JPH0576490B2 - - Google Patents

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JPH0576490B2
JPH0576490B2 JP60044835A JP4483585A JPH0576490B2 JP H0576490 B2 JPH0576490 B2 JP H0576490B2 JP 60044835 A JP60044835 A JP 60044835A JP 4483585 A JP4483585 A JP 4483585A JP H0576490 B2 JPH0576490 B2 JP H0576490B2
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JP
Japan
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resin
semiconductor device
curing
sealed semiconductor
curing accelerator
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Masaji Ogata
Hidetoshi Abe
Masanori Segawa
Akio Nishikawa
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Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295Organic, e.g. plastic containing a filler
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕 本発明は貯蔵安定性に優れ、かつ成形時には速
やかに硬化するエポキシ樹脂組成物を用いて被覆
ないしモールドされ、特に耐湿信頼性に優れた樹
脂封止型半導体装置に関する。 〔発明の背景〕 ダイオード、サイリスタ、トランジスタ、IC、
LSIあるいはこれら各種半導体を搭載した半導体
装置のパツケージングには、経済性に優れたプラ
スチツク材料が広く用いられている。特にエポキ
シ系樹脂に無機質充填剤を配合した組成物は、良
好な電気特性、機械特性、耐薬品性、耐湿性等を
もつた硬化物を提供するため、半導体の封止材と
して普及している。なかでも、ノボラツク型エポ
キシ樹脂に硬化材としてフエノールノボラツク樹
脂を配合し、これにさらに無機質充填剤を多量に
加えたエポキシ樹脂組成物(成形材料)を用いて
半導体装置をトランスフア成形機でモールドする
方式は、生産性が優れるうえに、封止品の信頼性
も比較的高いため、現在半導体装置を樹脂封止す
る場合の主流技術になつている。 それらのエポキシ樹脂組成物には一般に、モー
ルド時における樹脂の硬化を速めるために硬化促
進剤としてアミン類(特開昭58−173852号公報)、
イミダゾール系化合物(特開昭56−160056号、同
57−59365号、同57−100128号各公報)あるいは
ジアザビシクロウンデセン(特開昭56−94761号、
同59−75923号各公報)のような含窒素複素環式
化合物、オルガノシリコーン系化合物(特開昭56
−133855号公報)、オルガノホスフイン化合物
(特開昭56−130953号公報、同57−2329号公報)、
第4級アンモニウム、ホスホニウムあるいはアル
ソニウム化合物(特開昭55−153358号公報、同57
−194555号、同58−119656号各公報他)など種々
の化合物が使用されている。 一般に使用される硬化促進剤は、その種類によ
つては比較的低温でも促進効果を示すため、例え
ば樹脂と他の成分とを混合する際の加熱あるいは
発熱によつて樹脂の硬化を進行させるほか、混合
後組成物を室温で保管する間にも硬化反応を進め
るために、組成物の品質とくに溶融粘度の上昇、
流動性の低下による硬化性のばらつき等を生じ易
く、成形上の障害や成形品の機械的、電気的また
化学的特性低下の原因となつている。従つて、こ
のような硬化促進剤を用いる際には、諸成分との
混合時の品質管理を厳重にし、しかも、保管や運
搬に当つては低温に保ち、さらに成形条件の厳密
な管理などの煩雑さを避けられなかつた。 そのため、近年は比較的低温では樹脂の硬化反
応を余り促進せず、成形時に金型中で加熱された
際に硬化反応を著しく促進するいわゆる潜在性硬
化促進剤が開発され使用されうるようになつてき
た。前掲の諸発明にはこの種の促進剤を用いる提
案が含まれている。 しかし、そのような硬化促進剤でも潜在性が低
いために前述のような問題を引起す場合がある。
また、逆に、潜在性が高すぎるために、通常の成
形条件では硬化反応が余り促進されず硬化に長時
間を要したり、硬化温度を高くしなければならな
い場合もある。 さらに、硬化促進剤はその反応機構によつては
硬化樹脂中にイオン性成分として残在し組成物中
に不純物を持ち込む結果となり、特に、成形品の
電気特性や耐湿性の低下をもたらすことがある。 半導体製品のパツケージングでは現在全製品の
80%以上が樹脂封止されているが、最近の半導体
は、素子の大容量化に伴いチツプサイズが増大
し、配線は微細化される一方である。また、パツ
ケージングの形状の軽薄短小化が行われているた
め、封止材料に対する信頼性、特に耐湿性への要
求は一段と厳しくなつている。これに対処するた
めに、組成物の調製並びに保管条件の下では硬化
反応を促進せず、成形条件では硬化反応を鮮明に
促進し、しかも電気特性や耐湿性に優れた成形品
を与える硬化促進剤が望まれていた。 〔発明の目的〕 本発明はこのような状況に鑑みてなされた詳細
な検討の成果であつて、特に耐湿信頼性に優れた
樹脂封止型半導体装置を提供することを目的とす
るものである。 〔発明の概要〕 本発明の特徴は、固型のエポキシ樹脂、固型の
フエノール化合物、硬化促進剤及び無機質充填剤
を含む成分を溶融混練してなる樹脂組成物をもつ
て被覆ないしモールドされた樹脂封止型半導体装
置において、硬化促進剤が一般式
【式】 〔発明の実施例〕
次に、実施例によつて本発明をさらに具体的に
説明する。本文中各成分の配合量は重量部で表わ
してある。また、各種硬化促進剤は第1表に示す
略号によつて説明する。 実施例 1〜5 0−クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂(エ
ポキシ当量:200g/eq、軟化点:80℃)100部
及びフエノールノボラツク樹脂(水酸基当量:
106g/eq、軟化点:85℃)53部にさらに第2表
に示す各種硬化促進剤をドライブレンドし、混合
物の150、165及び180℃
【表】
【表】
【表】
【表】 における混合物のゲル化時間を測定し、各温度に
おけるゲル化時間から反応の活性化エネルギーを
算出した。結果を第2表に示す。 比較例 1〜8 上記同様に各種硬化促進剤を配合した樹脂組成
物のゲル化時間を測定し反応の活性化エネルギー
を求めた。結果を第2表に示す。 第2表から明らかなように、各種硬化促進剤は
通常の成形温度(180℃付近)におけるゲル化時
間がほぼ同等になるように配合量を調整されてい
るが、実施例の硬化促進剤はこのような高温では
いずれも硬化促進性が強いため、比較例の硬化促
進剤に比べて、モル数でみた配合電はかなり少な
くて良い。また、活性化エネルギーについてみる
と、実施例の硬化促進剤は、比較例の潜在性硬化
促進剤EMZ−KやTPP−Kなどとほぼ同等の値
を有し、低温側での硬化促進性が弱く、各種成分
を加熱溶融混練したり、混練した組成物を保管す
る際の安定性に関しても有利なことが推察され
る。 実施例 6〜10 第1表に示す各種硬化促進剤を用いて第3表に
示す組成物を表面を約80℃に加熱したロールで約
10分混練し、冷却後粉砕して5種類の固型の組成
物(成形材料)を作成した。得られた各組成物に
ついて、高化式フローテスターを用いて180℃に
おける溶融粘度を求めた。また、トランスフア成
形機を用い、金型温度180℃、成形圧力70Kg/cm2
成形時間1.5分でEMMI法によるスパイラルフロ
ーの測定を行つた。さらに、φ10×127mmの丸棒
を成形し、成形直後及び180℃6時間アフターキ
ユア後の熱膨張係数をASTM−C696−44に準じ
て測定し、その変曲点からガラス転移温度(Tg
を求めた。また、φ20×2mmtの円板に成形し
180℃6時間のアフターキユアを行つた試片につ
いて、JIS6911に準じた体積抵抗率の測定及び同
様な成形品を120℃の熱水中に浸漬した場合の吸
水率及び体積抵抗率(測定はいずれも室温)を測
定した。これらの結果を第4表に示す。
【表】
【表】 比較例 9〜16 第1表に示した比較例の各種硬化促進剤につい
ても上記同様の方法で組成物(成形材料)を作成
し、諸特性を測定した。結果を第4表に示す。 第4表において、まず各組成物の溶融粘度をみ
ると、第2表において低い活性化エネルギーを示
したEMZ、DBU及びP−100を配合した組成物
は、溶融粘度がかなり高く加熱溶融混合時に樹脂
の硬化反応がかなり促進されたことが分かる。こ
れに対し活性化エネルギーの大きいEMZ−K、
TPP−K及びTBP−TPBは溶融粘度が低く、加
熱溶融混練時に樹脂の硬化反応は余り促進されな
いことが分る。本発明の硬化促進剤はこれらのほ
ぼ中間にある。組成物の流動性の目安となるスパ
イラルフローは組成物の溶融粘度とほぼ反比例の
関係にあるが、本発明の組成物は比較的フローが
大きい。次に、成形品のガラス転移温度(Tg
をアフターキユア前後で比較してみると、本発明
の成形品はアフターキユア前、すなわち180℃1.5
分の成形を行つただけでも高いTgを示し、従来
の硬化促進剤に比べると極めて優れた硬化促進性
を有することが分かる。Tgはアフターキユアを
行うと更に高い値を示すが、本発明の組成物はア
フターキユア後のTgも極めて高く硬化物は耐熱
性にも優れている。体積抵抗率は室温の値には余
り差はないが、本発明の組成物を用いた成形品は
高温並びに加湿後の体積抵抗率がかなり高い。ま
た、加湿時の吸水率も少なく、本発明の成形品は
耐湿性の面でも優れている。 このように、本発明の組成物は低温側では硬化
反応が余り進行せず、高温に加熱した場合には速
やかに硬化し、成形品の半導体封止用材料として
必要な優れた電気特性、耐熱性並びに耐湿性をそ
なえることが明瞭である。 実施例 11〜13 前記実施例8〜10の3種類のエポキシ樹脂組成
物(成形材料)を用いて、シリコーンウエハの熱
酸化膜上に厚さ約1μm、幅10μmのアルミニウム
のジグザグ並列配線パターンを形成した半導体装
置を、トランスフア成形機で、金型温度
【表】
【表】 (注) 特性名称下の温度は測定時の温度。
* 120℃熱水に168h浸漬後の特性。
180℃、成形圧力70Kg/cm2、成形時間1.0分でモー
ルドし、次いで、180℃6時間のアフターキユア
を行つた。 上記樹脂封止型半導体装置について、120℃、
2気圧の水蒸気中で並列配線間にDC10Vを印加
しアルミニウム配線が腐食断線を起こすまでの時
間を測定した。結果を第5表に示す。 比較例 17〜20 前記比較例10、11、13及び14の4種類のエポキ
シ樹脂組成物(成形材料)を用いて、上記同様に
半導体装置をモールドレアルミニウム配線の断線
発生時間を測定した。結果を第5表に示す。 第5表から、本発明のエポキシ樹脂組成物でモ
ールドした半導体装置は、高温高湿下でアルミニ
ウム配線の腐食による断線が極めて起りにくい傾
向にあることが明らかである。
【表】 食断線を起すまでの時間で表示した。
〔発明の効果〕 前記したように、従来になく、優れた潜在性硬
化促進剤を含む本発明の樹脂組成物は貯蔵安定性
に優れ、しかも各成分が加熱溶融方式で均一に混
練されてなるので、加熱成形時には速やかに硬化
して良好な耐熱性、耐湿性、電気特性などをもつ
た成形品を提供することができる。従つて該樹脂
組成物によつて被覆ないしモールドしてなる本発
明の樹脂封止型半導体装置は、諸特性とくに耐湿
信頼性において良好な成績を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 固型のエポキシ樹脂、固型のフエノール化合
    物硬化促進剤及び無機質充填剤を含む成分を溶融
    混練してなる樹脂組成物によつて被覆ないしモー
    ルドされた樹脂封止型半導体装置において、該硬
    化促進剤が一般式 【式】【式】 (式中のR1〜R8は炭化水素基であり、かつ、R5
    〜R8のうちの少なくとも1種は1〜6個の炭素
    原子をもつアルキル基である) で表わされるテトラ置換ホスホニウム・テトラ置
    換ポレートであることを特徴とする樹脂封止型半
    導体装置。 2 前記R5〜R8のうちの少なくとも1種がブチ
    ル基である特許請求の範囲第1項記載の樹脂封止
    型半導体装置。 3 前記エポキシ樹脂がエポキシ当量156以上、
    軟化点30℃以上のノボラツク型エポキシ樹脂であ
    る特許請求の範囲第1項または第2項記載の樹脂
    封止型半導体装置。 4 前記フエノール化合物が水酸基当量100以上、
    軟化点30℃以上のノボラツク型フエノール樹脂ま
    たはアルケニルフエノール重合体である特許請求
    の範囲第1項または第2項記載の樹脂封止型半導
    体装置。 5 前記硬化促進剤の配合量がエポキシ樹脂100
    重量部当り0.001〜0.01モルの範囲にある特許請
    求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の
    樹脂封止型半導体装置。 6 前記樹脂組成物の無機質充填剤含有率が60〜
    80重量%である特許請求の範囲第1項または第2
    項記載の樹脂封止型半導体装置。
JP60044835A 1985-03-08 1985-03-08 樹脂封止型半導体装置 Granted JPS61204954A (ja)

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