JPH0291965A - 半導体装置 - Google Patents

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、信鯨性に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、
耐湿性にも優れているため、温度、湿度に対して強く、
しかも中空パッケージのため機械的強度も高（信韻性の
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、硬化荊としてのフェノール樹脂と、その他、硬化促
進剤としての２−メチルイミダゾール、弾性補強用併用
樹脂としての末端カルボン酸ブタジェン−アクリロニト
リル共重合体、無機質充填剤としての溶融シリカ等の組
成系で構成されるものが、封止作業性（特にトランスフ
ァー成形時の作業性）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、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、Ｉ
形化が進むようになっており、これに伴って、半導体素
子の封止材料においても、従来以上の低応力性、耐熱性
、耐湿性が要求されるようになっている。これまでの封
止用エポキシ樹脂組成物では、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体
素子の封止材料としては充分優れているが、超し３１等
の半導体素子の封止材料としては、充分に満足できるも
のではない。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、耐
熱性、耐湿性および低応力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）下記の一般式（１）で表される４、４′−ビス（
２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’　、５．５’
−テトラメチルビフェニルが１０重量％以上含有されて
いるエポキシ樹脂。

〔式（１）中、ＲはＨまたはＣＨ３である。〕（Ｂ）ノ
ボラック型フェノール樹脂。

（Ｃ）下記の一般式（ＩＩ）で表されるシリコーン化合
物。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、上記エポキシ樹脂組成物硬化
物からなる封止樹脂の耐熱性、耐湿性および低応力性を
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、従来から用いられている通常のエポキシ樹脂に代
えて前記一般式（Ｉ）で表される特殊な結晶性エポキシ
樹脂を単独で用いるか、または通常のエポキシ樹脂に特
定の割合で上記特殊なエポキシ樹脂を加えて主剤成分と
して用い、さらに特殊なシリコーン化合物を含有したも
のを用いると耐熱性、耐湿性および低応力性に優れた封
止樹脂が得られるようにな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、前記一般式（
１）で表される特殊なエポキシ樹脂が特定の割合で含有
されているエポキシ樹脂（Ａ成分）と、ノボラック型フ
ェノール樹脂（Ｂ成分）と、特殊なシリコーン化合物（
Ｃ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。

上記Ａ成分となるエポキシ樹脂としては、下記の一般式
（りで表される結晶性エポキシ樹脂である４、４′−ビ
ス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３′，５，５
′−テトラメチルビフエニルが通常のエポキシ樹脂中１
０重量％（以下ｒ％」と略す）以上含有されているもの
が用いられる。

〔式（１）中、ＲはＨまたはＣＨ，である、〕なお、こ
こでいう「結晶性エポキシ樹脂」とは、Ｘ線回折により
多数の結晶のピークが表れる固形エポキシ樹脂であって
、物理的にはシャープな融点を示しかつ溶融時には分子
間相互作用が殆どな（なるため極端に粘度が低下する性
質を有するものである。

上記通常のエポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポ
キシ基を有するエポキシ化合物であれば、特に限定する
ものではない。すなわち、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、例えばノ
ボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂等が好適に用いられ、その他のビスフェノール
Ａ型のジグリシジルエーテルやその多量体であるエピビ
ス型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、
レゾルシン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等も好
適なエポキシ樹脂として使用可能である。上記ノボラッ
ク型エポキシ樹脂としては、通常、エポキシ当量１６０
〜２１０．軟化点５０〜１３０　’Ｃのものが用いられ
、ク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６０〜１１０℃のもの
が一般に用いられる。

上記Ｂ成分のノボラック型フェノール樹脂は、上記Ａ成
分である特殊なエポキシ樹脂の硬化剤として作用するも
のであり、なかでも軟化点が５０〜１３０℃、好ましく
は７０〜９０℃、水酸基当量が１００〜１３０のものを
用いることが好ましい。

上記エポキシ樹脂組成物中のＡ成分である特殊なエポキ
シ樹脂とＢ成分であるノボラック型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と上記フェ
ノール樹脂中の水酸基の当量比が０．８〜１．２となる
ように配合することが好適である。この当量比が１に近
いほど好結果が得られる。

上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられるＣ成分の特
殊なシリコーン化合物は、下記の一般式（ＩＩ）で表さ
れるものが用いられる。

上記Ｃ成分のシリコーン化合物を用いることにより得ら
れる封止樹脂は、特に耐湿性、耐熱衝撃性、内部応力の
低減効果に優れ、その結果、封止樹脂の熱衝撃および熱
応力に起因する微細な割れ。

剥離（これが水分の浸入路となる）の発生が防止される
。そして、大きな熱衝撃等を繰り返し受ける等の苛酷な
使用条件下における耐湿信鯨性の改善に優れた効果を奏
する。

このようなＣ成分のシリコーン化合物の含有量は、上記
Ａ、Ｂ、Ｃ成分の合計量の５０％以下、好ましくは５〜
３０％に設定することが好適である。Ｃ成分の含有量が
５０％を超えると、封止樹脂の樹脂強度に著しい低下傾
向がみられるようになるからである。

なお、この発明に用いる、エポキシ樹脂組成物の上記Ｃ
成分は、Ａ成分である特殊なエポキシ樹脂もしくはＢ成
分であるノボラック型フェノール樹脂と反応した状態、
あるいは独立した状態、さらにはこれらが混合した状態
のいずれの状態でも含有される。

また、この発明では、上記Ａ成分、Ｂ成分およびＣ成分
以外に必要に応じて硬化促進剤、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
の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、２，４．６−トリ（ジメチルアミノメチル）フ
ェノール、２−メチルイミダゾール等をあげることがで
きる。

上記充填剤としては、石英ガラス粉、珪石粉。

タルク等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、パルミ
チン酸等の長鎖カルボン酸、ステアリン亜鉛、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。

この発明に用い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、上記Ａ−
Ｃ成分原料ならびに必要に応じて上記その他の添加剤を
適宜配合する。そして、この混合物をミキシングロール
機等の混線機にかけ加熱状態で溶融混合し、これを室温
に冷却したのち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製造することができる
、この場合、上記配合に先立って特殊なエポキシ樹脂（
Ａ成分）もしくはノボラック型フェノール樹脂（Ｂ成分
）とシリコーン化合物（Ｃ成分）とを予備溶融混合して
用いてもよい。

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、耐熱
性、耐湿性に優れており、熱衝撃試験における耐パッケ
ージクラック性が著しく改善されている。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の半導体装置は、特殊なエポキ
シ樹脂が特定の割合に含有されているエポキシ樹脂（Ａ
成分）と、シリコーン化合物（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（耐熱信頼性が
高く、特に、苛酷な使用条件下における耐湿信鯨性が先
順に比べて一層高くなっている。そして、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１６閣鵞以上、素子上の
Ａ１配線の幅が２μ−以下の特殊な半導体装置において
、上記のような高信頼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１〜９〕 下記の第１表に示すシリコーン化合物Ａ−Ｃを準備した
。

以 下 余 白 つぎに、上記シリコーン化合物Ａ−Ｃを用い、さらに下
記の第２表に示すような原料を準備し、上記原料を同表
に示す割合で配合し、ミキシングロール機（温度１００
℃）で１０分間混練して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１〜３〕 下記の第３表に示す原料を用い、これらの原料をミキシ
ングロール機（ロール塩１１１００℃）で１０分間混練
し、得られたシート状組成物を用い、実施例１〜９と同
様にして粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

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、電圧印加状態
におけるプレッシャー釜によるｔｏｏｏ時間の信鯨性テ
スト（以下「ＰＣＢＴテスト」と略す）および−５０℃
／３０分〜１５０℃／３０分の３００回の温度サイクル
テスト（以下ｒＴＣＴテスト」と略す）の測定を行った
。その結果を下記の第４表に示した。

（以下余白） ■−一」Ｌ−一表 第４表の結果から、実施別品は比較別品に比べてＰＣＢ
ＴテストおよびＴＣＴテストの結果がよいことから内部
応力が小さ（かつ耐湿信鯨性が著しく向上していること
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 (4)

【特許請求の範囲】
1. （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）下記の一般式（Ｉ）で表される４，４′−ビス（
   ２，３−エボキシプロポキシ） −３，３′，５，５′−テトラメチルビ フエニルが１０重量％以上含有されてい るエポキシ樹脂。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（Ｉ） 〔式（Ｉ）中、ＲはＨまたはＣＨ＿３である。〕（Ｂ）
   ノボラック型フェノール樹脂。 （Ｃ）下記の一般式（ＩＩ）で表されるシリコーン化合
   物。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ＩＩ） 〔式（ＩＩ）中、Ｒは１価の有機基であり、相互に同じ
   であつても異なつていてもよい。ただし、１分子中にお
   いて、上記Ｒのうちの少なくとも２個はアミノ基置換有
   機基，エポキシ基置換有機基，水酸基置換有機基，ビニ
   ル基置換有機基，メルカプト基置換有機基およびカルボ
   キシル基置換有機基からなる群から選択された基である
   。ｍは０〜５００の整数である。〕
2. （２）Ａ成分のエポキシ樹脂と、Ｂ成分のノボラック型
   フェノール樹脂との相互の含有割合は、エポキシ樹脂中
   のエポキシ基１当量に対してノボラック型フェノール樹
   脂中の水酸基の当量比が０．８〜１．２の範囲内になる
   よう設定されている請求項（１）記載の半導体装置。
3. （３）Ｃ成分のシリコーン化合物の含有割合が、エポキ
   シ樹脂組成物中のＡ成分であるエポキシ樹脂，Ｂ成分で
   あるノボラック型フェノール樹脂およびＣ成分であるシ
   リコーン化合物の合計量に対して、５０重量％以下に設
   定されている請求項（１）または（２）記載の半導体装
   置。
4. （４）下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含む半導体封止用エ
   ポキシ樹脂組成物。 （Ａ）下記の一般式（Ｉ）で表される４，４′−ビス（
   ２，３−エポキシプロポキシ） −３，３′，５，５′−テトラメチルビ フエニルが１０重量％以上含有されてい るエポキシ樹脂。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（Ｉ） 〔式（Ｉ）中、ＲはＨまたはＣＨ＿３である。〕（Ｂ）
   ノボラック型フェノール樹脂。 （Ｃ）下記の一般式（ＩＩ）で表されるシリコーン化合
   物。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ＩＩ） 〔式（ＩＩ）中、Ｒは１価の有機基であり、相互に同じ
   であつても異なつていてもよい。ただし、１分子中にお
   いて、上記Ｒのうちの少なくとも２個はアミノ基置換有
   機基，エポキシ基置換有機基，水酸基置換有機基，ビニ
   ル基置換有機基，メルカプト基置換有機基およびカルボ
   キシル基置換有機基からなる群から選択された基である
   。ｍは０〜５００の整数である。〕