JPH01276652A

JPH01276652A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH01276652A
Application number: JP10567988A
Authority: JP
Inventors: Masahito Shimizu; 雅人清水; Kazuo Iko; 伊香　和夫
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1989-11-07
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JP2534317B2

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、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子は、通常セ
ラミックパッケージもしくはプラスチックパッケージ等
により封止され、半導体装置化されている。上記セラミ
ックパッケージは、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、温度、湿度に対して強く
、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組成物が使用されており、
良好な成績を収めている。

上記エポキシ樹脂組成物としては、特に、エポキシ樹脂
と、硬化剤としてのノボラック型フェノール樹脂と、硬
化促進剤および無機質充填剤としてのシリカ粉等の組織
系で構成されるものが、封上作業性（特にトランスファ
ー成形作業時の成形性）等に優れたものとして賞用され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、最近では、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、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、
耐衝撃信鎖性、耐熱信軌性等）の向上が要望されており
、上記のエポキシ樹脂組成物で半導体素子をモールドす
ると、従来殆ど問題にされていなかった樹脂の応力によ
り、樹脂クラックの発生や、パッシベーション膜および
素子自体にクラックを生じたり、アルミ配線にずれ等を
生じるということがわかってきた。

これは、素子自体の寸法が大きくなるほど顕著に現れる
。したがって、今日では、この対策として、素子等に加
わる応力の小さい樹脂（低応力樹脂）の開発が大きな課
題となっている。この目的達成の方法として、エポキシ
樹脂やフェノール樹脂自体を可撓化したり、可塑剤を添
加することが考えられる。しかし、このようにすること
は、フェノール樹脂を硬化剤とするエポキシＰｊ！脂組
成物では硬化樹脂のガラス転移点が降下し高温電気特性
が低下するため信頼性の点で問題がある。また、合成ゴ
ム等を添加して素子に加わる応力を小さくし、低応力化
を図ることも考えられるが、合成ゴムを添加することに
よって、封止樹脂の、半導体素子およびリードフレーム
に対する密着性が低下し、耐湿性が悪くなり、信頼性が
低下するという問題が生じる。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、他
の信頼性を低下させることなく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。

ｃ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）エポキシ樹脂。

（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂。

（Ｃ）下記の一般式（Ｉ）で表される１ルガノボリシロ
キサン。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、池の信頼性（耐湿信頼性、耐
衝撃信頼性、耐熱信頼性等）を損なうことなく封止樹脂
の低応力化を実現させることを目的として一連の研究を
重ねた。その結果、上記特定のオルガノポリシロキサン
を用いると、他の信頼性を損なうことなく封止樹脂の低
応力化が得られ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、エポキシ樹脂
（Ａ成分）とノボラック型フェノール樹脂（Ｂ成分）と
特定のオルカリポリシロキサン（Ｃ成分）等とを用いて
得られるもであって、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。

上記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のエポキシ樹脂があげ
られる。これらの樹脂のなかでも、融点が室温を超えて
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。また、ノボラ
ック型エポキシ樹脂としては、通常、エポキシ当量１６
０〜２５０．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ｆｆ１１８０〜２１０．軟化点６０〜１１０°Ｃ
のものが一般に用いられる。

上記Ａ成分のエポキシ樹脂とともに用いられる、Ｂ成分
のノボラック型フェノール樹脂は、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、０−タレゾールノボラック、ｍ−クレゾールノボラ
ック、ｐ−タレゾールノボラック、０−エチルフェノー
ルノボラック、ｍ−エチルフェノールノボラック、ｐ−
エチルフェノールノボラック等が好適に用いられる。こ
れらノボラック樹脂は、軟化点が５０〜１１０°Ｃ２水
酸基当量が１００〜１５０のものを用いることが好まし
い。

上記Ａ成分のエポキシ樹脂、Ｂ成分のノボラック型フェ
ノール樹脂とともに用いられる、Ｃ成分のオルガノポリ
シロキサンは、前記一般式（Ｉ）で表されるポリシロキ
サン骨格を有するものが用いられ、シロキサン結合部に
フェニル基またはアルアルキル基が結合されているのが
特徴である。

なお、上記オルガノポリシロキサンのなかでも、特に、
２価の有機基であるＲ２が炭素数２〜１０のアルキレン
基やフェニレン基、または炭素数７〜１５のアラルキレ
ン基である化合物を用いることが好ましい。このような
オルガノポリシロキサンは、分子量が５００〜４０００
０のものを用いることか好ましく、特に好適なのは分子
量５０００〜３００００のものである。すなわち、分子
量が５００未満では封止樹脂の低応力効果が不充分であ
り、４００００を超えると上記Ａ成分のエポキシ樹脂と
の反応性が悪（なるという傾向がみられるからである。

上記Ｃ成分はエポキシ樹脂組成物硬化体中での分散性が
よいため、従来のものに比べて硬化体が機械的強度のば
らつきの極めて小さいものとなり、かつ低応力のものと
なる。

なお、この発明では、上記Ａ成分、Ｂ成分、Ｃ成分以外
に必要に応じて硬化促進剤、無機質充填剤、離型剤等を
用いることができる。

上記硬化促進剤としては、フェノール硬化エポキシ樹脂
における硬化反応の触媒となるものは全て用いることが
でき、例えば、三級アミン類、イミダゾール類、リン化
合物等をあげることができる。

上記充填剤としては、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウ
ム、石英ガラス、珪石、タルク、クレー、酸化ジルコニ
ウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化ベリリウム等の粉末を
用いることができる。

上記離型剤としては、従来公知のステアリン酸、パルチ
ミ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。

さらに、カップリング剤、難燃剤９着色剤等の通常用い
られる添加剤も添加することができる。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、上記原料を用
い、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、エポキシ樹脂（Ａ成分）、ノボラック型
フェノール樹脂（Ｂ成分）、特定のオルガノポリシロキ
サン（Ｃ成分）および無機質充填剤ならびにその他の添
加剤を適宜配合し、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半硬化状の樹脂組
成物とし、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
り目的とするエポキシ樹脂組成物を得ることができる。

また、特定のオルガノポリシロキサン（Ｃ成分）とエポ
キシ樹脂（Ａ成分）を予め公知の方法、例えば溶融混合
または溶媒中で加熱することにより上記２成分を反応さ
せ、この反応生成物と他の原料を用い前記と同様の製法
に従って、エポキシ樹脂組成物を得ることもできる。

このとき、上記オルガノポリシロキサン（Ｃ成分）の配
合量は、エポキシ樹脂１００重量部（以下「部」と略す
）に対して３〜４０部用いることが、得られる樹脂硬化
物の低応力性の点から好ましく、また、上記無機質充填
剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して、３０
〜９０重量％にすることが好ましい。

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、通常の方法、例えば
トランスファ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、低応力性に優れ
、かつ高い信頼度を示す、これは上記Ｃ成分中のオルガ
ノポリシロキサンから誘導される５ｔ−０−Ｓｉ結合部
分が、硬化樹脂の分子骨格中に導入されており、しかも
上記オルガノポリシロキサンのエポキシ樹脂中への分散
性が優れているため、エポキシ樹脂組成物硬化体からな
る封止樹脂の機械的強度のばらつきが小さくなるためと
考えられる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の半導体装置は、特定のオルガ
ノポリシロキサン（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おり、その封止プラスチック
パッケージが、従来のエポキシ樹脂組成物製のものとは
異なるため、内部応力が小さく信頼度の高いものである
。特に、上記特殊なエポキシ樹脂組成物による封止によ
り、超ＬＳＩ等の封止に充分対応でき、素子サイズが１
６１１ＩＩ１１２以上、素子上のＡ！配線の幅が２μｍ
以下の特殊な半導体装置において、上記のような高信軒
度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。

〔実施例１〜６、比較例１〕後記の第１表に示すようなオルガノポリシロキサンを用
意した。つぎに、後記の第２表に示す割合の原料を用い
、これらの原料をミキシングロール４ｆｆｌ（ロール温
度１００°Ｃ）で１０分間溶融混練を行い冷却後粉砕し
、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）［比較例２］下記の第３表に示す原料を用いた。それ以外は実施例１
〜６と同様にして粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

※：第１表と同じ。

以上の実施例および比較例によって得られた粉末状のエ
ポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスファー
成形で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、曲げ弾性率１
曲げ強度、−５０°Ｃ１５分〜１５０“Ｃ１５分の温度
サイクルテスト（以下ｒＴＣＴテスト」と略す）等の測
定を行った。その結果を後記の第４表に示した。なお、
ガラス転移温度（Ｔｇ）は、粘弾性性質のＴａｎ　δの
ピークの温度を示した。

（以下余白）第４表の結果から、実施例品は封止樹脂の曲げ弾性率が
小さく（軟らかく）て内部応力が小さ（、しかも曲げ強
度が比較例に比べてそれほど低下していす、またガラス
転移温度の低下も殆どみられずＴＣＴテストの結果から
も明らかなように高度な信鯨性を備えていることがわか
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）〜（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）エポキシ樹脂。（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂。（Ｃ）下記の一般式（ I ）で表されるオルガノポリシ
ロキサン。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ）上記式（ I ）において、Ｒ＿１はＨまたは１価の有機
基、Ｒ＿２は２価の有機基、Ｒ＿３はフェニル基または
アルアルキル基であり、ｍ＋ｎは５〜２００の整数、ｍ
／ｎは２０〜３である。