JPS58119654A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置

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JPS58119654A
JPS58119654A JP57000859A JP85982A JPS58119654A JP S58119654 A JPS58119654 A JP S58119654A JP 57000859 A JP57000859 A JP 57000859A JP 85982 A JP85982 A JP 85982A JP S58119654 A JPS58119654 A JP S58119654A
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JP
Japan
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resin
epoxy resin
novolac
semiconductor device
novolac type
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Pending
Application number
JP57000859A
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English (en)
Inventor
Hirotoshi Iketani
池谷 裕俊
Akiko Hatanaka
畑中 章子
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58119654A publication Critical patent/JPS58119654A/ja
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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
    • 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
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエポキシ樹脂系組成物の硬化物によって封止さ
れた高倍−性の樹脂封止型半導体装置に関する。
エポキシ樹脂は電気特性、m械特性、耐薬品性などが優
れているため信頼性の高い電気絶縁材料として半導体装
置の封止に広く用いられている。
最近では従来のセラずツクスを用いたハーメチクク対止
にかわって、はとんどの半導体装置たとえば集積回路、
大規模集積回路、トランジスタ、ダイオードなどが低圧
成形用のエポキシ樹脂系組成物を用いて封止されている
半導体封止用エポキシ樹脂系組成物としては、信頼性、
成形性などの点を考慮してエポキシ樹脂。
ノボラック型フェノール樹脂硬化剤、イミダゾール硬化
促進剤から成るエポキシ樹脂系組成物が広く用いられて
いる。
しかし従来のエポキシ樹脂系封止樹脂を用い。
トランスファ成形して得られる樹脂封止蓋半導体装置は
次のような欠慮があった〇 (1)樹脂封止蓋半導体装置に1求される信頼性のレベ
ルの高さに較べ耐S性が劣ること。
(2)樹脂封止蓋半導体装置に豊水される信頼性のレベ
ルの高さに較べ高温時の電気特性が劣ること。
ヒ紀耐湿性について説明すると、樹脂封止型半導体装置
は高温高温雰囲気下で使用または保存することがあるの
で、そのような条件においても信頼性を保証しなければ
ならない。耐温性の品質保紅の丸めの評価試験としては
、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おり、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麿の評価試験も実施されて
いる。
しかし封止したエポキシ樹脂系組成物の硬化物は吸湿性
、透湿性があるため、このような高温高温状態下では外
部から水分が細土樹脂硬化物層を通って内部に浸透し、
または封止樹脂とリードフレームとの界面を通って内部
に入り、半導体素子の表面に牙で到適する。この水分と
封止樹脂中に存在している不純物イオンなどの作用の結
果として、樹脂封止型半導体装置は絶縁性の低下、す+
り[11の増加、アルミニウム電極、配線などの腐食を
主体とした不良を発生する。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。
従来のfM脂封止聾半導体装置は上記耐tM、性に関し
充分に満足できるものではなく、耐湿性の向りが求めら
れていた。
次に高温時の電気特性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’O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。
このような試験において表面が鋭敏なMO8構造をもつ
素子や、逆バイアスが印加されたPN接合をtつ素子K
特に著しく多発する不良として。
チャンネリングによるリーク電流の増加する現象がある
ことはよく知られている。この現象は電圧が印加された
素子の表面に接している樹脂層に電界が作用することに
よって発生すると考えられているO 従来の樹脂封止型半導体装置は上記高温時の電気特性に
関し充分に満足できるものではなく、改良が求められて
いた。
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
の一点を改良し、優れた耐温性と高温電気特性を有する
エポキシ樹脂系組成物によって封止された信頼性の高い
樹脂封止型半導体装置を提供することにある0 上記目的を達成すべく、本発明者らが鋭意研究を重ねた
結果、硬化促進剤などが上記難点を形成する主要因であ
ることを解明し、更に次に示すエポキシ樹脂系組成物が
、半導体樹上用樹脂として従来のものく較べ、優れた耐
湿性と1I4Ill電気II!#性を有することを見出
し、これを用いることによって従来のものに較べ、耐湿
性中高温電気特性などの信頼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0 すなわち本発明は、 (a)エポキシ当量170〜300のノボラック臘エポ
キシ樹脂、 (b)ノボラクク臘フェノールllt Jilil N
 化剤。
(C)一般式、 (式中R1〜R4はアルキル基またはアリール基の群か
ら選ばれ、Xはカルボン酸根である)で示される#14
級ホスホニウム塩および、(d) m機質充てん剤を必
須成分とするエポキシ樹脂組成物の硬化物によって半導
体装置が封止されていることを特徴とする樹脂封止型半
導体装置である0 本発明において用いられるエポキシ樹脂は、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
、たとえばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレ
ゾールノボラック薯エポキシ樹脂、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1種も・しくは2種以上の混合系で用いてもよ
い。上記以外のエポキシ樹脂たとえばビスフェノールλ
型エポキシ樹脂など一般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麿エポキシ樹脂、グリシン
ルアンン型エポキシ樹脂1m状脂肪族千ボキシ樹脂、脂
環式エポキシ樹脂、複auimエポキン樹脂、・・ロゲ
ン化エポキシ樹脂などは、上記エポキシfiii170
〜3000ノボラック臘エポキシ樹脂に併用した場合に
使用することができる。配合量はノボラック型エポキシ
樹脂に対し団重量−以下が好ましい。またこれらエポキ
シ樹脂は塩素イオンの含有量カ月Oppm以下、−加水
分解性塩素の含有量が0.IJiji*以下のものが望
ましい。
本発明にお・いて用いられるノボラック型フェノール樹
脂硬化剤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、fast−プチルフェノールノホラ
ック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂などが挙げ
られる。これらのフェノール樹脂の軟化点は60℃〜1
20℃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−以ドである
ことが好ましい。
しかしてこれらの硬化剤は1種もしくは2種以上の混合
系で使用することができる。
エポキシ樹脂と硬化鋼の配合比については、ノボラック
截フェノール樹脂のフェノール性水酸基の数とエポキシ
樹脂のエポキシ基の数の比が0.5〜1.5の範囲内に
あることが望ましい。その理由は0.5未満あるいは1
.5を超えると反応が充分におこりに〈〈なシ、硬化物
の特性が劣化するためである。
本発明において硬化促進剤として用いられる第4級ホス
ホニウム塩としては、 化学式(1)においてRt〜84がアルキル基またはア
リール基の評から選ばれ、XはカルボンIII根で示さ
れる@4級ホスホニウム塩であって具体的に例示すると
酢酸テトラブチル承スホニウム、安JL香酸テトラエチ
ルホスホニウム、プロピオン酸メチルトリフェニルホス
ホニウム、酢酸テトラフェニルホスホニウムなどである
0これらのホスホニウム塩の配合量は樹脂成分(エポキ
シ樹脂とフェノール樹脂)の0,01〜20重量−の範
囲内にあることが好ましい。
本発明において用いられる無機質充てん剤とし゛(は1
石英ガラス粉末、結晶性シリカ粉末、ガラス繊維、タル
ク、アルはす粉末、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。
マグネシア粉末などであるが、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11張係数
の点で蛾も好ましい。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、フェノール樹脂硬化剤および無
機質充てん剤の種類によっても異るが、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フェノール
樹脂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くついては Itい粒
子と細い粒子を組み合せて分布を均一にするととによっ
て成形性を改善することができる。
本発明に係るエポキシ樹脂系組成物は必畳に応じて1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@tしくはパフフィン類な
どの離置剤、a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/などの峻燃剤、カーボ/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添加配合し
ても差しつかえない。
本発明に係るエポキシ樹脂系組成物を成形材料として*
擬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2キサ−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−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
脂系成形材料を得ることができる。
本発明の樹脂樹上型半導体装置は、上記エポキシ樹脂系
組成物乃至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かで角る◇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/
ジェクシ1)成形。
圧縮成形、注臘などによる封止も可能である。
エポキシ樹脂系組成物乃至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乃至成形材料の硬′
化物によって封止された樹11%・11半導体装置を得
ることができる。硬化r!綜150’0以Fに加熱する
ことが特に望ましい。
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。
次に本発明の詳細な説明する。
実施例1〜3 エボキン当ji 220のクレゾールノボラック型エボ
キン樹脂(エポキシ樹脂入)、エポキシ轟量290の臭
素化エポキシノボラック樹脂(エポキシ樹脂B)、分子
量800のフェノールノボラック樹脂硬化剤、酢酸テト
ラブチルホスホニウム、安息香酸テトラエチルホスホニ
ウム、酢酸テトラフェニルホスホニウム、塩化テトラフ
ェニルホスホニウム、2−ヘプタデシルイミダゾール、
石英ガラス粉末、三酸化アンチモン、カルナバワックス
カーボンブラック、シランカップリング削(r−グリシ
ドキシプロビルトリメトキシシラン)を第1sに示す組
成比(重量部)に選び、各組成物をiキサ−による混合
、加熱ロールによる1練を行うことによってトランスフ
ァ成形材料を間開し九〇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、MO8W果槓
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1
80℃で3時間アフタキ島アすることにより行ったO 上記樹脂封止朦半導体装置各100個について次の試験
を行っ九〇 (1) 120℃、2気圧の水蒸気中で10 V印加し
てアルfニウム配線の腐食による断線不要を調べる耐湿
試験(バイアスPCT )を行い、その結果を第2表に
示した。
(2) 100℃のオーブン中でオフセラトゲ−) M
O8FIT回路にF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′a3表に示した。
以  下  余  白 第  1  表 第  2  表 第3表

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (荀エポキシ当Jl1170〜3000ノボラック臘エ
    ポキシ樹脂。 (b)ノボラック型フェノール樹脂硬化剤、(式中R1
    〜R4はアルキル基またはアリール基の群から選ばれ、
    Xはカルボン1141である)で示される@4級ホスホ
    ニウム塩及び(d)無機質充てん剤。 を必須成分とするエポキシ樹脂系組成物の硬化物によっ
    て半導体装置が封止されていることを特徴2する樹脂封
    止型半導体装置。
JP57000859A 1982-01-08 1982-01-08 樹脂封止型半導体装置 Pending JPS58119654A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6664344B1 (en) 1999-07-22 2003-12-16 Sumitomo Bakelite Company Limited Composition of polyepoxide, phenolic co-condensate and phosphonium-polyphenolic molecular association product
US20160260645A1 (en) * 2015-01-30 2016-09-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Sealing epoxy resin composition, hardened product, and semiconductor device

Cited By (3)

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US6664344B1 (en) 1999-07-22 2003-12-16 Sumitomo Bakelite Company Limited Composition of polyepoxide, phenolic co-condensate and phosphonium-polyphenolic molecular association product
US20160260645A1 (en) * 2015-01-30 2016-09-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Sealing epoxy resin composition, hardened product, and semiconductor device
US9633922B2 (en) * 2015-01-30 2017-04-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Sealing epoxy resin composition, hardened product, and semiconductor device

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