JPH03157448A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
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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。
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、半導体におけるアルミニウム配線および銅
ワイヤーなどの防食性が優れた半導体封止用エポキシ樹
脂組成物に関するものである。
ワイヤーなどの防食性が優れた半導体封止用エポキシ樹
脂組成物に関するものである。
[従来の技術]
第3図は従来の樹脂封止半導体装置を示す断面図である
。図において、4はダイパッド5上に半日または樹脂な
どの接合材6により固定された半導体素子、7は半導体
素子4の一部に設けられたアルミニウム電極バッド41
とインナーリード8とを電気的に接続する銅ワイヤ−9
は半導体4゜銅ワイヤ−7およびインナーリード8の端
部を含む部分を封止する封止用半導体エポキシ樹脂組成
物である。
。図において、4はダイパッド5上に半日または樹脂な
どの接合材6により固定された半導体素子、7は半導体
素子4の一部に設けられたアルミニウム電極バッド41
とインナーリード8とを電気的に接続する銅ワイヤ−9
は半導体4゜銅ワイヤ−7およびインナーリード8の端
部を含む部分を封止する封止用半導体エポキシ樹脂組成
物である。
従来の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いた、かか
る構成においては、封止用エポキシ樹脂組成物9とイン
ナーリード8との隙間、あるいは半導体素子4との界面
に隙間が生じ、その間隙を通じて外部から水分が侵入し
、半導体素子4上のアルミニウム電極パッド41.銅ワ
イヤ−7などが腐食し、断線するといった事故が発生す
る。
る構成においては、封止用エポキシ樹脂組成物9とイン
ナーリード8との隙間、あるいは半導体素子4との界面
に隙間が生じ、その間隙を通じて外部から水分が侵入し
、半導体素子4上のアルミニウム電極パッド41.銅ワ
イヤ−7などが腐食し、断線するといった事故が発生す
る。
この腐食の原因は上記水分と樹脂中に含まれる陰イオン
性不純物との相互作用ならびに有機酸の存在に太き(左
右されるといわれている。
性不純物との相互作用ならびに有機酸の存在に太き(左
右されるといわれている。
従来の樹脂封止型半導体装置には、耐熱性および耐湿性
などに優れたエポキシ樹脂組成物が封止材として用いら
れているが、このエポキシ樹脂の中には製造に由来する
加水分解性塩素や難燃材として用いられる臭素化エポキ
シのハロゲン化物が含まれている。これらのハロゲン化
物が封止材中を拡散侵入してくる水分とともに半導体素
子のアルミニウム配線を腐食させる。また、このアルミ
ニウム配線に対して、封止樹脂中のギ酸、酢酸の有機酸
イオンが関与することが知られている(特開昭60−3
8847号公報)。
などに優れたエポキシ樹脂組成物が封止材として用いら
れているが、このエポキシ樹脂の中には製造に由来する
加水分解性塩素や難燃材として用いられる臭素化エポキ
シのハロゲン化物が含まれている。これらのハロゲン化
物が封止材中を拡散侵入してくる水分とともに半導体素
子のアルミニウム配線を腐食させる。また、このアルミ
ニウム配線に対して、封止樹脂中のギ酸、酢酸の有機酸
イオンが関与することが知られている(特開昭60−3
8847号公報)。
上述のアルミニウム配線の腐食を抑制するものとして、
(A)特開昭60−38847号公報に示されるように
被覆モールド樹脂の処理工程における加熱の際、雰囲気
中の酸素と接触しないように不活性雰囲気および減圧下
で処理して製造される、有機酸イオンを低減した半導体
装1t、(B)特開昭60−80259号公報に示され
るように多官能エポキシ化合物とモリブデン酸塩を少な
くとも含む樹脂組成物で封止した半導体装置、(C)特
開昭60−84322号公報に示されるように多官能エ
ポキシ化合物とビフェニルテトラカルボン酸二無水物と
を少な(とも含む半導体封止用樹脂組成物、(D)特開
昭62−150860号公報に示されるように半導体素
子およびリード線上に特定の有機リン酸塩・アミン系化
合物を含む材料を被覆した半導体装置、(E)特開昭6
2−207319号公報、(F)特開昭62−2859
12号公報、(G)特開昭63−17925号公報、(
H)特開昭61−19625号公報、(I)特開昭60
−190453号公報に示されるようにハロゲンイオン
、アルカリ金属イオン、有機酸イオンをビスマス系無機
イオン交換体、多価金属酸およびその酸ハイドロタルサ
イト、鉄酸、ジルコニウム酸。
(A)特開昭60−38847号公報に示されるように
被覆モールド樹脂の処理工程における加熱の際、雰囲気
中の酸素と接触しないように不活性雰囲気および減圧下
で処理して製造される、有機酸イオンを低減した半導体
装1t、(B)特開昭60−80259号公報に示され
るように多官能エポキシ化合物とモリブデン酸塩を少な
くとも含む樹脂組成物で封止した半導体装置、(C)特
開昭60−84322号公報に示されるように多官能エ
ポキシ化合物とビフェニルテトラカルボン酸二無水物と
を少な(とも含む半導体封止用樹脂組成物、(D)特開
昭62−150860号公報に示されるように半導体素
子およびリード線上に特定の有機リン酸塩・アミン系化
合物を含む材料を被覆した半導体装置、(E)特開昭6
2−207319号公報、(F)特開昭62−2859
12号公報、(G)特開昭63−17925号公報、(
H)特開昭61−19625号公報、(I)特開昭60
−190453号公報に示されるようにハロゲンイオン
、アルカリ金属イオン、有機酸イオンをビスマス系無機
イオン交換体、多価金属酸およびその酸ハイドロタルサ
イト、鉄酸、ジルコニウム酸。
チタン酸、含水3酸化ビスマス酸で補足低減する半導体
封止用樹脂組成物などが提供されている。
封止用樹脂組成物などが提供されている。
しかし、これらはいずれも高温環境におけるアルミニウ
ム配線の腐食抑制について何ら触れられていない。
ム配線の腐食抑制について何ら触れられていない。
半導体装置の信頼性の問題として、半導体装置の発熱、
使用環境の温度に対する信頼性が要求される。従来は半
導体装置のリード線に金ワイヤーを利用することが多く
、高温環境におけるリード線およびアルミニウム電極パ
ッドとの接合部の腐食は問題視されることはなかった。
使用環境の温度に対する信頼性が要求される。従来は半
導体装置のリード線に金ワイヤーを利用することが多く
、高温環境におけるリード線およびアルミニウム電極パ
ッドとの接合部の腐食は問題視されることはなかった。
しかし、金ワイヤーよりも安価な銅ワイヤーを利用する
には、高温(170℃〜220°C)における腐食の問
題が発生する。
には、高温(170℃〜220°C)における腐食の問
題が発生する。
[発明が解決しようとする課題]
以上述べたように、銅ワイヤーを半導体装置に利用しよ
うとすれば、高温環境における腐食を解決する方策を講
じることが必要である。この発明者らは、この高温環境
腐食の発生原因を調べた結果、封止用樹脂組成物が高温
で空気中の酸素によって酸化され、ギ酸、酢酸、乳酸な
どの有機酸を発生するとともに難燃剤中の臭素が遊離臭
素として発生し、銅ワイヤーおよび銅ワイヤ−・アルミ
ニウム接合部を腐食することがわかった。すなわち、こ
の高温環境腐食は有機酸を電解質とした腐食であり、不
純物として存在する遊離塩素および難燃剤からの遊離臭
素によって腐食が促進する、複雑な腐食形態をとるもの
であり、上述した従来の技術では、方策を講じることが
極めて難しいといった問題点があった。
うとすれば、高温環境における腐食を解決する方策を講
じることが必要である。この発明者らは、この高温環境
腐食の発生原因を調べた結果、封止用樹脂組成物が高温
で空気中の酸素によって酸化され、ギ酸、酢酸、乳酸な
どの有機酸を発生するとともに難燃剤中の臭素が遊離臭
素として発生し、銅ワイヤーおよび銅ワイヤ−・アルミ
ニウム接合部を腐食することがわかった。すなわち、こ
の高温環境腐食は有機酸を電解質とした腐食であり、不
純物として存在する遊離塩素および難燃剤からの遊離臭
素によって腐食が促進する、複雑な腐食形態をとるもの
であり、上述した従来の技術では、方策を講じることが
極めて難しいといった問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、高温環境における銅ワイヤ−、銅ワイヤーと
アルミニウム接合部およびアルミニウム配線などの腐食
が最も高効率に抑制できる半導体封止用エポキシ樹脂組
成物をうろことを目的とする。
たもので、高温環境における銅ワイヤ−、銅ワイヤーと
アルミニウム接合部およびアルミニウム配線などの腐食
が最も高効率に抑制できる半導体封止用エポキシ樹脂組
成物をうろことを目的とする。
[l1題を解決するための手段]
この発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エ
ポキシ樹脂および硬化促進剤を必須成分とする半導体封
止用エポキシ樹脂組成物において、当該樹脂組成物に酸
化鉛、水酸化カルシウム。
ポキシ樹脂および硬化促進剤を必須成分とする半導体封
止用エポキシ樹脂組成物において、当該樹脂組成物に酸
化鉛、水酸化カルシウム。
および酸化亜鉛のうちの少な(とも一種を含めたもので
ある。
ある。
〔作用]
酸化鉛、水酸化カルシウム、および酸化亜鉛は封止用樹
脂組成物が酸化して発生する有機酸と反応し、非電解質
の有機酸塩となる。また、銅は封止樹脂中の難燃性エポ
キシを分解劣化させる触媒作用を有するが、有機酸塩が
銅表面を覆い、触媒作用を抑制するため遊離臭素が減少
する。このような作用によって腐食が抑制されるもので
ある。
脂組成物が酸化して発生する有機酸と反応し、非電解質
の有機酸塩となる。また、銅は封止樹脂中の難燃性エポ
キシを分解劣化させる触媒作用を有するが、有機酸塩が
銅表面を覆い、触媒作用を抑制するため遊離臭素が減少
する。このような作用によって腐食が抑制されるもので
ある。
[実施例]
以下、実施例および比較例により、この発明を具体的に
説明する。ここで用いた封止用樹脂組成物はフェノール
硬化クレゾールノボラックエボキシ樹脂成形材料(タレ
ゾールノボラックエポキシ樹脂、硬化剤としてフェノ−
、ルツボラック樹脂、硬化促進剤としてトリフェニール
ホスフィン)に酸化鉛、水酸化カルシウム、および酸化
亜鉛の単独あるいは混合物を添加したものである。また
、上記酸化物を添加しない場合およびビス・マス系無機
イオン交換体(東亜合成化学製;IXE600)を添加
した場合を比較例とした。これら各成分の配合割合は第
1表に示す通りである。上記添加物の重量は封止樹脂組
成物の約3wt%としたときの効果を例示した。
説明する。ここで用いた封止用樹脂組成物はフェノール
硬化クレゾールノボラックエボキシ樹脂成形材料(タレ
ゾールノボラックエポキシ樹脂、硬化剤としてフェノ−
、ルツボラック樹脂、硬化促進剤としてトリフェニール
ホスフィン)に酸化鉛、水酸化カルシウム、および酸化
亜鉛の単独あるいは混合物を添加したものである。また
、上記酸化物を添加しない場合およびビス・マス系無機
イオン交換体(東亜合成化学製;IXE600)を添加
した場合を比較例とした。これら各成分の配合割合は第
1表に示す通りである。上記添加物の重量は封止樹脂組
成物の約3wt%としたときの効果を例示した。
第1表に示す封止用樹脂組成物を使用して、銅ワイヤー
を用いたモデルICをトランスファ成形した後、220
℃ 96時間大気雰囲気の電気炉に放置した。冷却後モ
デルICの断面顕微鏡観察を行ない、銅ワイヤ−、銅ワ
イヤーとアルミニウム接合部およびアルミニウム配線の
腐食を観測した。腐食量は銅ワイヤーについては線径の
減少量を測定し、銅ワイヤーとアルミニウム接合部の腐
食は接合界面の腐食長さを測定し、アルミニウム配線の
腐食は断線の有無を調べた。その結果を第2表に示す。
を用いたモデルICをトランスファ成形した後、220
℃ 96時間大気雰囲気の電気炉に放置した。冷却後モ
デルICの断面顕微鏡観察を行ない、銅ワイヤ−、銅ワ
イヤーとアルミニウム接合部およびアルミニウム配線の
腐食を観測した。腐食量は銅ワイヤーについては線径の
減少量を測定し、銅ワイヤーとアルミニウム接合部の腐
食は接合界面の腐食長さを測定し、アルミニウム配線の
腐食は断線の有無を調べた。その結果を第2表に示す。
第2表
第2表に示すように、高温における腐食抑制効果は、こ
の発明品の方が従来品よりも極めて優れ、またビスマス
系無機イオン交換体と同等あるいはそれより優れた腐食
抑制効果を示すことがわかった。なお、前記フェノール
硬化クレゾールノボラック樹脂成形材料に酸化鉛、水酸
化カルシウムおよび酸化亜鉛の少なくとも1種を0.1
〜20wt%含有させたものについても検討したが、第
2表とほぼ同様の結果を得た。
の発明品の方が従来品よりも極めて優れ、またビスマス
系無機イオン交換体と同等あるいはそれより優れた腐食
抑制効果を示すことがわかった。なお、前記フェノール
硬化クレゾールノボラック樹脂成形材料に酸化鉛、水酸
化カルシウムおよび酸化亜鉛の少なくとも1種を0.1
〜20wt%含有させたものについても検討したが、第
2表とほぼ同様の結果を得た。
腐食状態の観察
第1表に示すこの発明品であるIおよび従来品である■
の封止用樹脂組成物を使用して、銅ワイヤーをモールド
成形した後、220℃96時間大気雰囲気の電気炉に放
置した。冷却後、銅ワイヤーの断面顕微鏡観察によって
腐食の状態を調べた。その結果を第1図および第2図に
倍率100倍の写真で示す。この発明の封止用樹脂組成
物を使用したもの(第1図)は腐食を観測することがで
きなかった。一方、従来品を使用したもの(第2図)は
最大120μmの腐食部3による減肉が観測された。
の封止用樹脂組成物を使用して、銅ワイヤーをモールド
成形した後、220℃96時間大気雰囲気の電気炉に放
置した。冷却後、銅ワイヤーの断面顕微鏡観察によって
腐食の状態を調べた。その結果を第1図および第2図に
倍率100倍の写真で示す。この発明の封止用樹脂組成
物を使用したもの(第1図)は腐食を観測することがで
きなかった。一方、従来品を使用したもの(第2図)は
最大120μmの腐食部3による減肉が観測された。
[発明の効果]
以上のように、この発明によれば半導体対土用エポキシ
樹脂組成物として、酸化鉛、水酸化カルシウムおよび酸
化亜鉛のうちの少なくとも一種を含むように構成したの
で、高温環境における銅ワイヤ−、銅ワイヤーとアルミ
ニウム接合部およびアルミニウム配線などの腐食を抑制
することができ、この封止用樹脂組成物を樹脂封止型半
導体装置に適用するときは信頼性の高いものが得られる
効果がある。
樹脂組成物として、酸化鉛、水酸化カルシウムおよび酸
化亜鉛のうちの少なくとも一種を含むように構成したの
で、高温環境における銅ワイヤ−、銅ワイヤーとアルミ
ニウム接合部およびアルミニウム配線などの腐食を抑制
することができ、この封止用樹脂組成物を樹脂封止型半
導体装置に適用するときは信頼性の高いものが得られる
効果がある。
第1図はこの発明の半導体対土用エポキシ樹脂組成物を
銅ワイヤーに使用したときの腐食抑制状態を示す金属組
織を表わす顕微鏡写真、第2図は従来の半導体対土用エ
ポキシ樹脂組成物を銅ワイヤーに使用したときの腐食状
態を示す金属組織を表わす顕微鏡写真、第3図は従来の
樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。図において
、lは銅ワイヤーの断面、21はこの発明の半導体封止
用エポキン樹脂組成物である。 なお、 各図中、 同一符号は同一または相当部分 を示す。
銅ワイヤーに使用したときの腐食抑制状態を示す金属組
織を表わす顕微鏡写真、第2図は従来の半導体対土用エ
ポキシ樹脂組成物を銅ワイヤーに使用したときの腐食状
態を示す金属組織を表わす顕微鏡写真、第3図は従来の
樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。図において
、lは銅ワイヤーの断面、21はこの発明の半導体封止
用エポキン樹脂組成物である。 なお、 各図中、 同一符号は同一または相当部分 を示す。
Claims (1)
- エポキシ樹脂および硬化促進剤を必須成分とする半導体
封止用エポキシ樹脂組成物において、酸化鉛、水酸化カ
ルシウムおよび酸化亜鉛のうちの少なくとも1種を含む
ことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP1297934A JPH03157448A (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
US07/611,585 US5093712A (en) | 1989-11-15 | 1990-11-13 | Resin-sealed semiconductor device |
DE19904036096 DE4036096A1 (de) | 1989-11-15 | 1990-11-13 | Kunstharzversiegelte halbleitervorrichtung |
GB9024722A GB2238660B (en) | 1989-11-15 | 1990-11-14 | Resin-sealed semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1297934A JPH03157448A (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03157448A true JPH03157448A (ja) | 1991-07-05 |
Family
ID=17852987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1297934A Pending JPH03157448A (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5093712A (ja) |
JP (1) | JPH03157448A (ja) |
DE (1) | DE4036096A1 (ja) |
GB (1) | GB2238660B (ja) |
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