專利名稱:半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及在陶瓷多層基板上載置半導(dǎo)體元件及其外圍電路的半導(dǎo)體器件及其制造方法,特別是涉及將配置多個(gè)矩陣基板的集成基板用樹脂密封的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù):
近年來,為了降低成本以及組裝工藝的通用化,增加了在陶瓷多層基板上組裝有半導(dǎo)體元件以及片狀電阻,片狀電容,片狀電感等外圍電路部件,用環(huán)氧樹脂密封后,通過切斷或切割分割成單片等加工方法。一般地,大多采用使用印刷掩模將液體環(huán)氧樹脂印刷到基板上的加工方法,但是,雖然印刷方法比較簡(jiǎn)單,在這種方法中卻存在以下問題。
(1)產(chǎn)品的樹脂厚度偏差大。
(2)由于在樹脂印刷的周邊處樹脂下垂,所以必須留有空隙。
(3)容易在樹脂中殘留空隙。
(4)不能填滿芯片部件與基板之間的間隙。
現(xiàn)利用圖9對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體器件的樹脂密封例子進(jìn)行說明。在圖9中,半導(dǎo)體元件1搭載于陶瓷多層基板2的一個(gè)面上,片狀電阻,片狀電容,片狀電感等片狀部件3搭載在陶瓷多層基板的另一個(gè)面上。半導(dǎo)體元件1利用導(dǎo)線4中間經(jīng)由另外的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)穿過貫通孔(圖中未示出)連接到片狀部件3等上。半導(dǎo)體元件1利用封裝樹脂5進(jìn)行密封,片狀部件也利用環(huán)氧樹脂6進(jìn)行密封。陶瓷多層基板2構(gòu)成在表面上縱橫重復(fù)排列搭載半導(dǎo)體元件及片狀部件用的部件裝配用臺(tái)面及電極配線圖樣的矩陣基板。半導(dǎo)體芯片1被板牙結(jié)合到陶瓷多層基板2背面?zhèn)鹊那惑w7內(nèi),利用導(dǎo)線4與形成于腔體7內(nèi)的電極配線圖形連接,用封裝樹脂密封。另一方面,在陶瓷多層基板2的表面上裝配片狀部件3。利用印刷樹脂密封法,將開有所需形狀的開口部的金屬掩模16抬起一定的間隙定位到前述陶瓷多層基板2上,利用橡皮刮板17涂布液態(tài)環(huán)氧樹脂6。
此外,
圖10表示將已裝有部件的陶瓷多層基板2利用傳遞成形模密封的例子。將已組裝部件的陶瓷多層基板2置于樹脂密封模的上模91和下模92之間,夾持基板2的周邊部進(jìn)行位置控制。然后將環(huán)氧樹脂注入到位于上金屬模91內(nèi)的型腔10內(nèi)。這種方法的特征為,由于使用金屬模,所以尺寸偏差小,由于向樹脂施加壓力進(jìn)行密封所以孔隙少,容易填滿片狀部件與陶瓷多層基板2之間的間隙,并且是一種大量生產(chǎn)性能優(yōu)異的加工方法。這種現(xiàn)有技術(shù)的例子是特開平10(1988)-92979號(hào)公報(bào)提出來的。即,當(dāng)用圖10所示的樹脂密封模進(jìn)行成形(模塑)時(shí),獲得圖11A-B所示的成形體。這里,圖11A是現(xiàn)有技術(shù)的成形體的平面圖,圖11B是其剖視圖。在陶瓷多層基板2上形成具有階梯差的樹脂6。
但是,在陶瓷多層基板的傳遞成形中,由于高溫?zé)Y(jié)時(shí)的畸變,基板會(huì)產(chǎn)生三維彎曲,其彎曲情況各不相同,并且由于利用使該基板的周邊部從露出到平面的外部的樹脂密封的上下金屬模夾持,所以在基板周邊部發(fā)生裂紋,有時(shí),裂紋會(huì)一直到達(dá)基板的中央部,因此,樹脂密封困難。此外,在獲得前述成形體后,在通過切割將其切斷時(shí),也會(huì)因階梯的結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生裂紋。
發(fā)明的公開本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,其目的是提供一種利用傳遞成形模使基板沒有裂紋地用樹脂密封安裝有半導(dǎo)體元件及其外圍電路的片狀部件的陶瓷多層基板的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的半導(dǎo)體器件為在陶瓷多層基板的一個(gè)表面上載置有有源部件和無源部件,前述部件載置面用樹脂密封,前述基板的背面露出外部連接用電極的單面澆注式半導(dǎo)體器件,其特征為,前述密封樹脂與前述基板的背面拉平,且延伸到前述基板的外側(cè),包圍前述基板周圍,并且截面形成矩形的形狀,在前述基板的背面上粘貼樹脂膜。
其次,本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法是在陶瓷多層基板的一個(gè)表面上載置有源部件和無源部件,用樹脂密封前述部件載置面,前述基板的背面露出外部連接用電極的單面澆注式半導(dǎo)體器件的制造方法,其特征為,將前述基板的背面粘貼到帶有粘接劑的樹脂膜上,
使前述樹脂朝下,將前述基板載置于具有腔體的金屬模內(nèi),閉合前述金屬模,通過將密封樹脂注入到前述腔體內(nèi),用樹脂密封前述部件載置面,并且將前述樹脂與前述基板的背面拉平、且延伸到前述基板的外側(cè),包圍前述基板周圍,并且使其截面形成矩形的形狀。
附圖的簡(jiǎn)單說明圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施形式的半導(dǎo)體器件的剖視圖。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施形式的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖視圖。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的第三種實(shí)施形式的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖視圖。
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的第四種實(shí)施形式的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖視圖。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的第五種實(shí)施形式的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖視圖。
圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的第六種實(shí)施形式的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖視圖。
圖7A是根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施形式的表面透視圖,圖7B是其背面的透視圖。
圖8A是本發(fā)明的第一,三及四種實(shí)施形式的表面透視圖,圖8B是其背面透視圖。
圖9是表示現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖視圖。
圖10是表示現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖視圖。
圖11A是現(xiàn)有技術(shù)的階梯差結(jié)構(gòu)的成形體的平面圖,圖11B是其剖視圖。
圖12A是根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施形式的截面為矩形的成形體的平面圖,圖12B是其剖視圖。
圖13A是根據(jù)本發(fā)明的第三~第四種實(shí)施形式的截面為矩形的成形體的平面圖,圖13B是其剖視圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明,由于環(huán)氧樹脂以和基板背面拉平且包圍其周圍的方式形成,從而可提高陶瓷基板受到從外部來的沖擊等時(shí)耐受這些沖擊的機(jī)械強(qiáng)度,基板不易破裂。通過減少在工藝過程中基板的破裂等,提高其成品率。此外,隨其機(jī)械強(qiáng)度的提高,可以簡(jiǎn)化運(yùn)輸時(shí)的包裝,降低運(yùn)輸費(fèi)用。進(jìn)而,在通過切割把樹脂密封的基板切割成單片時(shí),由于切割刀最初從形成于基板周圍的環(huán)氧樹脂開始切割,所以,與從一開始就從陶瓷基板開始進(jìn)行切割的情況相比,可大幅度降低使切割刀破損的頻度。
根據(jù)本發(fā)明的方法,由于將載置半導(dǎo)體元件及片狀部件的陶瓷基板粘貼到帶有粘接劑的樹脂膜上,所以用傳遞成形模進(jìn)行樹脂密封時(shí),不必用金屬模夾持基板來對(duì)其進(jìn)行位置控制、從而不會(huì)使基板破裂。此外,用金屬模夾持樹脂膜而不是夾持基板,所以可以加大金屬模的上下合模壓力,因此,可以提高向腔體內(nèi)注入環(huán)氧樹脂的注入壓力,消除未填充樹脂的部位,減少氣孔,提高填滿片狀部件與陶瓷多層基板的間隙的性能,可以提高整個(gè)成形面的質(zhì)量。此外,由于它采用的使用金屬模的樹脂密封方法,所以在整個(gè)陶瓷多層基板面上的樹脂厚度偏差與印刷法相比要小,進(jìn)而,通過增加密封金屬模的個(gè)數(shù),在相同的成形周期(生產(chǎn)節(jié)拍)中可以很容易地增加幾倍的生產(chǎn)效率,生產(chǎn)性能優(yōu)異。
在本發(fā)明中,以包圍前述基板周圍的方式用樹脂密封的部分的寬度,優(yōu)選的范圍為1mm以上,10mm以下。在不足1mm時(shí),對(duì)周圍的加強(qiáng)效果差,但超過10mm,加強(qiáng)效果沒有明顯的變化,增加樹脂的成本。更優(yōu)選的寬度為2mm以上,6mm以下。
此外,以包圍前述基板周圍的方式用樹脂密封的部分的厚度,優(yōu)選的范圍,在0.8mm以上,4mm以下。當(dāng)不足0.8mm時(shí),對(duì)周圍的加強(qiáng)效果不足,超過4mm時(shí),加強(qiáng)效果基本不變,增加樹脂成本。更優(yōu)選地厚度為1mm以上,2mm以下。
此外,前述密封樹脂的表面優(yōu)選地形成平坦表面。這是因?yàn)?,根?jù)使用半導(dǎo)體的用途,當(dāng)其表面為平坦面時(shí),其處理性能及組裝都很方便的緣故。
作為本發(fā)明中的有源部件包括半導(dǎo)體元件。無源部件包括電阻,電容,或電感。
在本發(fā)明中,前述密封樹脂優(yōu)選地為環(huán)氧樹脂。作為環(huán)氧樹脂,可以是甲酚酚醛式,聯(lián)苯式,苯酚酚醛式,苯酚酚醛/烷基酚酚醛式,雙環(huán)式,縮水甘油醚式,縮水甘油酯式,縮水甘油胺式,脂環(huán)式等公知的環(huán)氧樹脂構(gòu)成的半導(dǎo)體密封用樹脂。特別優(yōu)選地是耐軟溶型環(huán)氧樹脂。在前面所述的環(huán)氧樹脂中,作為甲酚酚醛環(huán)氧樹脂,有東都化成社制造的商品“YDCN-500”,住友化學(xué)社制商品名“スミエポキシESCN-195”系列,日本化藥社制商品名“EOCN”系列。作為聯(lián)苯環(huán)氧樹脂,有日立化成工業(yè)社制商品名“CEL-9200”,油化シエルエポキシ社制商品名“エピコ-トYX”系列,以及“エピコ-トYL”。作為雙環(huán)式環(huán)氧樹脂,有大日本化學(xué)工業(yè)社制商品名“EPICLON HP-7200”,“EPICLON N-655”,松下電工社制商品名“パナシ-ラCV8400”。作為其它的多官能環(huán)氧樹脂,有日本化藥社制商品名“EPPN-50IH,EPPN-50IHY,F(xiàn)AE-2500,NC-7000L,XD-10002L”,東都化成社制商品名“YDCN-1312”,住友化學(xué)社制商品名“スミエポキシESLV-210”等。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,用前述樹脂膜以規(guī)定的間隙將前述陶瓷多層基板粘貼到金屬制框體上,進(jìn)而,在樹脂密封金屬模的上模上形成包圍腔體地連續(xù)的突起部分,把前述金屬框體固定到下模上,在將上下金屬模合模時(shí),前述上模的突起部分進(jìn)入前述金屬框體與陶瓷多層基板之間,壓緊樹脂膜。借此,在密封樹脂時(shí),上側(cè)金屬模的突起部分以包圍陶瓷多層基板的方式進(jìn)入金屬框體與陶瓷多層基板之間的間隙內(nèi),壓緊樹脂膜。因此,可以不用壓緊陶瓷多層基板地進(jìn)行樹脂密封。進(jìn)而,由于不壓緊陶瓷多層基板,所以不容易造成基板的破裂。此外,可以提高樹脂的注入壓力,提高成形性能。
此外,由于金屬框體與陶瓷多層基板中間經(jīng)由樹脂片材成為一個(gè)整體,所以,容易進(jìn)行向密封模的裝卸。
作為前述樹脂膜,只要能耐受傳遞成形時(shí)的溫度(例如170℃),什么膜都可以,例如,可以使用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚2,6-萘二甲酸乙二酯(PEN),聚酰胺(PI),聚四氟乙烯(PTFE),聚偏氟乙烯(PVDF),四氟乙烯-六氧丙烯共聚物(PFEP),聚氯三氟乙烯(PCTFE),四氟乙烯-全氟烴基乙烯醚共聚物(PFA),四氟乙烯-乙烯共聚物(PETFE),聚亞苯基硫醚(PPS)等制成的膜。前述樹脂膜的厚度優(yōu)選地在5μm以上。
前述金屬框體例如可以使用不銹鋼制成,為縱向長(zhǎng)度300mm,橫向長(zhǎng)度250mm的長(zhǎng)方形,框的大小為厚度在1mm以上,2mm以下,寬度在10mm以上,30mm以下。在這種情況下,可從在金屬框體內(nèi)配置四個(gè)集成基板。在一個(gè)基板上排列縱向四列,橫向四列共計(jì)16個(gè)半導(dǎo)體器件。
優(yōu)選地,在粘貼在金屬框體上的樹脂膜的位于陶瓷多層基板的部位處的下側(cè)鋪設(shè)具有橡膠彈性的片材,進(jìn)行樹脂密封。借此,即使在因燒結(jié)畸變陶瓷基板彎曲量很大的情況下,當(dāng)在基板下面鋪設(shè)硅酮樹脂等橡膠狀有彈性的片材時(shí),借助吸收分散應(yīng)力的效果基板不會(huì)發(fā)生破裂。當(dāng)前述具有橡膠彈性的片材為硅酮橡膠時(shí),耐熱性高,是優(yōu)選的。
此外,優(yōu)選地,將前述下金屬模內(nèi)的鋪設(shè)橡膠片材的部分制成底部平坦的凹狀結(jié)構(gòu)。借此,可以控制橡膠片材的位置使之不能滑動(dòng)。即使在按照基板的彎曲程度橡膠片的厚度變化的情況下,通過調(diào)整凹狀結(jié)構(gòu)的深度、在腔體側(cè)完全不必進(jìn)行任何修改就可以進(jìn)行厚度均勻的環(huán)氧樹脂的密封。
此外,優(yōu)選地,在前述橡膠片材和前述金屬框體的樹脂膜之間,中間經(jīng)由第二樹脂片材進(jìn)行樹脂密封。借此可以防止在樹脂密封時(shí)產(chǎn)生的樹脂溢料直接附著在橡膠片材上。由于橡膠片材表面上有細(xì)小的凹凸,所以容易附著灰塵,此外,一旦附著灰塵不能通過吹風(fēng)將其除去。當(dāng)在橡膠片材上附著灰塵的狀態(tài)下進(jìn)行樹脂的密封時(shí),由于在多層陶瓷基板與橡膠片材之間夾有硬度不同的異物的狀態(tài)下施加壓力,難免成為新的造成基板破壞的原因。但是由于樹脂片材的表面光滑,通過在橡膠片材上鋪設(shè)樹脂片材,可以通過吹風(fēng)等將橡膠除去,消除因夾持灰塵造成的基板的破裂。
(第一種實(shí)施形式)下面用圖1說明本發(fā)明的第一種實(shí)施形式。圖1是半導(dǎo)體器件的簡(jiǎn)略剖視圖。該半導(dǎo)體器件是將半導(dǎo)體元件及構(gòu)成其外周電路的電阻,電容,電感等片狀部件3組裝到氧化鋁陶瓷的多層基板2上,利用傳遞成形模將陶瓷基板的一個(gè)面用樹脂密封成平坦的面的構(gòu)成。
氧化鋁陶瓷的多層基板2形成在基板背面配置安裝半導(dǎo)體元件1用的腔體及外部連接用電阻,在表面上形成構(gòu)成外圍電路的片狀部件的配線圖形,將各配線圖形及腔體、電極縱橫地重復(fù)排列的矩陣基板。
氧化鋁陶瓷的多層基板2的外形為,其縱向長(zhǎng)度70mm,橫向長(zhǎng)度70mm,厚度0.7mm,其中排列縱向四列、橫向四列15mm的方形片。每一個(gè)15mm的方形片,在其背面形成腔體及外部連接用電極,在其表面上形成片狀部件的配線圖形。
半導(dǎo)體元件1被板牙結(jié)合到腔體7內(nèi),用金屬導(dǎo)線4和預(yù)先形成于腔體7內(nèi)的配線圖形連接,用環(huán)氧樹脂5密封。在基板的表面上組裝電阻,電容等片狀部件3。
將該基板按如下方式用環(huán)氧樹脂(聯(lián)苯環(huán)氧樹脂,日立化成工業(yè)社制,商品名“CEL-9200”)6密封,其中將部件安裝面?zhèn)鹊谋砻嫘纬善教姑妫谄潆娮杳鎮(zhèn)扰c電極面拉平,并且將基板周圍包圍起來。
用樹脂密封后的外形尺寸為縱向長(zhǎng)度74mm,橫向長(zhǎng)度74mm,厚度1.6mm,整個(gè)基板周圍用寬度(L2)2mm的樹脂包圍起來。其表面透視圖示于圖8A,其背面透視圖示于圖8B。
由于環(huán)氧樹脂6形成以套箍的形式包圍基板周圍的形狀,所以,與基板周圍露出來的情況相比,可以提高耐受外部沖擊的機(jī)械強(qiáng)度,基板不易破裂。在組裝工藝中也容易進(jìn)行處理,在不小心掉落時(shí)可以減少基板破裂的問題。此外,在樹脂密封后運(yùn)輸基板時(shí),由于可以簡(jiǎn)化基板搬運(yùn)時(shí)打包,從而可以降低運(yùn)輸成本。
前述氧化鋁陶瓷多層金屬基板2,在一個(gè)基板上內(nèi)裝縱向4列,橫向4列共16個(gè)單片,通常,通過切割分割成單片。在切割前述樹脂密封的基板時(shí),由于最初用切割刀從形成于基板周圍的環(huán)氧樹脂開始進(jìn)行切割,所以,借助緩沖作用,與一開始就從陶瓷基板起進(jìn)行切割的情況相比,可以大幅度減少切割刀的破損頻度。
(第二種實(shí)施形式)下面利用圖2說明本發(fā)明的第二種實(shí)施形式。圖2是半導(dǎo)體器件的樹脂密封工藝的簡(jiǎn)圖,8是帶有粘接劑的樹脂膜,10是上側(cè)金屬模的腔體。該半導(dǎo)體器件與前述第一種實(shí)施形式相同,將半導(dǎo)體元件和外圍電路的片狀部件安裝到陶瓷多層基板上,利用傳遞成形模將陶瓷基板的一個(gè)面平坦地用樹脂密封?;寮安考恼f明與前述第一種實(shí)施形式相同。
樹脂密封金屬模,在上模中開掘注入樹脂用的腔體,下模具有四個(gè)對(duì)樹脂片材進(jìn)行位置限制的金屬銷,其余部分為平坦的結(jié)構(gòu)。腔體的大小為縱向長(zhǎng)度74mm,橫向長(zhǎng)度74mm,深度0.9mm。
其制造方法為,首先將帶有粘接劑的樹脂膜8粘貼到基板的不用樹脂密封的面,即基板的背面?zhèn)鹊囊?guī)定位置上,限制基板的位置使之不能移動(dòng)。帶有粘接劑的樹脂片材8,作為一個(gè)例子,可以使用由在基體材料PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)膜上涂布粘接劑構(gòu)成,寬度為150mm的方形,其厚度為40μm的膜。在樹脂片材的四個(gè)角上開設(shè)有在金屬模內(nèi)進(jìn)行位置控制用的孔。利用帶有粘接劑的聚酰胺作為樹脂片材也可以獲得同樣的效果。粘貼基板的位置,必須使得在將密封用上側(cè)金屬模91及下側(cè)金屬模92合模時(shí)不夾持基板使基板進(jìn)入上金屬模91、92上開出的腔體10的內(nèi)部。此外,在把基板粘貼到樹脂膜8上時(shí),為了使基板背面與樹脂8之間不殘留空氣,一面向樹脂膜8上施加張力,將空氣擠出,一面進(jìn)行粘貼。
其次,優(yōu)選地將前述樹脂膜8的四個(gè)角上的孔套在密封用下金屬模91,92的金屬銷上進(jìn)行位置限制。在把樹脂膜套在金屬銷上時(shí),為了不使膜發(fā)生皺褶,一面將膜拉伸一面進(jìn)行安裝。
然后,閉合密封用金屬模,利用環(huán)氧樹脂(聯(lián)苯環(huán)氧樹脂,日立化成工業(yè)社制,商品名“CEL-9200”)借助傳遞成形進(jìn)行密封。由于不用金屬模夾持基板,所以,可以提高合模壓力,例如可以用30噸進(jìn)行合模。金屬模設(shè)定溫度170℃,樹脂注入壓力為7MPa。
根據(jù)這一例子,由于不用金屬模夾持基板,通過夾持樹脂膜進(jìn)行位置控制,所以基板不會(huì)破裂。此外,由于提高合模力,與此相應(yīng)地可以提高樹脂注入壓力,沒有未填充樹脂的部位,減少孔隙,可以提高用印刷密封方法時(shí)很困難的片狀部件與基板間的間隙的填滿性能,可以整個(gè)成形面的成品率,并提高產(chǎn)品質(zhì)量。
樹脂密封后的外形尺寸為,縱向長(zhǎng)度為80mm,橫向長(zhǎng)度80mm,厚度1.6mm,用寬度(L1)5mm的樹脂包圍基板的整個(gè)周圍。所得到的成形體的表面透視圖示于圖7A,其背面透視圖示于圖7B。此外,其平面圖示于圖12A,剖視圖示于圖12B。環(huán)氧樹脂6將陶瓷多層基板2完全包圍,且環(huán)氧樹脂6其截面形成矩形。
在將腔體10制成梯形以便在密封樹脂后從金屬模中容易取出的情況下,在切割時(shí),由于氧化鋁陶瓷基板側(cè)位于上部,在進(jìn)行處理時(shí),會(huì)將應(yīng)力加在銳角的角部,因此會(huì)產(chǎn)生難以被發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部裂紋(龜裂)。
但是,如第一及第二種實(shí)施形式那樣,在陶瓷基板側(cè)的環(huán)氧樹脂截面形狀為矩形時(shí),在處理時(shí)不會(huì)施加應(yīng)力,可以防止裂紋。進(jìn)而,與制成梯形的情況相比,還可以減少樹脂密封材料的用量。
(第三種實(shí)施形式)下面用圖3說明本發(fā)明的第三種實(shí)施形式。圖3是半導(dǎo)體器件樹脂密封工藝的簡(jiǎn)圖,8是帶有粘接劑的樹脂膜,10是上側(cè)金屬模的腔體,11是上側(cè)金屬模的突起部分,15是金屬制框體。該半導(dǎo)體器件與前述第一種實(shí)施形式一樣,是將半導(dǎo)體元件和外圍電路的片狀部件安裝到陶瓷多層基板上,用傳遞成形模將陶瓷基板的一個(gè)面平坦地進(jìn)行樹脂密封的器件。基板和部件地說明與前述第一種實(shí)施形式相同。樹脂密封的金屬模也和前述第二種實(shí)施形式的形式相同。
作為制造方法,首先隔開規(guī)定的間隙設(shè)置基板與金屬框體,用帶有粘接劑的樹脂膜8將兩者粘貼。金屬框用150mm的方形不銹鋼制造,在中央部設(shè)置使基板進(jìn)入的開口部。金屬框的寬度30mm,板厚1mm,在中央部具有90mm的方形開口部。樹脂膜和第一種實(shí)施形式相同。樹脂膜的粘貼使用夾具,為了不使樹脂起皺,在施加張力的狀態(tài)下進(jìn)行粘貼。
其次,將粘貼基板的金屬框15固定到下側(cè)金屬模上之后,將上下金屬模91、92合模。
在上側(cè)金屬模的腔體部分上,形成包圍基板的結(jié)構(gòu)的突起部分11,在金屬模合模時(shí),該突起部分11進(jìn)入金屬框體與陶瓷多層基板之間的間隙內(nèi)。在合模時(shí),前述突起部分11壓住樹脂膜,控制基板的位置。然后,向腔體10內(nèi)注入環(huán)氧樹脂(聯(lián)苯環(huán)氧樹脂,日立化成工業(yè)社制,商品名“CEL-9200”),進(jìn)行環(huán)氧樹脂密封。合模壓力,金屬模溫度,樹脂注入壓力等成形條件和第二種實(shí)施形式相同。
在樹脂密封時(shí),由于上側(cè)金屬模等突起部分直接壓緊樹脂膜進(jìn)行基板的位置控制,所以在進(jìn)行樹脂密封時(shí)基板不會(huì)破裂。此外,第三種實(shí)施形式的特征為,由于金屬框體15和陶瓷多層基板中間經(jīng)由樹脂片材8成為一個(gè)整體,所以,可以簡(jiǎn)單地向密封金屬模上進(jìn)行裝卸。根據(jù)這種方法,可以一次同時(shí)樹脂密封多個(gè)基板,大幅度提高操作性能。進(jìn)而,由于樹脂外形稍大于陶瓷基板的大小,樹脂的外形比第二種實(shí)施形式小,可減少樹脂的使用量。也可以提高樹脂注入壓力。此外,不存在樹脂未填充的部位,減少空隙,并且提高在印刷密封方法中比較困難的片狀部件與基板間的間隙的填滿性,可提高整個(gè)成形面的成品率及產(chǎn)品質(zhì)量。
樹脂密封后的外形尺寸為縱向長(zhǎng)度74mm,橫向長(zhǎng)度74mm,厚度1.6mm,基板的整個(gè)周圍用寬度(L2)2mm的樹脂包圍起來。所得成形體的表面的透視圖示于圖8A,背面透視圖示于圖8B。此外,圖13A為其平面圖,圖13B為其剖視圖。環(huán)氧樹脂6完全包圍陶瓷多層基板2,且環(huán)氧樹脂6的截面形成矩形。借此,在切割時(shí)未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生裂紋。
(第四種實(shí)施形式)下面用圖4說明本發(fā)明的第四種實(shí)施形式。圖4是半導(dǎo)體器件的樹脂密封工藝的簡(jiǎn)圖,8是帶有粘接劑的樹脂膜,10是上側(cè)金屬模的腔體,11是上側(cè)金屬模的突起部分,12是橡膠片材,15是金屬框體。該半導(dǎo)體器件和前述第一種實(shí)施形式相同、將半導(dǎo)體元件和外圍電路的片狀部件安裝到陶瓷多層基板上,利用傳遞成形模將陶瓷基板平坦地進(jìn)行樹脂密封?;迮c部件的說明與前述第一種實(shí)施形式的情況相同。樹脂密封金屬模的構(gòu)造也和前述第二種實(shí)施形式相同。
作為制造方法,首先隔開規(guī)定的間隙設(shè)置基板與金屬制框體15,用帶有粘接劑的樹脂膜8將兩者粘貼。金屬框15和樹脂膜8和第三種實(shí)施形式相同。樹脂的粘貼用夾具進(jìn)行,在施加張力的狀態(tài)下進(jìn)行粘貼以便樹脂膜不會(huì)起皺。
其次,在密封的下側(cè)金屬模的固定基板的部位處,鋪設(shè)與基板大小一樣或大一圈的有機(jī)硅樹脂等具有橡膠彈性的片材12,將粘貼有基板的金屬框固定在其上。橡膠片材12必須具有能夠耐受金屬模的高溫及樹脂注入的高壓的特征,采用硅酮橡膠片材。硅酮橡膠片材為75mm的方形,其厚度為0.5mm。
在第二種實(shí)施形式和第三種實(shí)施形式中可以基本上在不破壞基板的情況下對(duì)基板進(jìn)行環(huán)氧樹脂密封。當(dāng)由于燒結(jié)畸變基板的彎曲較大,超過0.5mm時(shí),或者當(dāng)彎曲的變化局部地變化很急,像折邊一樣的情況下,通過如第四種實(shí)施形式那樣在基板的下面鋪設(shè)橡膠片材12,可以產(chǎn)生橡膠片吸收、分散和緩和樹脂注入時(shí)加在基板上的壓力的效果,可以不破壞基板地進(jìn)行密封。
樹脂密封后的外形尺寸為縱向長(zhǎng)度74mm,橫向長(zhǎng)度74mm,厚度1.6mm,基板的整個(gè)周圍被寬度(L2)2mm的樹脂包圍。圖8A表示其表面透視圖,圖8B表示其背面透視圖。此外,其平面圖示于圖13A,其剖視圖示于圖13B。環(huán)氧樹脂6完全包圍陶瓷多層基板2,且環(huán)氧樹脂6其截面形成矩形。借此,在用切割刀切斷時(shí)未見到裂紋。
(第五種實(shí)施形式)下面利用圖5說明本發(fā)明的第五種實(shí)施形式。圖5是半導(dǎo)體器件的樹脂密封工藝的簡(jiǎn)圖,11為上側(cè)金屬模的突起部分,12為橡膠片材,13為下側(cè)金屬模的凹部,15為金屬制框體。該半導(dǎo)體器件是前述第四種實(shí)施形式的變形形式,使密封的下側(cè)金屬模的鋪設(shè)橡膠片材12的部分凹陷設(shè)置階梯差,凹陷的底部為平坦面,將橡膠片材12放入該凹部?jī)?nèi)。階梯差的大小比橡膠片材大一圈,其深度為橡膠片材厚度的一半。橡膠片材為75mm的方形,厚度為0.5mm,階梯差為77mm的方形,深度0.25mm。這種結(jié)構(gòu)可以限制橡膠片的位置使之不能滑動(dòng),并且即使由于基板的彎曲程度不同改變橡膠片材的厚度時(shí),通過調(diào)整階梯差,對(duì)于上側(cè)金屬模的腔體完全可以不進(jìn)行任何改變,就可以進(jìn)行環(huán)氧樹脂的厚度均勻的密封。
(第六種實(shí)施形式)下面利用圖6說明本發(fā)明的第六種實(shí)施形式。圖6是半導(dǎo)體器件的樹脂密封工藝的簡(jiǎn)圖,8是帶粘接劑的樹脂膜,10是上側(cè)金屬模的腔體,11是上側(cè)金屬模的突起部分,12是橡膠片材,13是下側(cè)金屬模的凹部,14是第二樹脂膜,15是金屬制的框體。該半導(dǎo)體器件是前述第五種實(shí)施形式的變形形式,在鋪設(shè)到密封的下側(cè)金屬模上的橡膠片材12與金屬框體15的樹脂膜8之間夾持第二樹脂膜14進(jìn)行樹脂密封。第二樹脂膜,其表面是非粘接性的PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯),大小為150mm的方形,膜厚25μm。
用兩個(gè)金屬框夾持固定前述PET膜,以覆蓋下側(cè)金屬膜的橡膠片材的方式載置固定。金屬框?yàn)?50mm方形的不銹鋼制造的,在中央部上設(shè)置放入橡膠片材用的開口部。金屬框?yàn)閷挾?0mm,厚度0.5mm的雙重框,共厚1.0mm,在中央部具有90mm的方形開口。進(jìn)而,將用樹脂膜固定有基板的金屬框體載置固定于其上、在把上下金屬模91,92合模后進(jìn)行環(huán)氧樹脂的密封。
根據(jù)前述制造方法,通過在有機(jī)硅樹脂等橡膠片材上鋪設(shè)PET膜,可以防止在密封樹脂時(shí)產(chǎn)生等樹脂溢料直接附著在橡膠片材上。由于橡膠片材在其表面上有細(xì)的凹凸容易附著灰塵,并且灰塵一旦附著于其上就不能通過吹氣將其除去。當(dāng)在橡膠片材上附著灰塵的狀態(tài)下原封不動(dòng)的進(jìn)行樹脂密封時(shí),在基板與橡膠板之間夾雜有硬度不同的異物的情況下施加壓力,難免成為新的基板破裂的原因,但由于樹脂片材的表面光滑,通過在橡膠片材上鋪設(shè)樹脂片材,可以通過吹氣等除去灰塵,可以消除因夾雜灰塵造成基板破裂等可能性。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件,在把有源部件和無源部件載置于陶瓷多層基板的一個(gè)表面上,用樹脂密封前述部件載置面,前述基板的背面露出外部連接用電極的單面澆注式半導(dǎo)體器件中,其特征為,前述密封樹脂與前述基板的背面拉平,且延伸到前述基板的外側(cè),包圍前述基板周圍,并且其截面形成矩形的形狀,在前述基板的背面上粘貼樹脂膜。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件,包圍前述基板周圍地用樹脂密封的部分的寬度在1mm以上,10mm以下的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件,包圍前述基板周圍地用樹脂密封的部分的寬度在2mm以上,6mm以下的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件,包圍前述基板周圍地用樹脂密封的部分的厚度在0.8mm以上,4mm以下的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件,包圍前述基板周圍地用樹脂密封的部分的厚度在1mm以上,2mm以下的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件,前述密封樹脂的表面形成平坦面。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件,前述有源部件是半導(dǎo)體元件。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件,前述無源部件是從電阻,電容及電感中選擇出來的至少其中之一。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件,前述密封樹脂是環(huán)氧樹脂。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件,在前述密封樹脂的更外側(cè)的周圍上,將金屬框體與之一體化。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件,前述金屬框體的背面與前述樹脂膜一體化。
12.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件,前述金屬框體的厚度在1mm以上,2mm以下,寬度在10mm以上,30mm以下。
13.一種半導(dǎo)體器件的制造方法,制造在陶瓷多層基板的一個(gè)表面上載置有源部件和無源部件,用樹脂密封前述部件載置面,前述基板的背面露出外部連接用電極的單面澆注式半導(dǎo)體器件,其特征為,將前述基板的背面粘貼到帶有粘接劑的樹脂膜上,使前述樹脂朝下,將前述基板載置于具有腔體的金屬模內(nèi),閉合前述金屬模,通過將密封樹脂注入到前述腔體內(nèi),用樹脂密封前述部件載置面,并且將前述樹脂與前述基板的背面拉平。且延伸到前述基板的外側(cè),包圍前述基板周圍,并且使其截面形成矩形的形狀。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,在把前述基板載置于前述金屬模內(nèi)之后,壓緊前述樹脂膜的一部分區(qū)域,對(duì)前述基板進(jìn)行位置限制。
15.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,在把前述基板粘貼到前述樹脂膜的粘接劑層上時(shí),進(jìn)一步將金屬制框體粘貼到前述樹脂膜上,在前述框體中以規(guī)定的間隙粘貼多個(gè)前述基板。
16.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,在前述金屬模的上模上,進(jìn)一步形成以包圍前述腔體的方式在外側(cè)連續(xù)地形成的突起部分和前述框體進(jìn)入其中的外側(cè)腔體,當(dāng)把前述金屬框體固定到下金屬模中將上下模合模時(shí),前述上模的突起部分進(jìn)入前述金屬框體與前述陶瓷多層基板之間,壓緊前述樹脂膜。
17.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,在粘貼在前述金屬框體上的樹脂膜的陶瓷多層基板部分的下側(cè)鋪設(shè)具有橡膠彈性的片材,進(jìn)行樹脂密封。
18.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,具有橡膠彈性的片材是硅酮橡膠。
19.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,將前述下金屬模的鋪設(shè)橡膠片材的部分制成底部平坦的凹形結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件的制造方法,在前述橡膠片材與前述金屬框體的樹脂膜之間配置第二樹脂片材。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件及其制造方法,將陶瓷多層基板(2)的一個(gè)面粘貼到帶有粘接劑的樹脂膜(8)上,將樹脂膜(8)載置于在所需的位置上具有腔體(7)的樹脂密封金屬模(91)上,用密封金屬模(91)的一部分區(qū)域壓緊樹脂膜(3)的一部分區(qū)域,限制基板(2)的位置,然后,向腔體(7)內(nèi)注入環(huán)氧樹脂。該半導(dǎo)體器件露出形成外部連接用電極的背面,與基板背面拉平、且以包圍周圍的方式樹脂密封成截面為矩形的形狀。借此,可以形成基板沒有裂紋的樹脂密封的半導(dǎo)體器件。
文檔編號(hào)B29K63/00GK1426105SQ0213212
公開日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2002年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月14日
發(fā)明者竹原秀樹, 吉川則之, 津村進(jìn) 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社