JP3088435B2 - 半導体装置 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エポキシ樹脂組成物で封止された樹脂封
止型半導体装置で、優れた半田耐熱性を有し、また、高
温雰囲気中における優れた信頼性を保持する半導体装置
に関するものである。
止型半導体装置で、優れた半田耐熱性を有し、また、高
温雰囲気中における優れた信頼性を保持する半導体装置
に関するものである。
トランジスタ,IC,LSI等の半導体素子は、通常、エポ
キシ樹脂組成物を用いて封止され半導体装置化されてい
る。この種のパツケージの代表例としては、従来からデ
ユアルインラインパツケージ（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つ
ている。
キシ樹脂組成物を用いて封止され半導体装置化されてい
る。この種のパツケージの代表例としては、従来からデ
ユアルインラインパツケージ（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つ
ている。
最近は、LSIチツ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ツケージに代えて、
表面実装型パツケージが主流になつてきている。この種
のパツ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
つて固定するようになつている。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つて
おり、薄い，軽い，小さいという利点を備えており、し
たがつ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。
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ツケージに代えて、
表面実装型パツケージが主流になつてきている。この種
のパツ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
つて固定するようになつている。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つて
おり、薄い，軽い，小さいという利点を備えており、し
たがつ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。
ところが、上記のような表面実装型パツケージを用い
た半導体装置において表面実装前にパツケージ自体が吸
湿している場合には、半田実装時に水分の蒸気圧によつ
て、パツケージにクラツクが生じるという問題がある。
すなわち、第１図に示すような表面実装型半導体装置に
おいて、水分は矢印Ａのように封止樹脂１を通つて、パ
ツケージ３内に侵入し、主としてSi−チツプ７の表面や
ダイボンドパツド４の裏面に滞溜する。そして、ベーパ
ーフエーズソルダリング等の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、その蒸気圧により、第２図に示すように、ダイボン
ドパツド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ツケージ３にクラツク６を生
じさせる。第１図および第２図において、８はボンデイ
ングワイヤーである。
た半導体装置において表面実装前にパツケージ自体が吸
湿している場合には、半田実装時に水分の蒸気圧によつ
て、パツケージにクラツクが生じるという問題がある。
すなわち、第１図に示すような表面実装型半導体装置に
おいて、水分は矢印Ａのように封止樹脂１を通つて、パ
ツケージ３内に侵入し、主としてSi−チツプ７の表面や
ダイボンドパツド４の裏面に滞溜する。そして、ベーパ
ーフエーズソルダリング等の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、その蒸気圧により、第２図に示すように、ダイボン
ドパツド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ツケージ３にクラツク６を生
じさせる。第１図および第２図において、８はボンデイ
ングワイヤーである。
このような問題に対する解決策として、半導体素子を
パツ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。
パツ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。
一方、封止樹脂の耐熱性の向上のために、従来から、
封止に用いるエポキシ樹脂の難燃性を高めることが行わ
れている。すなわち、臭素化エポキシ樹脂と酸化アンチ
モンとを組み合わせてエポキシ樹脂組成物中に配合する
ことにより、エポキシ樹脂組成物硬化体の難燃性を高
め、それによつて封止樹脂の難燃性の向上を図つてい
る。上記臭素化エポキシ樹脂と酸化アンチモンとの組み
合わせは、難燃性の点では良好な結果を示す。ところ
が、近年、自動車等の多くの屋外使用機器においても半
導体装置が大量に使用されるようになつてきている。こ
れにともない、従来以上の耐熱性、特に従来では問題に
ならなかつた高温での保存信頼性が、半導体装置に要求
されるようになつてきており、上記臭素化エポキシ樹脂
と酸化アンチモンとの組み合わせでは、上記高温におけ
る保存安定性の点で問題が生じる。すなわち、高温状態
においては、臭素化エポキシ樹脂の熱分解により臭化水
素が発生し、この臭化水素が半導体素子の金線とアルミ
パツドの接合部とに反応して合金の生成を促し、これに
よつて電気抵抗値の増加を招き、導通不良をもたらす。
封止に用いるエポキシ樹脂の難燃性を高めることが行わ
れている。すなわち、臭素化エポキシ樹脂と酸化アンチ
モンとを組み合わせてエポキシ樹脂組成物中に配合する
ことにより、エポキシ樹脂組成物硬化体の難燃性を高
め、それによつて封止樹脂の難燃性の向上を図つてい
る。上記臭素化エポキシ樹脂と酸化アンチモンとの組み
合わせは、難燃性の点では良好な結果を示す。ところ
が、近年、自動車等の多くの屋外使用機器においても半
導体装置が大量に使用されるようになつてきている。こ
れにともない、従来以上の耐熱性、特に従来では問題に
ならなかつた高温での保存信頼性が、半導体装置に要求
されるようになつてきており、上記臭素化エポキシ樹脂
と酸化アンチモンとの組み合わせでは、上記高温におけ
る保存安定性の点で問題が生じる。すなわち、高温状態
においては、臭素化エポキシ樹脂の熱分解により臭化水
素が発生し、この臭化水素が半導体素子の金線とアルミ
パツドの接合部とに反応して合金の生成を促し、これに
よつて電気抵抗値の増加を招き、導通不良をもたらす。
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することなく半田
実装時の加熱に耐えうる低応力性を備え、しかも高温雰
囲気中の保存安定性に優れた半導体装置の提供をその目
的とする。
電子機器への実装に際して前処理を要することなく半田
実装時の加熱に耐えうる低応力性を備え、しかも高温雰
囲気中の保存安定性に優れた半導体装置の提供をその目
的とする。
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）〜（Ｄ）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という構成を
とる。
は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）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という構成を
とる。
（Ａ）下記の一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂。
〔上記式（Ｉ）において、R1〜R4は炭素数１〜４のアル
キル基である。〕 （Ｂ）下記の一般式（II）で表されるフエノールアラル
キル樹脂。
キル基である。〕 （Ｂ）下記の一般式（II）で表されるフエノールアラル
キル樹脂。
〔上記式（II）において、ｍは０または正の整数であ
る。〕 （Ｃ）臭素化エポキシ樹脂。
る。〕 （Ｃ）臭素化エポキシ樹脂。
（Ｄ）下記の（d1）成分および（d2）成分の少なくとも
一方。
一方。
（d1）下記の一般式（III）で表されるハイドロタルサ
イト類化合物。
イト類化合物。
（d2）ビスマスの水酸化物，ビスマスの酸化物，アルミ
ニウムの水酸化物およびアルミニウムの酸化物からなる
群から選択された少なくとも一つの化合物であつて塩素
イオン，ブロムイオン，硝酸イオン含有量がそれぞれ5p
pm以下の化合物。
ニウムの水酸化物およびアルミニウムの酸化物からなる
群から選択された少なくとも一つの化合物であつて塩素
イオン，ブロムイオン，硝酸イオン含有量がそれぞれ5p
pm以下の化合物。
すなわち、本発明者らは、上記の目的を達成するた
め、一連の研究を重ねた。その結果、実装時のパツケー
ジクラツクの発生防止には、特殊な樹脂骨格を有する上
記のエポキシ樹脂を用いることが有効であることを突き
止めた。また、高温放置時の信頼性の保持については、
難燃剤の臭素化エポキシ樹脂の熱分解の際に発生するハ
ロゲン化合物ガスを、上記一般式（III）で表されるハ
イドロタルサイト類化合物およびBi,Alの水酸化物，酸
化物が効果的に捕捉トラツプすることに着目し、これを
用いることが有効であることを見出しこの発明に到達し
た。
め、一連の研究を重ねた。その結果、実装時のパツケー
ジクラツクの発生防止には、特殊な樹脂骨格を有する上
記のエポキシ樹脂を用いることが有効であることを突き
止めた。また、高温放置時の信頼性の保持については、
難燃剤の臭素化エポキシ樹脂の熱分解の際に発生するハ
ロゲン化合物ガスを、上記一般式（III）で表されるハ
イドロタルサイト類化合物およびBi,Alの水酸化物，酸
化物が効果的に捕捉トラツプすることに着目し、これを
用いることが有効であることを見出しこの発明に到達し
た。
この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、前記一般式
（Ｉ）で表される特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）と、前
記一般式（II）で表されるフエノールアラルキル樹脂
と、臭素化エポキシ樹脂（Ｃ成分）と、前記一般式（II
I）で表されるハイドロタルサイト類化合物（d1）およ
び塩素イオン，ブロムイオン，硝酸イオン含有量がそれ
ぞれ特定値以下に設定されているBi,Alの水酸化物，酸
化物からなる化合物（d2）の片方もしくは双方（Ｄ成
分）とを用いて得られるものであつて、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。
（Ｉ）で表される特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）と、前
記一般式（II）で表されるフエノールアラルキル樹脂
と、臭素化エポキシ樹脂（Ｃ成分）と、前記一般式（II
I）で表されるハイドロタルサイト類化合物（d1）およ
び塩素イオン，ブロムイオン，硝酸イオン含有量がそれ
ぞれ特定値以下に設定されているBi,Alの水酸化物，酸
化物からなる化合物（d2）の片方もしくは双方（Ｄ成
分）とを用いて得られるものであつて、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。
上記特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）は、ビフエニル型
エポキシ樹脂で、下記の一般式（Ｉ）で表される。
エポキシ樹脂で、下記の一般式（Ｉ）で表される。
〔上記式（Ｉ）において、R1〜R4は炭素数１〜４のアル
キル基である。〕 このように、グリシジル基を有するフエニル環に低級
アルキル基を付加することにより撥水性を有するように
なる。そして、上記特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）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、エポキシ樹脂成分の全部が上記一
般式（Ｉ）の特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）で構成さ
れ、後者の場合にはエポキシ樹脂成分の一部が上記一般
式（Ｉ）の特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）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、クレゾールノボラツク型，フエノールノボラツク
型，ノボラツクビスＡ型やビスフエノールＡ型等の各種
エポキシ樹脂があげられる。上記ノボラツク型エポキシ
樹脂としては、通常、エポキシ当量150〜250,軟化点50
〜130℃のものが用いられ、クレゾールノボラツク型エ
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（Ｉ）で表されるエポキ
シ樹脂（Ａ成分）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。
キル基である。〕 このように、グリシジル基を有するフエニル環に低級
アルキル基を付加することにより撥水性を有するように
なる。そして、上記特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）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、エポキシ樹脂成分の全部が上記一
般式（Ｉ）の特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）で構成さ
れ、後者の場合にはエポキシ樹脂成分の一部が上記一般
式（Ｉ）の特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）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、クレゾールノボラツク型，フエノールノボラツク
型，ノボラツクビスＡ型やビスフエノールＡ型等の各種
エポキシ樹脂があげられる。上記ノボラツク型エポキシ
樹脂としては、通常、エポキシ当量150〜250,軟化点50
〜130℃のものが用いられ、クレゾールノボラツク型エ
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（Ｉ）で表されるエポキ
シ樹脂（Ａ成分）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。
上記フエノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）は、下記の
一般式（II）で表される。
一般式（II）で表される。
〔上記式（II）において、ｍは０または正の整数であ
る。〕 上記一般式（II）で表される特定のフエノールアラル
キル樹脂は、上記特殊なエポキシ樹脂の硬化剤として作
用するものであり、アラルキルエーテルとフエノールと
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、α，α′−ジメトキシ−ｐ−キシレンと
フエ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、上記フエノールアラルキル樹脂としては、軟化
点70〜110℃，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、上記フエノールアラルキル樹脂
は、それ自体で硬化剤成分を構成してもよいし、それ以
外の通常用いられるフエノール樹脂と併用しても差し支
えはない。前者の場合には、硬化剤成分の全部が上記フ
エノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）で構成され、後者の
場合は硬化剤成分の一部が上記フエノールアラルキル樹
脂（Ｂ成分）で構成されることとなる。上記通常用いら
れるフエノール樹脂としては、フエノールノボラツク，
クレゾールノボラツク等があげられる。これらノボラツ
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。上記フエノール
アラルキル樹脂と、このような通常のフエノール樹脂と
を併用する場合には、上記フエノールアラルキル樹脂
（Ｂ成分）を硬化剤成分全体の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、上記フエノールアラルキル樹脂（通常のフエノール
樹脂と併用時にはこれを含む）の配合割合は、上記特殊
なエポキシ樹脂（Ａ成分）中のエポキシ基１当量当たり
上記フエノールアラルキル樹脂中の水酸基が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0.9〜1.1当量である。
る。〕 上記一般式（II）で表される特定のフエノールアラル
キル樹脂は、上記特殊なエポキシ樹脂の硬化剤として作
用するものであり、アラルキルエーテルとフエノールと
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、α，α′−ジメトキシ−ｐ−キシレンと
フエ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、上記フエノールアラルキル樹脂としては、軟化
点70〜110℃，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、上記フエノールアラルキル樹脂
は、それ自体で硬化剤成分を構成してもよいし、それ以
外の通常用いられるフエノール樹脂と併用しても差し支
えはない。前者の場合には、硬化剤成分の全部が上記フ
エノールアラルキル樹脂（Ｂ成分）で構成され、後者の
場合は硬化剤成分の一部が上記フエノールアラルキル樹
脂（Ｂ成分）で構成されることとなる。上記通常用いら
れるフエノール樹脂としては、フエノールノボラツク，
クレゾールノボラツク等があげられる。これらノボラツ
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。上記フエノール
アラルキル樹脂と、このような通常のフエノール樹脂と
を併用する場合には、上記フエノールアラルキル樹脂
（Ｂ成分）を硬化剤成分全体の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、上記フエノールアラルキル樹脂（通常のフエノール
樹脂と併用時にはこれを含む）の配合割合は、上記特殊
なエポキシ樹脂（Ａ成分）中のエポキシ基１当量当たり
上記フエノールアラルキル樹脂中の水酸基が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0.9〜1.1当量である。
上記特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）およびフエノール
アラルキル樹脂（Ｂ成分）とともに用いられる臭素化エ
ポキシ樹脂（Ｃ成分）は、エポキシ当量が420以上のも
の、好適には420〜550のものを使用することが望まし
い。特に、臭素化ビスフエノール型エポキシ樹脂を用い
ることが好結果をもたらす。エポキシ当量が420未満の
場合は、樹脂の耐熱性に劣る傾向がみられるばかりでな
く、ハロゲン化水素ガスも発生しやすくなるためであ
る。
アラルキル樹脂（Ｂ成分）とともに用いられる臭素化エ
ポキシ樹脂（Ｃ成分）は、エポキシ当量が420以上のも
の、好適には420〜550のものを使用することが望まし
い。特に、臭素化ビスフエノール型エポキシ樹脂を用い
ることが好結果をもたらす。エポキシ当量が420未満の
場合は、樹脂の耐熱性に劣る傾向がみられるばかりでな
く、ハロゲン化水素ガスも発生しやすくなるためであ
る。
このような臭素化エポキシ樹脂（Ｃ成分）の使用量
は、エポキシ樹脂組成物の樹脂成分（Ａ＋Ｂ＋Ｃ成分）
中、１〜10％の範囲内に設定することが好ましい。すな
わち、臭素化エポキシ樹脂の使用量が１％未満では難燃
性の向上効果が不充分となり、逆に10％を超えるとハロ
ゲン化水素ガスの発生が多くなり半導体素子に悪影響を
及ぼす傾向がみられるからである。
は、エポキシ樹脂組成物の樹脂成分（Ａ＋Ｂ＋Ｃ成分）
中、１〜10％の範囲内に設定することが好ましい。すな
わち、臭素化エポキシ樹脂の使用量が１％未満では難燃
性の向上効果が不充分となり、逆に10％を超えるとハロ
ゲン化水素ガスの発生が多くなり半導体素子に悪影響を
及ぼす傾向がみられるからである。
さらに、上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられるＤ成分と
しては、前記一般式（III）で表されるハイドロタルサ
イト類化合物（d1）、および、塩素イオン，ブロムイオ
ン，硝酸イオン含有量がそれぞれ特定値以下のBi,Alの
水酸化物，酸化物（d2）の片方もしくは双方が用いら
れ、これらは、エポキシ樹脂組成物中のハロゲンイオン
および有機酸イオンを自己のCO3 2-と置換するか配位結
合することによつて上記不純イオンを捕捉し、臭素化エ
ポキシ樹脂の熱分解に起因する臭化水素の発生を防止す
る作用を奏するものと考えられる。
しては、前記一般式（III）で表されるハイドロタルサ
イト類化合物（d1）、および、塩素イオン，ブロムイオ
ン，硝酸イオン含有量がそれぞれ特定値以下のBi,Alの
水酸化物，酸化物（d2）の片方もしくは双方が用いら
れ、これらは、エポキシ樹脂組成物中のハロゲンイオン
および有機酸イオンを自己のCO3 2-と置換するか配位結
合することによつて上記不純イオンを捕捉し、臭素化エ
ポキシ樹脂の熱分解に起因する臭化水素の発生を防止す
る作用を奏するものと考えられる。
上記ハイドロタルサイト類化合物の種類は、前記一般
式（III）におけるx,y,zの数の比による区別等によつ
て、多くの種類に分けられる。このようなハイドロタル
サイト類化合物は、単独でもしくは２種以上を混合して
使用される。このような化合物は、エポキシ樹脂組成物
中における分散性の観点から、平均粒径が５μｍ以下
で、最大粒径が30μｍ以下であることが好適である。そ
して、このようなハイドロタルサイト類化合物の含有量
は、エポキシ樹脂組成物の樹脂成分（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）に対
して0.1〜５％になるように設定することが好ましい。
すなわち、配合量が0.1％を下回ると高温放置特性の改
善効果が充分表れず、逆に５％を上回ると耐湿性の低下
現象がみられるようになるからである。
式（III）におけるx,y,zの数の比による区別等によつ
て、多くの種類に分けられる。このようなハイドロタル
サイト類化合物は、単独でもしくは２種以上を混合して
使用される。このような化合物は、エポキシ樹脂組成物
中における分散性の観点から、平均粒径が５μｍ以下
で、最大粒径が30μｍ以下であることが好適である。そ
して、このようなハイドロタルサイト類化合物の含有量
は、エポキシ樹脂組成物の樹脂成分（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）に対
して0.1〜５％になるように設定することが好ましい。
すなわち、配合量が0.1％を下回ると高温放置特性の改
善効果が充分表れず、逆に５％を上回ると耐湿性の低下
現象がみられるようになるからである。
また、上記ハイドロタルサイト類化合物以外のＤ成分
は、Biの水酸化物,Biの酸化物,Alの水酸化物,Biの酸化
物であつて、それぞれ塩素イオン，ブロムイオン，硝酸
イオン含有量が、各5ppm以下のものが単独でもしくは併
せて用いられる。このような化合物の代表例としては、
水酸化ビスマス，水酸化アルミニウム，三酸化二ビスマ
ス，三酸化二アルミニウムがあげられる。そして、この
ような化合物は、上記各イオンの含有量が5ppm以下であ
ることが必要である。すなわち、各イオン含有量が5ppm
を上回ると、半導体装置の耐湿性の低下を招くからであ
る。上記のような化合物は、単独で使用してもよいし併
用しても差し支えはない。このようなBi,Alの水酸化
物、酸化物の含有量はエポキシ樹脂組成物の樹脂成分
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ成分）に対して上記化合物が１〜10％の割
合になるように設定することが好ましい。すなわち、含
有量が１％を下回ると高温放置特性の向上効果が充分に
あらわれず、逆に10％を上回ると耐湿性の低下現象がみ
られるからである。そして、このようなBi,Alの水酸化
物、酸化物は、平均粒径が0.5〜30μｍで、最大粒径が7
4μｍ以下の微粒子であることが好ましい。これよりも
大きな粒径のものは、分散性が著しく低下し高温放置特
性の改善効果が充分得られにくい傾向がみられるからで
ある。
は、Biの水酸化物,Biの酸化物,Alの水酸化物,Biの酸化
物であつて、それぞれ塩素イオン，ブロムイオン，硝酸
イオン含有量が、各5ppm以下のものが単独でもしくは併
せて用いられる。このような化合物の代表例としては、
水酸化ビスマス，水酸化アルミニウム，三酸化二ビスマ
ス，三酸化二アルミニウムがあげられる。そして、この
ような化合物は、上記各イオンの含有量が5ppm以下であ
ることが必要である。すなわち、各イオン含有量が5ppm
を上回ると、半導体装置の耐湿性の低下を招くからであ
る。上記のような化合物は、単独で使用してもよいし併
用しても差し支えはない。このようなBi,Alの水酸化
物、酸化物の含有量はエポキシ樹脂組成物の樹脂成分
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ成分）に対して上記化合物が１〜10％の割
合になるように設定することが好ましい。すなわち、含
有量が１％を下回ると高温放置特性の向上効果が充分に
あらわれず、逆に10％を上回ると耐湿性の低下現象がみ
られるからである。そして、このようなBi,Alの水酸化
物、酸化物は、平均粒径が0.5〜30μｍで、最大粒径が7
4μｍ以下の微粒子であることが好ましい。これよりも
大きな粒径のものは、分散性が著しく低下し高温放置特
性の改善効果が充分得られにくい傾向がみられるからで
ある。
さらに、Ｄ成分として、上記ハイドロタルサイト類化
合物およびBi,Alの水酸化物、酸化物の双方を用いる場
合、これらの含有量はエポキシ樹脂組成物の樹脂成分
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ成分）に対して上記化合物の合計量が１〜
10％の割合になるように設定することが好ましい。
合物およびBi,Alの水酸化物、酸化物の双方を用いる場
合、これらの含有量はエポキシ樹脂組成物の樹脂成分
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ成分）に対して上記化合物の合計量が１〜
10％の割合になるように設定することが好ましい。
なお、この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物に
は、上記Ａ〜Ｄ成分以外にも、必要に応じて従来から用
いられているその他の添加剤が含有される。
は、上記Ａ〜Ｄ成分以外にも、必要に応じて従来から用
いられているその他の添加剤が含有される。
上記その他の添加剤としては、例えば硬化促進剤，離
型剤，着色剤，シランカツプリング剤等があげられる。
型剤，着色剤，シランカツプリング剤等があげられる。
上記硬化促進剤としては、三級アミン，四級アンモニ
ウム塩，イミダゾール類，有機リン系化合物およびホウ
素化合物等があげられ、単独でもしくは併せて使用する
ことができる。
ウム塩，イミダゾール類，有機リン系化合物およびホウ
素化合物等があげられ、単独でもしくは併せて使用する
ことができる。
上記離型剤としては、従来公知のステアリン酸，パル
ミチン酸等の長鎖のカルボン酸，ステアリン酸亜鉛，ス
ナアリン酸カルシウム等の長鎖カルボン酸の金属塩，カ
ルナバワツクス，モンタンワツクス等のワツクス類を用
いることができる。
ミチン酸等の長鎖のカルボン酸，ステアリン酸亜鉛，ス
ナアリン酸カルシウム等の長鎖カルボン酸の金属塩，カ
ルナバワツクス，モンタンワツクス等のワツクス類を用
いることができる。
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、ま
ず、上記Ａ〜Ｄ成分ならびに上記その他の添加剤を適宜
配合し、この混合物をミキシングロール機等の混練機に
掛け加熱状態で溶融混合し、これを室温に冷却したのち
公知の手段により粉砕し、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。このようにし
て得られるエポキシ樹脂組成物において、この組成物中
に含有される総イオン量（塩素イオン，ブロムイオン，
硝酸イオン含有量の総量）が100ppm以下になるように設
定するのが好ましい。
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Ａ〜Ｄ成分ならびに上記その他の添加剤を適宜
配合し、この混合物をミキシングロール機等の混練機に
掛け加熱状態で溶融混合し、これを室温に冷却したのち
公知の手段により粉砕し、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。このようにし
て得られるエポキシ樹脂組成物において、この組成物中
に含有される総イオン量（塩素イオン，ブロムイオン，
硝酸イオン含有量の総量）が100ppm以下になるように設
定するのが好ましい。
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方法により行うことがで
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
組成物中に含まれる前記一般式（Ｉ）で表される特殊な
エポキシ樹脂（Ａ成分），前記一般式（II）で表される
フエノールアラルキル樹脂との作用により、封止樹脂自
体の低吸湿化が実現されており、半田実装に際してもパ
ツケージクラツク等が生ずることがない。また、前記一
般式（III）で表されるハイドロタルサイト類化合物お
よび特定のBi,Alの水酸化物，酸化物の片方もしくは双
方の作用により、高温時に発生する臭化水素の発生が防
止され、高温雰囲気下での保存信頼性に優れている。
組成物中に含まれる前記一般式（Ｉ）で表される特殊な
エポキシ樹脂（Ａ成分），前記一般式（II）で表される
フエノールアラルキル樹脂との作用により、封止樹脂自
体の低吸湿化が実現されており、半田実装に際してもパ
ツケージクラツク等が生ずることがない。また、前記一
般式（III）で表されるハイドロタルサイト類化合物お
よび特定のBi,Alの水酸化物，酸化物の片方もしくは双
方の作用により、高温時に発生する臭化水素の発生が防
止され、高温雰囲気下での保存信頼性に優れている。
以上のように、この発明の半導体装置は、前記特定の
エポキシ樹脂（Ａ成分）と、特定のフエノール樹脂（Ｂ
成分）と、臭素化エポキシ樹脂（Ｃ成分）と、ハイドロ
タルサイト類化合物（d1）、および、特定のBi,Alの水
酸化物，酸化物（d2）の片方もしくは双方（Ｄ成分）を
含む特殊なエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を樹
脂封止して構成されており、上記特定のエポキシ樹脂
（Ａ成分）および特定のフエノール樹脂（Ｂ成分）の作
用により、封止樹脂の吸湿が抑制され、半田実装におけ
るような過酷な条件下においてもパツケージクラツクが
生ずることがなく、優れた耐湿信頼性を備えている。し
かも、ハイドロタルサイト類化合物および前記特定のB
i,Alの水酸化物，酸化物の片方もしくは双方（Ｄ成分）
の作用により、高温雰囲気下での長時間の放置によつて
発生するハロゲン化化合物が効果的に捕捉されるため、
屋外使用機器のような高温雰囲気下での使用においても
優れた信頼性を有している。
エポキシ樹脂（Ａ成分）と、特定のフエノール樹脂（Ｂ
成分）と、臭素化エポキシ樹脂（Ｃ成分）と、ハイドロ
タルサイト類化合物（d1）、および、特定のBi,Alの水
酸化物，酸化物（d2）の片方もしくは双方（Ｄ成分）を
含む特殊なエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を樹
脂封止して構成されており、上記特定のエポキシ樹脂
（Ａ成分）および特定のフエノール樹脂（Ｂ成分）の作
用により、封止樹脂の吸湿が抑制され、半田実装におけ
るような過酷な条件下においてもパツケージクラツクが
生ずることがなく、優れた耐湿信頼性を備えている。し
かも、ハイドロタルサイト類化合物および前記特定のB
i,Alの水酸化物，酸化物の片方もしくは双方（Ｄ成分）
の作用により、高温雰囲気下での長時間の放置によつて
発生するハロゲン化化合物が効果的に捕捉されるため、
屋外使用機器のような高温雰囲気下での使用においても
優れた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。
まず、実施例に先立つて下記の第１表に示す化合物を
準備した。
準備した。
〔実施例１〜20、比較例１〜８〕 つぎに、上記第１表に示す化合物および下記の第２表
に示す成分を、第２表に示す割合で配合し、ミキシング
ロール機で混練して冷却した後、粉砕することにより目
的とする粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。さらに、
このようにして得られたエポキシ樹脂組成物の、この組
成物中に含有する総イオン量（塩素イオン，ブロムイオ
ン，硝酸イオン各含有量の総量）を下記の第２表に併せ
て示した。
に示す成分を、第２表に示す割合で配合し、ミキシング
ロール機で混練して冷却した後、粉砕することにより目
的とする粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。さらに、
このようにして得られたエポキシ樹脂組成物の、この組
成物中に含有する総イオン量（塩素イオン，ブロムイオ
ン，硝酸イオン各含有量の総量）を下記の第２表に併せ
て示した。
つぎに、実施例１〜20および比較例１〜８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
ンスフア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ピン四方向フラツトパツケ
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のチツプサイズを有
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℃の半田浸漬を行いパツケージクラツクが
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3m
m×直径50mmの円板状の硬化物を作製（硬化条件:180℃
×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湿率を測定した。さら
に、硬化物の曲げ強度をJIS−Ｋ−6911,5.17に準じて26
0℃下で測定した。また、高温状態における素子不良の
測定は、半導体素子を樹脂封止して半導体装置を組み立
て、全量20個を所定の高温にさらし、導通不良になる個
数を求めて評価した。また、信頼性試験として、モデル
半導体素子を上記エポキシ樹脂組成物を用いて樹脂封止
することにより半導体装置を組み立て、プレツシヤーク
ツカー状態（121℃×2atm×100％RH）に放置してアルミ
腐食を測定するプレツシヤークツカー試験（PCTテス
ト）を行い、生じた不良数をカウントした。これらの測
定評価の結果を下記の第３表に示した。
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
ンスフア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ピン四方向フラツトパツケ
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のチツプサイズを有
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℃の半田浸漬を行いパツケージクラツクが
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3m
m×直径50mmの円板状の硬化物を作製（硬化条件:180℃
×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湿率を測定した。さら
に、硬化物の曲げ強度をJIS−Ｋ−6911,5.17に準じて26
0℃下で測定した。また、高温状態における素子不良の
測定は、半導体素子を樹脂封止して半導体装置を組み立
て、全量20個を所定の高温にさらし、導通不良になる個
数を求めて評価した。また、信頼性試験として、モデル
半導体素子を上記エポキシ樹脂組成物を用いて樹脂封止
することにより半導体装置を組み立て、プレツシヤーク
ツカー状態（121℃×2atm×100％RH）に放置してアルミ
腐食を測定するプレツシヤークツカー試験（PCTテス
ト）を行い、生じた不良数をカウントした。これらの測
定評価の結果を下記の第３表に示した。
第３表の結果から、比較例２品および比較例５品は飽
和吸湿率は低く限界吸湿時間は長いが、高温雰囲気下で
の導通不良が発生している。比較例４品は上記と同様飽
和吸湿率は低く限界吸湿時間も長く、さらに高温雰囲気
下での信頼性も優れているが、PCT試験で不良数が発生
している。比較例１品および７品は高温雰囲気下で不良
は発生しなかつたが、飽和吸湿率が高く限界吸湿時間も
短い。また、比較例３品は、飽和吸水率が高く限界吸湿
時間が短い。さらに、高温雰囲気下での不良が発生して
いる。比較例８品は、飽和吸水率が高く限界吸湿時間が
短い。さらに、高温雰囲気下での不良が発生している。
比較例９品は、飽和吸水率が高く限界吸湿時間が短い。
さらに、高温雰囲気下での導通不良が発生している。こ
れに対して、実施例品は、飽和吸水率も低くかつ限界吸
湿時間も長い。さらに、高温雰囲気下で不良も発生しな
かつた。したがつて、実施例品は比較例品に比べて耐湿
信頼性に優れ半田実装に際してパツケージクラツク等を
生ずることなく、また高温放置時の信頼性に優れている
ことがわかる。
和吸湿率は低く限界吸湿時間は長いが、高温雰囲気下で
の導通不良が発生している。比較例４品は上記と同様飽
和吸湿率は低く限界吸湿時間も長く、さらに高温雰囲気
下での信頼性も優れているが、PCT試験で不良数が発生
している。比較例１品および７品は高温雰囲気下で不良
は発生しなかつたが、飽和吸湿率が高く限界吸湿時間も
短い。また、比較例３品は、飽和吸水率が高く限界吸湿
時間が短い。さらに、高温雰囲気下での不良が発生して
いる。比較例８品は、飽和吸水率が高く限界吸湿時間が
短い。さらに、高温雰囲気下での不良が発生している。
比較例９品は、飽和吸水率が高く限界吸湿時間が短い。
さらに、高温雰囲気下での導通不良が発生している。こ
れに対して、実施例品は、飽和吸水率も低くかつ限界吸
湿時間も長い。さらに、高温雰囲気下で不良も発生しな
かつた。したがつて、実施例品は比較例品に比べて耐湿
信頼性に優れ半田実装に際してパツケージクラツク等を
生ずることなく、また高温放置時の信頼性に優れている
ことがわかる。
【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は従来の半導体装置のパツケージク
ラツク発生状況を説明する縦断面図である。
ラツク発生状況を説明する縦断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｂ Ｈ０１Ｌ 23/31 (72)発明者 五十嵐 一雅 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 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 池村 和弘 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 北村 富士夫 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 中尾 稔 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 平１−206655（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−206656（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−86148（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−94654（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/29,23/31 C08G 59/22
Claims (6)
- 【請求項１】下記の（Ａ）〜（Ｄ）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。 〔上記式（Ｉ）において、R1〜R4は炭素数１〜４のアル
キル基である。〕 （Ｂ）下記の一般式（II）で表されるフエノールアラル
キル樹脂。 〔上記式（II）において、ｍは０または正の整数であ
る。〕 （Ｃ）臭素化エポキシ樹脂。 （Ｄ）下記の（d1）成分および（d2）成分の少なくとも
一方。 （d1）下記の一般式（III）で表されるハイドロタルサ
イト類化合物。 （d2）ビスマスの水酸化物，ビスマスの酸化物，アルミ
ニウムの水酸化物およびアルミニウムの酸化物からなる
群から選択された少なくとも一つの化合物であつて塩素
イオン，ブロムイオン，硝酸イオン含有量がそれぞれ5p
pm以下の化合物。 - 【請求項２】（Ｃ）成分である臭素化エポキシ樹脂の使
用量が、エポキシ樹脂組成物の樹脂成分（Ａ＋Ｂ＋Ｃ成
分）中、１〜10重量％の範囲に設定されている請求項１
記載の半導体装置。 - 【請求項３】（d1）成分であるハイドロタルサイト類化
合物の平均粒径が５μｍ以下で、かつその最大粒径が30
μｍ以下である請求項１または２記載の半導体装置。 - 【請求項４】（d2）成分であるビスマスの水酸化物，ビ
スマスの酸化物，アルミニウムの水酸化物およびアルミ
ニウムの酸化物からなる群から選択された少なくとも一
つの化合物の平均粒径が0.5〜30μｍの範囲内で、かつ
その最大粒径が74μｍ以下である請求項１〜３のいずれ
か一項に記載の半導体装置。 - 【請求項５】下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する半導
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。 〔上記式（Ｉ）において、R1〜R4は炭素数１〜４のアル
キル基である。〕 （Ｂ）下記の一般式（II）で表されるフエノールアラル
キル樹脂。 〔上記式（II）において、ｍは０または正の整数であ
る。〕 （Ｃ）臭素化エポキシ樹脂。 （Ｄ）下記の（d1）成分および（d2）成分の少なくとも
一方。 （d1）下記の一般式（III）で表されるハイドロタルサ
イト類化合物。 （d2）ビスマスの水酸化物，ビスマスの酸化物，アルミ
ニウムの水酸化物およびアルミニウムの酸化物からなる
群から選択された少なくとも一つの化合物であつて塩素
イオン，ブロムイオン，硝酸イオン含有量がそれぞれ5p
pm以下の化合物。 - 【請求項６】エポキシ樹脂組成物中の総イオン量が100p
pm以下である請求項（５）記載の半導体封止用エポキシ
樹脂組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15804590A JP3088435B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15804590A JP3088435B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 半導体装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33329098A Division JP3200413B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 半導体装置の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0448759A JPH0448759A (ja) | 1992-02-18 |
| JP3088435B2 true JP3088435B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=15663088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15804590A Expired - Lifetime JP3088435B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3088435B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6794031B2 (en) | 2001-09-28 | 2004-09-21 | Ube Industries, Ltd. | Cover-lay film and printed circuit board having the same |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000004084A1 (fr) * | 1998-07-17 | 2000-01-27 | Daikin Industries, Ltd. | Composition elastomere reticulable, materiau d'etancheite produit a partir de cette composition, et charge associee pour son utilisation |
| JP5124808B2 (ja) * | 2005-08-05 | 2013-01-23 | 信越化学工業株式会社 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2008208176A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Shin Etsu Chem Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP5923942B2 (ja) * | 2011-11-18 | 2016-05-25 | 日立化成株式会社 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置 |
-
1990
- 1990-06-15 JP JP15804590A patent/JP3088435B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6794031B2 (en) | 2001-09-28 | 2004-09-21 | Ube Industries, Ltd. | Cover-lay film and printed circuit board having the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0448759A (ja) | 1992-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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