(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温での樹脂が液状又は半固形である樹脂材料と無機充填材を必須成分とする樹脂組成物を、容器本体と蓋部が熱圧着してシールされるプラスチックの容器に充填し、半導体の低圧封入成形に用いることを特徴とする半導体部品の樹脂封止方法。
【請求項２】
前記の樹脂組成物中の無機充填材の充填率が、全樹脂組成物中に８０容積％以上である請求項１記載の半導体部品の樹脂封止方法。
【請求項３】
前記の樹脂組成物の熱伝導率が、２．５１Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１記載、又は請求項２記載の半導体部品の樹脂封止方法。
【請求項４】
請求項１、請求項２、又は請求項３記載の樹脂組成物を容器本体と蓋部が熱圧着してシールされるプラスチックの容器に充填し、半導体を低圧封入成形して得られることを特徴とする樹脂封止半導体部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信頼性に優れた半導体部品の樹脂封止方法およびこれにより得られた半導体部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体の封止にはコスト、生産性の点から樹脂封止半導体部品が主流となっているが、金属やセラミックスによる気密封止した半導体に比べ樹脂封止の半導体部品は耐熱性が問題とされることが多い。これは、樹脂が金属やセラミックスに比べ熱時の強度が低いことや放熱性に劣るためである。従って、樹脂封止半導体部品の耐熱性を最大限に引き出すためには、可能な限りセラミックスに近づけること、即ち無機充填材の添加量を増加させる手法が採用されている。
しかし、半導体パッケージの高集積化に伴い、表面実装の採用やＩＣ自体の発熱量の増加が著しく、従来の常温で固形の樹脂材料に多量の無機充填材を配合する手法では、流動特性の低下から目標とする充填量まで増やせない領域になってきた。
即ち無機充填材の添加量を増加させる技術としては、樹脂材料の粘度を極限まで低くすることが考えられるが、従来の低圧封入成形法では液状樹脂や半固形の材料は装置上取扱いできない欠点がある。
又通常の液状樹脂材料による封止は、ポッティングやドロッピングといった手法であるため低圧封止成形に使用される材料より、更に低い粘度が要求されるのが実状であり、無機充填材の増量は作業性の点から不可能であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題に対して耐熱性に優れた半導体部品の樹脂封止方法及び樹脂封止半導体部品を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、常温での樹脂が液状又は半固形である樹脂材料と無機充填材を必須成分とする樹脂組成物を、容器本体と蓋部が熱圧着してシールされるプラスチックの容器に充填し、半導体の低圧封入成形に用いる半導体部品の樹脂封止方法及びこれにより得られた半導体部品である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者は、無機充填材の充填率を増加するには、樹脂組成物中の各樹脂材料の粘度を低くすることが不可欠と考え、常温で液状又は半固形の材料を低圧封止成形できる方法を種々検討した。まず、液状又は半固形の樹脂材料と無機充填材からなる樹脂組成物を定量供給できる装置について検討したが、既存の低圧封入成形装置に適用する場合、一台毎に定量供給できる装置を設置する必要があり、使用する顧客の投資金額が大きくなり過ぎること、材料の入れ替え毎に掃除や条件設定が必要なことなど顧客の負担が大きく市場性に乏しいと考え、更に鋭意検討して本発明に至ったものである。
本発明に用いるプラスチックの容器は、図１に示す様に容器本体１と蓋部２からなり、プラスチックの容器に樹脂組成物を充填した後、容器本体１と蓋部２が熱圧着でシールされるものである。又容器本体１と蓋部２は、２００℃以下の温度では著しい溶融現象が起きないことが必要である。これは、通常低圧封入成形は、１５０〜２００℃で行われるため、この成形温度でプラスチックが溶融すると樹脂組成物中に混入し半導体の信頼性を低下させることによる。
容器本体と蓋部の材料としては、２００℃以下の温度で、著しい溶融現象が起きないものならば、特に限定しない。例えば、ポリエチレンテレフタレート等が挙げられる。
容器と蓋部のシールは熱圧着で行われるが、このシールは、常温では保管、輸送、装置への自動供給等に耐える接着力が必要であり、かつ封入成形時には容器に充填した樹脂組成物が容器外へ流動するように、成形温度と封入の圧力でシール部が容易に破壊できる接着力である必要がある。又得られる半導体中のボイド発生を防止するためには真空シールできることが好ましい。
【０００６】
本発明は、熱伝導率が２．５１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の樹脂組成物を必要とする場合や全樹脂組成物中の無機充填材の充填率が、８０容積％以上必要とする場合に特に好適である。一般に、熱伝導率の高い材料を調製するには熱伝導性に優れた無機充填材を多量に配合する必要がある。従来から、この用途には結晶シリカが用いられているが、固形の樹脂材料との組み合わせでは流動性の制限から、２．０９Ｗ／ｍ・Ｋ程度が限界となっている。
又結晶シリカの代わりに、更に熱伝導性に優れたアルミナ、窒化珪素等の無機充填材を用いることが検討されているが、これら高熱伝導性の無機充填材は硬度が高いため金型の摩耗が著しく、又充填材の価格も結晶シリカに比べ高く実用に適さない。
本発明の常温では液状又は半固形である樹脂材料を用いると、無機充填材の充填量を増加できるため、２．５１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の樹脂組成物を容易に得ることが可能である。低粘度の液状又は半固形の樹脂材料を用いることにより、樹脂組成物自体の成形時の粘度も低下させることができるため、従来技術では限界であったシリカの充填率の増加や、アルミナ、窒化珪素等の金型摩耗性の高い無機充填材も流動時の粘度低下により摩耗性の低減が可能となり実用に適する様になる。
【０００７】
一方、最近の動向としては、表面実装化に伴う技術対応としてビフェニル型エポキシ化合物等の結晶性の固形樹脂を用い、無機充填材を多量に配合し吸湿性の低下や強度向上を果たし、信頼性に優れた樹脂組成物を提供する提案がなされているが、上記樹脂材料を用いても８０容積％以上の無機充填材量は流動性の制限から困難であること、又上記樹脂材料はオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等の従来のエポキシ樹脂に比べ価格が高く、従って封止材料の価格も高くなるため、全ての半導体に適用できるものではない。従って、本発明では、安価な液状エポキシ樹脂の使用が可能となり、信頼性の向上を含めた産業上の寄与は絶大である。更に、樹脂材料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリエステル、シアネートエステル、フェノール樹脂等が挙げられるが、これらの中では特にエポキシ樹脂とフェノール樹脂の組み合わせが好適に用いられる。
本発明の常温での樹脂が液状又は半固形である樹脂材料とは、例えば用いる樹脂が液状と固形であっても、両者を均一に溶融混合することにより、常温で液状又は半固形の性状を有するものならばよい。
又、必要により、硬化促進剤、シランカップリング剤、カーボンブラック、離型剤、シリコーンオイル等の低応力剤を適宜添加してもよい。
本発明に用いられる液状もしくは半固形と無機充填材を必須成分とする樹脂組成物は、通常の製造装置によって製造が可能であり、各材料が充分に混合されるものならば、特に制限するものはない。
本発明の樹脂組成物が充填されたプラスチック容器を、そのまま低圧封入成形機のポットに投入するだけでよく、何ら新しい成形機を設置する必要がないという大きな特徴がある。
【０００８】
以下、本発明を実施例で具体的に説明する。
実施例１，２、比較例１〜４
実施例、比較例の樹脂組成物は、各原料を混練機で予備混合しロールで混練して得た。なお、実施例１、２のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂からなる樹脂材料は、均一溶融混合すると常温で液状である。
半田クラック性の試験のため、実施例２の樹脂組成物はポリエチレンテレフタレートからなるプラスチック容器に充填し、蓋をしてシールした。
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−Ｉ−６６に準じた金型を用いて、１７５℃、注入圧力７０ｋｇ／ｃｍ2で測定。
熱伝導率：５０×５０ｍｍの成形品をプロープ型熱伝導率測定機（昭和電工(株)・製）を用いて常温で測定。
半田クラック性：実施例２及び比較例３、４については８０ｐＱＦＰサンプルを作製した。８０ｐＱＦＰ成形品を８５℃、相対湿度８５％の条件で７２時間吸湿させた後ＩＲリフロー装置にて、２４０℃以上、１０秒の熱処理を行い超音波探傷装置にて内部クラックの有無を観察した。個数２０ヶ。
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以上の結果を表１に示す。
【０００９】
【表１】
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【００１０】
【発明の効果】
本発明による半導体部品は、耐熱性に優れ信頼性が極めて高くなる。この工業的価値は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の封止材料用のプラスチック容器の概略図。
【図１】
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