JP2584424B2 - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置

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JP2584424B2 JP63075894A JP7589488A JP2584424B2 JP 2584424 B2 JP2584424 B2 JP 2584424B2 JP 63075894 A JP63075894 A JP 63075894A JP 7589488 A JP7589488 A JP 7589488A JP 2584424 B2 JP2584424 B2 JP 2584424B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体素子の搭載に導電性ペーストを用い
た樹脂封止型半導体装置に関し、詳しくは、沈降分離が
ない優れた導電性ペーストを用いた樹脂封止型半導体装
置に関する。
(従来の技術) 金属薄板(リードフレーム)上の所定部分にIC、LSI
等の半導体ペレットを接合する工程は、素子の長期信頼
性に影響を与える重要な工程の一つである。従来より、
この接合方法として、ペレットのシリコン面をリードフ
レーム上に金メッキ面に加熱圧着するというAu−Siの共
晶法が主流であったが、近年、半田を使用する方法、導
電性ペースト(接着剤)を使用する樹脂封止型半導体装
置に急速に移行しつつある。
しかし、半田を使用する方法は、一部実用化されてい
るが半田や半田ボールが飛散して電極等に付着し、腐食
断線の原因となることが指摘されている。一方、導電性
ペーストを使用する方法は、該ペーストとして通常銀粉
末を配合したエポキシ樹脂が用いられ、約10年程度前か
ら一部実用化されてきたが、信頼性の面でAu−Si共晶法
に比較して満足すべきものが得られなかった。導電性ペ
ーストを使用する方法は、半田法に比べて耐熱性に優れ
る等の長所を持っているがその反面、樹脂やその硬化剤
によってアルミニウム電極の腐食を促進し断線不良の原
因となる場合が多く、素子の信頼性はAu−Si共晶法に劣
っていた。さらに近年、IC/LSIやLED等の半導体ペレッ
トの大型化に伴い、ペレットクラックの発生や接着力の
低下が問題となっており、また半導体のアッセンブリ工
程や保管時におけるシリンジ内ペーストの沈降分離が発
生し、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を得ることが
できなかった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、半導
体のアッセンブリ工程や保管時におけるシリンジ内ペー
ストの沈降分離を防止するとともに、配線の腐食断線が
なく、接着性や耐加水分解性に優れ、接合層にボイドの
ない高速硬化性の導電性ペーストを用いた樹脂封止型半
導体装置を提供しようとするものである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明者は、上記の目的を達成しようと鋭意検討を重
ねた結果、後述する組成の導電性ペーストを使用すれ
ば、接着性、耐加水分解性に優れ、半導体のアッセンブ
リ工程や保管時におけるシリンジ内ペーストの沈降分離
がなく、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置が得られる
ことを見いだし、本発明を完成したものである。
即ち、本発明は 半導体素子をリードフレーム上に接合する樹脂封止型
半導体装置において、(A)高純度樹脂、(B)低粘度
希釈剤、(C)銀メッキ銅系導電性粉末を含む導電性ペ
ーストを用いて接合することを特徴とする樹脂封止型半
導体装置である。
本発明に用いる(A)高純度樹脂は、熱硬化性および
熱可塑性のいずれの樹脂でもよいが樹脂中に含有する全
塩素イオン濃度は300ppm以下、好ましくは200ppm以下で
あることが望ましい。全塩素イオン濃度が300ppmを超え
ると半導体素子のアルミニウム電極等を腐食して半導体
装置の信頼性を低下させ好ましくない。このような樹脂
としては、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
イミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、
ポリエステルイミド樹脂、ポリヒダントイン樹脂、ポリ
ブタジエン樹脂、石油樹脂、ABS樹脂、PPS樹脂等が挙げ
られ、これらは単独又は2種以上混合して使用される。
本発明に用いる(B)低粘度希釈剤としては、例えば
グリシドキシ系反応希釈剤、ジオキサン、ヘキサン、ベ
ンゼン、トルエン、ソルベントナフサ、工業用ガソリ
ン、酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソ
ルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチル
ピロリドン、ジエチレングリコールジエチルエーテル等
が挙げられ、これらは単独又は2種以上混合して使用さ
れる。
高純度樹脂に低粘度希釈剤を加えて溶解混合させる
が、必要に応じて加熱反応により相互に部分的に結合さ
せたものでもよいし、また必要であれば硬化触媒を使用
してもよい。低粘度希釈剤の配合割合は、高純度樹脂と
低粘度希釈剤の合計量に対して2〜60重量%配合するこ
とが望ましい。配合量が2重量%未満の場合は、樹脂の
低粘度化に効果なく、また60重量%を超えると反応性が
劣ったり、ボイドが発生しやすくなる傾向にあり好まし
くない。
本発明に用いる(C)銀メッキ銅系導電性粉末として
は、平均粒径が1〜8μmの範囲であるリン片又は銅粉
に銀メッキを施した粉末が望ましい。
本発明に用いる導電性ペーストは、上述した(A)高
純度樹脂、(B)低粘度希釈剤、(C)銀メッキ銅系導
電性粉末を含むが、必要に応じて消泡剤、カップリング
剤その他の添加剤を添加配合することができる。この導
電性ペーストは、上述の各成分を十分混合した後、更に
例えば二本ロールにより混練処理し、その後減圧脱泡し
て製造する。こうして製造した導電性ペーストはシリン
ジに充填し、ディスペンサーを用いてリードフレーム上
に吐出し半導体素子を接合した後、ワイヤーボンディン
グを行い封止材で封止して樹脂封止型半導体装置を製造
することができる。
(実施例) 次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本
発明はこれらの実施例によって限定されるものではな
い。実施例および比較例において「部」とは特に説明の
ない限り「重量部」を意味する。
実施例 1 エポキシ樹脂のEP4400(旭電化社製、商品名)7.6
部、パラヒドロキシスチレンのマルカリンカーM(丸善
石油化学社製、商品名)5.6部、ノルボネン環を有する
樹脂のセロキサイド4000(ダイセル社製、商品名)0.2
部、ギリシドキシプロピルトリメトキシシラン10.4部、
およびジエチレングリコールジエチルエーテル4.0部を1
00℃で1時間溶解反応を行い、粘稠な褐色の樹脂を得
た。この樹脂27.8部に触媒として2PHZ−CN(四国化成工
業社製、商品名)0.006部と平均粒径5μmの銀メッキ
銅系導電性粉末70部とを混合して導電性ペーストを製造
した。この導電性ペーストを使用して半導体素子を接合
し、硬化を行った後にワイヤーボンディングをし、エポ
キシ樹脂系封止材で封止して樹脂封止型半導体装置
(A)を得た。
実施例 2 エポキシ樹脂のEOCN103S(日本化薬社製、商品名)2
3.7部、パラヒドロキシスチレンのマルカリンカーM
(前出)12.3部、ノルボネン環を有する樹脂のクイント
ン#1700(日本ゼオン社製、商品名)22.0部、およびジ
エチレングリコールジエチルエーテル42.4部を100℃で
1時間溶解反応を行い、粘稠な褐色の樹脂を得た。この
樹脂27.8部に触媒として2PHZ−CN(前出)0.006部と平
均粒径5μmの銀メッキ銅系導電性粉末70部とを混合し
て導電性ペーストを製造した。この導電性ペーストを使
用して半導体素子を接合し、硬化を行った後にワイヤー
ボンディングをし、エポキシ系樹脂封止材で封止し樹脂
封止型半導体装置(B)を得た。
実施例 3 ピロメリット酸無水物とジアミノジフェニルエーテル
とから合成した樹脂分18重量%ポリイミド樹脂溶液(N
−メチル2−ピロリドン溶剤)166.7部に、N−メチル
2−ピロリドン30部と5μmの銀メッキ銅系導電性粉末
70部とを混合して導電性ペーストを製造した。この導電
性ペーストを使用して半導体素子を接合し、硬化を行っ
た後にワイヤーボンディングをし、エポキシ系樹脂封止
材で封止し、樹脂封止型半導体装置(C)を得た。
比較例 市販のエポキシ樹脂ベースの銀粉末溶剤型半導体用導
電性ペーストを使用して樹脂封止型半導体装置(D)を
得た。
実施例1〜3および比較例で得た樹脂封止型半導体装
置(A),(B),(C)および(D)の製造に使用し
た導電性ペーストをシリンジ内に充填し、沈降分離試験
を25℃および−10℃で行った。さらにこのシリンジを使
用してディスペンサーによる100ショットの吐出バラツ
キ試験を行い、また半導体素子とリードフレームを接合
硬化した。これらについて接着強度、および導電性ペー
ストの加水分解性Clイオンの試験を行い、さらに樹脂封
止型半導体装置の信頼性試験を行った。その結果を第1
表に示したが、本発明の顕著な効果を確認することがで
きた。
*1:直立状態にした5ccシリンジ中のペーストを放置
後、上部から沈降分離した部分の距離を測定 *2:銀メッキを施したリードフレーム(42アロイ)上に
4mm×4mmのシリコン素子を接着し、それぞれの温度でプ
ッシュプルゲージを用いて測定した。
*3:導電性ペーストを第1表の接着条件で硬化させた後
に100メッシュに粉砕して180℃×2時間加熱抽出を行
い、抽出されたCl、Naイオンの量から測定した *4:温度121℃、圧力2気圧の水蒸気中における耐湿試
験(PCT)および温度120℃、圧力2気圧の水蒸気中、印
加電圧直流15Vで電通して行う耐湿試験(バイアス−PC
T)を各樹脂封止型半導体装置試料60個について実施し
評価した。その評価方法は、半導体素子を構成するアル
ミニウム電極の腐食によるオープンまたはリーク電流が
許容値の500%以上への上昇をもって不良と判定し、経
過時間に伴う不良発生率を示した。
[発明の効果] 以上の説明および第1表から明らからように、本発明
の樹脂封止型半導体装置は、半導体アッセンブリー工程
や保管時におけるシリンジ内ペーストの沈降分離のない
導電性ペーストを用いることによって配線の腐食断線が
なく、接着性や加水分解性に優れた信頼性の高い樹脂封
止型半導体装置を製造することができる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体素子をリードフレーム上に接合する
    樹脂封止型半導体装置において、(A)高純度樹脂、
    (B)低粘度希釈剤、(C)銀メッキ銅系導電性粉末を
    含む導電性ペーストを用いて接合することを特徴とする
    樹脂封止型半導体装置。
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