JPS62500900A - マイクロエレクトロニツクス半導体回路および積層回路を封止するための方法 - Google Patents
マイクロエレクトロニツクス半導体回路および積層回路を封止するための方法Info
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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】
マイクロエレクトロエックス半導体回
路および積層回路を封止するための方
法
本発明は、マイクロエレクトロエックス混成半導体回路或いはマイクロエレクト
ロエックス半導体構造要素を封止するための方法に関する。
専門用の、医療用のおよび軍事用の適用のための高倍M性のマイクロエレクトロ
エックス回路は湿分痕跡或いは腐食性の物質の作用に対して長期間の保#!を必
要とする。この目的のためには大抵は、気密に封隙溶接された或いははんだ付け
されている金属製の或いはセラミック製のケーシングが使用される。
このようなケース、例えばコツアールケース並びに所属する封止技術、例えばロ
ールスポット溶接機、環状プロジェクション溶接機、電子溶接機或いはレーザ光
線溶接機或いはガラスはんだ技術((las’1o−tteahnik ) 並
びにガラス化技術(Ang1a″sungs−technik )は極めて経費
を要したり或いは高価でありかつマイクロエレクトロエックス回路にとっては熱
技術的に問題がないわけではない。
従って長年来、商業用のマイクロエレクトロ二ノクス製品にあって、々かんずく
消費マイクロエレクトロエックス回路にあって有利と実証されている比較的価格
も安い並びに合理的な合成物質包装を専門用のマイクロエレクトロエックス回路
のために品質改良することが試みられてきた。
この目的のために、例えばドイツ連邦共和国特許公報@ 2 say aaq号
、ドイツ連邦共和国特許出願公告公報筒251119号、ドイツ連邦共和国特許
出願公告公報筒2628823号、ドイツ連邦共和国特許出願公告公報筒254
5471号、ドイツ連邦共和国公開公報筒2748523号、ドイツ連邦共和国
公開特許公報筒2656139号、ドイツ連邦共和国公開特許公報315745
0号およびドイツ連邦共和国公開特許公報筒3151902号に記載されている
多数の特殊な合成物質および鋳造技術が開発された。
しかし、提案された解決策によっては完全にガス密なおよび水密な封隙は達せら
れないと言うことが明らかになった。即ち、合成物質−封止の高い延び係数はセ
ラミック境界面における比較的高い温度変動が生じた際張力とこれに伴い剥離と
亀裂とを招く。
従って高い信頼性がめられている際および熱的な衝撃応力が強い場合(−65℃
/+125℃)、合成物質封止は使用されない。M工L−M−38510によっ
ても、従来気密に溶接された或いははんだ付けされた金属ケースおよびサラミツ
クケースが受入れられて来た。
更にドイツ連邦共和国特許公報筒2347049号から、ボンブイノブされた半
導体回路を合成発泡物質から成る弾性の被覆層で保護することが可能であること
が知られている。しかし、温度の交番負荷が強い場合特に発泡物質クッションに
あってはカプセル内において高い熱機械的な張力を予測せねば々らず。
従って境界面は分離し、湿気もしくは腐食性の物質が継目に沿って進入する。カ
プセルを避け、被覆層を直接延び係数がほぼ適合している合成樹脂で鋳造した場
合(ドイツ連邦共和国公開特許公報第2922005号)、水蒸気透過性本しく
は非亀裂発生性並びに非孔形成は保証されない。またエポキシ樹脂−シリコンエ
ラストマー組合わせの場合(ドイツ連邦共和国公開特許公報第2922005号
)、交番する温度負荷が強かった際付着強度が僅かであるので剥離が予測され、
従って毛はどの亀裂にあっても湿気が全境界継目にわたって分散してしまう。更
に、コンデンサを両側【で合成物質が積層された金属箔で湿気密に封止すること
が知られている(ドイツ連邦共和国公開特許公報第2551778号、ドイツ連
邦共和国特許公報第151447F3号)。しかしこの技術は幾何学に単純な構
造要素形状と強力に付着するように収縮作用を行う合成物質積層を前提とする。
ボンディングされた工C或いは小さい非連続の構造要素を密接して備えている混
成体を無圧状態で継目無く、空隙無くかつ強力な付着性をもって積層することは
不可能であり、従って一65℃と+125℃間の温度交番負荷の際、電気的な機
能特性に影響を及ぼす剥離或いは線変形が生じる。
即ちすべての公知の方法は、環境による作用に対する封止の必要とする保護を保
証するのには適していがい。
本発明の目的は、合成物質包装の利点、なかんずく簡単な、合理的な成形、良好
な電気的な絶縁および僅かな材料費?金属ケースおよびセラミックケースの利点
、即ち熱機械的な耐衝撃性と密封性とを充分に組合せる方法を造ることである。
これは本発明により、物質上に存在上に存在している構造要素に軟らかい、シー
ル可能1舎成物質層を鋳込み、合成物質−金属一複金箔で被覆し、引き続き合成
樹脂で封止することKよって達せられる。
回路および合成物質−金属一複金箔と固く結合している、孔の無い、非腐食性の
かつ軟弾性的な被覆による箔の支持は金属箔とのM1合わせの下に従来化じてき
た問題を解決する。
本発明の詳細は第1項以降の請求の範囲および明細書から明らかであり、以下に
図面を基にして多数の実施例を説明する。
第1図は本発明による方法により封止された回路の構造を示す図、
第2図は第一の方法のステップの概略図、第3図は方法の第二のステップの概略
図。
の基本構造を示している。
適当なのはAttOgから成る物質S上K例えばS is N4で不活性化され
たマイクロエレクトロエックス構造体Bが付着しており、この構造体は金、アル
ミニウム或いは他の高導電性の金属から成るボンディングワイヤDを介して公知
の様式で帯導体LB、!−電気的に結合されている。この構造体Bとポンディグ
ワイヤは軟らかい合成物質層W内いに存在している。この合成物■層は箔?で覆
われており、この箔は金1の層を含んでいる。この箔の構造に関しては以下に詳
しく述べる。最後に全体が高純度の810. 充填材或いは白墨充填材を含んで
いるエポキシ樹脂Hで封止さり、ている。
近年ワラカー社によってシリコンおよび(約50係)熱可塑性のポリマーから成
るニジストマー物質が開発され、使用に供されているが、このエラストマー物質
は純粋なシリコンエラストマー物質に比して高い機械的な強度と構造部分、セラ
ミック材、金属等上への満足のゆく付着並び1で特に僅かな水蒸気透過性4有し
ている点で優れており、従−って被覆層として抜群に適している。このことに加
えて本発明の根底をなす仙究の枠内で、使用したエラストマーが熱圧縮により合
成物質−箔と溶接することができることが見出された。
これを基にして合成物質−金4層から成る複合系が得られる。異なる延び係t1
1電気的i接触および他の難点はこのよう々解決策、例えば鋳造と蒸着技術の組
合わせを差当り阻害する。蒸着金属層はガス密ではなく、合成樹脂、例えばエポ
キシ樹脂によって熱の作用時におよび湿分作用時に侵される。
即ち、本発明による完全々解決策は、例えば813N4によって不活性化さり1
、物質S上にボンディングされたマイクロエレクトロエックス回路B1作業温度
範囲内で軟化し、熱を加えることなくかつ亀裂無く成形可能な合成物質−金鷹一
複合箔2でシール或いは接着可能であり、場合によっては充分に充填されかつ著
しく網状化された合成樹脂■で封止されかつ固化される合成物質層Wで被覆する
こ七でちる。
本発明による方法?合理的に実施するては特に第2図に図示し念その成果が実証
されている熱シール方法が良く適している。
この際、方法段a)により先ずボンディングされた構造体Bは物質S上に存在し
ている。ボンディングワイヤDはこの構造体B?電気的に帯導体LBと結合する
。不活性化材Pは不所望の腐食を阻止する。
これらの予め調製された回路がこの状態で先ず予加熱される。
次いで方法段b)によυ低活性の、液状のエラストマーWを載置する。これによ
り形成された層Wは熱シール可能である。第三の方法段C)において、金属−複
合箔?が載置され、約200℃で加熱された中空ラムBTで軟らかい層W上に圧
着される。この場合、箔?の層Wに面した合成樹脂面が熱および圧力の作用の下
にこの層Wと結合する。次の冷却の際充填部材Wが固化する。次いで打抜きの際
に複合箔の成形を行うのが有利であることが判った。
次いで、場合によっては方法段d)によりこれまでに造られた要素をエポキシ樹
脂Hと共に鋳込で覆う。第2e図に図示された最終生成物は第1図による最終生
成物に相当する。
即ちこの方法は、例えばポリオレフィンで変性しft−シリコンがポリプロピレ
ン箔と共に容易に160〜190℃で加圧下に成形できかつシール可能であるこ
とを基礎としている。内部金属層としては、特に圧延し九銅箔或いはアルミニウ
ム箔、被覆材としては高純度のポリプロピレン−ポリエチレン箔、ポリエチレン
テレフタレート箔、ポリカーボネート箔、ポリアミド箔が該当する。層剥離或い
は亀裂形成はこのような複合箔には見られず、ガス透過率および湿分透過率はエ
ポキシ樹脂或いはシリコンニジストマー−包装におけるよりも数10係だけ少な
い。拡散および透過は半導体回路とアルミニウム積層との間の約10〜100μ
の厚み、しかも鱈単位の長さの境界層に沼って起こるに過ぎない・
圧延加工された、両側で電気的に絶縁された金属箔は上記のことに加えて出力半
導体回路或いは出力バイブリッド回路にあって迅速な温度補償を容易にする。
箔tjaffliする(では自体公知の自動的なダイボンダーTh適用するのが
有利である。このダイボンダーを有利に同じ作業工程において箔のための打抜き
工具と連動させるのが有利である。
第3図は本発明てよる方法の他の実施形を示している。この場合、内部部分子1
と外部部分子a とから成る担持体上ては構造要素を含んでいる物isが存在
している。物質の縁部は担持体の内部部分子1を越えて突出しており、背面には
はんだスポットLKがプリントされている。帯導体は誘電層を有する厚膜−スク
リーンプリントにあってははんだスボツ)K対して絶縁されている。方法段b)
は第2図による実施IHJにおけると同じように行われる。
方法段C)にあっては、即ち箔を載置する際には構造要素のトポロジーに相応し
て予成形された箔Fが使用される。同様にラムSTは箔の賦形形状に適合されて
いる。箔を載置した後この箔は担持体の外部部分子Aを外した後物質の縁部にお
いて折返され、第3図に相応してはんだスポットではんだ付けされる。引き続き
要素はエポキシ樹脂■で鋳込まれる。
片面が積層された銅箔がはんだ付けに特に適している。エポキシ樹脂−石英−鋳
込み物は機械的な保護として役立つ。
以下に三つの実施例を記載する。
列1
チップもしくは不活性化された半導体回路をキャリヤ上に載せ、接続部にボンデ
ィングする。チップ並びにすべてボンディング接続部を低粘性の、極めて僅かな
ガス透過性および水蒸気透過性、高い可撓性およびシール可能性を特徴とする合
成物質で被覆する。この場合、ポリオレフィン変性したベンジン中のシリコン−
溶液をp−メチルジシロキサン−メチルメタアクリレートをペースとした物質上
に塗布する。
ポリプロピレン−(75μ)、アルミニウムー(10μ)、ポリエチレンテレフ
タレート−(5μ)−複合箔から熱時(約120c)にチップ用に寸法を定めら
れたキャップを打抜き、ダイボンダーでチップ−キャリヤを越えて折返し、加熱
し念中空ラムで軟鋳込み物と共に密にシールする。約1ao℃に加熱された中空
ラムは箔を液状の軟鋳込み物質と共に、シール層が約20μ以下になるように物
質上に圧着スル。引キ続き高純度の可撓性のエポキシ樹脂−石英粉末−鋳込み物
質共にキャップもしくは封止した回路を鋳込む。鋳込み物質としては以下の成分
1007ii部 T、xNc 12ao(cIBA)1 2Diii部 T、ド
ブセイルこば〈酸無水物15 重量部 T、ピペリジン
2 重量部 T、p−メチルシロキサン−メチルメタアクリレート
300重量部 T、真空乾燥した高純度の石英粉末(X=SOμ)
から成る樹脂が適している。
チクソトロープの鋳込み物質を140℃で混合して塗布し、5時間で硬化させる
。
列2
半導体チップを有している厚層−混成回路と離れ離れになっている構造要素を加
熱したポリエチレン/キシロ−ルー溶液で積層し、適当に裁断した、場合によっ
ては予備成形した複合箔で覆い、物質に圧着し、貼着もしくはシールする。引き
続き封止された混成回路の周囲を充填したエポキシ樹脂で圧着もしくけ鋳込む。
田J3
ボンディングした混成回路を約100℃に予備加熱し、真空保持装置上に載せ、
回路に相当して予備打抜きしかつ予備成形した銅−(25μ)−粘着箔で覆う。
回路の帯導体をスクリーンプリントの際所定の接触位置もしくははんだ付は位置
において誘導ペーストで重ね積層する。箔シール以前にこれらの位Rkはんだ付
はペーストでプリントする。
真空下で箔を打抜き、樹脂でシールし、引き続きはんだ付けし、周囲を充填され
たエポキシ樹脂で圧着するか或いは鋳込む。
゛S
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の7第1項)昭和61年7月16日
特許庁長官 宇 賀 道 部 毀
1、特許出願の表示
paT/nxa slo 0475
2、発明の名称
マイクロエレクトロエックス半導体回路および積層回路を封止するための方法
&特許出願人
住所(居所) ドイツ連邦共和国、デー−80[2オントープルー/、ロベルト
ーコツホーストラーセ(番地無L )氏名(名称) メッセルシュミットーベル
コウーブローム・ゲゼルシャフト・ミド・ペンュレンクテル・ノ・フソング代表
者 フリック・ゲルノリレト
代表者 エーレリツヒ・クラウス
国 籍 ドイツ連邦共和国
〔電話 03(502)1476(代表)]変史された請求の範囲
〔国際″4s務所に1986年5月2日(86,5,2)受領:元の請求の範囲
第1項〜第12項は変更された第1項〜第10項(4百)で置換えられたコ請
求 の 範 囲
1、 マイクロエレクトロエックス混成半導体回路或いはマイクロエレクトロエ
ックス半導体構造要素テ封止する方法にむいて、
一物質(S)上に存在している構造要素(’B)e軟らかいシール可能な合成物
’I?f(W)で鋳込み、−第一の層が10−100μ・つ)層11、特に75
μの層厚?r[するン〜ル可能々ポリオレフィン、特ニボリプロビレソから成ゆ
、
一第二の1者が025μ〜2507+の1y厚、%に10〜30μの層厚黛有t
ろ成形「(能今金14、特にアルミニラ!、5から成り、
−第三の層1バ+ −i o oμZ)7・、ソ11、特に10μの層厚全件す
るl鋳着可能なボリエ入デル、特(lこポリエチレンテレ″7タし/−1から成
る、三つの層から成る合成1勿宵−金−4−複合箔(1’)で被覆し、引き続き
構漬要ノ・―と;告ビ渾物質(1で、
mmの第一の層がl/−a−T’1丁Ql :’r、 :、5 *イ4(W)と
、−第ミの層が合成物質(;x )と
結合されるように
封止することを特徴とする、マイクロエレクトロエックス混成半導体回路或いは
マイクロエレクトロエックス半導体構造要素を封止するための方法。
Z マイクロエレクトロエックス混成半導体回路或いはマイクロエレクトロエッ
クス半導体構造要素を封止するための方法において、
一物M(s)上に存在する構造要素(B)を軟らかいシール可能を合成物質層(
W ’)で鋳込み、−第一の層が10〜100μの層厚、特に75μの層厚を有
するシール可能なポリオレフィ/、特にポリプロピレンから成り、
一第二の層がCL25μ〜250μの層厚、特に10〜30μの、1g厚?有し
ている成形可能なかつばんだけけ可能な金属、特に銅から成る二つのノ3から成
る合成物質−金属−複合箔(F)で。
被覆し、
−かつ箔が合成物質側と共に内ブうに折返されており、かつ予め物質(S)上に
プリントされているはんだスボツ) (LK)と湿気密シζはんだ1寸けされて
おシ、
−引き続き構造要素と箔?合成物質(工()で封止することを特徴とする、マイ
クロエレクトロエックス混成半導体回路或いはマイクロエレクトロエックス半導
体構造要素を封止するための方法。
5 鋳込むために、高補度の、回路水子に対(2て不活性な、低粘性の、かつ崖
導体回路も・よび複合箔に対して明白な付着特性4備えているtqi性のエポキ
シ樹脂を特徴する請求の範囲第1項或いは第2項に記載の方法っ
4、 鋳込ために、高、捕塵の軟らかい、才導体回′l′g)C対して不活性な
熱時パ/−ル可能1)、特にポリオし・フィンを含有している、変性り、たシリ
コン或いはンリコニ/−ふっ素?ベー・スとしているシリコン接着剤から成る被
覆(オを使用+乙、請求の範囲第1項或いは第2項に記載の方法、。
5、 基体および箔から成る複合系?30〜250℃、特に160〜190℃の
温度、1−・・50バール、特に5・〜10バールの圧力で配線<)シ〈はボン
デング位置の外部において加熱7〜ル成形により清る上記請求の範囲のいずれか
−・つに記・成の方法。
6、 加熱および成形1つために加熱可能な中空ラム(ST)或いは鋳型全使用
する、L記請求の範囲のいずれか一つに記載の方法。
2 複合箔封止材を設ける、請求の範囲第6項に記載の方法。
a マイクロエレクトロエックス混成半導体回路において、物質(S)土に存在
している構竹要素(B)が軟らかいシール可能な合成物質層(W)内て鋳込まれ
ておシ、かつ合成物質−金属−複合箔(F)で被覆されており、引き続き合成樹
脂(I()で封止されている、マイクロエレクトロエックス混成半導体回路。
9 箔(F)が、その第一の層が10〜100μの層厚、特1c75μの層厚を
有するシール可能なポリオレフィン、特にポリプロピレンから成シ、第二の層が
0.25μ〜250μの層厚、特に10〜30μの層厚を有する成形可能な金属
、特にアルミニタムから成シ、第三の層が1〜100μの層厚、特に10μの層
厚を有する粘着可能なポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートから成る
三つの層から成シ、かつ箔の第一の層がシール可能な充填材(W)と、第三の層
が合成物質(H)と結合されている、請求の範囲第8項に記載のマイクロエック
ス混成半導体回路。
10、箔(F)が、第一の層が10〜100μの層厚、特に75μの層厚を有し
ているシール可能なポリオレフィン、特にポリプロピレンから成シ、第二の層が
0.25μ〜250μの層厚、特に10〜30μの層厚を有している変形可能な
かつはんだ付は可能な金属、特に銅から成る二つの層から成り、箔が合成物質側
と共に内側に折返されておシ、予め物質(S)上にプリントされているはんだス
ポット(IJK)と湿気密にはんだ付けされて込る、請求の範囲第8項に記載の
マイクロエレクトロエックス混成半導体回路。
闇公1杏碧告
ANNEX To THE INTER)IATrONAL 5EARCHRE
PORT ON
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.マイクロエレクトロニツクス混成半導体回路或いはマイクロエレクトロニツ クス半導構造要素を封止するための方法において、物質(S)上に存在している 構造要素(B)を軟らかいシール可能な合成物質層(W)で鋳込み、合成物質− 金属−複合箔(F)で覆い、引き続き合成物質(H)で封止することを特徴とす る、マイクロエレクトロニツクス混成半導体回路或いはマイクロエレクトロニツ クス半導体構造要素を封止するための方法。 2.第一の層が10〜100μの層厚、特に75μの層厚を有するシール可能な ポリオレフイン、特にポリブロピレンから成り、第二の層が0.25μ〜250 μの層厚、特に10〜30μの層厚を有する成形可能な金属、特にアルミニウム から成り、第三の層が1〜100μの層厚、特に10μの層厚を有する粘着可能 なポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートから成る三つの層から成る箔 (F)を使用し、かつ箔の第一の層をシール可能な充填材(W)と、第三の層を 合成物質(H)と結合する、請求の範囲第1項に記載の方法。 3.箔(F)として、第一の層が10〜100μの層厚、特に75μの層厚を有 するシール可能なポリオレフイン、特にポリブロピレンから成り、第二の層が0 .25μ〜250μの層厚、特に10〜30μの層厚を有する成形可能なかつは んだ付け可能な金属、特に銅から成る二つの層から成る箔を使用し、かつ箔を合 成樹脂側で内方へ折返しかつ予め物質(S)上にプリントされた帯導体(LK) と気密にはんだ付けする、請求の範囲第1項に記載の方法。 4.鋳込むために、半導体回路および複合箔に対してきわだつた付着特性を有す る、高純度の、回路要素に対して不活性な、低粘度の、可撓性のエポキシ樹脂を 使用する上記請求の範囲のいずれか一つに記載の方法。 5.鋳込むために、高純度の、軟らかい、半導体回路に対して不活性なかつ熱時 にシール可能な、特にシリコン−ふつ素をベースとしたポリオレフイン含有の、 変性されたシリコン或いはシリコン接着剤から成る被覆材を使用する、上記請求 の範囲のいずれか一つに記載の方法。 6.箔を載置するために同じ作業工程で打抜き装置に連動されている自体公知の 自動的なダイポンダーを使用する、上記請求の範囲のいずれか一つに記載の方法 。 7.基体と箔から成る結合系を30〜250℃、特に160〜190℃の温度で 、1〜50バール、特に5〜10バールの圧力で配線部もしくはポンデイング位 置の外部で加熱シール成形により造る、請求の範囲第6項に記載の方法。 8.加熱および成形のため加熱可能な中空ラム(ST)或いは鋳型を使用する、 請求の範囲第7項に記載の方法。 9.複合箔封止体を鋳込む、請求の範囲第8項に記載の方法。 10.マイクロエレクトロニツクス混成半導体回路において、物質(S)上に存 在している構造要素(B)が軟らかい、シール可能な合成樹脂(W)内に鋳込み 、合成物質−金属−複合箔(F)で覆い、引き続き合成樹脂(H)で封止されて いることを特徴とする、マイクロエレクトロニツクス混成半導体回路。 11.箔(F)が、第一の層が10〜100μの層厚、特に75μの層厚を有す るシール可能なポリオレフイン、特にポリプロピレンから成り、第二の層が0. 25μ〜250μの層厚、特に10〜30μの層厚を有する成形可能な金属、特 にアルミニウムから成り、第三の層が1〜100μ層厚、特に10μの層厚を有 する粘着性のポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートから成る三つの層 から成り、かつ箔の第一の層がシール可能な充填材(W)と、第三の層が合成物 質(H)と結合されている、請求の範囲第10項に記載のマイクロエレクトロニ ツクス混成半導体回路。 12.箔(F)が、第一の層が10〜100μの層厚、特に75μの層厚を有し ているシール可能なポリオレフイン、特にポリブロピレンから成り、第二の層が 0.25μ〜250μの層厚、特に10〜30μの層厚を有している成形可能な かつはんだ付け可能な金属、特に銅から成る二つの層から成り、かつ箔が合成樹 脂側で内側に折返されており、かつ予め物質(S)上に存在しているプリントさ れたはんだスポツト(LK)と無密にはんだ付けされている、請求の範囲第10 項に記載のマイクロエレクトロニツクス混成半導体回路。
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