の第２の樹脂封止型半導
体装置、実施例１２〜１４および比較例６〜８は本発明
の第３の樹脂封止型半導体装置に関する。また、参考例
１、参考例２は、従来の樹脂封止型半導体装置に関す
る。

【００５８】参考例１ 図１は、従来の凹型樹脂成形体の作製方法を示す図であ
り、図３は外部リード３がバンプ４を介して接続された
半導体素子５を封止した構造を有する樹脂封止型半導体
装置の製造工程を示す断面図である。

【００５９】なお、封止用樹脂組成物の配合割合および
樹脂特性を表１に示す。

【００６０】

【表１】 封止用樹脂組成物の製造方法は、まず、ヘンシェルミキ
サー中で、表１に示す各成分を均一に分散させ、 2本ロ
ールを用いて混練りし、粉砕後タブレットとして、高周
波余熱機により樹脂温度 85 ℃に加熱し、ついで成形温
度 120℃で加圧成形により樹脂シ−ト１ａを作製した。
この樹脂シ−ト１ａを所定のサイズにカット後ついでＴ
ＱＦＰ１００ｐｉｎ成形用金型２０に載せ金型温度 120
℃で成形することにより凹型樹脂成形体１を作製した
（図１）。つぎにこのように作製した上下凹型樹脂成形
体を用いて樹脂封止を行うに際して、外部リード構成体
の表および裏に対して凹型樹脂成形体１および２の未硬
化樹脂部分を加熱状態で仮止めしついで凹型樹脂成形体
の外周部を包囲する金型２０を用いて加圧硬化させ図３
（ｂ）に示すような樹脂封止型半導体装置を作製した。

【００６１】ここで用いた外周部を包囲する金型は、 1
4 × 14 ×0.6mm キャビティを有する金型を用いて凹型
樹脂成形体１および２で半導体素子を挟み込み 175℃×
15秒間加熱加圧して一体成形を行った。続いて 175℃
× 8時間のアフターキュアーを行い 85 ℃、相対湿度 8
5 ％、 168時間の吸湿処理、 240℃の赤外線リフロー処
理を順次行い、さらに、− 65 ℃〜200 ℃での冷熱サイ
クル試験および 128℃、2.5 気圧水蒸気中での耐湿信頼
性試験（プレッシャークッカーテスト）を実施して不良
数を調べた。また、リードの変形の有無も合わせて調べ
た。評価結果を表２に示す。

【００６２】実施例１ 図２は、実施例１の凹型樹脂成形体の作製方法を示す図
である。まず、トランスファ成形により外枠となる凹型
樹脂成形体の硬化物ｂを作製した。この硬化物ｂの上に
参考例１と同一の方法で作製され、所定のサイズにカッ
トされた未硬化樹脂成形体ａを載せ、加熱成形すること
により軟化一体化された封止用凹型樹脂成形体１を作製
した。このように作製した上下凹型樹脂成形体を用い
て、基板に実装された半導体素子５を、参考例１と同様
な方法で樹脂封止を行い図４（ｂ）に示す樹脂封止型半
導体装置を作製した。得られた樹脂封止型半導体装置を
参考例１と同様な方法で評価した。評価結果を表２に示
す。

【００６３】実施例２ 基板に実装された半導体素子５を、硬化物ｂと未硬化樹
脂成形体ａとが一体化された封止用樹脂成形体１と凹型
樹脂成形体２とを用いて基板に対して片面封止を行う以
外は実施例１と同様な方法で図５に示す樹脂封止型半導
体装置を作製した。得られた樹脂封止型半導体装置を実
施例１と同様な方法で評価した。評価結果を表２に示
す。なお、片面封止を図６に示す凹型樹脂成形体２のみ
を用いる方法で行っても実施例２と同様な結果が得られ
た。図６において、６はマウント剤層を示す。

【００６４】実施例３ 図７において、リードフレーム８のダイパット９上にマ
ウント剤層６を介して半導体素子５を搭載しボンディン
グワイヤー１０を用いて半導体素子５とリードフレーム
８とを接続し、封止用樹脂組成物を用いて凹型樹脂成形
体１および２を作製し、この凹型樹脂成形体１および２
の外周部を包囲する金型を用いて加圧硬化させてテスト
用素子ＴＱＦＰ１００ｐｉｎ（素子サイズ１０×１０×
０．２ｍｍ）を封止して樹脂封止型半導体装置を製造し
た。得られた樹脂封止型半導体装置を実施例１と同様な
方法で評価した。評価結果を表２に示す。なお、ボンデ
ィングワイヤー１０の変形の有無を同時に調査した。

【００６５】実施例４ 基板に実装された半導体素子５を、図２に示す１つの凹
型樹脂成形体を素子の能動面側に、素子の裏面側は平板
樹脂成形体を用いて基板に対して片面封止を行う以外は
実施例１と同様な方法で図８に示す樹脂封止型半導体装
置を作製した。得られた樹脂封止型半導体装置を実施例
１と同様な方法で評価した。評価結果を表２に示す。

【００６６】実施例５ 基板に実装された半導体素子５を、図２に示す１つの凹
型樹脂成形体を素子の能動面側に対して片面封止を行う
以外は参考例１と同様な方法で図９に示す樹脂封止型半
導体装置を作製した。得られた樹脂封止型半導体装置を
参考例１と同様な方法で評価した。評価結果を表２に示
す。

【００６７】参考例２ 基板に実装された半導体素子５を、図１に示す凹型樹脂
成形体を用いて、実施例１と同様の方法により金型２０
を用いて図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す工程によ
り樹脂封止型半導体装置を作製した。得られた樹脂封止
型半導体装置を実施例１と同様な方法で評価した。評価
結果を表２に示す。

【００６８】比較例１参考例 １と同一の半導体素子を用いて上下から未硬化の
平板樹脂成形体を用いて成形金型により加圧硬化させる
以外は参考例１と同様の工程により半導体装置を作製し
た。得られた樹脂封止型半導体装置を参考例１と同様な
方法で評価した。評価結果を表２に示す。

【００６９】比較例２ 実施例３と同一の半導体素子を用いて上下から未硬化の
平板樹脂成形体を用いて成形金型により加圧硬化させる
以外は参考例１と同様の工程により半導体装置を作製し
た。得られた樹脂封止型半導体装置を参考例１と同様な
方法で評価した。評価結果を表２に示す。

【００７０】比較例３ 実施例３と同一の半導体素子を用いてＴＱＦＰ１００ｐ
ｉｎトランスファ金型により成形し実施例３と同様の工
程により半導体装置を作製した。得られた樹脂封止型半
導体装置を参考例１と同様な方法で評価した。評価結果
を表２に示す。なお、表２中には、半導体素子の能動面
側および受動面側で用いた樹脂成形体のサイズおよび形
状、チップサイズ、パッケージサイズ、加圧条件、一体
成形後のリード変形およびワイヤー変形の有無、初期不
良の発生割合を合わせて示した。

【００７１】

【表２】 表２から明らかなように実施例１〜５で得られた樹脂封
止型半導体装置においては、リード変形、ワイヤー変形
の発生がなく、低圧力で短時間成形により樹脂封止型半
導体装置を作製することができた。また、表２に示され
るように実施例１〜５で得られた樹脂封止型半導体装置
は、耐湿信頼性試験（プレッシャークッカーテスト）お
よび冷熱サイクル試験の結果において優れた信頼性を有
していた。一方、比較例１および２の平板樹脂成形体を
用いた場合および比較例３のトランスファ成形法の場合
は、リード変形、ワイヤー変形が発生し、耐湿信頼性試
験（プレッシャークッカーテスト）および冷熱サイクル
試験時に早期に不良が発生し信頼性に欠けていた。

【００７２】実施例６ 図１１は、本発明の第２の樹脂封止型半導体装置におけ
るボンディングワイヤータイプの樹脂封止型半導体装置
の製造工程を示す断面図である。また、得られたリード
フレームの平面図を図１６に、仮止め部およびつりピン
部の作製方法を図１７に示す。図１６において、リード
フレーム８は４つのコーナーに樹脂の仮止め部となる未
硬化樹脂固定用リード１１およびつりピン３０を持った
構造のリードフレームであり、未硬化樹脂成形体は仮止
めリードの凹部にセッティングされる。ついで上下の未
硬化樹脂成形体で半導体素子が樹脂封止される。なお、
図１６において、９はダイパッドを、４０はポリイミド
テープを示す。図１７は、つりピン部に対して 2か所の
仮止め部を設けた場合の例を示す。仮止め部の作製方法
は、リードフレーム作製時に打ち抜き法、エッチング法
などにより固定用リードが平面的に作製される。つい
で、未硬化樹脂成形体を固定しやすい形状にフォーミン
グすることにより、たとえば１１のような形状に作製す
ることができる。本実施例において、封止用樹脂組成物
は参考例１と同一の樹脂組成物を使用した。

【００７３】ダイパット９上にマウント剤層６を介して
半導体素子５が配置され、ボンディングワイヤー１０に
より未硬化樹脂固定用リード１１を有するリードフレー
ム８と接続されている（図１１（ａ））。ついで未硬化
樹脂固定用リード１１に未硬化樹脂成形体１および２が
仮止めされ（図１１（ｂ））、パッケージＱＦＰ１４４
ｐｉｎパッケージ用の金型を用いて樹脂封止を行い樹脂
封止型半導体装置を作製した（図１１（ｃ））。この工
程において、仮止め部となる未硬化樹脂固定用リード１
１は樹脂封止の際に封止用樹脂１および２と一体化され
る。成形条件を表３に示す。

【００７４】得られた樹脂封止型半導体装置をパッケー
ジの外観チェック後、Ｘ線撮影法によりボンディングワ
イヤー変形の観察を行いテスト用素子の初期チェックを
行った。なお、ボンディングワイヤー変形量（％）はリ
ードフレーム側のボンディングワイヤーのつけ根からチ
ップのボンディングパッドまでの直線の距離をＬとし、
ボンディングワイヤーと、前述の直線との変形量（直線
からのずれ）の最大値を△Ｌとしたとき、（△Ｌ／Ｌ）
×100(%)として求めた。また、パッケージの断面観察を
行いボンディングワイヤーの形状に変形が生じたものを
ＮＧ、変形が生じていないものをＯＫと評価した。その
後、実施例１と同一の条件で耐湿信頼性試験（プレッシ
ャークッカーテスト）および冷熱サイクル試験を実施し
た。評価結果を表３に示す。

【００７５】実施例７ 未硬化樹脂固定用リード１１を図１２に示す構造とする
以外は実施例６と同一の条件で樹脂封止型半導体装置を
作製した。この場合、仮止め用の未硬化樹脂固定用リー
ド１１が上下の未硬化樹脂成形体で封止されると図１２
（ｃ）に示すようにパッケージ内部に完全に隠れた状態
となる。得られた樹脂封止型半導体装置の評価を実施例
６と同様な方法で評価した。評価結果を表３に示す。

【００７６】実施例８ 未硬化樹脂固定用リード１１を図１３に示す構造とする
以外は実施例６と同一の条件で樹脂封止型半導体装置を
作製した。この場合、仮止め部に粘着作用を持つ樹脂の
コーティングされたものが塗布されている。得られた樹
脂封止型半導体装置の評価を実施例６と同様な方法で評
価した。評価結果を表３に示す。

【００７７】実施例９ 未硬化樹脂固定用リード１１を図１４に示す構造とする
以外は実施例６と同一の条件で樹脂封止型半導体装置を
作製した。この場合、仮止め部に粘着作用を持つ樹脂の
コーティングされたものが塗布されている。得られた樹
脂封止型半導体装置の評価を実施例６と同様な方法で評
価した。評価結果を表３に示す。

【００７８】実施例１０ 未硬化樹脂固定用リード１１を図１５に示す構造とする
以外は実施例６と同一の条件で樹脂封止型半導体装置を
作製した。この場合、未硬化樹脂成形体を赤外線法によ
り１００℃に加熱し、仮止め用リード１１に食い込ませ
固定した状態で樹脂封止を行った。得られた樹脂封止型
半導体装置の評価を実施例６と同様な方法で評価した。
評価結果を表３に示す。

【００７９】実施例１１ 図１８は、本発明の第２の樹脂封止型半導体装置の応用
例におけるボンディングワイヤータイプの樹脂封止型半
導体装置の製造工程を示す断面図である。また図１９は
網状構成体１３の平面図を示す。なお、封止用樹脂組成
物は表１に示す樹脂組成物を使用した。

【００８０】この例では、図１８（ａ）に示すように半
導体素子５の上下に網状構成体１３を設けたリードフレ
ーム８を用いて未硬化封止樹脂成形体１および２の仮止
めを行い（図１８（ｂ））、その後樹脂封止を行い樹脂
封止型半導体装置を得た（図１８（ｃ））。なお、網状
構成体１３はリードフレーム８と同一素材の銅を使用し
た。得られた樹脂封止型半導体装置を実施例６と同様な
方法で評価した。評価結果を表３に示す。

【００８１】比較例４ 未硬化樹脂成形体を直接半導体素子の上下に仮止めする
以外は参考例１と同様の工程により半導体装置を作製し
た。得られた樹脂封止型半導体装置を実施例６と同様な
方法で評価した。評価結果を表３に示す。

【００８２】比較例５ 未硬化樹脂成形体を半導体素子の上下に仮止めしない
で、金型内にセッティグする以外は参考例１と同様の工
程により半導体装置を作製した。得られた樹脂封止型半
導体装置を実施例６と同様な方法で評価した。評価結果
を表３に示す。

【００８３】

【表３】 表３から明らかなように、比較例４および５で得られた
樹脂封止型半導体装置に比較して、実施例６〜１１で得
られた樹脂封止型半導体装置は、樹脂搬送時やセッティ
ング時において未硬化樹脂成形体の落下がなく、またＸ
線撮影法によりボンディングワイヤーの変形量（％）も
少なく、ワイヤーの断面観察も良好で、初期不良の発生
もなかった。さらに、耐湿信頼性試験（プレッシャーク
ッカーテスト）および冷熱サイクル試験の結果において
優れた信頼性を有していた。

【００８４】実施例１２ 図２０は、本発明の第３の樹脂封止型半導体装置におけ
るボンディングワイヤータイプの樹脂封止型半導体装置
の製造工程を示す断面図である。

【００８５】なお、封止用樹脂組成物の配合割合および
物性を表４に示す。また封止用樹脂組成物の製造は参考
例１と同一方法で行った。

【００８６】

【表４】 まず、リードフレーム８のダイパット９上にマウント剤
層６を介して半導体素子５を配置し、ボンディングワイ
ヤーおよび半導体素子５の上部に未硬化樹脂からなる固
定用樹脂成形体１２を配置する（図２０（ａ））。つい
で、ボンディングワイヤー１０および半導体素子５の表
面を包む形で未硬化樹脂成形体を加熱硬化させ固定させ
る（図２０（ｂ））。その後、未硬化封止樹脂成形体１
および２を用いてパッケージＱＦＰ１００ｐｉｎパッケ
ージ用の金型内で圧着封止を行う方法を用いて樹脂封止
を行い、樹脂封止型半導体装置を得た（図２０（ｃ）お
よび（ｄ））。なお、固定用樹脂成形体１２に使用する
封止用樹脂組成物は表４に示す樹脂組成物を使用した。
得られた樹脂封止型半導体装置を実施例６と同様な方法
で評価した。評価結果を表５に示す。

【００８７】実施例１３ 図２１は、本発明の第３の樹脂封止型半導体装置におけ
るインナーリードのバンプ接続タイプの樹脂封止型半導
体装置の製造工程を示す断面図である。

【００８８】この例では、図２１（ａ）に示すようにリ
ード３がバンプ４を介して半導体素子５と接続されてい
る。このリードおよび半導体素子の上部に未硬化樹脂か
らなる固定用樹脂成形体１２を配置し、以下実施例１３
と同様の方法によりパッケージを作製した。得られた樹
脂封止型半導体装置を実施例６と同様な方法で評価し
た。評価結果を表５に示す。

【００８９】実施例１４ パッケージＱＦＰ１４４ｐｉｎパッケージ用の金型を用
いる以外は実施例１２と同様の方法によりパッケージを
作製した。得られた樹脂封止型半導体装置を実施例８と
同様な方法で評価した。評価結果を表５に示す。

【００９０】比較例６ 固定用未硬化樹脂成形体１２を使用しない以外は実施例
１４と同様の方法によりパッケージを作製した。得られ
た樹脂封止型半導体装置を実施例６と同様な方法で評価
した。評価結果を表５に示す。

【００９１】比較例７ 固定用未硬化樹脂成形体１２を使用しない以外は実施例
１３と同様の方法によりパッケージを作製した。得られ
た樹脂封止型半導体装置を実施例６と同様な方法で評価
した。評価結果を表５に示す。

【００９２】比較例８ 固定用未硬化樹脂成形体１２を使用しない以外は実施例
１４と同様の方法によりパッケージを作製した。得られ
た樹脂封止型半導体装置を実施例６と同様な方法で評価
した。評価結果を表５に示す。

【００９３】

【表５】 表５から明らかなように、比較例６〜８で得られた樹脂
封止型半導体装置に比較して、実施例１２〜１４で得ら
れた樹脂封止型半導体装置は、Ｘ線撮影法によるワイヤ
ーの断面観察やインナリード観察も良好で、初期不良の
発生もなかった。さらに、耐湿信頼性試験（プレッシャ
ークッカーテスト）および冷熱サイクル試験の結果にお
いて優れた信頼性を有していた。

【００９４】

【発明の効果】本発明の第１の樹脂封止型半導体装置の
製造方法およびこの方法により得られる樹脂封止型半導
体装置は、少なくとも半導体素子の一面が封止用樹脂組
成物と接していない中空部分を有するので、封止工程に
おいて接続部に大きな力がかかり、ボンディングワイヤ
ーが素子端部に接触したり、隣接するワイヤーの接触が
発生したりすることがなくなる。また、未硬化樹脂成形
体部分を溶融したのちに加圧しつつ硬化するようにして
いるためリード界面からの水の浸水もなく、機密性の高
い樹脂封止を行うことができる。さらに、未硬化樹脂が
良好な状態で溶融硬化するため、得られるパッケージの
機械的強度が高く、パッケージに対して半導体素子の占
有面積がおおきく、パッケージの厚さが 1mm以下の超薄
型パッケージの場合でも成形時の封止樹脂によるダメー
ジもなく封止することができる。その結果、樹脂封止型
半導体装置の素子不良をなくし信頼性を大幅に向上させ
ることができる。

【００９５】本発明の第２の樹脂封止型半導体装置の製
造方法およびこの方法により得られる樹脂封止型半導体
装置は、外部リード構成体上に未硬化樹脂成形体を仮止
めする仮止め部を有するので、搬送するとき封止用樹脂
成形体の落下がない。また、封止樹脂の加熱工程がな
く、成形体作製時の加熱工程のみの熱履歴で済み、封止
樹脂の反応による粘度の上昇が押さえられ、ボンディン
グワイヤーの変形を低減することができる。その結果、
樹脂封止型半導体装置の素子不良をなくし信頼性を大幅
に向上させることができる。さらに、外部リード構成体
の少なくとも一か所に封止樹脂の流動によって変形しな
い網状構成体を有するので、上述の効果に加えて、封止
工程において接続部に大きな力がかかっても、ボンディ
ングワイヤーが半導体素子端部に接触したり、隣接する
ワイヤーの接触が発生したりすることがなくなる。

【００９６】本発明の第３の樹脂封止型半導体装置の製
造方法およびこの方法により得られる樹脂封止型半導体
装置は、あらかじめボンディングワイヤーやインナーリ
ード上に薄い未硬化樹脂成形体を配置し、硬化固定後つ
いで未硬化樹脂からなる封止用樹脂成形体を、半導体素
子に加圧しながら硬化させることにより、封止工程にお
いて接続部に大きな力がかかり、ボンディングワイヤー
やインナーリードが半導体素子端部に接触したり、隣接
するボンディングワイヤーの接触やインナーリードの剥
離、切断などが発生したりすることがなくなり、樹脂封
止型半導体装置の素子不良をなくし信頼性を大幅に向上
させることができる。また、本発明の第１から第３の樹
脂封止型半導体装置は、封止工程のインライン化により
自動化が可能となり少量多品種生産にも充分に対応でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の凹型樹脂成形体の作製方法を示す図
である。

【図２】実施例２の凹型樹脂成形体の作製方法を示す図
である。

【図３】外部リードがバンプを介して接続された半導体
素子５を封止した構造を有する樹脂封止型半導体装置の
製造工程を示す断面図である。

【図４】実施例２の樹脂封止型半導体装置の製造工程を
示す断面図である。

【図５】実施例３の樹脂封止型半導体装置の製造工程を
示す断面図である。

【図６】実施例３の他の樹脂封止型半導体装置の製造工
程を示す断面図である。

【図７】実施例４の樹脂封止型半導体装置の製造工程を
示す断面図である。

【図８】実施例５の樹脂封止型半導体装置の製造工程を
示す断面図である。

【図９】実施例６の樹脂封止型半導体装置の製造工程を
示す断面図である。

【図１０】実施例７の樹脂封止型半導体装置の製造工程
を示す断面図である。

【図１１】実施例８の樹脂封止型半導体装置の製造工程
を示す断面図である。

【図１２】実施例９の樹脂封止型半導体装置の製造工程
を示す断面図である。

【図１３】実施例１０の樹脂封止型半導体装置の製造工
程を示す断面図である。

【図１４】実施例１１の樹脂封止型半導体装置の製造工
程を示す断面図である。

【図１５】実施例１２の樹脂封止型半導体装置の製造工
程を示す断面図である。

【図１６】実施例８の樹脂封止型半導体装置のリードフ
レームの平面図である。

【図１７】仮止め部およびつりピン部の作製方法を示す
図である。

【図１８】実施例１３の樹脂封止型半導体装置の製造工
程を示す断面図である。

【図１９】網状構成体の平面図である。

【図２０】実施例１４の樹脂封止型半導体装置の製造工
程を示す断面図である。

【図２１】実施例１５の樹脂封止型半導体装置の製造工
程を示す断面図である。

【図２２】製造装置の概念図である。

【図２３】従来の樹脂封止型半導体装置の製造工程を示
す断面図である。

【図２４】従来の樹脂封止型半導体装置の製造工程を示
す他の断面図である。

【符号の説明】

１、２……封止用樹脂成形体、３……リード、４……バ
ンプ、５……半導体素子、６……マウント剤層、７……
フイルムキャリア、８……リードフレーム、９……ダイ
パッド、１０……ボンディングワイヤー、１１……未硬
化樹脂固定用リード、１２……固定用樹脂成形体、１３
……網状構成体、３０……つりピン、４０……ポリイミ
ドテープ、１００ａ……供給リール、１００ｂ……巻取
りリール、２００……半導体素子加熱槽、３００……仮
止め部、４００……プレス成形部、５００ａ……上金
型、５００ｂ……下金型。

フロントページの続き (72)発明者 善積 章 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平５−291322（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/00 - 23/10 H01L 23/28 - 23/30 H01L 21/56

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 封止用凹型樹脂成形体を成形する工程
   と、この成形された封止用凹型樹脂成形体を、縁部を外
   部リードと対向させて半導体素子の少なくとも一面に配
   置する工程と、前記封止用凹型樹脂成形体を前記半導体
   素子の外部リードに対して加圧しながら硬化させる工程
   とからなる樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、 前記封止用凹型樹脂成形体を成形する工程は、加熱され
   た凹型の金型内で封止用樹脂成形体を加熱して外周面が
   硬化樹脂からなり少なくとも封止面が未硬化樹脂からな
   る凹型樹脂成形体を成形する工程であることを特徴とす
   る樹脂封止型半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】半導体素子が封止用樹脂組成物で封止され
   てなる樹脂封止型半導体装置であって、 前記半導体素子と内部リード構成体を介して電気的に接
   続された外部リード構成体が封止用樹脂組成物からなる
   封止用樹脂成形体を前記内部リード構成体から離間させ
   て仮止めする仮止め部を有することを特徴とする樹脂封
   止型半導体装置。
3. 【請求項３】半導体素子と、この半導体素子と内部リー
   ド構成体を介して電気的に接続された仮止め部を有する
   外部リード構成体と、この外部リード構成体上に設けら
   れた仮止め部に前記内部リード構成体から離間させて未
   硬化樹脂成形体を配置する工程と、前記未硬化樹脂成形
   体を加圧しながら硬化させることにより半導体素子を樹
   脂封止する工程とからなることを特徴とする樹脂封止型
   半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】半導体素子と、この半導体素子と電気的に
   接続された内部リード構成体および外部リード構成体上
   に未硬化樹脂成形体を配置する工程と、前記未硬化樹脂
   成形体を加圧しながら硬化させることにより前記半導体
   素子を樹脂封止する工程とからなる樹脂封止型半導体装
   置の製造方法であって、 前記未硬化樹脂成形体を配置する工程は、前記半導体素
   子、この半導体素子と電気的に接続された外部リード構
   成体および内部リード構成体の少なくとも１つを硬化樹
   脂で硬化した後、前記未硬化樹脂成形体を配置すること
   を特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。