JPH0774290A - 電子部品のパッケージング用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 電子部品のチップのパッシベーション膜のク
ラックや断線を防止し、その微細化にも対応できる電子
部品のパッケージング用材料を提供する。 【構成】 樹脂にパッケージング用材料の80〜93重量％
の充填剤が含有されており、該充填剤は球状または端部
がアール状でしかも平均粒径が30μｍ以下の材料である
パッケージング用材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子部品のチップを封止
するためのパッケージング用材料に関する。さらに詳し
くは、電子回路を傷めずに樹脂パッケージのクラックの
発生を防止する電子部品のパッケージング用材料に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】たとえば半導体集積回路のような電子回
路が形成された半導体チップなどの電子部品は樹脂パッ
ケージで保護されている。従来のパッケージはその厚さ
が２ｍｍ以上と厚かった。そのため、電子部品を基板に
実装する際、リフローやハンダデイップ時に生じる熱ス
トレスをあまり考慮する必要はなく、パッケージもこの
熱ストレスに対して充分な強度を有している。パッケー
ジング用材料としては耐燃性、電気絶縁性、接着強度、
機械的強度、耐侯性、コストなどの点で優れたエポキシ
樹脂が一般に用いられている。パッケージング用材料の
物性値は充填剤（以下、フィラーという）の充填率が70
〜75重量％で、板状または針状などの角のある破砕フィ
ラーを使用し、フィラーの平均粒径は60〜80μｍ程度で
ある。

【０００３】最近の電子機器は、小型になり、高性能に
なっているため、これらに使用される半導体集積回路な
どの電子部品も高集積化、小型化が要求されている。そ
のため、パッケージも薄型となり、その厚さは1.4 ｍｍ
以下になってきている。従来のパッケージング用材料で
1.4 ｍｍ以下の薄型パッケージを形成すると実装時の熱
ストレスで、パッケージにクラックが発生し易い。これ
を防止するため、パッケージング用材料の吸水率をさげ
たり、また、パッケージング用材料の強度を増すためフ
ィラーの充填率を80重量％以上に上げるようになってい
る。さらに、フィラーを高充填にすると粘度が高くなる
ため、破砕フィラーの比率を減らし、角のない球状フィ
ラーを多く使うようになってきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、パッケージの薄
型化と同時に、半導体集積回路の高集積化に伴いチップ
パターンの微細化が進み、半導体集積回路チップは0.5
〜 0.8μｍの配線ルールで製造されている。このような
微細パターンを有するチップをフィラーが高充填された
パッケージング用料でパッケージすると、チップ表面付
近にフィラーが存在する確立が高くなる。チップ表面付
近に破砕フィラーが多く存在したり、粒径の大きいフィ
ラーが多く存在したりすると、チップを樹脂パッケージ
で封止するとき、パッケージング用材料の硬化に伴う収
縮応力やその後の熱ストレスにより、フィラーが存在す
る部分に局部的に大きな応力が働き、その結果、チップ
表面付近のフィラーがチップ側に押されることによりチ
ップ表面を保護するパッシベーション膜を傷つけ、ひい
てはチップ上に形成された配線パターンが断線するとい
う問題がある。

【０００５】とくに、角のある破砕フィラーが混在した
り、大きな粒のフィラーのばあい、その角部によって配
線パターンが断線するばあいがある。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するため、
製造工程において発生するパッシベーション膜のクラッ
クや配線パターンの断線を低減させ、電子部品の微細化
をより一層推進できる信頼性の高いパッケージング用材
料を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による電子部品の
パッケージング用材料は樹脂にパッケージング用材料の
80〜93重量％の充填剤が含有されており、該充填剤は球
状または端部がアール状で、かつ、平均粒径が30μｍ以
下の材料であることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、電子部品のパッケージング用
材料として、充填剤であるフィラーが全パッケージング
用材料の80〜93重量％含有され、かつ、該充填剤は球状
または端部がアール状で平均粒径が30μｍ以下の小さな
粒体からなるフィラーを用いているため、パッケージン
グ用材料の均一性を高め、フィラーの部分にかかる局所
的な内部応力を低減させている。

【０００９】その結果、樹脂に含有させたフィラーが、
チップの表面に設けられたパッシベーション膜のクラッ
クや配線パターンの断線などをひき起さなくなる。しか
もフィラーの量を多くしているため、薄型化してもパッ
ケージにクラックなどが入らず安定な電子部品がえられ
る。

【００１０】

【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明について
説明する。図１（ａ）はフィラーの含有割合とパッケー
ジのクラック発生率との関係を示すグラフ、図１（ｂ）
はフィラーの平均粒径とチップのパッシベーション膜の
クラックの発生率との関係を示すグラフ、図２〜３は本
発明のパッケージング用材料の一実施例を用いて、半導
体チップをパッケージ内に封止する半導体装置の製造工
程を示す図である。

【００１１】本発明者は小型化され、高集積化された半
導体チップでもパッシベーション膜のクラックや配線パ
ターンの断線などをひき起さないパッケージング用材料
を開発するため、鋭意検討を重ねた結果、樹脂に混入す
るフィラーからなる充填剤の含有量を80〜93重量％と多
くすると共に、混入するフィラーは球状または端部がア
ール状で、かつ、平均粒径が30μｍ以下であるものを使
用することにより、前述の問題をひき起さないパッケー
ジング用材料がえられることを見出し、本発明の完成に
至った。

【００１２】すなわち、前述のように従来はパッケージ
ング用材料の全体に対するフィラーの含有量は70重量％
程度で平均粒径が60〜80μｍ程度の破砕フィラーが中心
であったが、球状で粒径の小さいフィラーの含有量を多
くすることによりパッシベーション膜のクラックや配線
パターンの断線を防止することができることを見出し
た。まず、エポキシ樹脂に平均粒径が20μｍ程度のシリ
カからなるフィラーをその充填割合を変えて製造したと
きのクラックの発生割合を調べ、その結果を図１（ａ）
に示す。この図はフィラーの充填率をそれぞれ変え、各
種類の 200個ずつ製造し、クラックの発生率を調べた図
である。図１（ａ）から明らかなように、フィラーの充
填割合が80重量％以上になると、パッケージのクラック
不良が急激に低下する。すなわち、80重量％以上含有さ
せることにより、パッケージの機械的強度、熱的強度が
大幅に向上する。一方、フィラーの充填割合が余り多す
ぎると、粘度が大きくなり、パッケージング用材料でモ
ールドする際に金型内への充填が困難で多くの時間を要
したり、ボイドなどが発生し易いため、93重量％以下程
度が好ましい。

【００１３】また、角部のない球状にしたフィラーは従
来使用されているが、微細化された半導体チップのパッ
ケージング用材料に混入するフィラーは、その粒が大き
いと前述のように、チップのパッシベーション膜にクラ
ックを生ぜしめたり、配線の断線をひき起している。本
発明者は鋭意検討を重ねた結果、フィラー周囲の角部を
除去するだけでは不充分で、その平均粒径を30μｍ以下
にすることにより、図１（ｂ）に示すように、殆どクラ
ックの発生を防止することができること見出したもので
ある。このフィラーは、すべての粉末が球状または端部
がアール状とされることが好ましいが、通常は10重量％
以下程度は針状のものを混入するのが普通で、少なくと
も90重量％以上が平均粒径30μｍ以下の球状体、または
端部がアール状のものであればクラック防止の効果が現
われる。

【００１４】本発明のパッケージング用材料として用い
られる樹脂は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が好ま
しい。

【００１５】さらに本発明のパッケージング用材料とし
て、樹脂に混入するフィラーの材料としては、疎水性、
強度、樹脂との接着性の点で優れたものがよく、シリ
カ、アルミナなどが好ましい。なかんずく、シリカはコ
ストに優れているため好ましい。

【００１６】つぎに本発明のパッケージング材料を用い
た半導体装置の製法について説明する。まず、図２に示
すように、パンチングまたはエッチングにより形成され
たリードフレーム４のアイランド部分に半導体チップ５
をダイボンディングし、さらに各リード２の内端部と金
線６でワイヤボンディングなどの電気的接続をする。つ
ぎに、半導体チップ５を保護するため、パッケージング
用材料で半導体チップなどを封止し、そののちリードフ
レーム４のタイバーやその他各リード２の連結部分を切
断し各リード２を電気的に分離してパッケージ１を有す
る図３の半導体装置をうる。

【００１７】なお、以上説明した製法例ではＱＦＰ（ク
ワッドフラットパッケージ）の例で説明したが、ＱＦＰ
に限らずＳＯＰ（スモール アウトライン パッケー
ジ）などの他のパッケージのばあいでも同様に適用でき
ることは言うまでもない。また、半導体チップの封止に
限定されるものではなく、抵抗チップ、コンデンサチッ
プなど他の電子部品のチップについても同様に本発明の
パッケージング用材料で封止することにより、微細パタ
ーンに影響を及ぼすことがない。

【００１８】つぎに具体的な実施例について説明する。

【００１９】エポキシ樹脂にシリカからなるフィラーを
90重量％含有させ、その全フィラーの90重量％以上は球
状フィラーからなり、フィラーの平均粒径が20μｍであ
るパッケージング用材料で 200個の半導体装置を製造し
た。パッケージとしては、一般に用いられるＱＦＰ用リ
ードフレームを用いた。そののち 150℃の高温状態（30
分間）と−55℃の低温状態（30分間）を交互に1000サイ
クル繰り返すという過酷な条件でライフテストを行っ
た。その結果、パッシベーション膜およびパッケージの
クラックの発生率はそれぞれ１％以下と大幅に減少し
た。

【００２０】また、従来のパッケージング用材料を使用
したばあい、パッシベーション膜上にポリイミドなどの
コート剤を付着させていたが、本発明によれば、コート
剤がなくてもパッシベーション膜のクラックは生じなか
った。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子部品のパッケージング用材料として平均粒径が30μｍ
以下の小さな、球状や端部がアール状のフィラーを含有
した樹脂を採用しているため、樹脂の硬化に伴い発生す
る局所的な内部応力を低減し、その結果パッシベーショ
ン膜におけるクラックや電子部品のチップの配線パター
ンの断線などが発生せず、信頼性の高い電子部品がえら
れる。

【００２２】また、製品の歩留りや信頼性を向上させる
ことができ、コストダウンにも寄与すると共に、電子部
品の小型化、ひいては電子機器の小型化に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はフィラーの充填割合とパッケージのク
ラック発生率の関係を表わすグラフ、（ｂ）はフィラー
の平均粒径とパッシベーション膜のクラックの発生率と
の関係を表すグラフである。

【図２】本発明のパッケージング用材料を使用した半導
体装置の製造工程を示す平面説明図である。

【図３】本発明のパッケージング用材料が適用されたＱ
ＦＰの半導体装置を示す斜視説明図である。

【符号の説明】

１ パッケージ ２ リード ４ リードフレーム ５ 半導体チップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂にパッケージング用材料の80〜93重
   量％の充填剤が含有されており、該充填剤は球状または
   端部がアール状で、かつ、平均粒径が30μｍ以下の材料
   である電子部品のパッケージング用材料。