JPS58127354A - 半導体素子封止用樹脂組成物 - Google Patents

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】 本発明は半導体素子の封止に好適とされる樹脂組成物、
特には半導体素子の誤動作の原因となるα線を放出する
ことのない半導体素子封止用樹脂組成物に関するもので
ある。

半導体素子は一般にこれをその外部環境から保護するた
めにセラミックパッケージまたは樹脂などで封止されて
いるが、との封止剤については信頼性１価格および生産
性の面から合成樹脂組成物によるものが汎用されている
。

そして、この合成樹脂組成物は有機樹脂とνす力を主体
とする無機質充填剤とから構成されているが、との組成
物についてはこれをできるだけ膨張係数が小さく、良熱
伝導性、低透湿性で機械的特性にもすぐれたものとし、
しかも低コストのものとするということから、この無機
質充填剤をその成形性の許す限りできるだけ多量に配合
することが有利とされている。したがって、これにはシ
リカ系充填剤が最も好ましいものとされ、はとんどの樹
脂封止材料にこれが利用されているが、このシリカ系充
填剤については結晶タイプと非結晶タイプ（溶融ν重力
）があり、これらはそれぞれ一長一短があることから、
これらは目的に応じて使い分けられている。

しかし、この種の樹脂組成物で封止され、使用されてい
る半導体素子が技術の進歩に伴なって高集積化してきた
今日、例えばＬＳＩ、ＶＬ８ｘと呼ばれる集積度の高い
半導体素子にはこの樹薯銀成物を構成するシリカ充填剤
中に微量含まれているクラン、トリウムなどの放射線元
素から放出されるα線によって、この半導体メモツーが
誤動作を起すことがあるという問題が生じ、これがすで
に開発された６４にビットのダイナミックＭＯ８、ＲＡ
Ｍなどの設計に大きな彰響を与えることとなり、この解
決が望まれている。そのため、この対策として半導体素
子の表面に予じめポリイミド樹脂、ＶＷコーン樹脂など
を塗布してこの素子をα線の照射から保護するという方
法も提案されているが、この方法にはこれらの樹脂を半
導体素子の表面に一定の厚さ、一定の面積に塗布するこ
とが難しく、これにはまた半導体素子とこれらの樹脂お
よび前記した封止用樹脂組成物の膨張係数の差からトラ
ブルが発住し易いという性能面での不安があり、さらに
はこの樹脂塗布という工程の付加に伴なう煩雑さもあっ
て、生産効率、経済性の画から有利なものではないとさ
れている。

他方、この従来公知の半導体素子封止用樹脂組成物から
α線が放出されるということについては、それがこの種
の組成物に使用されているＶｇ力が天然の鉱石をそのま
まあるいはそれを溶融してから粉砕加工して作られたも
のであることから、この鉱物中に微量に含まれているク
ラｙ、　　）ツクムなどの放射性元素にもとづくもので
あると解明されている。したがって、この代替として現
在市販されている各種の合成シリカ、例えば四塩化けい
素を火炎加水分解して作った乾式Ｖ９力、水和けい酸ソ
ーダを塩酸で中和するか、水和けい酸ソーダを塩化カル
シウムと反応させて得た沈でんを塩酸で中和し水洗乾燥
して作る湿式シリカなどを使用することも検討されたが
、これらはいずれもその平均粒子径がｍμオーダーの微
粒子で比表面積も５０ゴ／を以上であり、これはまたそ
の内外表面に多数のシラノール基をもつものであるため
、これは放射性元素を含まないように高純度化すること
ができたとしても、これを有機樹脂に大量に充填するこ
とができず、したがって半導体素子封止用樹脂組成物に
利用することができないということが確認されている。

本発明はこれらの不利を解決した半導体素子封止用樹脂
組成物に関するもので、これは熱硬化性樹脂または熱可
塑性樹脂ｌＯＯ璽量部と合成石英粒子８０〜８００重量
部とからなることを特徴とするものである。

これを説明すると１本発明者らは前記したα線の放出に
よるソフトエラーと呼ばれている半導体素子の誤動作対
策について種々検討の結果、光ファイバー遍信用のファ
イバー材料にはウラン、トリウムなとの含有量が痕跡程
度の極めて微量しかないことを見ｔ’−／、これについ
てさらに検討の結果、例えばこの光フアイバー過信用の
ファイバー原料である合成石英インゴットを粉砕したも
の、あるいはけい素化合物の火炎酸化および／または加
水分解により生成した微粒状のνｇ力を成長させた、平
均粒子径がｏ、５−１００２ｍの合成石英粉を封止用樹
脂組成物のための充填剤として使用すれば所期の目的が
完全に達成されることを確認して本発明な完成させた。

本発明の樹脂組成物を構成する第１成分としての樹脂線
従来、との櫃の半導体票子封止用として使用される熱硬
化性樹脂または熱可塑性樹脂であればよく、これに紘例
えばシダコーン樹脂、エポキシ樹脂、エボキＶ−シヲコ
ーｙｅｔ脂などの熱硬化性樹脂、ボダフェニレンチルフ
ァイド樹脂などにＲはメチル基、エチル基、フェニル基
、ビニル基などの１価炭化水素基、Ｘはへロゲｙ＠子、
アルコキシ基などの加水分解可能な基）と式Ｒ，８１Ｘ
。

（ＲｌＸは前記に同じ）で示されるオルガノＶラン混合
物の共加水分解によって作られるものであり、これらは
鉛化合物によるＶラノール基の縮合反応、またはビニル
基含有ボｌｃｒキ夛ンとミ５１−Ｈ基をもつオルガノへ
イドロジェＶポ９Ｖａ＊チンとの白金系触媒による付加
反応によって硬化させるものが代表例とされ、前記した
エボキＶ−シリコーン樹脂については特開１ｉｓ１−１
１８７２８で開示されている。アルしニクム触媒により
硬化させるものなどが例示されるが、これは特にこれら
に限定されるものではない。

また、とのエポキシ樹脂はその１分子中に少なくとも３
個のエポキシ基を有するものが使Ｍｔ−れ。

これにはエビクロルヒドヅンとビスフェノール人や各種
のノボラック樹脂から合成されるもの　ｉＩ式エポキシ
樹脂、さらには臭素、塩素などの＾ロゲｙ原子を導入し
たエポキシ樹脂などが例示される。また、この樹脂の硬
化剤としてはジアミノジフェニルＩｆン、ジアミノジフ
ェニルスルフォン、メタフェニレンジアミンなどのアミ
ン系硬化剤、無水フタル酸、静水ビロメシット酸、無水
ベンゾフェノンテトラカルボｙ＠などの酸無水物系硬化
剤、あるいはフェノール−ノボラック樹脂、クレゾール
ノボラック樹脂などのように１分子中に２個以上の水酸
基なもつノボラック系硬化剤などのいずれも使うことが
できるが、これにはイミダゾールやその誘導体、３級ア
ミンの誘導体、ホスフィン系誘導体などの硬化促違剤を
添加してもよい。

さらに、この熱可塑性樹脂としてのボダフェニレンチル
ファイド樹脂は例えばｐ−ジクロロベンゼンとＮ−メチ
ルビａ９トンとの反応によって得られるペン（ｙｌｌを
硫黄原子で連結した、熱可閣性樹Ｉ１１よして紘最高の
１ｉｌｉ熱性をもつものであり。

このものは低ａｉｓ性、耐薬品性、難燃性という特性を
もち、すぐれた寸法安室性をもっているので前記Ｌｆｔ
ｖｓＪ　コ−ｙｌｌｊｌｗ、ｘｔｌ＊ｖ１１１１１１Ｊ
：ｒＲＩＩｇ’−半導体素子封止用として有用とされる
ものである。

なお、上記したこれらの樹脂はそれを本発明の組成物と
して使用する場合、この錬成物が特にα線の放出を防止
するというものでなければならないということから、こ
の原因となるような不純物をできるだけ除去しておくこ
とがよく、シたがってこれらは予じめ未反応単量体や加
水分解性のへロゲン、さらにはＮａ、五などのイオン性
不純物が一定限界以内となるように精製したものとする
ことがよい。

つぎに本発明の樹脂組成物を構成する８２成分としての
合成石英粉末はけい素化合物の高温処理で得られる微粉
状の二酸化けい素の溶融または戚まで低減させたものと
する必要がある。したがってこの原料とされるけい素化
合物は精留などの化学工学的手法で充分精製されるもの
でなければならない。また、けい素化合物は酸水素炎、
高屑妓プラズマ炎などによる高温Ｊ６１１で＃１４、加
水分解し、これによって二酸化けい嵩とするものである
から、このものは反応系中にガス体として、または噴饅
状の液体として供給し得るものでなければならず、これ
らの一点からこのけい素化合物としては式ａ’、ｌ１ｓ
ｉ　ｘ、−、（ここにＲ′は水嚢原子または１価炭化水
素基、Ｘは＾ジゲｙ原子、！ｎ紘０〜４の整数）で示さ
れるへロゲン化けい素が好ましいものとされる。このへ
ロゲン化けい素としては四塩化Ｇ＋イ＄　（Ｂｉｌ１４
）、）　！Ｊ　りｔ７　ｃｒ　＆ｆｆ　ン（Ｈ８１０１
，入モノＶラン（８１Ｈ４）、メチルトリクロロシラン
（Ｏ）ｉ、８１０１．３などが例示されるが、このけい
素化合物からの二酸化（すい素の製造は、そのガス状物
また線噴霧状液体を酸水素炎、プラズマ炎と共に耐火物
製の標的（＝吹きつけることによって行なわれる。ここ
に生成する二酸化けい素は微粉状であるので１本発明ｇ
二使用する石英粉末とするためＣ；ニこの回収した微粉
状の二酸化ζすいＪＩヲ溶融して合成石英インゴットと
したのち、これをＩＩ＃することが必要である。この粉
砕は合成石英インゴットを例えば弗酸で処理し、水洗し
乾燥してから、ショークラッシャーなどで粗砕し、つい
でボールミルなどで粉砕すればよい、また、この合成石
英粉末を得るには上記（：′Ｍける火炎処理６：より生
成した標的上の微粉状二酸化多少い素上で火炎％造反応
を所定時間継続してこの二酸化けい素を所定粒度Ｃ：な
るまで成長させたのち、この反応面を移動させて、この
成長面を冷却し、回収するようにしてもよい。

この合成石英粉末はその原料であるけい素化合物が充分
精製されたものである場合、ウラン、トリウムなどの放
射性元素をほとんど含まないものとされるが、これべそ
の粒子径が０．５μ島以下であるとこの有機樹脂への大
量配合が困難となるほか、これを配合した樹脂組成物が
高粘度となってその成形が困難となるし、これが１００
μ罵以上のときは金型のゲートが詰まって成形効率がわ
るくなるので、これ繻０．５〜１００．ｇ罵の範囲とす
ることがよい。

本発明の半導体素子封止用樹脂組成物に上記した有機樹
脂と合成石英粉末を配合すること（；よって得られるが
、この配合は従来公知の熱ロール。

ニーダ−、スクツ１−タイプのｓ’ａ混練機などｔ使用
して行えばよい。この合成石英粉末の配合量はこの組成
物の膨張係数を低くシ、これに良好な熱伝導性を付与す
るという見地からできるだけ多量とすることがよいが％
８００部以上の充填にこの組成物の成形性をわる（する
ほか、その機械的特性を劣化させるおそれがあり、その
５０部以下の配合ではその効果が十分に達成されないの
で、これは有機樹１１１１００重量ｓ（二対し合成石英
粉末５０〜８００重量゛部の４ｉｌ囲とすることがよい
。なＨｌこの組成物には必要Ｃ；応じ各種の添加剤、例
えば着色剤、難燃剤、離型剤を添加してもよいし、これ
にはさらにその流動特性を損なわない４罐で各種の煙霧
質充填剤、例えば煙霧質（／９力、煙霧質アルミナ、煙
霧質鹸化チタンの少量を加えてもよいが、これら（二つ
いてはその純度を充分６；吟味し、放射線元素がこれら
の添加＆＝よってもたらされないようにすることが必要
とされる。

上記した本発明の樹脂ＭＬ我物は、配合後適宜の形状に
成形されるが、これによる半導体素子の封止は従来公知
の注形成形、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形
のいずれでも行なうことかでさ、これによればα線の放
出（＝よるソフトエラーの発生が全くない樹脂封止され
た半導体素子ン容ｋＡＣ得ることができるという効果が
与えられる。

つぎに不発明の実施例をあげるが、例中における部はい
ずれも＊ｔＳＶ示したものである。

実施例１ （合成石英粉末の製造） 精製した四塩化けい素中に酸素ガス全バブリングさせて
、この酸素ガスｔ：四塩化けい素を伴流させ、これ？酸
水素炎バーナーからの火炎と共に石英製の標的上に吹き
つけ、この標的上に生成した微粉状の二酸化けい素を回
収し、これを溶融して合成石英インゴットを作った。

つぎＣ：この石英インボラトン５％の弗酸水溶液で処理
したのち、イオン交換水で水洗し、乾燥してかうショー
クラッシャーで粗砕し、ついでボールミルで２０時間粉
砕し、１００メツシユの篩で分級して１００メツシユ鋳
下（平均粒子径８声扉）の合成石英粉ン得た。なお、こ
の合成石英粉末についてそのウラン、トリウムの含有量
をしらべたところ、これは痕跡程度であった。

（封止用組成物の製造） １）グレゾールノボラツクエボキシ樹ｌ１ＩＥｌＯＮ１
２７３（テパ社製・商品名）１００部、フェノールノボ
ラック樹脂ＴＶ−２０９３（大日本インキ社製・商品名
）５０部および硬化促進剤２−フェニルイミダゾール１
部からなる工４キＶ樹脂組成物Ｃ二上記で得た合成石英
粉末３００部、離型剤ＯＰワックス（ヘキスト社製−商
品名）　１部、カーボンブラック２部、ｒ−グリシドオ
キシブロビルトヅメトキＶＶランＫＢＭ４０３（信越化
学社製争闘品名）１部を配合し、８０℃に加熱した８イ
ンチのロールで５分間加熱混練したのち、ｖ−ト状物と
して取り出し、粗砕して半導体素子封止用組成物−Ｉｔ
’作った。

２）有機基／Ｅｉｉ＠子ｘｌ、Ｑ５．メチル底／フェニ
ル基−１，２，けい素原子−二結合した水酸基力１４．
５％であるフェニルメチルボリシロキナン１００部Ｃ：
、上記で得た合成石英粉末２００部。

離型剤ステアリン酸カルＶウム（ＬＳ部、硬化触媒炭酸
鉛０．８部、安息誉酸１．５部を配合し、これを土偶と
同様Ｃ；迅通して半導体素子封止用組成物−■を作った
。

３）　ポリフェニレンサルファイド樹脂ライトｙｖ−１
（フィリップス社製・商品名）　１００部Ｃ：上記で得
た合成石英粉末２００部、ｒ−グリシドオキシプロビル
メトキシシランＫＢＭ　４０３（前出）５部を配合し、
へνＶエルミキサーで混合したのち、押出機でペレット
化して半導体素子対土用組成物−璽を作った。

４）上記の半導体素子封止用組成物−レニｇ４する合成
石英粉の代わ晦月二通常の半導体素子封止用樹脂の充填
剤として使用されている天然珪石を溶融して作った溶融
ＶリカＲＤ−８（タラモリ社製・商品名）を用いて同様
に５６理して半導体素子封止用組成物−■を作った。

（半導体素子封止用組成物の特性評価）上記で得た半導
体素子封止用組成物−Ｉ〜−■ご二ついてそのα線強度
、流動性、Ｉｉ！ｌ１１度、体積抵抗率を測定したとこ
ろ、下表のとおりの結果が得られ、組成物１−１は一線
強度が組成物■（；くらべて格段Ｃニラなく、諸物性に
ついても特に問題点のないことが８１認された。

実施例２ 精製した四塩化けい素ｔ−６０℃でガス化させ、これを
酸水系炎と共（：それから６０儒離した石英板（：吹さ
つけて、その加水分解（二より生成した微粉状シリカを
この石英板上Ｃ二析出させ、この反応を石英板の同一箇
所で１分間継続したのち、その反応面χ石英板上の他の
面に移し、冷却された反応面から結晶生長した石英粉を
石英棒で払い落して回収するという方法で連続的（：石
英粉の製造を行ない、平均粒子径が５０　、ａ＋ａであ
る石英粉を得た。

この石英粉Ｃ二ついてそのウラン、トリウムの含有量を
測定したところ、これは痕跡程度であり、これをフ二二
〃メチルポリシロキチンを主剤とした前例（＝おける半
導体素子封止用樹脂組成物−■（＝添加した合成石英粉
に代えて使用して得た樹脂組成物のα線強度も（ＬＯＯ
ＯＩ（Ｅ＃（Ｉｌｌ　　・ｈ　　であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、島硬化性樹脂または熱可塑性樹脂１（１重量部と、
   合成石英粉末５０〜８００重量部とからなることを特徴
   とする半導体素子封止用樹脂組成物 ｉ　合成石英粉末が合成石英インゴットを粉砕したもの
   である特許請求の範囲第１項記載の半導体素子封止用樹
   脂組成物 ３、合成石英粉末がけい素化合物の高温酸化および／ま
   たは加水分解で得られたシｇ力微粉末の成長により作ら
   れたものである特許請求の範囲１１１項記載の半導体素
   子封止用樹脂組成物４、合成石英粉末が０．５〜１（＄
   ０．ａｍの平均粒子径をもつものである特許請求の１１
   １１１１０項、第２項または第３項記載の半導体素子封
   止用樹脂組成物