JPH0791446B2 - 樹脂封止半導体装置 - Google Patents
樹脂封止半導体装置Info
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- JPH0791446B2 JPH0791446B2 JP62078649A JP7864987A JPH0791446B2 JP H0791446 B2 JPH0791446 B2 JP H0791446B2 JP 62078649 A JP62078649 A JP 62078649A JP 7864987 A JP7864987 A JP 7864987A JP H0791446 B2 JPH0791446 B2 JP H0791446B2
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- Y10T428/31511—Of epoxy ether
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は樹脂封止半導体装置に関する。
（従来の技術） エポキシ樹脂は、電気絶縁特性、機械特性、耐湿性など
に優れているため、信頼性の高い絶縁材料として半導体
装置、電子部品、電気部品の封止や含浸などに広く用い
られている。特に、半導体装置の封止については、これ
までおこなわれてきたラミックや金属を用いたハーメチ
ック方式に比べて安価で大量生産ができることから、樹
脂特にエポキシ樹脂による封止が主流となってきてい
る。
に優れているため、信頼性の高い絶縁材料として半導体
装置、電子部品、電気部品の封止や含浸などに広く用い
られている。特に、半導体装置の封止については、これ
までおこなわれてきたラミックや金属を用いたハーメチ
ック方式に比べて安価で大量生産ができることから、樹
脂特にエポキシ樹脂による封止が主流となってきてい
る。
半導体封止材料として樹脂に要求される特性は、半導体
素子上の金属（特にアルミニウム）配線を腐食による断
線不良から防止できるように耐腐食性が高いこと、およ
び半導体素子とフレームとを接続する金ワイヤを熱衝撃
による断線不良から防止できるように耐熱衝撃性が高い
ことが主なものである。最近、半導体素子の高集積化に
伴ない、アルミニウム配線はより微細化し、半導体チッ
プサイズも大型化してきており、樹脂パッケージの小型
化、薄肉化も急激に進んできている。このような小型
化、薄肉化した樹脂パッケージ（いわゆるフラットパッ
ケージ）を半導体素子に実装する場合、パッケージは、
260℃の半田に５〜10秒間耐える必要がある。しかし、
フラットパッケージは、半導体素子上下における厚さが
薄く、260℃の半田に浸漬するとパッケージ材料である
樹脂にクラックが生じたり、あるいはその耐湿性が低下
する。これらの問題に対処する手法として、樹脂材料の
内部応力を下げることが挙げられる。内部応力を下げる
ために、エポキシ樹脂に例えば天然ゴムを添加すること
がおこなわれているが、そのような変性樹脂は、耐湿性
が低いという欠点がある。
素子上の金属（特にアルミニウム）配線を腐食による断
線不良から防止できるように耐腐食性が高いこと、およ
び半導体素子とフレームとを接続する金ワイヤを熱衝撃
による断線不良から防止できるように耐熱衝撃性が高い
ことが主なものである。最近、半導体素子の高集積化に
伴ない、アルミニウム配線はより微細化し、半導体チッ
プサイズも大型化してきており、樹脂パッケージの小型
化、薄肉化も急激に進んできている。このような小型
化、薄肉化した樹脂パッケージ（いわゆるフラットパッ
ケージ）を半導体素子に実装する場合、パッケージは、
260℃の半田に５〜10秒間耐える必要がある。しかし、
フラットパッケージは、半導体素子上下における厚さが
薄く、260℃の半田に浸漬するとパッケージ材料である
樹脂にクラックが生じたり、あるいはその耐湿性が低下
する。これらの問題に対処する手法として、樹脂材料の
内部応力を下げることが挙げられる。内部応力を下げる
ために、エポキシ樹脂に例えば天然ゴムを添加すること
がおこなわれているが、そのような変性樹脂は、耐湿性
が低いという欠点がある。
（発明が解決しようとする問題点） いずれにしろ、従来のエポキシ樹脂組成物は、内部応力
が大きく、そのため、大型素子を封止した場合、熱衝撃
により半導体素子の金ワイヤが破断したり、樹脂自体に
クラックを生じやすい。また、半田浸漬処理により樹脂
がフレームと容易に剥離し、樹脂クラックや耐湿性低下
のような不良発生の原因となる。
が大きく、そのため、大型素子を封止した場合、熱衝撃
により半導体素子の金ワイヤが破断したり、樹脂自体に
クラックを生じやすい。また、半田浸漬処理により樹脂
がフレームと容易に剥離し、樹脂クラックや耐湿性低下
のような不良発生の原因となる。
この発明の主目的は、従来のエポキシ樹脂組成物の難点
を改善し、低応力であり、フレーム素材に対する密着性
が良好であり、かつ耐湿性が高いエポキシ樹脂組成物に
より封止され、信頼性の高い樹脂封止半導体装置を提供
することにある。
を改善し、低応力であり、フレーム素材に対する密着性
が良好であり、かつ耐湿性が高いエポキシ樹脂組成物に
より封止され、信頼性の高い樹脂封止半導体装置を提供
することにある。
また、この発明は、メモリ素子に適用してソフトエラー
が低減される樹脂封止半導体装置を提供することも目的
とする。
が低減される樹脂封止半導体装置を提供することも目的
とする。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、エポキシ樹脂組成物の硬化物によって封止
された樹脂封止半導体装置であって、該エポキシ樹脂組
成物が、 （Ａ）エポキシ樹脂、 （Ｂ）フェノール樹脂、 （Ｃ）（ｉ）シランカップリング剤、 （ii）シリコーン系界面活性剤、および （iii）熱硬化性シリコーンゴム によって常温で表面処理されたシリカ粉末、並びに （Ｄ）スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチル共重
合体 を含むことを特徴とする樹脂封止半導体装置を提供する
ものである。
された樹脂封止半導体装置であって、該エポキシ樹脂組
成物が、 （Ａ）エポキシ樹脂、 （Ｂ）フェノール樹脂、 （Ｃ）（ｉ）シランカップリング剤、 （ii）シリコーン系界面活性剤、および （iii）熱硬化性シリコーンゴム によって常温で表面処理されたシリカ粉末、並びに （Ｄ）スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチル共重
合体 を含むことを特徴とする樹脂封止半導体装置を提供する
ものである。
この発明の樹脂封止半導体装置の封止樹脂としてのエポ
キシ樹脂組成物は、４種の成分（Ａ）〜（Ｄ）を必須成
分として含むものである。成分（Ａ）はエポキシ樹脂で
あり、それ自体知られているどのようなものを用いても
よい。その例を挙げると、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂等のグリシジルエーテル型
エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グ
リシジルアミン型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹
脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、ハロ
ゲン化エポキシ樹脂等一分子中にエポキシ基を２個以上
有するエポキシ樹脂である。これらエポキシ樹脂は、２
種以上の混合物の形態で用いてもよい。
キシ樹脂組成物は、４種の成分（Ａ）〜（Ｄ）を必須成
分として含むものである。成分（Ａ）はエポキシ樹脂で
あり、それ自体知られているどのようなものを用いても
よい。その例を挙げると、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂等のグリシジルエーテル型
エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グ
リシジルアミン型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹
脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、ハロ
ゲン化エポキシ樹脂等一分子中にエポキシ基を２個以上
有するエポキシ樹脂である。これらエポキシ樹脂は、２
種以上の混合物の形態で用いてもよい。
この発明に用いるエポキシ樹脂は、半導体装置のワイヤ
等金属材料の腐食を低減するために、好ましくは、塩素
イオンの含有量が10ppm以下であり、また加水分解性塩
素の含有量が0.1重量％以下であることが好ましい。さ
らに、エポキシ樹脂としては、グリシジルエーテル型エ
ポキシ樹脂が最も適しており、特にエポキシ当量170〜3
00のノボラック型エポキシ樹脂を用いた場合に特に優れ
た特性が得られる。
等金属材料の腐食を低減するために、好ましくは、塩素
イオンの含有量が10ppm以下であり、また加水分解性塩
素の含有量が0.1重量％以下であることが好ましい。さ
らに、エポキシ樹脂としては、グリシジルエーテル型エ
ポキシ樹脂が最も適しており、特にエポキシ当量170〜3
00のノボラック型エポキシ樹脂を用いた場合に特に優れ
た特性が得られる。
成分（Ｂ）は、エポキシ樹脂成分（Ａ）の硬化剤として
作用するフェノール樹脂である。フェノール樹脂の例を
挙げると、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボ
ラック樹脂、tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、
ノニルフェノールノボラック樹脂などのノボラック型フ
ェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ビスフェノ
ールＡ樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ジシクロペン
タジエンフェノール樹脂、その他各種変性フェノール樹
脂である。これら樹脂は、２種以上の混合物の形態で用
いることができる。例えば、フェノールノボラック樹脂
の10〜70重量％をフェノールアラルキル樹脂で置換する
と、半導体装置との密着性がより向上し、耐半田浸漬性
が改善される。
作用するフェノール樹脂である。フェノール樹脂の例を
挙げると、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボ
ラック樹脂、tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、
ノニルフェノールノボラック樹脂などのノボラック型フ
ェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ビスフェノ
ールＡ樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ジシクロペン
タジエンフェノール樹脂、その他各種変性フェノール樹
脂である。これら樹脂は、２種以上の混合物の形態で用
いることができる。例えば、フェノールノボラック樹脂
の10〜70重量％をフェノールアラルキル樹脂で置換する
と、半導体装置との密着性がより向上し、耐半田浸漬性
が改善される。
エポキシ樹脂（Ａ）とフェノール樹脂（Ｂ）との配合比
率は、エポキシ樹脂のエポキシ当量とフェノール樹脂の
フェノール性水酸基当量との当量比（エポキシ当量/OH
当量）が0.5〜1.5となるようなものであることが好まし
い。この当量比がこの範囲から逸脱すると、硬化後のエ
ポキシ樹脂組成物の強度が低下する。
率は、エポキシ樹脂のエポキシ当量とフェノール樹脂の
フェノール性水酸基当量との当量比（エポキシ当量/OH
当量）が0.5〜1.5となるようなものであることが好まし
い。この当量比がこの範囲から逸脱すると、硬化後のエ
ポキシ樹脂組成物の強度が低下する。
この発明のエポキシ樹脂組成物の成分（Ｃ）は、（ｉ）
シランカップリング剤、（ii）シリコーン系界面活性剤
および（iii）熱硬化性シリコーンゴムによって常温で
処理されたシリカ粉末である。シリカ粉末としては、溶
融シリカや結晶性シリカの粉末を用いることができる。
このシリカ粉末は、破砕状、球状、繊維状のいずれの形
態にあってもよい。また、半導体装置の損傷を防止し、
成形性、低応力性を付与するために、200メッシュや300
メッシュなど適当な粒径で粗シリカをカットしたシリカ
粉末を用いることが好ましい。さらに、メモリー素子等
の半導体装置を封止する場合には、ソフトエラーを軽減
するために、シリカ粉末としてウランおよびトリウムの
含有量が1.0ppb以下の溶融シリカ粉末を用いることが好
ましい。
シランカップリング剤、（ii）シリコーン系界面活性剤
および（iii）熱硬化性シリコーンゴムによって常温で
処理されたシリカ粉末である。シリカ粉末としては、溶
融シリカや結晶性シリカの粉末を用いることができる。
このシリカ粉末は、破砕状、球状、繊維状のいずれの形
態にあってもよい。また、半導体装置の損傷を防止し、
成形性、低応力性を付与するために、200メッシュや300
メッシュなど適当な粒径で粗シリカをカットしたシリカ
粉末を用いることが好ましい。さらに、メモリー素子等
の半導体装置を封止する場合には、ソフトエラーを軽減
するために、シリカ粉末としてウランおよびトリウムの
含有量が1.0ppb以下の溶融シリカ粉末を用いることが好
ましい。
このシリカ粉末を処理するために用いるシランカップリ
ング剤（ｉ）には、ビニルトリス（β−メトキシエトキ
シ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシ
シラン、β−（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、γ−メルカプトプロピルトリメ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルト
リメトキシシラン、γ−ウリイドプロピルトリエトキシ
シランなどが含まれる。これらの内、β−（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、およ
びγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが最も
好ましい。これらシランカップリング剤は、２種以上組
合せて用いてもよい。
ング剤（ｉ）には、ビニルトリス（β−メトキシエトキ
シ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシ
シラン、β−（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、γ−メルカプトプロピルトリメ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルト
リメトキシシラン、γ−ウリイドプロピルトリエトキシ
シランなどが含まれる。これらの内、β−（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、およ
びγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが最も
好ましい。これらシランカップリング剤は、２種以上組
合せて用いてもよい。
シリカ粉末を処理するために用いる第２の成分（ii）
は、シリコーン系界面活性剤である。シリコーン系界面
活性剤としては、シリコーン系非イオン界面活性剤が好
ましい。その例を挙げると、SH−3749（東レシリコーン
（株）製、粘度1300cp）、SF−8410（東レシリコーン
（株）製、粘度2900cst）、SF−8421（東レシリコーン
（株）製、粘度3500cst）などである。この内、エポキ
シ樹脂組成物の成形性の観点から、SF−8421が特に好ま
しい。このシリコーン系非イオン界面活性剤SF−8421
は、エポキシ基含有エーテル変性シリコーンオイルであ
り、式 （ここで、Ｒ′はアルキル基、およびPOAは、ポリエチ
レングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレン
グリコール−プロピレングリコール共重合体等のポリエ
ーテル）で示される。その他、「有機合成化学」40巻、
６号、p576に記載されたポリエーテル変性シリコーンオ
イルを使用することもできる。
は、シリコーン系界面活性剤である。シリコーン系界面
活性剤としては、シリコーン系非イオン界面活性剤が好
ましい。その例を挙げると、SH−3749（東レシリコーン
（株）製、粘度1300cp）、SF−8410（東レシリコーン
（株）製、粘度2900cst）、SF−8421（東レシリコーン
（株）製、粘度3500cst）などである。この内、エポキ
シ樹脂組成物の成形性の観点から、SF−8421が特に好ま
しい。このシリコーン系非イオン界面活性剤SF−8421
は、エポキシ基含有エーテル変性シリコーンオイルであ
り、式 （ここで、Ｒ′はアルキル基、およびPOAは、ポリエチ
レングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレン
グリコール−プロピレングリコール共重合体等のポリエ
ーテル）で示される。その他、「有機合成化学」40巻、
６号、p576に記載されたポリエーテル変性シリコーンオ
イルを使用することもできる。
この発明に用いるシリカ粉末を処理する第３成分（ii
i）は熱硬化性シリコーンゴムである。この熱硬化性シ
リコーンゴムは、常温で流動性を有し、一般に液状シリ
コーンゴムと称されるものであればいかなるものであっ
てもよい。この発明においては、液状シリコーンゴムと
して、常温硬化性のものではなく、硬化推奨温度が100
℃以上のものが好ましい。これらの液状シリコーンゴム
は、一般に以下の式に従って硬化する。
i）は熱硬化性シリコーンゴムである。この熱硬化性シ
リコーンゴムは、常温で流動性を有し、一般に液状シリ
コーンゴムと称されるものであればいかなるものであっ
てもよい。この発明においては、液状シリコーンゴムと
して、常温硬化性のものではなく、硬化推奨温度が100
℃以上のものが好ましい。これらの液状シリコーンゴム
は、一般に以下の式に従って硬化する。
上記Ａ液はビニル基を持つシリコーンオイルであり、Ｂ
液はSi−Ｈ基を有するシリコーンオイルである。両者
は、通常、白金触媒を用いて硬化させる。このような液
状シリコーンオイルの例を挙げると、TSJ−3150（東芝
シリコーン（株）製、25℃における粘度1100cp、硬化推
奨温度150℃）。TSJ−3151（東芝シリコーン（株）製、
25℃における粘度2300cp、硬化推奨温度150℃）、TSJ−
3175（東芝シリコーン（株）製、25℃における粘度3100
cp、硬化推奨温度150℃）、TSJ−3130（東芝シリコーン
（株）製、25℃における粘度3800cp、硬化推奨温度150
℃）、TSE−3051（東芝シリコーン（株）製、25℃にお
ける粘度700cp、硬化推奨温度125℃）などである。これ
らの内、電気特性等の観点から、TSJ−3151およびTSE−
3051が好ましい。
液はSi−Ｈ基を有するシリコーンオイルである。両者
は、通常、白金触媒を用いて硬化させる。このような液
状シリコーンオイルの例を挙げると、TSJ−3150（東芝
シリコーン（株）製、25℃における粘度1100cp、硬化推
奨温度150℃）。TSJ−3151（東芝シリコーン（株）製、
25℃における粘度2300cp、硬化推奨温度150℃）、TSJ−
3175（東芝シリコーン（株）製、25℃における粘度3100
cp、硬化推奨温度150℃）、TSJ−3130（東芝シリコーン
（株）製、25℃における粘度3800cp、硬化推奨温度150
℃）、TSE−3051（東芝シリコーン（株）製、25℃にお
ける粘度700cp、硬化推奨温度125℃）などである。これ
らの内、電気特性等の観点から、TSJ−3151およびTSE−
3051が好ましい。
これら処理剤成分（ｉ）〜（iii）によりシリカ粉末を
処理するには、常温（10℃ないし35℃）において、シリ
カ粉末を処理剤成分（ｉ）〜（iii）とともに、ヘンシ
ェルミキサー、ボールミル、Ｖ型ブレンダー等の混合機
で、数分間混合すればよい。この場合、成分（ｉ）は、
シリカ粉末重量の0.05重量％ないし1.00重量％の割合で
用いられる。その量が0.05％未満では、充分な耐湿性が
得られず、また1.00重量％を越えると、充分な強度が得
られない。成分（ｉ）の配合量は、好ましくは、0.3〜
0.7重量％である。成分（ii）の配合割合は、シリカ粉
末の重量の0.05重量％ないし1.00重量％であることが望
ましい。その量が0.05重量％未満では、半導体装置のフ
レーム素材などに対する充分な密着性が得られず、また
1.00重量％を越えると、充分な電気絶縁特性が得られな
い。成分（ii）の配合量は0.3ないし0.7重量％であるこ
とが好ましい。また、成分（iii）の配合割合は、シリ
カ粉末の重量の0.15重量％ないし3.00重量％であること
が望ましい。その量が0.15重量％未満では、半導体装置
のフレーム素材などに対する充分な密着性が得られず、
また3.00重量％を越えると、良好な成形性が得られな
い。好ましい配合量は0.6ないし1.8重量％である。
処理するには、常温（10℃ないし35℃）において、シリ
カ粉末を処理剤成分（ｉ）〜（iii）とともに、ヘンシ
ェルミキサー、ボールミル、Ｖ型ブレンダー等の混合機
で、数分間混合すればよい。この場合、成分（ｉ）は、
シリカ粉末重量の0.05重量％ないし1.00重量％の割合で
用いられる。その量が0.05％未満では、充分な耐湿性が
得られず、また1.00重量％を越えると、充分な強度が得
られない。成分（ｉ）の配合量は、好ましくは、0.3〜
0.7重量％である。成分（ii）の配合割合は、シリカ粉
末の重量の0.05重量％ないし1.00重量％であることが望
ましい。その量が0.05重量％未満では、半導体装置のフ
レーム素材などに対する充分な密着性が得られず、また
1.00重量％を越えると、充分な電気絶縁特性が得られな
い。成分（ii）の配合量は0.3ないし0.7重量％であるこ
とが好ましい。また、成分（iii）の配合割合は、シリ
カ粉末の重量の0.15重量％ないし3.00重量％であること
が望ましい。その量が0.15重量％未満では、半導体装置
のフレーム素材などに対する充分な密着性が得られず、
また3.00重量％を越えると、良好な成形性が得られな
い。好ましい配合量は0.6ないし1.8重量％である。
この発明のエポキシ樹脂組成物の第４の必須成分（Ｄ）
は、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチル共重合
体である。この成分（Ｄ）は、上記表面処理シリカ粉末
（Ｃ）と組合せた場合に、シリコーンゴムによる最終成
形品の表面のくもりを低減し、また最終製品の低応力化
に寄与するものである。成分（Ｄ）は、通常MBS樹脂と
称されるビニル共重合タイプのゴム粉末であり、例え
ば、以下の方法によって合成される。
は、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチル共重合
体である。この成分（Ｄ）は、上記表面処理シリカ粉末
（Ｃ）と組合せた場合に、シリコーンゴムによる最終成
形品の表面のくもりを低減し、また最終製品の低応力化
に寄与するものである。成分（Ｄ）は、通常MBS樹脂と
称されるビニル共重合タイプのゴム粉末であり、例え
ば、以下の方法によって合成される。
ブタジエン75％とスチレン25％とからなる粒径0.1μｍ
のスチレン−ブタジエンゴム（SBR）40重量部を含むラ
テックス100重量部と水150重量部との混合物に、ナトリ
ウムスルホキシレートホルムアルデヒド0.15重量部、ス
チレン33重量部、およびクメンヒドロペルオキシド0.2
重量部を添加する。得られた混合物を密閉容器に仕込
み、60℃で５時間撹拌してSBRラテックスに仕込んだス
チレンのほぼ全量を重合させる。ついで、これにメタク
リル酸メチル27重量部とクメンヒドロペルオキシド0.2
重量部を加え、同様に４時間重合させる。こうして得た
グラフトラテックスを凝固、ろ過、洗浄、乾燥してMBS
樹脂を得る。
のスチレン−ブタジエンゴム（SBR）40重量部を含むラ
テックス100重量部と水150重量部との混合物に、ナトリ
ウムスルホキシレートホルムアルデヒド0.15重量部、ス
チレン33重量部、およびクメンヒドロペルオキシド0.2
重量部を添加する。得られた混合物を密閉容器に仕込
み、60℃で５時間撹拌してSBRラテックスに仕込んだス
チレンのほぼ全量を重合させる。ついで、これにメタク
リル酸メチル27重量部とクメンヒドロペルオキシド0.2
重量部を加え、同様に４時間重合させる。こうして得た
グラフトラテックスを凝固、ろ過、洗浄、乾燥してMBS
樹脂を得る。
この方法に準じて、通常40重量％ないし70重量％のブタ
ジエン単位を含むMBS樹脂を合成することができ、これ
をこの発明の成分（Ｄ）として用いることができる。こ
のようなMBS樹脂は市販されており、例えば、カネエー
スＢ−22（鐘淵化学工業（株）製、ブタジエン含有量約
45％）、カネエースＢ−28（鐘淵化学工業（株）製、ブ
タジエン含有量約45％）、カネエースＢ−56（鐘淵化学
工業（株）製、ブタジエン含有量約65％）、JSR MBS66
（日本合成ゴム（株）製、ブタジエン含有量約60％）、
JSR MBS67（日本合成ゴム（株）製、ブタジエン含有量
約60％）、JSR MBS68（日本合成ゴム（株）製、ブタジ
エン含有量約60％）などがある。これらの内、ブタジエ
ン含有量の多いJSR MBS66、67および68、並びにカネエ
ースＢ−56が好ましい。なお、MBS樹脂は、エポキシ樹
脂組成物中に均一に分散されるためには、粒径が350μ
ｍ以下の粉末の形態にあることが好ましい。
ジエン単位を含むMBS樹脂を合成することができ、これ
をこの発明の成分（Ｄ）として用いることができる。こ
のようなMBS樹脂は市販されており、例えば、カネエー
スＢ−22（鐘淵化学工業（株）製、ブタジエン含有量約
45％）、カネエースＢ−28（鐘淵化学工業（株）製、ブ
タジエン含有量約45％）、カネエースＢ−56（鐘淵化学
工業（株）製、ブタジエン含有量約65％）、JSR MBS66
（日本合成ゴム（株）製、ブタジエン含有量約60％）、
JSR MBS67（日本合成ゴム（株）製、ブタジエン含有量
約60％）、JSR MBS68（日本合成ゴム（株）製、ブタジ
エン含有量約60％）などがある。これらの内、ブタジエ
ン含有量の多いJSR MBS66、67および68、並びにカネエ
ースＢ−56が好ましい。なお、MBS樹脂は、エポキシ樹
脂組成物中に均一に分散されるためには、粒径が350μ
ｍ以下の粉末の形態にあることが好ましい。
さて、この発明のエポキシ樹脂組成物は、上記成分
（Ａ）〜（Ｄ）を、例えばミキサーによって充分に混合
した後、さらに熱ロールによる溶融混合処理またはニー
ダーなどによる混合処理をおこなうことにより均一に混
合することによって準備される。
（Ａ）〜（Ｄ）を、例えばミキサーによって充分に混合
した後、さらに熱ロールによる溶融混合処理またはニー
ダーなどによる混合処理をおこなうことにより均一に混
合することによって準備される。
各成分の配合割合は、エポキシ樹脂成分（Ａ）100重量
部に対し、フェノール樹脂成分（Ｂ）30〜75重量部、表
面処理シリカ粉末成分（Ｃ）320〜570重量部およびMBS
樹脂成分（Ｄ）２〜30重量部であることが望ましい。フ
ェノール樹脂の割合が30重量部未満では、充分な硬化物
強度が得られず、その割合が75重量部を越えると、吸湿
性が増加し、絶縁性能が低下し、半導体装置を封止した
場合に、半導体装置上の配線（特にアルミニウム配線）
の腐食が加速され、不良が多発する。シリカ粉末成分
（Ｃ）の量が320重量部未満では、熱衝撃による半導体
素子の金ワイヤの断線不良が多発し、570重量部を越え
ると、樹脂の粘度が増大し、成形性が悪くなる。またMB
S樹脂成分（Ｄ）の量が２重量部未満では、十分な耐熱
衝撃性が得られず、30重量部を越えると、樹脂の成形性
が悪くなる。
部に対し、フェノール樹脂成分（Ｂ）30〜75重量部、表
面処理シリカ粉末成分（Ｃ）320〜570重量部およびMBS
樹脂成分（Ｄ）２〜30重量部であることが望ましい。フ
ェノール樹脂の割合が30重量部未満では、充分な硬化物
強度が得られず、その割合が75重量部を越えると、吸湿
性が増加し、絶縁性能が低下し、半導体装置を封止した
場合に、半導体装置上の配線（特にアルミニウム配線）
の腐食が加速され、不良が多発する。シリカ粉末成分
（Ｃ）の量が320重量部未満では、熱衝撃による半導体
素子の金ワイヤの断線不良が多発し、570重量部を越え
ると、樹脂の粘度が増大し、成形性が悪くなる。またMB
S樹脂成分（Ｄ）の量が２重量部未満では、十分な耐熱
衝撃性が得られず、30重量部を越えると、樹脂の成形性
が悪くなる。
なお、この発明のエポキシ樹脂組成物は、上記必須成分
（Ａ）〜（Ｄ）に加えて、イミダゾールもしくはその誘
導体、第三アミン誘導体、ホスフィンもしくはその誘導
体等の硬化剤；天然ワックス、合成ワックス、直鎖脂肪
酸の金属塩、酸アミドもしくはエステル、パラフィン等
の離型剤；ブロモトルエン、ヘキサブロモベンゼン、三
酸化アンチモン等の難燃剤；カーボンブラック等の着色
剤など、通常用いられている添加剤を効果量配合しても
よい。
（Ａ）〜（Ｄ）に加えて、イミダゾールもしくはその誘
導体、第三アミン誘導体、ホスフィンもしくはその誘導
体等の硬化剤；天然ワックス、合成ワックス、直鎖脂肪
酸の金属塩、酸アミドもしくはエステル、パラフィン等
の離型剤；ブロモトルエン、ヘキサブロモベンゼン、三
酸化アンチモン等の難燃剤；カーボンブラック等の着色
剤など、通常用いられている添加剤を効果量配合しても
よい。
この発明のエポキシ樹脂組成物は、これを圧縮成形、ト
ランスファー成形あるいはインジェクション成形等によ
り成形した後、硬化させることによって所望の成形品を
得ることができる。
ランスファー成形あるいはインジェクション成形等によ
り成形した後、硬化させることによって所望の成形品を
得ることができる。
この発明のエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の封
止には、最も一般的には低圧トランスファー成形を用い
ることができるが、インジェクション成形、圧縮成形、
注型などによって封止をおこなうこともできる。封止
後、エポキシ樹脂組成物を加熱硬化させる。硬化は、エ
ポキシ樹脂組成物を150℃以上の温度に加熱しておこな
うことが特に好ましい。
止には、最も一般的には低圧トランスファー成形を用い
ることができるが、インジェクション成形、圧縮成形、
注型などによって封止をおこなうこともできる。封止
後、エポキシ樹脂組成物を加熱硬化させる。硬化は、エ
ポキシ樹脂組成物を150℃以上の温度に加熱しておこな
うことが特に好ましい。
この発明のエポキシ樹脂組成物によって封止される半導
体装置には、集積回路装置、大規模集積装置、トランジ
スタ装置、サイリスタ装置、ダイオード装置、メモリ装
置等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
体装置には、集積回路装置、大規模集積装置、トランジ
スタ装置、サイリスタ装置、ダイオード装置、メモリ装
置等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
添付の図は、フラットパッケージの一例を示す斜視図で
あり、硬化したこの発明のエポキシ樹脂組成物からなる
パッケージ１が示されている。参照符合２は、パッケー
ジ１内に封止された半導体装置から導出された外部リー
ドである。
あり、硬化したこの発明のエポキシ樹脂組成物からなる
パッケージ１が示されている。参照符合２は、パッケー
ジ１内に封止された半導体装置から導出された外部リー
ドである。
（実施例） 以下、この発明を実施例によりさらに具体的に説明す
る。
る。
実施例１〜20および比較例１〜９ 表１に示す各成分を同表に示す割合で用いた。まず、充
填材粉末（溶融シリカ粉末に三酸化アンチモン粉末およ
びカーボンブラック粉末を加えたもの）をヘンシェルミ
キサー中で混合した後、シランカップリング剤、シリコ
ーン系界面活性剤および熱硬化性シリコーンゴムを加
え、常温で充分に撹拌して充填材粉末表面を処理した。
この表面処理材充填粉末に残りの成分を添加して充分に
混合した後、75℃〜110℃の二軸加熱ロールで混練し、2
0種類のエポキシ樹脂組成物を調製した（実施例１〜2
0）。
填材粉末（溶融シリカ粉末に三酸化アンチモン粉末およ
びカーボンブラック粉末を加えたもの）をヘンシェルミ
キサー中で混合した後、シランカップリング剤、シリコ
ーン系界面活性剤および熱硬化性シリコーンゴムを加
え、常温で充分に撹拌して充填材粉末表面を処理した。
この表面処理材充填粉末に残りの成分を添加して充分に
混合した後、75℃〜110℃の二軸加熱ロールで混練し、2
0種類のエポキシ樹脂組成物を調製した（実施例１〜2
0）。
同様に、表２に示す各成分を用いて５種類のエポキシ樹
脂組成物を調製した（比較例１〜５）。
脂組成物を調製した（比較例１〜５）。
上記各エポキシ樹脂組成物を用い、175℃、３分の条件
でトランスファー成形により試験片を作り、180℃で４
時間アフターキュアーした。この試験片について、体積
抵抗率、熱膨張率、曲げ強さ、曲げ弾性率の測定をおこ
なった。また、フレーム材料に対する密着性を調べるた
めに、上記各エポキシ樹脂組成物を、半導体装置のフレ
ーム材料である鉄−ニッケル合金（Ni42％）の板の上に
適用し、硬化させた。この板に垂直方向に荷重を加え、
硬化樹脂が剥離する時の荷重を測定した。これらの結果
を表３に示す。
でトランスファー成形により試験片を作り、180℃で４
時間アフターキュアーした。この試験片について、体積
抵抗率、熱膨張率、曲げ強さ、曲げ弾性率の測定をおこ
なった。また、フレーム材料に対する密着性を調べるた
めに、上記各エポキシ樹脂組成物を、半導体装置のフレ
ーム材料である鉄−ニッケル合金（Ni42％）の板の上に
適用し、硬化させた。この板に垂直方向に荷重を加え、
硬化樹脂が剥離する時の荷重を測定した。これらの結果
を表３に示す。
また、耐半田浸漬性を調べるために、上記各エポキシ樹
脂組成物を用いて、175℃、３分の条件で、アルミニウ
ム配線腐食チェック用の耐湿性試験用半導体装置を厚さ
2mmのフラットパッケージに封止し、180℃で４時間アフ
ターキュアーをおこなった。ついで、このパッケージを
85℃、相対湿度80％の雰囲気中72時間放置して吸湿処理
をおこなった後、これを260℃の半田浴に５秒間浸漬し
た。しかる後、この半田浸漬パッケージを127℃の飽和
水蒸気雰囲気中に所定時間放置し、不良発生率を調べた
（耐湿性試験）。結果を表４に示す。
脂組成物を用いて、175℃、３分の条件で、アルミニウ
ム配線腐食チェック用の耐湿性試験用半導体装置を厚さ
2mmのフラットパッケージに封止し、180℃で４時間アフ
ターキュアーをおこなった。ついで、このパッケージを
85℃、相対湿度80％の雰囲気中72時間放置して吸湿処理
をおこなった後、これを260℃の半田浴に５秒間浸漬し
た。しかる後、この半田浸漬パッケージを127℃の飽和
水蒸気雰囲気中に所定時間放置し、不良発生率を調べた
（耐湿性試験）。結果を表４に示す。
さらに、上記各エポキシ樹脂組成物を用い、上記と同
様、大型の耐熱衝撃性試験用デバイス（8mm×8mm）を封
止した後、−65℃→室温→150℃の冷熱サイクルに供
し、デバイスの動作特性チェックにより不良発生率を調
べた（耐熱衝撃性試験）。結果を表５に示す。
様、大型の耐熱衝撃性試験用デバイス（8mm×8mm）を封
止した後、−65℃→室温→150℃の冷熱サイクルに供
し、デバイスの動作特性チェックにより不良発生率を調
べた（耐熱衝撃性試験）。結果を表５に示す。
表３〜５に示されるように、この発明のエポキシ樹脂組
成物は、従来のエポキシ樹脂組成物に比べ、フレーム材
への密着性が良好で、低弾性化されており、信頼性の高
い低応力高密着性樹脂として、電子部品、電気部品の封
止および含浸用樹脂として好適であることがわかる。
成物は、従来のエポキシ樹脂組成物に比べ、フレーム材
への密着性が良好で、低弾性化されており、信頼性の高
い低応力高密着性樹脂として、電子部品、電気部品の封
止および含浸用樹脂として好適であることがわかる。
また、この発明のエポキシ樹脂組成物は樹脂封止型半導
体装置に用いて好適なものであり、高い耐湿性を有し、
フレーム−樹脂密着性が良好であることから、特に半田
浸漬に供されるフラットパッケージ用樹脂として適して
いることがわかる。
体装置に用いて好適なものであり、高い耐湿性を有し、
フレーム−樹脂密着性が良好であることから、特に半田
浸漬に供されるフラットパッケージ用樹脂として適して
いることがわかる。
［発明の効果］ 以上述べたように、この発明のエポキシ樹脂組成物は、
耐湿性、耐半田浸漬性、耐熱衝撃性等の特性に優れ、電
子部品、電気部品の封止に用いて好適である。また、こ
の発明の樹脂封止型半導体装置は、このようなエポキシ
樹脂組成物を用いていることから、高湿、高温、熱衝撃
下でも信頼性の高いものとなる。
耐湿性、耐半田浸漬性、耐熱衝撃性等の特性に優れ、電
子部品、電気部品の封止に用いて好適である。また、こ
の発明の樹脂封止型半導体装置は、このようなエポキシ
樹脂組成物を用いていることから、高湿、高温、熱衝撃
下でも信頼性の高いものとなる。
添付の図面は、半導体装置のフラットパッケージを示す
斜視図。 １……エポキシ樹脂組成物、２……外部リード
斜視図。 １……エポキシ樹脂組成物、２……外部リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/29 23/31 (72)発明者 藤枝 新悦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−236821（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−203160（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−60721（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−47019（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】エポキシ樹脂組成物の硬化物によって封止
された樹脂封止半導体装置であって、該エポキシ樹脂組
成物が、 （Ａ）エポキシ樹脂、 （Ｂ）フェノール樹脂、 （Ｃ）（ｉ）シランカップリング剤、 （ii）シリコーン系界面活性剤、および （iii）熱硬化性シリコーンゴム によって常温で表面処理されたシリカ粉末、並びに （Ｄ）スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチル共重
合体 を含むことを特徴とする樹脂封止半導体装置。 - 【請求項２】エポキシ樹脂組成物が、エポキシ樹脂
（Ａ）100重量部に対して、フェノール樹脂（Ｂ）30な
いし75重量部、シリカ粉末（Ｃ）320ないし570重量部お
よびスチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチル共重合
体（Ｄ）２ないし30重量部の割合で含む特許請求の範囲
第１項記載の樹脂封止半導体装置。 - 【請求項３】シリカ粉末（Ｃ）が、シランカップリング
剤（ｉ）0.05ないし1.00重量％、シリコーン系界面活性
剤（ii）0.05ないし1.0重量％、および熱硬化性シリコ
ーンゴム（iii）0.15ないし3.0重量％によって表面処理
されたものである特許請求の範囲第１項または第２項記
載の樹脂封止半導体装置。 - 【請求項４】フェノール樹脂（Ｂ）が、10ないし70重量
％のフェノールアラルキル樹脂を含有するノボラック型
フェノール樹脂である特許請求の範囲第１項ないし第３
項のいずれか１項記載の樹脂封止半導体装置。 - 【請求項５】シリカ粉末（Ｃ）が、溶融シリカからな
り、ウランおよびトリチウムの合計含有量が1.0重量ppb
以下である特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
か１項記載の樹脂封止半導体装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078649A JPH0791446B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 樹脂封止半導体装置 |
| US07/175,225 US5043211A (en) | 1987-03-31 | 1988-03-30 | Epoxy resin composition and a resin-sealed semiconductor device |
| KR1019880003522A KR910004645B1 (ko) | 1987-03-31 | 1988-03-30 | 에폭시 수지조성물과 그 조성물로 밀봉된 수지밀봉형 반도체장치 |
| DE88302968T DE3884648T2 (de) | 1987-03-31 | 1988-03-31 | Epoxyharz-Zusammensetzung und eine harzumhüllte Halbleiteranordnung. |
| EP88302968A EP0285450B1 (en) | 1987-03-31 | 1988-03-31 | Epoxy resin composition and a resin-sealed semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078649A JPH0791446B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 樹脂封止半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63245426A JPS63245426A (ja) | 1988-10-12 |
| JPH0791446B2 true JPH0791446B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=13667711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62078649A Expired - Lifetime JPH0791446B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 樹脂封止半導体装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5043211A (ja) |
| EP (1) | EP0285450B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0791446B2 (ja) |
| KR (1) | KR910004645B1 (ja) |
| DE (1) | DE3884648T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104576553A (zh) * | 2013-10-28 | 2015-04-29 | 日月光半导体制造股份有限公司 | 半导体封装件、封装树脂、封胶与其制造方法 |
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| EP0391183B1 (de) * | 1989-04-07 | 1994-06-29 | Asea Brown Boveri Ag | Elektrischer Isolator |
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| JPH0747622B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1995-05-24 | 信越化学工業株式会社 | エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 |
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| JPH0597970A (ja) * | 1991-10-07 | 1993-04-20 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 熱硬化性樹脂組成物及び半導体装置 |
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| US6111323A (en) * | 1997-12-30 | 2000-08-29 | International Business Machines Corporation | Reworkable thermoplastic encapsulant |
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| CN100569642C (zh) * | 2002-12-27 | 2009-12-16 | 株式会社德山 | 细二氧化硅颗粒 |
| KR100774798B1 (ko) * | 2004-05-13 | 2007-11-07 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 반도체 캡슐화용 에폭시 수지 조성물 및 이것을 이용한 반도체 장치 |
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