JP4620303B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージに熱硬化性エポキシ樹脂を用い、ハウジングに熱可塑性樹脂を用いる半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体パッケージが、熱可塑性樹脂によりインサート成形されて、半導体装置が形成される場合、半導体パッケージの材料として使用される熱硬化性エポキシ樹脂と、ハウジングの材料として使用される熱可塑性樹脂とは、一般的に接着性がない。従って、このように熱硬化性エポキシ樹脂製の半導体パッケージと、熱可塑性樹脂製のハウジングとで構成される半導体装置の使用環境によっては、コネクタ部から浸入した水分により、リークやショート等の不具合を生じる虞がある。
【０００３】
このため、インサート成形により半導体装置を形成する方法ではなく、別の方法として、図３（ａ）に示す半導体装置の製造方法がある。この方法では、まず、予め射出成形により所定位置にコネクタ端子５０が形成されたハウジング５１が用意される。そして、半導体パッケージ５２がハウジング５１に配設される際、半導体パッケージ５２のハウジング５１と当接する当接面に接着剤が塗布される。その半導体パッケージ５２は、半導体パッケージ５２に設けられたコネクタ部５２ａとコネクタ端子５０とが当接するように所定位置に配置され、半導体パッケージ５２は、ハウジング５１に固定される。次に、ハウジング５１内の半導体パッケージ５２が占める以外の空間５３に、図３（ｂ）に示すように、液状エポキシやシリコーンなどの封止剤５４が充填されて、半導体パッケージ５２が封止される。なお、図３（ａ），（ｂ）において、半導体パッケージ５２は、破断されていない状態で示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、金型に半導体パッケージが配置された後に樹脂を充填するだけで半導体装置が形成されるインサート成形と比較して、半導体パッケージ５２を封止剤で封止する方法では、コネクタ端子５０が設けられたハウジング５１を形成する工程、半導体パッケージ５２をハウジング５１に接着する工程及び封止剤５４をハウジング５１に充填する工程の三つの工程に分けなければならなかった。従って、半導体装置の製造工程数が多くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、第１の目的は、インサート成形により簡単に製造できるとともに、耐湿性を満足できる半導体装置を提供することにある。また、第２の目的は、前記半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、半導体パッケージが熱硬化性エポキシ樹脂で形成され、該半導体パッケージを覆うハウジングが熱可塑性樹脂で形成される半導体装置であって、ＵＶ照射されて表面がポリアミドに対する接着性を有するように改質された前記半導体パッケージが、ポリアミド又はポリアミドを含む前記熱可塑性樹脂によりインサート成形されてハウジング内に封止されていることを要旨とする。
【０００７】
この発明によれば、半導体装置がインサート成形で形成されることにより、従来の半導体パッケージを封止剤で封止する構成と比較して、製造工程数が低減され、簡単に半導体装置が製造される。また、熱硬化性エポキシ樹脂製の半導体パッケージの表面がポリアミドに対する接着性を有するように改質されたことを利用して、半導体パッケージとハウジングとが接着される。このことにより、インサート成形により半導体装置が形成される場合でも、コネクタ端子とハウジングとの境から侵入した水分でリークやショート等が発生せず、半導体装置の耐湿性が満足される。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドであることを要旨とする。
この発明によれば、熱可塑性樹脂として単体のポリアミドが使用されていることにより、ポリアミドと他の樹脂とのポリマーアロイが使用される場合と比較して、半導体パッケージとハウジングとの接着性が向上される。
【０００９】
前記第２の目的を達成するために、請求項３に記載の発明では、熱硬化性エポキシ樹脂製の半導体パッケージをＵＶで照射して、その表面がポリアミドに対する接着性を有するように改質した後、該半導体パッケージを金型内に配置し、該金型内の前記半導体パッケージが占める以外の空間に溶融されたポリアミド又はポリアミドを含む熱可塑性樹脂を充填してインサート成形することを要旨とする。
【００１０】
この発明によれば、半導体装置がインサート成形で形成されることにより、従来の構成のように、ハウジングのみを形成する工程、半導体パッケージをハウジングに接着する工程及び充填剤を充填する工程の三つの工程に分ける必要がなく、一つの工程で行われる。従って、半導体装置が簡単に製造される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１及び図２に従って説明する。なお、図１（ｂ）及び図２において、半導体パッケージは破断されていない状態で示している。
【００１２】
半導体装置１１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、略直方体に形成された熱可塑性樹脂（本実施の形態では、ＰＡ（ポリアミド））製のハウジング１２を備えている。該ハウジング１２の内部には、ＵＶ照射されてその表面がポリアミドに対する接着性を有するように改質された状態の熱硬化性エポキシ樹脂製の略直方体の半導体パッケージ１３が、図１（ｂ）に示すように、封止されている。また、該半導体パッケージ１３から突出して平行に延びるように設けられている複数（本実施の形態では、２個）のコネクタ端子１４の一部も、半導体パッケージ１３とともにハウジング１２に封止されている。該コネクタ端子１４のハウジング１２に封止される以外の所定部分は、ハウジング１２の端面から突出するように設けられている。
【００１３】
次に、上記のように構成された半導体装置１１の製造方法について説明する。
まず、公知の方法により形成された熱硬化性エポキシ樹脂製の半導体パッケージ１３の表面全体にＵＶが照射される。その結果、半導体パッケージ１３の表面が改質され、ポリアミドに対する接着性を有する状態となる。そして、半導体パッケージ１３の端面から突出するように設けられているコネクタ端子１４が、金型２０の上型２０ａ及び下型２０ｂに設けられた各々の凹部が対向することで構成される孔２０ｃに挿通され、その状態で半導体パッケージ１３が金型２０内の所定位置に配置される。なお、孔２０ｃはコネクタ端子１４とほぼ同じ大きさに構成されている。
【００１４】
次に、溶融された熱可塑性樹脂（本実施の形態では、ＰＡ）が、図２に示すように、上型２０ａ及び下型２０ｂに構成され、半導体パッケージ１３及びコネクタ端子１４の一部が占める空間以外の空間１５に、上型２０ａに設けられたゲート２０ｄを介して充填され、インサート成形が行われる。なお、熱可塑性樹脂の溶融温度は、半導体パッケージ１３内に配設される図示しないＩＣチップの耐熱温度以下の温度である。そして、空間１５に充填された熱可塑性樹脂が冷却固化され、上型２０ａと下型２０ｂとが型開きされて、図１（ｂ）に示すように、半導体パッケージ１３及びコネクタ端子１４の一部を封止した状態でハウジング１２が形成され、半導体装置１１が完成する。
【００１５】
この実施の形態は、以下のような効果を有する。
（１）半導体装置１１がインサート成形で形成されることにより、従来の構成のように、ハウジングのみを形成する工程、半導体パッケージをハウジングに接着する工程及び充填剤を充填する工程の三つの工程に分ける必要がなく、一つの工程で行うことができる。従って、製造工程数が低減され、半導体装置１１を簡単に製造することができる。
【００１６】
（２）熱硬化性エポキシ樹脂製の半導体パッケージ１３の表面にＵＶ照射することで、その表面がポリアミドに対する接着性を有するように改質されることにより、熱可塑性樹脂製のハウジング１２と、半導体パッケージ１３との接着性が確保される。従って、コネクタ端子１４とハウジング１２との境から侵入する水分により、リークやショート等が発生しないように、半導体装置１１の耐湿性を満足させることができる。
【００１７】
（３）熱可塑性樹脂として単体のポリアミドが使用されていることにより、ポリアミドと他の樹脂とのポリマーアロイが使用される場合と比較して、半導体パッケージ１３とハウジング１２との接着性を向上させることができる。
【００１８】
なお、実施の形態は上記に限らず、例えば以下のように変更してもよい。
・ハウジング１２を構成する熱可塑性樹脂としてＰＡ（ポリアミド）単体を使用する構成に限らず、例えば、ＰＡとＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）とをポリマーアロイ化した樹脂を使用してもよい。この場合、ＰＡのみでハウジング１２が形成される場合と比較して、ＰＰＳも使用することで、半導体装置１１の耐熱性、寸法安定性及び低吸水性などを向上させることができる。従って、半導体パッケージ１３とハウジング１２との接着性を確保することができるとともに、半導体装置１１の耐湿性を満足させることができる。
【００１９】
また、ＰＡとＰＰＳとをポリマーアロイ化した樹脂を使用する構成に限らず、ＰＡとＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）とをポリマーアロイ化した樹脂を使用してもよい。この場合、ＰＡのみでハウジング１２が形成される場合と比較して、ＰＢＴも使用することで、半導体装置１１の低吸水性及び耐磨耗性などを向上させることができる。
【００２０】
・コネクタ端子１４は、ハウジング１２から突出するオスコネクタに限らず、メスコネクタでもよい。
・コネクタ端子１４の数は２本に限らず、１本あるいは３本以上で形成される構成に変更してもよい。
【００２１】
・ハウジング１２及び半導体パッケージ１３の形状は略直方体に限らず、適宜変更してもよい。
次に上記実施形態から把握できる技術的思想について、以下に記載する。
【００２２】
（１）請求項１に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドと、ポリフェニレンサルファイドとのポリマーアロイである。
（２）請求項１に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドと、ポリブチレンテレフタレートとのポリマーアロイである。
【００２３】
（３）請求項３に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドである。
（４）請求項３に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドと、ポリフェニレンサルファイドとのポリマーアロイである。
【００２４】
（５）請求項３に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドと、ポリブチレンテレフタレートとのポリマーアロイである。
【００２５】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、インサート成形により簡単に半導体装置を製造することができるとともに、耐湿性を満足させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は半導体装置の模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における模式断面図。
【図２】インサート成形時を示す模式断面図。
【図３】（ａ）は従来技術の封止剤充填前を示す模式断面図、（ｂ）は同じく充填後を示す模式断面図。
【符号の説明】
１１…半導体装置、１２…ハウジング、１３…半導体パッケージ、１５…空間、２０…金型。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージに熱硬化性エポキシ樹脂を用い、ハウジングに熱可塑性樹脂を用いる半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体パッケージが、熱可塑性樹脂によりインサート成形されて、半導体装置が形成される場合、半導体パッケージの材料として使用される熱硬化性エポキシ樹脂と、ハウジングの材料として使用される熱可塑性樹脂とは、一般的に接着性がない。従って、このように熱硬化性エポキシ樹脂製の半導体パッケージと、熱可塑性樹脂製のハウジングとで構成される半導体装置の使用環境によっては、コネクタ部から浸入した水分により、リークやショート等の不具合を生じる虞がある。
【０００３】
このため、インサート成形により半導体装置を形成する方法ではなく、別の方法として、図３（ａ）に示す半導体装置の製造方法がある。この方法では、まず、予め射出成形により所定位置にコネクタ端子５０が形成されたハウジング５１が用意される。そして、半導体パッケージ５２がハウジング５１に配設される際、半導体パッケージ５２のハウジング５１と当接する当接面に接着剤が塗布される。その半導体パッケージ５２は、半導体パッケージ５２に設けられたコネクタ部５２ａとコネクタ端子５０とが当接するように所定位置に配置され、半導体パッケージ５２は、ハウジング５１に固定される。次に、ハウジング５１内の半導体パッケージ５２が占める以外の空間５３に、図３（ｂ）に示すように、液状エポキシやシリコーンなどの封止剤５４が充填されて、半導体パッケージ５２が封止される。なお、図３（ａ），（ｂ）において、半導体パッケージ５２は、破断されていない状態で示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、金型に半導体パッケージが配置された後に樹脂を充填するだけで半導体装置が形成されるインサート成形と比較して、半導体パッケージ５２を封止剤で封止する方法では、コネクタ端子５０が設けられたハウジング５１を形成する工程、半導体パッケージ５２をハウジング５１に接着する工程及び封止剤５４をハウジング５１に充填する工程の三つの工程に分けなければならなかった。従って、半導体装置の製造工程数が多くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、第１の目的は、インサート成形により簡単に製造できるとともに、耐湿性を満足できる半導体装置を提供することにある。また、第２の目的は、前記半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、半導体パッケージが熱硬化性エポキシ樹脂で形成され、該半導体パッケージを覆うハウジングが熱可塑性樹脂で形成される半導体装置であって、ＵＶ照射されて表面がポリアミドに対する接着性を有するように改質された前記半導体パッケージが、ポリアミド又はポリアミドを含む前記熱可塑性樹脂によりインサート成形されてハウジング内に封止されていることを要旨とする。
【０００７】
この発明によれば、半導体装置がインサート成形で形成されることにより、従来の半導体パッケージを封止剤で封止する構成と比較して、製造工程数が低減され、簡単に半導体装置が製造される。また、熱硬化性エポキシ樹脂製の半導体パッケージの表面がポリアミドに対する接着性を有するように改質されたことを利用して、半導体パッケージとハウジングとが接着される。このことにより、インサート成形により半導体装置が形成される場合でも、コネクタ端子とハウジングとの境から侵入した水分でリークやショート等が発生せず、半導体装置の耐湿性が満足される。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドであることを要旨とする。
この発明によれば、熱可塑性樹脂として単体のポリアミドが使用されていることにより、ポリアミドと他の樹脂とのポリマーアロイが使用される場合と比較して、半導体パッケージとハウジングとの接着性が向上される。
【０００９】
前記第２の目的を達成するために、請求項３に記載の発明では、熱硬化性エポキシ樹脂製の半導体パッケージをＵＶで照射して、その表面がポリアミドに対する接着性を有するように改質した後、該半導体パッケージを金型内に配置し、該金型内の前記半導体パッケージが占める以外の空間に溶融されたポリアミド又はポリアミドを含む熱可塑性樹脂を充填してインサート成形することを要旨とする。
【００１０】
この発明によれば、半導体装置がインサート成形で形成されることにより、従来の構成のように、ハウジングのみを形成する工程、半導体パッケージをハウジングに接着する工程及び充填剤を充填する工程の三つの工程に分ける必要がなく、一つの工程で行われる。従って、半導体装置が簡単に製造される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１及び図２に従って説明する。なお、図１（ｂ）及び図２において、半導体パッケージは破断されていない状態で示している。
【００１２】
半導体装置１１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、略直方体に形成された熱可塑性樹脂（本実施の形態では、ＰＡ（ポリアミド））製のハウジング１２を備えている。該ハウジング１２の内部には、ＵＶ照射されてその表面がポリアミドに対する接着性を有するように改質された状態の熱硬化性エポキシ樹脂製の略直方体の半導体パッケージ１３が、図１（ｂ）に示すように、封止されている。また、該半導体パッケージ１３から突出して平行に延びるように設けられている複数（本実施の形態では、２個）のコネクタ端子１４の一部も、半導体パッケージ１３とともにハウジング１２に封止されている。該コネクタ端子１４のハウジング１２に封止される以外の所定部分は、ハウジング１２の端面から突出するように設けられている。
【００１３】
次に、上記のように構成された半導体装置１１の製造方法について説明する。
まず、公知の方法により形成された熱硬化性エポキシ樹脂製の半導体パッケージ１３の表面全体にＵＶが照射される。その結果、半導体パッケージ１３の表面が改質され、ポリアミドに対する接着性を有する状態となる。そして、半導体パッケージ１３の端面から突出するように設けられているコネクタ端子１４が、金型２０の上型２０ａ及び下型２０ｂに設けられた各々の凹部が対向することで構成される孔２０ｃに挿通され、その状態で半導体パッケージ１３が金型２０内の所定位置に配置される。なお、孔２０ｃはコネクタ端子１４とほぼ同じ大きさに構成されている。
【００１４】
次に、溶融された熱可塑性樹脂（本実施の形態では、ＰＡ）が、図２に示すように、上型２０ａ及び下型２０ｂに構成され、半導体パッケージ１３及びコネクタ端子１４の一部が占める空間以外の空間１５に、上型２０ａに設けられたゲート２０ｄを介して充填され、インサート成形が行われる。なお、熱可塑性樹脂の溶融温度は、半導体パッケージ１３内に配設される図示しないＩＣチップの耐熱温度以下の温度である。そして、空間１５に充填された熱可塑性樹脂が冷却固化され、上型２０ａと下型２０ｂとが型開きされて、図１（ｂ）に示すように、半導体パッケージ１３及びコネクタ端子１４の一部を封止した状態でハウジング１２が形成され、半導体装置１１が完成する。
【００１５】
この実施の形態は、以下のような効果を有する。
（１）半導体装置１１がインサート成形で形成されることにより、従来の構成のように、ハウジングのみを形成する工程、半導体パッケージをハウジングに接着する工程及び充填剤を充填する工程の三つの工程に分ける必要がなく、一つの工程で行うことができる。従って、製造工程数が低減され、半導体装置１１を簡単に製造することができる。
【００１６】
（２）熱硬化性エポキシ樹脂製の半導体パッケージ１３の表面にＵＶ照射することで、その表面がポリアミドに対する接着性を有するように改質されることにより、熱可塑性樹脂製のハウジング１２と、半導体パッケージ１３との接着性が確保される。従って、コネクタ端子１４とハウジング１２との境から侵入する水分により、リークやショート等が発生しないように、半導体装置１１の耐湿性を満足させることができる。
【００１７】
（３）熱可塑性樹脂として単体のポリアミドが使用されていることにより、ポリアミドと他の樹脂とのポリマーアロイが使用される場合と比較して、半導体パッケージ１３とハウジング１２との接着性を向上させることができる。
【００１８】
なお、実施の形態は上記に限らず、例えば以下のように変更してもよい。
・ハウジング１２を構成する熱可塑性樹脂としてＰＡ（ポリアミド）単体を使用する構成に限らず、例えば、ＰＡとＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）とをポリマーアロイ化した樹脂を使用してもよい。この場合、ＰＡのみでハウジング１２が形成される場合と比較して、ＰＰＳも使用することで、半導体装置１１の耐熱性、寸法安定性及び低吸水性などを向上させることができる。従って、半導体パッケージ１３とハウジング１２との接着性を確保することができるとともに、半導体装置１１の耐湿性を満足させることができる。
【００１９】
また、ＰＡとＰＰＳとをポリマーアロイ化した樹脂を使用する構成に限らず、ＰＡとＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）とをポリマーアロイ化した樹脂を使用してもよい。この場合、ＰＡのみでハウジング１２が形成される場合と比較して、ＰＢＴも使用することで、半導体装置１１の低吸水性及び耐磨耗性などを向上させることができる。
【００２０】
・コネクタ端子１４は、ハウジング１２から突出するオスコネクタに限らず、メスコネクタでもよい。
・コネクタ端子１４の数は２本に限らず、１本あるいは３本以上で形成される構成に変更してもよい。
【００２１】
・ハウジング１２及び半導体パッケージ１３の形状は略直方体に限らず、適宜変更してもよい。
次に上記実施形態から把握できる技術的思想について、以下に記載する。
【００２２】
（１）請求項１に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドと、ポリフェニレンサルファイドとのポリマーアロイである。
（２）請求項１に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドと、ポリブチレンテレフタレートとのポリマーアロイである。
【００２３】
（３）請求項３に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドである。
（４）請求項３に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドと、ポリフェニレンサルファイドとのポリマーアロイである。
【００２４】
（５）請求項３に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドと、ポリブチレンテレフタレートとのポリマーアロイである。
【００２５】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、インサート成形により簡単に半導体装置を製造することができるとともに、耐湿性を満足させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は半導体装置の模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における模式断面図。
【図２】インサート成形時を示す模式断面図。
【図３】（ａ）は従来技術の封止剤充填前を示す模式断面図、（ｂ）は同じく充填後を示す模式断面図。
【符号の説明】
１１…半導体装置、１２…ハウジング、１３…半導体パッケージ、１５…空間、２０…金型。
Claims (3)
- 半導体パッケージが熱硬化性エポキシ樹脂で形成され、該半導体パッケージを覆うハウジングが熱可塑性樹脂で形成される半導体装置であって、
ＵＶ照射されて表面がポリアミドに対する接着性を有するように改質された前記半導体パッケージが、ポリアミド又はポリアミドを含む前記熱可塑性樹脂によりインサート成形されてハウジング内に封止されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
- 熱硬化性エポキシ樹脂製の半導体パッケージをＵＶで照射して、その表面がポリアミドに対する接着性を有するように改質した後、該半導体パッケージを金型内に配置し、該金型内の前記半導体パッケージが占める以外の空間に溶融されたポリアミド又はポリアミドを含む熱可塑性樹脂を充填してインサート成形することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001287076A JP4620303B2 (ja) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
| EP02020768A EP1296371A3 (en) | 2001-09-20 | 2002-09-16 | Semiconductor device and method of making the same |
| US10/246,126 US20030052396A1 (en) | 2001-09-20 | 2002-09-18 | Semiconductor device and method of making the same |
| US12/204,502 US7588962B2 (en) | 2001-09-20 | 2008-09-04 | Method of making semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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