JPS60257546A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPS60257546A
JPS60257546A JP59115871A JP11587184A JPS60257546A JP S60257546 A JPS60257546 A JP S60257546A JP 59115871 A JP59115871 A JP 59115871A JP 11587184 A JP11587184 A JP 11587184A JP S60257546 A JPS60257546 A JP S60257546A
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JP
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resin
semiconductor chip
die pad
semiconductor device
guibat
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JP59115871A
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Kunihito Sakai
酒井　国人
Sadamu Matsuda
定 松田
Takashi Takahama
高浜　隆
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、半導体チップを樹脂封止した半導体装置及
びその製造方法に係り、特に封止材料である樹脂が半導
体チップに離隔して設けられた半導体装置及びその製造
方法に関するものである。
〔従来技術〕
一般に半導体チップが封止された半導体装置の封止材料
としては、樹脂及びセラミックが用いられているもので
あるが、近年はセラミックよりも材料コストが非常に安
い樹脂を極力用いるようになってきている。
第１図は、このような封止材料に樹脂を用いた従来の半
導体装置を示すものであり、半導体チップ（１）、ボン
ディングワイヤ（２）、及びダイパッド（３）は樹脂（
４）と離隔することなく、全てを覆われているものであ
る。そして、このように構成された半導体装置はまずハ
ンダ等によってグイバット（３）に半導体チップ（１）
を接着し、ボンディングワイヤ（２）でリード（５）と
半導体チップ（１）の所望の電極とを接続した後、この
ものを金型に入れ樹脂（４）をその金型に流し込むこと
により製造されるものである。
この様な半導体装置に於ては例えば封止材料にセラミッ
クを用いたものと異なり、封止する際固形物を組み立て
る作業は全くないものであり、従って材料コストの低減
に相まって量産性の面からも非常に優れているものであ
る。
しかしながら一方で、半導体チップ（１）と樹脂（４）
とが離隔することなく直に接触しているため、半導体チ
ップ（１）と樹脂（４）の熱膨張率の違いから、半導′
体チップ（１）と樹脂（４）との間に応力が発生し、そ
の応力によりワイヤボンディング（２）の接触不良が生
じたり、半導体チップ（１）にクラックが生じたりする
可能性が有り、その結果誤動作を生ずるという不具合が
生じるため、発熱量の大きい半導体チップ（１）に適用
することは不向きであった。
一方、〔日本マイクロエレクトロニクス協会編１９８１
年１月２５日発行「ＩＣ化実装技技術　−Ｐ１３７図６
．３　（ｅ）　〕に示されるように半導体チップと離隔
し、かつ半導体チップの真上に開口部を有した樹脂から
なるパッケージ本体と、このパッケージ本体の開口部を
塞ぎ接着剤にてパッケージ本体に固着されたパッケージ
本体と同一材料からなる蓋体とを有したものが提案され
ている。
しかるに、この様に構成されたものにあっては、封脂材
料にセラミックを用いたものと同様、固形物を組み立て
て製造するため、量産性の面で非常に劣るものであり、
また、半導体チップが紫外線消去形読み出し専用メモリ
素子とした場合には、蓋体として紫外線を透過する材料
を必要とし、現在紫外線を透過し、かつ封止に適用でき
る樹脂はなく上記の構成にできないものであった。なお
、蓋体を紫外線が透過する材料例えば石英ガラスにして
、パッケージ本体と別材料とすることも考えなり、製造
工程による熱の影響あるいは使用中１こおける半導体チ
ップからの発生熱または周囲温度等により、蓋体とパッ
ケージ本体との気密封止が維持できなくなったり、蓋体
にクラックが生じる等の不具合を生ずるものであった。
そのため、この様な半導体装置においてはバラるもので
あり、材料コストは高＜、量産性が悪いものとなってい
た。
〔発明のｌ概要〕 この発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、半
導体チップ上の開口部を封鎖する蓋体と開口部を形成し
ているパッケージ本体と異なる熱膨張率をもつ蓋体を信
頼性上間順なく装着できる半導体装置を提案するもので
ある。
また一方の表面に半導体チップが不着されたリードフレ
ームのリードとグイバットの間隙を貰いて他方の表面側
から、軟化した樹脂を押し出すことにより、半導体チッ
プと離隔したパッケージ本体を非常に容易に形成できる
半導体装置の製造方法を提案するものである。
〔発明の実施例〕
以下に半導体チップとして、紫外線消去形読み出し専用
メモリ素子を用いた場合におけるこの発明の一実施例を
第２図ないし第４図に基づいて説明すると、図において
、（６）および（７）は各々第４図に示すリードフレー
ムのグイバットとリード、（８）はこのグイバット（６
）の一方の表面中心上にハンダ等により接着されたダイ
パッド（６）よりも小さい紫外線消去形読み出し専用メ
モリ素子である半導体チップ、（９）はこの半導体チッ
プ（８）に形成された所望の電極とリード（７）とを電
気的に接続する直径約… ２μＸの金線からなるボンディングワイヤ、ｑＯ）は上
記グイバット（６）の他方の表面側に設けられるとＣと
もに、上記ダイパッド（６）の一方の表面側に上記１１
１′　半導体チップ（８）と離隔して設けられ、かつ上
記半導体チップ（８）の真上に開口部Ｑｌｌが形成され
た第１構成体でノボラック型エポキシ樹脂５０１とフェ
ノールノボラック硬化剤１００りとを組み合わせた熱硬
化性樹脂１５０２に対し、無機質充填材を４００ｖ程度
の割合で通常より多く混合して熱膨張率を下げ可能な限
り石英ガラスの熱膨張率に近づけた材料からなるもので
ある。（１２はこの第１溝成体口ωの開口端にゴム等よ
りなる可撓性の薄い被膜Ｉｌ（至）を介して上記開口部
（１１１を封鎖して装着された蓋体で紫外線を透過し、
熱膨張率が０．５５ｘｌＯ／’Ｃである石英ガラスで構
成されている。Ｉは上記第１構成体皿の外周面を包囲す
る第２構成体で、ノボラック型エポキシ樹脂５０りとフ
ェノールノボラック硬化剤１００）を組み合わせた熱硬
化性樹脂１５０２に対し、無機質充填材を３００７程度
の割合で混合した通常の熱膨張率をもつ材料からなるも
のである。
ｑ５）はリードフレームのダイパッド（６）の他方の表
面に鴇１構成体ＧＯ）を形成する樹脂を介して設けられ
た平板で、ダイパッド６）及びリード（７）とは第１構
成体００）、第２構成体（躇の樹脂によって絶縁される
グイバット（６）より大きいニッケル等の磁性体よりな
るものである。
この様に構成された半導体装置にあっては、苦辛 体（１２）と第１構成体００）とを熱膨張ｎが大きく違
う材料にて構成しても両者の間に可撓性の被膜１１３）
を介在させであるため製造工程中における熱並びに使用
中における半導体チップ（１）からの熱及び周囲温度に
基づく蓋体ｕｚと第１構成体００）との熱膨張率の差に
よって生じる応力が可撓性の被膜＋１３１によって緩和
されるものである。その結果蓋体（１２１或いは第１構
成体（１０）が割れたりする可能性は少ないものである
。
しかも蓋体（１２）が装着される第１構成体（１０１は
無機との差が小さくなっているため、蓋体（１２）の割
れ及びはがれをなお一層防止できるものである。さらに
第１構成体ｕＯ）の外周囲を樹脂からなる第２構成体σ
Φにより包囲しているため、無機充填材を多く混合した
ことによる低下する耐水性等の問題を第２構成体（稀に
より補うことができるものである。
また、第１構成体（１０１は半導体チップと離隔して設
けられているため、半導体チップ（８）と第１構成体σ
■との間に応力が発生することは全くないものである。
次に第２図及び第３図に示した半導体装置の製造方法を
第５図（ａ）〜（ｄ）に従って説明する。
まず、第５図（ａ）に示すようにダイパラ１６）の一方
の表面に半導体チップ（８）をハンダ等により接着し、
次に半導体チップ（８）の所望電極とこれに対応したリ
ード（７）とをボンディングワイヤ（９）で接続する。
そして、このものを第５図（ｂ）に示すように、裏返し
た後、あらかじめ第１構成体［０１を構成するための、
通常より多く無機質充填材が混合された熱硬化性樹脂（
１０ａ）が付着された磁性体からなる平板Ｑ５１　（以
下両者併せてプリプレグ１Ｇ＋と称す）を８０℃程度に
熱した状態で熱硬化性樹脂（１０ａ）が少なくともグイ
バット６）の他方の表面全面に接し、かつリード（７）
とグイバット（６）との間隙に位置するようにダイパッ
ド（６）の他方の表面上に軽く付着させて載置し、その
後プリプレグ（１６１を再び冷却し、樹脂を硬化させて
おく。次にこのものを第３図（Ｃ）に示すように加熱さ
れているよ型Ｕηと下型０（至）とからなる金型の間の
不活性ガスの入ったキャビィティｔ１９）に挿入する。
なお、下型（１８１にはプリプレグ（１６）の平板０５
１と対向する下面に永久磁石義が設けられているととも
に、プリプレグｆ１６１の平板ａωと対向する上面に凹
部からなる蓋体載置部が形成されており、この蓋体載置
部に裏面周囲に可撓性の被膜１１３１が付着された石英
ガラスからなる蓋体ｃ１２が載置されているものである
。挿入されたプリプレグ（１６１の平板（１５）は永久
磁石■に吸引されプリプレグ（１６）の樹脂（１０ａ）
はリードフレームに押え込まれる。挿入当初平板（＋５
１の押え込む力によっては変形しない程度硬質であった
プリプレグｕＦＡの樹脂（１０ａ）は金型の熱の影響で
８０℃程度になると軟化し始め、１８０℃程度になると
反応を起こし始めて軟化した樹脂は、平板ａ９の押え込
む力と重力とによってダイパッド（６）とリード（７）
との間隙から押し出され、除々に垂れ下がり、下型ｕ′
７１に載置された可撓性の被膜＋１３１を付着した石英
ガラスからなる蓋体（１２に到達し、ダイパッド（６）
、蓋＋１２１及び到達した樹脂の間に不活性ガスが閉じ
込められ、軟化状態の樹脂が数十秒後にその反応が終了
して硬化し第１構成体（１０１が形成されるものである
。この時、半導体チップ（８）の周囲と閉じ込められた
不活性ガスの圧力とまだ軟化状態の樹脂の表面張力とに
より軟化状態の樹脂が半導体チップ（８）に接すること
なく、このため、第１構成体（１０）は、半導体チ・ツ
ブ（８）と離隔した状態で形成されるものである。また
、蓋体（１２１はその周囲ｆこおいて可撓性の被膜１【
□□□を介して第１構成体Ｇｏ）に装着されることにな
り、結局蓋体（１２が第１溝成体ＧＯ）の開口部（Ｉｌ
ｌを封塞することになるものである。
その後、金型のキャビティ（１ｇ）内に通常量の無機質
充填材が混合された熱硬化性樹脂を流入し、硬化させて
第１構成体σαの外周面を包囲する第２構成体（１４）
を形成し、第２図及び第３図に示すような半導体装置を
得るものである。なお、第１図及び第２構成体（１０１
［４）は蓋体（１２が下型（１８）の凹部からなる載置
部に載置されているため、蓋体（′］りの表面にまわり
込むことはないものである。
この様な製造方法においては、蓋体（］ｚの接着及び支
持を第１構成体（１０）形成と同時に行うこと、また第
１構成体（］０）の形成をリード（７）とダイパッド（
６）との間隙を利用し、磁力と垂力によって第１構成体
ｔｌＯ＋を蓋に到達させて行うことにより、非常に容易
に半導体チップ（８）と第１構成体（１０１とを離隔し
て形成でき、かつ第１構成体ＧＯ＋と別材料からなる蓋
体（１２１を備えた半導体装置を製造できるものである
。
しかも、蓋体１１２１と第１構成体［０１との間には被
膜１１３）が介在されているため、製造時における熱の
影響をこの被膜＋１３１が吸収し、蓋体１１りのはがれ
、割れが防止できるものである。
なお、上記実施例では第１構成体０■及び第２構成体Ｏ
ａの材料となる熱硬化性樹脂としてノボラック型エポキ
シ樹脂とフェノールノボラック硬化剤を用いたが、ビス
フェノール型或いはシクロ型等のエポキシ樹脂と酸無水
物或いはアミン系の硬化剤を用いても良いものである。
また、熱硬化性樹脂１こ混合される無機質充填材はガラ
スクロス等の他の充填剤でも良いものである。そして更
に、第１溝成体（Ｉ■又は第２構成体］１４）の材料は
、熱硬化性樹脂に限らず、ポリフェニレンサルファイド
、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール樹
脂等の熱可塑性樹脂であっても良いものである。
なお、第１構成体ｕＯ）に熱可塑性樹脂を用いる場合に
は、第２構成体（＋４１を形成する際、第２構成体（１
４）の温度が伝導して第１構成体００）の樹脂が軟化し
、開口部ｆ１１）が漬れないように温度制御しなければ
ならない。
また、上記実施例では磁力を発生するものとしで、永久
磁石（５））を用いたが電磁石等のその他のものでも良
く、更に上記実施例ではプリプレグ（１６１の樹脂の押
し出しは、この磁力と重力を利用したがそれらに限らず
、 例えば第６図（ａ）に示すような平板（２１＋に棒（２
２１のりいた押し出し根因）を備えた上型Ｑ句と、蓋体
１１２１が載　゛置゛された下型の）を用い、樹脂の押
し出しは、第６図（ｂ）に示すように押し出し板（２３
）でプリプレグ０ωの平板＋１５１に力を加えることに
よって行い、第１構成体（１０１形成後は第６図（Ｃ）
に示すような位置に押し出し板（ハ）を戻し、その後に
第２溝成体（ＪｒｆＩを形成する。
この様にしても上記と同様の効果を奏するものである。
また、上記実施例では、半導体チップ＋８１を紫外線消
去形読み出し専用メモリとしたために、石英ガラスから
なる蓋体（１２１を取り付け、だが、特に蓋を必要とし
ないものに於ては、全てをプリプレグ（旧の樹脂で形成
しても良く、その際、樹脂の表面張力を小さくする或い
は、不活性ガスを閉じ込めた後、閉じ込めた不活性ガス
よりも若干高い圧力を外部から加えれば軟化状態の樹脂
は半導体チップの直上部にも半導体チップと離隔した状
態で回り込み、つまり、半導体チップの周囲が不活性雰
囲気であり、かつ半導体チップの周囲が樹脂で囲まれた
半導体装置が形成できるものである。
〔発明の効果〕
り、）　この発明は以上説明した通り、半導体チップと
、１４隔して形成された樹脂からなるパッケージ本体の
開口端とこの開口端を封鎖する蓋体との間Ｅこ可撓性の
被膜を介在させたのでパッケージ本体と蓋れを防止でき
、信頼性が向上するという効果を有するものである。
また、樹脂からなるパッケージ本体の形成を一方の表面
に半導体チップが装着されたリードフレームのリードと
グイバットの間隙を貫いて他方の表面側から軟化した樹
脂を押し出して形成したので、半導体チップと離隔した
パッケージ本体を非常に容易に形成できるという効果を
有するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は封止材料に樹脂を用いた従来の半導体装置を示
す断面図、第２図及び第３図は各々この発明の一実施例
を示し第２図は斜視図、第３図は第２図の■−■断面図
、第４図はこの発明に用いるダイパッド及びリードを備
えたリードフレームＣ〆） の１例を示す上面図、第５図（ａ）ないしく口）は第２
図及び第３図に示す半導体装置の製造を工程順に示す断
面図、第６図（ａ）ないしくＣ）はこの発明の他の製造
方法を工程順に示す半導体装置の断面図である。 図において（６）および（７）は各々リードフレームの
グイバット及びリード、（９）は半導体チップ、（１０
）はパッケージ本体を構成する第１構成体、ｆｉｌｌは
開口部、＋ｉａは蓋体、（］３）は可撓性の被膜、［４
１は）（゛ノケージ本体を構成する第２溝成体である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。 代理人　大岩増雄 第１１４ 第２図 う 第３１４ 第４図 第す図（α） 第５図（ｂ”） 第５図（Ｃｊ 第５図（ｄ） 第６図　（α） Ｊ 第６図（ｂ） 〃 第６図（’Ｃ） Ｊ 手続補正書（自発） １．事件の表示　特願昭５９−ｉ１５８７１３、補正を
する者 ５、補正の対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書中篇７頁第１６行に１２μｍ」　とあるの
を「２０μｍ」に訂正する。 （２）明細書中筒８頁第１行ないし第２行に「ノボラッ
ク型エポキシ樹脂５０ＩＩとフェノールノボラック硬化
剤１０［Ｈ’　Ｊとあるのを「ノボラック型エポキシ樹
脂１００ｆとフェノールノボラック硬化剤５０１」に訂
正する。 （３）明細書中筒８頁第１１行ないし第１８行に「ノボ
ラック型エポキシ樹脂５０ｇとフェノールノボラック硬
化剤１００ｙ」とあるのを１ノボラツク型エポキシ樹脂
１００ｆとフェノールノボラック硬化剤５０ノ」に訂正
する。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　リード及びダイパッドからなるリードフレーム
    、上記グイバットの一方の表面ζζ接着された半導体チ
    ップ、上記リードとダイパラｈｏの間隙を貫き上記グイ
    バットの他方の表面側に設けられるとともに上記ダイパ
    ッドの一方の表面側に上記半導体チップと離隔して設け
    られ、かつ上記半導体チップの真上に開口部が形成され
    た樹脂からなるパッケージ本体、このパッケージ本体の
    開口端に可撓性の被膜を介して上記開口部を封鎖して装
    着された上記本体とは異なる材料からなる蓋体を備えた
    半導体装置。
  2. （２）パッケージ本体は、開口部を有し蓋体が装着され
    る第１構成体と、この第１構成体の外周面を包囲する第
    ２構成体とを有したものであることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の半導体装置。
  3. （３）半導体チップを紫外線消去形読み出し専用メモリ
    素子とし、蓋体を紫外線が透過する材料からなるものと
    したことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
    項記載の半導体装置。
  4. （４）　リード及びグイバットからなるリードフレーム
    のグイバットの一方の表面に半導体チップを付着する工
    程、上記ダイパッドの他方の表面側から上記リードフレ
    ームのリードとグイバットの間隙を貫いて軟化した樹脂
    を押し出しその後硬化させて上記半導体チップと離隔し
    たパッケージ本体を形成する工程を有した半導体装置の
    製造方法。
  5. （５）軟化した樹脂を押し出す方法は、−主面に梠脂が
    付着された平板を、樹脂が少なくともグイバットの他方
    の表面全面及びリードとグイバットの間隙に接するよう
    配置し、上記平板に上記樹脂をリードフレームに押し付
    ける方向の力、を加えるこ゛とにより樹脂を押し出すよ
    うにしたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
    ４項記載の半導体装置の製造方法。
  6. （６）　平板を磁性体とし、かつ、磁力によりこの平板
    を介して樹脂にリードフレームに押し付ける方向の力を
    、与えることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
    半導体装置の製造方法。
  7. （７）パッケージ本体を形成する樹脂を熱硬化性樹脂か
    らなるものとしたことを特徴とする特許請求の範囲第４
    項記載の半導体装置。
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