JPH0448758A - 樹脂封止半導体装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は樹脂封止半導体装置に関する。

［従来の技術］ 従来、回路基板に搭載された半導体素子が樹脂により封
止されてなる樹脂封止半導体装置は種々知られている。

一般に、半導体素子を封止するために使用される樹脂（
封止樹脂）は、半導体素子の隙間を充填するために低粘
度で流動性を有する必要がある。そのため、樹脂封止半
導体装置を製造する際に、封止樹脂が回路基板表面を汚
染することがあった。このような問題点を解決するため
、半導体素子が搭載された回路基板の半導体素子搭載部
の周囲に、撥水性充填剤を含む樹脂からなるダムが形成
され、該ダム内側の半導体素子が封止樹脂により封止さ
れてなる樹脂封止半導体装置（特開昭Ｅ３２−２２９８
６２号公報参照）とか塗布された形状を保持するのに適
した粘度およびチクソトロピック性を有する樹脂からな
るダムが形成され、該ダム内側の半導体素子が封止樹脂
により封止されてなる樹脂封止半導体装置（特開昭８２
−２２９９６２号公報参照）等が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前者の樹脂封止半導体装置は、ダムを形成する
樹脂と封止樹脂との接着性が劣り、耐湿性が劣るという
欠点を有している。一方、後者の樹脂封止半導体装置は
ダムを形成する樹脂と封止樹脂との接着性が優れ、耐湿
性が優れるという特徴を有している。

しかし、この樹脂封止半導体装置は、半導体素子を外力
から保護するために、封止樹脂の硬度は必然的に大きく
なければならない。これにともなって、封止樹脂の内部
応力が大きくなり、この樹脂封止半導体装置は、加熱ま
たは冷却した場合には、樹脂封止半導体装置の性能が低
下し、半導体素子と導線を接続するボンディングワイヤ
が変形または破断を引き起こす等の欠点があった。

本発明の目的は、上記のような問題のない信頼性に優れ
た樹脂封止半導体装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段およびその作用コ本発明者
らは上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、本発明
に到達した。

本発明の目的は、 「半導体素子が搭載された回路基板の半導体素子搭載部
の周囲に、樹脂からなるダムが形成され、該ダム内側の
半導体素子が樹脂により封止されてなる樹脂封止半導体
装置において、該ダムを形成する樹脂が硬度５〜６４（
該硬度はＪＩＳ　　Ｋ　　６３０１に規定されるＡ形硬
さ試験機により測定された値である。）の樹脂であり、
該半導体素子を封止する樹脂が硬度６５〜９５（該硬度
は前記と同しである。）の樹脂であることを特徴とする
樹脂封止半導体装置。」により達成される。

以下、本発明の樹脂封止半導体装置を第１図および第２
図により説明する。第１図は本発明の樹脂封止半導体装
置の断面図であり、第２図は第１図の一部破断斜視図で
ある。

本発明の樹脂封止半導体装置は第１図に示すように、半
導体素子ｌが搭載された回路基板２の半導体素子搭載部
の周囲に樹脂からなるダム３が形成され、該ダム内側の
半導体素子１が樹脂４により封止されている。ここで、
半導体素子１を搭載した回路基板２は、第２図に示すよ
うに、回路基板２がガラスエポキシ樹脂、ベークライト
樹脂、フェノール樹脂等の打機樹脂：アルミナ等のセラ
ミックス；銅、アルミニウム等の金属等の材質からなり
、回路基板２の表面には銅、銀−パラジウム等の材質か
らなる導線５が印刷されている。また回路基板２には半
導体素子１が搭載されており、半導体素子１は該素子の
上端部にあるポンディングパッド６と導線５を金、銅、
アルミニウム等の材質からなるボンディングワイヤ７に
より接続されている。

そして、導線５は回路基板２の端部において外部リード
端子８に接続されている。また回路基板２には抵抗、コ
ンデンサーおよびフィル等の電子部品が搭載される場合
もある。このような樹脂封止半導体装置は一般にハイブ
リッドＩＣ七呼ばれているものである。

本発明において、回路基板２の半導体素子搭載部の周囲
にダム３を形成する樹脂の硬度は５〜６４の範囲内であ
る。ここで該硬度はＪＩＳＫ　　６３０１に規定される
Ａ形硬さ試験機により測定された値である。これはダム
３を形成する樹脂の硬度が５未満であると樹脂封止半導
体装置の半導体素子１を外力から保護することができず
、また外力を受けた場合に容易にダム３を形成する樹脂
が変形し破損するためである。またダム３を形成する樹
脂の硬度が６４を越えると半導体素子１を封止する樹脂
４の内部応力が大きくなるために、樹脂封止半導体装置
を加熱または冷却した場合に、樹脂４の膨張または収縮
により半導体素子１と導線５を接続するボンディングワ
イヤ７が変形または破断を引き起こし、樹脂封止半導体
装置の性能が低下する。また外力に対してダム３を形成
する樹脂が脆くなり、このため震動、衝撃等により樹脂
封止半導体装置の信頼性が低下するためである。また、
ダム３を形成する樹脂の引裂強さはＪＩＳＫ６３０１に
規定されるＡ型試験片において２．０ｋｇｆ／ｃＩ１１
以上であることが好ましい。これはダム３を形成する樹
脂の引裂強さが２．０　ｋｇｆ／ａｍ以上であると外力
に対して強固であるからである。

本発明において、樹脂からなるダム３の内側の半導体素
子１を充填する樹脂４は、半導体素子１を封止する目的
で使用され、該樹脂の硬度は６５〜９５の範囲である。

ここで該硬度は前記同様ＪＩＳ　　Ｋ　６３０１に規定
されるＡ形硬さ試験機により測定された値である。これ
は樹脂４の硬度が６５未満であると樹脂封止半導体装置
の半導体素子１を外力から保護することができず、また
樹脂４の硬度が９５を越えると樹脂４の内部応力が大き
くなるために樹脂封止半導体装置が加熱または冷却され
た場合に、封止樹脂４の膨張または収縮により、半導体
素子１と導線５を接続するボンディングワイヤ７が変形
または破断を引き起こし、樹脂封止半導体装置の性能が
低下するためである。

本発明においてダム３を形成する樹脂および該ダム内側
で半導体素子１を封止する樹脂４としては、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂等が挙げれるが、これらの中でもシ
リコーン樹脂が好ましく、ダム３を形成する樹脂または
該ダム内側の半導体素子１を封止する樹脂４の少なくと
も一方に使用することが好ましい。本発明で使用するの
に好適なシリコーン樹脂としては付加反応硬化型のシリ
コーン樹脂、縮合反応硬化型のシリコーン樹脂、有機過
酸化物硬化型のシリコーン樹脂のいずれでも良いが、半
導体素子１を樹脂により封止する際、加熱できない場合
には該樹脂は縮合反応硬化型のシリコーン樹脂が好まし
く、また半導体素子の封止作業性が要求される場合には
、該樹脂は付加反応硬化型のシリコーン樹脂が好ましい
。

［実施例コ 次に本発明を第１図および第２図にて説明する。第１図
は本発明の樹脂封止半導体装置の断面図である。第２図
は第１図の樹脂封止半導体装置の一部破断斜視図である
。実施例中、粘度は２５℃における値である。また樹脂
の硬度は、樹脂を１５０℃で１時間の加熱条件下で硬化
させた後、ＪＩＳ　　Ｋ　　６３０１に規定されるＡ形
硬さ試験機により測定した値である。

実施例１ （１）初めに回路基板２に半導体素子１およびその他の
電子部品を搭載した。

（２）次に半導体素子１を搭載した回路基板２の半導体
素子搭載部の周囲に、粘度が１０００ポイズであり、加
熱硬化後の硬度が４５である付加反応硬化型のシリコー
ン樹脂（Ｉ）を、デイスペンサーを使用して塗布し、ダ
ム３を形成した。塗布され該樹脂はダム形状を持続した
。

（３）続いて、ダム３の内側に粘度が２ｏボイズであり
、加熱硬化後の硬度が８５である透明な付加反応硬化型
シリコーン樹脂（ｎ）をデイスペンサーを使用して充填
し、半導体素子１を封止する樹脂３を形成した。該樹脂
は速やかに半導体素子１の間隙を充填できた。また該樹
脂は該ダムにより前記回路基板表面を汚染することがな
かった。

（４）その後、１５０℃で１時間加熱してシリコーン樹
脂（Ｉ）およびシリコーン樹脂（ｎ）を硬化させた。こ
のようにして樹脂封止半導体装置を得た。

同様にして樹脂封止半導体装置５０個を製造し、これら
をヒートンＨ”／り試験（−３０℃で３０分間放置しそ
の後１２０°Ｃで３０分間放置することを１サイクルと
する。）で１００サイクル試験を行なった。試験終了後
、樹脂封止半導体装置の外部リード端子８を使用して半
導体素子１および金製ボンディングワイヤ７の電気導通
試験を実施した。その結果電気導通不良は全く発生して
いなかった。またシリコーン樹脂（Ｉ）およびシリコー
ン樹脂（Ｉｒ）にはクラックは発生していなかった。

比較例１ 実施例１において使用した、付加反応硬化型のシリコー
ン樹脂（Ｉ）の替りに、粘度が１５００ポイズであり、
加熱硬化後の硬度が８５である付加反応硬化型のシリコ
ーン樹脂（ＩＩＩ）を用いた以外は同様にして樹脂封止
半導体装置を得た。

このようにして製造した樹脂封止半導体装置５０個を実
施例１同様にしてヒートショック試験を行なった。試験
終了後、樹脂封止半導体装置の外部リード端子８を使用
して半導体素子１および金製ボンディングワイヤ７の電
気導通試験を実施した。その結果５０個の樹脂封止半導
体装置の内８個に電気導通不良が発生した。また電気導
通不良が発生した樹脂封止半導体装置の半導体素子１の
封止部分を透明なシリコーン樹脂（ｎ）を通して光学顕
微鏡で観察したところ、全てに金製ボンディングワイヤ
７とポンディングパッド６の接続部分または金製ボンデ
ィングワイヤ７と銀−パラジウム製導線５の接続部分に
おいて金製ボンディングワイヤ７の切断が認められた。

また５０個の樹脂封止半導体装置の内２個の樹脂封止半
導体装置にはシリコーン樹脂（Ｉ［Ｉ）にクラックが発
生していた。

［発明の効果］ 本発明の樹脂封止半導体装置は、半導体素子が搭載され
た回路基板の半導体素子搭載部の周囲に、樹脂からなる
ダムが形成され、該ダム内側の半導体素子が封止樹脂に
より封止されてなる樹脂封止半導体装置において、該ダ
ムを形成する樹脂が硬度５〜６４の樹脂であり、半導体
素子を封止する樹脂が硬度６５〜９５の樹脂であるので
、外力に対して安定性に優れ、加熱または冷却されても
信頼性に優れるという特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の樹脂封止半導体装置の断面図である。 第２図は第１図の樹脂封止半導体装置の一部破断斜視図
であり、一部回路図面に省略がある。 １・・・半導体素子、２・・・回路基板、３・・・（樹
脂からなる）ダム、４・・・（半導体素子を封止する）
樹脂、５・・・導線、６・・・ポンプイングツ’ｒツド
、７・・・ボンディングワイヤ、８・・・外部リード端
子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子が搭載された回路基板の半導体素子搭
   載部の周囲に、樹脂からなるダムが形成され、該ダム内
   側の半導体素子が樹脂により封止されてなる樹脂封止半
   導体装置において、該ダムを形成する樹脂が硬度５〜６
   ４（該硬度はＪＩＳＫ６３０１に規定されるＡ 形硬さ試験機により測定された値である。）の樹脂であ
   り、該半導体素子を封止する樹脂が硬度６５〜９５（該
   硬度は前記と同じである。）の樹脂であることを特徴と
   する樹脂封止半導体装置。
2. （２）ダムを形成する樹脂が付加反応硬化型のシリコー
   ン樹脂である特許請求の範囲第１項記載の樹脂封止半導
   体装置。
3. （３）半導体素子を封止する樹脂が付加反応硬化型のシ
   リコーン樹脂である特許請求の範囲第１項記載の樹脂封
   止半導体装置。