JPH06196594A

JPH06196594A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH06196594A
Application number: JP34566492A
Authority: JP
Inventors: Hitomi Shigyo; ひとみ執行; Shinya Akizuki; 伸也秋月; Yasuhisa Tojo; 泰久東条; Hideto Kimura; 英人木村; Minoru Nakao; 稔中尾; Tsukasa Yoshida; 司吉田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体素子サイズの大型化や表面実装化に対
応できるように封止用エポキシ樹脂組成物の特性を向上
させ、ＴＣＴテストで評価される特性の向上および半田
溶融液浸漬時の耐クラック性に優れた半導体装置を提供
する。【構成】特殊骨格構造を有するエポキシ樹脂、硬化剤
および無機質充填剤を含むエポキシ樹脂組成物を用いて
半導体素子を封止して半導体装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、信頼性に優れた半導体
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トランジスタ−、ＩＣおよびＬＳＩ等の
半導体素子は、従来セラミックパッケ−ジ等によって封
止され、半導体装置化されていたが、最近では、コス
ト、量産性の観点から、プラスチックパッケ−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が使用されており良好な成績
を収めている。しかしながら、半導体分野の技術革新に
よって集積度の向上と共に素子サイズの大型化、配線の
微細化が進み、パッケ−ジも小型化、薄型化する傾向に
ある。これに伴って封止材料に対してより以上の信頼性
（得られる半導体装置の熱応力の低減、耐湿信頼性、耐
熱衝撃試験に対する信頼性等）の向上が要求されてい
る。特に、近年、半導体素子サイズは益々大型化する傾
向にあり、半導体封止樹脂の性能評価用の加速試験であ
る熱サイクル試験（ＴＣＴテスト）に対するより以上の
性能の向上が要求されている。また、半導体パッケ−ジ
の実装方法として表面実装が主流となってきており、こ
のため、半導体パッケ−ジを吸湿した状態で半田溶融液
に浸漬してもパッケ−ジにクラックや膨れが発生しない
という特性が要求されている。

【０００３】これに関して、従来から、ＴＣＴテストで
評価される各特性の向上のためにシリコ−ン化合物でエ
ポキシ樹脂を変性して熱応力を低減させることが検討さ
れている。また半田浸漬時の耐クラック性の向上のため
にリ−ドフレ−ムとの密着性の向上等も検討されてきた
が、その効果はいまだ充分ではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、これま
での封止用エポキシ樹脂組成物は、ＴＣＴテストの結果
や半田浸漬時の耐クラック性の特性が充分でなかった。
このために上記の技術革新による半導体素子サイズの大
型化や表面実装化に対応できるように、上記の両特性を
向上させることが強く望まれている。

【０００５】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、ＴＣＴテストで評価される各特性の向上およ
び半田溶融液浸漬時の耐クラック性に優れた半導体装置
の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、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）で表されるエポキシ樹脂。

【０００７】

【化５】

【０００８】（Ｂ）硬化剤。（Ｃ）無機質充填剤。

【０００９】

【作用】本発明者らは、ＴＣＴテストで評価される各特
性の向上および半田溶融液に浸漬した際の耐クラック性
の向上を実現するために一連の研究を重ねた。その結
果、上記一般式（１）で表されるような特殊骨格構造を
有するエポキシ樹脂を用いることで、それらを用いて得
られる半導体装置がＴＣＴテストの耐クラック性及び吸
湿後に半田溶融液に浸漬した際の耐クラック性の双方に
優れるようになることを見いだしこの発明に達した。

【００１０】次に、この発明を詳細に説明する。この発
明に用いられるエポキシ樹脂組成物は、特殊な骨格構造
を有するエポキシ樹脂（Ａ）成分、硬化剤（Ｂ）成分お
よび無機質充填剤（Ｃ）成分とを用いて得られるもので
あり、通常、粉末状あるいはこれを打錠したタブレット
状になっている。

【００１１】本発明の新規エポキシ樹脂は上記一般式
（１）で表されるような特殊な骨格構造を有しており、
軟化点が４０〜１１０℃、１５０℃のＩＣＩ粘度が０．
１〜１０ポイズのものが好ましい。特に好ましいのは、
軟化点が５０〜９０℃、１５０℃のＩＣＩ粘度が０．１
〜２．０ポイズのものである。また、この新規エポキシ
樹脂は単独で用いてもよいし、一般のエポキシ樹脂と併
用して用いることもできる。その場合には、一般のエポ
キシ樹脂使用量をエポキシ樹脂全体の５０重量％以下と
するのが好ましく、３０重量％以下が特に好ましい。こ
の一般のエポキシ樹脂は、特に限定するものではなく、
従来公知のものが用いられる。例えば、ビスフェノ−ル
Ａ型、フェノ−ルノボラック型およびクレゾ−ルノボラ
ック型等が挙げられる。

【００１２】上記特殊な骨格構造を有するエポキシ樹脂
とともに用いられる硬化剤（Ｂ）成分としては、特に限
定するものではなく従来公知のものが用いられる。例え
ば、フェノ−ル樹脂が好適に用いられる。かかるフェノ
−ル樹脂としては、フェノ−ル系ノボラックが好適であ
り、例えば、フェノ−ルノボラック、クレゾ−ルノボラ
ックおよびナフト−ルノボラック等を挙げることができ
る。

【００１３】これらのノボラック樹脂は軟化点が４０〜
１１０℃、水酸基当量が７０〜２５０のものを用いるこ
とが好ましい。特に好ましいのは、軟化点が５０〜９０
℃、水酸基当量が１００〜２２０のものである。上記特
殊なエポキシ樹脂と硬化剤の配合比は、特殊なエポキシ
樹脂中のエポキシ基１当量当たりフェノ−ルノボラック
中の水酸基が０．８〜１．２当量となるように配合する
ことが望ましい。

【００１４】上記新規エポキシ樹脂及び硬化剤とともに
用いられる（Ｃ）成分の無機質充填剤は、特に、限定す
るものではなく、一般に用いられている石英ガラス粉
末、タルク、シリカ粉末、アルミナ粉末、炭酸カルシウ
ムおよびカ−ボンブラック粉末等が挙げられる。特に、
シリカ粉末を用いるのが好適である。このような無機質
充填剤の含有量は、シリカ粉末の場合、エポキシ樹脂組
成物全体の５０重量％以上に設定するのが好ましい。と
くに好ましくは、８０重量％以上である。すなわち、シ
リカ粉末の含有量が５０重量％を下回ると充填剤を含有
した効果が大幅に低下する傾向がみられるからである。

【００１５】なお、この発明に用いられるエポキシ樹脂
組成物には、エポキシ樹脂成分、硬化剤、無機質充填剤
が必須的に含まれる。また、必要に応じて硬化促進剤と
して従来公知の三級アミン、四級アンモニウム塩、イミ
ダゾ−ル類およびホウ素化合物を単独でもしくは併せて
添加することもできる。さらに、三酸化アンチモン、リ
ン系化合物等の難燃剤、カ−ボンブラックや酸化チタン
等の顔料、パラフィンや脂肪族エステル等の離型剤、シ
ランカップリング剤等のカップリング剤およびシリコ−
ン樹脂やブタジエン−アクリロニトリルゴムなどの可撓
性付与剤を用いることができる。

【００１６】この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物
は、例えば次のようにして製造することができる。すな
わち、エポキシ樹脂、硬化剤および無機質充填剤、そし
て必要に応じてシリコ−ン化合物、硬化促進剤、難燃
剤、離型剤およびシランカップリング剤を所定の割合で
配合する。ついで、これらの混合物をミキシングロ−ル
機等の混練機を用いて加熱状態で溶融混練して、これを
室温に冷却する。次いで、公知の手段によって粉砕し、
必要に応じて打錠するという一連の工程によって目的と
するエポキシ樹脂組成物を得ることができる。

【００１７】このようなエポキシ樹脂組成物を用いて、
半導体素子を封止する方法は、特に限定するものではな
く、通常のトランスファ−成型等の公知のモ−ルド方法
によって行うことができる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、この発明の半導体装置
は、上記新規エポキシ樹脂を含有する特殊なエポキシ樹
脂組成物を用いて封止されているために、ＴＣＴテスト
で評価される特性が向上して長寿命になる。また、吸湿
した状態で、半田溶融液に浸漬した場合においてもパッ
ケ−ジクラックが発生しにくい。従って、上記特殊なエ
ポキシ樹脂組成物による封止により、８０ピン以上、特
に１６０ピン以上の、もしくは半導体素子の長辺が４０
ｍｍ以上の大型の半導体装置においても、上記のような
高信頼性が得られるようになり、これが大きな特徴であ
る。

【００１９】

【実施例】次に、実施例を比較例と併せて説明する。エ
ポキシ樹脂組成物の作製に先立って、新規エポキシ樹脂
として上記一般式（１）に表されるような構造をもち、
繰り返し数ｎが平均１．５のもの（軟化点６５℃、エポ
キシ当量２２７、ＩＣＩ粘度１．３ポイズ）、ｎが平均
３．５のもの（軟化点８０℃、エポキシ当量２３２、Ｉ
ＣＩ粘度１．５ポイズ）、またフェノ−ル系ノボラック
として下記の表１に示すＤ、Ｅ及びＦを準備した。

【００２０】実施例１〜３０、比較例１〜３上記特殊なエポキシ樹脂、表１に示したフェノ−ル系ノ
ボラックおよびその他各原料を表２、表３、表４に示す
割合で配合し、ミキシングロ−ル機（温度１００℃）で
３分間溶融混練を行い、冷却固化後粉砕して目的とする
粉末状エポキシ樹脂組成物を得た。

【００２１】以上の実施例および比較例によって得られ
たエポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスフ
ァ−成型（条件；１７５℃×２分、１７５℃×５時間−
後硬化）することにより半導体装置を得た。このパッケ
−ジは８０ピン四方向フラットパッケ−ジ（８０ｐｉｎ
ＱＦＰ、サイズ２０×１４×２ｍｍ）であり、ダイパッ
ドサイズは８×８ｍｍである。

【００２２】このようにして得られた半導体装置につい
て、−５０℃／５分〜１５０℃／５分のＴＣＴテストを
行った。また、８５℃／８５％相対湿度の恒温槽中に放
置して吸湿させた後に、２６０℃の半田溶融液に１０秒
間浸漬する試験を行った。この結果を下記の表５、表６
および表７に示した。

【００２３】表５、表６および表７の結果から、実施例
品のＴＣＴテストおよび半田溶融液への浸漬時の耐クラ
ック性が比較例の従来品に較べて著しく優れていること
が明らかである。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】

【表５】

【００２９】

【表６】

【００３０】

【表７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村英人大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者中尾稔大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者吉田司大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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（１）で表されるエポキシ樹脂。【化１】（Ｂ）硬化剤。（Ｃ）無機質充填剤。
【請求項２】硬化剤がフェノ−ル樹脂である請求項１
記載の半導体装置。
【請求項３】硬化剤がフェノ−ル系ノボラックである
請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】硬化剤が下記の一般式（２）で表される
フェノ−ル系ノボラックである請求項１記載の半導体装
置。【化２】
【請求項５】下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有するエ
ポキシ樹脂組成物。（Ａ）下記の一般式（１）で表されるエポキシ樹脂。【化３】（Ｂ）硬化剤。（Ｃ）無機質充填剤。
【請求項６】硬化剤がフェノ−ル樹脂である請求項５
記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項７】硬化剤がフェノ−ル系ノボラックである
請求項５記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項８】硬化剤が下記の一般式（２）で表される
フェノ−ル系ノボラックである請求項５記載のエポキシ
樹脂組成物。【化４】