JPH08111478A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置

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JPH08111478A
JPH08111478A JP24299394A JP24299394A JPH08111478A JP H08111478 A JPH08111478 A JP H08111478A JP 24299394 A JP24299394 A JP 24299394A JP 24299394 A JP24299394 A JP 24299394A JP H08111478 A JPH08111478 A JP H08111478A
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JP
Japan
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resin
semiconductor device
substrate
circuit board
sealed
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Shinji Takei
信二 武井
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】基板の部品搭載面を成形金型により挟持した状
態で樹脂を注入する際に、金型と基板表面との接触面に
隙間が殆んど生じず、樹脂が樹脂封止領域外に殆んど流
出せず、樹脂バリが殆んど発生しなくなる樹脂封止型半
導体装置を提供する。 【構成】回路基板１０上に複数の電子部品１１が搭載さ
れ、電子部品の接続端子と基板上の回路とが電気的に接
続された状態で回路基板の部品搭載面が樹脂２０により
封止されてなる樹脂封止型半導体装置において、回路基
板上の一部の表面に絶縁材１４が塗布されており、絶縁
材中に熱膨脹性樹脂からなる微小中空球体１５が含まれ
ていることを特徴とする。

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
に係り、特に半導体部品などの電子部品が回路基板上に
搭載され、上記基板の部品搭載面がトランスファ成形に
より樹脂封止された樹脂封止型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＳＩ（大規模集積回路）とかデ
ィスクリート型の半導体素子などの電子部品を回路基板
上に実装する方法は、電子部品単体を樹脂封止によりパ
ッケージングした後、その外部接続端子（アウターリー
ド）を折り曲げ加工し、半田メッキを施した後に回路基
板上に半田付けを行っている。
【０００３】しかし、このような実装方法は、樹脂封止
パッケージの大型化に伴い、基板の実装密度を向上させ
る上での障害になっている。そこで、近年、例えば図４
に示すように、ＬＳＩとかディスクリート型半導体素子
などの半導体チップ（ペレット）４１を樹脂封止するこ
となく、つまり、ベア状態のまま接着剤により印刷配線
基板４０上に接着し、そのボンディングパッドなどの接
続端子と基板上の印刷配線とをボンディングワイヤー４
２などの金属線により接続した状態でトランスファ成形
により基板の部品搭載面を樹脂４３により封止する方法
が用いられている。
【０００４】この方法は、前記基板４０を成形金型によ
り挟持し、封止部分に対応して設けられた金型内部の空
間（キャビティ）に樹脂４３を注入するものであるが、
この際、基板上の樹脂封止領域の周囲では、金型と基板
表面とが接触しており、金型の型締め圧力を樹脂の注入
圧力よりも大きくすることによって樹脂が基板上の樹脂
封止領域外に流出することを防止している。この場合、
基板４０の厚みが均一であれば、図５に示すように、基
板４０を上部金型５１と下部金型５２とにより挟持した
際に、上部金型５１と基板表面との接触面に隙間が生じ
ないので、前記したように樹脂４３が樹脂封止領域外に
流出することはない。
【０００５】しかし、前記基板４０の表面には、実際に
は印刷配線４４が形成されており、この印刷配線４４と
印刷配線相互間とに段差が存在する。そして、基板上の
印刷配線形成領域には印刷配線相互の絶縁のためにエポ
キシ樹脂をベースにしたレジスト材４５が塗布されてい
るが、上記段差がなくなるほどの量はレジスト材４５が
塗布されていない。
【０００６】上記したような段差が存在すると、図５に
示すように基板４０を上部金型５１と下部金型５２とに
より挟持した際に、上部金型５１と基板表面との接触面
に隙間５３が生じ、樹脂注入時に樹脂が樹脂封止領域外
に流出してしまう。
【０００７】図６は、従来の樹脂注入時における金型の
型締め圧力と樹脂流出距離（樹脂バリ）のばらつきおよ
び平均値の関係を測定したデータの一例を示している。
この図から、樹脂流出距離は型締め圧力の依存性がな
く、型締め圧力を上げても金型と基板表面との接触面の
隙間が埋められないことが分かる。
【０００８】しかし、前記したように樹脂注入時に樹脂
が樹脂封止領域外に流出すると、その硬化後に金型から
取り出された樹脂封止型半導体装置に樹脂バリが残るよ
うになる。そして、この樹脂バリが他の回路基板に付着
した場合に接続不良を引き起すおそれがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
樹脂封止型半導体装置は、基板の部品搭載面を成形金型
により挟持した状態で樹脂を注入する際に、金型と基板
表面との接触面に隙間が生じ、樹脂が樹脂封止領域外に
流出し易いので、樹脂バリが発生し、接続不良を引き起
すという問題があった。
【００１０】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、基板の部品搭載面を成形金型により挟持した
状態で樹脂を注入する際に、金型と基板表面との接触面
に隙間が殆んど生じなくなり、樹脂が樹脂封止領域外に
殆んど流出しなくなり、樹脂バリが殆んど発生しなくな
り、樹脂バリが他の回路基板に付着して接続不良を引き
起すことを防止し得る樹脂封止型半導体装置を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、回路基板上に
複数の電子部品が搭載され、上記電子部品の接続端子と
基板上の回路とが電気的に接続された状態で回路基板の
部品搭載面が樹脂封止されてなる樹脂封止型半導体装置
において、上記回路基板上の一部の表面に絶縁材が塗布
されており、上記絶縁材中に熱膨脹性樹脂からなる微小
中空球体が含まれていることを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の樹脂封止型半導体装置において、絶縁
材は熱膨脹性樹脂を所定量含み、絶縁材の塗布後に加熱
硬化されることにより、熱膨脹性樹脂が膨脹し、絶縁材
の表面がほぼ平坦になると共に反発弾性を有する圧縮性
の高い状態となるので、基板を金型により挟持した際に
絶縁材表面が変形し、金型と基板表面との接触面に隙間
が殆んど生じなくなる。従って、樹脂注入時に樹脂が樹
脂封止領域外に流出するおそれが殆んどなくなり、注入
された樹脂の硬化後に金型から取り出された樹脂封止型
半導体装置に樹脂バリが殆んど存在しなくなり、この樹
脂バリが他の回路基板に付着することによって接続不良
を引き起こすというような問題は生じなくなる。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る樹脂封止
型半導体装置を示している。図１に示す樹脂封止型半導
体装置は、回路基板上に複数の電子部品が搭載され、上
記電子部品の接続端子と基板上の回路とが電気的に接続
された状態で回路基板の部品搭載面が樹脂封止されたも
のであり、上記回路基板上の一部の表面に絶縁材が塗布
されており、上記絶縁材中に熱膨脹性樹脂からなる微小
中空球体が含まれていることを特徴とする。
【００１４】本例では、印刷配線基板１０が用いられて
おり、基板の実装密度を向上させるために、ＬＳＩとか
ディスクリート型半導体素子などの半導体チップ（ペレ
ット）１１がベア状態のまま印刷配線基板１０上に搭載
されて例えば接着剤により接着されている。そして、上
記半導体チップ１０上の接続端子（通常、ボンディング
パッド）と印刷配線基板上の印刷配線とがボンディング
ワイヤー１２などの金属線により接続された状態でトラ
ンスファ成形により印刷配線基板の部品搭載面がトラン
スファ成形により樹脂２０により封止されている。
【００１５】さらに、上記印刷配線基板１０の印刷配線
１３形成領域の表面には絶縁のためにエポキシ樹脂をベ
ースにしたレジスト材１４が塗布されており、しかも、
このレジスト材１４中には、熱膨脹性樹脂からなる微小
中空球体１５が３〜１０％の分量比で混合されている。
上記熱膨脹性樹脂は、塩化ビリニデン／アクリロニトリ
ルのコポリマーを穀とし、発泡材としてイソブタンを内
包・カプセル化したものであり、スエーデン国のエクス
パンセル社により開発され、一般にマイクロスフェア
ー、マイクロバルーン材と呼ばれている商品は、膨脹温
度は８０〜１５０℃であり、膨脹前の粒径５〜３０μｍ
に対して加熱後は１０〜１００μｍに膨脹する。
【００１６】図１に示した半導体装置の樹脂封止を行う
際、印刷配線基板１０の部品搭載面を成形金型により挟
持し、封止部分に対応して設けられた金型内部の空間
（キャビティ）に樹脂を注入する。この際、印刷配線基
板１０上の樹脂封止領域の周囲では金型と基板表面とが
接触しており、金型の型締め圧力を樹脂の注入圧力より
も大きくすることによって樹脂が基板上の樹脂封止領域
外に流出することを防止している。この場合、前記基板
１０の厚みが均一であれば、図２に示すように、基板１
０を上部金型２１と下部金型２２とにより挟持した際
に、上部金型２１と基板表面との接触面に隙間が生じな
いので、前記したように樹脂２０が樹脂封止領域外に流
出することはない。
【００１７】しかし、前記基板１０の表面には、実際に
は印刷配線１３が形成されており、印刷配線部と印刷配
線相互間部とに段差が存在すると、金型と基板表面との
接触面に隙間が生じ、樹脂注入時に樹脂が樹脂封止領域
外に流出してしまう。これを避けるために、前記基板１
０上の印刷配線形成領域に絶縁のために前記したような
レジスト材１４がスクリーン印刷により塗布されてい
る。この場合、上記レジスト材１４のスクリーン印刷後
に加熱硬化されることにより、レジスト材１４に含まれ
ている熱膨脹性樹脂１５が膨脹することにより、レジス
ト材１４の表面が図１中に示したようにほぼ平坦にな
り、印刷配線部と印刷配線相互間部とに段差が殆んどな
くなっている。
【００１８】しかも、上記熱膨脹性樹脂１５の膨脹後に
はレジスト材１４は反発弾性を有する圧縮性の高い状態
となり、基板１０を上部金型２１と下部金型２２とによ
り挟持した際に、レジスト材１４の表面が平坦な状態に
変形し、上部金型２１と基板表面との接触面に隙間が殆
んど生じなくなる。従って、前記したような樹脂注入時
に樹脂２０が樹脂封止領域外に流出するおそれが殆んど
なくなり、注入された樹脂２０の硬化後に金型から取り
出された樹脂封止型半導体装置に樹脂バリが殆んど存在
しなくなり、この樹脂バリが他の回路基板に付着するこ
とによって接続不良を引き起こすというような問題は生
じなくなる。
【００１９】図３は、図１の樹脂封止型半導体装置をト
ランスファ成形した時のレジスト材１４中の微小中空球
体１５の含有量と樹脂流出距離（樹脂バリ）のばらつき
および平均値の関係を測定したデータの一例を示してい
る。なお、成形時の条件は、金型温度１７５℃、金型の
型締め圧力２００Ｋｇ／ｃｍ2 、樹脂注入圧力１００Ｋ
ｇ／ｃｍ2 である。また、樹脂バリの測定サンプル数は
１０個であり、それぞれ最大流出距離を測定し、その最
大値・最小値と１０個の平均値を示している。図３か
ら、レジスト材１４中の微小中空球体１５の含有量を１
０％にすると、樹脂バリを５０μｍ以下に抑えることが
でき、含有量が３〜１０％の範囲内で樹脂バリを３００
μｍ以下に抑制できることが分かる。
【００２０】
【発明の効果】上述したように本発明の樹脂封止型半導
体装置によれば、基板の部品搭載面を成形金型により挟
持した状態で樹脂を注入する際に、金型と基板表面との
接触面に隙間が殆んど生じなくなり、樹脂が樹脂封止領
域外に殆んど流出しなくなり、樹脂バリが殆んど発生し
なくなり、樹脂バリが他の回路基板に付着して接続不良
を引き起すことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る樹脂封止型半導体装
置の一部を示す断面図。
【図２】図１の樹脂封止型半導体装置の樹脂封止方法に
おいて基板を金型により挟持した際に金型と基板表面と
の接触面に隙間が生じない様子を示す断面図。
【図３】図１の樹脂封止型半導体装置をトランスファ成
形した時のレジスト材中の微小中空球体の含有量と樹脂
流出距離（樹脂バリ）のばらつきおよび平均値の関係を
測定したデータの一例を示す図。
【図４】従来の樹脂封止型半導体装置の一部を示す断面
図。
【図５】図４の樹脂封止型半導体装置の樹脂封止方法に
おいて印刷配線と印刷配線相互間との境界部に段差が存
在している状態で基板を金型により挟持した際に金型と
基板表面との接触面に隙間が生じる様子を示す断面図。
【図６】従来の樹脂注入時における金型の型締め圧力と
樹脂流出距離（樹脂バリ）のばらつきおよび平均値の関
係を測定したデータの一例を示す図。
【符号の説明】
１０…印刷配線基板、１１…半導体チップ（ペレッ
ト）、１２…ボンディングワイヤー、１３…印刷配線、
１４…レジスト材、１５…熱膨脹性樹脂からなる微小中
空球体、２０…樹脂。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回路基板上に複数の電子部品が搭載さ
    れ、上記電子部品の接続端子と基板上の回路とが電気的
    に接続された状態で回路基板の部品搭載面が樹脂封止さ
    れてなる樹脂封止型半導体装置において、上記回路基板
    上の一部の表面に絶縁材が塗布されており、上記絶縁材
    中に熱膨脹性樹脂からなる微小中空球体が含まれている
    ことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の樹脂封止型半導体装置に
    おいて、前記複数の電子部品は、ベア状態のまま基板上
    に接着されると共に接続端子が金属線により前記回路基
    板上の印刷配線に接続された状態で樹脂封止されたＬＳ
    Ｉチップを含むことを特徴とする樹脂封止型半導体装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載の樹脂封止型半導
    体装置において、前記絶縁材は、エポキシ樹脂をベース
    にしたレジスト材であり、前記回路基板上の印刷配線領
    域の表面に塗布されていることを特徴とする樹脂封止型
    半導体装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の樹脂封止型半導体装置に
    おいて、前記熱膨脹性樹脂は、塩化ビリニデン／アクリ
    ロニトリルのコポリマーを穀とし、発泡材としてイソブ
    タンを内包・カプセル化することによって、膨脹前の粒
    径５〜３０μｍに対して８０〜１５０℃での加熱により
    １０〜１００μｍに膨脹する性質を有し、前記レジスト
    材に３〜１０％の分量比で混合されていることを特徴と
    する樹脂封止型半導体装置。
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