JP3278304B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、信頼性に優れた樹脂
封止型半導体装置に関し、さらに詳述すれば各種半導体
装置において、熱サイクルテストによって引き起こされ
るパッケージクラックや半田浸漬時の耐クラック性に優
れ、さらにプリント配線板またはヒートシンクに半導体
素子が固定され片面樹脂封止された半導体装置において
は、樹脂封止後の反りが小さい樹脂封止型半導体装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resin-encapsulated semiconductor device having excellent reliability, and more particularly, to various semiconductor devices, which are resistant to package cracks caused by a thermal cycle test and crack resistance during solder immersion. More particularly, the present invention relates to a resin-sealed semiconductor device in which a semiconductor element is fixed to a printed wiring board or a heat sink and sealed on one side with resin, and warpage after resin sealing is small.
【０００２】[0002]
【従来の技術】トランジスター，ＩＣ，ＬＳＩ等の半導
体素子は、従来、セラミックパッケージ等によって封止
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、プラスチックパッケージを用いた樹
脂封止が主流になっている。この種の樹脂封止には、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って
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、パッケージも小形化，薄形化する傾向にあ
り、これに伴っ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等）の向上が要求されてい
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、半導体封止樹脂の性能評価用の加速試験であ
る熱サイクル試験（以下「ＴＣＴテスト」と称す）に対
するより以上の性能の向上が要求されている。また、半
導体パッケージの実装方法として表面実装が主流となっ
てきており、このために半導体パッケージを吸湿させた
上で半田溶融液に浸漬してもパッケージにクラックや膨
れが発生しないという特性（耐リフロークラック性）が
要求されるとともに、この表面実装を想定した半導体パ
ッケージ吸湿後の半田溶融液浸漬後の封止材の信頼性が
要求されている。また、近年、半導体素子をプリント配
線板またはヒートシンク（放熱板）に固定し、その片面
を樹脂封止したパッケージも量産されている。このよう
なパッケージに関しては上記の要求特性以外に、封止樹
脂と、プリント配線板およびヒートシンク等の線膨脹係
数の差により発生する反りの低減も大きく要求されてき
た。2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor elements such as transistors, ICs, and LSIs have been encapsulated in ceramic packages or the like to form semiconductor devices.
From the viewpoint of mass productivity, resin sealing using a plastic package has become mainstream. Epoxy resins have conventionally been used for this type of resin sealing, and have achieved good results. However, due to technological innovation in the field of semiconductors, the degree of integration has been increased, the element size has been increased, and the wiring has become finer, and the packages have also become smaller and thinner. There is a demand for improved reliability (reduction of thermal stress, reliability of humidity resistance, reliability against thermal shock test, etc.) of the obtained semiconductor device. In particular, in recent years, the size of semiconductor elements has tended to become larger and larger, and the performance has been improved more than a thermal cycle test (hereinafter referred to as a “TCT test”), which is an accelerated test for evaluating the performance of a semiconductor sealing resin. Has been requested. Also, surface mounting has become the mainstream as a mounting method for semiconductor packages. For this reason, even if a semiconductor package is absorbed in moisture and then immersed in a molten solder, the package does not crack or swell (reflow resistance). Cracking) and the reliability of the sealing material after immersion in the solder melt after moisture absorption of the semiconductor package assuming this surface mounting. In recent years, packages in which a semiconductor element is fixed to a printed wiring board or a heat sink (heat radiating plate) and one surface of which is sealed with a resin have been mass-produced. In addition to the above-mentioned required characteristics, reduction of warpage caused by a difference between a sealing resin and a linear expansion coefficient of a printed wiring board, a heat sink, and the like has been greatly demanded.
【０００３】これに関して、従来から、ＴＣＴテストで
評価される各特性および反りの向上のためにシリコーン
化合物でエポキシ樹脂を変性して熱応力を低減させるこ
とが検討されている。また、半田浸漬時の耐クラック性
の向上のためにリードフレームとの密着性の向上等も検
討されてきたが、その効果は未だ充分ではない。[0003] In this regard, it has been studied to reduce the thermal stress by modifying an epoxy resin with a silicone compound in order to improve various characteristics and warpage evaluated by a TCT test. In order to improve crack resistance during solder immersion, improvement in adhesion to a lead frame and the like have been studied, but the effect is still insufficient.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、これま
での封止用エポキシ樹脂組成物は、ＴＣＴテストの結果
や半田浸漬時の耐クラック性、また半導体素子をプリン
ト配線板やヒートシンクに固定しその片面を樹脂封止し
たパッケージ（片面樹脂封止型パッケージ）での反り特
性が充分ではなかった。このために、上記の技術革新に
よる半導体素子サイズの大形化や特殊パッケージ構造や
表面実装化に対応できるように、上記の特性を向上させ
ることが強く望まれている。As described above, the conventional epoxy resin compositions for encapsulation have been tested by TCT tests, have crack resistance during solder immersion, and have been used to fix semiconductor elements to printed wiring boards and heat sinks. However, the package in which one surface is sealed with a resin (single-sided resin-sealed type package) has insufficient warpage characteristics. For this reason, it is strongly desired to improve the above-mentioned characteristics so as to be able to cope with an increase in the size of a semiconductor element, a special package structure, and a surface mounting due to the above-mentioned technical innovation.
【０００５】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、ＴＣＴテストで評価される各特性の向上およ
び半田溶融液浸漬時の耐クラック性、また半導体素子を
プリント配線板またはヒートシンク等の半導体素子搭載
基板に固定しその基板の片面側のみを樹脂封止したパッ
ケージでの反りの低減に優れた半導体装置の提供をその
目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to improve various characteristics evaluated by a TCT test, to prevent cracking during immersion in a solder melt, and to make a semiconductor element such as a printed wiring board or a heat sink. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device which is excellent in reduction of warpage in a package which is fixed to a semiconductor element mounting substrate and is sealed with resin only on one side of the substrate.
【０００６】[0006]
【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、半導体素子搭載基板の片
面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載され
た基板面側のみを、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封止してなるという構成
をとる。 （Ａ）下記の一般式（１）で表されるエポキシ樹脂。In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises a semiconductor element mounting substrate.
A semiconductor element is mounted on the surface, and the semiconductor element is mounted
Only the substrate surface side, a configuration that ing and sealing with an epoxy resin composition containing (A) ~ (C) the following ingredients. (A) An epoxy resin represented by the following general formula (1).
【化５】 （Ｂ）下記の一般式（２），式（３）および式（５）で
表されるフェノール樹脂からなる群から選ばれた少なく
とも一つのフェノール樹脂。Embedded image (B) In the following general formulas (2), (3) and (5)
Less selected from the group consisting of phenolic resins represented
And one phenolic resin .
【化６】 Embedded image
【化７】 Embedded image
【化８】 （Ｃ）無機質充填剤。Embedded image (C) an inorganic filler.
【０００７】[0007]
【作用】すなわち、本発明者らは、ＴＣＴテストで評価
される各特性の向上および半田溶融液浸漬時の耐クラッ
ク性、また片面封止型パッケージにおける樹脂封止後の
反りの低減に優れた封止用樹脂を得るために一連の研究
を重ねた。その結果、主剤成分であるエポキシ樹脂とし
て、上記一般式（１）で表される特殊な構造のエポキシ
樹脂とともに上記特定のフェノール樹脂を用いると、所
期の目的が達成されることを見出しこの発明に到達し
た。In other words, the present inventors have improved the properties evaluated in the TCT test, and have excellent crack resistance when immersed in a molten solder and reduced warpage after resin sealing in a single-sided sealed package. A series of studies were conducted to obtain a sealing resin. As a result, it has been found that the intended purpose is achieved when the specific phenol resin is used together with the epoxy resin having a special structure represented by the general formula (1) as an epoxy resin as a main component. Reached.
【０００８】つぎに、この発明を詳細に説明する。Next, the present invention will be described in detail.
【０００９】この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物
は、特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）と、特定のフェノー
ル樹脂（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、粉末状もしくはこれを打
錠したタブレット状になっている。The epoxy resin composition used in the present invention comprises a special epoxy resin (component (A)) and a specific phenolic resin.
It is obtained by using a resin (B component) and an inorganic filler (C component), and is usually in the form of a powder or a tablet obtained by compressing the powder.
【００１０】上記特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）は、前
記一般式（１）で表されるポリグリシジルエーテルであ
る。なかでも、前記式（１）において、下記に示す構造
のものが特に好ましい。The special epoxy resin (component (A)) is a polyglycidyl ether represented by the general formula (1). Among them, those having the following structure in formula (1) are particularly preferable.
【００１１】[0011]
【化９】 Embedded image
【００１２】また、この特殊なエポキシ樹脂としては、
エポキシ当量が１６０〜２００の範囲、軟化点が７０〜
１６０℃の範囲で、１５０℃でのＩＣＩ粘度が０．０１
〜１．０ポイズのものが好ましい。特に好ましくは、エ
ポキシ当量が１６５〜１８０の範囲、軟化点が１００〜
１５０℃の範囲で、１５０℃でのＩＣＩ粘度が０．０１
〜０．５ポイズのものである。Further, as this special epoxy resin,
Epoxy equivalent is in the range of 160 to 200, softening point is 70 to
In the range of 160 ° C, the ICI viscosity at 150 ° C is 0.01
Those having a size of ~ 1.0 poise are preferred. Particularly preferably, the epoxy equivalent is in the range of 165 to 180, and the softening point is 100 to
In the range of 150 ° C, the ICI viscosity at 150 ° C is 0.01
~ 0.5 poise.
【００１３】この特殊なエポキシ樹脂は、これ単独でエ
ポキシ樹脂成分を構成してもよいし、一般のエポキシ樹
脂を併用してもよい。上記一般のエポキシ樹脂として
は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂，フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂，クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは２種以
上併せて併用される。そして、これら一般のエポキシ樹
脂を併用する場合には、前記一般式（１）で表されるエ
ポキシ樹脂を、エポキシ樹脂成分全体の５０重量％（以
下「％」と略す）以上に設定することが好ましい。すな
わち、前記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂がエポ
キシ樹脂成分全体の５０％未満では、ＴＣＴテストによ
るパッケージクラックや半田浸漬時のパッケージクラッ
ク、また半導体素子をプリント配線板またはヒートシン
クに固定しその片面を樹脂封止したパッケージでの反り
が起こり易くなる傾向がみられるからである。The special epoxy resin may constitute the epoxy resin component alone, or may be used in combination with a general epoxy resin. Examples of the general epoxy resin include bisphenol A epoxy resin, phenol novolak epoxy resin, and cresol novolak epoxy resin. These may be used alone or in combination of two or more. When these general epoxy resins are used in combination, the amount of the epoxy resin represented by the general formula (1) is set to 50% by weight (hereinafter abbreviated as “%”) or more of the entire epoxy resin component. preferable. That is, when the epoxy resin represented by the general formula (1) is less than 50% of the entire epoxy resin component, a package crack by a TCT test, a package crack at the time of solder immersion, or a semiconductor element is fixed to a printed wiring board or a heat sink. This is because there is a tendency that a package in which one surface is sealed with a resin tends to be warped.
【００１４】上記特殊な骨格構造を有するエポキシ樹脂
（Ａ成分）とともに用いられる特定のフェノール樹脂
（Ｂ成分）としては、軟化点が４０〜１２０℃、水酸基
当量が７０〜２８０の範囲のものが好ましい。特に好ま
しいのは、軟化点が５０〜９０℃、水酸基当量が１００
〜２２０のものである。そして、具体的には、下記の一
般式（２），式（３）および式（５）で表されるフェノ
ール樹脂が用いられ、これらは単独でもしくは２種以上
併せて用いられる。An epoxy resin having the above-mentioned special skeleton structure
Used with (A component)Specific phenolic resin
(B component), SoftConversion point is 40-120 ° C, hydroxyl group
Those having an equivalent weight in the range of 70 to 280 are preferred. Especially preferred
What is new is that the softening point is 50 to 90 ° C and the hydroxyl equivalent is 100.
~ 220. And, specifically, one of the following
General formula (2), formula (3)andEquation (5)soPheno represented
ResinIs forAnd these may be used alone or in combination.
Used together.
【００１５】[0015]
【化１０】 Embedded image
【００１６】[0016]
【化１１】 Embedded image
【００１７】[0017]
【化１２】 Embedded image
【００１８】上記式（２）において、Ｒが水素原子のも
のが好ましい。In the above formula (2), R is also <br/> is preferable for hydrogen atom.
【００１９】上記式（３）において、Ｒ1 ，Ｒ2 とも水
素原子で、かつＡがフェニル基の場合のものが好まし
い。In the above formula (3), it is preferable that both R 1 and R 2 are hydrogen atoms and A is a phenyl group.
【００２０】上記式（５）において、Ｒが水素原子のも
のが好ましい。In the above formula (5), R is preferably a hydrogen atom.
【００２１】上記特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）と特定
のフェノール樹脂（Ｂ成分）の配合割合は、特殊なエポ
キシ樹脂中のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中
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。さらに、好ましくは０．９〜１．１当量
である。 Specified as the special epoxy resin (component A)
The mixing ratio of the phenol resin (B component) is preferably hydroxyl group of epoxy groups per equivalent of phenol resin in the special epoxy resin is blended so that 0.8 to 1.2 equivalents. Further, it is preferably 0.9 to 1.1 equivalent.
【００２２】上記特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）および
特定のフェノール樹脂（Ｂ成分）とともに用いられる無
機質充填剤（Ｃ成分）としては、特に限定するものでは
なく従来公知のものが用いられる。例えば、石英ガラス
粉末，タルク，シリカ粉末，アルミナ粉末，炭酸カルシ
ウム，カーボンブラック粉末等があげられる。特にシリ
カ粉末を用いるのが好適である。このような無機質充填
剤の含有量は、シリカ粉末の場合、エポキシ樹脂組成物
全体の５０〜９９％の範囲に設定することが好ましい。
特に好ましくは８０〜９９％である。すなわち、シリカ
粉末の含有量が５０％を下回ると、充填剤を含有して得
られる効果が大幅に低下する傾向がみられるからであ
る。より詳しく説明すると、エポキシ樹脂組成物硬化体
の線膨脹係数の低減が困難で、ＴＣＴテストによって引
き起こされるパッケージクラック、半導体素子をプリン
ト配線板やヒートシンクに固定しその片面を樹脂封止し
たパッケージでの反り、およびその硬化体の吸水率の増
加に伴う半田浸漬時のパッケージクラック等の問題が発
生する傾向がみられるからである。The above-mentioned special epoxy resin (A component) and
The inorganic filler (component C) used together with the specific phenol resin (component B) is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. For example, quartz glass powder, talc, silica powder, alumina powder, calcium carbonate, carbon black powder and the like can be mentioned. In particular, it is preferable to use silica powder. In the case of silica powder, the content of such an inorganic filler is preferably set in the range of 50 to 99% of the entire epoxy resin composition.
Particularly preferably, it is 80 to 99%. That is, when the content of the silica powder is less than 50%, the effect obtained by containing the filler tends to be significantly reduced. More specifically, it is difficult to reduce the coefficient of linear expansion of the cured epoxy resin composition, and a package crack caused by the TCT test, a package in which a semiconductor element is fixed to a printed wiring board or a heat sink and one surface thereof is resin-sealed. This is because there is a tendency that problems such as warpage and package cracking during solder immersion due to an increase in the water absorption of the cured product tend to occur.
【００２３】なお、この発明に用いられるエポキシ樹脂
組成物には、上記特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分），特定
のフェノール樹脂（Ｂ成分）および無機質充填剤（Ｃ成
分）以外に、必要に応じて、低応力化剤として、一般に
シリコーンゴムやオレフィン系ゴムが用いられる。この
低応力化剤として特に好ましいものとしては、下記の一
般式（７）および式（８）で表されるシリコーン化合物
があげられる。これらは単独でもしくは併せて用いられ
る。[0023] Note that the epoxy resin composition used in the present invention, the special epoxy resin (A component), the specific
In addition to the phenolic resin (component B) and the inorganic filler (component C), silicone rubber or olefin rubber is generally used as a stress reducing agent, if necessary. Particularly preferable examples of the low stress agent include silicone compounds represented by the following general formulas (7) and (8). These are used alone or in combination.
【００２４】[0024]
【化１３】 Embedded image
【００２５】上記式（７）において、特にＡが２，３−
エポキシプロポキシ基が好ましい。また、上記式（８）
において、特にＡが２，３−エポキシプロポキシ基が好
ましい。そして、上記式（７）および式（８）中の各繰
り返し数ｎ，ｍ，ｐとしては、それぞれｎ＝１〜１５
０、特にｎ＝１〜７、ｍ＝１〜１５０、特にｍ＝１０〜
１５０、ｐ＝１〜１５０、特にｐ＝１〜１５の範囲が好
ましい。これらシリコーン化合物は、上記特殊なエポキ
シ樹脂（Ａ成分）および特定のフェノール樹脂（Ｂ成
分）の少なくとも一方と反応させた状態で用いられる。
あるいは、そのままの状態で配合することにより用いら
れる。そして、これらシリコーン化合物をそのままの状
態で配合する場合の配合量は、エポキシ樹脂組成物全体
の１０％以下になるように設定することが好ましい。特
に好ましくは０．３〜５％の範囲である。また、これら
シリコーン化合物をＡ成分およびＢ成分の少なくとも一
方と反応させて用いる場合の使用量は、Ａ成分およびＢ
成分の少なくとも一方に対して３〜１７％の割合に設定
することが好ましい。In the above formula (7), in particular, A is 2,3-
Epoxypropoxy groups are preferred. In addition, the above equation (8)
In particular, A is preferably a 2,3-epoxypropoxy group. Then, as the respective repetition numbers n, m, and p in the above equations (7) and (8), n = 1 to 15 respectively.
0, especially n = 1 to 7, m = 1 to 150, especially m = 10
150, p = 1 to 150, particularly preferably p = 1 to 15. These silicone compounds are used in a state where they are reacted with at least one of the special epoxy resin (component A) and the specific phenol resin (component B).
Alternatively, it is used by blending as it is. And when these silicone compounds are compounded as they are, it is preferable to set the compounding amount so that it may be 10% or less of the whole epoxy resin composition. Particularly preferably, it is in the range of 0.3 to 5%. When these silicone compounds are used by reacting them with at least one of the component A and the component B, the amounts used are the components A and B
It is preferable to set the ratio of 3 to 17% with respect to at least one of the components.
【００２６】さらに、上記低応力化剤に加えて、硬化促
進剤，難燃剤，顔料，離型剤，シランカップリング剤等
のカップリング剤等を適宜に用いられることができる。Further, in addition to the above-mentioned low stress agent, a curing accelerator, a flame retardant, a pigment, a release agent, a coupling agent such as a silane coupling agent, or the like can be appropriately used.
【００２７】上記硬化促進剤としては、リン系化合物，
従来公知の三級アミン，四級アンモニウム塩，イミダゾ
ール類，ホウ素化合物等があげられ、これらは単独でも
しくは２種以上併せて用いられる。なかでも、リン系化
合物が好適に用いられ、特にトリフェニルホスフィンを
用いることが好ましい。As the curing accelerator, phosphorus compounds,
Conventionally known tertiary amines, quaternary ammonium salts, imidazoles, boron compounds and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more. Among them, phosphorus compounds are preferably used, and triphenylphosphine is particularly preferably used.
【００２８】上記難燃剤としては、三酸化アンチモン，
リン系化合物等があげられる。Examples of the flame retardant include antimony trioxide,
And phosphorus-based compounds.
【００２９】上記顔料としては、カーボンブラック，酸
化チタン等があげられる。Examples of the pigment include carbon black and titanium oxide.
【００３０】上記離型剤としては、パラフィンや脂肪族
エステル等があげられる。Examples of the release agent include paraffin and aliphatic esters.
【００３１】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、前記特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分），特定のフ
ェノ ール樹脂（Ｂ成分）および無機質充填剤（Ｃ成
分）、そして必要に応じて低応力化剤，硬化促進剤，難
燃剤，顔料，離型剤およびカップリング剤を所定の割合
で配合する。ついで、これらをミキシングロール機等の
混練機を用いて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って目的とするエポキシ
樹脂組成物を製造することができる。The epoxy resin composition used in the present invention can be produced, for example, as follows. That is, the special epoxy resin (component A), the specific resin
E Bruno Lumpur resin (B component) and the inorganic filler (C component), and stress-reducing agent, if necessary, a curing accelerator, compounding a flame retardant, a pigment, a releasing agent and a coupling agent in a predetermined ratio I do. Then, these are melted and kneaded in a heated state using a kneading machine such as a mixing roll machine, and then cooled to room temperature, pulverized by a known means, and tableted if necessary. Epoxy resin composition can be produced.
【００３２】このようなエポキシ樹脂組成物を用いて半
導体素子を封止する方法は、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
によって行うことができる。The method for encapsulating a semiconductor element using such an epoxy resin composition is not particularly limited, and can be performed by a known molding method such as ordinary transfer molding.
【００３３】そして、上記エポキシ樹脂組成物を用いて
の半導体素子の封止において、特に、図１に示すよう
に、回路が形成されたＢＴ（ビスマレイミドトリアジン
／ガラスクロス基板）レジンやヒートシンク等の半導体
素子搭載基板１上に半導体素子２を直接搭載し固定し
て、この半導体素子搭載基板側を樹脂封止した片面封止
型の半導体装置では、樹脂封止後の反りが抑制され信頼
性の高いものが得られる。図において、３は封止樹脂、
４はボンディングワイヤー、５は半田端子である。In the encapsulation of a semiconductor device using the epoxy resin composition, in particular, as shown in FIG. 1, a BT (bismaleimide triazine / glass cloth substrate) resin or a heat sink on which a circuit is formed is used. In the single-sided semiconductor device in which the semiconductor element 2 is directly mounted and fixed on the semiconductor element mounting substrate 1 and the semiconductor element mounting substrate side is resin-sealed, warpage after resin sealing is suppressed and reliability is improved. Higher ones are obtained. In the figure, 3 is a sealing resin,
4 is a bonding wire and 5 is a solder terminal.
【００３４】半導体素子搭載基板１として、上記ＢＴレ
ジンのような繊維補強板を用いた場合には、図１に示す
ように、その繊維補強板１の面積は、１００〜１０００
０ｍｍ2 が好ましく、特に６２５〜３６００ｍｍ2 が好
ましい（方形の場合は正方形が好ましい）。また、繊維
補強板１の厚みｂは０．０５〜３ｍｍが好ましく、特に
０．１〜０．６ｍｍが好ましい。このときの、封止樹脂
３の占有面積（半導体素子２を含む封止樹脂３の底面
積）は、１００〜１００００ｍｍ2 が好ましく、特に６
２５〜３６００ｍｍ2 が好ましい（方形の場合は正方形
が好ましい）また、封止樹脂３の厚みａは好ましくは
０．２〜３ｍｍが好ましく、特に０．２〜１．４ｍｍが
好ましい。When a fiber reinforced plate such as the BT resin is used as the semiconductor element mounting substrate 1, the area of the fiber reinforced plate 1 is 100 to 1000, as shown in FIG.
Preferably 0 mm 2, in particular 625～3600Mm 2 is preferable (preferably square in the case of a square). Further, the thickness b of the fiber reinforcing plate 1 is preferably 0.05 to 3 mm, particularly preferably 0.1 to 0.6 mm. At this time, the area occupied by the sealing resin 3 (the bottom area of the sealing resin 3 including the semiconductor element 2) is preferably 100 to 10000 mm 2 , and particularly preferably 6 to 10,000 mm 2.
25～3600Mm 2 also are preferred (preferably square in the case of a square), thickness a is preferably preferably 0.2~3mm of the sealing resin 3, particularly 0.2~1.4mm is preferred.
【００３５】また、半導体素子搭載基板１がヒートシン
クの場合は、一般に、図２に示す断面形状となる。そし
て、ヒートシンク（銅，アルミニウム等の金属板）６の
面積は、１００〜１００００ｍｍ2 が好ましい（方形の
場合は正方形が好ましい）。また、ヒートシンク６の厚
みｄは０．０５〜３ｍｍが好ましい。このときの、封止
樹脂３ｂの占有面積（ヒートシンク６底面を含む封止樹
脂３ｂの底面積）は、１００〜１４４００ｍｍ2 が好ま
しい（方形の場合は正方形が好ましい）。そして、封止
樹脂３ｂの厚みｃは０．２５〜４ｍｍが好ましく、特に
０．８〜３ｍｍが好ましい。When the semiconductor element mounting substrate 1 is a heat sink, it generally has the cross-sectional shape shown in FIG. The area of the heat sink (metal plate such as copper or aluminum) 6 is preferably 100 to 10000 mm 2 (in the case of a square, a square is preferable). The thickness d of the heat sink 6 is preferably 0.05 to 3 mm. At this time, the area occupied by the sealing resin 3b (the bottom area of the sealing resin 3b including the bottom surface of the heat sink 6) is preferably 100 to 14400 mm 2 (in the case of a square, a square is preferable). The thickness c of the sealing resin 3b is preferably from 0.25 to 4 mm, particularly preferably from 0.8 to 3 mm.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上のように、この発明の半導体装置
は、前記特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分），特定のフェノ
ール樹脂（Ｂ成分）および無機質充填剤（Ｃ成分）を含
む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、ＴＣＴテストで評価される特性が向上し長寿命とな
る。また、吸湿後、半田溶融液に浸漬した場合において
もパッケージクラックの発生が抑制され、半導体素子を
プリント配線板やヒートシンクに固定しその素子搭載面
側を樹脂封止した片面樹脂封止型のパッケージでは反り
を抑制することが可能となる。このように、上記特殊な
エポキシ樹脂組成物を用いた封止により、８０ピン以
上、特に１６０ピン以上の、もしくは半導体素子の長辺
が４０ｍｍ以上の大形の半導体装置において、また半導
体素子をプリント配線板やヒートシンクに直接固定し、
樹脂封止した片面樹脂封止型パッケージにおいて上記の
ような高信頼性が得られるようになり、これが大きな特
徴である。As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the special epoxy resin (component A), the specific phenol
Is sealed using a special epoxy resin composition containing a polyurethane resin (component B) and an inorganic filler (component C), so that the properties evaluated by the TCT test are improved and the life is extended. In addition, even when immersed in a solder melt after absorbing moisture, the occurrence of package cracks is suppressed, and the semiconductor element is fixed to a printed wiring board or heat sink, and the element mounting surface side is resin-sealed to form a single-sided resin-sealed package. Then, the warpage can be suppressed. As described above, by encapsulation using the special epoxy resin composition, a large-sized semiconductor device having 80 pins or more, particularly 160 pins or more, or a semiconductor element having a long side of 40 mm or more can be used for printing a semiconductor element. Fix directly to wiring board or heat sink,
The above-described high reliability can be obtained in a single-sided resin-sealed package sealed with a resin, which is a great feature.
【００３７】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。Next, examples will be described together with comparative examples.
【００３８】まず、エポキシ樹脂組成物の作製に先立っ
て、下記に示すエポキシ樹脂ａ〜ｄ、フェノール樹脂ｅ
〜ｉ、シリコーン化合物ｊ，ｋを準備した。First, prior to the preparation of the epoxy resin composition, the following epoxy resins a to d and phenol resin e
~ I, silicone compounds j and k were prepared.
【００３９】〔エポキシ樹脂ａ〕[Epoxy resin a]
【化１４】 Embedded image
【００４０】〔エポキシ樹脂ｂ〕[Epoxy resin b]
【化１５】 Embedded image
【００４１】〔エポキシ樹脂ｃ〕[Epoxy resin c]
【化１６】 Embedded image
【００４２】〔エポキシ樹脂ｄ〕 上記エポキシ樹脂ａと同じ構造であり、エポキシ当量が
１７３ｇ／ｅｑ、軟化点が１３９℃、ＩＣＩ粘度（１５
０℃）０．０３ポイズのエポキシ樹脂である。[Epoxy Resin d] The same structure as the epoxy resin a, the epoxy equivalent is 173 g / eq, the softening point is 139 ° C., and the ICI viscosity (15
(0 ° C.) 0.03 poise epoxy resin.
【００４３】〔フェノール樹脂ｅ〕[Phenol resin e]
【化１７】 Embedded image
【００４４】〔フェノール樹脂ｆ〕[Phenol resin f]
【化１８】 Embedded image
【００４５】〔フェノール樹脂ｇ〕[Phenol resin g]
【化１９】 Embedded image
【００４６】〔フェノール樹脂ｈ〕[Phenol resin h]
【化２０】 Embedded image
【００４７】〔フェノール樹脂ｉ〕[Phenol resin i]
【化２１】 Embedded image
【００４８】〔シリコーン化合物ｊ〕[Silicone compound j]
【化２２】 Embedded image
【００４９】〔シリコーン化合物ｋ〕[Silicone compound k]
【化２３】 Embedded image
【００５０】[0050]
【実施例１〜２９、比較例１〜５】上記に示した各成分
および下記の表１〜表６に示す各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。Examples 1 to 29 and Comparative Examples 1 to 5 The components shown above and the components shown in the following Tables 1 to 6 were blended in the proportions shown in the table, and mixed with a mixing roll machine (temperature: 100 ° C.). The mixture was melt-kneaded for 3 minutes, cooled and solidified, and then pulverized to obtain a desired powdery epoxy resin composition.
【００５１】[0051]
【表１】 [Table 1]
【００５２】[0052]
【表２】 [Table 2]
【００５３】[0053]
【表３】 [Table 3]
【００５４】[0054]
【表４】 [Table 4]
【００５５】[0055]
【表５】 [Table 5]
【００５６】[0056]
【表６】 [Table 6]
【００５７】以上の実施例および比較例で得られたエポ
キシ樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスファー成
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。使用したパッケージ
としては、下記に示す片面樹脂封止型パッケージを用い
た。Using the epoxy resin compositions obtained in the above Examples and Comparative Examples, transfer molding of semiconductor elements was performed (conditions: 175 ° C. × 2 minutes, 175 ° C. × 5 hours post-curing).
It was obtained Rihan conductor device to. The package used was used indicates to strip surface resin-sealed package below.
【００５８】 片面樹脂封止型パッケージ：図３に示す
構造のパッケージであり、ＢＴレジン（三菱瓦斯化学社
製）１２（４８×４８×厚み０．８ｍｍ）上にＳｉチッ
プ１３（１２×１２×厚み０．４ｍｍ）を搭載して固定
し、この搭載面側のみを樹脂封止した（封止樹脂１４サ
イズ：４０×４０×厚み２ｍｍ）。図において、１５は
ボンディングワイヤーである。[0058] Single-sided resin-sealed package: shown in FIG.
BT resin (Mitsubishi Gas Chemical Company)
12) (48 x 48 x 0.8 mm thick)
Mounted and fixed (13 x 12 x 0.4 mm thickness)
Then, only the mounting surface was sealed with resin (sealing resin 14
(Is: 40 × 40 × 2 mm thick). In the figure, 15 is
It is a bonding wire.
【００５９】このようにして得られた片面樹脂封止型パ
ッケージについて、−５０℃／５分〜１５０℃／５分の
ＴＣＴテスト、および８５℃／８５％ＲＨの相対湿度の
恒温槽中に放置して吸湿させた後、２６０℃の半田溶融
液に１０秒間浸漬する試験を行った。さらに、これら試
験に加えて、図４に示すように、成形し後硬化した後の
パッケージ７全体の反り量Ｘをマイクロディプスメータ
ー（ＴＥＣＬＯＣＫ社製）により測定した。これらの結
果を下記の表７〜表１１に示す。[0059] For single-sided resin sealed package thus obtained, - 50 ° C. / 5 minutes to 150 DEG ° C. / 5 minutes TCT test, and 85 ° C. / 85% left in a constant temperature bath of RH relative humidity Then, a test was performed in which the sample was immersed in a solder melt at 260 ° C. for 10 seconds. Further, in addition to these tests, as shown in FIG. 4, the warpage X of the entire package 7 after molding and post-curing was measured with a micro depth meter (manufactured by TECLOCK). The results are shown in Tables 7 to 11 below.
【００６０】[0060]
【表７】 [Table 7]
【００６１】[0061]
【表８】 [Table 8]
【００６２】[0062]
【表９】 [Table 9]
【００６３】[0063]
【表１０】 [Table 10]
【００６４】[0064]
【表１１】 [Table 11]
【００６５】上記表７〜表１１の結果から、実施例品の
ＴＣＴテストおよび半田溶融液への浸漬時の耐クラック
性に優れていることがわかる。さらに、半導体素子をＢ
Ｔレジンに搭載固定しその搭載面側のみを樹脂封止した
片面樹脂封止型パッケージの反り量が、実施例品が比較
例品に比べて非常に小さく樹脂封止後の反りが抑制され
たことが明らかである。[0065] From the results shown in Table 7 to Table 11, it can be seen that excellent crack resistance at the time of immersion in TCT test and solder melt of real施例products. Further, the semiconductor element is changed to B
The mounting surface only resin-sealed mounted fixed to the T resin
Warpage-sided resin sealed package, it is clear that the warpage after the very small sealed with resin Example product is compared with the comparative examples was suppressed.
【図１】この発明の半導体装置の一例である片面樹脂封
止型パッケージを示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a single-sided resin-sealed package as an example of a semiconductor device of the present invention.
【図２】この発明の半導体装置の他の例である片面樹脂
封止型パッケージを示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a single-sided resin-sealed package as another example of the semiconductor device of the present invention.
【図３】片面樹脂封止型パッケージの一例を示す断面図
である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of a single-sided resin-sealed package.
【図４】片面樹脂封止型パッケージの樹脂封止後の反り
状態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a warped state after resin sealing of the single-sided resin-sealed type package.
１ 半導体素子搭載基板 ２ 半導体素子 ３ 封止樹脂 Reference Signs List 1 semiconductor element mounting substrate 2 semiconductor element 3 sealing resin
フロントページの続き (72)発明者 首藤 伸一朗 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 福島 喬 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４−122715（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−184272（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−304850（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−304847（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−256343（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−136860（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−81543（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−188388（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−304852（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−41292（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−111469（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/28 - 23/31 C08G 59/20 Continuation of front page (72) Inventor Shinichiro Shuto 1-1-2 Shimohozumi, Ibaraki-shi, Osaka Nippon Denko Corporation (72) Inventor Kazuhiro Ikemura 1-1-2 Shimohozumi, Ibaraki-shi, Osaka Nitto Inside Electric Works Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Fukushima 1-1-2 Shimohozumi, Ibaraki City, Osaka Prefecture Nitto Denko Corporation Inside (56) References JP-A-4-122715 (JP, A) JP-A-6- 184272 (JP, A) JP-A-7-304850 (JP, A) JP-A-7-304847 (JP, A) JP-A-4-256343 (JP, A) JP-A-62-136860 (JP, A) JP-A-8-81543 (JP, A) JP-A-7-188388 (JP, A) JP-A-7-304852 (JP, A) JP-A-8-41292 (JP, A) JP-A 8-111469 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 23/28-23/31 C08G 59/20
Claims (1)
が搭載され、この半導体素子が搭載された基板面側のみ
を、下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有するエポキシ樹脂
組成物を用いて封止してなる半導体装置。 （Ａ）下記の一般式（１）で表されるエポキシ樹脂。 【化１】 （Ｂ）下記の一般式（２），式（３）および式（５）で
表されるフェノール樹脂からなる群から選ばれた少なく
とも一つのフェノール樹脂。 【化２】 【化３】 【化４】 （Ｃ）無機質充填剤。A semiconductor device is mounted on one side of a semiconductor device mounting substrate.
Is mounted, only on the substrate surface side on which this semiconductor element is mounted.
The semiconductor device obtained by encapsulating with an epoxy resin composition containing (A) ~ (C) the following ingredients. (A) An epoxy resin represented by the following general formula (1). Embedded image (B) In the following general formulas (2), (3) and (5)
Less selected from the group consisting of phenolic resins represented
And one phenolic resin . Embedded image Embedded image Embedded image (C) an inorganic filler.
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- 1994-10-11 JP JP24517594A patent/JP3278304B2/en not_active Expired - Lifetime
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