(57)【要約】【課題】後工程でのリフロー処理においてダイボンドはんだ２０が溶融したときに、溶融したダイボンドはんだ２０がダイパッド１２とダイ１１の間から流失するのを阻止し、ダイ１１とダイパッド１２との間にボイドが形成されるのを回避して、高い接合安定性を備えた回路装置を得る。【解決手段】ダイパッド１２にダイ１１がダイボンドはんだ２０により固定されかつパッケージ樹脂１６により封止されている回路装置１を製造するにあたり、ダイパッド１２にダイ１１をダイボンドはんだ２０により固定する工程とパッケージ樹脂１６により封止する工程との間に、少なくともダイボンドはんだ２０とパッケージ樹脂１６とが面する領域を囲むようにしてシランカップリンク剤を塗布する工程を行い、シランカップリンク剤による層２を形成する。【選択図】図１
2011222821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイパッドにダイがダイボンドはんだにより固定されかつパッケージ樹脂により封止されている回路装置であって、少なくともダイボンドはんだとパッケージ樹脂とが面する領域を囲むようにしてシーリング剤による層が形成されていることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
シーリング剤がシランカップリング剤であることを特徴とする請求項１に記載の回路装置。
【請求項３】
ダイボンドはんだが鉛フリーはんだであることを特徴とする請求項１または２に記載の回路装置。
【請求項４】
ダイパッドにダイがダイボンドはんだにより固定されかつパッケージ樹脂により封止されている回路装置の製造方法であって、
ダイパッドにダイをダイボンドはんだにより固定する工程とパッケージ樹脂により封止する工程との間に、少なくともダイボンドはんだとパッケージ樹脂とが面する領域を囲むようにしてシーリング剤を塗布する工程とを含むことを特徴とする回路装置の製造方法。
【請求項５】
シーリング剤としてシランカップリング剤を用いること特徴とする請求項４に記載の回路装置の製造方法。
【請求項６】
ダイボンドはんだとして鉛フリーはんだを用いることを特徴とする請求項４または５に記載の回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイパッドにはんだを用いてダイを固着した構成を持つ回路装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２に示すように、ダイ１１と呼ばれる半導体素子を、ダイパッド１２を備えたリードフレーム１３に搭載した半導体装置１０はよく知られている。ダイ（半導体素子）１１はボンディングワイヤ１４を介してリードフレーム１３のインナーリード１５に接続され、インナーリード１５部を含む全体がパッケージ樹脂１６により封止される。そして、インナーリード１５に接続するアウターリード１７が、パッケージ樹脂１６で封止された半導体装置１０の外に延出している。
【０００３】
ダイパッド１２の上にダイ１１を固定するのに、ダイボンドはんだ２０が用いられる。そして、用いるダイボンドはんだ２０には、半導体装置１０を基板に実装するときなどに行う、後工程としてのリフロー処理の温度では溶融しないこと、すなわちリフロー時の温度よりも融点が高いことが求められる。さらに、一般的に銅あるいは銅合金が主流であるダイパッド１２とシリコンが主流であるダイ１１とは線膨張係数が異なっており、半導体装置１０を実装した製品が晒される温度環境において両者間に線膨張差が生じるのを回避することができないので、両者間に剥離が生じないように、その線膨張差を吸収できるだけの柔軟性（伸び性）を備えることが求められる。
【０００４】
上記の２つの要請に応えることのできるダイボンドはんだとして、現在、鉛を含んだはんだが用いられている。一方、環境負荷を軽減する観点から、鉛フリー化が多くの技術分野で要請されるようになってきており、はんだの分野においても、鉛フリーはんだ（例えば、ＳｎＳｂ系など）の使用が求められるようになっている。
【０００５】
しかし、現在提案されている鉛フリーはんだは、鉛を含むはんだと同程度に融点は高いが、比較して伸びが足りないもの、あるいは、鉛を含むはんだと同程度に高い伸び性を有しているが、比較して融点が低いもの、であり、ダイボンドはんだに求められる上記の２つの要請に十分に応えうるものではない。
【０００６】
一方において、ダイパッド上に塗布されたダイボンドはんだの上にダイを載置し、ダイボンドはんだをリフローさせることで、ダイパッドとダイボンドはんだとダイとを一体化するようにした半導体装置において、ダイボンドはんだがダイパッドから流出して、ダイパッドと他の電極とがショートしてしまうのを回避する目的で、ダイを囲むようにダイパッドの周辺部に溝を形成し、溶融したダイボンドはんだをその溝内に入り込ませることで、流出するダイボンドはんだによりダイパッドと他の電極がショートするのを防止できるようにした回路装置が特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−０７１８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者は、鉛フリーはんだ、特に、鉛を含むはんだと同程度に高い伸び性を有しているが比較して融点が低い鉛フリーはんだを、ダイボンドはんだとして用いてダイパッド上にダイを固定したものについて、後工程でのリフロー処理においてダイボンドはんだが溶融したときに、ダイとダイボンドはんだとダイパッドとの間に生じる現象について多くの実験を行うことにより、溶融したダイボンドはんだが、ダイパッドとダイの間から一部流失してしまうことが起こることを知見した。この場合、リフロー炉を出て温度が下がった後で、ダイとダイパッドとの間にボイドが生じることとなり、接合信頼性が失われてしまうので、上記の流失は解決すべき課題であることを認識した。
【０００９】
特許文献１に記載のように、ダイボンドはんだの流出防止用の溝をダイパッドに形成した回路装置は、ショートするのを回避するのには有効であるが、溶融したダイボンドはんだが、ダイパッドとダイの間から流失するのを阻止することはできないので、リフロー炉を出て温度が下がった後で、ダイとダイパッドとの間にボイドが生じる不都合を解決することはできない。
【００１０】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、鉛を含むはんだと同程度に高い伸び性を有しているが比較して融点が低い鉛フリーはんだをダイボンドはんだとして用いて、ダイパッド上にダイを固定した場合であっても、後工程でのリフロー処理においてダイボンドはんだが溶融したときに、溶融したダイボンドはんだがダイパッドとダイの間から流失するのを阻止できるようにし、それにより、ダイとダイパッドとの間にボイドが形成されるのを回避して、高い接合安定性を備えることができるようにした回路装置を提供することを課題とする。また、そのような回路装置の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による回路装置は、ダイパッドにダイがダイボンドはんだにより固定されかつパッケージ樹脂により封止されている回路装置であって、少なくともダイボンドはんだとパッケージ樹脂とが面する領域を囲むようにしてシーリング剤による層が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記の回路装置では、少なくともダイボンドはんだとパッケージ樹脂とが面する領域を囲むようにしてシーリング剤による層が形成されているので、製造過程でのリフロー時にダイボンドはんだが溶融しても、溶融して流動化したダイボンドはんだは、そのシーリング剤による層で囲まれた領域から外に流れ出ることはなく、その領域内に留まっている。そのために、リフロー炉を出て温度が下がったときも、ダイ下面にボイドが形成されることはなく、ダイパッドとダイとの間の高い接合安定性を持つ回路装置が得られる。そのために、融点は低いが、従来の鉛を含むはんだと同程度に高い伸び性を有してはんだをダイボンドはんだとして用いることが可能であり、回路装置を実装した製品が冷熱サイクルを繰り返す環境に晒されても、ダイボンドはんだが緩衝材として機能することで、ダイパッドとダイとの間に剥離が生じるのも回避できる。
【００１３】
本発明による回路装置において、シーリング剤には、溶融して流動化したダイボンドはんだをそのシーリング剤による層で囲まれた領域内に保持しておくことができる物性を備えたものであれば任意の材料を用いることができる。例として、シランカップリング剤、反応性樹脂、極性樹脂など挙げることができる。シランカップリング剤は、有機物とケイ素から構成される化合物で、分子中に２種以上の異なった反応基を持っているため、通常では非常に結びつきにくい有機材料と無機材料を結ぶ仲介役としての働きをする。一方、回路装置では、銅合金やシリコンのような無機材料を有機材料であるパッケージ樹脂で封止するようになっており、両者間にシランカップリング剤を介在させることで、ダイボンドはんだおよびその周囲とパッケージ樹脂との間は、シランカップリング剤を介して強固に結合される。すなわち、シランカップリング剤による層によって、ダイボンドはんだおよびその周囲とパッケージ樹脂とは隙間のない状態で強固に結合されることとなり、シランカップリング剤による層がきわめて効果的にバリア層として機能する。それにより、溶融したダイボンドはんだはその層の外側に流失することなく、層内にそのまま留まることができるので、結果として、ダイ下面にボイドが形成されるのを一層確実に回避することができる。そのことから、シーリング剤としてシランカップリング剤を用いることは特に好ましい。
【００１４】
一態様において、本発明による回路装置は、ダイボンドはんだが鉛フリーはんだであることを特徴とする。この態様では、鉛を使用しないという環境的課題に一層適切に対処することができる。
【００１５】
本発明による回路装置の製造方法は、ダイパッドにダイがダイボンドはんだにより固定されかつパッケージ樹脂により封止されている回路装置の製造方法であって、ダイパッドにダイをダイボンドはんだにより固定する工程とパッケージ樹脂により封止する工程との間に、少なくともダイボンドはんだとパッケージ樹脂とが面する領域を囲むようにしてシーリング剤を塗布する工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明による回路装置の製造方法において、シーリング剤を塗布する方法に制限はないが、一例として、パッケージ樹脂によって封止する必要のない部分を適宜のマスキング材によってマスキングした状態で、ダイパッドにダイをダイボンドはんだにより固定した状態のダイパッド全体をシーリング剤の溶液に浸漬するか、あるいはシーリング剤の溶液をスプレーするなどの手段が挙げられる。そのようにしてシーリング剤を塗布した後に、従来の製造方法と同様にしてパッケージ樹脂による封止処理を行う。
【００１７】
前記したように、本発明による回路装置の製造方法において、シーリング剤としてシランカップリング剤を用いることは好適であり、また、ダイボンドはんだとして鉛フリーはんだを用いることも好適である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ダイボンドはんだとして、例えば鉛を含むはんだと同程度に高い伸び性を有しているが比較して融点が低い鉛フリーはんだを用いながら、リフロー時にダイボンドはんだの溶融が生じても、ダイとダイパッドとの間にダイボンドはんだの流失に起因するボイドの発生がなく、それにより、ダイとダイパッドの間での高い接合安定性を備えた回路装置が得られる。また、高い伸び性を備えたダイボンドはんだを用いることで、回路装置を実装した製品が冷熱サイクルを繰り返す環境に晒されても、ダイボンドはんだが緩衝材として機能することで、ダイパッドとダイとの間に剥離が生じるのを回避できる回路装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による回路装置の一例を説明する概略断面図。
【図２】従来の回路装置の一例を説明する概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１を参照して、本発明による回路装置の一実施の形態をその製造プロセスとともに説明する。なお、本発明による回路装置１は、少なくともダイボンドはんだ２０とパッケージ樹脂１６とが面する領域を囲むようにしてシーリング剤による層２が形成されている点を除き、他の構成は、図２に基づき説明した回路装置１０と同じであってよい。したがって、図２に示した回路装置１０の部材と同じ部材には、図１において同じ符号を付すことで、詳細な説明は省略する。
【００２１】
回路装置１の製造に当たり、銅合金のような高い導電性を備えた金属板から、ダイパッド１２を備えたリードフレーム１３を、打ち抜き加工などによって形成する。次に、ダイパッド１２上にダイ１１をダイボンドはんだ２０を介して固定する。さらに、従来法と同様にして、ダイ１１とインナーリード１５との間のボンディングワイヤ１４による必要な配線を行う。
【００２２】
次に、少なくともダイボンドはんだ２０とパッケージ樹脂１６とが面する領域を囲むようにしてシーリング剤による層２を形成する。図示の例では、回路装置１において、パッケージ樹脂１６によって封止されるべき領域のすべてに前記シーリング剤による層２を形成しているが、ダイボンドはんだ２０が露出している領域と、ダイ１１およびダイパッド１２の領域の一部であってダイボンドはんだ２０が露出している領域に近接している領域のみにシーリング剤による層２を形成しても、所期の目的は達成することができる。
【００２３】
図１に示す回路装置１を製造するに当たっては、好ましくはパッケージ樹脂１６によって封止されない領域、すなわちアウターリード１７やその近傍にマスキング処理を行う。その後、全体をシーリング剤の溶液に浸漬するか、または全体にシーリング剤の溶液をスプレーする。そして、溶剤を飛ばしたのち、成形型内に入れるなど、従来の製造方法と同様にして、パッケージ樹脂による封止処理を行うことで、本発明による回路装置１とされる。
【００２４】
上記の製造方法において、用いるダイボンドはんだ２０は、可能な限り融点が高いことが望ましいが、シーリング剤による層２を形成したことで、ダイ１１とダイパッド１２の間から溶融したはんだが流失するのを防止できるので、溶融温度が後のリフロー処理時の温度以下の材料であっても差し支えない。さらに、溶融時の粘度が高い方が、溶融したときにダイ１１の姿勢を不安定化させないことから、望ましい。ダイボンドはんだ２０の好ましい例として、ＳｎＳｂ系鉛フリーはんだ、ＳｎＺｎ系鉛フリーはんだ、ＢｉＡｇ系鉛フリーはんだなどを挙げることができる。
【００２５】
用いるシーリング剤は、前記したように、シランカップリング剤であることが最も好ましいが、これに限らない。また、一般にパッケージ樹脂１６はエポキシ樹脂であり、半導体素子などであるダイ１１は基材がシリコンであることが多いので、シランカップリング剤として官能基にエポキシまたはアミノ基を持つものは特に有効である。
【００２６】
前記したように、上記の本発明による回路装置１０では、その製造過程でのリフロー処理において、ダイボンドはんだ２０がその融点を超えた温度環境に晒される場合が生じても、シーリング剤による層２を形成したことで、溶融したダイボンドはんだ２０は溶融前の領域にそのまま留まっており、シーリング剤による層２を超えてその外に流失することはない。ダイ１１も溶融したダイボンドはんだ２０の上にそのまま留まっており、移動することもない。そのために、リフロー後の冷却でダイボンドはんだ２０が再凝固すると、ダイ１１とダイパッド１２はダイボンドはんだ２０によりしっかりと固定され、そのときに、ダイ１１の裏面にダイボンドはんだ２０の流失に伴うボイドが形成されることは回避される。
【００２７】
また、ダイボンドはんだ２０として、従来の鉛はんだ並みの４０％程度以上の伸びを持つはんだを用いる場合には、回路装置１０を実装した製品が冷熱サイクルを繰り返す環境に晒されても、ダイボンドはんだ２０ダイ１１とダイパッド１２との線膨張差による応力を吸収するために、両者間に剥離が生じることはなく、高い品質精度の回路装置１が得られる。
【符号の説明】
【００２８】
１…本発明による回路装置、
２…シーリング剤による層、
１１…ダイ（半導体素子）
１２…ダイパッド、
１３…リードフレーム、
１４…ボンディングワイヤ、
１５…インナーリード、
１６…パッケージ樹脂、
１７…アウターリード、
２０…ダイボンドはんだ。
【図１】
2011222821.tif 000003
【図２】
2011222821.tif 000004