JPH02168654A

JPH02168654A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH02168654A
Application number: JP32414488A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Nakamura; 吉伸中村; Kazuo Iko; 伊香　和夫
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1990-06-28

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、信鯨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
からセラミックパッケージ等により封止され、半導体装
置化されているが、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、耐衝撃信鯨性、耐熱信転
性等）の向上が要望されている。特に、近年チップサイ
ズはますます大形化する傾向にあり、半導体封止用樹脂
組成物の硬化温度から室温に冷却する際に、チップと封
止用樹脂組成物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要求されるようになっている
。そして、上記要求に対して従来から、封止用樹脂組成
物中の無機質充填剤の配合量を増加することで封止樹脂
の線膨張係数を低下させる方法が検討されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のような方法を用いる場合、得られ
る封止樹脂はいくつかの問題点を有している。例えば、
封止樹脂の低膨張係数化を図るため無機質充填剤を多量
に配合すると、封止樹脂は低線膨張係数になり、この封
止樹脂により樹脂封止された半導体装置の冷熱サイクル
テストにおける耐クラツク性は向上する。しかし、封止
に際して樹脂組成物の流動性が著しく低下し半導体素子
の封止時にボイドや未充填部分が生じたりし、装置とし
て支障をきたすことになる。すなわち、上記のような封
止樹脂を用いた半導体装置の信頼性には限界があり、上
記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のが実情
である。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、封
止樹脂にボイドや未充填部分がなく、かつ耐クラツク性
（耐冷熱サイクル特性）に優れている半導体装置の提供
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）、（Ｂ）および（Ｃ）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）エポキシ樹脂。

（Ｂ）ポリバラビニルフェノール。

（Ｃ）無機質充填剤。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、ボイドや未充填部分の発生を
防止し、かつ低応力化（線膨張係数の低下）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、硬
化剤としてポリバラビニルフェノールを用いると、エポ
キシ樹脂組成物の流動性が向上すると同時に、その硬化
物の線膨張係数が低減するのを突き止め、これを使用す
ると、ボイドや未充填部分の発生が防止され、しかも低
応力化も実現でき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、ポリバラビニルフェノール（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としては、特に制限する
ものではなく、タレゾールノボラック型フェノールノボ
ラック型およびビスフェノールＡ型環従来から半導体装
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。これらエポキシ樹脂のなかでも、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。

例えば、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、エポキシ当量１８０〜２１０、軟化点６０〜
１１ｏ′ｃのものが用いられる。

上記Ａ成分のエポキシ樹脂とともに用いられるＢ成分ポ
リバラビニルフェノールは、Ａ成分のエポキシ樹脂の硬
化剤として作用するものであり、下記の式（Ｉ［ｒ）で
表される。

とが好ましい。

υＨそして、上記ポリバラビニルフェノールとしては、軟化
点が８０〜１５０°Ｃ１水酸を当量が１２０〜１３０の
ものを用いることが好ましく、さらに式（ＩＩＩ）にお
いてｎは３〜１００のものを用いるのが効果の点で好適
である。すなわち、上記式（■）で表されるポリバラビ
ニルフェノールのパラ位のＯＨ基とエポキシ樹脂のエポ
キシ暴力（反応することにより得られるエポキシ樹脂組
成物の低線膨張係数化効果が得られると考えられる。

特に、上記のようなエポキシ樹脂およびポリパラビニル
フェノールとしては、片方または双方が、下記の一般式
（Ｉ）または（ｎ）で表されるシリコーン化合物と反応
しているものを使用するこまた、上記式（Ｉ）および（
ｎ）中、Ｒのメチル基とフェニル基の混合物において、
フェニル基の割合は、メチル基とフェニル基の合計００
〜６０％であることが好ましい。このようなシリコーン
変性エポキシ樹脂あるいはシリコーン変性ポリバラビニ
ルフェノールを単独でもしくは併用することによって、
耐クラツク性が一層向上する。この場合、上記シリコー
ン化合物の使用量は、エポキシ樹脂組成物全体中１〜７
％（重量基準、以下同じ）になるように設定することが
効果の点から好適である。すなわち、上記シリコーン化
合物の含有量が１％を下回ると充分な低応力効果がみら
れなくなり、逆に７％を上回ると樹脂強度の低下現象が
みられるからである。なお、上記シリコーン変性エポキ
シ樹脂およびシリコーン変性ポリパラビニルフェノール
は、シリコーン化合物ト、Ａ成分のエポキシ樹脂または
Ｂ成分のポリパラビニルフェノールとを、予めもしくは
エポキシ樹脂組成物の製造の際に、溶融混合（例えば温
度１５０°Ｃで撹拌する）して反応させることにより得
られる。

上記Ｃ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石英ガラス粉末、タル
ク、シリカ粉末、アルミナ粉末等があげられる。なお、
上記無機質充填剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物全体
中に５０〜８０％になるように設定することが好ましい
。

また、この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物には、
上記Ａ−Ｃ成分以外にも、必要に応じて硬化促進剤、二
酸化アンチモン、リン系化合物等の難燃剤、顔料、シラ
ンカップリング剤等のカップリング剤等を用いることが
できる。

上記硬化促進剤としては、下記の示す三級アミン、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。

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−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、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
、ペンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノ）メ
チルフェ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クロライド、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
トラデシ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、ニーシアノエチル−２−ウンデシルイミ
ダゾールホウ素化合物テトラフェニルボロン塩類、例えばトリエチレンアミン
テトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリンテトラ
フェニルボレートこの発明に用いられるエポキシ樹脂組成物は、例えはつ
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成分、Ｂ成分およびＣ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後公知の手段により
粉砕し、必要に応じて打錠するという一連の工程により
目的とするエポキシ樹脂組成物を得ることができる。な
お、上記製造過程において、予めエポキシ樹脂（Ａ成分
）およびポリバラビニルフェノール（Ｂ成分）の少なく
とも一方とシリコーン化合物とを予備加熱混合して得ら
れるシリコーン変性エポキシ樹脂またはシリコーン変性
ポリバラビニルフェノールを用い、上記と同様、他の原
料を配合し製造することも可能である。

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、特に制限するものではなく、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、流動性に優れた
封止樹脂により樹脂封止されており、その封止樹脂にボ
イドや未充填部分が生じないため、性能的に問題がなく
、また耐クラツク性（耐冷熱サイクル特性）に優れた安
定性を示している。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の半導体装置は、ポリバラビニ
ルフェノールを含有するエポキシ樹脂組成物を用いて封
止されているため、製造過程において生じるボイドや未
充填部分等に起因する性能の低下が生じず良好な特性を
備えている。さらに、耐クラツク性（耐冷熱サイクル特
性）においても優れた信鯨性を有している。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜５、比較例１．２〕まず、下記の第１表に示すシリコーン化合物を準備した
。

（以下余白）第一」−一表の比（重量比）は１：２である。

つぎに、上記シリコーン化合物を用いて、下記の第２表
に示すにような原料を用意し、予めポリパラヒドロキシ
スチレン、シリコーン化合物および２−メチルイミダゾ
ールを温度１７５　’Ｃで３時間溶融混合した。そして
、上記混合物と残りの原料を同表に示す割合で配合し、
ミキシングロール機（温度１００°Ｃ）で１０分間混練
し、シート状物を作製した。そして、このシート状物を
冷却粉砕し、目的とする粉末状のエポキシ樹脂組成物を
得た。

〔実施例６〕通常のエポキシ樹脂を、下記の第２表に示すエポキシ樹
脂１６０重量部部と第１表に示すシリコーン化合物Ａ１
０重量部とを予め溶融混合して作製したシリコーン変性
エポキシ樹脂に代えた。それ以外は実施例１と同様にし
て目的とする粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

〔実施例７〕シリコーン化合物を用いなかった。それ以外は実施例１
と同様にして目的とする粉末状のエポキシ樹脂組成物を
得た。

〔実施例８〕シリコーン化合物を用いなかった。それ以外は実施例６
と同様にして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）二のようにして得られたエポキシ樹脂組成物の硬化物特
性を調べ後記の第３表に示した。また、半導体素子（チ
ップサイズ９×９■）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（８０ビンフラツトパツケー
ジｌＯ１０Ｘ１４Ｘ２を組み立て耐クラツク性を調べ後
記の第３表に併せて示した。なお、第３表において、各
特性の評価は下記に示す方法により測定し行った。

■　温度サイクルテスト（ＴＣＴテスト）による耐クラ
ツク性作製した半導体装置を、−５０°Ｃ１５分〜１５０°Ｃ
１５分のＴＣＴテストを１０００回、２０００回および
３０００回繰り返した後、半導体装置のクラック発生数
を数えた。

■　線膨張係数エポキシ樹脂組成物を硬化させたテストピースを作製し
、これをＴＭＡ　（Ｔｈｅｒｍａｌ　ｎ＋ｅｃｈａｎｉ
ｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ）により室温〜ガラス転移温度
までの線膨張係数を測定した。

（余　　白　　）第３表の結果から、実施別品は比較別品に比べて線膨張
係数が小さく、またＴＣＴテストの結果が良好なことか
ら耐クラツク性にも優れていることがわかる。

特許出願人　　日東電工株式会社代理人　弁理士　西　藤　征　彦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）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）エポキシ樹脂。（Ｂ）ポリパラビニルフェノール。（Ｃ）無機質充填剤。
（２）上記Ａ成分のエポキシ樹脂およびＢ成分のポリパ
ラビニルフェノールの少なくとも一方が下記の一般式（
I ）および（II）のいずれか一方で表されるシリコー
ン化合物と反応しているものである請求項（１）記載の
半導体装置。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（II）上記式（ I ）および（II）において、Ｒはメチル基と
フェニル基の混合物、Ｒ＿１は（ＣＨ＿ｚ）＿２（ただ
し、ｌ＝１〜３の整数）、Ａはアミノ基、エポキシ基、
カルボキシル基、水酸基またはシクロヘキセンオキサイ
ド基、ｍは１〜３００の整数でｎは０または１〜３００
の整数（ただし、ｍ＋ｎ＝１〜５００の整数）、ｘは１
０〜３００の整数である。
（３）下記の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）成分を含有し
ている半導体封止用エポキシ樹脂組成物。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）ポリパラビニルフェノール。（Ｃ）無機質充填剤。