JP2927817B2

JP2927817B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP2927817B2
Application number: JP12746089A
Authority: JP
Inventors: 悟志奥田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH02305454A

Description

【発明の詳細な説明】〔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。

〔従来の技術〕

トランジスタ,IC,LSI等の半導体素子は、通常セラミ
ツクパツケージもしくはプラスチツクパツケージ等によ
り封止され、半導体装置化されている。上記セラミツク
パツケージは、構成材料そのものが耐熱性を有し、耐透
湿性にも優れているため、信頼性の高い封止が可能であ
る。しかしながら、構成材料が比較的高価なものである
ことと、量産性に劣る欠点があるため、最近では上記プ
ラスチツクパツケージを用いた樹脂封止が主流になつて
いる。さらに、この種のプラスチツクパツケージ材料に
は、従来からエポキシ樹脂組成物が用いられている。

しかしながら、半導体分野の技術革新はめざましく、
最近では、集積度の向上とともに、素子サイズの大形
化，配線の微細化が進む反面、パツケージ形状の小形
化，薄形化が進むようになつており、これに伴って、封
止材料に対して、より以上の信頼性の向上が要望されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

なかでも、パツケージの小形化および薄形化にともな
いパツケージ内への水分の浸入が容易になつている。ま
た、半導体素子のパツケージ実装において、表面実装が
行われるようになり、実装時にパツケージ全体が半田浸
漬されたり、半田リフロー炉により赤外線加熱されたり
して、半導体装置が大きく熱衝撃を受ける傾向にある。
そして、熱衝撃を受けた結果、パツケージとリードフレ
ームとの界面に隙間が生じ、この隙間から水分が浸入す
るという現象も発生している。このようなパッケージ内
への水分の浸入にともない、従来からのエポキシ樹脂組
成物を用いて樹脂封止された半導体装置は、封止樹脂中
に含有される不純物イオンが活性化され、半導体素子表
面の配線部分の腐食を主体として不良を発生している。
このようなことから、耐湿性を一層向上させた封止樹脂
の開発が要望されている。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、
耐湿信頼性に優れた半導体装置の提供をその目的とす
る。

〔問題点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）〜（Ｃ）成分を含有するエポキシ樹脂
組成物を用いて半導体素子を封止するという構成をと
る。

（Ａ）軟化点50〜130℃のノボラツク型エポキシ樹脂。

（Ｂ）軟化点50〜130℃のノボラツク型フエノール樹
脂。

（Ｃ）分子量300〜500の環状ジメチルシロキサン。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、上記エポキシ樹脂組成物か
らなる封止樹脂の耐湿性を向上させることを目的として
一連の研究を重ねた。その結果、上記耐湿性向上のため
には上記それぞれ特定の軟化点を有するノボラツク型エ
ポキシ樹脂（Ａ成分）およびノボラツク型フエノール樹
脂（Ｂ成分）を用い、さらに特定の分子量を有する環状
ジメチルシロキサン（Ｃ成分）を撥水剤として配合する
と、上記Ｃ成分が予め半導体素子全体を被覆保護しこの
撥水作用により水分の浸入による素子の腐食が防止され
る。その結果、半導体装置の耐湿信頼性が著しく向上す
ることを見出しこの発明に到達した。

この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物は、特定の
軟化点を有するノボラツク型エポキシ樹脂（Ａ成分）
と、特定の軟化点を有するノボラツク型フエノール樹脂
（Ｂ成分）と、特定の分子量を有する環状ジメチルシロ
キサン（Ｃ成分）とを用いて得られるものであり、通
常、粉末状もしくはそれを打錠したタブレツト状になつ
ている。

上記Ａ成分の特定の軟化点を有するノボラツク型エポ
キシ樹脂としては、軟化点が50〜130℃を有するもので
あれば特に制限するものではなく、例えばクレゾールノ
ボラツク型エポキシ樹脂，フエノールノボラツク型エポ
キシ樹脂等が適宜用いられる。これらの樹脂のなかで
も、特にノボラツク型エポキシ樹脂が好ましく、なかで
もエポキシ当量180〜250のものが好適に用いられる。

上記Ａ成分のエポキシ樹脂とともに用いるＢ成分の特
定の軟化点を有するノボラツク型フエノール樹脂は、上
記エポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、軟
化点が50〜130℃を有するものであれば特に制限するも
のではなく、フエノールノボラツク樹脂，クレゾールノ
ボラツク樹脂等が好適に用いられる。

上記Ａ成分のノボラツク型エポキシ樹脂とＢ成分のノ
ボラツク型フエノール樹脂との配合比は、上記Ａ成分の
ノボラツク型エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量当たり
Ｂ成分のノボラツク型フエノール樹脂中の水酸基が0.5
〜2.0となるように配合することが好適である。

そして、上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられる
Ｃ成分の特定の分子量を有する環状ジメチルシロキサン
は、撥水剤として作用するものであり、下記の構造式を
有する分子量300〜500の４〜６量体の環状ジメチルシロ
キサンが用いられる。すなわち、本発明において、上記
Ｃ成分の分式量300〜500を有する環状ジメチルシロキサ
ンにおける分子量300〜500とは、用いられる４〜６量体
の各環状ジメチルシロキサン個々の分子量そのものを指
す。上記環状ジメチルシロキサンは、従来公知の製法に
より得られるものである。

上記Ｃ成分の特定の分子量を有する環状ジメチルシロ
キサンの配合量は、エポキシ樹脂組成物全体の0.01〜0.
08重量％（以下「％」と略す）の割合に設定するのが好
ましく、より好適なのは0.01〜0.03％である。すなわ
ち、上記Ｃ成分の配合量が0.01％未満では得られる封止
樹脂の充分な耐湿性向上の効果がみられず、逆に0.08％
を超えると封止樹脂の離型性およびパッケージの外観性
が低下するとともにパツケージ表面の捺印性も低下する
傾向がみられるからである。

なお、上記環状ジメチルシロキサンの分子量はポリス
チレンを基準物質とし、展開溶媒としてトルエンを用い
るゲルパーミユーシヨンクロマトグラフイーにより求め
られる重量平均分子量を示している。

さらに、上記Ｃ成分の分子量300〜500の環状ジメチル
シロキサンとともに、ポリエチレン系ワツクス等のワツ
クスを併用することができる。上記ワツクスを併用する
ことにより一層耐湿性の向上が図られる。

また、この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物に
は、必要に応じて上記Ａ〜Ｃ成分以外に従来から用いら
れている各種硬化促進剤を用いることができる。

上記各種硬化促進剤としては、下記に示すような三級
アミン，四級アンモニウム塩，イミダゾール類およびホ
ウ素化合物等があげられ、これらは単独でもしくは併せ
て用いられる。

三級アミントリエタノールアミン、テトラメチルヘキサンジアミ
ン、トリエチレンジアミン、ジメチルアニリン、ジメチ
ルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、2,4,
6−（ジメチルアミノメチル）フエノール、N,N′−ジメ
チルピペラジン、ピリジン、ピコリン、1,8−ジアザ−
ビシクロ（5,4,0）ウンデセン−７、ベンジルジメチル
アミン、２−（ジメチルアミノ）メチルフエノール四級アンモニウム塩ドデシルトリメチルアンモニウムアイオダイド、セチ
ルトリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルジメチ
ルテトラブチルアンモニウムクロライド、ステアリルト
リメチルアンモニウムクロライドイミダゾール類２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾー
ル、２−エチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチ
ルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイ
ミダゾールホウ素化合物テトラフエニルボロン、テトラフエニルボレート、Ｎ
−メチルモルホリンテトラフエニルボレートさらに、上記各種硬化促進剤以外に、無機質充填剤、
三酸化アンチモン、ハロゲン系化合物等の難燃剤や顔
料、シランカツプリング剤等のカツプリング剤を用いる
ことができる。

上記無機質充填剤としては、特に限定するものではな
く、一般に用いられる石英ガラス粉末，タルク，シリカ
粉末，アルミナ粉末等が適宜用いられる。

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、Ａ
成分の特定の軟化点を有するノボラツク型エポキシ樹脂
とＢ成分の特定の軟化点を有するノボラツク型フエノー
ル樹脂とＣ成分の特定の分子量を有する環状ジメチルシ
ロキサンおよび必要に応じて硬化促進剤，無機質充填
剤，難燃剤，その他の添加剤等とを配合し、この配合物
を、例えばミキシングロール機等の混練機にかけて加熱
状態で混練して半硬化状のエポキシ樹脂組成物を作製す
る。つぎに、これを室温に冷却したのち公知の手段によ
り粉砕し、さらに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。

このようなエポキシ樹脂組成物を用いての半導体装置
の封止は特に限定されるものではなく、通常の方法、例
えば、トランスフアー成形等の公知の方法により行うこ
とができる。

このようにして得られる半導体装置は、エポキシ樹脂
組成物の主成分となる特定の軟化点を有するノボラツク
型エポキシ樹脂（Ａ成分）と、特定の軟化点を有するノ
ボラツク型フエノール樹脂（Ｂ成分）と、さらに特定の
分子量を有する環状ジメチルシロキサン（Ｃ成分）の撥
水剤としての作用により、極めて優れた耐湿信頼性を備
えている。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の半導体装置は、上記のよう
な特定のエポキシ樹脂、フエノール樹脂および特定の分
子量を有する環状ジメチルシロキサンを含有しているエ
ポキシ樹脂組成物により封止されており、半導体素子全
体が上記環状ジメチルシロキサンにより被覆保護されそ
の撥水作用により水分浸入による半導体素子の腐食が防
止されるため、優れた耐湿信頼性を有している。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜３、比較例〕後記の第１表に示す原料を同表に示す割合で配合し、
この配合物を加熱ロール熱（温度120℃）で５分間混練
したのち冷却粉砕し、粉末状のエポキシ樹脂組成物を得
た。

つぎに、以上の実施例および比較列によつて得られた
粉末状のエポキシ樹脂組成物を用い、アルミニウム電極
が蒸着されたシリコンチツプからなる半導体素子をトラ
ンスフアー成形（トランスフアー成形条件：成形圧力70
kg/cm²,成形温度175℃，成形時間２分）でモールドする
ことより半導体装置を得た。このようにして得られた半
導体装置について耐湿特性を測定し、その結果を後記の
第２表に示した。なお、上記耐湿特性は、下記に示す試
験方法により測定した。

《耐湿特性》まず、上記のようにして作製された半導体装置を各50
個用意し、この半導体素子上のアルミニウム配線の抵抗
値を測定した。つぎに、この半導体装置を温度121℃,2
気圧の加圧水蒸気密閉容器内に一定時間放置したのち、
取り出して再びアルミニウム配線の抵抗値を測定した。
放置後の抵抗値が初期の抵抗値と比較して150％以上の
ものを不良品とし、試料50個に対する不良品の個数を示
した。

第２表の結果から、実施例品は比較例品に比べて不良
品が発生していない、または長時間の放置においても僅
かである。このことから、、実施例品は、耐湿信頼性に
優れていることがわかる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有するエポ
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）軟化点50〜130℃のノボラツク型エポキシ樹脂。（Ｂ）軟化点50〜130℃のノボラツク型フエノール樹
脂。（Ｃ）分子量300〜500の環状ジメチルシロキサン。
【請求項２】上記（Ｃ）成分である環状ジメチルシロキ
サンの含有量がエポキシ樹脂組成物全体の0.01〜0.8重
量％に設定されている請求項（１）記載の半導体装置。
【請求項３】下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する半導
体封止用エポキシ樹脂組成物。（Ａ）軟化点50〜130℃のノボラツク型エポキシ樹脂。（Ｂ）軟化点50〜130℃のノボラツク型フエノール樹
脂。（Ｃ）分子量300〜500の環状ジメチルシロキサン。
【請求項４】上記（Ｃ）成分である環状ジメチルシロキ
サンの含有量がエポキシ樹脂組成物全体の0.01〜0.08重
量％に設定されている請求項（３）記載の半導体封止用
エポキシ樹脂組成物。