JP2837538B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- epoxy resin
- semiconductor device
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、信頼性に優れた半導体装置に関するもの
である。
である。
トランジスター,IC,LSI等の半導体素子は、従来、セ
ラミツクパツケージ等によつて封止され、半導体装置化
されていたが、最近では、コスト，量産性の観点から、
プラスチツクパツケージを用いた封止樹脂が主流になつ
ている。この種の封止樹脂には、従来から、エポキシ樹
脂が使用されており良好な成績を収めている。しかしな
がら、半導体分野の技術革新によつて集積度の向上とと
もに素子サイズの大形化，配線の微細化が進み、パツケ
ージも小形化，薄形化する傾向にあり、これにともなつ
て封止材料に対してより以上の信頼性（得られる半導体
装置の熱応力の低減，耐湿信頼性，耐熱衝撃試験に対す
る信頼性など）の向上が要望されている。特に、近年、
半導体素子サイズは益々大形化する傾向にあり、半導体
封止の性能を評価する加速試験である熱サイクル試験
（TCTテスト）に対するより以上の耐熱信頼性が要求さ
れている。また、半導体パツケージの実装方法として表
面実装が主流になつてきており、このために半導体パツ
ケージを吸湿させた上で半田溶融液に浸漬してもパツケ
ージにクラツクやふくれが発生しないという特性が要求
されている。しかしながら、従来より使用されてきたク
レゾールノボラツク型エポキシ樹脂とノボラツク型フエ
ノール樹脂系を含有するエポキシ樹脂組成物では、耐熱
信頼性および耐半田性の効果が充分ではなかつた。
ラミツクパツケージ等によつて封止され、半導体装置化
されていたが、最近では、コスト，量産性の観点から、
プラスチツクパツケージを用いた封止樹脂が主流になつ
ている。この種の封止樹脂には、従来から、エポキシ樹
脂が使用されており良好な成績を収めている。しかしな
がら、半導体分野の技術革新によつて集積度の向上とと
もに素子サイズの大形化，配線の微細化が進み、パツケ
ージも小形化，薄形化する傾向にあり、これにともなつ
て封止材料に対してより以上の信頼性（得られる半導体
装置の熱応力の低減，耐湿信頼性，耐熱衝撃試験に対す
る信頼性など）の向上が要望されている。特に、近年、
半導体素子サイズは益々大形化する傾向にあり、半導体
封止の性能を評価する加速試験である熱サイクル試験
（TCTテスト）に対するより以上の耐熱信頼性が要求さ
れている。また、半導体パツケージの実装方法として表
面実装が主流になつてきており、このために半導体パツ
ケージを吸湿させた上で半田溶融液に浸漬してもパツケ
ージにクラツクやふくれが発生しないという特性が要求
されている。しかしながら、従来より使用されてきたク
レゾールノボラツク型エポキシ樹脂とノボラツク型フエ
ノール樹脂系を含有するエポキシ樹脂組成物では、耐熱
信頼性および耐半田性の効果が充分ではなかつた。
この発明は、耐半田性に優れた半導体装置の提供を目
的とする。
的とする。
この発明の半導体装置は、下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分
を含有しているエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子
を封止する構成をとる。
を含有しているエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子
を封止する構成をとる。
（Ａ）下記の一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂。
〔式（Ｉ）において、ｎ＝０〜８である。〕 （Ｂ）下記の一般式（II）で表されるノボラック型化合
物および下記の一般式（III）で表されるノボラツク型
化合物の少なくとも一方からなる硬化剤。
物および下記の一般式（III）で表されるノボラツク型
化合物の少なくとも一方からなる硬化剤。
（Ｃ）無機質充填剤。
本発明者らは、耐半田性の向上を実現するために一連
の研究を重ねた。その結果、特定のエポキシ樹脂と、特
定のナフトール（あるいはジナフトール）を有するノボ
ラツク型化合物を用いて得られる半導体装置が、耐半田
性に優れるようになることを見いだしこの発明に到達し
た。
の研究を重ねた。その結果、特定のエポキシ樹脂と、特
定のナフトール（あるいはジナフトール）を有するノボ
ラツク型化合物を用いて得られる半導体装置が、耐半田
性に優れるようになることを見いだしこの発明に到達し
た。
つぎに、この発明を詳細に説明する。
この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物は、特定の
エポキシ樹脂（Ａ成分）と、特定の硬化剤（Ｂ成分）
と、無機質充填剤（Ｃ成分）とを用いて得られるもので
あり、通常、粉末状あるいはこれを打錠したタブレツト
状になつている。
エポキシ樹脂（Ａ成分）と、特定の硬化剤（Ｂ成分）
と、無機質充填剤（Ｃ成分）とを用いて得られるもので
あり、通常、粉末状あるいはこれを打錠したタブレツト
状になつている。
この発明に用いられる上記特定のエポキシ樹脂（Ａ成
分）は、上記一般式（Ｉ）で表されるものであり、例え
ばつぎのようにして製造することができる。すなわち、
ビスヒドロキシビフェニルまたはそのメチル化物と、過
剰のエピハロヒドリンとをアルカリ金属水酸化物の共沈
化に反応させることにより上記ビスヒドロキシビフエニ
ルまたはそのメチル化物へのエピハロヒドリンの付加反
応と、エポキシ環を形成する閉環反応とを同時に行うこ
とにより製造することができる。上記式（Ｉ）におい
て、好ましくはｎ＝０〜１である。また、エポキシ樹脂
成分には、上記一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂
（Ａ成分）以外に通常用いられるエポキシ樹脂、例えば
ノボラツク型エポキシ樹脂等を併用することも可能であ
る。上記通常のエポキシ樹脂を併用する場合は、エポキ
シ樹脂成分全体の50重量％（以下「％」と略す）以下に
設定するのが好ましい。
分）は、上記一般式（Ｉ）で表されるものであり、例え
ばつぎのようにして製造することができる。すなわち、
ビスヒドロキシビフェニルまたはそのメチル化物と、過
剰のエピハロヒドリンとをアルカリ金属水酸化物の共沈
化に反応させることにより上記ビスヒドロキシビフエニ
ルまたはそのメチル化物へのエピハロヒドリンの付加反
応と、エポキシ環を形成する閉環反応とを同時に行うこ
とにより製造することができる。上記式（Ｉ）におい
て、好ましくはｎ＝０〜１である。また、エポキシ樹脂
成分には、上記一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂
（Ａ成分）以外に通常用いられるエポキシ樹脂、例えば
ノボラツク型エポキシ樹脂等を併用することも可能であ
る。上記通常のエポキシ樹脂を併用する場合は、エポキ
シ樹脂成分全体の50重量％（以下「％」と略す）以下に
設定するのが好ましい。
上記Ｂ成分が特定の硬化剤は、上記一般式（II）およ
び（III）で表される硬化剤であり、単独でまたは併せ
て用いられる。そして、１分子中の水酸基数として２〜
６のものが好ましい。すなわち、水酸基数が６を超える
と、エポキシ樹脂組成物の粘度が高くなり、流動性が低
下し成形性が劣化するからである。上記特定の硬化剤
（Ｂ成分）は、例えばつぎのようにして製造することが
できる。すなわち、酸性触媒（例えばシユウ酸）をホル
マリンに溶解した液をナフトールに加え、沸点まで加熱
し、さらに30分〜２時間後、塩酸を加え数十分加熱した
後冷却する。さらに、110〜120℃で２〜３時間脱水する
ことにより上記特定の硬化剤を製造することができる。
び（III）で表される硬化剤であり、単独でまたは併せ
て用いられる。そして、１分子中の水酸基数として２〜
６のものが好ましい。すなわち、水酸基数が６を超える
と、エポキシ樹脂組成物の粘度が高くなり、流動性が低
下し成形性が劣化するからである。上記特定の硬化剤
（Ｂ成分）は、例えばつぎのようにして製造することが
できる。すなわち、酸性触媒（例えばシユウ酸）をホル
マリンに溶解した液をナフトールに加え、沸点まで加熱
し、さらに30分〜２時間後、塩酸を加え数十分加熱した
後冷却する。さらに、110〜120℃で２〜３時間脱水する
ことにより上記特定の硬化剤を製造することができる。
上記Ａ成分の特定のエポキシ樹脂とＢ成分の特定の硬
化剤の配合比は、上記エポキシ樹脂中のエポキシ基１当
量当たり硬化剤中の水酸基が0.8〜1.2当量となるように
配合することが好ましい。
化剤の配合比は、上記エポキシ樹脂中のエポキシ基１当
量当たり硬化剤中の水酸基が0.8〜1.2当量となるように
配合することが好ましい。
上記Ｃ成分の無機質充填剤としては、特に限定するも
のではなく、一般に用いられている石英ガラス粉末，タ
ルク，シリカ粉末およびアルミナ粉末等があげられる。
特にシリカ粉末が好適である。このような無機質充填剤
の含有量は、無機質充填剤の種類により異なるが、一般
にシリカ粉末の場合、エポキシ樹脂組成物全体の50％以
上に設定するのが好ましい。より好ましくは70％以上で
あり、特に好ましくは80％である。
のではなく、一般に用いられている石英ガラス粉末，タ
ルク，シリカ粉末およびアルミナ粉末等があげられる。
特にシリカ粉末が好適である。このような無機質充填剤
の含有量は、無機質充填剤の種類により異なるが、一般
にシリカ粉末の場合、エポキシ樹脂組成物全体の50％以
上に設定するのが好ましい。より好ましくは70％以上で
あり、特に好ましくは80％である。
この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物には、上記
Ａ〜Ｃ成分と、それ以外に必要に応じて低応力材，硬化
促進剤，難燃剤，離型剤，着色剤およびカツプリング剤
を所定の割合で配合することができる。
Ａ〜Ｃ成分と、それ以外に必要に応じて低応力材，硬化
促進剤，難燃剤，離型剤，着色剤およびカツプリング剤
を所定の割合で配合することができる。
上記低応力材としては、一般にシリコーンゴムやオレ
フインゴム等が用いられる。
フインゴム等が用いられる。
上記硬化促進剤としては、有機過酸化物，アゾ化合物
等のラジカル開始剤や、三級アミン類，イミダゾール
類，四級アンモニウム塩、有機ホスフイン化合物，ルイ
ス酸，ルイス酸錯体等があげられる。
等のラジカル開始剤や、三級アミン類，イミダゾール
類，四級アンモニウム塩、有機ホスフイン化合物，ルイ
ス酸，ルイス酸錯体等があげられる。
上記離型剤としては、高級脂肪族パラフイン，高級脂
肪族エステル，天然ワツクス，合成ワツクスがあげら
れ、上記難燃剤としては、リン系化合物が、また着色剤
としてはカーボンブラツク等があげられる。
肪族エステル，天然ワツクス，合成ワツクスがあげら
れ、上記難燃剤としては、リン系化合物が、また着色剤
としてはカーボンブラツク等があげられる。
また、上記カツプリング剤としては、シラン系，チタ
ネート系，アルミ系カツプリング剤等があげられる。
ネート系，アルミ系カツプリング剤等があげられる。
この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物は、例えば
つぎのようにして製造することができる。すなわち、上
記Ａ〜Ｃ成分と必要に応じて上記低応力材，硬化促進
剤，難燃剤，離型剤，着色剤およびカツプリング剤を所
定の割合で配合する。ついで、これらの混合物をミキシ
ングロール機等の混練機にかけ、加熱状態で溶融混練し
てこれを室温に冷却した後、公知の手段によつて粉砕
し、必要に応じて打錠するという一連の工程によつて目
的とするエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
つぎのようにして製造することができる。すなわち、上
記Ａ〜Ｃ成分と必要に応じて上記低応力材，硬化促進
剤，難燃剤，離型剤，着色剤およびカツプリング剤を所
定の割合で配合する。ついで、これらの混合物をミキシ
ングロール機等の混練機にかけ、加熱状態で溶融混練し
てこれを室温に冷却した後、公知の手段によつて粉砕
し、必要に応じて打錠するという一連の工程によつて目
的とするエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
このようなエポキシ樹脂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
フアー成形等の公知のモールド法によつて行うことがで
きる。
の封止は、特に限定するものではなく、通常のトランス
フアー成形等の公知のモールド法によつて行うことがで
きる。
以上のように、この発明の半導体装置は、エポキシ樹
脂（Ａ成分）と、新規の硬化剤（Ｂ成分）と、無機質充
填剤（Ｃ成分）とを含有する特殊なエポキシ樹脂組成物
を用いて封止されているために、耐熱信頼性を有し、TC
Tテストで評価される特性が向上して長寿命になる。ま
た、吸湿後、半田溶融液に浸漬した場合においてもパッ
ケージクラツクが発生しにくい。特に、上記特殊なエポ
キシ樹脂組成物による封止により、８ピン以上、特に16
ピン以上の、もしくは半導体素子の長辺が4mm以上の大
形の半導体装置において、上記のような高信頼性が得ら
れるようになるのであり、これが大きな特徴である。
脂（Ａ成分）と、新規の硬化剤（Ｂ成分）と、無機質充
填剤（Ｃ成分）とを含有する特殊なエポキシ樹脂組成物
を用いて封止されているために、耐熱信頼性を有し、TC
Tテストで評価される特性が向上して長寿命になる。ま
た、吸湿後、半田溶融液に浸漬した場合においてもパッ
ケージクラツクが発生しにくい。特に、上記特殊なエポ
キシ樹脂組成物による封止により、８ピン以上、特に16
ピン以上の、もしくは半導体素子の長辺が4mm以上の大
形の半導体装置において、上記のような高信頼性が得ら
れるようになるのであり、これが大きな特徴である。
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
まず、硬化剤として下記の第１表に示す硬化剤樹脂ａ
〜ｄを準備した。
〜ｄを準備した。
〔実施例１〜20、比較例１〜３〕 エポキシ樹脂Ａとして、前記一般式（Ｉ）において、
ｎ＝０のもの、すなわちテトラメチルヒドロキシビフエ
ニルジグリシジルエーテルを用いた。このエポキシ樹脂
Ａは、エポキシ当量が195、軟化点は107℃である。ま
た、エポキシ樹脂Ｂとして、前記一般式（Ｉ）におい
て、ｎ＝１のもの、すなわち、ビス−1,3−（６−グリ
シジルオキシ−2,5,7,10−テトラメチルビフエニルオキ
シ−２−ハイドロオキシプロパン）を用いた。このエポ
キシ樹脂Ｂは、エポキシ当量が341、軟化点は115℃であ
る。つぎに、上記エポキシ樹脂A,エポキシ樹脂Ｂおよび
下記の第２表に示す成分を同表に示す割合で配合し、ミ
キシングロール機（温度100℃）で３分間溶融混練を行
い、冷却固化後粉砕して目的とする粉末状エポキシ樹脂
組成物を得た。
ｎ＝０のもの、すなわちテトラメチルヒドロキシビフエ
ニルジグリシジルエーテルを用いた。このエポキシ樹脂
Ａは、エポキシ当量が195、軟化点は107℃である。ま
た、エポキシ樹脂Ｂとして、前記一般式（Ｉ）におい
て、ｎ＝１のもの、すなわち、ビス−1,3−（６−グリ
シジルオキシ−2,5,7,10−テトラメチルビフエニルオキ
シ−２−ハイドロオキシプロパン）を用いた。このエポ
キシ樹脂Ｂは、エポキシ当量が341、軟化点は115℃であ
る。つぎに、上記エポキシ樹脂A,エポキシ樹脂Ｂおよび
下記の第２表に示す成分を同表に示す割合で配合し、ミ
キシングロール機（温度100℃）で３分間溶融混練を行
い、冷却固化後粉砕して目的とする粉末状エポキシ樹脂
組成物を得た。
以上の実施例および比較例によつて得られたエポキシ
樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスフアー成形
（条件:175℃×２分、175℃×５時間後硬化）すること
により半導体装置を得た。このパツケージは、80ピンク
オツドフラツトパツケージ（Quad Flat Package）（8
0ピンQFP,20×14×2mm）であり、ダイパツドサイズは８
×8mmである。
樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスフアー成形
（条件:175℃×２分、175℃×５時間後硬化）すること
により半導体装置を得た。このパツケージは、80ピンク
オツドフラツトパツケージ（Quad Flat Package）（8
0ピンQFP,20×14×2mm）であり、ダイパツドサイズは８
×8mmである。
このようにして得られた半導体装置について、MIL−S
TD−883Cに準じるTCTテストおよび半田試験を行つた。
上記TCTテストは、パツケージサイズが80ピンQFPの20×
14×2mmであり、ダイパツドサイズ８×8mmのパツケージ
を用い、サイクル数1000,2000,3000で−50℃/5分〜150
℃/5分の繰り返しテストである。また、上記半田試験
は、TCTテストと同じパツケージを85℃/85％相対湿度の
高温槽中に放置して吸湿させた後に、260℃の半田溶融
液に10秒間浸漬する試験である。この結果を下記の第３
表に示した。
TD−883Cに準じるTCTテストおよび半田試験を行つた。
上記TCTテストは、パツケージサイズが80ピンQFPの20×
14×2mmであり、ダイパツドサイズ８×8mmのパツケージ
を用い、サイクル数1000,2000,3000で−50℃/5分〜150
℃/5分の繰り返しテストである。また、上記半田試験
は、TCTテストと同じパツケージを85℃/85％相対湿度の
高温槽中に放置して吸湿させた後に、260℃の半田溶融
液に10秒間浸漬する試験である。この結果を下記の第３
表に示した。
第３表の結果から、実施例品の耐熱信頼性および半田
溶融液への浸漬時の耐クラツク性が比較例である従来品
に比べて著しく優れていることが明らかになつた。
溶融液への浸漬時の耐クラツク性が比較例である従来品
に比べて著しく優れていることが明らかになつた。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/28 - 23/30 C08G 59/24 - 59/62
Claims (5)
- 【請求項１】下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有している
エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなる
半導体装置。 （Ａ）下記の一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂。 （Ｂ）下記の一般式（II）で表されるノボラツク型化合
物および下記の一般式（III）で表されるノボラツク型
化合物の少なくとも一方からなる硬化剤。 （Ｃ）無機質充填剤。 - 【請求項２】下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有している
半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 （Ａ）下記の一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂。 （Ｂ）下記の一般式（II）で表されるノボラツク型化合
物および下記の一般式（III）で表されるノボラツク型
化合物の少なくとも一方からなる硬化剤。 （Ｃ）無機質充填剤。 - 【請求項３】長辺が4mm以上の半導体素子を用いる請求
項（１）記載の半導体装置。 - 【請求項４】半導体装置が８ピン以上のものである請求
項（１）記載の半導体装置。 - 【請求項５】半導体装置が16ピン以上のものである請求
項（１）記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33663190A JP2837538B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33663190A JP2837538B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04199856A JPH04199856A (ja) | 1992-07-21 |
| JP2837538B2 true JP2837538B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=18301158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33663190A Expired - Lifetime JP2837538B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2837538B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3428699B2 (ja) * | 1993-09-24 | 2003-07-22 | ジャパンエポキシレジン株式会社 | エポキシ樹脂組成物 |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP33663190A patent/JP2837538B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04199856A (ja) | 1992-07-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
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