JPH04298067A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置Info
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- JPH04298067A JPH04298067A JP3063351A JP6335191A JPH04298067A JP H04298067 A JPH04298067 A JP H04298067A JP 3063351 A JP3063351 A JP 3063351A JP 6335191 A JP6335191 A JP 6335191A JP H04298067 A JPH04298067 A JP H04298067A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、樹脂封止型半導体装
置に関するものである。
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、パワー素子を樹脂にて封止した半
導体装置においては、パワー素子の熱は成形樹脂を伝わ
って放熱され、又、成形樹脂は直接素子を保護している
。このため、成形樹脂の熱伝導率と耐湿性は装置全体の
信頼性に影響する。この成形樹脂は、エポキシ樹脂と充
填材からなる混合系であり、一般に充填材としては、溶
解シリカ、結晶シリカが用いられるが、素子からの放熱
性を上げるために、さらに高熱伝導な充填材を用いるこ
とが必要である。このような充填材としては、アルミナ
、窒化珪素、マグネシア等があるが、窒化物（窒化珪素
等）やマグネシアは水蒸気により分解して樹脂の劣化を
早めるため半導体封止には不適当である。又、アルミナ
は水蒸気に対し十分安定であり半導体封止用材料として
は適したものである（例えば、特開昭６３−１６０２５
４号公報、特開昭６２−２４０３１３号公報）。
導体装置においては、パワー素子の熱は成形樹脂を伝わ
って放熱され、又、成形樹脂は直接素子を保護している
。このため、成形樹脂の熱伝導率と耐湿性は装置全体の
信頼性に影響する。この成形樹脂は、エポキシ樹脂と充
填材からなる混合系であり、一般に充填材としては、溶
解シリカ、結晶シリカが用いられるが、素子からの放熱
性を上げるために、さらに高熱伝導な充填材を用いるこ
とが必要である。このような充填材としては、アルミナ
、窒化珪素、マグネシア等があるが、窒化物（窒化珪素
等）やマグネシアは水蒸気により分解して樹脂の劣化を
早めるため半導体封止には不適当である。又、アルミナ
は水蒸気に対し十分安定であり半導体封止用材料として
は適したものである（例えば、特開昭６３−１６０２５
４号公報、特開昭６２−２４０３１３号公報）。
【０００３】一方、耐湿性を向上させるためには、樹脂
中の不純物イオン、特に、アルミ腐食を促進させる塩素
イオンを低減することが重要である。塩素は、エポキシ
樹脂の合成段階において、樹脂にエポキシ基を付加する
際の副反応として樹脂中に結合され、これが樹脂の成形
時において樹脂の硬化速度を速めるため添加される触媒
と反応して塩素イオンとして遊離するものである。従っ
て、塩素イオンを低減させるためには、硬化触媒の種類
を選択しなければならない。特に、有機リン系触媒（ト
リフュニルホスフィン（ＴＰＰ）等）は、イミダゾール
系触媒と較べ、低塩素化できる（例えば、特開昭６２−
２２３２１８号公報）。
中の不純物イオン、特に、アルミ腐食を促進させる塩素
イオンを低減することが重要である。塩素は、エポキシ
樹脂の合成段階において、樹脂にエポキシ基を付加する
際の副反応として樹脂中に結合され、これが樹脂の成形
時において樹脂の硬化速度を速めるため添加される触媒
と反応して塩素イオンとして遊離するものである。従っ
て、塩素イオンを低減させるためには、硬化触媒の種類
を選択しなければならない。特に、有機リン系触媒（ト
リフュニルホスフィン（ＴＰＰ）等）は、イミダゾール
系触媒と較べ、低塩素化できる（例えば、特開昭６２−
２２３２１８号公報）。
【０００４】従って、パワー素子を樹脂にて封止した半
導体装置においては、放熱性と耐湿性を同時に満足させ
るために、充填材としてアルミナを、触媒として有機リ
ン系触媒を用いる必要がある。
導体装置においては、放熱性と耐湿性を同時に満足させ
るために、充填材としてアルミナを、触媒として有機リ
ン系触媒を用いる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、本発明者ら
による実験により次のことが判明した。即ち、表１での
比較例１は、アルミナ充填材と有機リン系触媒（ＴＰＰ
）を組み合わせたものであり、図４に示したように、樹
脂製造後（樹脂と充填材を混合した後）に樹脂を保管し
ておきパワー素子を封止した場合には、その保管時間と
共に樹脂の硬化度が低下してしまうことが分かった。
による実験により次のことが判明した。即ち、表１での
比較例１は、アルミナ充填材と有機リン系触媒（ＴＰＰ
）を組み合わせたものであり、図４に示したように、樹
脂製造後（樹脂と充填材を混合した後）に樹脂を保管し
ておきパワー素子を封止した場合には、その保管時間と
共に樹脂の硬化度が低下してしまうことが分かった。
【０００６】
【表１】
【０００７】この発明の目的は、樹脂と充填材の混合後
の樹脂の硬化度低下を回避することができるとともに、
放熱性と耐湿性を同時に満足させる樹脂封止型半導体装
置を提供することにある。
の樹脂の硬化度低下を回避することができるとともに、
放熱性と耐湿性を同時に満足させる樹脂封止型半導体装
置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このように樹脂の硬度が
低下するのは、樹脂の硬化が不十分であるためであり、
これは本来樹脂の硬化を促進させる触媒が十分働いてい
ないためと考えられる。又、表１での比較例２，３のよ
うに、アルミナとイミダゾール触媒、結晶シリカと有機
リン系触媒（ＴＰＰ）の場合には、この現象が現れない
。これらのことから、この現象は、アルミナと有機リン
系触媒が失活しているためと考えられ、アルミナ表面に
は多くの活性点がありこの活性点が触媒を変質させてい
るものと思われる。
低下するのは、樹脂の硬化が不十分であるためであり、
これは本来樹脂の硬化を促進させる触媒が十分働いてい
ないためと考えられる。又、表１での比較例２，３のよ
うに、アルミナとイミダゾール触媒、結晶シリカと有機
リン系触媒（ＴＰＰ）の場合には、この現象が現れない
。これらのことから、この現象は、アルミナと有機リン
系触媒が失活しているためと考えられ、アルミナ表面に
は多くの活性点がありこの活性点が触媒を変質させてい
るものと思われる。
【０００９】そこで、第１の発明は、エポキシ樹脂を主
要成分とする樹脂にアルミナ及び有機リン系硬化触媒を
混合して半導体チップを封止した樹脂封止型半導体装置
において、アルミナに、アルミナの表面活性点を覆うコ
ーティングを施した樹脂封止型半導体装置をその要旨と
する。
要成分とする樹脂にアルミナ及び有機リン系硬化触媒を
混合して半導体チップを封止した樹脂封止型半導体装置
において、アルミナに、アルミナの表面活性点を覆うコ
ーティングを施した樹脂封止型半導体装置をその要旨と
する。
【００１０】第２の発明は、エポキシ樹脂を主要成分と
する樹脂にアルミナ及び有機リン系硬化触媒を混合して
半導体チップを封止した樹脂封止型半導体装置において
、前記硬化触媒として、錯塩化した有機リン系触媒を用
いた樹脂封止型半導体装置をその要旨とする。
する樹脂にアルミナ及び有機リン系硬化触媒を混合して
半導体チップを封止した樹脂封止型半導体装置において
、前記硬化触媒として、錯塩化した有機リン系触媒を用
いた樹脂封止型半導体装置をその要旨とする。
【００１１】
【作用】第１の発明は、コーティング剤がアルミナの反
応活性点を覆い、触媒との反応が抑制され、樹脂が硬化
される。第２の発明は、触媒の錯塩化にて配位子により
触媒とアルミナとの反応が抑制され、硬化阻害が防止さ
れる。
応活性点を覆い、触媒との反応が抑制され、樹脂が硬化
される。第２の発明は、触媒の錯塩化にて配位子により
触媒とアルミナとの反応が抑制され、硬化阻害が防止さ
れる。
【００１２】
【第１実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を
図面に従って説明する。図１に示すように、フレーム１
上にパワートランジスタを形成したシリコンチップ（パ
ワー素子）２と、制御回路を形成したシリコンチップ（
制御素子）３が配置されている。又、アルミ細線による
ワイヤ４にてシリコンチップ２，３の素子間が電気的に
接続されるとともに、ワイヤ５にてシリコンチップ２，
３の素子とフレーム１とが電気的に接続されている。そ
して、シリコンチップ２，３は封止樹脂６で一体形成さ
れている。表２に示すように、この封止樹脂６は、エポ
キシ樹脂とフェノール樹脂とからなる母材に対し、有機
リン系触媒であるトリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）と
アルミナが混合されている。
図面に従って説明する。図１に示すように、フレーム１
上にパワートランジスタを形成したシリコンチップ（パ
ワー素子）２と、制御回路を形成したシリコンチップ（
制御素子）３が配置されている。又、アルミ細線による
ワイヤ４にてシリコンチップ２，３の素子間が電気的に
接続されるとともに、ワイヤ５にてシリコンチップ２，
３の素子とフレーム１とが電気的に接続されている。そ
して、シリコンチップ２，３は封止樹脂６で一体形成さ
れている。表２に示すように、この封止樹脂６は、エポ
キシ樹脂とフェノール樹脂とからなる母材に対し、有機
リン系触媒であるトリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）と
アルミナが混合されている。
【００１３】
【表２】
【００１４】又、アルミナには硬化阻害のためにエポキ
シ変性シランカップリング剤がコーティングされている
。このコーティングは、アルミナ粉末をエポキシ変性シ
ランカップリング剤の溶液に分散させ、この後加熱処理
して乾燥させたものである。尚、アルミナのコーティン
グ方法としては、表面活性点を覆うものであれば何でも
よく、例えば、シリコーン等の樹脂によるコーティング
、シリカ等のセラミックスによるコーティング等を用い
てもよい。
シ変性シランカップリング剤がコーティングされている
。このコーティングは、アルミナ粉末をエポキシ変性シ
ランカップリング剤の溶液に分散させ、この後加熱処理
して乾燥させたものである。尚、アルミナのコーティン
グ方法としては、表面活性点を覆うものであれば何でも
よく、例えば、シリコーン等の樹脂によるコーティング
、シリカ等のセラミックスによるコーティング等を用い
てもよい。
【００１５】図２には、樹脂製造後（樹脂と充填材を混
合した後）に樹脂を保管しておきシリコンチップ２，３
を封止したときの保管期間と熱時硬度との関係を示す。 同図から、本実施例の半導体装置は、硬化阻害に対し、
効果が認められた。これは、コーティング剤がアルミナ
の反応活性点と結合し、触媒との反応が抑制されるため
と考えられる。
合した後）に樹脂を保管しておきシリコンチップ２，３
を封止したときの保管期間と熱時硬度との関係を示す。 同図から、本実施例の半導体装置は、硬化阻害に対し、
効果が認められた。これは、コーティング剤がアルミナ
の反応活性点と結合し、触媒との反応が抑制されるため
と考えられる。
【００１６】尚、表１，表２，図２，図４においては、
硬化度は、１７５℃で３分間硬化させ、成形金型を開け
た直後にＡＳＴＭショアＤ硬度計にて、樹脂の硬度（硬
さ）を測定したものである。このように本実施例では、
アルミナに、アルミナの表面活性点を覆うコーティング
を施した。その結果、硬化触媒との反応を抑制する膜を
もったアルミナを用い、アルミナという熱伝導性の高い
フィラーを用い、しかも、有機リン触媒という耐湿性に
優れる触媒を同時に用いることができる。これよりシリ
コンチップ２，３は、素子からの放熱がよく、しかも耐
湿性に優れる。又、樹脂と充填材を混合した後に樹脂の
硬化度が低下するのを回避することができる。特に、図
１のように、パワー素子とそれを制御する素子間をアル
ミ細線（ワイヤ４）で接続する場合にはアルミ細線が腐
食し易いため、このような樹脂が有効である。尚、図３
のように、パワー素子を形成したシリコンチップ７のみ
を搭載した構造においても、素子表面のアルミ配線の腐
食防止のため、このような樹脂を用いることが望ましい
。
硬化度は、１７５℃で３分間硬化させ、成形金型を開け
た直後にＡＳＴＭショアＤ硬度計にて、樹脂の硬度（硬
さ）を測定したものである。このように本実施例では、
アルミナに、アルミナの表面活性点を覆うコーティング
を施した。その結果、硬化触媒との反応を抑制する膜を
もったアルミナを用い、アルミナという熱伝導性の高い
フィラーを用い、しかも、有機リン触媒という耐湿性に
優れる触媒を同時に用いることができる。これよりシリ
コンチップ２，３は、素子からの放熱がよく、しかも耐
湿性に優れる。又、樹脂と充填材を混合した後に樹脂の
硬化度が低下するのを回避することができる。特に、図
１のように、パワー素子とそれを制御する素子間をアル
ミ細線（ワイヤ４）で接続する場合にはアルミ細線が腐
食し易いため、このような樹脂が有効である。尚、図３
のように、パワー素子を形成したシリコンチップ７のみ
を搭載した構造においても、素子表面のアルミ配線の腐
食防止のため、このような樹脂を用いることが望ましい
。
【００１７】
【第２実施例】次に、第２実施例を説明する。前記第１
実施例では、図２に示すように樹脂が吸水すると硬化が
低下することがある。つまり、図２に示すように、製造
後１０日間の樹脂に０．１ｗｔ％の吸水をさせると、熱
時硬度が「８６」から「７６」に低下した。
実施例では、図２に示すように樹脂が吸水すると硬化が
低下することがある。つまり、図２に示すように、製造
後１０日間の樹脂に０．１ｗｔ％の吸水をさせると、熱
時硬度が「８６」から「７６」に低下した。
【００１８】そこで、第２実施例では、第１実施例のコ
ーティング処理に加え、表２に示すように、錯塩化した
硬化触媒としてテトラフェニルホスホニウムテトラフェ
ニルボレートを用いた。その結果、図２に示すように、
硬化阻害がなく、吸水時の硬化低下も発生しなくなった
。これは、触媒を錯塩化すると、配位子により、触媒と
アルミナとの反応が抑制されるため、硬化阻害が起きな
いと考えられる。
ーティング処理に加え、表２に示すように、錯塩化した
硬化触媒としてテトラフェニルホスホニウムテトラフェ
ニルボレートを用いた。その結果、図２に示すように、
硬化阻害がなく、吸水時の硬化低下も発生しなくなった
。これは、触媒を錯塩化すると、配位子により、触媒と
アルミナとの反応が抑制されるため、硬化阻害が起きな
いと考えられる。
【００１９】尚、硬化触媒は、有機リン系の錯塩であれ
ばよいが、成形時の硬化特性が低下しないものを選択す
る必要がある。このように本実施例では、エポキシ樹脂
の硬化触媒として、錯塩化した有機リン系触媒を用いた
。その結果、錯塩化した有機リン系硬化触媒を用いるこ
とで、アルミナによる触媒毒作用をなくし放熱性と耐湿
性を同時に満足させ、かつ、樹脂と充填材を混合した後
に樹脂の硬化度が低下するのを回避することができる。
ばよいが、成形時の硬化特性が低下しないものを選択す
る必要がある。このように本実施例では、エポキシ樹脂
の硬化触媒として、錯塩化した有機リン系触媒を用いた
。その結果、錯塩化した有機リン系硬化触媒を用いるこ
とで、アルミナによる触媒毒作用をなくし放熱性と耐湿
性を同時に満足させ、かつ、樹脂と充填材を混合した後
に樹脂の硬化度が低下するのを回避することができる。
【００２０】従来及び本発明による樹脂を用い、図１の
構造の製品を評価した結果を、表１，２に示す。パワー
素子からの放熱性を、熱抵抗により測定した。又、耐湿
性は、パワー素子と制御素子間を結合するアルミ細線（
φ５０μｍ）がプレッシャクッカ通電試験（１２１℃，
１００％，２０Ｖ）において腐食して断線するまでの試
験時間により測定した。表１の比較例に対し、表２の実
施例では低熱抵抗（放熱性）と、耐湿性を同時に大幅に
向上させることができ、このような構造の製品の信頼性
を確保することができる。
構造の製品を評価した結果を、表１，２に示す。パワー
素子からの放熱性を、熱抵抗により測定した。又、耐湿
性は、パワー素子と制御素子間を結合するアルミ細線（
φ５０μｍ）がプレッシャクッカ通電試験（１２１℃，
１００％，２０Ｖ）において腐食して断線するまでの試
験時間により測定した。表１の比較例に対し、表２の実
施例では低熱抵抗（放熱性）と、耐湿性を同時に大幅に
向上させることができ、このような構造の製品の信頼性
を確保することができる。
【００２１】尚、この発明は上記各実施例に限定される
ものではなく、例えば、フィラーとして、アルミナに加
えそれ以外の素材、例えば、溶解シリカ、結晶シリカ等
を混合してもよく、特に低応力化のために溶解シリカを
混合することが望ましい。又、エポキシ樹脂としては、
ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂、ビスフェノー
ルエポキシ樹脂等、エポキシ樹脂のどれを用いてもよい
。さらに、低応力化のために、エポキシ樹脂中にシリコ
ーン樹脂などを分散させておくことが望ましい。
ものではなく、例えば、フィラーとして、アルミナに加
えそれ以外の素材、例えば、溶解シリカ、結晶シリカ等
を混合してもよく、特に低応力化のために溶解シリカを
混合することが望ましい。又、エポキシ樹脂としては、
ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂、ビスフェノー
ルエポキシ樹脂等、エポキシ樹脂のどれを用いてもよい
。さらに、低応力化のために、エポキシ樹脂中にシリコ
ーン樹脂などを分散させておくことが望ましい。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
樹脂と充填材の混合後の樹脂の硬化度低下を回避するこ
とができるとともに、放熱性と耐湿性を同時に満足させ
ることができる優れた効果を発揮する。
樹脂と充填材の混合後の樹脂の硬化度低下を回避するこ
とができるとともに、放熱性と耐湿性を同時に満足させ
ることができる優れた効果を発揮する。
【図１】実施例の樹脂封止型半導体装置の断面図である
。
。
【図２】製造後の保管日数と熱時硬度との関係を示す図
である。
である。
【図３】樹脂封止型半導体装置の断面図である。
【図４】製造後の保管日数と熱時硬度との関係を示す図
である。
である。
２ シリコンチップ（パワー素子）、３ シリコン
チップ（制御素子）、６封止樹脂。
チップ（制御素子）、６封止樹脂。
Claims (2)
- 【請求項１】 エポキシ樹脂を主要成分とする樹脂に
アルミナ及び有機リン系硬化触媒を混合して半導体チッ
プを封止した樹脂封止型半導体装置において、アルミナ
に、アルミナの表面活性点を覆うコーティングを施した
ことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項２】 エポキシ樹脂を主要成分とする樹脂に
アルミナ及び有機リン系硬化触媒を混合して半導体チッ
プを封止した樹脂封止型半導体装置において、前記硬化
触媒として、錯塩化した有機リン系触媒を用いたことを
特徴とする樹脂封止型半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6335191A JP2921800B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 樹脂封止型半導体装置 |
| US07/856,767 US5362775A (en) | 1991-03-27 | 1992-03-24 | Epoxy resin composition and cured product thereof |
| DE19924210127 DE4210127C2 (de) | 1991-03-27 | 1992-03-27 | Epoxyharzzusammensetzung und gehärtetes Produkt hiervon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6335191A JP2921800B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 樹脂封止型半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04298067A true JPH04298067A (ja) | 1992-10-21 |
| JP2921800B2 JP2921800B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=13226744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6335191A Expired - Lifetime JP2921800B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 樹脂封止型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2921800B2 (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4860874A (ja) * | 1971-11-30 | 1973-08-25 | ||
| JPS63135415A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-07 | Toshiba Corp | 半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物 |
| JPS63248823A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-17 | Toshiba Corp | エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置 |
| JPH02124927A (ja) * | 1988-11-02 | 1990-05-14 | Matsushita Electric Works Ltd | エポキシ樹脂成形材料 |
| JPH02206667A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-08-16 | Nitto Denko Corp | 電気電子部品封止用粉体塗料組成物 |
| JPH03296526A (ja) * | 1990-04-17 | 1991-12-27 | Shin Etsu Chem Co Ltd | エポキシ樹脂組成物 |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP6335191A patent/JP2921800B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4860874A (ja) * | 1971-11-30 | 1973-08-25 | ||
| JPS63135415A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-07 | Toshiba Corp | 半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物 |
| JPS63248823A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-17 | Toshiba Corp | エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置 |
| JPH02124927A (ja) * | 1988-11-02 | 1990-05-14 | Matsushita Electric Works Ltd | エポキシ樹脂成形材料 |
| JPH02206667A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-08-16 | Nitto Denko Corp | 電気電子部品封止用粉体塗料組成物 |
| JPH03296526A (ja) * | 1990-04-17 | 1991-12-27 | Shin Etsu Chem Co Ltd | エポキシ樹脂組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2921800B2 (ja) | 1999-07-19 |
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Legal Events
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