JPH01206657A

JPH01206657A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH01206657A
Application number: JP3321388A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Nakamura; 吉伸中村; Yoshio Yamaguchi; 美穂山口; Akiko Kitayama; 北山　彰子; Kazuo Iko; 伊香　和夫
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1988-02-15
Filing date: 1988-02-15
Publication date: 1989-08-18
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JP2534296B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、信頬性の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り封止され、半導体装置化
されていたが、最近では、コスト、量産性の観点より、
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
の内部応力、耐湿信頼性、耐衝撃信頼性、耐熱信頼性等
）の向上が要望されている。特に近年、チップサイズは
益々大形化する傾向にあり、半導体封止樹脂の硬化温度
から室温に冷却する際にチップと樹脂の線膨張係数の違
いによって発生する内部応力のより以上の低減が必要に
なっており、このために樹脂の線膨張係数の低減が重要
となる。この実現のためには充竺剤を多量に含有させる
必要があるが、充填剤量が増加すると封止樹脂に必要な
流動特性が低下する。したがって、その増加には限度が
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、これまでの封止用エポキシ樹脂組成物は
線膨張係数を必要な程度に低乍させようとすれば充填剤
量を増加させなければならないため、線膨張係数の低下
と流動特性の保持の両立が困難である。このため、内部
応力を必要なレベルまで低減することが事実上不可能で
あった。したがって、それを用いた半導体装置の信軌性
にもおのずと限界があるため、技術革新による素子サイ
ズの大形化等に対応できるように、より以上の特性向上
が強く望まれている。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、内
部応力特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〕

上記目的を達成するため、この発明の半導体装置は、下
記の（Ａ）〜（Ｅ）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）エポキシ樹脂。

（Ｂ）フェノール樹脂。

（Ｃ）ジヒドロキシジフェニルスルホン。

（、Ｄ　）シリコーン化合物。

（Ｂ）無機質充填剤。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、封止樹脂の線膨張係数を低下
させ内部応力を低減させるに際し、封止に用いるエポキ
シ樹脂組成物の流動特性を損なわないようにすることを
目的として一連の研究を重ねた。その結果、シリコーン
化合物にジヒドロキシジフェニルスルホンを組み合わせ
て使用すると、封止用樹脂組成物の流動特性を損なうこ
となく内部応力の低減効果が得られることを見出しこの
発明に到達した。すなわち、上記化合物の組み合わせに
より、封止樹脂の線膨張係数を低下させるため無機質充
填剤量を増量しても、封止用樹脂組成物の流動特性の低
下現象がみられなくなる。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂
（Ａ成分）とフェノール樹脂（Ｂ成分）と、ジヒドロキ
シジフェニルスルホン（Ｃ成分）、シリコーン化合物（
Ｄ成分）、無機質充填剤（Ｅ成分）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たタ
ブレット状になっている。

このような封止用エポキシ樹脂組成物（以下「封止樹脂
組成物Ｊと略す）は、流動特性に優れ、しかも上記Ｃ，
Ｄ成分をＥ成分と併用することにより、封止樹脂の線膨
張係数の低下を実現して内部応力の低減に極めて優れた
プラスチックパッケージになりうるものであり、その使
用によって信頬度の高い半導体装置が得られるものであ
る。

上記封止樹脂組成物のＡ成分となるエポキシ樹脂は、特
に制限するものではなく、クレゾールノボラック型、フ
ェノールノボラック型やビスフェノールＡ型等、従来か
ら半導体装置の封止樹脂として用いられている各種エポ
キシ樹脂があげられる。これらの樹脂のなかでも、融点
が室温を越えており、室温下では固形状もしくは高粘度
の溶液状を呈するものを用いることが好結果をもたらす
。ノボラック型エポキシ樹脂としては、通常エポキシ当
量１６０〜２５０．軟化点５０〜１３０°Ｃのものが用
いられ、タ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Ｎ１８０〜２１０、軟化点６０〜１１０°
Ｃのものが一般に用いられる。

上記エポキシとともに用いられるＢ成分のフェノール樹
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、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等
が好適に用いられる。これらのノボラック樹脂は、軟化
点が６０〜１１０°Ｃ２水酸基当量が１１０〜１５０の
ものを用いることが好ましい。特に上記ノボラック樹脂
の中でもタレゾールノボラックを用いることが好結果を
もたらす。

上記Ａ成分のエポキシ樹脂とＢ成分のフエノ−ル樹脂と
の配合比は、上記エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量当
たりフェノール樹脂中の水酸基が０．５〜１．０当量と
なるように配合することが好ましい。

上記Ｃ成分のジヒドロキシジフェニルスルホンは４．４
′−ジヒドロキシジフェニルスルホンと２．４′−ジヒ
ドロキシジフェニルスルホンの異性体があり両成分が併
存しているが、通常、後者が前者よりも少ない状態とな
っている。特に、後者がＣ成分全体の２０重量％（以下
「％」と略す）以下になっているものを使用することが
効果の点で望まし、い。このようなＣ成分のジヒドロキ
シジフェニルスルホンの含有量は、封止樹脂組成物全体
の５．０％以下、好適には２．０〜４．０％の範囲内に
設定することが望ましい。

また、上記り成分のシリコーン化合物としては、通常、
下記の一般式〔ＩＩおよび一般式（ＩＩ）で表されるも
のが使用される。

（以下余白）上記式（１）において、Ｒで示されるフェニル基は、同
じＲで示される他の成分要素であるメチル基とそれ自体
（フェニル基）との合計の０〜６０％になるようにする
ことが望ましい。

上記り成分のシリコーン化合物の含有量は、上記式〔Ｉ
〕または式［Ｉ［）のいずれか一方もしくは双方が封止
樹脂組成物全体の１〜７％を占めるように設定すること
が効果の点で好適である。

また、上記各成分とともに用いられるＥ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
れているシリカ粉末１石英ガラス粉末、タルク、アルミ
ナ粉末等が適宜に用いられる。なお、上記Ｅ成分の含有
量は、封止樹脂組成物全体の７５％以上、好ましくは７
７〜８４％の範囲内に設定することが好ましい。

また、この発明では、上記各成分以外に必要に応じて硬
化促進剤、難燃剤、離型剤、カップリング剤および顔料
等が用いられる。

硬化促進剤としては、三級アミン、四級アンモニウム塩
、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデ
シルイミダゾール、２−メチルイミダゾールのような真
理型イミダゾール化合等のイミダゾール類、１．８−ジ
アザ−ビシクロ（５，４，０”）ウンデセン−７および
その塩、トリフェニルホスフィンのような有機第三ホス
フィン化合物およびホウ素化合物等をあげることができ
る。

難燃剤としては、カーボンブラック、二酸化アンチモン
等をあげることができる。

また、離型剤としては、従来公知のステアリン酸、パル
ミチン酸等の長鎖カルボン酸、ステアリン酸亜鉛、ステ
アリン酸カルシウム等の長鎖カルボン酸の金属塩、カル
ナバワックス、モンタンワックス等のワックス類等を用
いることができる。

カップリング剤としては、シランカップリング剤等が用
いられる。

上記硬化促進剤、難燃剤、離型剤およびカップリング剤
として例示した化合物は、単独でもしくは併せて用いる
ことができる。

この発明に用いられる封止樹脂組成物は、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、エポキシ
樹脂（Ａ成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成分）と、ジヒ
ドロキシジフェニルスルホン（Ｃ成分）と、シリコーン
化合物（Ｄ成分）と、無機質充填剤（Ｅ成分）を配合し
、必要に応じて硬化促進剤、難燃剤、顔料、カップリン
グ剤等その他の添加剤を適宜配合する。そして、この配
合物をミキシングロール機等の混練機にかけて加熱状態
で混練して溶融混合し、これを室温に冷却したのち公知
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。

このような封止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、通常のトランスファー成
形等の公知のモールド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、封止樹脂の線膨
張係数が著しく低いため大型の半導体素子を封止しても
その発生内部応力が極めて低くなる。したがって、信頼
性が著しく高くなる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の半導体装置は、ジヒドロキシ
ジフェニルスルホンおよびシリコーン化合物を含む流動
特性のよい特殊な封止樹脂組成物を用いて封止されてい
るため、製造が容易であり、かつ上記特殊な封止樹脂組
成物による封止により、内部応力が小さ（なっている。

したがって、極めて高い信頼性を有している。特に、上
記特殊な封止樹脂組成物による封止により、大型の半導
体素子の封止に充分対応でき、高温下の厳しい条件下に
曝しても、高い信頼性が得られるようになる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜６、比較例１〜２〕まず後記の第１表に示す原料を準備した。

（以下余白）つぎに、上記原料と第２表に示す原料を同表に示す割合
で配合し、ミキシングロール機（ロール温度１００’Ｃ
）で１０間溶融混練を行い、冷却固化後シート状組成物
を作製した。つぎに、このシート状組成物を粉砕し、目
的とする粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

（以下余白）つぎに、上記の実施例、比較例および従来例によって得
られた粉末状のエポキシ樹脂組成物について流動性をみ
るためスパイラルフロー試験を行うとともに、これを用
い半導体素子をトランスファー成形してモールドするこ
とに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、−５０°
Ｃ１５分−１５０°ｃ１５分（７）２０００回の温度サ
イクルテスト（以下ｒＴＣＴテスト」と略す）、線膨張
係数の測定試験を行った。その結果を上記スパイラルフ
ロー試験の結果と併せて下記の第３表に示す。なお、室
温〜ガラス転移温度Ｔｇの線膨張係数はＴＭＡ　（Ｔｈ
ｅｒｍａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ
　）によって求めた。

（以下余白）第３表の結果から、実施例で用いる封止樹脂組成物は、
比較例および従来例で用いるものに比べて流動性に富み
、かつそれを用いて得られたプラスチックパッケージは
線膨張係数が小さく、また熱サイクル試験の結果がよい
ことから、内部応力も小さいことがわかる。したがって
、このような封止樹脂組成物で封止された半導体装置は
、極めて信頼性が高いことがわかる。

特許出願人　　日東電気工業株式会社代理人　　弁理士　　西　藤　征　彦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記の（Ａ）〜（Ｅ）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）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（Ｃ）ジヒドロキシジフエニルスルホン。（Ｄ）シリコーン化合物。（Ｅ）無機質充填剤。
（２）上記Ｃ成分の含有量がエポキシ樹脂組成物全体の
５重量％以下である請求項１記載の半導体装置。
（３）上記Ｅ成分の含有量がエポキシ樹脂組成物全体の
７５重量％以上である請求項１または２記載の半導体装
置。