(57)【要約】【課題】基板に粉体塗装した後のピンホールの発生を抑制する。【解決手段】半導体装置１００は、基板１０１と、基板１０１上に設けられた半導体素子１０３と、基板１０１上に設けられ、半導体素子１０３の外周を選択的に封止する第１の樹脂封止材１０５と、半導体素子１０３および第１の樹脂封止材１０５を封止しているとともに、熱硬化性粉体塗料の硬化物により構成されている第２の樹脂封止材１０７と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた半導体素子または半導体パッケージと、
前記基板上に設けられ、前記半導体素子または前記半導体パッケージの外周を選択的に封止する第１の樹脂封止材と、
前記半導体素子または前記半導体パッケージおよび前記第１の樹脂封止材を封止しているとともに、熱硬化性粉体塗料の硬化物により構成されている第２の樹脂封止材と、
を含む、半導体装置。
【請求項２】
前記第１の樹脂封止材が、前記半導体素子または前記半導体パッケージの前記外周の全体にわたって設けられている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記基板と前記半導体素子または前記半導体パッケージとの間に、前記基板、前記半導体素子または前記半導体パッケージおよび前記第１の樹脂封止材で閉じられた空隙部が設けられている、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の樹脂封止材が、硬化性樹脂を含む第１の樹脂組成物の硬化物により構成されており、
前記硬化性樹脂が、変性アクリレート樹脂、エポキシ樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される１種または２種以上を含む、請求項１乃至３いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
以下の条件１で測定される前記第１の樹脂組成物の粘度が、１，０００ｍＰａ・ｓ以上７０，０００ｍＰａ・ｓ以下である、請求項４に記載の半導体装置。
（条件１）ＪＩＳ−Ｋ−５６００−２−３に準拠して、コーンプレート型粘度計を用いて２５±１℃にて測定する
【請求項６】
以下の条件２で測定される前記第１の樹脂組成物の硬化物の伸び率が、３％以上４００％以下である、請求項４または５に記載の半導体装置。
（条件２）ＪＩＳ−Ｋ−７１６１−２に準拠して、２５±１℃にて、ダンベル型試験片にて引っ張り速度１０ｍｍ／分で測定する
【請求項７】
前記熱硬化性粉体塗料が、エポキシ樹脂を含む第２の樹脂組成物により構成されている、請求項１乃至６いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体素子または半導体パッケージが搭載された基板を準備する工程と、
前記基板上の前記半導体素子または前記半導体パッケージの外周を、硬化性樹脂を含む第１の樹脂組成物で覆い、前記第１の樹脂組成物の硬化物により構成される第１の樹脂封止材で選択的に封止する工程と、
前記半導体素子または前記半導体パッケージおよび前記第１の樹脂封止材を熱硬化性粉体塗料で覆い、前記熱硬化性粉体塗料の硬化物により構成される第２の樹脂封止材で封止する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
第１の樹脂封止材で選択的に封止する前記工程が、前記半導体素子または前記半導体パッケージの前記外周全体にわたって前記半導体素子または前記半導体パッケージを前記第１の樹脂組成物で覆う工程を含む、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
第１の樹脂封止材で選択的に封止する前記工程が、前記基板と前記半導体素子または前記半導体パッケージとの間に、前記基板、前記半導体素子または前記半導体パッケージおよび前記第１の樹脂封止材で閉じられた空隙部を設ける工程を含む、請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記硬化性樹脂が、変性アクリレート樹脂、エポキシ樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される１種または２種以上を含む、請求項８乃至１０いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
以下の条件１で測定される前記第１の樹脂組成物の粘度が、１，０００ｍＰａ・ｓ以上７０，０００ｍＰａ・ｓ以下である、請求項８乃至１１いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
（条件１）ＪＩＳ−Ｋ−５６００−２−３に準拠して、コーンプレート型粘度計を用いて２５±１℃にて測定する
【請求項１３】
以下の条件２で測定される前記第１の樹脂組成物の硬化物の伸び率が、３％以上４００％以下である、請求項８乃至１２いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
（条件２）ＪＩＳ−Ｋ−７１６１−２に準拠して、２５±１℃にて、ダンベル型試験片にて引っ張り速度１０ｍｍ／分で測定する
【請求項１４】
前記熱硬化性粉体塗料が、エポキシ樹脂を含む第２の樹脂組成物により構成されている、請求項８乃至１３いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体塗料を用いて電気・電子部品を絶縁外装する技術として、特許文献１（特開２００１−４４３３８号公報）に記載のものがある。同文献には、従来のノンハロゲン又はノンアンチモンの難燃剤を含む封止剤を用いた電子・電気部品のもつ欠点を克服し、ハロゲン系又はアンチモン系難燃剤を用いた場合に匹敵する性能、すなわち難燃性とともにヒートサイクル耐久性及び高温負荷耐久性を備えたノンハロゲン又はノンアンチモンの樹脂封止型電子・電気部品を提供することを目的とした技術として、非難燃性エポキシ樹脂系粉体塗料を熱硬化させて形成したヒートサイクル耐久性及び高温負荷耐久性を有する下引き層を介して、特定の難燃剤を含むエポキシ樹脂系粉体塗料を熱硬化させて形成した難燃性被覆層で封止されている樹脂封止型電子・電気部品について記載されている。
【０００３】
一方、液状エポキシ樹脂による半導体素子実装基板の注型封止技術として、特許文献２（特開平３−１１６９３９号公報）に記載のものがある。同文献には、１対の金型間に１枚又は２枚のプレートを介在させるプレートモールド金型を用い、一方の金型と１枚のプレート間又は２枚のプレート間に素子を搭載した金属フレーム又は樹脂フィルムを挟み、金属フレーム又は樹脂フィルムから離れた位置に設けられた樹脂注入ゲートから液状のエポキシ注型樹脂組成物を、減圧下に注入するか又は注入した後に減圧脱泡した状態で、加熱硬化させる、半導体素子の樹脂封止方法について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−４４３３８号公報
【特許文献２】特開平３−１１６９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、粉体塗料の主な特長として、以下の点が挙げられる。
（１）揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含まず、液状ワニスと比較して発生ガスも殆ど無いクリーンな材料である点
（２）塗装対象の大きさ、形状が違ってもそれに合わせて成膜されるため、フィルムやシート材料と比較して少量多品種に適している点
（３）塗装対象と接着するため、フィルムやシート材料と比較して塗装絶縁信頼性が高い点
（４）金型を必要としないため、成形封止材料と比較して簡便である点
（５）形状に追随した塗膜になるため、使用材料量が少なくて済む点
そこで、本発明者は、粉体塗料で基板を塗装し、基板に実装された半導体素子やこれを含むパッケージを封止することを検討した。すると、実装された半導体装置やパッケージの塗膜周辺にピンホールが発生する場合があり、一度発生したピンホールはその後の加熱硬化過程において、修復されずそのまま残存してしまうことが明らかになった。このため、粉体塗料を用いる場合、安定的に封止をおこなうという点で改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、基板に粉体塗装した後のピンホールの発生を抑制する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、
基板と、
前記基板上に設けられた半導体素子または半導体パッケージと、
前記基板上に設けられ、前記半導体素子または前記半導体パッケージの外周を選択的に封止する第１の樹脂封止材と、
前記半導体素子および前記第１の樹脂封止材を封止しているとともに、熱硬化性粉体塗料の硬化物により構成されている第２の樹脂封止材と、
を含む、半導体装置が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、
半導体素子または半導体パッケージが搭載された基板を準備する工程と、
前記基板上の前記半導体素子または前記半導体パッケージの外周を、硬化性樹脂を含む第１の樹脂組成物で覆い、前記第１の樹脂組成物の硬化物により構成される第１の樹脂封止材で選択的に封止する工程と、
前記半導体素子または前記半導体パッケージおよび前記第１の樹脂封止材を熱硬化性粉体塗料で覆い、前記熱硬化性粉体塗料の硬化物により構成される第２の樹脂封止材で封止する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法が提供される。
【０００９】
なお、これらの各構成の任意の組み合わせや、本発明の表現を方法、装置などの間で変換したものもまた本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板に粉体塗装した後のピンホールの発生を抑制する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態における半導体装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２】本実施形態における半導体装置の製造工程の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは必ずしも一致していない。また、数値範囲の「Ｘ〜Ｙ」は、断りがなければ、「Ｘ以上Ｙ以下」を表す。また、本実施形態において、組成物は、各成分をいずれも単独でまたは２種以上を組み合わせて含むことができる。
【００１３】
図１は、本実施形態における半導体装置の構成の一例を示す断面図である。図１に示した半導体装置１００は、基板１０１と、基板１０１上に設けられた半導体素子または半導体パッケージ（半導体素子１０３）と、基板１０１上に設けられ、半導体素子１０３の外周を選択的に封止する第１の樹脂封止材１０５と、半導体素子１０３および第１の樹脂封止材１０５を封止しているとともに、熱硬化性粉体塗料の硬化物により構成されている第２の樹脂封止材１０７と、を含む。また、図１において、半導体素子１０３は、配線１０９を介して基板１０１上の導電部材（不図示）に電気的に接続されている。
【００１４】
なお、図１には、基板１０１に搭載された半導体素子１０３を封止する構成を例示したが、半導体素子１０３にかえて、半導体パッケージが基板１０１上に搭載されていてもよい。このとき、第１の樹脂封止材１０５は半導体パッケージの外周を選択的に封止し、第２の樹脂封止材１０７が半導体パッケージ全体および第１の樹脂封止材１０５を封止する構成とすることができる。
【００１５】
基板１０１は、たとえば、インターポーザ等の配線基板、またはリードフレームである。図１においては、半導体素子１０３が配線１０９を介して基板１０１上の導電部材（不図示）に電気的に接続されている構成を例示した。半導体素子１０３と基板１０１との接続様式に制限はなく、ワイヤボンディングまたはフリップチップ接続等により、基板１０１に電気的に接続されてもよい。
【００１６】
半導体素子１０３としては、たとえば、集積回路、大規模集積回路、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子が挙げられるが、これらに限定されない。なお、本実施形態において、半導体素子１０３は、受光素子および発光素子（発光ダイオード等）等の光半導体素子を除く、いわゆる、光の入出を伴わない素子をいう。
【００１７】
また、半導体装置１００としては、たとえば、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package）、ＳＯＮ（Small Outline Non-leaded Package）、ＬＦ−ＢＧＡ（Lead Flame BGA）、Ｆａｎ−Ｏｕｔ型パッケージ挙げられる。また、半導体装置１００は、ＭＥＭＳ中空パッケージ等の中空パッケージであってもよい。
【００１８】
半導体装置１００において、第１の樹脂封止材１０５は、第２の樹脂封止材１０７にピンホールが発生するのを抑制する観点から、好ましくは半導体素子の前記外周の全体にわたって設けられている。
また、図１に示した半導体装置１００では、基板１０１と半導体素子１０３との間に、基板１０１、半導体素子１０３および第１の樹脂封止材１０５で閉じられた空隙部が設けられている。かかる構成とすることにより、空隙部の空気の流動によって第２の樹脂封止材１０７にピンホールが発生することをより好適に抑制することができる。
【００１９】
第１の樹脂封止材１０５の平面形状は、たとえば、半導体素子１０３の平面形状に応じた形状とすることができる。半導体素子１０３と第１の樹脂封止材１０５、および、基板１０１と第１の樹脂封止材１０５が空気漏れ箇所無くしっかりと接着封止する観点から、第１の樹脂封止材１０５の平面形状の具体例としては、矩形環状、正方形環状等の多角形環状、楕円環状、円環状等の環状が挙げられるが、限定されない。
【００２０】
次に、第１の樹脂封止材１０５の材料について説明する。第１の樹脂封止材１０５は、具体的には、硬化性樹脂を含む第１の樹脂組成物の硬化物により構成されている。以下、第１の樹脂組成物について説明する。
【００２１】
第１の樹脂組成物に含まれる硬化性樹脂は、所望の箇所に第１の樹脂封止材１０５を安定的に形成する観点から、好ましくは常温硬化性樹脂であり、より好ましくは紫外線硬化性樹脂である。常温硬化性樹脂を用いることにより、加熱せずに硬化物を形成することがでるため、空気の膨張を効果的に抑制してピンホールの発生をより安定的に抑制することができる。中でも、所望の領域に塗布等により簡便に適用可能であり取り扱い性に優れる観点、仕上がりの好ましさの観点、および、硬化時間を短縮して生産性を向上する観点から、紫外線硬化性樹脂が好ましい。
一方、素子や部材の裏側等の、光が直接当らない箇所の樹脂の硬化度合いの低下を抑制する観点からは、硬化性樹脂が熱硬化性樹脂を含むことが好ましい。
【００２２】
また、硬化性樹脂は、常温硬化により第１の樹脂封止材１０５を安定的に形成する観点から、好ましくは変性アクリレート樹脂、エポキシ樹脂およびウレタン樹脂からなる群から選択される１種または２種以上を含み、より好ましくは変性アクリレート樹脂を含む。
【００２３】
変性アクリレート樹脂は、たとえば、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂およびシアノアクリレート樹脂からなる群から選択される１種または２種以上であり、好ましくはウレタンアクリレート樹脂である。
【００２４】
また、エポキシ樹脂の具体例として、二液型のアミン硬化タイプのものが挙げられる。
ウレタン樹脂の具体例として、二液型のイソシアネート硬化タイプのものが挙げられる。
【００２５】
第１の樹脂組成物の硬化性樹脂の含有量は、紫外線透過の観点から、第１の樹脂組成物全体に対して好ましくは９０質量％以上であり、より好ましくは９８質量％以上であり、また、たとえば１００質量％以下である。
【００２６】
第１の樹脂組成物は、硬化性樹脂から構成されてもよいし、硬化性樹脂以外の成分をさらに含んでもよい。
第１の樹脂組成物が硬化性樹脂以外の成分をさらに含むとき、かかる成分として、重合開始剤、反応性希釈剤、各種添加剤等が挙げられる。
【００２７】
次に、第１の樹脂組成物の物性について説明する。
第１の樹脂組成物は、たとえば２５℃で液状である。
また、第１の樹脂組成物の粘度は、流動性を適度に高める観点から、好ましくは７０，０００ｍＰａ・ｓ以下であり、より好ましくは３０，０００ｍＰａ・ｓ以下、さらに好ましくは２０，０００ｍＰａ・ｓ以下である。
また、所望の箇所に第１の樹脂封止材１０５を安定的に形成する観点から、第１の樹脂組成物の粘度は、１，０００ｍＰａ・ｓ以上であり、より好ましくは５，０００ｍＰａ・ｓ以上、さらに好ましくは１０，０００ｍＰａ・ｓ以上である。
ここで、第１の樹脂組成物の粘度は、以下の条件１で測定される。
（条件１）ＪＩＳ−Ｋ−５６００−２−３に準拠して、コーンプレート型粘度計を用いて２５±１℃にて測定する
【００２８】
第１の樹脂組成物の硬化物の伸び率は、加熱時の膨張によって生じる応力の緩和の観点から、好ましくは３％以上であり、より好ましくは１０％以上である。
また、加熱時の内部空気による発泡現象の抑制の観点から、第１の樹脂組成物の硬化物の伸び率は、４００％以下であり、より好ましくは３００％以下、さらに好ましくは１００％以下である。
ここで、第１の樹脂組成物の硬化物の伸び率は、以下の条件２で測定される。
（条件２）ＪＩＳ−Ｋ−７１６１−２に準拠して、２５±１℃にて、ダンベル型試験片にて引っ張り速度１０ｍｍ／分で測定する
【００２９】
次に、第２の樹脂封止材１０７について説明する。第２の樹脂封止材１０７は、熱硬化性粉体塗料の硬化物により構成されている。半導体装置１００においては、第２の樹脂封止材１０７は、半導体素子１０３および第１の樹脂封止材１０５を含む基板１０１の素子搭載面全体を封止している。また、半導体装置１００は、基板１０１の素子搭載面が熱硬化性粉体塗料の硬化物により構成されている第２の樹脂封止材により一括封止されている。
【００３０】
第２の樹脂封止材１０７は、さらに具体的には、エポキシ樹脂を含む第２の樹脂組成物により構成されている。
【００３１】
第２の樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂の具体例として、分子中に２個以上のエポキシ基を有し、室温下で固形のものが挙げられる。このようなエポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ビフェニル型、ナフタレン型、芳香族アミン型などのエポキシ樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。低コスト、溶融時の粘度、耐湿性向上を図るという観点から、第２の樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂は、好ましくはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびクレゾールノボラック型エポキシ樹脂からなる群から選択される１種以上である。
【００３２】
第２の樹脂組成物の硬化性樹脂の含有量は、粉体塗料の塗装成形性を良好なものとする観点から、第２の樹脂組成物全体に対して好ましくは８０質量％以下であり、より好ましくは５０質量％以下である。また、第２の樹脂封止材１０７の表面の平滑性を向上する観点から、第２の樹脂組成物の硬化性樹脂の含有量は、第２の樹脂組成物全体に対して好ましくは２５質量％以上であり、より好ましくは３５質量％以上である。
【００３３】
また、第２の樹脂組成物は、樹脂以外の成分を含んでもよく、かかる成分の具体例として、硬化剤、充填剤、着色剤、各種添加剤が挙げられる。
【００３４】
硬化剤の具体例として、ジアミノジフェニルメタンやアニリン樹脂などの芳香族アミン、脂肪族アミンと脂肪族ジカルボン酸との縮合物、ジシアンジアミドおよびその誘導体、各種イミダゾールやイミダゾリン化合物、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、マレイン酸、トリメリット酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、ピロメリット酸などのポリジカルボン酸またはその酸無水物、アジピン酸やフタル酸などのジヒドラジッド、フェノール、クレゾール、キシレノール、ビスフェノールＡなどとアルデヒドとの縮合物であるノボラック類、カルボン酸アミド、メチロール化メラミン類、ブロック型イソシアヌレート類等が挙げられる。これらの中でも、各種イミダゾールやイミダゾリン化合物、酸無水物系の硬化剤が、得られる粉体塗料の接着性、耐熱性、耐ヒートサイクル性、硬化性を向上させることから好ましい。
【００３５】
エポキシ樹脂に対する硬化剤の割合は、使用するエポキシ樹脂および硬化剤の種類により調整することができる。
エポキシ樹脂に対する硬化剤の割合は、良好な硬化性および硬化物特性を得る観点から、好ましくは、硬化剤の官能基（数）が、エポキシ樹脂のエポキシ基（数）に対して、０．６モル当量以上１．２モル当量以下、さらに好ましくは０．９モル当量以上１．１モル当量以下の範囲である。なお、これらの硬化剤に対して必要により３級アミン類、イミダゾール類などの硬化促進剤を使用してもよい。
【００３６】
また、第２の樹脂組成物は、硬化物の機械的強度や硬度の向上や線膨張係数の低減、溶融粘度の最適化等の観点から、さらに充填材を含んでもよい。
充填材としては、たとえば無機充填材が挙げられ、さらに具体的には、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、結晶又は溶融シリカ、表面処理シリカ、タルク、カオリン、クレー、マイカ、ドロマイト、ウォラストナイト、ガラス繊維、ガラスビーズ、ジルコン、チタン化合物、モリブデン化合物等が挙げられる。中でも、化学的安定性、低線膨張係数、低コスト、入手のし易さという観点から、溶融シリカが好ましい。
【００３７】
充填材の配合量は、塗装後の硬化工程における外観不良を抑制する観点、および、第２の樹脂封止材１０７の機械的強度を向上する観点から、第２の樹脂組成物全体に対して、好ましくは２０質量％以上であり、より好ましくは５０質量％以上である。また、第２の樹脂封止材１０７の表面の平滑性を高める観点から、充填材の配合量は、第２の樹脂組成物全体に対して、好ましくは７５質量％以下であり、より好ましくは６５質量％以下である。
【００３８】
第２の樹脂組成物の構成成分の好ましい組み合わせとして、第２の樹脂封止材１０７の硬化物中のピンホールの発生を安定的に抑制する観点から、第２の樹脂組成物が、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂から選択される１種または２種以上と、酸無水物およびイミダゾール類からなる群から選択される１または２以上の硬化剤と、溶融シリカを含む構成が挙げられる。
【００３９】
また、第２の樹脂組成物は、上述した成分以外の成分をさらに含んでもよく、かかる成分として、難燃剤、顔料、レベリング剤、カップリング剤、内部滑剤などが挙げられる。
【００４０】
次に、半導体装置１００の製造方法を説明する。
半導体装置１００の製造方法は、たとえば、半導体素子１０３が搭載された基板１０１を準備する工程と、基板１０１上の半導体素子１０３の外周を、硬化性樹脂を含む第１の樹脂組成物で覆い、第１の樹脂組成物の硬化物により構成される第１の樹脂封止材１０５で選択的に封止する工程と、半導体素子１０３および第１の樹脂封止材１０５を熱硬化性粉体塗料で覆い、熱硬化性粉体塗料の硬化物により構成される第２の樹脂封止材１０７で封止する工程と、を含む。
【００４１】
以下、図２（ａ）および図２（ｂ）を参照してさらに具体的に説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）は、半導体装置１００の製造工程を示す断面図である。
図２（ａ）に示したように、まず、半導体素子１０３が搭載された基板１０１を準備する。このとき、基板１０１と半導体素子１０３とが第１の樹脂封止材１０５により電気的に接続された基板１０１を準備してもよい。
【００４２】
次に、図２（ｂ）に示したように、基板１０１上の半導体素子１０３の外周を、硬化性樹脂を含む第１の樹脂組成物で覆い、第１の樹脂組成物を硬化して、硬化物で半導体素子１０３の外周および配線１０９を選択的に封止する。このとき、後工程で第２の樹脂封止材１０７にピンホールが形成されるのを抑制する観点から、第２の樹脂封止材１０７で選択的に封止する工程は、好ましくは半導体素子１０３の外周全体にわたって半導体素子１０３を前記第１の樹脂組成物で覆う工程を含む。同様の観点から、第１の樹脂封止材１０５で選択的に封止する工程は、たとえば、基板１０１と半導体素子１０３との間に、基板１０１、半導体素子１０３および第１の樹脂封止材１０５で閉じられた空隙部を設ける工程を含んでもよい。
【００４３】
第１の樹脂組成物の硬化方法は、第１の樹脂組成物に含まれる硬化樹脂の性質により選択できるが、常温硬化で安定的に硬化物を形成する観点から、好ましくは紫外線硬化または水分硬化であり、より好ましくは紫外線硬化である。
【００４４】
その後、粉体塗装工程により、たとえば素子搭載面全体を一括封止する。具体的には、半導体素子１０３および第１の樹脂封止材１０５が設けられた基板１０１を熱硬化性粉体塗料で覆い、熱硬化性粉体塗料を硬化する。
粉体塗装方法および条件は、第２の樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂の種類に応じて選択することができるが、たとえば、第２の樹脂組成物が充填された流動浸漬槽を準備する工程、半導体素子１０３および第１の樹脂封止材１０５が設けられた基板１０１を加熱する工程、加熱した基板１０１を流動浸漬槽に浸漬し、流動浸漬槽内の粉体塗装を流動させながら基板１０１の外側全体に粉体塗料を付着する工程、粉体塗料の付着後、基板１０１を流動浸漬槽から取り出し、その後、付着した粉体塗料を硬化して第２の樹脂封止材１０７を形成する工程、等を含むことができる。
【００４５】
以上の工程により、半導体装置１００が得られる。
本実施形態においては、半導体装置１００が半導体素子１０３の外周を選択的に封止する第１の樹脂封止材１０５を有するとともに、第１の樹脂封止材１０５および半導体素子１０３が第２の樹脂封止材１０７により封止されている。これにより、第２の樹脂封止材１０７へのピンホールの発生が効果的に抑制される。
【００４６】
さらに具体的には、本発明者が検討した結果、第１の樹脂封止材１０５を設けずに、粉体塗装により第２の樹脂封止材１０７を形成すると、粉体塗料を塗装後、硬化して第２の樹脂封止材１０７が形成される段階で、たとえば半導体素子１０３の下部や側方に存在する空気が塗装時に塗膜内側でそのまま残り、加熱硬化の過程で膨張するため、柔らかい溶融塗膜を突き破りピンホールが形成されてしまう場合があった。そして、一度発生したピンホールはその後の加熱硬化過程においても残存してしまうため、基板１０１を安定的に封止することが困難であった。
これに対し、本実施形態においては、半導体素子１０３の外周を第１の樹脂封止材１０５で選択的に封止するため、粉体塗料を塗装後、硬化して第２の樹脂封止材１０７が形成される段階で、半導体素子１０３の下部や側方に存在する空気が粉体塗料に流動することを効果的に抑制することができる。このため、第２の樹脂封止材１０７へのピンホールの発生を抑制することができる。
また、本実施形態においては、粉体塗装により安定的に基板１０１を封止できるため、たとえば、複数の基板１０１に一括して粉体塗装を施すこともできるため、生産性を向上することができる。
また、本実施形態においては、粉体塗装により安定的に基板１０１を封止できるため、たとえば、他の封止方法に比べて、少ない樹脂量で封止することが可能となり、また、これにより、硬化時間を短縮することも可能となる。
【実施例】
【００４７】
（実施例１〜４、比較例１）
本例では、パッケージ搭載基板の全体を粉体塗装により封止した。
【００４８】
（原料）
（第１の樹脂組成物）
硬化性樹脂１−１：紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂（ＪＩＳ−Ｋ−５６００−２−３に準拠して、２５℃で測定される樹脂粘度：１０，０００ｍＰａ・ｓ、ＪＩＳ−Ｋ−７１６１−２に準拠して、２５℃で測定される硬化物の引張伸び率：１２％）
硬化性樹脂１−２：紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂（ＪＩＳ−Ｋ−５６００−２−３に準拠して、２５℃で測定される樹脂粘度：１，４００ｍＰａ・ｓ、ＪＩＳ−Ｋ−７１６１−２に準拠して、２５℃で測定される硬化物の引張伸び率：２６０％）
硬化性樹脂１−３：紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂（ＪＩＳ−Ｋ−５６００−２−３に準拠して、２５℃で測定される樹脂粘度：３０,０００ｍＰａ・ｓ、ＪＩＳ−Ｋ−７１６１−２に準拠して、２５℃で測定される硬化物の引張伸び率：３６０％）
（第２の樹脂組成物）
硬化性樹脂２−１：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、熱硬化型（三菱ケミカル社製、グレード１００２）
硬化剤２−１：酸無水物（三菱ガス化学社製、ＴＭＡ）
硬化剤２−２：イミダゾール化合物（四国化成社製、キュアゾール２ＰＺＯＫ）
充填材２−１：溶融シリカ（デンカ社製、球状シリカＦＢ−１５Ｄ）
【００４９】
（第１の樹脂組成物の調製）
各例について、表１に記載の硬化性樹脂からなる第１の樹脂組成物を準備した。
（第１の樹脂組成物の評価）
（粘度）
各第１の樹脂組成物について、ＪＩＳ−Ｋ−５６００−２−３に準拠して、コーンプレート型粘度計（英弘精機社製、ハイシアコーンプレート粘度計）を用いて２５±１℃の条件で測定した。
（伸び率）
各第１の樹脂組成物について、ＪＩＳ−Ｋ−７１６１−２に準拠して、硬化物の引張伸び率を、２５±１℃の条件で、ダンベル型試験片（島津製作所社製、オートグラフ）にて引っ張り速度１０ｍｍ／分にて測定した。
（塗布状態）
各例について、第１の樹脂組成物の塗布状態を目視により確認した。
【００５０】
（第２の樹脂組成物の調製）
表１に記載の成分および配合量にて原料を常法に従って混合し、第２の樹脂組成物を調製した。
【００５１】
（評価用試料の作製および評価）
パッケージ搭載基板として、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍのガラスエポキシ基板に１００ｐｉｎのＱＦＰを表面実装したものを用いた。
各実施例においては、パッケージの外周全体に、隙間が出来ない適量にて第１の樹脂組成物を塗布し、メタルハライドランプで積算光量がこの場合の必要量である４，０００〜５，０００ｍＪ／ｃｍ2になる様に第１の樹脂組成物全体に亘り紫外線を照射して光硬化させ、第１の樹脂封止材を形成した。
比較例においては、上記基板に第１の樹脂封止材を形成せずに次の工程に用いた。
続いて、各例の基板全体を以下の方法で粉体塗装し、第２の樹脂封止材を形成した。すなわち、多孔板を通して底面全体から空気を発生させる事が出来る円筒型の粉体流動槽と加熱オーブンを用い以下の１．〜５．の順序で塗装をおこなった。
１．槽内に粉末状の第２の樹脂組成物を入れ、空気を導入して適度に流動させた。
２．所定温度に予熱した基板を垂直にして槽内の粉体へ浸漬した。
３．数秒後に浸漬した基板を粉体中から垂直に引き上げ、再び加熱して基板表面に付着している粉体を溶融させた。
４．必要な膜厚になるまで浸漬〜溶融を複数回繰り返した。
５．所定の硬化条件で加熱硬化した。なお、各例の予熱温度、硬化条件は以下の通りである。
実施例１、２、３および比較例１：予熱温度１２０℃；硬化条件１２０℃、１時間
実施例４：予熱温度１５０℃；硬化条件１５０℃、１時間
【００５２】
以上により、各例の評価用試料を得た。
得られた評価用試料について、目視により、ピンホールの発生有無を確認した。評価結果を表１にあわせて示す。
【００５３】
【表１】
2020126884.tif 000003
【００５４】
表１より、各例においては、素子の外周に選択的に第１の樹脂封止材を形成することにより、粉体塗装後のピンホールの発生を効果的に抑制することができた。
【符号の説明】
【００５５】
１００  半導体装置
１０１  基板
１０３  半導体素子
１０５  第１の樹脂封止材
１０７  第２の樹脂封止材
１０９  配線
【図１】
2020126884.tif 000004
【図２】
2020126884.tif 000005