JP6787285B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子を含む半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device including a semiconductor element.
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの半導体素子を搭載した半導体装置(例えばパワーモジュール又はパワーカード)としては、多様な形態が存在しており、例えば、リードフレーム、接合材としてのはんだ層及び半導体素子を含む積層体がケース内に収容され、さらにこのケース内に封止樹脂体が形成された構成を有するものが挙げられる。また、二つのリードフレームが上下に存在し、その間に半導体素子が接合材を介して配設された積層体が封止樹脂で一体化された半導体装置も知られている。この半導体装置の表面及び裏面は、はんだ層を介して各リードフレームと電気的及び熱伝導的に接合している。 There are various forms of semiconductor devices (for example, power modules or power cards) equipped with semiconductor elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). For example, lead frames, solder layers as bonding materials, and semiconductor elements. Examples thereof include those having a structure in which a laminate containing the above is housed in a case and a sealing resin body is further formed in the case. Further, there is also known a semiconductor device in which two lead frames are present at the top and bottom, and a laminate in which a semiconductor element is arranged between them with a bonding material is integrated with a sealing resin. The front surface and the back surface of this semiconductor device are electrically and thermally conductively bonded to each lead frame via a solder layer.
パワーカードなどの半導体装置において、封止樹脂体とリードフレームが剥離すると、半導体装置内のはんだの割れや異物の混入などにより、半導体素子の機能が停止してしまう場合がある。そこで、封止樹脂体とリードフレームとの接着性を向上させるため、プライマーが用いられる。 In a semiconductor device such as a power card, if the sealing resin body and the lead frame are peeled off, the function of the semiconductor element may be stopped due to cracking of solder in the semiconductor device or mixing of foreign matter. Therefore, a primer is used to improve the adhesiveness between the sealing resin body and the lead frame.
特許文献1では、所定式で表されるアルコキシシリル基含有ポリアミドイミド樹脂を含む半導体封止用エポキシ樹脂成形材料接着用プライマー組成物が開示されている。特許文献1には、当該プライマー組成物は、半導体封止用エポキシ樹脂成形材料とこれによって封止される半導体素子との接着性に優れ、かつ、耐熱性、耐水性などの特性に優れた硬化皮膜を低温短時間の加熱硬化で与えることができると記載されている。
特許文献2では、所定式で表される構造を有するポリイミド重合体を含有するプライマー層を用いた電装部品が開示されている。特許文献2には、当該プライマー層は、エポキシ系樹脂及び/又はマレイミド系樹脂を含有する封止樹脂体と高い親和性を発揮することができるため、広範囲の温度領域において封止樹脂体の内部剥離を抑制することができると記載されている。
近年、車載用半導体装置において、性能向上を狙って素子の小型化やSiC化が提案されているが、小型化に伴う発熱温度の増加やSiC化に伴う発生応力の増加が懸念されている。具体的には、SiC素子は、従来のSi素子より線膨張係数が大きく、また、動作温度がSiC素子よりも高温であるため(例えば240℃超)、発生応力が大きくなる傾向があり、また、高温環境下に曝される可能性が高い。 In recent years, in-vehicle semiconductor devices, miniaturization and SiC of elements have been proposed with the aim of improving performance, but there are concerns about an increase in heat generation temperature due to miniaturization and an increase in generated stress due to SiC. Specifically, since the SiC element has a larger coefficient of linear expansion than the conventional Si element and the operating temperature is higher than that of the SiC element (for example, over 240 ° C.), the generated stress tends to be large, and the generation stress tends to be large. , Highly likely to be exposed to high temperature environments.
しかしながら、上述の特許文献に開示されるポリイミドは、耐熱性の観点からは発熱温度の増加には対応できると推察されるが、接着強度の観点からは発熱応力の増加には十分に対応できない可能性がある。具体的には、上述の特許文献に開示されるポリイミドは、接着強度が十分でないため、半導体素子の発生応力が増加した場合に、封止樹脂体及びリードフレームの間で剥離が発生する可能性がある。そこで、高温環境下でも、部材間の剥離が抑制された半導体装置の開発が望まれている。 However, although the polyimide disclosed in the above-mentioned patent document is presumed to be able to cope with an increase in heat generation temperature from the viewpoint of heat resistance, it may not be able to sufficiently cope with an increase in heat generation stress from the viewpoint of adhesive strength. There is sex. Specifically, since the polyimide disclosed in the above-mentioned patent document does not have sufficient adhesive strength, peeling may occur between the sealing resin body and the lead frame when the generated stress of the semiconductor element increases. There is. Therefore, it is desired to develop a semiconductor device in which peeling between members is suppressed even in a high temperature environment.
そこで、本発明は、高温環境下でも優れた耐久性を有する半導体装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device having excellent durability even in a high temperature environment.
本発明者らは、所定式で計算される値Xが所定の範囲であるポリイミド重合体を含むプライマー層を用いることにより、封止樹脂体とリードフレームとの接着強度を向上することができることを見出し、本発明に想到した。 The present inventors have found that the adhesive strength between the sealing resin body and the lead frame can be improved by using a primer layer containing a polyimide polymer whose value X calculated by a predetermined formula is in a predetermined range. The headline came up with the present invention.
そこで、本発明の一形態は、
半導体素子と、リードフレームと、封止樹脂体と、前記リードフレーム及び前記封止樹脂体の間に配置されるプライマー層と、を含む半導体装置であって、
前記プライマー層は、酸無水物とジアミンとの重合体であるポリアミック酸のイミド化物であるポリイミド重合体を含み、
下記式(1)で計算される値Xが0.182以上0.213以下である、半導体装置:
X=(αa+αb)/(Va+Vb) 式(1)
[式(1)中、αaは酸無水物の分極率であり、αbはジアミンの分極率であり、Vaは酸無水物のファンデルワールス体積であり、Vbはジアミンのファンデルワールス体積である。]。
Therefore, one form of the present invention is
A semiconductor device including a semiconductor element, a lead frame, a sealing resin body, and a primer layer arranged between the lead frame and the sealing resin body.
The primer layer contains a polyimide polymer which is an imide of polyamic acid which is a polymer of acid anhydride and diamine.
A semiconductor device in which the value X calculated by the following formula (1) is 0.182 or more and 0.213 or less.
X = (α a + α b ) / (V a + V b ) Equation (1)
[In formula (1), α a is the polarizability of the acid anhydride, α b is the polarizability of the diamine, V a is the van der Waals volume of the acid anhydride, and V b is the van der Waals of the diamine. Waals volume. ].
本発明により、高温環境下でも優れた耐久性を有する半導体装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having excellent durability even in a high temperature environment.
本実施形態は、半導体素子と、リードフレームと、封止樹脂体と、前記リードフレーム及び前記封止樹脂体の間に配置されるプライマー層と、を含む半導体装置に関する。本実施形態において、前記プライマー層は、酸無水物とジアミンとの重合体であるポリアミック酸のイミド化物であるポリイミド重合体を含む。また、本実施形態において、上記式(1)で計算される値Xが0.182以上0.213以下である。 The present embodiment relates to a semiconductor device including a semiconductor element, a lead frame, a sealing resin body, and a primer layer arranged between the lead frame and the sealing resin body. In the present embodiment, the primer layer contains a polyimide polymer which is an imide of polyamic acid which is a polymer of acid anhydride and diamine. Further, in the present embodiment, the value X calculated by the above formula (1) is 0.182 or more and 0.213 or less.
本実施形態に係る半導体装置において、上記ポリイミド重合体は、耐熱性を有し、かつ封止樹脂体とリードフレームとを強固に接着することができる。そのため、本実施形態に係る半導体装置は、高温条件下においても封止樹脂体とリードフレームの剥離を効果的に抑制でき、高温条件下における耐久性に優れている。 In the semiconductor device according to the present embodiment, the polyimide polymer has heat resistance and can firmly bond the sealing resin body and the lead frame. Therefore, the semiconductor device according to the present embodiment can effectively suppress the peeling of the sealing resin body and the lead frame even under high temperature conditions, and is excellent in durability under high temperature conditions.
以下、本実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。 Hereinafter, the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
リードフレームは、主に金属材料から構成され、金属材料としては、例えば、アルミニウム、銅、又はそれらの合金などが挙げられる。リードフレームは、例えば、アルミニウムやその合金、銅やその合金などの金属コアの周囲にニッケルめっき層が施されて形成され得る。さらに、ニッケルめっき層の表面に金めっき層が形成されていてもよい。 The lead frame is mainly composed of a metal material, and examples of the metal material include aluminum, copper, and alloys thereof. The lead frame may be formed by applying a nickel plating layer around a metal core such as aluminum or an alloy thereof, or copper or an alloy thereof. Further, a gold plating layer may be formed on the surface of the nickel plating layer.
半導体素子としては、例えば、SiC基板などを含むパワー素子が挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。 Examples of the semiconductor element include, but are not limited to, a power element including a SiC substrate and the like.
半導体素子は、リードフレームの上に接合材を介して配置される。接合材としてのはんだ層は、特に制限されるものではなく、例えば、Pb系はんだ又はPbフリーはんだのいずれであってもよい。はんだ層としては、環境への影響を低減する観点から、Sn−Ag系はんだ、Sn−Cu系はんだ、Sn−Ag−Cu系はんだ、Sn−Zn系はんだ、Sn−Sb系はんだなどのPbフリーはんだが好ましい。 The semiconductor element is arranged on the lead frame via a bonding material. The solder layer as the bonding material is not particularly limited, and may be, for example, either Pb-based solder or Pb-free solder. The solder layer is Pb-free, such as Sn-Ag solder, Sn-Cu solder, Sn-Ag-Cu solder, Sn-Zn solder, and Sn-Sb solder, from the viewpoint of reducing the impact on the environment. Solder is preferred.
封止樹脂体の材料(封止樹脂)としては、特に制限されるものではないが、例えば、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂などが挙げられ、熱可塑性樹脂としては、ポリアミドイミドなどが挙げられる。エポキシ樹脂は、熱硬化型の合成樹脂であり、例えば、その末端に反応性のエポキシ基を持つエポキシ化合物と、硬化剤とを含む。エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンとの縮合反応により製造されるビスフェノールA型エポキシ樹脂や、ノボラック系エポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、可撓性エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、高分子型エポキシ樹脂およびグリシジルエステル型エポキシ樹脂などを挙げることができ、これらを単独で用いてもよく、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。熱硬化性樹脂に関しては、ポリアミドイミド以外にも、ポリフェニレンサルファイドやポリブチレンテレフタレートなどのエンジニアリングプラスチック、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、又はポリ塩化ビニルなどが挙げられる。 The material (sealing resin) of the sealing resin body is not particularly limited, and examples thereof include a thermosetting resin and a thermoplastic resin. Examples of the thermosetting resin include epoxy resins, and examples of the thermoplastic resin include polyamide-imide. The epoxy resin is a thermosetting synthetic resin, and contains, for example, an epoxy compound having a reactive epoxy group at its terminal and a curing agent. Specific examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin produced by a condensation reaction of bisphenol A and epichlorohydrin, novolac type epoxy resin, trisphenol methane type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, and polyfunctional epoxy. Examples thereof include resins, flexible epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, polymer type epoxy resins and glycidyl ester type epoxy resins, which may be used alone or in combination of two or more. Good. Examples of the thermosetting resin include engineering plastics such as polyphenylene sulfide and polybutylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, and the like, in addition to polyamide-imide.
また、封止樹脂は、熱伝導性と熱膨張の改善を目的として、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素又は酸化マグネシウムなどの無機フィラーを含んでもよい。 Further, the sealing resin may contain an inorganic filler such as silica, alumina, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide or magnesium oxide for the purpose of improving thermal conductivity and thermal expansion.
プライマー層は、酸無水物とジアミンとの重合体であるポリアミック酸のイミド化物であるポリイミド重合体を含む。また、酸無水物とジアミンについて、式(1)で計算される値Xが0.182以上0.213以下である。
X=(αa+αb)/(Va+Vb) 式(1)
[式(1)中、αaは酸無水物の分極率であり、αbはジアミンの分極率であり、Vaは酸無水物のファンデルワールス体積であり、Vbはジアミンのファンデルワールス体積である。]。
The primer layer contains a polyimide polymer which is an imide of polyamic acid which is a polymer of acid anhydride and diamine. Further, for acid anhydride and diamine, the value X calculated by the formula (1) is 0.182 or more and 0.213 or less.
X = (α a + α b ) / (V a + V b ) Equation (1)
[In formula (1), α a is the polarizability of the acid anhydride, α b is the polarizability of the diamine, V a is the van der Waals volume of the acid anhydride, and V b is the van der Waals of the diamine. Waals volume. ].
値Xは、ポリイミド重合体の電荷の偏りを表すパラメーターであり、値Xが大きくなる程、ポリイミド重合体の電荷の偏りに起因する分子間力が大きくなり、結果としてポリイミド重合体の封止樹脂体に対する接着強度が増加する。値Xが0.182以上である場合、ポリイミド重合体と封止樹脂体との接着力を有効に向上させることができる。また、値Xは0.213以下と規定したが、これはポリイミド重合体の製造上可能な範囲として選択したものである。 The value X is a parameter representing the charge bias of the polyimide polymer, and the larger the value X, the larger the intermolecular force caused by the charge bias of the polyimide polymer, and as a result, the sealing resin of the polyimide polymer. Increases adhesive strength to the body. When the value X is 0.182 or more, the adhesive strength between the polyimide polymer and the sealing resin body can be effectively improved. Further, the value X is specified to be 0.213 or less, which is selected as a range that can be produced in the polyimide polymer.
酸無水物又はジアミンの分極率は、一般に公表されている値を用いることができ、例えば、「新訂版 最新ポリイミド−基礎と応用−、エヌ・ティー・エス、102-128(2010)」に記載されている。また、酸無水物又はジアミンの分極率は、Lorentz−Lorenzの式から近似的に求めることができる。 For the polarizability of the acid anhydride or diamine, publicly available values can be used, for example, in "New Edition Latest Polyimide-Basics and Applications-, NTS, 102-128 (2010)". Are listed. Moreover, the polarizability of acid anhydride or diamine can be approximately obtained from the Lorentz-Lorenz equation.
酸無水物又はジアミンのファンデルワールス体積は、一般に公表されている値を用いることができ、例えば、「新訂版 最新ポリイミド−基礎と応用−、エヌ・ティー・エス、102-128(2010)」に記載されている。また、酸無水物又はジアミンのファンデルワールス体積は、密度汎関数法で最適化した分子構造に対して、各ファンデルワールス半径を用いて算出することができる。 For the van der Waals volume of acid anhydride or diamine, publicly available values can be used, for example, "New Edition Latest Polyimide-Basics and Applications-, NTS, 102-128 (2010). "It is described in. In addition, the van der Waals volume of acid anhydride or diamine can be calculated by using each van der Waals radius for the molecular structure optimized by the density functional theory.
ポリアミック酸は、酸無水物とジアミンとを重合させることにより得ることができる。具体的には、酸無水物、ジアミン及び溶剤を混合して混合液を調製し、混合液中で酸無水物及びジアミンを反応させることによりポリアミック酸を含むプライマー液を得ることができる。プライマー液中のポリアミック酸の含有量は、好ましくは2〜50質量%であり、より好ましくは10〜25質量%である。また、酸無水物及びジアミンの配合割合は、両者の官能基の当量比などを考慮して、適宜調整することができる。 The polyamic acid can be obtained by polymerizing an acid anhydride and a diamine. Specifically, an acid anhydride, a diamine and a solvent are mixed to prepare a mixed solution, and the acid anhydride and the diamine are reacted in the mixed solution to obtain a primer solution containing a polyamic acid. The content of the polyamic acid in the primer solution is preferably 2 to 50% by mass, more preferably 10 to 25% by mass. Further, the blending ratio of the acid anhydride and the diamine can be appropriately adjusted in consideration of the equivalent ratio of the functional groups of both.
酸無水物は、下記式(2)で表される構造を有することが好ましい。 The acid anhydride preferably has a structure represented by the following formula (2).
ジアミンは、下記式(3)で表される構造を有することが好ましい。 The diamine preferably has a structure represented by the following formula (3).
プライマー層は、酸無水物とジアミンとの重合体であるポリアミック酸を含むプライマー液を塗布して加熱することにより形成することができる。この加熱により、ポリアミック酸の脱水及び閉環反応(イミド化)が起こり、ポリイミド重合体を形成することができる。 The primer layer can be formed by applying and heating a primer solution containing a polyamic acid which is a polymer of an acid anhydride and a diamine. By this heating, dehydration and ring closure reaction (imidization) of the polyamic acid occur, and a polyimide polymer can be formed.
プライマー液は、酸無水物及びジアミンに加え、適宜溶剤や添加剤などを含むことができる。溶剤としては、例えば、N−メチル−ピロリドン(NMP)が挙げられる。 The primer solution may contain a solvent, additives and the like as appropriate in addition to the acid anhydride and diamine. Examples of the solvent include N-methyl-pyrrolidone (NMP).
ポリイミド重合体としては、下記式(A)で表される構造を含むことが好ましい。 The polyimide polymer preferably contains a structure represented by the following formula (A).
式(A)のR2に関し、アルキレン基は、例えば、メチレン基(−CH2−)又はエチレン基(−CH2CH2−)である。また、アルキレン基は、直鎖状又は分岐鎖状であってもよい。 With respect to R 2 of formula (A), the alkylene group is, for example, a methylene group (-CH 2- ) or an ethylene group (-CH 2 CH 2- ). Further, the alkylene group may be linear or branched chain.
式(A)において、nは、例えば、1〜100000の整数である。 In the formula (A), n is, for example, an integer of 1 to 100,000.
ポリイミド重合体は、上記式(A)で表される構造を含むことが好ましく、本発明の効果を実質的に奏する範囲内で、上記式(A)以外の構造を部分的に含んでもよい。 The polyimide polymer preferably contains a structure represented by the above formula (A), and may partially contain a structure other than the above formula (A) within a range in which the effect of the present invention is substantially exhibited.
以下、図面を参照して本実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。図1は、本実施形態の半導体装置の構成例を説明するための概略断面図である。図1において、半導体装置10は、リードフレーム1及び半導体素子2を含んでいる。図1において、リードフレーム1の上に、半導体素子2がはんだ層3を介して配置されている。プライマー層4は、リードフレーム1、半導体素子2及びはんだ層3の積層体を被覆するように配置されている。より具体的には、リードフレーム1の半導体素子2が配置される側の面のうちはんだ層3が接着していない領域、はんだ層3の表面のうちリードフレーム1及び半導体素子2が接着していない領域、及び半導体素子2の表面のうちはんだ層3が接着していない領域が、プライマー層4でコーティングされている。また、プライマー層4の上に、封止樹脂体5がプライマー層4を介して前記積層体を覆うように配置されている。なお、図において半導体素子2に接続されるワイヤなどは省略されている。
Hereinafter, the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a configuration example of the semiconductor device of the present embodiment. In FIG. 1, the
また、本実施形態に係る半導体装置は、複数の半導体装置を含んでいてもよい。また、本実施形態に係る半導体装置は、2つのリードフレームを含んでいてもよい。図2は、本実施形態の半導体装置の構成例を説明するため概略断面図である。図2において、半導体装置100は、二つの半導体素子、すなわち第1の半導体素子102a及び第2の半導体素子102bを含んでいる。半導体装置100では、二つの半導体素子が並列に搭載されている。また、半導体装置100は、二つのリードフレーム、すなわち第1のリードフレーム101a及び第2のリードフレーム101bを含んでいる。図2において、第1のリードフレーム101aの上に、第1の半導体素子102a及び第2の半導体素子102bがそれぞれ第1のはんだ層(103a、103b)を介して配置されている。また、第1の半導体素子102a及び第2の半導体素子102bの上には、それぞれ第2のはんだ層(107a、107b)を介して第1の金属ブロック106a及び第2の金属ブロック106bが配置されている。また、第1の金属ブロック106a及び第2の金属ブロック106bの上には、それぞれ第3のはんだ層(108a、108b)を介して第2のリードフレーム101bが配置されている。プライマー層104は、リードフレーム(101a、101b)、はんだ層(103a、103b、107a、107b、108a、108b)、半導体素子(102a、102b)、金属ブロック(106a、106b)を含む積層体を被覆するように配置されている。また、プライマー層104の上に、封止樹脂体105がプライマー層104を介して前記積層体を覆うように配置されている。金属ブロックは、好ましくは銅製である。
Further, the semiconductor device according to the present embodiment may include a plurality of semiconductor devices. Further, the semiconductor device according to the present embodiment may include two lead frames. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a configuration example of the semiconductor device of the present embodiment. In FIG. 2, the
(半導体装置の製造例)
図3は、本実施形態の半導体装置を製造する方法例を説明するための概略断面図である。
(Manufacturing example of semiconductor device)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment.
まず、図3(A)に示すように、リードフレーム1の上に半導体素子2をはんだ層3を介して配置し、半導体装置の中間体10’を作製する。
First, as shown in FIG. 3A, the
次に、図3(B)に示すように、半導体装置の中間体10’の表面に、プライマー液を塗布し、加熱処理を施してイミド化反応を起こし、プライマー層4を形成する。プライマー液の塗布方法としては、例えば、スピンコート法、スプレー法、又はディッピング法などが挙げられる。
Next, as shown in FIG. 3B, a primer solution is applied to the surface of the intermediate 10'of the semiconductor device, and heat treatment is performed to cause an imidization reaction to form the
次に、図3(C)に示すように、プライマー層4の上に封止樹脂を配置して硬化させ、封止樹脂体5を形成する。これにより、半導体装置10が製造される。
Next, as shown in FIG. 3C, the sealing resin is placed on the
本実施形態の半導体装置は、特に制限されるものではないが、例えば、ハイブリッド車用のパワーコントロールユニットに用いられる半導体装置(パワーカード)として用いることができる。 The semiconductor device of the present embodiment is not particularly limited, but can be used, for example, as a semiconductor device (power card) used in a power control unit for a hybrid vehicle.
以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例の記載により限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described. The present invention is not limited to the description of the following examples.
(実施例)
<積層体の作製>
それぞれの下記式(A1)〜(A4)及び(B1)〜(B5)のポリイミド重合体に対応するポリアミック酸をそれぞれ含むプライマー液A1〜A4及びB1〜B5を用意した。それぞれのプライマー液は、それぞれの原料となる酸無水物とジアミンを等モル量でN−メチルピロリドン溶液中に添加し、終夜撹拌することで得た。なお、式(A1)〜(A4)及び(B1)〜(B5)のポリイミド重合体の値Xを下記表1に示す。また、式(A1)〜(A4)及び(B1)〜(B5)のポリイミド重合体に対応するポリアミック酸を製造するための酸無水物及びジアミンについて、分極率(αa、αb)、ファンデルワールス体積(Va、Vb)も併せて表1に示す。なお、これらの値は、「新訂版 最新ポリイミド−基礎と応用−、エヌ・ティー・エス、102-128(2010)」を参照して使用した。
(Example)
<Preparation of laminate>
Primer solutions A1 to A4 and B1 to B5 containing polyamic acids corresponding to the polyimide polymers of the following formulas (A1) to (A4) and (B1) to (B5) were prepared. Each primer solution was obtained by adding acid anhydride and diamine as raw materials in equal molar amounts to the N-methylpyrrolidone solution and stirring overnight. The values X of the polyimide polymers of the formulas (A1) to (A4) and (B1) to (B5) are shown in Table 1 below. Further, the polarizabilities (α a , α b ) and fans of acid anhydrides and diamines for producing polyamic acids corresponding to the polyimide polymers of the formulas (A1) to (A4) and (B1) to (B5). The Delwars volume (V a , V b ) is also shown in Table 1. These values were used with reference to "New Edition Latest Polyimide-Basics and Applications-, NTS, 102-128 (2010)".
無電解ニッケルリンメッキを施したリードフレームにプライマー液A1〜A4及びB1〜B5をそれぞれスピンコートにより塗布した。塗布後のプライマー液の膜厚は、約1μmであった。そして、120℃で1時間乾燥処理を行った後、210℃で1時間硬化処理(イミド化)を行い、プライマー層を形成した。次に、プライマー層の上に封止樹脂体(エポキシ樹脂)をプリンカップ状に形成し、積層体A1〜A4及びB1〜B5を形成した。 Primer solutions A1 to A4 and B1 to B5 were each applied by spin coating to a lead frame plated with electroless nickel phosphorus. The film thickness of the primer solution after coating was about 1 μm. Then, after a drying treatment at 120 ° C. for 1 hour, a curing treatment (imidization) was performed at 210 ° C. for 1 hour to form a primer layer. Next, a sealing resin body (epoxy resin) was formed on the primer layer in the shape of a pudding cup to form laminates A1 to A4 and B1 to B5.
<評価試験>
作製した積層体A1〜A4及びB1〜B5を250℃の高温環境下に配置した。そして、封止樹脂体部分にツールを当て、封止樹脂体がリードフレームから外れたときの圧力をプライマー層と封止樹脂体との接着強度(MPa)として測定した。結果を表1に示す。なお、測定装置はノードソン・アドバンスト・テクノロジー株式会社の万能型ボンドテスター SERIES4000を使用した。
<Evaluation test>
The prepared laminates A1 to A4 and B1 to B5 were placed in a high temperature environment of 250 ° C. Then, a tool was applied to the sealing resin body portion, and the pressure when the sealing resin body was detached from the lead frame was measured as the adhesive strength (MPa) between the primer layer and the sealing resin body. The results are shown in Table 1. As the measuring device, a universal bond tester SERIES4000 manufactured by Nordson Advanced Technology Co., Ltd. was used.
表1からも明らかな通り、プライマー層に含まれるポリイミド重合体の値Xが高いほどプライマー層と封止樹脂体との接着強度が高いことがわかる。 As is clear from Table 1, it can be seen that the higher the value X of the polyimide polymer contained in the primer layer, the higher the adhesive strength between the primer layer and the sealing resin body.
以上、本発明の実施の形態を図面とともに詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更などがあっても、それらは本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and even if there are design changes within the scope of the gist of the present invention, they are not limited to these embodiments. Is included in the present invention.
1 リードフレーム、
2 半導体素子
3 はんだ層
4 プライマー層
5 封止樹脂体
10 半導体装置
10’ 半導体装置の中間体、
101a 第1のリードフレーム
101b 第2のリードフレーム
102a 第1の半導体素子
102b 第2の半導体素子
103a、103b 第1のはんだ層
104 プライマー層
105 封止樹脂体
106a、106b 金属ブロック
107a、107b 第2のはんだ層
108a、108b 第3のはんだ層
100 半導体装置
1 lead frame,
101a First
Claims (1)
前記プライマー層は、酸無水物とジアミンとの重合体であるポリアミック酸のイミド化物であるポリイミド重合体を含み、
下記式(1)で計算される値Xが0.182以上0.213以下である、半導体装置:
X=(αa+αb)/(Va+Vb) 式(1)
[式(1)中、αaは酸無水物の分極率であり、αbはジアミンの分極率であり、Vaは酸無水物のファンデルワールス体積であり、Vbはジアミンのファンデルワールス体積である。]。 A semiconductor device including a semiconductor element, a lead frame, a sealing resin body, and a primer layer arranged between the lead frame and the sealing resin body.
The primer layer contains a polyimide polymer which is an imide of polyamic acid which is a polymer of acid anhydride and diamine.
A semiconductor device in which the value X calculated by the following formula (1) is 0.182 or more and 0.213 or less.
X = (α a + α b ) / (V a + V b ) Equation (1)
[In formula (1), α a is the polarizability of the acid anhydride, α b is the polarizability of the diamine, V a is the van der Waals volume of the acid anhydride, and V b is the van der Waals of the diamine. Waals volume. ].
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