專利名稱：半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著近年來(lái)的電子設(shè)備的輕薄短小化，對(duì)于內(nèi)部的半導(dǎo)體裝置也要求其高密度化和高性能化。通過(guò)半導(dǎo)體裝置的高密度化，微細(xì)的結(jié)合處増大，裝置本身也薄型化。這樣的高密度化半導(dǎo)體裝置與現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置相比對(duì)熱應(yīng)力等的耐受性降低，需要想辦法保持可靠性。作為滿足這樣的要求的結(jié)構(gòu)，提出

圖10所示的結(jié)構(gòu)(例如，參見(jiàn)專利文獻(xiàn)I)。在圖10所示的結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體元件101通過(guò)安裝材料106被配置在電路基板102上。半導(dǎo)體元 件101通過(guò)金屬引線103與基板電極105鍵合。該半導(dǎo)體兀件101的一部分被娃橡膠107被覆，受到保護(hù)。在硅橡膠107及半導(dǎo)體元件101的上側(cè)形成有由密封樹(shù)脂108所形成的密封用樹(shù)脂層104。S卩，在基板102上安裝了半導(dǎo)體元件101后，設(shè)置硅橡膠107的単體材料以被覆半導(dǎo)體元件101的一部分，通過(guò)使其加熱固化形成保護(hù)膜，再用樹(shù)脂密封，使密封樹(shù)脂108與保護(hù)膜密合，構(gòu)成半導(dǎo)體裝置。在這樣的半導(dǎo)體裝置中，由構(gòu)成該裝置的各材料的熱膨脹系數(shù)差引發(fā)的應(yīng)カ因彈性率低于周圍材料的硅橡膠107變形而緩和，由此能夠抑制剝離等的發(fā)生。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本專利特開(kāi)平9-321182號(hào)公報(bào)發(fā)明的內(nèi)容但是，在上述專利文獻(xiàn)I中，作為保護(hù)膜的硅橡膠107使用環(huán)氧 聚硅氧烷弾性體樹(shù)脂組合物，在該娃橡I父的表面存在的反應(yīng)性官能團(tuán)包含環(huán)氧基、燒氧基、娃燒醇基、輕基、氨基的至少ー種，因此該保護(hù)膜與由環(huán)氧樹(shù)脂組合物形成的密封用樹(shù)脂108的密合性變聞。由此，被覆半導(dǎo)體元件的一部分的硅橡膠107的保護(hù)膜與密封用樹(shù)脂密合，應(yīng)カ緩和存在極限。本發(fā)明考慮上述現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的課題，目的是提供應(yīng)カ緩和優(yōu)良的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。為了達(dá)到上述目的，第I項(xiàng)本發(fā)明是半導(dǎo)體裝置，它具備基板、安裝于上述基板上的半導(dǎo)體元件、被覆上述半導(dǎo)體元件的至少一部分的保護(hù)膜、將上述半導(dǎo)體元件及上述保護(hù)膜密封的密封樹(shù)脂；在上述保護(hù)膜與上述密封樹(shù)脂之間至少存在I處上述保護(hù)膜和上述密封樹(shù)脂未密合的空隙。第2項(xiàng)本發(fā)明如上述第I項(xiàng)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述保護(hù)膜具有斥水性。第3項(xiàng)本發(fā)明如上述第I或第2項(xiàng)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述保護(hù)膜由界面張カ能為15mN/m以上30mN/m以下的娃橡膠材料形成；上述密封樹(shù)脂的界面張カ能為40mN/m以上60mN/m以下。第4項(xiàng)本發(fā)明如上述第I 第3項(xiàng)中任一項(xiàng)的本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述保護(hù)膜的厚度為10 ii m以上2000 ii m以下；上述保護(hù)膜在攝氏25度至攝氏260度的弾性率在0. 5MPa以上IOMPa以下的范圍內(nèi)。第5項(xiàng)本發(fā)明如上述第I項(xiàng)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述保護(hù)膜由硅橡膠材料形成；上述硅橡膠材料的前體具有有機(jī)聚硅氧烷骨架；上述前體通過(guò)氫化硅烷化反應(yīng)引起的熱固化反應(yīng)，固化為具有硅氧烷骨架的硅橡膠。第6項(xiàng)本發(fā)明如上述第I 第5項(xiàng)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述空隙的厚度為
0.Ium以上IOOiim以下。
第7項(xiàng)本發(fā)明如上述第I項(xiàng)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述基板為引線框，上述半導(dǎo)體元件與上述引線框的外部端子通過(guò)金屬引線連接，上述保護(hù)膜被覆上述金屬引線的與上述半導(dǎo)體元件的連接部分。第8項(xiàng)本發(fā)明如上述第I項(xiàng)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述基板為電路基板，通過(guò)金屬引線，上述半導(dǎo)體元件與上述電路基板的電極部連接，上述保護(hù)膜被覆上述金屬引線的與上述半導(dǎo)體元件的連接部分。第9項(xiàng)本發(fā)明如上述第I項(xiàng)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述基板為電路基板，上述半導(dǎo)體元件的電極焊盤和上述電路基板的電極焊盤由焊錫連接部連接，配置了該焊錫連接部的區(qū)域用底部填充樹(shù)脂(ァンダーフィル樹(shù)脂)填充，上述保護(hù)膜被覆上述半導(dǎo)體元件和上述底部填充樹(shù)脂的圓角部(フィレッ卜部)，上述密封樹(shù)脂密封上述半導(dǎo)體元件和上述底部填充樹(shù)脂的圓角部以及上述保護(hù)膜，在上述保護(hù)膜和上述底部填充樹(shù)脂的圓角部之間形成有另外的空隙。第10項(xiàng)本發(fā)明如上述第I項(xiàng)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，上述密封樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂；上述保護(hù)膜由硅橡膠材料形成；上述硅橡膠材料的前體具有有機(jī)聚硅氧烷骨架；上述前體通過(guò)氫化硅烷化反應(yīng)引起的熱固化反應(yīng)，固化為具有硅氧烷骨架的硅橡膠。第11項(xiàng)本發(fā)明是半導(dǎo)體裝置的制造方法，具有裝載保護(hù)膜的前體以被覆安裝于基板的半導(dǎo)體元件的至少一部分的裝載エ序；通過(guò)上述前體聚合形成上述保護(hù)膜的聚合エ序；用密封樹(shù)脂將上述半導(dǎo)體元件及上述保護(hù)膜密封，在上述保護(hù)膜與上述密封樹(shù)脂之間至少形成I處上述保護(hù)膜和上述密封樹(shù)脂未密合的空隙的密封エ序。第12項(xiàng)本發(fā)明如上述第11項(xiàng)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，在上述裝載エ序中，裝載作為上述保護(hù)膜的前體的硅橡膠単體；在上述聚合エ序中，通過(guò)利用上述硅橡膠単體的聚合的橡膠化，形成上述保護(hù)膜。第13項(xiàng)本發(fā)明如上述第11項(xiàng)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，在上述密封エ序中，使用與上述保護(hù)膜的潤(rùn)濕性差的材料，形成上述密封樹(shù)脂。通過(guò)本發(fā)明，能夠提供應(yīng)カ緩和優(yōu)良的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖I本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的截面結(jié)構(gòu)圖。圖2 (a) (e)用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面結(jié)構(gòu)圖。圖3本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的截面結(jié)構(gòu)圖。
圖4 (a) (e)用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面結(jié)構(gòu)圖。圖5本發(fā)明的實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的截面結(jié)構(gòu)圖。圖6 (a) (e)用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面結(jié)構(gòu)圖。圖7本發(fā)明的實(shí)施方式I的變形例的半導(dǎo)體裝置的截面結(jié)構(gòu)圖。圖8本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例的半導(dǎo)體裝置的截面結(jié)構(gòu)圖。圖9本發(fā)明的實(shí)施方式I的變形例的半導(dǎo)體裝置的截面結(jié)構(gòu)圖。圖10具有現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件保護(hù)膜的樹(shù)脂密封型半導(dǎo)體裝置的截面圖。發(fā)明的
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施方式I圖I為本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)截面示意圖。如圖I所示，本實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置包含具有芯片焊盤部(ダィパッド部)IB和外部端子IA的引線框
I、介以糊料2搭載于芯片焊盤部IB的半導(dǎo)體元件3、連接半導(dǎo)體元件3與外部端子IA的金屬引線4。還有，在本實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置中，半導(dǎo)體元件3被斥水性硅橡膠的保護(hù)膜5被覆。以引線框I的外部端子IA的前端露出的狀態(tài)，密封樹(shù)脂6被覆引線框I的外部端子1A、芯片焊盤部1B、半導(dǎo)體元件3、保護(hù)膜5及金屬引線4而實(shí)現(xiàn)密封。此外，金屬引線4的與半導(dǎo)體元件3的連接部分4a也被斥水性硅橡膠的保護(hù)膜5被覆。在保護(hù)膜5和密封樹(shù)脂6之間形成有作為本發(fā)明的空隙的一例的空隙層7。還有，本實(shí)施方式的引線框I是本發(fā)明的基板的一例。再有，圖I的空隙層7為將其厚度放大的圖示，在以下的圖中也同樣。引線框I由銅等熱傳導(dǎo)性及電導(dǎo)性優(yōu)良的材料形成。密封樹(shù)脂6無(wú)特別的限定，例如可以采用公知的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂，該樹(shù)脂是將作為主劑的鄰甲酚醛型環(huán)氧樹(shù)脂(ォル
卜クレゾールノボラック型のュポキシ)、作為固化劑的能夠使主劑固化的酚醛樹(shù)脂配合，再配合了 70重量份ー 90重量份左右的無(wú)機(jī)填充劑的樹(shù)脂。上述斥水性硅橡膠的保護(hù)膜5及由其構(gòu)成的空隙層7是本發(fā)明的重要部分，以下對(duì)其作詳細(xì)的說(shuō)明。雖然對(duì)形成保護(hù)膜5的材料沒(méi)有限定，但較好是使具有疏水性官能團(tuán)的硅橡膠前體固化而形成的、固化后的界面張カ能為15mN/m以上30mN/m以下的硅橡膠。保護(hù)膜5可以含有無(wú)機(jī)填充材料。這時(shí)，其體積電阻率上升，藉此能夠更可靠地防止金屬引線4間的短路及遷移等不良情況。作為液狀硅橡膠的前體，例如可以使用文獻(xiàn)(原產(chǎn)地技術(shù)雜志67卷(2004) III-7(Origin Technical Journal No. 67 (2004) III-7))中記載的含こ烯基的有機(jī)聚娃氧燒和、氫化有機(jī)聚硅氧烷和、鉬等的固化催化劑的混合物等公知的材料，對(duì)是I液型還是2液型沒(méi)有限定。即，作為液狀硅橡膠的前體的基本的化學(xué)結(jié)構(gòu)是主鏈結(jié)構(gòu)為硅氧烷骨架結(jié)構(gòu)，烷基或氟烷基或兩者與硅原子結(jié)合的結(jié)構(gòu)。還有，在硅氧烷骨架的末端結(jié)合有こ烯基等硅氧烷骨架彼此間結(jié)合所必需的反應(yīng)部位。
采用公知的方法使上述混合物進(jìn)行利用熱的加成固化吋，發(fā)生氫化硅烷化反應(yīng)，前體形成作為本發(fā)明的重要的部位的、化學(xué)穩(wěn)定、且低弾性率、且具有無(wú)缺陷的致密的結(jié)構(gòu)的保護(hù)膜。與硅原子結(jié)合的官能團(tuán)根據(jù)達(dá)到斥水性的需要，特別優(yōu)選烴類官能團(tuán)。作為這樣的硅橡膠的前體的有機(jī)聚硅氧烷例如可以通過(guò)在強(qiáng)酸的存在下使有機(jī)硅氧烷聚合后，添加水和特定的有機(jī)硅化合物等的公知的方法來(lái)制造。這樣形成的保護(hù)膜5固化后的界面張カ能在15mN/m以上30mN/m以下的范圍內(nèi)，顯示斥水性。由環(huán)氧類熱固化性樹(shù)脂形成的密封樹(shù)脂6的界面張カ能為40mN/m以上60mN/m以下，保護(hù)膜5在密封和隨后的固化的エ序中不與密封樹(shù)脂6密合，在其界面形成空隙層7。另外，如果保護(hù)膜5的界面張カ能小于15mN/m，則難以維持保護(hù)膜自身的形狀，在樹(shù)脂的密封エ序中，形狀崩毀，不理想。而如果界面張カ能大于30mN/m，則無(wú)法獲得足夠的 斥水性，顯示出與密封樹(shù)脂6的密合性，無(wú)法獲得本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。但是，密封樹(shù)脂6在固化時(shí)與金屬表面的官能團(tuán)反應(yīng)，藉此往金屬的密合性優(yōu)良，因此與保護(hù)膜5以外的引線框1，具體來(lái)說(shuō)，與芯片焊盤部IB的未與保護(hù)膜5接觸的部分及引線框I的外部端子IA密合。因而，保護(hù)膜5及由其被覆的半導(dǎo)體元件3在封裝內(nèi)被固定，作為封裝整體能夠維持足夠的強(qiáng)度。還有，保護(hù)膜5的固化后的弾性率在攝氏25°C (室溫) 260°C (再流溫度)為0. 5MPa以上IOMPa以下的范圍。還有，上述空隙層7的厚度為0. I ii m以上100 ii m以下。接著，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法。圖2 (a) (e)為用于說(shuō)明本實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面結(jié)構(gòu)圖。如圖2 (a)所示，在引線框I的芯片焊盤部IB上適量涂布糊料2。再如圖2 (b)所示，在糊料2上搭載半導(dǎo)體元件3。糊料2的涂布可以使用公知的涂布器，半導(dǎo)體元件3的搭載可以使用公知的貼片機(jī)(ダィボンダー)。其后，如圖2 (c)所示，半導(dǎo)體元件3和引線框I的外部端子IA用金絲引線4進(jìn)行電氣地且機(jī)械地接合。金絲引線4的連接可以使用公知的線焊機(jī)(ヮィャボンダ)。其后，如圖2 Cd)所示，將作為保護(hù)膜5的前體的硅橡膠単體5a適量地滴加在半導(dǎo)體元件3和糊料2的與空氣接觸的部分上。此時(shí)，在金絲引線4的與半導(dǎo)體元件3的連接部分4a上也滴下硅橡膠単體5a。該滴加量最好是以后述的方法固化為硅橡膠時(shí)的厚度達(dá)到IOiim以上、2000 iim以下。厚度如果小于10 y m則再流エ序等加熱時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)カ無(wú)望得到充分的緩和，而如果大于2000 y m則后述的密封樹(shù)脂6的厚度變小，密封樹(shù)脂6的厚度變小的部分的強(qiáng)度不足。還有，本實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置整體的厚度為5_。還有，硅橡膠単體5a可以采用硅原子上結(jié)合了烷基的有機(jī)聚硅氧烷和鉬等的固化催化劑的混合物。滴下硅橡膠單體5a后，在150°C加熱4小時(shí)左右，能夠形成保護(hù)膜5。此外，如上所述滴下硅橡膠単體5a的エ序?yàn)楸景l(fā)明的“裝載保護(hù)膜的前體以被覆安裝于基板的半導(dǎo)體元件的至少一部分”エ序(裝載エ序)的一例。再有，如上所述加熱的エ序?yàn)楸景l(fā)明的“通過(guò)上述前體的聚合形成上述保護(hù)膜”エ序(聚合エ序)的一例。這樣在半導(dǎo)體元件3上形成保護(hù)膜5后，將其設(shè)置在加熱至適當(dāng)?shù)臏囟鹊拿芊饽＞邇?nèi)，如圖2 (e)所示，將作為環(huán)氧類熱固化樹(shù)脂的密封樹(shù)脂6利用公知的傳遞模塑法(卜ランスファ-モ-ルド法)擠壓填充，進(jìn)行固化。這樣，擠壓填充密封樹(shù)脂，使其固化的エ序?yàn)楸景l(fā)明的“用密封樹(shù)脂將上述半導(dǎo)體元件及上述保護(hù)膜密封，在上述保護(hù)膜與上述密封樹(shù)脂之間至少形成I處上述保護(hù)膜和上述密封樹(shù)脂未密合的空隙”エ序(密封エ序)的一例。使環(huán)氧類熱固性樹(shù)脂(密封樹(shù)脂6)固化時(shí)，環(huán)氧類熱固性樹(shù)脂的界面張カ能為40mN/m以上60mN/m以下，藉此其表面與形成保護(hù)膜5的硅橡膠固化體不完全密合。這樣，通過(guò)使用對(duì)密封樹(shù)脂6的潤(rùn)濕性差的材料作為這樣的保護(hù)膜5的材料，密封樹(shù)脂6與保護(hù)膜5不完全密合，形成空隙層7，制造圖I所示的本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置。本實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置中，如上所述，在保護(hù)膜5和密封樹(shù)脂6之間形成空隙層7，藉此能夠極其有效地緩和由密封樹(shù)脂和其他構(gòu)件的線膨脹系數(shù)差引起的內(nèi)部應(yīng)力。但是，現(xiàn)有的專利文獻(xiàn)I所示的硅橡膠使用環(huán)氧 硅氧 烷弾性體樹(shù)脂組合物，存在于表面的反應(yīng)性官能團(tuán)包含環(huán)氧基、烷氧基、硅烷醇基、羥基、氨基的至少ー種，但是以上的官能團(tuán)都是親水性的，即使是與環(huán)氧樹(shù)脂組合物之間的及其輕微的剝離，由于其親水性，也會(huì)使水滯留在環(huán)氧樹(shù)脂(密封用樹(shù)脂層104)與硅橡膠107之間，存在導(dǎo)致再流エ序時(shí)等的可靠性的降低的問(wèn)題。但是，在本實(shí)施方式I中，通過(guò)使用斥水性硅橡膠的保護(hù)膜5，能夠?qū)崿F(xiàn)減少因水從外部侵入而引起的再流時(shí)的不良情況的發(fā)生。S卩，由硅橡膠固化體形成的保護(hù)膜5的界面張カ能為15mN/m以上30mN/m以下，對(duì)此，水的界面張カ能約為72mN/m，因此由硅橡膠固化體形成的保護(hù)膜5具有斥水性。因此，作為環(huán)氧類熱固性樹(shù)脂的密封樹(shù)脂6與由硅橡膠固化體形成的保護(hù)膜5之間的空隙層7中不會(huì)滯留水?；蛘呒词乖谠摽障秾?中有水滯留，水也無(wú)法浸入界面張カ低的硅橡膠固化體中。這樣，就抑制了由水從外部侵入引起的可靠性的降低，能夠利用空隙層7更有效地緩和因半導(dǎo)體裝置的各構(gòu)件的熱變形所引起的應(yīng)カ的產(chǎn)生。即，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置通過(guò)同時(shí)抑制由水的侵入及熱應(yīng)カ引起的可靠性的降低，能夠具有更長(zhǎng)的壽命。還有，本實(shí)施方式中，使用依靠熱而固化的硅橡膠單體作為形成保護(hù)膜5的材料，但也可以使用可利用光或熱和光兩者而固化的硅橡膠單體。實(shí)施方式2接著，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2。本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置中，與實(shí)施方式I不同，半導(dǎo)體元件3被配置在電路基板上。還有，對(duì)與實(shí)施方式I對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)賦予相同的符號(hào)。圖3為本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的截面構(gòu)成圖。本實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置包含電路基板8、介以糊料2搭載于電路基板8的半導(dǎo)體元件3、連接半導(dǎo)體元件3與電路基板8上的電極部8a的金屬引線4。還有，本實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置中，半導(dǎo)體元件3被斥水性硅橡膠的保護(hù)膜5被覆。這時(shí)，金屬引線4的與半導(dǎo)體元件3的連接部分4a也被斥水性硅橡膠的保護(hù)膜5被覆，與斥水性硅橡膠密合。還有，半導(dǎo)體元件3、金屬引線4、斥水性硅橡膠的保護(hù)膜5整體被密封樹(shù)脂6密封。本實(shí)施方式2的電路基板8是本發(fā)明的基板的一例。在圖3中，圖示了多層基板，但可不限于多層。在本實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置中，與實(shí)施方式I同樣，在保護(hù)膜5和密封樹(shù)脂6之間形成有空隙層7。這樣，通過(guò)形成空隙層7，可以緩和因各材料的熱變形所引起的應(yīng)カ的產(chǎn)生。還有，通過(guò)使用斥水性硅橡膠的保護(hù)膜5，可以抑制由水從外部的侵入引起的可靠性的降低。由此，能夠成為長(zhǎng)壽命的半導(dǎo)體裝置。接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖4 (a) (e)為用于說(shuō)明本實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面結(jié)構(gòu)圖。如圖4 (a)所示，在電路基板8上適量涂布導(dǎo)電性的糊料2。再如圖4 (b)所示，在糊料2上搭載半導(dǎo)體元件3。糊料2的涂布可以使用公知的涂布器，半導(dǎo)體元件3的搭載可以使用公知的貼片機(jī)。其后，如圖4 (c)所示，將半導(dǎo)體元件3和電路基板的電極部8a用金絲引線4進(jìn)行電氣地且機(jī)械地接合。金絲引線4的連接可以使用公知的線焊機(jī)。其后，如圖4 Cd)所示，將作為保護(hù)膜5的前體的硅橡膠單體5a適量地滴加在半導(dǎo)體元件3和糊料2的與空氣接觸的部分上。這時(shí)，在金絲引線4的與半導(dǎo)體元件3的連 接部分4a上也滴下硅橡膠単體5a。該滴加量最好是以后述的方法固化為硅橡膠時(shí)的厚度達(dá)到IOiim以上、2000 iim以下。厚度如果小于10 y m則再流エ序等加熱時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)カ無(wú)望得到充分的緩和，而如果大于2000 y m則后述的密封樹(shù)脂6的厚度變小，密封樹(shù)脂6的厚度變小的部分的強(qiáng)度不足。還有，硅橡膠単體5a可以與上述實(shí)施方式I的半導(dǎo)體制造方法的說(shuō)明中所述的同樣。滴下硅橡膠單體5a后，在150°C加熱4小時(shí)左右，能夠形成保護(hù)膜5。此外，如上所述滴下硅橡膠単體5a的エ序?yàn)楸景l(fā)明的“裝載保護(hù)膜的前體以被覆安裝于基板的半導(dǎo)體元件的至少一部分”エ序(裝載エ序)的一例。再有，如上所述加熱的エ序?yàn)楸景l(fā)明的“通過(guò)上述前體聚合形成上述保護(hù)膜”エ序(聚合エ序)的一例。這樣形成保護(hù)膜5后，將其設(shè)置在加熱至適當(dāng)?shù)臏囟鹊拿芊饽＞邇?nèi)，如圖4 (e)所示，僅對(duì)搭載了電路基板8的半導(dǎo)體元件的面利用公知的傳遞模塑法擠壓填充作為環(huán)氧類熱固化樹(shù)脂的密封樹(shù)脂6，將其固化。這樣，擠壓填充密封樹(shù)脂，使其固化的エ序?yàn)楸景l(fā)明的“用密封樹(shù)脂將上述半導(dǎo)體元件及上述保護(hù)膜密封，在上述保護(hù)膜與上述密封樹(shù)脂之間至少形成I處上述保護(hù)膜和上述密封樹(shù)脂未密合的空隙”エ序(密封エ序)的一例。使環(huán)氧類熱固性樹(shù)脂固化時(shí)，環(huán)氧類熱固性樹(shù)脂的界面張カ能為40mN/m以上60mN/m以下，藉此其表面與形成保護(hù)膜5的硅橡膠固化體不完全密合。這樣，通過(guò)使用對(duì)密封樹(shù)脂6的潤(rùn)濕性差的材料作為保護(hù)膜5的材料，藉此不完全密合，形成空隙層7，制造圖3所示的本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置。這樣的實(shí)施方式2，如以下說(shuō)明，能夠減少因水從外部侵入而引起的再流時(shí)的不良情況的發(fā)生，能夠極其有效地緩和由密封樹(shù)脂6和其他構(gòu)件的線膨脹系數(shù)差引發(fā)的內(nèi)部應(yīng)力，因此能夠獲得聞可 性。S卩，作為硅橡膠固化體的保護(hù)膜5的界面張カ能為15mN/m以上30mN/m以下，對(duì)此，水的界面張カ能約為72mN/m，因此作為硅橡膠固化體的保護(hù)膜5具有斥水性。因此，作為環(huán)氧類熱固性樹(shù)脂的密封樹(shù)脂6與作為硅橡膠固化體的保護(hù)膜5之間的空隙層7中不會(huì)滯留水。或者即使在該空隙層7中有水滯留，水也無(wú)法浸入界面張カ低的硅橡膠固化體中。而且，由于空隙層7的存在，由各構(gòu)件的線膨脹系數(shù)差引起的內(nèi)部應(yīng)カ得到極其有效地緩和，該實(shí)施方式能夠提供長(zhǎng)壽命的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。實(shí)施方式3
接著，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式3。本發(fā)明的實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置中，與實(shí)施方式2不同，不同點(diǎn)是半導(dǎo)體元件3通過(guò)焊錫與電路基板電氣地且機(jī)械地連接。還有，對(duì)與實(shí)施方式2對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)賦予相同的符號(hào)。圖5為本發(fā)明的實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的截面構(gòu)成圖。本實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置包含電路基板80和半導(dǎo)體元件3。該電路基板80的電極焊盤(電極パッド)9和半導(dǎo)體元件3的電極焊盤10通過(guò)焊錫連接部11電氣地且機(jī)械地連接。配置有該焊錫連接部11的區(qū)域用底部填充(ァンダーフィル)樹(shù)脂12填充。
而且，半導(dǎo)體元件3及底部填充樹(shù)脂12的圓角部(フィレッ卜部)12a被斥水性硅橡膠的保護(hù)膜5被覆。還有，半導(dǎo)體元件3、底部填充樹(shù)脂12的圓角部12a、斥水性硅橡膠的保護(hù)膜5整體被密封樹(shù)脂6密封。此外，本實(shí)施方式3的電路基板80是本發(fā)明的基板的一例。在保護(hù)膜5和密封樹(shù)脂6之間形成有空隙層7，在底部填充樹(shù)脂12的圓角部12a和保護(hù)膜5之間形成第2空隙層71。這樣，通過(guò)形成空隙層7，由各材料的熱變形引起的應(yīng)カ的產(chǎn)生得到緩和，在本實(shí)施方式3中，通過(guò)還形成第2空隙層71，應(yīng)カ的產(chǎn)生進(jìn)一歩得到緩和。而且，由水從外部侵入引起的可靠性的降低也被抑制，能夠得到更長(zhǎng)壽命的半導(dǎo)體裝置。接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3的半導(dǎo)體的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖6 (a) (e)為用于說(shuō)明本實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面結(jié)構(gòu)圖。如圖6 (a)所示，在電路基板80上設(shè)有電極焊盤9，在半導(dǎo)體元件3上設(shè)有電極焊盤10。再在電極焊盤9及電極焊盤10上分別配置焊錫球11a。接著，如圖6 (b)所示，用焊錫球Ila連接電極焊盤9和電極焊盤10，作為連接方法進(jìn)行如下連接。以公知的倒裝貼片機(jī)(フリップチップポンダー)，將連接前的基板80及半導(dǎo)體元件3的設(shè)定溫度設(shè)為攝氏170度。其后，轉(zhuǎn)移到利用圖像識(shí)別的定位和隨其后的連接エ序，加壓時(shí)，使加壓カ為0. IN,在3秒的時(shí)間內(nèi)將電路基板80及半導(dǎo)體元件3從作為裝置設(shè)定溫度的170°C加熱升溫至攝氏300度，藉此能夠連接。接著，如圖6 (c)所示，在倒裝貼片連接的電路基板80和半導(dǎo)體元件3的間隙填充底部填充樹(shù)脂12，將其固化。底部填充樹(shù)脂12的填充可以使用公知的涂布器，用公知的方法填充。即，在電路基板80和半導(dǎo)體元件3的間隙的端部中的至少I處滴下適量的底部填充材料。其后，依靠毛細(xì)管現(xiàn)象，底部填充材料適量地充滿填充焊錫連接部11和電路基板80和半導(dǎo)體元件3的間隙。填充后，例如在165°C加熱2小時(shí)，底部填充材料熱固化，藉此底部填充材料的填充エ序完成。其后，如圖6 Cd)所示，將作為保護(hù)膜5的前體的硅橡膠単體5a適量地滴下以被覆半導(dǎo)體元件3及底部填充樹(shù)脂12的圓角部12a。該滴加量最好是以后述的方法固化為硅橡膠時(shí)的厚度達(dá)到10 ii m以上、2000 u m以下。厚度如果小于10 U m則再流エ序等加熱時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)カ無(wú)望得到充分的緩和，而如果大于2000 u m則后述的密封樹(shù)脂6的厚度變小，密封樹(shù)脂6的厚度變小的部分的強(qiáng)度不足。還有，硅橡膠単體5a可以與上述實(shí)施方式I的半導(dǎo)體制造方法的說(shuō)明中所述的同樣。滴下硅橡膠單體5a后，在150°C加熱4小時(shí)左右，能夠形成保護(hù)膜5。該エ序中，在保護(hù)膜5和底部填充樹(shù)脂12的圓角部12a之間形成第2空隙層71。即，由于使用環(huán)氧類熱固性樹(shù)脂作為底部填充樹(shù)脂12，因此在形成硅橡膠固化體的保護(hù)膜5時(shí)，利用界面張カ能之差，形成第2空隙層71。此外，如上所述滴下硅橡膠單體的エ序?yàn)楸景l(fā)明的“裝載保護(hù)膜的前體以被覆安裝于基板的半導(dǎo)體元件的至少一部分”エ序(裝載エ序)的一例。再有，如上所述加熱的エ序?yàn)楸景l(fā)明的“通過(guò)上述前體聚合形成上述保護(hù)膜”エ序(聚合エ序)的一例。這樣形成保護(hù)膜5后，將其設(shè)置在加熱至適當(dāng)溫度的密封模具內(nèi)，如圖6 Ce)所示，僅對(duì)搭載了電路基板80的半導(dǎo)體元件的面利用公知的傳遞模塑法擠壓填充作為環(huán)氧類熱固化樹(shù)脂的密封樹(shù)脂6，將其固化。這樣，擠壓填充密封樹(shù)脂6，使其固化的エ序?yàn)楸景l(fā)明的“用密封樹(shù)脂將上述半導(dǎo)體元件及上述保護(hù)膜密封，在上述保護(hù)膜與上述密封樹(shù)脂之間至少形成I處上述保護(hù)膜和上述密封樹(shù)脂未密合的空隙”エ序(密封エ序)的一例。使作為環(huán)氧類熱固性樹(shù)脂的密封樹(shù)脂6固化時(shí)，環(huán)氧類熱固性樹(shù)脂的界面張カ能為40mN/m以上60mN/m以下，藉此其表面與形成保護(hù)膜5的硅橡膠固化體不完全密合。這樣，通過(guò)使用對(duì)密封樹(shù)脂6的潤(rùn)濕性差的材料作為保護(hù)膜5的材料，藉此不完全密合，形成空隙層7。
如上所述，制造圖5所示的本發(fā)明的實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置。這樣的實(shí)施方式3，如以下說(shuō)明，能夠減少因水從外部侵入而引起的再流時(shí)的不良情況的發(fā)生，能夠極其有效地緩和由密封樹(shù)脂6及底部填充樹(shù)脂12和其他構(gòu)件的線膨脹系數(shù)差引發(fā)的內(nèi)部應(yīng)力，因此能夠獲得高可靠性。S卩，作為硅橡膠固化體的保護(hù)膜5的界面張カ能為15mN/m以上30mN/m以下，對(duì)此，水的界面張カ能約為72mN/m，因此作為硅橡膠固化體的保護(hù)膜5具有斥水性。為此，作為環(huán)氧類熱固性樹(shù)脂的密封樹(shù)脂6與作為硅橡膠固化體的保護(hù)膜5之間的空隙層7中不會(huì)滯留水?；蛘呒词乖谠摽障秾?中有水滯留，水也無(wú)法浸入界面張カ低的硅橡膠固化體中。而且，由于空隙層7及第2空隙層71的存在，由各構(gòu)件的線膨脹系數(shù)差引起的內(nèi)部應(yīng)カ得到極其有效地緩和，該實(shí)施方式能夠提供長(zhǎng)壽命的可靠性高的半導(dǎo)體裝置。還有，上述實(shí)施方式I 3中，形成保護(hù)膜5以被覆半導(dǎo)體元件3的整體，但可以如表示實(shí)施方式I的變形例的半導(dǎo)體裝置的圖7的截面結(jié)構(gòu)圖所示那樣，形成保護(hù)膜50覆蓋半導(dǎo)體元件3的一部分。圖7所示的半導(dǎo)體裝置中，金屬引線4的與半導(dǎo)體元件3的連接部分4a和糊料2的端部分2a (露出部分)以及半導(dǎo)體元件3的端部3a被保護(hù)膜50被覆。該保護(hù)膜50與實(shí)施方式I的保護(hù)膜5的材料及制造方法相同。在保護(hù)膜50和密封樹(shù)脂6之間形成空隙層72。在該結(jié)構(gòu)中，能夠降低施加于連接部分4a附近的應(yīng)力，也能夠防止水的滯留。還有，在實(shí)施方式2中，金屬引線4的與半導(dǎo)體元件3的接觸部分4a被保護(hù)膜5被覆，但可以如表示實(shí)施方式2的變形例的半導(dǎo)體裝置的圖8的截面結(jié)構(gòu)圖所示那樣，也可以形成保護(hù)膜被覆金屬引線4的與電極部8a的連接部分4b。在圖8所示的半導(dǎo)體裝置中，從半導(dǎo)體元件3的端部3a至電極部8a由保護(hù)膜52被覆，在保護(hù)膜52和密封樹(shù)脂6之間形成空隙層73。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，至少連接部分4b受到的應(yīng)カ得到降低，也能夠防止水的滯留。還可以如圖7所示那樣，也可以形成保護(hù)膜被覆連接部分4a。還有，在上述實(shí)施方式I 3中，雖然在保護(hù)膜5和密封樹(shù)脂6間的邊界全部區(qū)域形成空隙層7，但也可以不在整個(gè)區(qū)域形成。此外，空隙可以不形成為層狀，例如，如表示實(shí)施方式I的變形例的半導(dǎo)體裝置的圖9所示那樣，只要在至少I處形成空隙層74就能夠比現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)更有效地緩和應(yīng)カ。
此外，本發(fā)明中的空隙的大小形成為通過(guò)由對(duì)密封樹(shù)脂6的潤(rùn)濕性差的材料形成保護(hù)膜5，密封樹(shù)脂6和保護(hù)膜5的密合性變差，發(fā)揮應(yīng)力緩和的效果的程度的大小。本發(fā)明的存在于保護(hù)膜和密封樹(shù)脂的界面的空隙在上述半導(dǎo)體元件為面對(duì)大電流的所謂功率元件時(shí)特別有效。由于驅(qū)動(dòng)時(shí)的元件溫度上升至250°C，因此在保護(hù)元件的上述保護(hù)膜熱膨脹時(shí)，由于空隙的存在，能夠緩和保護(hù)膜的膨脹施加于周圍的密封樹(shù)脂的應(yīng)力。產(chǎn)業(yè)上的利用可行性本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，具有優(yōu)良的緩和應(yīng)力的效果，作為高密度化半導(dǎo)體封裝等是有用的。符號(hào)的說(shuō)明I引線框 IA外部端子IB芯片焊盤部2 糊料3半導(dǎo)體元件4金屬引線5、50、52 保護(hù)膜6密封樹(shù)脂7、72、73、74 空隙層8電路基板9電極焊盤10電極焊盤11焊錫連接部Ila焊錫球12底部填充樹(shù)脂12a圓角部71第2空隙層101半導(dǎo)體元件102電路基板103金屬引線104密封用樹(shù)脂層105基板電極106安裝材料107硅橡膠108密封樹(shù)脂
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備基板、安裝于所述基板上的半導(dǎo)體元件、被覆所述半導(dǎo)體元件的至少一部分的保護(hù)膜、將所述半導(dǎo)體元件及所述保護(hù)膜密封的密封樹(shù)脂； 在所述保護(hù)膜與所述密封樹(shù)脂之間至少存在I處所述保護(hù)膜和所述密封樹(shù)脂未密合的空隙。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述保護(hù)膜具有斥水性。
3.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述保護(hù)膜由界面張カ能為15mN/m以上30mN/m以下的娃橡膠材料形成；所述密封樹(shù)脂的界面張カ能為40mN/m以上60mN/m以下。
4.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在干，所述保護(hù)膜的厚度為10y m以上2000 ii m以下；所述保護(hù)膜在攝氏25度至攝氏260度的弾性率在0. 5MPa以上IOMPa以下的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述保護(hù)膜由硅橡膠材料形成；所述硅橡膠材料的前體具有有機(jī)聚硅氧烷骨架；所述前體通過(guò)氫化硅烷化反應(yīng)引起的熱固化反應(yīng)，固化為具有硅氧烷骨架的硅橡膠。
6.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在干，所述空隙的厚度為0.I y m以上100 u m以下。
7.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述基板為引線框，所述半導(dǎo)體元件與所述引線框的外部端子通過(guò)金屬引線連接，所述保護(hù)膜被覆所述金屬引線的與所述半導(dǎo)體元件的連接部分。
8.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述基板為電路基板，所述半導(dǎo)體元件與所述電路基板的電極部通過(guò)金屬弓I線連接，所述保護(hù)膜被覆所述金屬弓I線的與所述半導(dǎo)體元件的連接部分。
9.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述基板為電路基板，所述半導(dǎo)體元件的電極焊盤和所述電路基板的電極焊盤由焊錫連接部連接，配置了該焊錫連接部的區(qū)域用底部填充樹(shù)脂填充，所述保護(hù)膜被覆所述半導(dǎo)體元件和所述底部填充樹(shù)脂的圓角部，所述密封樹(shù)脂密封所述半導(dǎo)體元件和所述底部填充樹(shù)脂的圓角部以及所述保護(hù)膜，在所述保護(hù)膜和所述底部填充樹(shù)脂的圓角部之間形成有另外的空隙。
10.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述密封樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂；所述保護(hù)膜由硅橡膠材料形成；所述硅橡膠材料的前體具有有機(jī)聚硅氧烷骨架；所述前體通過(guò)氫化硅烷化反應(yīng)引起的熱固化反應(yīng)，固化為具有硅氧烷骨架的硅橡膠。
11.半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具有 裝載保護(hù)膜的前體以被覆安裝于基板的半導(dǎo)體元件的至少一部分的裝載エ序； 通過(guò)所述前體聚合形成所述保護(hù)膜的聚合エ序； 用密封樹(shù)脂將所述半導(dǎo)體元件及所述保護(hù)膜密封，在所述保護(hù)膜與所述密封樹(shù)脂之間至少形成I處所述保護(hù)膜和所述密封樹(shù)脂未密合的空隙的密封エ序。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在所述裝載エ序中，裝載作為所述保護(hù)膜的前體的硅橡膠単體； 在所述聚合エ序中，通過(guò)利用所述硅橡膠單體的聚合的橡膠化，形成所述保護(hù)膜。
13.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在所述密封エ序中，使用與所述保護(hù)膜的潤(rùn)濕性差的材料，形成所述密封樹(shù)脂 。
全文摘要
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具備基板、安裝于所述基板上的半導(dǎo)體元件、被覆所述半導(dǎo)體元件的至少一部分的保護(hù)膜、將所述半導(dǎo)體元件及所述保護(hù)膜密封的密封樹(shù)脂，在所述保護(hù)膜與所述密封樹(shù)脂之間至少存在1處所述保護(hù)膜和所述密封樹(shù)脂未密合的空隙，藉此，能夠提供應(yīng)力緩和優(yōu)良的半導(dǎo)體裝置。
文檔編號(hào)H01L23/31GK102779795SQ20121014856
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者豐田慶 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社