JPH0528494B2 - - Google Patents
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Description
［発明の技術分野］
本発明は、樹脂で封止した半導体素子に係り、
特に耐湿信頼性、耐加水分解性に優れた半導体素
子に関する。 ［発明の技術的背景とその問題点］ 金属薄板（リードフレーム）上の所定部分に
IC、LSI等の半導体チツプを接続する工程は、素
子の長期信頼性に影響を与える重要な工程の一つ
である。従来より、この接続方法としては、チツ
プ表面のSiをリードフレーム上のAuメツキ面に
加熱圧着するというAu−Siの共晶法が主流であ
つた。しかし近年の貴金属、特にAuの高騰を契
機として、樹脂モールド半導体素子では、Au−
Si共晶法から、ハンダを使用する方法、導電性接
着剤を使用する方法などに急速に移行しつつあ
る。 しかし、ハンダを使用する方法は、一部実用化
されているが、ハンダやハンダボールが飛散して
電極等に付着し、腐食断線の原因となる可能性が
指摘されている。一方導電性接着剤を使用する方
法では、通常Ag粉末を配合したエポキシ樹脂が
用いられて、約10年程前から一部実用化されてき
たが、信頼性の面でAu−Siの共晶合金が生成さ
せる共晶法に比較して満足すべきものがなかつ
た。導電性接着剤を使用する場合は、ハンダ法に
比べて耐熱性に優れる等の長所を有しているが、
その反面、樹脂やその硬化剤が半導体素子接着用
として作られたものでないために、アルミニウム
電極の腐食を促進し断線不良の原因となる場合が
多く素子の信頼性はAu−Si共晶法に比べて劣つ
ていた。さらに近年IC、LSI等の半導体素子製造
工程における導電性接着剤の接着力不足やアウト
ガスによるワイヤボンデイング不良等のため著し
く半導体素子の歩留りや信頼性を低下させる欠点
があつた。 ［発明の目的］ 本発明の目的は、上記の欠点を解消するために
なされたもので、新規の変性樹脂組成物を使用し
て、接着性、ワイヤボンデイング性、耐加水分解
性に優れ、耐湿信頼性を大幅に向上させるととも
に製造価格も低減できる半導体素子を提供しよう
とするものである。 ［発明の概要］ 本発明者らは、上記の目的を達成すべく、鋭意
研究を重ねた結果、後述する変性樹脂組成物を接
着剤とする半導体素子が従来のものに比べて接着
性、ワイヤボンデイング性、耐加水分解性および
耐湿信頼性に優れていることを見いだし本発明に
至つたものである。 即ち、本発明は、 (A) ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂
とからなる変性樹脂、 (B) 石油系樹脂および (C) 導電性粉末 とを必須成分とする変性樹脂組成物を用いて、半
導体チツプとリードフレームとが接着されている
ことを特徴とする半導体素子である。 本発明に用いる(A)変性樹脂の１成分であるポリ
パラヒドロキシスチレンは次式で表される。 このような樹脂としては、例えば丸善石油社製
のマルゼンレジンＭ（商品名）がある。この樹脂
は、分子量3000〜8000で水酸基当量約120である。 本発明に用いる変性樹脂の他の成分であるエポ
キシ樹脂は、工業的に生産されており、かつ、本
発明に効果的に使用し得るものとして、例えば次
のようなビスフエノール類のジエポキシドがあ
る。シエル化学社製のエピコート827，828，834，
1001，1002，1004，1007，1009、ダウケミカル社
製のDER330，331，332，334，335，336，337，
660，661，662，667，668，669、チバ・ガイギー
社製のアラルダイトGY250，260，280，6071，
6084，6097，6099、JonesD abney社製のEpi−
Rez510，5101、大日本インキ化学工業社製のエ
ピクロン810，1000，1010，3010（いずれも商品
名）。 さらに本発明においては、エポキシ樹脂として
平均エポキシ基数３以上の、例えばノボラツク・
エポキシ樹脂を使用することにより、熱時（350
℃）の接着強度を更に向上させることが可能であ
る。使用するノボラツク・エポキシ樹脂としては
分子量500以上のものが適している。このような
ノボラツク・エポキシ樹脂で工業生産されている
ものとしては、例えば次のようなものがある。チ
バ・ガイギー社製アラルダイトEPN1138，1139，
ECN1273，1280，1299、ダウケミカル社製
DEN431，438、シエル化学社製エピコート152，
154、ユニオン・カーバイド・コーポレーシヨン
社製ERR−0100，ERRB−0447，ERLB−0488、
日本化薬社製EOCNシリーズである。 ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂は
当量付近で配合される。配合割合が当量付近を大
きくはずれると、いずれかが硬化時に未反応とな
つて、熱時の接着強度や加熱減量が多くなり好ま
しくない。 本発明で使用する変性樹脂は、ポリパラヒドロ
キシスチレンとエポキシ樹脂を単に溶解混合して
も良いし、必要であれば加熱反応により相互に部
分的な結合をさせたものでも良く、これらの変性
樹脂の共通の溶剤に溶解することにより作業粘度
を改善することができる。また必要であれば硬化
触媒を使用しても良い。 ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂と
を単に溶解混合する場合は、溶剤に同時に添加し
溶解させるようにしてもよいが、最初に後者を溶
剤に溶解させた後、前者を溶解混合させることが
好ましい。またここで使用される溶剤類として
は、ジオキサン、ヘキサノン、ベンゼン、トルエ
ン、ソルベントナフサ、工業用ガソリン、酢酸セ
ロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ
アセテート、ブチルカルビトールアセテート、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ
−メチルピロリドン等がある。これらの溶剤は単
独又は２種以上混合して用いる。 本発明に用いる(B)石油系樹脂としては、石油の
C5〜C9留分から得られる汎用の樹脂が使用され、
例えばタツキロール5000、タツキロール1000、
（住友化学工業社製商品名）、クイントン1500、ク
イントン1000、クイントン1300（日本ゼオン社製
商品名）等が挙げられ、これらは単独もしくは２
種以上混合して用いる。ポリパラヒドロキシスチ
レンとエポキシ樹脂とからなる変性樹脂と石油系
樹脂との配合割合は、全樹脂に対して石油系樹脂
を10〜30重量％含有することが好ましい。配合量
が10重量％未満では接着力に効果がなく、また30
重量％を超えると耐熱性が劣り好ましくない。 本発明に用いる(C)導電性粉末としては、例えば
銀粉末、銅粉末、ニツケル粉末、銀層を有する粉
末等が挙げられ、これらは単独もしくは２種以上
混合して使用する。 また本発明に用いる変性樹脂組成物には、本発
明の効果を妨げないかぎり必要に応じて消泡剤、
カツプリング剤および他の添加剤を配合すること
ができる。 本発明の半導体素子は、常法に従い上述した変
性樹脂、石油系樹脂および導電性粉末を十分に混
合した後、更に例えば三本ロールによる混練処理
を施し、得られた変性樹脂組成物を半導体チツプ
とリードフレームの接着剤として使用した後、ワ
イヤボンデイングを行い、その後に半導体素子を
封止して製造する。こうして得られた素子は、
200℃で加熱硬化させてもリードフレーム面上に
汚染がなく、接着力も薄いフレーム（150μm）上
で0.8Kg以上、ワイヤボンデイング強度も同じく
４〜５ｇ以上の数値を得ることができる。 ［発明の実施例］ 次に本発明を実施例により説明する。以下
「部」とは特に説明のない限り「重量部」を意味
する。また本発明は、本実施例により限定される
ものではない。 実施例 １ エピコート1001の37.5部とマルゼンレジンＭの
10部およびクイントン1300の10部とを、ブチルカ
ルビトールアセテート103部に、100℃、１時間溶
解反応を行つて粘稠な褐色変性樹脂を得た。この
変性樹脂22部に、触媒として三弗化ホウ素のアミ
ン錯体1.0部と銀粉末57部とを混合して、変性樹
脂組成物を製造し接着剤(a)を得た。 実施例 ２ エピコート828の15.8部とマルゼンレジンM10
部とタツキロール1000の６部とを、ブチルセロソ
ルブアセテート56部に、100℃、１時間溶解反応
を行つて粘稠な褐色の変性樹脂を製造した。この
変性樹脂22部と銀粉末57部とを混合して変性樹脂
組成物を製造し、接着剤(b)を得た。 実施例 ３ EOCN103S（日本化薬社製商品名）66部をブチ
ルカルビトールアセテート117部の溶剤中に、80
℃で溶解後、マルゼンレジンM34部と触媒として
三弗化ホウ素のアミン錯体0.6部とを配合し、80
℃でそのまま反応を進め約３時間反応後、粘稠で
透明な変性樹脂を得た。この変性樹脂22部、クイ
ントン1700の６部と銀粉末57部とをよく混合して
変性樹脂組成物を製造し、これを接着剤(c)とし
た。 実施例１〜３で得た接着剤(a)、(b)、(c)および市
販のエポキシ樹脂ベースの半導体用接着剤(d)（比
較例）を使用して、リードフレームと半導体チツ
プを接着して半導体素子を作り、その特性を測定
した。その結果を第１表に示した。
特に耐湿信頼性、耐加水分解性に優れた半導体素
子に関する。 ［発明の技術的背景とその問題点］ 金属薄板（リードフレーム）上の所定部分に
IC、LSI等の半導体チツプを接続する工程は、素
子の長期信頼性に影響を与える重要な工程の一つ
である。従来より、この接続方法としては、チツ
プ表面のSiをリードフレーム上のAuメツキ面に
加熱圧着するというAu−Siの共晶法が主流であ
つた。しかし近年の貴金属、特にAuの高騰を契
機として、樹脂モールド半導体素子では、Au−
Si共晶法から、ハンダを使用する方法、導電性接
着剤を使用する方法などに急速に移行しつつあ
る。 しかし、ハンダを使用する方法は、一部実用化
されているが、ハンダやハンダボールが飛散して
電極等に付着し、腐食断線の原因となる可能性が
指摘されている。一方導電性接着剤を使用する方
法では、通常Ag粉末を配合したエポキシ樹脂が
用いられて、約10年程前から一部実用化されてき
たが、信頼性の面でAu−Siの共晶合金が生成さ
せる共晶法に比較して満足すべきものがなかつ
た。導電性接着剤を使用する場合は、ハンダ法に
比べて耐熱性に優れる等の長所を有しているが、
その反面、樹脂やその硬化剤が半導体素子接着用
として作られたものでないために、アルミニウム
電極の腐食を促進し断線不良の原因となる場合が
多く素子の信頼性はAu−Si共晶法に比べて劣つ
ていた。さらに近年IC、LSI等の半導体素子製造
工程における導電性接着剤の接着力不足やアウト
ガスによるワイヤボンデイング不良等のため著し
く半導体素子の歩留りや信頼性を低下させる欠点
があつた。 ［発明の目的］ 本発明の目的は、上記の欠点を解消するために
なされたもので、新規の変性樹脂組成物を使用し
て、接着性、ワイヤボンデイング性、耐加水分解
性に優れ、耐湿信頼性を大幅に向上させるととも
に製造価格も低減できる半導体素子を提供しよう
とするものである。 ［発明の概要］ 本発明者らは、上記の目的を達成すべく、鋭意
研究を重ねた結果、後述する変性樹脂組成物を接
着剤とする半導体素子が従来のものに比べて接着
性、ワイヤボンデイング性、耐加水分解性および
耐湿信頼性に優れていることを見いだし本発明に
至つたものである。 即ち、本発明は、 (A) ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂
とからなる変性樹脂、 (B) 石油系樹脂および (C) 導電性粉末 とを必須成分とする変性樹脂組成物を用いて、半
導体チツプとリードフレームとが接着されている
ことを特徴とする半導体素子である。 本発明に用いる(A)変性樹脂の１成分であるポリ
パラヒドロキシスチレンは次式で表される。 このような樹脂としては、例えば丸善石油社製
のマルゼンレジンＭ（商品名）がある。この樹脂
は、分子量3000〜8000で水酸基当量約120である。 本発明に用いる変性樹脂の他の成分であるエポ
キシ樹脂は、工業的に生産されており、かつ、本
発明に効果的に使用し得るものとして、例えば次
のようなビスフエノール類のジエポキシドがあ
る。シエル化学社製のエピコート827，828，834，
1001，1002，1004，1007，1009、ダウケミカル社
製のDER330，331，332，334，335，336，337，
660，661，662，667，668，669、チバ・ガイギー
社製のアラルダイトGY250，260，280，6071，
6084，6097，6099、JonesD abney社製のEpi−
Rez510，5101、大日本インキ化学工業社製のエ
ピクロン810，1000，1010，3010（いずれも商品
名）。 さらに本発明においては、エポキシ樹脂として
平均エポキシ基数３以上の、例えばノボラツク・
エポキシ樹脂を使用することにより、熱時（350
℃）の接着強度を更に向上させることが可能であ
る。使用するノボラツク・エポキシ樹脂としては
分子量500以上のものが適している。このような
ノボラツク・エポキシ樹脂で工業生産されている
ものとしては、例えば次のようなものがある。チ
バ・ガイギー社製アラルダイトEPN1138，1139，
ECN1273，1280，1299、ダウケミカル社製
DEN431，438、シエル化学社製エピコート152，
154、ユニオン・カーバイド・コーポレーシヨン
社製ERR−0100，ERRB−0447，ERLB−0488、
日本化薬社製EOCNシリーズである。 ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂は
当量付近で配合される。配合割合が当量付近を大
きくはずれると、いずれかが硬化時に未反応とな
つて、熱時の接着強度や加熱減量が多くなり好ま
しくない。 本発明で使用する変性樹脂は、ポリパラヒドロ
キシスチレンとエポキシ樹脂を単に溶解混合して
も良いし、必要であれば加熱反応により相互に部
分的な結合をさせたものでも良く、これらの変性
樹脂の共通の溶剤に溶解することにより作業粘度
を改善することができる。また必要であれば硬化
触媒を使用しても良い。 ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ樹脂と
を単に溶解混合する場合は、溶剤に同時に添加し
溶解させるようにしてもよいが、最初に後者を溶
剤に溶解させた後、前者を溶解混合させることが
好ましい。またここで使用される溶剤類として
は、ジオキサン、ヘキサノン、ベンゼン、トルエ
ン、ソルベントナフサ、工業用ガソリン、酢酸セ
ロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ
アセテート、ブチルカルビトールアセテート、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ
−メチルピロリドン等がある。これらの溶剤は単
独又は２種以上混合して用いる。 本発明に用いる(B)石油系樹脂としては、石油の
C5〜C9留分から得られる汎用の樹脂が使用され、
例えばタツキロール5000、タツキロール1000、
（住友化学工業社製商品名）、クイントン1500、ク
イントン1000、クイントン1300（日本ゼオン社製
商品名）等が挙げられ、これらは単独もしくは２
種以上混合して用いる。ポリパラヒドロキシスチ
レンとエポキシ樹脂とからなる変性樹脂と石油系
樹脂との配合割合は、全樹脂に対して石油系樹脂
を10〜30重量％含有することが好ましい。配合量
が10重量％未満では接着力に効果がなく、また30
重量％を超えると耐熱性が劣り好ましくない。 本発明に用いる(C)導電性粉末としては、例えば
銀粉末、銅粉末、ニツケル粉末、銀層を有する粉
末等が挙げられ、これらは単独もしくは２種以上
混合して使用する。 また本発明に用いる変性樹脂組成物には、本発
明の効果を妨げないかぎり必要に応じて消泡剤、
カツプリング剤および他の添加剤を配合すること
ができる。 本発明の半導体素子は、常法に従い上述した変
性樹脂、石油系樹脂および導電性粉末を十分に混
合した後、更に例えば三本ロールによる混練処理
を施し、得られた変性樹脂組成物を半導体チツプ
とリードフレームの接着剤として使用した後、ワ
イヤボンデイングを行い、その後に半導体素子を
封止して製造する。こうして得られた素子は、
200℃で加熱硬化させてもリードフレーム面上に
汚染がなく、接着力も薄いフレーム（150μm）上
で0.8Kg以上、ワイヤボンデイング強度も同じく
４〜５ｇ以上の数値を得ることができる。 ［発明の実施例］ 次に本発明を実施例により説明する。以下
「部」とは特に説明のない限り「重量部」を意味
する。また本発明は、本実施例により限定される
ものではない。 実施例 １ エピコート1001の37.5部とマルゼンレジンＭの
10部およびクイントン1300の10部とを、ブチルカ
ルビトールアセテート103部に、100℃、１時間溶
解反応を行つて粘稠な褐色変性樹脂を得た。この
変性樹脂22部に、触媒として三弗化ホウ素のアミ
ン錯体1.0部と銀粉末57部とを混合して、変性樹
脂組成物を製造し接着剤(a)を得た。 実施例 ２ エピコート828の15.8部とマルゼンレジンM10
部とタツキロール1000の６部とを、ブチルセロソ
ルブアセテート56部に、100℃、１時間溶解反応
を行つて粘稠な褐色の変性樹脂を製造した。この
変性樹脂22部と銀粉末57部とを混合して変性樹脂
組成物を製造し、接着剤(b)を得た。 実施例 ３ EOCN103S（日本化薬社製商品名）66部をブチ
ルカルビトールアセテート117部の溶剤中に、80
℃で溶解後、マルゼンレジンM34部と触媒として
三弗化ホウ素のアミン錯体0.6部とを配合し、80
℃でそのまま反応を進め約３時間反応後、粘稠で
透明な変性樹脂を得た。この変性樹脂22部、クイ
ントン1700の６部と銀粉末57部とをよく混合して
変性樹脂組成物を製造し、これを接着剤(c)とし
た。 実施例１〜３で得た接着剤(a)、(b)、(c)および市
販のエポキシ樹脂ベースの半導体用接着剤(d)（比
較例）を使用して、リードフレームと半導体チツ
プを接着して半導体素子を作り、その特性を測定
した。その結果を第１表に示した。
【表】
【表】
上記試験に供した半導体素子の数は各々60個で
あり、時間経過に伴なう不良発生数を第１表中に
示した。尚評価の方法は、半導体素子を構成する
アルミニウム電極の腐食によるオープン又はリー
ク電流が許容値の500％以上への上昇をもつて不
良と判定した。 ［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように変性樹脂組成物
を接着剤として使用することによつて半導体チツ
プとリードフレームとの接着性、特に熱時の接着
性および金線によるワイヤボンデイング性が向上
し、耐加水分解性に優れ、金属の腐食による断線
などの不良や水分によるリーク電流の不良などを
著しく低減させることができ、耐湿信頼性が従来
のものに比べて大幅に改善され、かつ安価な半導
体素子を製造することができる。
あり、時間経過に伴なう不良発生数を第１表中に
示した。尚評価の方法は、半導体素子を構成する
アルミニウム電極の腐食によるオープン又はリー
ク電流が許容値の500％以上への上昇をもつて不
良と判定した。 ［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように変性樹脂組成物
を接着剤として使用することによつて半導体チツ
プとリードフレームとの接着性、特に熱時の接着
性および金線によるワイヤボンデイング性が向上
し、耐加水分解性に優れ、金属の腐食による断線
などの不良や水分によるリーク電流の不良などを
著しく低減させることができ、耐湿信頼性が従来
のものに比べて大幅に改善され、かつ安価な半導
体素子を製造することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (A) ポリパラヒドロキシスチレンとエポキシ
樹脂とからなる変性樹脂、 (B) 石油系樹脂および (C) 導電性粉末 を必須成分とする変性樹脂組成物を用いて、半導
体チツプとリードフレームとが接着されているこ
とを特徴とする半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7845885A JPS61237435A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7845885A JPS61237435A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61237435A JPS61237435A (ja) | 1986-10-22 |
| JPH0528494B2 true JPH0528494B2 (ja) | 1993-04-26 |
Family
ID=13662585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7845885A Granted JPS61237435A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61237435A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5156771A (en) * | 1989-05-31 | 1992-10-20 | Kao Corporation | Electrically conductive paste composition |
| JPH03173007A (ja) * | 1989-12-01 | 1991-07-26 | Kao Corp | 導電性ペースト及び導電性塗膜 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54161660A (en) * | 1978-06-12 | 1979-12-21 | Mitsui Cokes Kogyo Kk | Additive for epoxy resin |
| JPS55112255A (en) * | 1979-02-21 | 1980-08-29 | Nippon Oil Co Ltd | Epoxy resin composition |
| JPS5966129A (ja) * | 1982-10-08 | 1984-04-14 | Toshiba Chem Corp | 半導体素子 |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP7845885A patent/JPS61237435A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54161660A (en) * | 1978-06-12 | 1979-12-21 | Mitsui Cokes Kogyo Kk | Additive for epoxy resin |
| JPS55112255A (en) * | 1979-02-21 | 1980-08-29 | Nippon Oil Co Ltd | Epoxy resin composition |
| JPS5966129A (ja) * | 1982-10-08 | 1984-04-14 | Toshiba Chem Corp | 半導体素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61237435A (ja) | 1986-10-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |