JPH0841176A - Sealing epoxy resin composition and semiconductor device sealed therewith - Google Patents
Sealing epoxy resin composition and semiconductor device sealed therewithInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、封止用エポキシ樹脂組
成物及びこれを用いた樹脂封止型半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sealing epoxy resin composition and a resin-sealed semiconductor device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】樹脂封止型半導体装置は、例えば、集積
回路(IC),大規模集積回路(LSI),トランジス
タ,ダイオード等の半導体素子を、外部雰囲気や機械的
衝撃から保護するために、熱硬化性樹脂を用いて封止し
て成るものである。2. Description of the Related Art A resin-encapsulated semiconductor device, for example, protects semiconductor elements such as integrated circuits (ICs), large-scale integrated circuits (LSIs), transistors, and diodes from the external atmosphere and mechanical shock. It is formed by sealing with a thermosetting resin.
【0003】半導体素子の封止技術として、従来は、金
属やセラミックス等を用いるハーメチック封止が採用さ
れていたが、最近では、経済的に有利であるという理由
から、樹脂封止が主流を占めている。Conventionally, as a sealing technique for semiconductor elements, hermetic sealing using metal, ceramics or the like has been adopted, but recently, resin sealing has become the mainstream because it is economically advantageous. ing.
【0004】かかる半導体封止用樹脂としては、大量生
産に適する低圧トランスファ成形法に使用可能な、低圧
成形用エポキシ樹脂組成物が一般に広く使用されてい
る。しかしながら、例えば、エポキシ樹脂,ノボラック
型フェノール樹脂硬化剤,イミダゾール酸化促進剤等か
ら成るエポキシ樹脂組成物を、トランスファ成形して得
られる従来の樹脂封止型半導体装置には次のような欠点
がある。即ち、(1)耐湿性が劣るために、アルミニウ
ム電極などが腐食劣化すること、(2)高温時における
電気特性が劣り、特にリーク電流が増加するために、半
導体素子の機能が低下すること、である。これらのうち
(1)について説明すると、樹脂封止型半導体装置は高
温高湿雰囲気下で使用または保存することがあるので、
そのような条件下においても信頼性を保証しなければな
らない。耐湿性の品質保証のための信頼性評価試験とし
ては、85℃または120℃の飽和水蒸気中に暴露する
加速評価法が行なわれている。最近では電圧を印加して
更に加速性を高めたバイアス印加型の評価試験も実施さ
れている。As such a resin for semiconductor encapsulation, an epoxy resin composition for low-pressure molding, which can be used in a low-pressure transfer molding method suitable for mass production, is generally widely used. However, the conventional resin-encapsulated semiconductor device obtained by transfer molding an epoxy resin composition including, for example, an epoxy resin, a novolac-type phenol resin curing agent, and an imidazole oxidation accelerator has the following drawbacks. . That is, (1) corrosion and deterioration of aluminum electrodes and the like due to poor moisture resistance, (2) poor electrical characteristics at high temperatures, and particularly, a decrease in the function of the semiconductor element due to an increase in leak current; It is. Explaining (1) among these, since the resin-encapsulated semiconductor device may be used or stored in a high temperature and high humidity atmosphere,
Reliability must be guaranteed even under such conditions. As a reliability evaluation test for quality assurance of moisture resistance, an accelerated evaluation method of exposing to saturated steam at 85 ° C or 120 ° C is performed. Recently, a bias application type evaluation test in which a voltage is applied to further enhance the accelerating property has been carried out.
【0005】しかしエポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封
止型半導体装置では、封止樹脂が吸湿性を有するため
に、水分が外部雰囲気から封止樹脂層を介して、或いは
封止樹脂とリードフレームの界面を通って内部に侵入
し、半導体素子の表面にまで到達する。この水分と封止
樹脂内に存在する不純物等の作用の結果として樹脂封止
型半導体装置はアルミニウム電極,配線等の腐食による
不良を発生する。またバイアス電圧を印加した場合に
は、その電気化学的作用によってアルミニウム電極,配
線の腐食による不良が特に著しく多発する。However, in a resin-sealed semiconductor device using an epoxy resin composition, since the sealing resin has a hygroscopic property, moisture is transferred from an external atmosphere via the sealing resin layer or between the sealing resin and the lead frame. Penetrates through the interface of the semiconductor device and reaches the surface of the semiconductor element. As a result of the action of the moisture and impurities present in the sealing resin, the resin-sealed semiconductor device causes a defect due to corrosion of the aluminum electrodes, wirings and the like. Further, when a bias voltage is applied, defects due to corrosion of aluminum electrodes and wirings occur particularly frequently due to the electrochemical action.
【0006】次に(2)について説明すると、樹脂封止
型半導体装置は高温条件下で使用することがあるので、
そのような条件においても信頼性を保証しなければなら
ない。そのための評価試験としては80℃〜150℃で
バイアス電圧を印加して信頼性を評価する加速試験が一
般的である。Next, regarding (2), since the resin-encapsulated semiconductor device may be used under high temperature conditions,
Even under such conditions, reliability must be guaranteed. As an evaluation test therefor, an accelerated test in which a bias voltage is applied at 80 ° C. to 150 ° C. to evaluate reliability is generally used.
【0007】このような試験において例えば、半導体表
面が外部電荷に鋭敏なMOS構造を有する素子や、逆バ
イアスが印加されたPN接合を有する素子等に特に著し
く多発する不良として、チャネリングによるリーク電流
の増加する現象がある。この現象は、電圧が印加された
素子の表面に接している封止樹脂層に電界が作用するこ
とにより発生するものと考えられる。In such a test, for example, as a particularly frequently occurring defect in a device having a MOS structure whose semiconductor surface is sensitive to external charges, a device having a PN junction to which a reverse bias is applied, etc. There is an increasing phenomenon. It is considered that this phenomenon occurs due to the electric field acting on the sealing resin layer in contact with the surface of the element to which the voltage is applied.
【0008】従来の樹脂封止型半導体装置は上記欠点を
有するものであるために、その改良が求められていた。The conventional resin-encapsulated semiconductor device has the above-mentioned drawbacks, and therefore has been required to be improved.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような従来の樹脂封止型半導体装置の欠点を改良するこ
とにあり、優れた耐湿性と高温電気特性を有する高信頼
性の封止用エポキシ樹脂組成物及びこれを用いた樹脂封
止型半導体装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to remedy such disadvantages of the conventional resin-encapsulated semiconductor device, and to provide a highly reliable sealing device having excellent moisture resistance and high-temperature electrical characteristics. An object of the present invention is to provide an epoxy resin composition for stopping and a resin-sealed semiconductor device using the same.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、次に
示すエポキシ樹脂組成物が半導体装置の封止用樹脂とし
て、従来のエポキシ樹脂組成物に較べ優れた特性を有す
ることを見出し、さらにこれを用いることによって耐湿
性および高温電気特性に優れた樹脂封止型半導体装置が
得られることを見出した。As a result of intensive studies by the present inventors in order to achieve the above object, the following epoxy resin composition was used as a conventional resin for sealing semiconductor devices. It has been found that it has excellent characteristics as compared with a resin composition, and further that by using this, a resin-encapsulated semiconductor device excellent in moisture resistance and high-temperature electrical characteristics can be obtained.
【0011】すなわち本発明は、 (a)エポキシ樹脂 (b)フェノールアラルキル樹脂 (c)ノボラック型フェノール樹脂および (d)有機ホスフィン化合物 を含むことを特徴とする封止用樹脂組成物である。That is, the present invention is a resin composition for encapsulation comprising (a) an epoxy resin, (b) a phenol aralkyl resin, (c) a novolac type phenol resin, and (d) an organic phosphine compound.
【0012】また本発明は半導体装置をエポキシ樹脂組
成物の硬化物で封止してなる樹脂封止型半導体装置にお
いて、該エポキシ樹脂組成物が、 (a)エポキシ樹脂 (b)フェノールアラルキル樹脂 (c)ノボラック型フェノール樹脂および (d)有機ホスフィン化合物 を含むことを特徴とする樹脂封止型半導体装置である。The present invention also provides a resin-encapsulated semiconductor device obtained by encapsulating a semiconductor device with a cured product of an epoxy resin composition, wherein the epoxy resin composition comprises (a) epoxy resin (b) phenol aralkyl resin ( A resin-encapsulated semiconductor device comprising: c) a novolac-type phenol resin and (d) an organic phosphine compound.
【0013】本発明において用いられるエポキシ樹脂は
通常知られているものであり、特に限定されない。例え
ばビスフェノール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
樹脂など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な
ど一分子中にエポキシ基を2個以上有するエポキシ樹脂
が挙げられる。しかしてこれらエポキシ樹脂は1種もし
くは2種以上の混合系で用いてもよい。The epoxy resin used in the present invention is generally known and is not particularly limited. For example, glycidyl ether type epoxy resin such as bisphenol A type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin, glycidylamine type epoxy resin, linear aliphatic epoxy resin, alicyclic epoxy resin, An epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule, such as a heterocyclic epoxy resin and a halogenated epoxy resin, may be used. These epoxy resins may be used alone or in a mixture of two or more.
【0014】本発明において用いられる更に好ましいエ
ポキシ樹脂は、エポキシ当量170〜300のノボラッ
ク型エポキシ樹脂であって、例えば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プ型エポキシ樹
脂,ハロゲン化フェノールノボラック型エポキシ樹脂な
どである。これらエポキシ樹脂は、塩素イオンの含有量
が10ppm以下、加水分解性塩素の含有量が0.1重
量%以下のものが望ましい。その理由は10ppmを超
える塩素イオンあるいは0.1重量%を超える加水分解
塩素が含まれると、封止された半導体素子のアルミニウ
ム電極が腐食されやすくなるためである。The more preferred epoxy resin used in the present invention is a novolak epoxy resin having an epoxy equivalent of 170 to 300, such as a phenol novolak epoxy resin, a cresol novolap epoxy resin, a halogenated phenol novolak epoxy resin, and the like. It is. These epoxy resins preferably have a chlorine ion content of 10 ppm or less and a hydrolyzable chlorine content of 0.1% by weight or less. The reason for this is that if more than 10 ppm of chlorine ions or more than 0.1% by weight of hydrolyzed chlorine are contained, the aluminum electrode of the sealed semiconductor element is likely to be corroded.
【0015】本発明においてエポキシ樹脂の硬化剤とし
て用いられるフェノールアラルキル樹脂は一般式[I]
で示すことができる。The phenol aralkyl resin used as a curing agent for the epoxy resin in the present invention is represented by the general formula [I]
Can be shown as
【0016】[0016]
【化1】 ただしnは1以上の整数である。上記フェノールアラル
キル樹脂は、一般的にフェノールとα,α′−ジメトキ
シパラキシレンとをフリーデルクラフツ反応により縮合
させることによって得ることができる。またザイロック
という商品名で市販されているので容易に入手すること
ができる。上記[I]式において、好ましいnの値、ま
たは好ましい平均のnの値はn=2〜20である。Embedded image Here, n is an integer of 1 or more. The phenol aralkyl resin can be generally obtained by condensing phenol and α, α′-dimethoxyparaxylene by a Friedel-Crafts reaction. In addition, since it is marketed under the trade name of Xyloc, it can be easily obtained. In the above formula [I], a preferable value of n or a preferable average value of n is n = 2 to 20.
【0017】エポキシ樹脂とフェノールアラルキル樹脂
の配合比については、エポキシ樹脂のエポキシ基1に対
し、フェノールアラルキル樹脂のフェノール性水酸基の
数が0.5〜1.5であるように配合することが望まし
い。上記範囲外では特性劣化をまねきやすくなるためで
ある。The mixing ratio of the epoxy resin to the phenol aralkyl resin is preferably such that the number of phenolic hydroxyl groups of the phenol aralkyl resin is 0.5 to 1.5 per one epoxy group of the epoxy resin. . If the ratio is out of the above range, the characteristic tends to deteriorate.
【0018】本発明において、エポキシ樹脂の硬化剤と
してフェノールアラルキル樹脂とともに用いられるノボ
ラック型フェノール樹脂としては、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
ク樹脂などが挙げられ、これらは例えば、フェノール,
クレゾール,キシレノール,ヒドロキノン,レゾルシ
ン,カテコール,ビスフェノールA,ビスフェノールF
などのフェノール類とアルデヒド類を縮合させて得るこ
とができる。このようなノボラック型フェノール樹脂の
軟化点は60〜120℃の範囲内にあることが好まし
く、更に常温における水に可溶性のフェノール樹脂成分
が3%以下であることが好ましい。In the present invention, examples of the novolac type phenol resin used together with the phenol aralkyl resin as a curing agent for the epoxy resin include phenol novolac resin, cresol novolac resin, tert-butylphenol novolac resin, nonylphenol novolac resin, and the like. For example, phenol,
Cresol, xylenol, hydroquinone, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F
It can be obtained by condensing phenols such as aldehydes with aldehydes. The softening point of such a novolac type phenol resin is preferably in the range of 60 to 120 ° C., and the water-soluble phenol resin component at room temperature is preferably 3% or less.
【0019】ノボラック型フェノール樹脂の配合比につ
いては、エポキシ樹脂のエポキシ基の数1に対し、フェ
ノールアラルキル樹脂およびノボラック型フェノール樹
脂のフェノール性水酸基の総和が0.5〜1.5となる
ように配合することが好ましい。上記範囲外では特性劣
化をまねきやすくなるためである。またフェノールアラ
ルキル樹脂とノボラック型フェノール樹脂の配合比は、
フェノールアラルキル樹脂1重量部に対し、ノボラック
型フェノール樹脂が0.01〜100重量部の範囲内に
あるように配合することが望ましい。0.01重量部未
満ではノボラック型フェノール樹脂の添加の効果が認め
難く、100重量部以上でフェノールアラルキル樹脂の
効果が減殺されるためである。フェノールアラルキル樹
脂とノボラック型フェノール樹脂を効果的に混合するた
めに、前もって両者の溶融混合物をつくり、これを用い
てもよい。Regarding the compounding ratio of the novolac type phenol resin, the total of the phenolic hydroxyl groups of the phenol aralkyl resin and the novolac type phenol resin should be 0.5 to 1.5 with respect to the number of epoxy groups of the epoxy resin. It is preferable to mix them. If the ratio is out of the above range, the characteristic tends to deteriorate. Also, the compounding ratio of phenol aralkyl resin and novolac type phenol resin is
It is desirable that the novolak-type phenol resin is blended in an amount of 0.01 to 100 parts by weight per 1 part by weight of the phenol aralkyl resin. This is because if the amount is less than 0.01 part by weight, the effect of adding the novolac type phenol resin is difficult to recognize, and if the amount is 100 parts by weight or more, the effect of the phenol aralkyl resin is diminished. In order to effectively mix the phenol aralkyl resin and the novolac type phenol resin, a melted mixture of both may be prepared in advance and used.
【0020】なおこれらのフェノールアラルキル樹脂お
よびノボラック型フェノール樹脂は、さらに他の硬化剤
と併用することもできる。こうした他の硬化剤として
は、1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有する
フェノール化合物、酸無水物およびアミン系化合物等、
エポキシ樹脂の硬化剤として知られているものを使用で
きる。これらの中でも1分子中に2個以上のフェノール
性水酸基を有するフェノール化合物が好ましい。The phenol aralkyl resin and the novolac type phenol resin may be used in combination with other curing agents. Examples of such other curing agents include phenol compounds having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, acid anhydrides and amine compounds, and the like.
What is known as a curing agent for epoxy resin can be used. Among these, a phenol compound having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule is preferable.
【0021】1分子中に2個以上のフェノール性水酸基
を有するフェノール化合物としては、レゾール型フェノ
ール樹脂、ポリヒドロキシスチレン、トリス(ヒドロキ
シフェニル)メタン、テトラキス(ヒドロキシフェニ
ル)エタン、ビスフェノールA、ビスフェノールFなど
が挙げられる。Examples of the phenol compound having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule include a resol type phenol resin, polyhydroxystyrene, tris (hydroxyphenyl) methane, tetrakis (hydroxyphenyl) ethane, bisphenol A, bisphenol F and the like. Is mentioned.
【0022】一方本発明においては、硬化促進剤として
有機ホスフィン化合物を用いることによって、従来のイ
ミダゾールやアミン等の硬化促進剤を用いた場合に比較
して、樹脂封止型半導体装置の耐湿性や高温電気特性を
著しく改善することができる。On the other hand, in the present invention, by using the organic phosphine compound as the curing accelerator, the moisture resistance of the resin-encapsulated semiconductor device can be improved as compared with the case where the conventional curing accelerators such as imidazole and amine are used. The high temperature electrical properties can be significantly improved.
【0023】本発明において用いられる有機ホスフィン
化合物としては、式[II]:The organic phosphine compound used in the present invention has the formula [II]:
【0024】[0024]
【化2】 においてR1 〜R3 がすべて有機基である第3ホスフィ
ン化合物、R3 のみ水素である第2ホスフィン化合物、
R2 ,R3 がともに水素である第1ホスフィン化合物が
ある。具体的にはトリフェニルホスフィン,トリブチル
ホスフィン,トリシクロヘキシルホスフィン,メチルジ
フェニルホスフィン,ブチルフェニルホスフィン,ジフ
ェニルホスフィン,フェニルホスフィン,オクチルホス
フィンなどである。またR1 が有機ホスフィンを含む有
機基であってもよい。たとえば1,2−ビス(ジフェニ
ルホスフィノ)エタン,ビス(ジフェニルホスフィノ)
メタンなどである。これらの中でもアリールホスフィン
が好ましく、特にトリフェニルホスフィン等のトリアリ
ールホスフィンが好ましい。またこれらの有機ホスフィ
ン化合物は1種もしくは2種以上の混合系で用いてもよ
い。Embedded image A third phosphine compound wherein R 1 to R 3 are all organic groups, a second phosphine compound wherein only R 3 is hydrogen,
There is a first phosphine compound in which both R 2 and R 3 are hydrogen. Specific examples include triphenylphosphine, tributylphosphine, tricyclohexylphosphine, methyldiphenylphosphine, butylphenylphosphine, diphenylphosphine, phenylphosphine, octylphosphine, and the like. Further, R 1 may be an organic group containing an organic phosphine. For example, 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane, bis (diphenylphosphino)
Such as methane. Of these, arylphosphines are preferable, and triarylphosphines such as triphenylphosphine are particularly preferable. These organic phosphine compounds may be used alone or in a mixture of two or more.
【0025】しかしてこの有機ホスフィン化合物の配合
量は一般に樹脂成分(エポキシ樹脂と硬化剤)の0.0
01〜20重量%の範囲内でよいが特に好ましい特性は
0.01〜5重量%の範囲内で得られる。有機ホスフィ
ン化合物の配合量を特にこの範囲とすることにより、優
れた特性の封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができ
る。配合量が0.001重量%未満では添加の効果が認
めがたく、エポキシ樹脂組成物の硬化に長時間を要する
欠点があり、20重量%を超えると品質に悪影響を及ぼ
す。The amount of the organic phosphine compound to be added is generally 0.03% of the resin component (epoxy resin and curing agent).
A range of from 0.01 to 20% by weight, but particularly preferred properties are obtained in a range of from 0.01 to 5% by weight. By setting the amount of the organic phosphine compound in this range, an epoxy resin composition for sealing having excellent properties can be obtained. When the amount is less than 0.001% by weight, the effect of the addition is hardly recognized, and there is a disadvantage that the curing of the epoxy resin composition requires a long time, and when it exceeds 20% by weight, the quality is adversely affected.
【0026】本発明に係るエポキシ樹脂組成物には、必
要に応じて無機質充てん剤を配合することができるが、
特に集積回路やトランジスタなどの半導体素子をトラン
スファ成形する用途の場合には、無機質充てん剤を配合
することが好ましい。その理由は、ひとつには成形性を
改善するため、また他の理由として素子やボンディング
ワイヤやリードフレーム等の封止される部品と封止樹脂
の熱膨張係数の差を小さくし、たとえばボンディングワ
イヤ切れのような熱膨張係数の差が大きいために発生す
る不良を少なくするためである。The epoxy resin composition according to the present invention may optionally contain an inorganic filler.
In particular, in the case of transfer molding semiconductor elements such as integrated circuits and transistors, it is preferable to incorporate an inorganic filler. One of the reasons is to improve the moldability. Another is to reduce the difference in the coefficient of thermal expansion between the sealing resin such as elements, bonding wires, lead frames, etc. This is to reduce defects that occur due to a large difference in thermal expansion coefficient such as breakage.
【0027】本発明において用いられる無機質充てん剤
としては、石英ガラス粉末,結晶性シリカ粉末,ガラス
繊維,タルク,アルミナ粉末,ケイ酸カルシウム粉末,
炭酸カルシウム粉末,硫酸バリウム粉末,マグネシウム
粉末などであるが、これらの中で石英ガラス粉末や、結
晶性シリカ粉末が、高純度と低熱膨張係数の点で最も好
ましい。しかしてこれら無機質充てん剤の配合量はエポ
キシ樹脂,硬化剤および無機質充てん剤の種類によって
も異なるが、たとえばトランスファ成形に用いる場合に
はエポキシ樹脂と硬化剤の総量に対し重量比で1.5倍
〜4倍程度でよい。無機質充てん剤の粒度分布について
は、粗い粒子と細い粒子を組み合せて分布を均一にする
ことによって成形性を改善することができる。As the inorganic filler used in the present invention, quartz glass powder, crystalline silica powder, glass fiber, talc, alumina powder, calcium silicate powder,
Among them are calcium carbonate powder, barium sulfate powder, magnesium powder and the like. Among them, quartz glass powder and crystalline silica powder are most preferable in terms of high purity and low thermal expansion coefficient. The amount of the inorganic filler varies depending on the type of the epoxy resin, the curing agent and the inorganic filler. For example, when used in transfer molding, the weight ratio is 1.5 times the total amount of the epoxy resin and the curing agent. It may be about 4 times. Regarding the particle size distribution of the inorganic filler, the formability can be improved by combining coarse particles and fine particles to make the distribution uniform.
【0028】本発明に係るエポキシ樹脂組成物は必要に
応じて、例えば天然ワックス類,合成ワックス類,直鎖
脂肪酸の金属塩,酸アミド類,エステル類もしくはパラ
フィン類などの離型剤,塩素化パラフィン,ブロムトル
エン,ヘキサブロムベンゼン,三酸化アンチモンなどの
難燃剤,カーボンブラックなどの着色剤,シランカップ
リング剤などを適宜0.01〜10重量%程度添加配合
しても差しつかえない。The epoxy resin composition according to the present invention may be used, if necessary, for example, with a release agent such as natural waxes, synthetic waxes, metal salts of linear fatty acids, acid amides, esters or paraffins, chlorination. A flame retardant such as paraffin, bromotoluene, hexabromobenzene, antimony trioxide, a coloring agent such as carbon black, a silane coupling agent, etc. may be appropriately added and blended in an amount of about 0.01 to 10% by weight.
【0029】本発明に係るエポキシ樹脂組成物を成形材
料として調製する場合の一般的な方法としては、所定の
組成比に選んだ原料組成分を例えばミキサーによって充
分混合後、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加えることにより容易に
エポキシ樹脂成形材料を得ることができる。As a general method for preparing the epoxy resin composition according to the present invention as a molding material, a raw material composition selected in a predetermined composition ratio is sufficiently mixed by, for example, a mixer, and then melt-mixed by a hot roll. An epoxy resin molding material can be easily obtained by adding a treatment or a mixing treatment using a kneader or the like.
【0030】本発明の樹脂封止型半導体装置は、上記エ
ポキシ樹脂組成物または成形材料を用いて半導体装置を
封止することにより容易に製造することができる。封止
の最も一般的な方法としては低圧トランスファ成形法が
あるが、インジェクション成形,圧縮成形,注型などに
よる封止も可能である。特殊な封止法としては溶剤型あ
るいは非溶剤型の組成物を用いて半導体表面を被覆する
方法や、いわゆるジャンクションコーティングとしての
局部的な封止の用途にも用いることができる。またダイ
ボンディング用の樹脂組成物として用いることもでき
る。The resin-encapsulated semiconductor device of the present invention can be easily manufactured by encapsulating the semiconductor device using the epoxy resin composition or the molding material. The most common method of sealing is the low-pressure transfer molding method, but sealing by injection molding, compression molding, casting, etc. is also possible. As a special encapsulation method, a method of coating the semiconductor surface with a solvent-type or non-solvent-type composition, or a localized encapsulation as a so-called junction coating can be used. It can also be used as a resin composition for die bonding.
【0031】エポキシ樹脂組成物または成形材料は封止
の際に加熱して硬化させ、最終的にはこの組成物または
成形材料の硬化物によって封止された樹脂封止型半導体
装置を得ることができる。硬化に際しては150℃以上
に加熱することが望ましい。The epoxy resin composition or the molding material is heated and cured at the time of encapsulation, and finally a resin-encapsulated semiconductor device encapsulated by the cured product of the composition or the molding material can be obtained. it can. It is desirable to heat to 150 ° C. or higher upon curing.
【0032】本発明でいう半導体装置とは集積回路,大
規模集積回路,トランジスタ,サイリスタ,ダイオード
などであって特に限定されるものではない。The semiconductor device in the present invention is an integrated circuit, a large-scale integrated circuit, a transistor, a thyristor, a diode and the like, and is not particularly limited.
【0033】[0033]
【実施例】次に本発明の合成例を記載する。 合成例1 水酸基当量174のフェノールアラルキル樹脂,水酸基
当量104のフェノールノボラック樹脂を各100重量
部混合し、160℃に加熱して相溶させ、溶融混合物を
得た。これを冷却して粉砕してエポキシ樹脂組成物の原
料とした。Next, synthesis examples of the present invention will be described. Synthesis Example 1 A phenol aralkyl resin having a hydroxyl equivalent of 174 and a phenol novolac resin having a hydroxyl equivalent of 104 were mixed in an amount of 100 parts by weight and heated at 160 ° C. to make them compatible with each other to obtain a molten mixture. This was cooled and pulverized to obtain a raw material for the epoxy resin composition.
【0034】次に本発明の実施例を説明する。 実施例1〜4 エポキシ当量220のクレゾールノボラック型エポキシ
樹脂(エポキシ樹脂A)、エポキシ当量290の臭素化
エポキシノボラック樹脂(エポキシ樹脂B)、エポキシ
当量200のフェノールノボラック型エポキシ樹脂(エ
ポキシ樹脂C)、水酸基当量174のフェノールアラル
キル樹脂、フェノール化合物Aとして水酸基当量104
のフェノールノボラック樹脂、フェノール化合物Bとし
て分子量800のクレゾールノボラック樹脂、フェノー
ル化合物Cとしてハイドロキノンノボラック樹脂(水酸
基当量70)、合成例1の溶融混合物、トリフェニルホ
スフィン、2−メチルイミダゾール、ジメチルアミノメ
チルフェノール、テトラフェニルホスホニウム・テトラ
フェニルボレート、石英ガラス粉末、三酸化アンチモ
ン、カルバワックス、カーボンブラック、シランカップ
リング剤(γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン)を表1に示す組成(重量部)に選び、各組成物をミ
キサーによる混合,加熱ロールによる混練を行うことに
よって、比較例を含め14種のトランスファ成形材料を
調製した。Next, an embodiment of the present invention will be described. Examples 1 to 4 Cresol novolac type epoxy resin having an epoxy equivalent of 220 (epoxy resin A), brominated epoxy novolac resin having an epoxy equivalent of 290 (epoxy resin B), phenol novolac type epoxy resin having an epoxy equivalent of 200 (epoxy resin C), Phenol aralkyl resin having a hydroxyl equivalent of 174 and a hydroxyl equivalent of 104 as phenol compound A
Phenol novolac resin, cresol novolac resin having a molecular weight of 800 as phenol compound B, hydroquinone novolac resin (hydroxyl group equivalent 70) as phenol compound C, melt mixture of Synthesis Example 1, triphenylphosphine, 2-methylimidazole, dimethylaminomethylphenol, Tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate, quartz glass powder, antimony trioxide, carbax, carbon black, silane coupling agent (γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane) were selected for the composition (parts by weight) shown in Table 1, By mixing each composition with a mixer and kneading with a heating roll, 14 types of transfer molding materials including comparative examples were prepared.
【0035】[0035]
【表1】 このようにして得た成形材料を用いてトランスファ成形
することにより、MOS型集積回路を樹脂封止した。封
止は高周波予熱器で90℃に加熱した成形材料を175
℃で2分間モールドし、更に200℃で8時間アフタキ
ュアすることにより行った。上記樹脂封止型半導体装置
各100個について次の試験を行った。 (1)120℃,2気圧の水蒸気中で10V印加してア
ルミニウム配線の腐食による断線不良を調べる耐湿試験
(バイアスPCT)を行い、その結果を表2に示した。 (2)100℃のオーブン中のオフセットゲートMOS
FET回路にドレイン電圧5V,オフセットゲート電圧
5Vを印加して電気特性の劣化によるリーク電流不良を
調べる試験(MOS−BT試験)を行い、リーク電流が
初期値の100倍以上に増加した場合を不良と判定して
その結果を表3に示した。[Table 1] The MOS integrated circuit was resin-sealed by transfer molding using the molding material thus obtained. Sealing is performed by molding the molding material heated to 90 ° C with a high frequency
Molding was performed at 2 ° C. for 2 minutes, and after-curing was performed at 200 ° C. for 8 hours. The following test was conducted for each of the 100 resin-sealed semiconductor devices. (1) A humidity resistance test (bias PCT) was conducted by applying 10 V in water vapor at 120 ° C. and 2 atm to check for disconnection defects due to corrosion of aluminum wiring. The results are shown in Table 2. (2) Offset gate MOS in an oven at 100 ° C
A drain voltage of 5 V and an offset gate voltage of 5 V are applied to the FET circuit to perform a test (MOS-BT test) for checking a leak current defect due to deterioration of electrical characteristics. When the leak current increases 100 times or more of the initial value, it is defective. The results are shown in Table 3.
【0036】[0036]
【表2】 [Table 2]
【0037】[0037]
【表3】 実施例5 エポキシ樹脂として次式で表わされる化合物(エポキシ
樹脂D),[Table 3] Example 5 A compound represented by the following formula (epoxy resin D) as an epoxy resin,
【0038】[0038]
【化3】 (ただしn=2,エポキシ当量160) フェノール化合物としてビスフェノールAとアルデヒド
の縮合反応によるノボラック型フェノール樹脂(フェノ
ール化合物D,水酸基当量120)を用いた他は実施例
1〜4と同様の原料を用いて表4に示す組成(重量部)
の組成物を調製した。Embedded image (However, n = 2, epoxy equivalent 160) The same raw materials as in Examples 1 to 4 are used except that a novolac type phenol resin (phenol compound D, hydroxyl equivalent 120) obtained by the condensation reaction of bisphenol A and an aldehyde is used as the phenol compound. Shown in Table 4 (parts by weight)
Was prepared.
【0039】[0039]
【表4】 これらの組成物を用いて、実施例1〜4と同様な方法で
樹脂封止型半導体装置の評価試験を行った。その結果を
表5および表6に示した。[Table 4] Using these compositions, an evaluation test of a resin-encapsulated semiconductor device was performed in the same manner as in Examples 1 to 4. The results are shown in Tables 5 and 6.
【0040】[0040]
【表5】 [Table 5]
【0041】[0041]
【表6】 [Table 6]
【0042】[0042]
【発明の効果】上記本発明の目的,概要の記載および実
施例において明らかなように、本発明のエポキシ樹脂組
成物を用いて、半導体を封止してなる樹脂封止型半導体
装置は、バイアスPCTにおいて水分によるアルミニウ
ム配線の腐食断線が著しく低いことに示されるように耐
湿性に優れ、またMOS−BT試験において、リーク電
流が著しく低いことに示されるように高温電気特性に優
れている。従って本発明によって高信頼性の樹脂封止型
半導体装置を得ることができる。As is apparent from the above-mentioned objects, outlines and examples of the present invention, a resin-sealed semiconductor device obtained by encapsulating a semiconductor using the epoxy resin composition of the present invention has a bias. The PCT is excellent in moisture resistance as shown by extremely low corrosion breakage of the aluminum wiring due to moisture in the PCT, and is excellent in high-temperature electrical characteristics in the MOS-BT test as shown by extremely low leakage current. Therefore, according to the present invention, a highly reliable resin-sealed semiconductor device can be obtained.
Claims (2)
止用エポキシ樹脂組成物。1. An epoxy resin composition for sealing, comprising (a) an epoxy resin, (b) a phenol aralkyl resin, (c) a novolak type phenol resin, and (d) an organic phosphine compound.
で封止して成る樹脂封止型半導体装置において、該エポ
キシ樹脂組成物が、 (a)エポキシ樹脂 (b)フェノールアラルキル樹脂 (c)ノボラック型フェノール樹脂および (d)有機ホスフィン化合物を含むことを特徴とする樹
脂封止型半導体装置。2. A resin-encapsulated semiconductor device in which a semiconductor device is encapsulated with a cured product of an epoxy resin composition, wherein the epoxy resin composition comprises: (a) an epoxy resin; (b) a phenol aralkyl resin; A resin-encapsulated semiconductor device comprising a novolak-type phenol resin and (d) an organic phosphine compound.
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JP7180550A JP2654376B2 (en) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | Epoxy resin composition for encapsulation and resin-encapsulated semiconductor device using the same |
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JPH0841176A true JPH0841176A (en) | 1996-02-13 |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52132100A (en) * | 1976-04-28 | 1977-11-05 | Hitachi Ltd | Epoxy resin molding materials for sealing semiconductors |
JPS54110297A (en) * | 1978-02-17 | 1979-08-29 | Hitachi Ltd | Epoxy resin composition for encapsulating semiconductor device |
JPS572329A (en) * | 1980-06-05 | 1982-01-07 | Toshiba Corp | Epoxy resin type composition and semiconductor device of resin sealing type |
JPS5967660A (en) * | 1982-10-12 | 1984-04-17 | Toshiba Corp | Resin sealed type semiconductor device |
-
1995
- 1995-06-26 JP JP7180550A patent/JP2654376B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPS5967660A (en) * | 1982-10-12 | 1984-04-17 | Toshiba Corp | Resin sealed type semiconductor device |
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