(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に第１電極（４ａ）が形成されたセラミック基板（１）上に電子素子（３）を装着し、前記電子素子（３）に形成された第２電極と前記第１電極（４ａ）とをワイヤ（５）で接続したのち、前記電子素子（３）と前記ワイヤ（５）とが外気に触れないようにエポキシ樹脂（６）にて樹脂封止する電子部品の製造方法において、
前記エポキシ樹脂（６）として、樹脂の線膨張係数αがα≦２０（ｐｐｍ／℃）であり、かつ樹脂の弾性率Ｅと前記線膨張係数αの関係がα1.7Ｅ≦１０００｛（ｐｐｍ／℃）1.7ＧＰａ｝を満たす樹脂物性を有するものを用いると共に、前記エポキシ樹脂（６）のエッジ部分が前記セラミック基板（１）に対して成すフィレット角θをθ≦５０°にして前記樹脂封止を行うことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記フィレット角θを３５°≦θ≦５０°にすることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記フィレット角θを３５°≦θ≦４５°にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック基板上に配置された電子素子をエポキシ樹脂にて樹脂封入して形成する電子部品の製造方法に関し、特に半導体素子をエポキシ樹脂で樹脂封入する半導体封止装置に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品として、回路基板上に配置した半導体素子を樹脂封入したものがある。この電子部品は、回路基板に形成された電極と半導体素子とをワイヤボンディングによって電気的に接続したのちに、樹脂封入したものであり、様々な用途で用いられている。
【０００３】
このような電子部品を車載用という厳しい環境下で適用する場合、耐環境という側面から回路基板や封止樹脂材料の種類が限定される。このような、耐環境という側面を考慮して、特開平５−３２１８号公報には、無水マレイン酸とジアミノシロキサンから誘導されるビスマレイミド及び１，２−ポリブタジエンのエポキシ化物を必須条件とする熱硬化樹脂組成物を封止材料として用いることによって、封止材料の耐久性を向上させるということが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に示されるような封止材料は入手困難であり、またコスト高であるということから、封止材料として一般的に用いられるエポキシ樹脂を用いて厳しい環境においても耐え得るようにすることが望まれる。
また、耐熱性という観点から回路基板としてセラミック基板を用いた場合、セラミック基板とエポキシ樹脂は線膨張率に差があることから、セラミック基板とエポキシ樹脂の界面で応力が発生し、この応力によってエポキシ樹脂が剥離してしまうという問題がある。
【０００５】
また、セラミック基板が固く反り難いということから、セラミック基板とエポキシ樹脂の界面のうち、エポキシ樹脂の周部分（以下、エッジ部分という）に特に剪断応力が集中し易く、このエッジ部分において剥離が発生し易くなってしまう。
本発明は、上記問題に鑑みたもので、セラミック基板上に配置された電子素子をエポキシ樹脂によって樹脂封止する場合において、エポキシ樹脂の耐久性があり、かつエポキシ樹脂の剥離が防げる電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
請求項１に記載の発明においては、樹脂の線膨張係数αがα≦２０（ｐｐｍ／℃）であり、かつ樹脂の弾性率Ｅと線膨張係数αの関係がＥα1.7 ≦１０００｛（ｐｐｍ／℃）1.7 ＧＰａ｝を満たす樹脂物性を有するエポキシ樹脂（６）を用い、フィレット角θがθ≦５０°になるように樹脂封止を行うことを特徴としている。
【０００７】
このように、樹脂の線膨張係数αがα≦２０（ｐｐｍ／℃）であり、かつ樹脂の弾性率Ｅと線膨張係数αの関係がＥα1.7 ≦１０００｛（ｐｐｍ／℃）1.7 ＧＰａ｝を満たす樹脂物性を有するエポキシ樹脂（６）で樹脂封止を行うことにより、耐久性上問題のない電子部品を製造することができ、フィレット角θがθ≦５０°になるように樹脂封止することにより、エポキシ樹脂（６）がセラミック基板（１）から剥離しないようにすることができる。
【０００８】
これにより、エポキシ樹脂の耐久性があり、かつエポキシ樹脂の剥離が防げるようにすることができる。請求項２に記載の発明においては、フィレット角θをθ≧３５°にすることを特徴としている。このように、フィレット角θをθ≧３５°にすることによって、エポキシ樹脂（６）の面積を所定の範囲内にしつつ、ワイヤ（５）がエポキシ樹脂（６）から露出しないようにすることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明においては、フィレット角θをθ≦４５°にすることを特徴としている。
なお、請求項３に示すように、エポキシ樹脂（６）の物性の変化を考慮すると、より好ましくはフィレット角θをθ≦４５°にすると良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
図１に、本発明を半導体封止装置に適用した実施形態を示す。以下、この図に基づき半導体封止装置の製造方法について説明する。
まず、セラミック基板（回路基板）１上に接着剤（例えば、Ａｇペースト）２を印刷し、この接着剤２を用いて半導体素子３を固定する。そして、ワイヤボンディングを行い、半導体素子３の上面側に形成された電極とセラミック基板１に設けられた電極４ａとをＡｕワイヤ５にて電気的に接続する。
【００１１】
次に、ディスペンサを用いて半導体素子３上からエポキシ樹脂６をディスペンス塗布し、半導体素子３及びＡｕワイヤ５をエポキシ樹脂６によって樹脂封止する。これにより、半導体素子３及びＡｕワイヤ５が外気に触れないようにする。これにより半導体封止装置が完成する。
このとき、エポキシ樹脂６には、線膨張係数αがα≦２０（ｐｐｍ／℃）であり、かつ弾性率Ｅと線膨張係数αの関係がＥα1.7 ≦１０００｛（ｐｐｍ／℃）1.7 ＧＰａ｝である樹脂物性のものを用いている。なお、このような樹脂物性のエポキシ樹脂６を用いた理由の詳細は後述する。
【００１２】
なお、上記セラミック基板１のうち樹脂封止されない部分にも電極４ｂが設けられており、電気配線４を通じて電極４ｂから外部との電気的接続がとれるようになっている。また、電気配線４はセラミック基板１の内部に設けられており、セラミック基板１とエポキシ樹脂６のエッジ部分の接触面積が大きくなるようにしている。
【００１３】
また、このように形成された半導体封止装置におけるエポキシ樹脂６のエッジ部分の拡大図を図１（ｂ）に示す。
図１（ｂ）に示すように、エポキシ樹脂６のエッジ部分におけるフィレット角θ（エッジ部分のセラミック基板１に対する角度）θが、３５〜５０°の範囲になるようにしている。
【００１４】
このフィレット角θは、エポキシ樹脂６の樹脂物性によって決定されるものであるため、エポキシ樹脂６の物性が上記フィレット角θに沿うようなものを選択する。なお、フィレット角θの選択理由についての詳細は後述する。具体的には、エポキシ樹脂６に含まれるフィラーは、粒子形状が大きなものと小さなもの２種類から構成されている。このフィラーを構成する大きな粒子と小さな粒子の割合を変化させることによってフィレット角θが上記範囲になるようにする。なお、上記線膨張係数αや弾性率Ｅの特性は、エポキシ樹脂６内のフィラーの含有率によって決定されるため、フィラーの含有率は変えないで、フィラーを構成する大きな粒子と小さな粒子の割合を変化させる。
【００１５】
次に、線膨張係数αや弾性率Ｅの特性の選択理由について説明する。まず、半導体封止装置の耐久評価データを図２に示す。この耐久評価データは、図１の半導体封止装置のエポキシ樹脂６の線膨張係数αと弾性率Ｅの樹脂物性を変化させてたときにおいて、半導体封止装置に−４０〜１５０℃の温度の冷熱サイクル実験を施した時に不良が発生するかを示すものである。但し、図２における縦軸はα1.7 Ｅで示してあり、線膨張係数αと弾性率Ｅとの積の関係で表している。
【００１６】
この図に示すように、線膨張係数αが、α＞２０（ｐｐｍ／℃）の場合や線膨張係数αと弾性率Ｅの関係α1.7 Ｅが、α1.7 Ｅ＞１０００｛（ｐｐｍ／℃）1.7 ＧＰａ｝である場合（例えば、図中の点ｂ）には、不良が発生している。そして、線膨張係数αが、α≦２０（ｐｐｍ／℃）であり、かつ線膨張係数αと弾性率Ｅの関係α1.7 Ｅが、α1.7 Ｅ≦１０００｛（ｐｐｍ／℃）1.7 ＧＰａ｝である場合（例えば、図中の点ａ）には、不良が発生していないことが分かる。このため、冷熱サイクル実験の結果がより、半導体封止装置の耐久性を確保するためには、線膨張係数αが、α≦２０（ｐｐｍ／℃）であり、かつ線膨張係数αと弾性率Ｅの関係α1.7 Ｅが、α1.7 Ｅ≦１０００｛（ｐｐｍ／℃）1.7 ＧＰａ｝であることが条件であるといえる。なお、この線膨張係数αと弾性率Ｅの関係を共に満たす範囲を領域Ａとし、その他の範囲を領域Ｂとして図中に示す。
【００１７】
続いて、フィレット角θの選択理由について説明する。図３に、図１に示す半導体封止装置のフィレット角θを変化させた時におけるエポキシ樹脂６のエッジ部分における剪断応力Ｐ（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）の変化を示す。なお、図３に、エポキシ樹脂６の物性が図２の領域Ａに属するものである場合の結果を実線で示す。また、参考として、エポキシ樹脂６の物性が図２の領域Ｂに属するものである場合の結果を点線で示す。
【００１８】
図３に示すように、エポキシ樹脂６のフィレット角θとエポキシ樹脂６のエッジ部分における剪断応力Ｐは所定の比例関係にあり、フィレット角θが小さくなるほど剪断応力Ｐが小さくなる。そして、剪断応力Ｐの大小はエポキシ樹脂６の剥離に関係しており、剪断応力Ｐが大きい程エポキシ樹脂６の剥離が発生し易い。すなわち、剪断応力Ｐが大きくなると、半導体封止装置におけるセラミック基板１とエポキシ樹脂６の界面の接合が熱変化に耐えきれないため、エポキシ樹脂６がセラミック基板１から剥離してしまうのである。
【００１９】
そして、実験によって、剪断応力Ｐが約０．９ｋｇｆ／ｍｍ2 を超える場合にエポキシ樹脂６がセラミック基板１から剥離するという結果が得られた。従って、フィレット角θを剪断応力Ｐが約０．９ｋｇｆ／ｍｍ2 以下になるような角度、すなわちエポキシ樹脂６の物性が図２の領域Ａに属するものである場合には、θ≦５０°にすればエポキシ樹脂６の剥離が発生しない。但し、エポキシ樹脂６の物性が領域Ａに属するものである場合においても物性の変化によって剥離が防止できるフィレット角θが多少変化すると考えられるため、フィレット角θを４５°以下にすることが好ましい。
【００２０】
また、図に示すように、エポキシ樹脂６の物性が領域Ａに属するものはフィレット角θをθ≦５０°にすると剥離が発生しない。しかしながら、このようにフィレット角θを小さくすると、エポキシ樹脂６が剥離するという問題を解決できても新たな不都合が発生する場合がある。
すなわち、上述したように、エポキシ樹脂６におけるエッジ部分の角度が小さい程、セラミック基板１とエポキシ樹脂６間の剥離防止に対して有効である。しかしながら、フィレット角θを小さくする場合において、エポキシ樹脂６の厚さｈ１を所定の厚さにするにはエポキシ樹脂６の面積を大きくする必要性が生じ、またエポキシ樹脂６を所定面積内にするにはエポキシ樹脂６の厚さｈ１を薄する必要性が生じてしまう。これらの場合、半導体封止装置全体の面積が大きくなるという不都合やＡｕワイヤ５の露出や耐久性悪化という不都合が新たに発生する。
【００２１】
従って、フィレット角θの角度は上記新たな不具合が発生しない程度にする必要がある。
ここで、図４（ａ）に半導体装置の封止領域とＡｕワイヤ５の関係図を示す。この図に示すように、エポキシ樹脂６のエッジ部分からＡｕワイヤ５の高さｈ２（例えば、０．８ｍｍ）になるまでの距離を距離Ｌとし、エポキシ樹脂６のエッジ部分から半導体素子３の端部までの距離を距離Ｓとすると、半導体封止装置の面積の観点から距離Ｓが所定値以下であり、Ａｕワイヤ５の露出の観点から距離Ｌ＞距離Ｓであることが条件とされる。
【００２２】
また、図４（ｂ）にエポキシ樹脂６の物性を変化させたときのフィレット角θと距離Ｓの関係を示す。図４（ｂ）に示すように、フィレット角θと距離Ｓとの関係はエポキシ樹脂６の物性によって変化するが、概ね一定の変化を示す。
そして、上記条件において、距離Ｓが満たす条件を例えば２．５ｍｍ以下とすると、Ａｕワイヤ５の高さｈ２が例えば０．８ｍｍである場合に前記条件を満たす為には、フィレット角θがθ≧３５°を満たす必要がある。また、距離Ｌ＞距離Ｓである必要があるが、この条件は距離Ｌに対してフィレット角θを適宜変更すればよい。
【００２３】
このように、エポキシ樹脂６の耐久性とセラミック基板１からの剥離を考慮すると、エポキシ樹脂６の線膨張係数αが、α≦２０（ｐｐｍ／℃）であり、エポキシ樹脂６の線膨張係数αと弾性率Ｅの関係α1.7 Ｅが、α1.7 Ｅ≦１０００｛（ｐｐｍ／℃）1.7 ＧＰａ｝であることと、フィレット角θがθ≦５０°（より好ましくは４５°）であることが条件とされる。
【００２４】
また、エポキシ樹脂６の面積やＡｕワイヤ５の露出を考慮すると、フィレット角θがθ≧３５°であることが条件とされる。
従って、本実施形態に示すように、エポキシ樹脂６の線膨張係数αが、α≦２０（ｐｐｍ／℃）で、かつエポキシ樹脂６の線膨張係数αと弾性率Ｅの関係α1.7 Ｅが、α1.7 Ｅ≦１０００｛（ｐｐｍ／℃）1.7 ＧＰａ｝であるという関係を満たし、さらにフィレット角θが３５°≦θ≦５０°という関係を満たすエポキシ樹脂６を選択することにより、耐久性上の問題がなく、エポキシ樹脂６の剥離がなく、半導体封止装置の面積が大きくなく、Ａｕワイヤ５の露出がないような半導体封止装置を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、半導体封止装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のエッジ部分を拡大した説明図である。
【図２】樹脂の線膨張係数αと、弾性率Ｅにおけるα−α1.7 Ｅ特性図である。
【図３】樹脂のフィレット角θと樹脂のエッジ部の剪断応力Ｐにおける特性図である。
【図４】（ａ）は、半導体封止装置の断面説明図であり、（ｂ）はフィレット角θと距離Ｓの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１…セラミック基板、２…接着剤、３…半導体素子、４…電気配線、
４ａ、４ｂ…電極、５…Ａｕワイヤ、６…エポキシ樹脂。
【図１】
0003656690.tif 000002
【図２】
0003656690.tif 000003
【図３】
0003656690.tif 000004
【図４】
0003656690.tif 000005