JPH0717739B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0717739B2
JPH0717739B2 JP60242465A JP24246585A JPH0717739B2 JP H0717739 B2 JPH0717739 B2 JP H0717739B2 JP 60242465 A JP60242465 A JP 60242465A JP 24246585 A JP24246585 A JP 24246585A JP H0717739 B2 JPH0717739 B2 JP H0717739B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、信頼性の優れた半導体装置に関するもので
ある。
〔従来の技術〕 トランジスタ,IC,LSI等の半導体素子は、通常セラミツ
クパツケージもしくはプラスチツクパツケージ等により
封止され、半導体装置化されている。上記セラミツクパ
ツケージは、構成材料そのものが耐熱性を有し、耐透湿
性にも優れているため、温度,湿度に対して強く、しか
も中空パツケージのため機械的強度も高く信頼性の高い
封止が可能である。しかしながら、構成材料が比較的高
価なものであることと、量産性に劣る欠点があるため、
最近では上記プラスチツクパツケージを用いた樹脂封止
が主流になつている。このような半導体封止用樹脂とし
ては、エポキシ樹脂,ノボラツク型フエノール樹脂,無
機質充填剤を主成分とし、さらに硬化促進剤,着色剤,
離型剤を含むエポキシ樹脂組成物が賞用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このようなエポキシ樹脂組成物によつて
封止された半導体装置は、従来の金属やセラミツクス材
料によるハーメチツク封止方式によつて得られる半導体
装置に比べ封止操作が簡単で経済性,作業性等に優れる
という利点がある反面、封止された半導体装置のアルミ
配線あるいはアルミ電極が吸湿によつて腐食し、この腐
食によつてアルミ配線が断線したりして不良が発生する
という欠点を有していた。これは、封止樹脂とリードフ
レームとの界面あるいは封止樹脂表面から半導体装置内
に水が浸入し、その浸入した水が封止樹脂中を透過する
際に封止樹脂中のイオン性不純物の運び役となつて、こ
のイオン性不純物がアルミ配線あるいはアルミ電極の腐
食を発生させるものと考えられている。
そこで、半導体装置内に水が浸入しない、耐湿性に優れ
た半導体装置の開発について研究が進められ、樹脂組成
物中にシランカツプリング剤を含有させたものや無機質
充填剤に表面処理を施したもの等が提案されているが、
充分な効果が得られていないのが実情である。
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、耐
湿性ひいては耐腐食性に優れるとともに、プラスチツク
パツケージ自体が機械的特性等に優れた半導体装置の提
供をその目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、この発明の半導体装置は、
下記の(A)〜(C)成分を含有しているエポキシ樹脂
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)エポキシ樹脂。
(B)分子内にエポキシ基を有するとともに、メトキシ
基およびエトキシ基の少なくとも一方を有する分子量22
0〜278のシラン化合物とフエノール樹脂との反応生成
物。
(C)無機質充填剤。
すなわち、本発明者らは、耐湿性ひいては耐腐食性に優
れる半導体装置を得ることを目的とし、半導体装置内へ
浸入する水の主たる経路について鋭く考察した結果、封
止樹脂中に分散する無機質充填剤粒子とその周囲の樹脂
との界面における空隙ならびにリードフレームと樹脂と
の界面がそれであることを確認し、上記経路を閉塞する
ため、無機質充填剤粒子,リードフレームに対する封止
樹脂の密着性を向上させるよう一連の研究を重ねた。そ
の結果、分子内にエポキシ基を有するとともに、メトキ
シ基およびエトキシ基の少なくとも一方を有するシラン
化合物とフエノール類のノボラツクの反応生成物をエポ
キシ樹脂の硬化剤として使用すると、所期の目的を達成
し得ることを見いだし、この発明に到達した。
この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、前記のよう
に、エポキシ樹脂(A成分)と、分子内にエポキシ基を
有するとともに、メトキシ基およびメトキシ基の少なく
とも一方を有するシラン化合物とフエノール樹脂との反
応生成物(B成分)と、無機質充填剤(C成分)とを用
いて得られるものであつて、通常、粉末状もしくはそれ
を打錠したタブレツト状になつている。
上記A成分となるエポキシ樹脂は、1分子中に2個以上
のエポキシ基を有するものであれば特に制限するもので
はなく、クレゾールノボラツク型,フエノールノボラツ
ク型やビスフエノールA型等、従来から半導体装置の封
止樹脂として用いられている各種のエポキシ樹脂があげ
られる。これらの樹脂のなかでも、融点が室温を超えて
おり、室温下では固形状もしくは高粘度の溶液状を呈す
るものを用いることが好結果をもたらす。ノボラツク型
エポキシ樹脂としては、通常エポキシ当量160〜250,軟
化点50〜130℃のものが用いられ、クレゾールノボラツ
ク型エポキシ樹脂としては、エポキシ当量180〜210,軟
化点60〜110℃のものが一般に用いられる。
上記エポキシ樹脂と共に用いられる、B成分の、分子内
にエポキシ基を有するとともに、メトキシ基およびエト
キシ基の少なくとも一方を有するシラン化合物とフエノ
ール樹脂との反応生成物は、上記エポキシ樹脂の硬化剤
として作用するものであり、下記のフエノール樹脂とシ
ラン化合物とを任意に組み合わせて反応させることによ
り得られるものである。
ここに、フエノール樹脂としては、フエノールノボラツ
ク、o−クレゾールノボラツク、m−クレゾールノボラ
ツク、p−クレゾールノボラツク、o−エチルフエノー
ルノボラツク、m−エチルフエノールノボラツク、p−
エチルフエノールノボラツク等を用いることができ、一
方、シラン化合物としては、3−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン(MW236)、3−グリシドキシプロ
ピルメチルジメトキシシラン(MW220)、2−(3,4−エ
ポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(MW
246)、3−グリシドキシプロピルメチルメトキシエト
キシシラン(MW234)、3−グリシドキシプロピルトリ
エトキシシラン(MW278)等を用いることができる。
上記フエノール樹脂とシラン化合物の反応は、例えばシ
ラン化合物が3−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ランである場合、下記のように示すことができる。
このようなフエノール樹脂とシラン化合物の反応率は、
85%以上であることが好ましく、特に95%以上であるこ
とが好適である。また、シラン化合物のフエノール樹脂
に対する配合割合は0.1〜10重量%(以下「%」と略
す)であることが好ましい。
C成分の無機質充填剤としては、一般に用いられる石英
ガラス粉末,タルク,結晶性シリカ粉末,アルミナ粉
末,クレー,炭酸カルシウム,酸化ジルコニウム,珪酸
ジルコニウム,酸化ベリリウム,ガラス繊維等が適宜に
用いられるが、特に石英ガラス粉末,結晶性シリカ粉末
が好適である。
また、この発明では、上記A成分,B成分およびC成分以
外に必要に応じて硬化促進剤,離型剤等を用いることが
できる。硬化促進剤としては、フエノール硬化エポキシ
樹脂の硬化反応の触媒となるものはすべて用いることが
でき、例えば、2,4,6−トリ(ジメチルアミノメチル)
フエノール、2−メチルイミダゾール等をあげることが
できる。離型剤としては、従来公知のステアリン酸,パ
ルミチン酸等の長鎖カルボン酸、ステアリン酸亜鉛,ス
テアリン酸カルシウム等の長鎖カルボン酸の金属塩、カ
ルナバワツクス,モンタンワツクス等のワツクス類等を
用いることができる。
この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、例えばつぎの
ようにして製造することができる。すなわち、前記成分
と、場合により顔料,カツプリング剤等その他の添加剤
を適宜配合し、この配合物をミキシングロール機等の混
練機にかけて加熱状態で混練して溶融混合し、これを室
温に冷却したのち公知の手段によつて粉砕し、必要に応
じて打錠するという一連の工程により目的とするエポキ
シ樹脂組成物を得ることができる。
このようなエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の
封止は特に限定するものではなく、通常の方法、例えば
トランスフアー成形等の公知のモールド方法により行う
ことができる。
このようにして得られる半導体装置は、分子内にエポキ
シ基を有するとともに、メトキシ基およびエトキシ基の
少なくとも一方を有するシラン化合物とフエノール樹脂
との反応生成物をエポキシ樹脂の硬化剤として含有する
エポキシ樹脂組成物を用いて封止されており、無機質充
填剤粒子と樹脂との界面およびリードフレームと樹脂と
の界面等において樹脂の接着状態が向上していて水の浸
入経路が遮断されているため、耐湿性(耐腐食性)に著
しく優れている。また、封止プラスチツクパツケージ自
体の機械的強度等にも優れているのである。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明の半導体装置は、分子内にメト
キシ基およびエトキシ基の少なくとも一方を有するシラ
ン化合物とフエノール樹脂との反応生成物を含む特殊な
エポキシ樹脂組成物を用いて封止されており、その封止
プラスチツクパツケージが、従来のエポキシ樹脂組成物
製のものとは異なるため、樹脂成分とシラン粉末等の無
機質充填剤との接着状態および樹脂成分とリードフレー
ム等との接着状態が良好で水の浸入経路が遮断されてお
り耐湿性に富んでいる。したがつて、アルミ配線やアル
ミ電極等の腐食が生じず、信頼性が大幅に向上する。し
かも、上記封止プラスチツクパツケージの機械的特性等
が優れており、トランジスタ素子や集積回路等の半導体
装置はもちろんメモリ、マイクロコンピユータ等のVLSI
(超高密度集積回路)に至るまで広く用いることができ
るのである。
つぎに、実施例について説明する。
〔実施例1〜8〕 まず、フエノール樹脂とシラン化合物とを反応させ、硬
化剤(B成分)を得た。つぎに、上記硬化剤と他の原料
を混合し、ミキシングロール機(ロール温度80〜90℃)
で10分間溶融混練を行い冷却固化後粉砕し、目的とする
粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。なお、各原料の組
成は下記の第1表に従つた。
〔比較例1〜4〕 フエノールノボラツク樹脂とシラン化合物の反応生成物
に代えて、単なるフエノールノボラツク樹脂を用いた。
それ以外は実施例1〜8と同様にして粉末状のエポキシ
樹脂組成物(比較例1)を得た。
また、フエノールノボラツク樹脂とシラン化合物の反応
生成物に代えて、フエノールノボラツク樹脂90重量部と
3−グリシドキシロプロピルトリメトキシシラン2重量
部を反応させずにそのまま用いた。それ以外は実施例1
〜8と同様にして粉末状のエポキシ樹脂組成物(比較例
2)を得た。
また、実施例1の3−グリシドキシプロピルトリエトキ
シシランに代えて、ガンマーメルカプトトリエトキシシ
ランを同量用いた。それ以外は、実施例1と同様にして
粉末状のエポキシ樹脂組成物(比較例3)を得た。
また、実施例1の3、グリシドキシプロピルトリエトキ
シシランに代えて、分子内にグリシジル基を有する下記
の式Aで表されるシリコーンオイルを用いた。それ以外
は実施例1と同様にして粉末状のエポキシ樹脂組成物
(比較例4)を得た。
以上の実施例および比較例によつて得られた粉末状のエ
ポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスフアー
成形(170℃,2分間)でモールドすることにより半導体
装置を得た。このようにして得られた半導体装置につい
て、煮沸ρv特性,曲げ弾性率,吸水率,耐腐食性等を
測定した。上記曲げ弾性率はJIS−K−6911に従い、吸
水率は実施例品および比較例品に用いたエポキシ樹脂組
成物を直径50mm,厚み1mmの円板に成形したのち、40℃/9
5%RH,60℃/95%RH,80℃/95%RHの各条件下で50時間放
置してその重量変化を測定することにより求めた。上記
耐腐食性は、145℃,95%RH,4atm雰囲気下でアルミ配線
あるいは電極の腐食による断線時間を測定し、評価し
た。
これらの測定の結果を下記の第2表に示した。
第2表の結果から、実施例品は比較例品に比べてそのプ
ラスチツクパツケージの吸水率が低く、耐腐食性に優れ
ており、しかも機械的特性にも優れていることがわか
る。
なお、実施例品であるエポキシ樹脂組成物中において、
シラン化合物がフエノール樹脂と反応して反応生成物と
して取り込まれていることは硬化反応の反応機構から明
らかである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記の(A)〜(C)成分を含有している
    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)エポキシ樹脂。 (B)分子内にエポキシ基を有するとともに、メトキシ
    基およびエトキシ基の少なくとも一方を有する分子量22
    0〜278のシラン化合物とフエノール樹脂との反応生成
    物。 (C)無機質充填剤。
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