JPH02246140A - Semiconductor device - Google Patents
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- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、耐湿信顛性に優れた半導体装置に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a semiconductor device with excellent moisture resistance.
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１．温度、湿度に対して強
く信頬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。さらに、この種の
プラスチックパッケージ材料には、従来からエポキシ樹
脂組成物が用いられている。上記エポキシ樹脂組成物は
、電気的特性、Ｉｌｌ時特性耐薬品性等に優れているた
め、信頼性が高く半導体装置の樹脂封止に広く用いられ
ている。そして、このようなエポキシ樹脂組成物として
は、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂の硬化剤であるノボ
ラック型フェノール樹脂と、硬化促進剤および無機質充
填剤等の組成系で構成されるものが、封止作業性（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。Semiconductor elements such as transistors, ICs, and LSIs are usually sealed with ceramic packages, plastic packages, or the like to form semiconductor devices. The above-mentioned ceramic package has heat resistance in the constituent material itself,
1. It has excellent moisture permeability. It is possible to seal with high reliability against temperature and humidity. However, since the constituent materials are relatively expensive and the mass productivity is poor, resin sealing using the above-mentioned plastic package has recently become mainstream. Furthermore, epoxy resin compositions have conventionally been used in this type of plastic packaging material. The above-mentioned epoxy resin composition has excellent electrical properties, chemical resistance during Ill, etc., and is therefore highly reliable and widely used for resin encapsulation of semiconductor devices. Such an epoxy resin composition is composed of an epoxy resin, a novolac type phenol resin which is a curing agent for the epoxy resin, a curing accelerator, an inorganic filler, etc., and is suitable for sealing work. It has been praised for its excellent properties (especially moldability during transfer molding operations).
しかしながら、半導体分野の技術革新はめざましく、最
近では、集積度の向上とともに、素子サイズの大形化、
配線の微細化が進む反面、パッケージ形状の小形化、薄
形化が進むようになっており、これに伴って、封止材料
に対して、より以上の信頼性の向上が要望されている。However, technological innovation in the semiconductor field is remarkable, and recently, along with improvements in the degree of integration, element sizes have become larger and
While interconnections are becoming finer, packages are becoming smaller and thinner, and along with this, there is a demand for further improvements in the reliability of sealing materials.
すなわち、従来からのエポキシ樹脂組成物を用いて樹脂
封止された半導体装置は、現在要求されている信頼性の
レベルにおいて、耐湿性に劣っており、素子上のアルミ
ニウム電極および配線等の腐食を主体とした不、良を発
生している。In other words, semiconductor devices resin-sealed using conventional epoxy resin compositions have poor moisture resistance at the currently required level of reliability, and are susceptible to corrosion of aluminum electrodes and wiring on the device. Mainly defects and defects occur.
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、耐
湿信−１性に優れた半導体装置の提供をその目的とする
。The present invention was made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor device having excellent moisture resistance.
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。In order to achieve the above object, the semiconductor device of the present invention includes:
The structure is such that a semiconductor element is sealed using an epoxy resin composition containing the following components (A), (B), and (C).
（Ａ）エポキシ樹脂。(A) Epoxy resin.
（Ｂ）フェノール樹脂。(B) Phenol resin.
（Ｃ）下記の一般式（１）で表される四級ホスホニウム
塩。(C) A quaternary phosphonium salt represented by the following general formula (1).
（余白）
〔作用〕
すなわち、本発明者らは、上記エポキシ樹脂組成物から
なる封止樹脂の耐湿性を向上させることを目的として一
連の研究を重ねた。その結果、上記耐、湿性向上のため
には上記（Ｃ）成分である特殊な四級ホスホニウム塩を
硬化促進剤として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。(Margin) [Function] That is, the present inventors have conducted a series of studies with the aim of improving the moisture resistance of the sealing resin made of the above-mentioned epoxy resin composition. As a result, they found that it is effective to use a special quaternary phosphonium salt, which is the component (C), as a curing accelerator in order to improve the resistance and moisture properties, and the present invention was achieved.
この発明に用いられ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、特殊
な四級ホスホニウム塩（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。The epoxy resin composition used in this invention is obtained using an epoxy resin (component A), a phenol resin (component B), and a special quaternary phosphonium salt (component C), and is usually in the form of a powder. It comes in the form of tablets or compressed tablets.
上記Ａ成分のエポキシ樹脂としては、特に制限するもの
ではなく、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、各
種フェノール類から合成されるノボラック型エポキシ樹
脂等の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用いられる。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
を呈するものを用いることが好結果をもたらす。特に、
ノボラック型エポキシ樹脂が好ましく、なかでもエポキ
シ当量１６０〜２５０．軟化点５０〜１３０℃のものが
好適に用いられる。また、これらのエポキシ樹脂中のイ
オン性不純物および加水分解してイオンになりやすい成
分が少ないものほど好ましく、具体的には遊離のナトリ
ウムイオン、塩素イオンの濃度が各５ ｐｐａ＋以下お
よび加水分解性塩素イオンの濃度が６００ｐｐｍ以下の
ものが好ましい。The epoxy resin of component A is not particularly limited, and various types of epoxy resins conventionally used as encapsulating resins for semiconductor devices, such as bisphenol A epoxy resin and novolak epoxy resin synthesized from various phenols, are used. epoxy resin is used. Among these resins, it is best to use resins that have a melting point above room temperature and are solid at room temperature. especially,
Novolak type epoxy resins are preferred, especially those having an epoxy equivalent of 160 to 250. Those having a softening point of 50 to 130°C are preferably used. In addition, it is preferable that these epoxy resins contain fewer ionic impurities and components that tend to hydrolyze into ions. Specifically, the concentrations of free sodium ions and chlorine ions are each 5 ppa+ or less and hydrolyzable chlorine. Preferably, the ion concentration is 600 ppm or less.
上記Ａ成分のエポキシ樹脂とともに用いる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、例えば、フェノールノボラック樹脂、ク
レゾールノボラック樹脂。The phenol resin as component B used together with the epoxy resin as component A acts as a curing agent for the epoxy resin, and is, for example, a phenol novolak resin or a cresol novolak resin.
ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂。ノニルフ
ェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール引
脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレ
ン等のポリオキシスチレン等があげられる。なかでも、
特にノボラック型フェノール樹脂が好適に用いられる。tert-butylphenol novolak resin. Examples include novolac-type phenol resins such as nonylphenol novolac resins, resol-type phenol resins, and polyoxystyrenes such as polyparaoxystyrene. Among them,
In particular, novolac type phenolic resins are preferably used.
これらノボラック型フェノール樹脂としては、軟化点が
５０〜１１０°Ｃ１水酸基当量が１００〜１５０のもの
を用いることが好ましい。これらＢ成分のフェノール樹
脂は単独でもしくは併せて用いられる。As these novolak type phenolic resins, those having a softening point of 50 to 110° C. and a hydroxyl group equivalent of 100 to 150 are preferably used. These phenol resins as component B may be used alone or in combination.
上記Ａ成分のエポキシ樹脂とＢ成分のフェノール樹脂と
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、５〜２．０となる
ように配合することが好適である。すなわち、上記範囲
を外れると、充分な硬化反応が得られにくく、エポキシ
樹脂組成物の硬化物特性が劣化し易くなるからである。The blending ratio of the epoxy resin as component A and the phenol resin as component B is preferably such that the number of hydroxyl groups in the phenol resin is 0.5 to 2.0 per equivalent of epoxy group in the epoxy resin. It is. That is, if it is outside the above range, it will be difficult to obtain a sufficient curing reaction, and the properties of the cured product of the epoxy resin composition will tend to deteriorate.
そして、上記Ａ成分のエポキシ樹脂およびＢ成分のフェ
ノール樹脂とともに用いられるＣ成分の特殊な四級ホス
ホニウム塩は、硬化促進剤とじて作用するものであり、
下記の一般式（１）で表されるものである。The special quaternary phosphonium salt of component C used together with the epoxy resin of component A and the phenol resin of component B acts as a curing accelerator.
It is represented by the following general formula (1).
具体的には、テトラブチルホスホニウムフェノキシド、
テトラフェニルホスホニウムフェノキシド、テトラエチ
ルホスホニウムナフトキシド、テトラフェニルホスホニ
ウム−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシド、テトラブチルホ
スホニウムクロロフェノキシド等があげられる。上記Ｃ
成分の特殊な四級ホスホニウム塩の配合量は、Ａ成分の
エポキシ樹脂とＢ成分のフェノール樹脂の合計量１００
重量部（以下「部」と略す）に対して０．１〜５部の割
合に設定することが好ましく、より好適なのは０、５〜
３部である。すなわち、上記Ｃ成分の特殊な四級ホスホ
ニウム塩の配合量が０．１部未満では充分な硬化促進の
効果がみられず、逆に５部を超えると成形性、耐湿性の
低下がみられるからである。Specifically, tetrabutylphosphonium phenoxide,
Examples include tetraphenylphosphonium phenoxide, tetraethylphosphonium naphthoxide, tetraphenylphosphonium-tert-butyl phenoxide, and tetrabutylphosphonium chlorophenoxide. Above C
The blending amount of the special quaternary phosphonium salt as a component is the total amount of the epoxy resin as component A and the phenol resin as component B.
It is preferable to set the proportion to 0.1 to 5 parts based on parts by weight (hereinafter abbreviated as "parts"), and more preferably 0.5 to 5 parts.
There are 3 parts. That is, if the amount of the special quaternary phosphonium salt of component C is less than 0.1 part, no sufficient effect of accelerating curing will be observed, whereas if it exceeds 5 parts, moldability and moisture resistance will decrease. It is from.
また、この発明で用いられるエポキシ樹脂組成物には、
必要に応じて上記Ａ−Ｃ成分以外に無機質充填剤、離型
剤、ハロゲン化化合物、二酸化アンチモン等の難燃剤、
カーボンブラック等の顔料やシランカップリング剤等の
表面処理剤等を適宜用いることができる。Additionally, the epoxy resin composition used in this invention includes:
If necessary, in addition to the above A-C components, inorganic fillers, mold release agents, halogenated compounds, flame retardants such as antimony dioxide,
Pigments such as carbon black, surface treatment agents such as silane coupling agents, etc. can be used as appropriate.
上記無機質充填剤は、半導体素子の樹脂封止にトランス
ファー成形方法を用いる場合に配合するのが好ましく、
例えばシリカ粉末、アルミナ粉末、タルク、クレー、ガ
ラス繊維等があげられる。The above-mentioned inorganic filler is preferably blended when using a transfer molding method for resin encapsulation of semiconductor elements,
Examples include silica powder, alumina powder, talc, clay, and glass fiber.
特に、これらのなかでも溶融性もしくは結晶性のシリカ
粉末が好ましく用いられる。上記無機質充填剤の配合量
は、Ａ成分のエポキシ樹脂とＢ成分のフェノール樹脂お
よび無機質充填剤の種類によっても異なるが、Ａ成分の
エポキシ樹脂とＢ成分のフェノール樹脂との合計量１０
０部に対して１５０〜６００部の割合に設定するのが好
ましい。In particular, among these, meltable or crystalline silica powder is preferably used. The blending amount of the above inorganic filler varies depending on the epoxy resin as the A component, the phenol resin as the B component, and the type of inorganic filler, but the total amount of the epoxy resin as the A component and the phenol resin as the B component is 10
It is preferable to set the ratio to 150 to 600 parts to 0 parts.
また、上記離型剤としては、天然ワックス類。Moreover, as the above-mentioned mold release agent, natural waxes are used.
合成ワックス類、長鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド類、エ
ステル類もしくはパラフィン類等があげられる。Examples include synthetic waxes, metal salts of long-chain fatty acids, acid amides, esters, and paraffins.
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。The epoxy resin composition used in this invention can be produced, for example, as follows.
すなわち、Ａ成分のエポキシ樹脂とＢ成分のフェノール
樹脂とＣ成分の特殊な四級ホスホニウム塩とを配合し、
必要に応じて無機質充填剤、離型剤、その他の添加剤等
を、例えばミキサーによって充分混合したのち、熱ロー
ル機による溶融混合処理またはニーダ−等による混合処
理を行い、さらに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。That is, an epoxy resin as component A, a phenol resin as component B, and a special quaternary phosphonium salt as component C are blended,
If necessary, inorganic fillers, mold release agents, other additives, etc. are thoroughly mixed, for example, with a mixer, and then melt-mixed with a hot roll machine or mixed with a kneader, etc., and then hammered if necessary. It can be manufactured through a series of steps including locking.
このようなエポキシ樹脂組成物を用いての半導体装置の
封止は特に限定されるものではなく、通常の方法、例え
ば、トランスファー成形等の公知の方法により行うこと
ができる。Sealing of a semiconductor device using such an epoxy resin composition is not particularly limited, and can be performed by a conventional method, for example, a known method such as transfer molding.
このようにして得られる半導体装置は、エポキシ樹脂組
成物中に含まれる特殊な四級ホスホニウム塩（Ｃ成分）
の作用により、極めて優れた耐湿信頼性を備えている。The semiconductor device obtained in this way is a special quaternary phosphonium salt (component C) contained in the epoxy resin composition.
Due to this effect, it has extremely excellent moisture resistance reliability.
以上のように、この発明の半導体装置は、上記Ｃ成分の
特殊な四級ホスホニウム塩を用いて封止されており、そ
の封止樹脂が耐湿性に冨んでいるため、優れた耐湿信頼
性を有している。As described above, the semiconductor device of the present invention is encapsulated using a special quaternary phosphonium salt of the component C, and the encapsulating resin has high moisture resistance, so it has excellent moisture resistance reliability. have.
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.
〔実施例１〜４、比較例１．２〕
後記の第１表に示す原料を同表に示す割合で配合し、こ
の配合物を加熱ロール機（温度１００°Ｃ）で１０分間
混練したのち冷却粉砕し、粉末状のエポキシ樹脂組成物
を得た。[Examples 1 to 4, Comparative Example 1.2] The raw materials shown in Table 1 below were blended in the proportions shown in the same table, and this blend was kneaded for 10 minutes with a heated roll machine (temperature 100°C). The mixture was cooled and pulverized to obtain a powdered epoxy resin composition.
（以下余白）
つぎに、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、アルミニウム金属電
極の腐食を検討するために設計した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体積抵
抗率および耐湿特性を測定し、その結果を後記の第２表
に示した。また、得られたエポキシ樹脂組成物の硬化物
の機械的強度およびガラス転移温度を測定し、その結果
を第２表に併せて示した。なお、上記耐湿特性は、下記
に示すようにして測定した。(Left below) Next, using the powdered epoxy resin composition obtained in the above Examples and Comparative Examples, a semiconductor element designed to study the corrosion of aluminum metal electrodes was molded by transfer molding. A semiconductor device was obtained. The volume resistivity and moisture resistance of the semiconductor device thus obtained were measured, and the results are shown in Table 2 below. In addition, the mechanical strength and glass transition temperature of the cured product of the obtained epoxy resin composition were measured, and the results are also shown in Table 2. In addition, the above-mentioned moisture resistance properties were measured as shown below.
（耐湿特性）
温度１３０°Ｃ９８５％ＲＨのプレッシャークツカー雰
囲気下において、２０Ｖの直流電流を加えアルミニウム
電極の腐食による断線の生じたものを不良とした。(Moisture resistance characteristics) In a pressure cooker atmosphere at a temperature of 130° C. and 985% RH, a direct current of 20 V was applied, and those in which wire breakage occurred due to corrosion of the aluminum electrode were judged as defective.
（以下余白）
第２表の結果から、実施測高は比較別品に比べて機械的
強度、電気的特性とともに耐湿信顛性に優れていること
がわかる。(The following is a blank space) From the results in Table 2, it can be seen that the measured height is superior in mechanical strength, electrical properties, and moisture resistance compared to the comparative products.
特許出願人 日東電工株式会社 代理人 弁理士 西 藤 征 彦Patent applicant: Nitto Denko Corporation Agent: Patent Attorney Yukihiko Nishifuji
Claims (2)
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）下記の一般式（Ｉ）で表される四級ホスホニウム
塩。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（Ｉ） 〔上記式（Ｉ）において、Ｒ＿１〜Ｒ＿４はアルキル基
またはアリール基であり、Ｒ＿５はアリール基である。 〕(1) A semiconductor device in which a semiconductor element is sealed using an epoxy resin composition containing the following components (A), (B), and (C). (A) Epoxy resin. (B) Phenol resin. (C) A quaternary phosphonium salt represented by the following general formula (I). ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼...(I) [In the above formula (I), R_1 to R_4 are an alkyl group or an aryl group, and R_5 is an aryl group. ]
る半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）フェノール樹脂。 （Ｃ）下記の一般式（Ｉ）で表される四級ホスホニウム
塩。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（Ｉ） 〔上記式（Ｉ）において、Ｒ＿１〜Ｒ＿４はアルキル基
またはアリール基であり、Ｒ＿５はアリール基である。 〕(2) An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation containing the following components (A), (B), and (C). (A) Epoxy resin. (B) Phenol resin. (C) A quaternary phosphonium salt represented by the following general formula (I). ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼...(I) [In the above formula (I), R_1 to R_4 are an alkyl group or an aryl group, and R_5 is an aryl group. ]
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6688989A JPH02246140A (en) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6688989A JPH02246140A (en) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02246140A true JPH02246140A (en) | 1990-10-01 |
Family
ID=13328926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6688989A Pending JPH02246140A (en) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02246140A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003518046A (en) * | 1999-12-20 | 2003-06-03 | バイエル アクチェンゲゼルシャフト | Method for producing phosphonium phenolate |
-
1989
- 1989-03-17 JP JP6688989A patent/JPH02246140A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003518046A (en) * | 1999-12-20 | 2003-06-03 | バイエル アクチェンゲゼルシャフト | Method for producing phosphonium phenolate |
| JP4856340B2 (en) * | 1999-12-20 | 2012-01-18 | バイエル アクチェンゲゼルシャフト | Method for producing phosphonium phenolate |
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