JP2824026B2 - 半導体装置 - Google Patents
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、耐湿信頼性に優れた
半導体装置に関するものである。
半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】トランジスタ，ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体
素子は、外部環境の保護の観点および素子のハンドリン
グを可能にする観点から、プラスチックパッケージ等に
より封止され半導体装置化されている。この種のパッケ
ージの代表例としては、デュアルインラインパッケージ
（ＤＩＰ）がある。このＤＩＰは、ピン挿入型のもので
あり、実装基板に対してピンを挿入することにより半導
体装置を取り付けるようになっている。
素子は、外部環境の保護の観点および素子のハンドリン
グを可能にする観点から、プラスチックパッケージ等に
より封止され半導体装置化されている。この種のパッケ
ージの代表例としては、デュアルインラインパッケージ
（ＤＩＰ）がある。このＤＩＰは、ピン挿入型のもので
あり、実装基板に対してピンを挿入することにより半導
体装置を取り付けるようになっている。
【０００３】最近は、ＬＳＩチップ等の半導体装置の高
集積化と高速化が進んでおり、加えて電子装置を小形で
高機能にする要求から、実装の高密度化が進んでいる。
このような観点からＤＩＰのようなピン挿入型のパッケ
ージに代えて、表面実装用パッケージが主流になってき
ている。この種のパッケージを用いた半導体装置におい
ては、平面的にピンを取り出し、これを実装基板表面に
直接半田等によって固定するようになっている。このよ
うな表面実装型半導体装置は、平面的にピンが取り出せ
るようになっていることから、薄い，軽い，小さいとい
う特徴を備えており、したがって実装基板に対する占有
面積が小さくてすむという利点を備えている他、基板に
対する両面実装も可能であるという長所をも有してい
る。
集積化と高速化が進んでおり、加えて電子装置を小形で
高機能にする要求から、実装の高密度化が進んでいる。
このような観点からＤＩＰのようなピン挿入型のパッケ
ージに代えて、表面実装用パッケージが主流になってき
ている。この種のパッケージを用いた半導体装置におい
ては、平面的にピンを取り出し、これを実装基板表面に
直接半田等によって固定するようになっている。このよ
うな表面実装型半導体装置は、平面的にピンが取り出せ
るようになっていることから、薄い，軽い，小さいとい
う特徴を備えており、したがって実装基板に対する占有
面積が小さくてすむという利点を備えている他、基板に
対する両面実装も可能であるという長所をも有してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な表面実装用パッケージを用いた半導体装置において、
表面実装前にパッケージ自体が吸湿している場合には、
半田実装時に水分の蒸気圧によって、パッケージにクラ
ックが生じるという問題が生じる。すなわち、図１に示
すような表面実装型半導体装置において、水分は、一般
に矢印Ａのように封止樹脂１を通って、パッケージ３内
に侵入し、主としてＳｉ−チップ７の表面やダイボンド
パッド４の裏面に滞溜する。そして、ベーパーフェーズ
ソルダリング等により半田表面実装を行う際に、上記滞
溜水分が、上記半田実装における加熱により気化し、そ
の上記圧により、図２に示すように、ダイボンドパッド
４の裏面の樹脂部分を下方に押しやり、そこに空隙５を
つくると同時にパッケージ３にクラック６を生じさせ
る。図１および図２において、８はボンディングワイヤ
ーである。
な表面実装用パッケージを用いた半導体装置において、
表面実装前にパッケージ自体が吸湿している場合には、
半田実装時に水分の蒸気圧によって、パッケージにクラ
ックが生じるという問題が生じる。すなわち、図１に示
すような表面実装型半導体装置において、水分は、一般
に矢印Ａのように封止樹脂１を通って、パッケージ３内
に侵入し、主としてＳｉ−チップ７の表面やダイボンド
パッド４の裏面に滞溜する。そして、ベーパーフェーズ
ソルダリング等により半田表面実装を行う際に、上記滞
溜水分が、上記半田実装における加熱により気化し、そ
の上記圧により、図２に示すように、ダイボンドパッド
４の裏面の樹脂部分を下方に押しやり、そこに空隙５を
つくると同時にパッケージ３にクラック６を生じさせ
る。図１および図２において、８はボンディングワイヤ
ーである。
【０００５】このような問題に対する解決策として、半
導体素子をパッケージで封止した後、得られる半導体装
置全体を防湿梱包し、表面実装の直前に開封して使用す
る方法や、表面実装の直前に上記半導体装置を１００℃
で２４時間乾燥させ、その後半田実装を行うという方法
が提案され、すでに実施されている。しかしながら、こ
のような前処理方法によれば、製造工程が長くなる上、
手間がかかるという問題がある。
導体素子をパッケージで封止した後、得られる半導体装
置全体を防湿梱包し、表面実装の直前に開封して使用す
る方法や、表面実装の直前に上記半導体装置を１００℃
で２４時間乾燥させ、その後半田実装を行うという方法
が提案され、すでに実施されている。しかしながら、こ
のような前処理方法によれば、製造工程が長くなる上、
手間がかかるという問題がある。
【０００６】一方、封止樹脂の低吸湿化を実現するため
に、半導体封止用エポキシ樹脂組成物として、例えば、
下記の一般式（４）で表される骨格を有するエポキシ樹
脂と、下記の一般式（５）で表されるノボラック樹脂と
を含有するエポキシ樹脂組成物を用いたものが提案され
ている。
に、半導体封止用エポキシ樹脂組成物として、例えば、
下記の一般式（４）で表される骨格を有するエポキシ樹
脂と、下記の一般式（５）で表されるノボラック樹脂と
を含有するエポキシ樹脂組成物を用いたものが提案され
ている。
【０００７】
【化３】
【０００８】
【化４】
【０００９】しかしながら、上記エポキシ樹脂組成物を
用いて半導体素子を封止すると、封止樹脂の吸湿率は低
減するが、半田実装後の耐湿信頼性が劣化してしまう。
用いて半導体素子を封止すると、封止樹脂の吸湿率は低
減するが、半田実装後の耐湿信頼性が劣化してしまう。
【００１０】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、電子機器への実装に際して前処理を要せず、
かつ半田実装時の加熱に耐えうる低応力性に優れ、しか
も半田実装後の耐湿信頼性に富んだ半導体装置の提供を
その目的とする。
たもので、電子機器への実装に際して前処理を要せず、
かつ半田実装時の加熱に耐えうる低応力性に優れ、しか
も半田実装後の耐湿信頼性に富んだ半導体装置の提供を
その目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の半導体装置は、下記の（Ａ）成分および
（Ｂ）成分を必須成分とするエポキ樹脂系組成物の硬化
体であって、下記の特性（ａ）〜（ｄ）を備えたエポキ
シ樹脂系組成物硬化体により半導体素子が封止されてな
る半導体装置。 （Ａ）下記の一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂。
め、この発明の半導体装置は、下記の（Ａ）成分および
（Ｂ）成分を必須成分とするエポキ樹脂系組成物の硬化
体であって、下記の特性（ａ）〜（ｄ）を備えたエポキ
シ樹脂系組成物硬化体により半導体素子が封止されてな
る半導体装置。 （Ａ）下記の一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂。
【００１２】
【化５】
【００１３】（Ｂ）下記の一般式（II）で表されるノボ
ラック樹脂。
ラック樹脂。
【００１４】
【化６】
【００１５】（ａ）硬化体の曲げ強度が、２６０℃で
０．６ｋｇ／ｍｍ2 以上。 （ｂ）硬化体の曲げ弾性率が、２６０℃で６５ｋｇ／ｍ
ｍ2 以下。 （ｃ）硬化体の飽和吸水率が、８５℃／８５％ＲＨ雰囲
気下で０．４重量％以下。 （ｄ）硬化体の３０℃における拡散係数（Ｄｆ30) が、
Ｄｆ30＝６．０×１０-7ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下で、８５℃
における拡散係数（Ｄｆ85）が、Ｄｆ85＝５．０×１０
-6ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下であり、かつ上記拡散係数Ｄｆ30
およびＤｆ85の比が下記の不等式を満足させるエポキシ
樹脂系組成物硬化体。 Ｄｆ85／Ｄｆ30＜１０．０
０．６ｋｇ／ｍｍ2 以上。 （ｂ）硬化体の曲げ弾性率が、２６０℃で６５ｋｇ／ｍ
ｍ2 以下。 （ｃ）硬化体の飽和吸水率が、８５℃／８５％ＲＨ雰囲
気下で０．４重量％以下。 （ｄ）硬化体の３０℃における拡散係数（Ｄｆ30) が、
Ｄｆ30＝６．０×１０-7ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下で、８５℃
における拡散係数（Ｄｆ85）が、Ｄｆ85＝５．０×１０
-6ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下であり、かつ上記拡散係数Ｄｆ30
およびＤｆ85の比が下記の不等式を満足させるエポキシ
樹脂系組成物硬化体。 Ｄｆ85／Ｄｆ30＜１０．０
【００１６】
【作用】この発明によると、半田実装におけるような高
温下（２１５〜２６０℃）での封止樹脂の耐パッケージ
クラック性と耐湿信頼性の大幅な向上を実現できる。
温下（２１５〜２６０℃）での封止樹脂の耐パッケージ
クラック性と耐湿信頼性の大幅な向上を実現できる。
【００１７】この発明の半導体装置を得るには、例え
ば、下記の（Ａ）および（Ｂ）成分を含有しているエポ
キシ樹脂系組成物を用いて半導体素子を封止すればよ
い。
ば、下記の（Ａ）および（Ｂ）成分を含有しているエポ
キシ樹脂系組成物を用いて半導体素子を封止すればよ
い。
【００１８】（Ａ）下記の一般式（１）で表されるエポ
キシ樹脂。
キシ樹脂。
【００１９】
【化７】
【００２０】（Ｂ）下記の一般式（２）で表されるシラ
ン化合物と、下記の一般式（３）で表されるフェノール
アラルキル樹脂とを予備反応させることにより得られる
反応生成物。
ン化合物と、下記の一般式（３）で表されるフェノール
アラルキル樹脂とを予備反応させることにより得られる
反応生成物。
【００２１】
【化８】
【００２２】
【化９】
【００２３】この発明に用いるエポキシ樹脂系組成物
は、上記のようなエポキシ樹脂と、硬化剤とを用いて得
られるものであって、通常、粉末状もしくはそれを打錠
してタブレット状になっている。
は、上記のようなエポキシ樹脂と、硬化剤とを用いて得
られるものであって、通常、粉末状もしくはそれを打錠
してタブレット状になっている。
【００２４】上記エポキシ樹脂は、特に限定するもので
はなく、通常用いられるものがあげられる。なかでも、
例えばビフェニル型エポキシ樹脂で、下記の一般式
（１）で表されるものが好適に用いられる。
はなく、通常用いられるものがあげられる。なかでも、
例えばビフェニル型エポキシ樹脂で、下記の一般式
（１）で表されるものが好適に用いられる。
【００２５】
【化１０】
【００２６】このように、グリシジルエーテル基を有す
る芳香族環に低級アルキル基を置換することにより得ら
れるエポキシ樹脂が撥水性を有するようになる。そし
て、上記一般式（１）で表される特殊なエポキシ樹脂の
みでエポキシ樹脂成分を構成してもよいし、それ以外の
通常用いられるエポキシ樹脂と併用するようにしてもよ
い。前者の場合には、エポキシ樹脂全部が上記一般式
（１）の特殊なエポキシ樹脂で構成され、後者の場合に
はエポキシ樹脂の一部が上記一般式（１）の特殊なエポ
キシ樹脂で構成されることとなる。上記通常用いられる
エポキシ樹脂としては、クレゾールノボラック型，フェ
ノールノボラック型，ノボラックビスＡ型やビスフェノ
ールＡ型等の各種エポキシ樹脂があげられる。上記ノボ
ラック型エポキシ樹脂としては、通常、エポキシ当量１
５０〜２５０，軟化点５０〜１３０℃のものが用いら
れ、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、エ
ポキシ当量１８０〜２１０，軟化点６０〜１１０℃のも
のが一般に用いられる。このように両者を併用する場合
には、上記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂をエポ
キシ樹脂成分全体の２０重量％（以下「％」と略す）以
上に設定するのが好ましく、特に好ましくは５０％以上
である。
る芳香族環に低級アルキル基を置換することにより得ら
れるエポキシ樹脂が撥水性を有するようになる。そし
て、上記一般式（１）で表される特殊なエポキシ樹脂の
みでエポキシ樹脂成分を構成してもよいし、それ以外の
通常用いられるエポキシ樹脂と併用するようにしてもよ
い。前者の場合には、エポキシ樹脂全部が上記一般式
（１）の特殊なエポキシ樹脂で構成され、後者の場合に
はエポキシ樹脂の一部が上記一般式（１）の特殊なエポ
キシ樹脂で構成されることとなる。上記通常用いられる
エポキシ樹脂としては、クレゾールノボラック型，フェ
ノールノボラック型，ノボラックビスＡ型やビスフェノ
ールＡ型等の各種エポキシ樹脂があげられる。上記ノボ
ラック型エポキシ樹脂としては、通常、エポキシ当量１
５０〜２５０，軟化点５０〜１３０℃のものが用いら
れ、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、エ
ポキシ当量１８０〜２１０，軟化点６０〜１１０℃のも
のが一般に用いられる。このように両者を併用する場合
には、上記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂をエポ
キシ樹脂成分全体の２０重量％（以下「％」と略す）以
上に設定するのが好ましく、特に好ましくは５０％以上
である。
【００２７】上記硬化剤としては、下記の一般式（２）
で表される特定のシラン化合物と、下記の一般式（３）
で表される特定のフェノールアラルキル樹脂とを予備反
応させることにより得られる特殊な反応生成物が用いら
れる。
で表される特定のシラン化合物と、下記の一般式（３）
で表される特定のフェノールアラルキル樹脂とを予備反
応させることにより得られる特殊な反応生成物が用いら
れる。
【００２８】
【化１１】
【００２９】
【化１２】
【００３０】すなわち、上記特殊な反応生成物は、上記
一般式（２）で表される特定のシラン化合物の有機基Ｘ
およびアルコキシ基Ｙが、一般式（３）で表される特定
のフェノールアラルキル樹脂中のＯＨ基と反応し、脱ア
ルコールすることにより得られる。
一般式（２）で表される特定のシラン化合物の有機基Ｘ
およびアルコキシ基Ｙが、一般式（３）で表される特定
のフェノールアラルキル樹脂中のＯＨ基と反応し、脱ア
ルコールすることにより得られる。
【００３１】上記一般式（２）で表される特定のシラン
化合物としては、通常使用されるシランカップリング剤
が用いられ、具体的には、Ｎ−（２−アミノエチル）−
３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２
−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ，Ｎ−ビス〔（メ
チルジメトキシシリル）プロピル〕アミン、Ｎ，Ｎ−ビ
ス〔３−（メチルジメトキシシリル）プロピル〕エチレ
ンジアミン、Ｎ，Ｎ−ビス〔３−（トリメトキシシリ
ル）プロピル〕アミン、Ｎ，Ｎ−ビス〔３−（トリメト
キシシリル）プロピル〕エチレンジアミン、３−（Ｎ，
Ｎ−ジグリシジル）アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、Ｎ−グリシジル−Ｎ，Ｎ−ビス〔３−（メチルジメ
トキシシリル）プロピル〕アミン、Ｎ−グリシジル−
Ｎ，Ｎ−ビス〔３−（トリメトキシシリル）プロピル〕
アミン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシ
ラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
３−メルカプトトリメトキシシラン、３−メルカプトプ
ロピルトリメトキシシラン、Ｎ−〔（３−トリメトキシ
シリル）プロピル〕ジエチレントリアミン、Ｎ−〔（３
−トリメトキシシリル）プロピル〕トリエチレンテトラ
アミン、Ｎ−３−トリメトキシシリルプロピル−ｍ−フ
ェニレンジアミン等があげられる。
化合物としては、通常使用されるシランカップリング剤
が用いられ、具体的には、Ｎ−（２−アミノエチル）−
３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２
−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ，Ｎ−ビス〔（メ
チルジメトキシシリル）プロピル〕アミン、Ｎ，Ｎ−ビ
ス〔３−（メチルジメトキシシリル）プロピル〕エチレ
ンジアミン、Ｎ，Ｎ−ビス〔３−（トリメトキシシリ
ル）プロピル〕アミン、Ｎ，Ｎ−ビス〔３−（トリメト
キシシリル）プロピル〕エチレンジアミン、３−（Ｎ，
Ｎ−ジグリシジル）アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、Ｎ−グリシジル−Ｎ，Ｎ−ビス〔３−（メチルジメ
トキシシリル）プロピル〕アミン、Ｎ−グリシジル−
Ｎ，Ｎ−ビス〔３−（トリメトキシシリル）プロピル〕
アミン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシ
ラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
３−メルカプトトリメトキシシラン、３−メルカプトプ
ロピルトリメトキシシラン、Ｎ−〔（３−トリメトキシ
シリル）プロピル〕ジエチレントリアミン、Ｎ−〔（３
−トリメトキシシリル）プロピル〕トリエチレンテトラ
アミン、Ｎ−３−トリメトキシシリルプロピル−ｍ−フ
ェニレンジアミン等があげられる。
【００３２】上記一般式（３）で表される特定のフェノ
ールアラルキル樹脂は、アラルキルエーテルとフェノー
ルとをフリーデルクラフツ触媒で反応させることにより
得られる。一般に、フェノールアラルキル樹脂として
は、α，α′−ジメトキシ−ｐ−キシレンとフェノール
モノマーの縮合重合化合物が知られている。そして、上
記フェノールアラルキル樹脂としては、軟化点７０〜１
１０℃，水酸基当量１５０〜２２０を有するものを用い
るのが好ましい。また、上記フェノールアラルキル樹脂
は、通常用いられるフェノール樹脂と併用しても差し支
えはない。上記通常用いられるフェノール樹脂として
は、フェノールノボラック，クレゾールノボラック等が
あげられる。これらノボラック樹脂としては、軟化点が
５０〜１１０℃，水酸基当量が７０〜１５０のものを用
いることが望ましい。上記フェノールアラルキル樹脂
と、このような通常のフェノール樹脂とを併用する場合
には、上記フェノールアラルキル樹脂をフェノールアラ
ルキル樹脂と通常のフェノール樹脂の合計量の５０％以
上の割合に設定するのが好ましく、特に好ましくは７０
％以上である。そして、上記予備反応生成物の配合割合
は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量当たり予備反応
生成物中の水酸基が０．７〜１．３当量となるように配
合することが好適である。より好適なのは０．８〜１．
２当量である。
ールアラルキル樹脂は、アラルキルエーテルとフェノー
ルとをフリーデルクラフツ触媒で反応させることにより
得られる。一般に、フェノールアラルキル樹脂として
は、α，α′−ジメトキシ−ｐ−キシレンとフェノール
モノマーの縮合重合化合物が知られている。そして、上
記フェノールアラルキル樹脂としては、軟化点７０〜１
１０℃，水酸基当量１５０〜２２０を有するものを用い
るのが好ましい。また、上記フェノールアラルキル樹脂
は、通常用いられるフェノール樹脂と併用しても差し支
えはない。上記通常用いられるフェノール樹脂として
は、フェノールノボラック，クレゾールノボラック等が
あげられる。これらノボラック樹脂としては、軟化点が
５０〜１１０℃，水酸基当量が７０〜１５０のものを用
いることが望ましい。上記フェノールアラルキル樹脂
と、このような通常のフェノール樹脂とを併用する場合
には、上記フェノールアラルキル樹脂をフェノールアラ
ルキル樹脂と通常のフェノール樹脂の合計量の５０％以
上の割合に設定するのが好ましく、特に好ましくは７０
％以上である。そして、上記予備反応生成物の配合割合
は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量当たり予備反応
生成物中の水酸基が０．７〜１．３当量となるように配
合することが好適である。より好適なのは０．８〜１．
２当量である。
【００３３】上記特定のシラン化合物と特定のフェノー
ルアラルキル樹脂とからなる特殊な反応生成物は、例え
ばつぎのようにして得られる。すなわち、上記特定のシ
ラン化合物および特定のフェノールアラルキル樹脂を撹
拌装置付きの反応容器に適宜配合し、１２０〜１８０℃
に、特に好ましくは１３０〜１５０℃に昇温させ両者を
反応させて反応生成物を作製する。つぎに、この反応で
生成したアルコールを１３０〜１８０℃の条件下で脱気
等により系外に除去することにより得られる。
ルアラルキル樹脂とからなる特殊な反応生成物は、例え
ばつぎのようにして得られる。すなわち、上記特定のシ
ラン化合物および特定のフェノールアラルキル樹脂を撹
拌装置付きの反応容器に適宜配合し、１２０〜１８０℃
に、特に好ましくは１３０〜１５０℃に昇温させ両者を
反応させて反応生成物を作製する。つぎに、この反応で
生成したアルコールを１３０〜１８０℃の条件下で脱気
等により系外に除去することにより得られる。
【００３４】なお、この発明に用いるエポキシ樹脂系組
成物には、上記エポキシ樹脂および硬化剤以外に、通
常、無機質充填剤および硬化促進剤が含有され、さらに
必要に応じて難燃剤，ワックス等が用いられる。
成物には、上記エポキシ樹脂および硬化剤以外に、通
常、無機質充填剤および硬化促進剤が含有され、さらに
必要に応じて難燃剤，ワックス等が用いられる。
【００３５】上記無機質充填剤としては、結晶性および
溶融性シリカ等があげられる。そして、この無機質充填
剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物全体の６５％以上に
設定するのが好適である。特に好適なのは７０％以上で
ある。すなわち、無機質充填剤の配合量が６５％を下回
ると得られるエポキシ樹脂組成物硬化体の飽和吸湿後の
２６０℃における曲げ強度が低下する（０．６０ｋｇ／
ｍｍ2 未満となる）からである。
溶融性シリカ等があげられる。そして、この無機質充填
剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物全体の６５％以上に
設定するのが好適である。特に好適なのは７０％以上で
ある。すなわち、無機質充填剤の配合量が６５％を下回
ると得られるエポキシ樹脂組成物硬化体の飽和吸湿後の
２６０℃における曲げ強度が低下する（０．６０ｋｇ／
ｍｍ2 未満となる）からである。
【００３６】上記硬化促進剤としては、アミン系，リン
系，ホウ素系，リン−ホウ素系等の硬化促進剤があげら
れ、単独でもしくは併せて使用される。
系，ホウ素系，リン−ホウ素系等の硬化促進剤があげら
れ、単独でもしくは併せて使用される。
【００３７】上記難燃剤としては、ノボラック型ブロム
化エポキシもしくはビスＡ型エポキシ、三酸化アンチモ
ンおよび五酸化アンチモン等の化合物を適宜単独でもし
くは併せて使用することが行われる。
化エポキシもしくはビスＡ型エポキシ、三酸化アンチモ
ンおよび五酸化アンチモン等の化合物を適宜単独でもし
くは併せて使用することが行われる。
【００３８】上記カップリング剤としては、グリシジル
エーテルタイプ，アミンタイプ，チオシアンタイプ，ウ
レアタイプ等のメトキシないしはエトキシシランが、適
宜に単独でもしくは併せて用いられる。その使用方法と
しては、充填剤に対して、ドライブレンドしたり、もし
くは予備加熱反応させたり、さらには有機成分原料に対
する予備混合等自由である。
エーテルタイプ，アミンタイプ，チオシアンタイプ，ウ
レアタイプ等のメトキシないしはエトキシシランが、適
宜に単独でもしくは併せて用いられる。その使用方法と
しては、充填剤に対して、ドライブレンドしたり、もし
くは予備加熱反応させたり、さらには有機成分原料に対
する予備混合等自由である。
【００３９】上記ワックスとしては、高級脂肪酸，高級
脂肪酸エステル，高級脂肪酸カルシウム等の化合物があ
げられ、単独でもしくは併せて使用される。
脂肪酸エステル，高級脂肪酸カルシウム等の化合物があ
げられ、単独でもしくは併せて使用される。
【００４０】なお、本発明に用いられるエポキシ樹脂組
成物には、上記添加剤以外にシリコーンオイルおよびシ
リコーンゴム，合成ゴム等のゴム成分を配合して低応力
化を図ったり、耐湿信頼性テストにおける信頼性向上を
目的としてハイドロタルサイト等のイオントラップ剤を
配合してもよい。
成物には、上記添加剤以外にシリコーンオイルおよびシ
リコーンゴム，合成ゴム等のゴム成分を配合して低応力
化を図ったり、耐湿信頼性テストにおける信頼性向上を
目的としてハイドロタルサイト等のイオントラップ剤を
配合してもよい。
【００４１】この発明に用いられるエポキシ樹脂系組成
物は、例えば上記特殊なエポキシ樹脂および反応生成物
を用いる場合、つぎのようにして製造することができ
る。すなわち、まず、上記特定のシラン化合物および特
定のフェノールアラルキル樹脂とを上記条件で予備反応
させることにより反応生成物を作製する。つぎに、この
反応生成物および上記エポキシ樹脂を適宜配合し予備混
合した後、ミキシングロール機等の混練機にかけ加熱状
態で混練して溶融混合し、これを室温に冷却した後、公
知の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠するという
一連の工程により製造することができる。
物は、例えば上記特殊なエポキシ樹脂および反応生成物
を用いる場合、つぎのようにして製造することができ
る。すなわち、まず、上記特定のシラン化合物および特
定のフェノールアラルキル樹脂とを上記条件で予備反応
させることにより反応生成物を作製する。つぎに、この
反応生成物および上記エポキシ樹脂を適宜配合し予備混
合した後、ミキシングロール機等の混練機にかけ加熱状
態で混練して溶融混合し、これを室温に冷却した後、公
知の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠するという
一連の工程により製造することができる。
【００４２】このようなエポキシ樹脂系組成物を用いて
の半導体素子の封止は、特に限定するものではなく、通
常のトランスファー成形等の公知のモールド方法により
行うことができる。そして、この発明においては、上記
エポキシ樹脂系組成物を用いて半導体素子をモールドす
ることにより、前記（ａ）〜（ｄ）の諸物性を満足する
硬化体により封止された半導体装置を得ることができ
る。
の半導体素子の封止は、特に限定するものではなく、通
常のトランスファー成形等の公知のモールド方法により
行うことができる。そして、この発明においては、上記
エポキシ樹脂系組成物を用いて半導体素子をモールドす
ることにより、前記（ａ）〜（ｄ）の諸物性を満足する
硬化体により封止された半導体装置を得ることができ
る。
【００４３】この発明において、前記（ａ）の硬化体の
曲げ強度が０．６ｋｇ／ｍｍ2 未満では、パッケージに
クラックが生じる。また、（ｂ）の曲げ弾性率が６５ｋ
ｇ／ｍｍ2 を上回り、（ｃ）の飽和吸水率が０．４％を
超え、（ｄ）のＤｆ30が６．０×１０-7ｍｍ2 ／ｓｅｃ
を上回り、Ｄｆ85が５．０×１０-6ｍｍ2 ／ｓｅｃを上
回り、かつ上記拡散係数Ｄｆ30およびＤｆ85の比（Ｄｆ
85／Ｄｆ30）が１０．０以上の特性を備えているものを
用いると、やはり耐クラック性が低下するからである。
曲げ強度が０．６ｋｇ／ｍｍ2 未満では、パッケージに
クラックが生じる。また、（ｂ）の曲げ弾性率が６５ｋ
ｇ／ｍｍ2 を上回り、（ｃ）の飽和吸水率が０．４％を
超え、（ｄ）のＤｆ30が６．０×１０-7ｍｍ2 ／ｓｅｃ
を上回り、Ｄｆ85が５．０×１０-6ｍｍ2 ／ｓｅｃを上
回り、かつ上記拡散係数Ｄｆ30およびＤｆ85の比（Ｄｆ
85／Ｄｆ30）が１０．０以上の特性を備えているものを
用いると、やはり耐クラック性が低下するからである。
【００４４】通常、上記エポキシ樹脂系組成物として、
（ａ）その硬化体の曲げ強度が２６０℃で０．６〜１．
５ｋｇ／ｍｍ2 の範囲内で、（ｂ）硬化体の曲げ弾性率
が２６０℃で３０〜６５ｋｇ／ｍｍ2 の範囲内で、
（ｃ）硬化体の飽和吸水率が上記の値を下回り（低けれ
ば低いほど好ましい）、かつ（ｄ）硬化体の３０℃にお
ける拡散係数（Ｄｆ30) および８５℃の拡散係数（Ｄｆ
85）が上記の各値を満たすものが用いられる。また、上
記硬化体と半導体素子との接着力は、通常、２ｋｇ／ｍ
ｍ2 以上、好ましくは３ｋｇ／ｍｍ2 以上、一般的には
２〜８ｋｇ／ｍｍ2程度とされる。
（ａ）その硬化体の曲げ強度が２６０℃で０．６〜１．
５ｋｇ／ｍｍ2 の範囲内で、（ｂ）硬化体の曲げ弾性率
が２６０℃で３０〜６５ｋｇ／ｍｍ2 の範囲内で、
（ｃ）硬化体の飽和吸水率が上記の値を下回り（低けれ
ば低いほど好ましい）、かつ（ｄ）硬化体の３０℃にお
ける拡散係数（Ｄｆ30) および８５℃の拡散係数（Ｄｆ
85）が上記の各値を満たすものが用いられる。また、上
記硬化体と半導体素子との接着力は、通常、２ｋｇ／ｍ
ｍ2 以上、好ましくは３ｋｇ／ｍｍ2 以上、一般的には
２〜８ｋｇ／ｍｍ2程度とされる。
【００４５】なお、上記曲げ強度および曲げ弾性率は、
エポキシ樹脂系組成物硬化体を作製し、２６０℃下，Ｊ
ＩＳ−Ｋ−６９１１に準じて試験を行うことにより得ら
れる値である。
エポキシ樹脂系組成物硬化体を作製し、２６０℃下，Ｊ
ＩＳ−Ｋ−６９１１に準じて試験を行うことにより得ら
れる値である。
【００４６】また、上記飽和吸水率は、得られるエポキ
シ樹脂系組成物をトランスファープレスにより直径５０
ｍｍ，厚み３ｍｍの円板に硬化成形したのち、８５℃／
８５％ＲＨ雰囲気下で５００時間吸湿させることより得
られる値である。上記硬化成形の条件は、通常のエポキ
シ樹脂では、１７５℃，２分，７０ｋｇ／ｍｍ2 で、ア
フターキュアー：１７５℃，５時間である。
シ樹脂系組成物をトランスファープレスにより直径５０
ｍｍ，厚み３ｍｍの円板に硬化成形したのち、８５℃／
８５％ＲＨ雰囲気下で５００時間吸湿させることより得
られる値である。上記硬化成形の条件は、通常のエポキ
シ樹脂では、１７５℃，２分，７０ｋｇ／ｍｍ2 で、ア
フターキュアー：１７５℃，５時間である。
【００４７】さらに、上記各拡散係数Ｄｆ30およびＤｆ
85は、フィック型拡散における平板吸湿での短時間吸湿
に相当する下記の式に硬化体の吸水量を代入することに
より算出される値である。
85は、フィック型拡散における平板吸湿での短時間吸湿
に相当する下記の式に硬化体の吸水量を代入することに
より算出される値である。
【００４８】
【数１】
【００４９】このようにして得られる半導体装置は、上
記のような特性を有するエポキシ樹脂系組成物硬化体に
より樹脂封止されているため、耐湿信頼性に優れ、半田
実装に際してもパッケージクラック等が生ずることがな
い。
記のような特性を有するエポキシ樹脂系組成物硬化体に
より樹脂封止されているため、耐湿信頼性に優れ、半田
実装に際してもパッケージクラック等が生ずることがな
い。
【００５０】
【発明の効果】以上のように、この発明の半導体装置
は、それ自身の硬化物が所定の曲げ強度，曲げ弾性率，
飽和吸水率，拡散係数を有する特殊なエポキシ樹脂系組
成物によって半導体素子を樹脂封止して得られている。
したがって、このものは、半田実装におけるような過酷
な条件下においてもパッケージクラックを生じることな
く、優れた耐湿信頼性を備えている。特に、薄形フラッ
トパッケージの表面実装等において高い信頼性を有し最
適である。また、上記特殊なエポキシ樹脂系組成物とし
て、前記一般式（１）で表される特殊なエポキシ樹脂
と、前記一般式（２）で表されるシラン化合物と一般式
（３）で表されるフェノールアラルキル樹脂との予備反
応生成物とを用いて得られるエポキシ樹脂組成物を用い
ることが特に効果的である。
は、それ自身の硬化物が所定の曲げ強度，曲げ弾性率，
飽和吸水率，拡散係数を有する特殊なエポキシ樹脂系組
成物によって半導体素子を樹脂封止して得られている。
したがって、このものは、半田実装におけるような過酷
な条件下においてもパッケージクラックを生じることな
く、優れた耐湿信頼性を備えている。特に、薄形フラッ
トパッケージの表面実装等において高い信頼性を有し最
適である。また、上記特殊なエポキシ樹脂系組成物とし
て、前記一般式（１）で表される特殊なエポキシ樹脂
と、前記一般式（２）で表されるシラン化合物と一般式
（３）で表されるフェノールアラルキル樹脂との予備反
応生成物とを用いて得られるエポキシ樹脂組成物を用い
ることが特に効果的である。
【００５１】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
明する。
【００５２】まず、実施例に先立って下記の表１に示す
化合物を準備した。
化合物を準備した。
【００５３】
【表１】
【００５４】つぎに、上記表１のフェノール樹脂Ｃ，Ｄ
およびシラン化合物Ｅ，Ｆ，Ｇを下記の表２に示す割合
で配合し撹拌装置付きの反応容器に投入して同表に示す
反応条件で予備反応させて、脱気（１７０℃）すること
により反応生成物Ｊ〜Ｎを作製した。
およびシラン化合物Ｅ，Ｆ，Ｇを下記の表２に示す割合
で配合し撹拌装置付きの反応容器に投入して同表に示す
反応条件で予備反応させて、脱気（１７０℃）すること
により反応生成物Ｊ〜Ｎを作製した。
【００５５】
【表２】
【００５６】
【実施例１〜７、比較例１〜３】上記反応生成物Ｊ〜
Ｎ、エポキシ樹脂Ａ，Ｂおよびその他の添加剤を用いて
下記の表３〜表５に示す割合で配合し、ミキシングロー
ル機にかけて１００℃で１０分間混練し、シート状組成
物を得た。ついで、得られたシート状組成物を粉砕し、
目的とする粉末のエポキシ樹脂組成物を得た。
Ｎ、エポキシ樹脂Ａ，Ｂおよびその他の添加剤を用いて
下記の表３〜表５に示す割合で配合し、ミキシングロー
ル機にかけて１００℃で１０分間混練し、シート状組成
物を得た。ついで、得られたシート状組成物を粉砕し、
目的とする粉末のエポキシ樹脂組成物を得た。
【００５７】
【表３】
【００５８】
【表４】
【００５９】
【表５】
【００６０】つぎに、実施例１〜７および比較例１〜３
で得られた粉末状のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体
素子をトランスファー成形でモールドすることにより半
導体装置を得た。この半導体装置は、８０ピン四方向フ
ラットパッケージ（ＱＦＰ）（２０ｍｍ×１４ｍｍ×厚
み２．５ｍｍ）で、７ｍｍ×７ｍｍのダイボンドプレー
ト，６．５ｍｍ×６．５ｍｍのチップサイズを有するも
のである。このようにして得られた半導体装置につい
て、２６０℃下で半田浸漬を行いパッケージクラックが
発生するまでの８５℃／８５％ＲＨ下での限界吸湿時間
を測定した。また、上記エポキシ樹脂組成物を用いて、
厚み３ｍｍ×直径５０ｍｍの円板状の硬化体を作製（成
形条件：１７５℃，２分，７０ｋｇ／ｍｍ2 、アフター
キュアー：１７５℃，５時間）し、この円板状の硬化物
について８５℃×８５％ＲＨ下で５００時間吸湿させて
飽和吸水率を測定した。
で得られた粉末状のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体
素子をトランスファー成形でモールドすることにより半
導体装置を得た。この半導体装置は、８０ピン四方向フ
ラットパッケージ（ＱＦＰ）（２０ｍｍ×１４ｍｍ×厚
み２．５ｍｍ）で、７ｍｍ×７ｍｍのダイボンドプレー
ト，６．５ｍｍ×６．５ｍｍのチップサイズを有するも
のである。このようにして得られた半導体装置につい
て、２６０℃下で半田浸漬を行いパッケージクラックが
発生するまでの８５℃／８５％ＲＨ下での限界吸湿時間
を測定した。また、上記エポキシ樹脂組成物を用いて、
厚み３ｍｍ×直径５０ｍｍの円板状の硬化体を作製（成
形条件：１７５℃，２分，７０ｋｇ／ｍｍ2 、アフター
キュアー：１７５℃，５時間）し、この円板状の硬化物
について８５℃×８５％ＲＨ下で５００時間吸湿させて
飽和吸水率を測定した。
【００６１】さらに、硬化物の曲げ強度および曲げ弾性
率をＪＩＳ−Ｋ−６９１１，５．１７に準じて２６０℃
下で測定した。ついで、半導体素子と硬化物の接着力を
測定した。一方、エポキシ樹脂組成物の３０℃における
拡散係数Ｄｆ30および８５℃における拡散係数Ｄｆ85を
前記式によりそれぞれ測定した。これらの結果を下記の
表６，表７に示した。
率をＪＩＳ−Ｋ−６９１１，５．１７に準じて２６０℃
下で測定した。ついで、半導体素子と硬化物の接着力を
測定した。一方、エポキシ樹脂組成物の３０℃における
拡散係数Ｄｆ30および８５℃における拡散係数Ｄｆ85を
前記式によりそれぞれ測定した。これらの結果を下記の
表６，表７に示した。
【００６２】なお、上記接着力は、つぎのようにして測
定した。すなわち、上記エポキシ樹脂組成物を用い、図
３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、上面が直径ａ＝１
１ｍｍおよび下面が直径ｂ＝９ｍｍで、高さｈ＝１０ｍ
ｍの円錐台状硬化物１０を作製し、この円錐台状硬化物
１０の上面の中心に２ｍｍ×２ｍｍ×厚み０．４ｍｍの
半導体素子１１を搭載した。そして、この円錐台状硬化
物１０と半導体素子１１とのせん断接着力を測定した。
定した。すなわち、上記エポキシ樹脂組成物を用い、図
３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、上面が直径ａ＝１
１ｍｍおよび下面が直径ｂ＝９ｍｍで、高さｈ＝１０ｍ
ｍの円錐台状硬化物１０を作製し、この円錐台状硬化物
１０の上面の中心に２ｍｍ×２ｍｍ×厚み０．４ｍｍの
半導体素子１１を搭載した。そして、この円錐台状硬化
物１０と半導体素子１１とのせん断接着力を測定した。
【００６３】
【表６】
【００６４】
【表７】
【００６５】表６，表７の結果から、エポキシ樹脂組成
物硬化体の曲げ弾性率が６５ｋｇ／ｍｍ2 を上回り、し
かもＤｆ85／Ｄｆ30が１０を超えている比較例１品、曲
げ強度が０．６ｋｇ／ｍｍ2 を下回り、曲げ弾性率が６
５ｋｇ／ｍｍ2 を超えている比較例４品は、いずれもク
ラック発生限界吸湿時間が短い。また、比較例２品は、
通常のフェノール樹脂を用いているため、耐湿性に劣り
クラック発生限界吸湿時間が短い。これに対して、いず
れもエポキシ樹脂組成物硬化体の曲げ強度が０．６０ｋ
ｇ／ｍｍ2 以上、曲げ弾性率が６５ｋｇ／ｍｍ2 以下、
飽和吸水率が０．４０％以下で、しかもＤｆ30が６．０
×１０-7ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下、Ｄｆ85が５．０×１０-6
ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下で、さらにＤｆ85／Ｄｆ30が１０未
満である実施例品は、高い接着力を有し、耐湿性に優れ
かつ限界吸湿時間も長い。したがって、実施例品は耐湿
信頼性に優れ高温時の低応力性に優れていることがわか
る。
物硬化体の曲げ弾性率が６５ｋｇ／ｍｍ2 を上回り、し
かもＤｆ85／Ｄｆ30が１０を超えている比較例１品、曲
げ強度が０．６ｋｇ／ｍｍ2 を下回り、曲げ弾性率が６
５ｋｇ／ｍｍ2 を超えている比較例４品は、いずれもク
ラック発生限界吸湿時間が短い。また、比較例２品は、
通常のフェノール樹脂を用いているため、耐湿性に劣り
クラック発生限界吸湿時間が短い。これに対して、いず
れもエポキシ樹脂組成物硬化体の曲げ強度が０．６０ｋ
ｇ／ｍｍ2 以上、曲げ弾性率が６５ｋｇ／ｍｍ2 以下、
飽和吸水率が０．４０％以下で、しかもＤｆ30が６．０
×１０-7ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下、Ｄｆ85が５．０×１０-6
ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下で、さらにＤｆ85／Ｄｆ30が１０未
満である実施例品は、高い接着力を有し、耐湿性に優れ
かつ限界吸湿時間も長い。したがって、実施例品は耐湿
信頼性に優れ高温時の低応力性に優れていることがわか
る。
【図１】従来の半導体装置のパッケージクラック発生状
況を説明する縦断面図である。
況を説明する縦断面図である。
【図２】他の従来の半導体装置のパッケージクラック発
生状況を説明する縦断面図である。
生状況を説明する縦断面図である。
【図３】（Ａ）は実施例および比較例での半導体素子と
エポキシ樹脂組成物の硬化物との接着力の測定方法を説
明する平面図、（Ｂ）はその正面図である。
エポキシ樹脂組成物の硬化物との接着力の測定方法を説
明する平面図、（Ｂ）はその正面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長沢 徳 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日 東電工株式会社 内 (72)発明者 西岡 務 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日 東電工株式会社 内 (72)発明者 伊藤 達志 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日 東電工株式会社 内 (56)参考文献 特開 昭63−77922（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−251419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−274164（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−93155（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−198618（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−268711（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/29,23/31 C08L 63/00 C08G 59/18
Claims (2)
- 【請求項１】 下記の（Ａ）成分および（Ｂ）成分を必
須成分とするエポキ樹脂系組成物の硬化体であって、下
記の特性（ａ）〜（ｄ）を備えたエポキシ樹脂系組成物
硬化体により半導体素子が封止されてなる半導体装置。（Ａ）下記の一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂。 【化１】 （Ｂ）下記の一般式（II）で表されるノボラック樹脂。 【化２】 （ａ）硬化体の曲げ強度が、２６０℃で０．６ｋｇ／ｍ
ｍ2 以上。 （ｂ）硬化体の曲げ弾性率が、２６０℃で６５ｋｇ／ｍ
ｍ2 以下。 （ｃ）硬化体の飽和吸水率が、８５℃／８５％ＲＨ雰囲
気下で０．４重量％以下。 （ｄ）硬化体の３０℃における拡散係数（Ｄｆ30) が、
Ｄｆ30＝６．０×１０-7ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下で、８５℃
における拡散係数（Ｄｆ85）が、Ｄｆ85＝５．０×１０
-6ｍｍ2 ／ｓｅｃ以下であり、かつ上記拡散係数Ｄｆ30
およびＤｆ85の比が下記の不等式を満足させるエポキシ
樹脂系組成物硬化体。 Ｄｆ85／Ｄｆ30＜１０．０ - 【請求項２】 エポキ樹脂系組成物が無機質充填剤を含
有する請求項１記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7031076A JP2824026B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7031076A JP2824026B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 半導体装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1293615A Division JPH03154368A (ja) | 1989-11-10 | 1989-11-10 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07312401A JPH07312401A (ja) | 1995-11-28 |
| JP2824026B2 true JP2824026B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=12321352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7031076A Expired - Lifetime JP2824026B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2824026B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6377922A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-08 | Fujitsu Ltd | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
| JPH06104712B2 (ja) * | 1987-04-08 | 1994-12-21 | 東レ株式会社 | 半導体封止用樹脂組成物 |
| JPS63274164A (ja) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Hitachi Ltd | 樹脂封止型半導体装置 |
| JPH0193155A (ja) * | 1987-10-05 | 1989-04-12 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 樹脂封止型半導体装置 |
| JP2550635B2 (ja) * | 1988-02-03 | 1996-11-06 | 三菱電機株式会社 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
| JPH062799B2 (ja) * | 1988-04-20 | 1994-01-12 | 住友ベークライト株式会社 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
-
1995
- 1995-02-20 JP JP7031076A patent/JP2824026B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07312401A (ja) | 1995-11-28 |
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