JPS58196040A - 半導体素子用封止樹脂 - 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】 この発明は、ダイオード、トランジスタ、ＩＣ２ＬＳＩ
、超ＬＳＩなどのいわゆる半導体素子用の封止樹脂に関
するものである。

従来、半導体素子を低圧トランスファー成彩法により樹
脂封止する場合におい゛Ｃ１無機材料から成る半導体チ
ップおよびリードフレームと樹脂の間の熱膨張係数の差
が大きいため、温度変化によりひずみを生じて応力が発
圧し、封止素子の信頼性を低下させるばかりでなく、甚
しい場合にはクラックを生じ、製造の歩積りの低下を来
し′Ｃいた。

とくに工ｌキシ系樹脂では、通常１５０〜１９０”Ｃの
範囲の温度で成形を行うため、成形後常温まで放冷させ
る間に、半導体千ツブに比べて熱膨張係数の大きい樹脂
が相対的に熱収縮を起し、その結果、この樹脂で封止さ
れた半導体チップが応力ひずみを受ける。このような応
力ひずみは、半導体素子の特性や信頼性を低下させるば
かりでなく、割れやクラックを生じる場合もあった。

この応力ひずみを減少させるために、従来の半導体素子
封止用樹脂には、適当な無機質充填剤が加えられ°Ｃき
た。無機質充填剤を添加すると、封止樹脂の熱膨張係数
がその添加量に比例して低下し、半導体チップに近づく
という利点があった。

しかしその反面、有機質樹脂の間に無機質充填剤が混入
されるため、有機質樹脂と無機質充填剤という２種類の
異質物質間の界面を生じ、この界面を通じて水分が浸入
し、不良発生・の原因となつＣいた。

一方、半導体素子の高密度化・高集槽化が進むにつれて
、α線によるソフトエラーが問題になってきた。これは
、半導体素子封止用材料中に含まれているα線および宇
宙線に含まれているα線によつ°Ｃ，メモリー機能を有
する半導体素子のメモリーの反転が起る現象であり、こ
の誤動作の発生を防ぐため、α線含有量の少ない封止用
材料が求められるようになつＣきた。無機質充填剤は、
有機樹脂に比べ；Ｃトリウム、ウランなどのα線源とな
る物質の含有量が多いことが知られ°Ｃおり、その改善
が急務となつＣきた。

この発明は、上述の諸欠点を解決した全く新しい半導体
素子用封止樹脂に関するものである。

この発明の骨子は、従来使用されＣきた無機質充填剤の
代りに、有機高分子充填剤と無機質充填剤の両省を併用
する点にある。有機高分子材料中に不純物として含まれ
ているトリウム、ウランなどのα線源となる物質の含有
量は、無機質充填剤に比べＣ著しく少ないので、有機質
充ψ剤の使用によって上述のα粒子によるソフトエラー
を著しく減少させることができ、しかも有機樹脂とその
本質におい゛Ｃ類似の物質であるので、前述の両者の界
面を通じての水分の浸入を著しく減少させることができ
る。また、有機高分子を充填剤と無機近い熱膨張係数を
もつ“Ｃいるので、応力ひずみによる信頼性の低下や、
割れやクラックの発生を著しく減少させることができ、
きわめ°Ｃ信頼性の高い半導体累子をつくることができ
る。

この発明の利点としては、 ＋１）　　α粒子によるソフトエラーの防止（２）　　
充填剤／マトリックス樹脂界面からの水分の浸入の防止 （３）半導体チップと封止樹脂の［ム１の応力ひずみの
発生の防止 が挙げられる。

この発明に用いられる有機樹゛脂としては、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂、シリコーンエポキシ樹脂などが挙
げらｎ、エポキシ樹脂はさらに酸無水物硬化系、アミン
硬化系、フェノール樹脂硬化系に大別されるが、もとよ
りこれらに限られるものではない。

有機高分子充填剤とし′Ｃは、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル樹層、フェノール樹膠、メラミン樹脂、ユリ
ャ樹脂、ポリアミノビスマレイミド（ＡＢＭ）樹脂など
が挙げられるカタ、これら暑こ限られるものではない。

その特１１［よ熱膨張係数力；低い点にあり、架橋密度
の高−）もの、芳香環、異節環を多く含む構造のものが
望まし０゜ この発明に用いる有機高分子充填剤（よ、あら力）しめ
重合・粉砕して作ることができるので、低圧トランスフ
ァー成形法には通常適用できなし）ような物性をもつ樹
Ｉｌｌを用いることができ、例１えＣよに粘度の樹脂、
高温・長時間硬化を要する樹ＩＩ旨なども（炉用できる
。

この発明に用いる無機質充填剤としＣ（え、シ１〕力粉
末、溶融シリカ粉末、アルミナ粉末、炭酸カルシウム粉
末、クレー粉末、タルり粉末、ケイ酸ジルコニウム粉末
などが挙げられるが、これら鉦こ限られるものではない
。これらのうち、シリカ粉末、溶融シリカ粉末、アルミ
ナ粉末など力；好ましく用いられる。

以下、この発明を実施例を挙ζず′Ｃ詳しく説明する。

まず、この発明に用いる有機高分子充填剤の製造例を示
す。

製造例　１ フェノールとホルマリンを酸触媒下で反応させ′Ｃ１ノ
ボラックフェノール勧脂を得た。この樹脂に４％の・＼
キサメ千レンチ［ラミンを加え°（加熱硬化させＣ得た
硬化フェノール樹脂をジェットミルで粉砕し゛Ｃ，Ｃエ
フエノール填剤を得た。

製造例　２ メラミンとホルムアルデヒドをアルカリ性で反応させて
柑られた・＼キサメチロールメラミンを酸触媒下で重合
させて、メラミン樹脂を得た。これをジェットミルで粉
砕して、メラミン系充填剤を得た。同様にユリャとホル
ムアルデヒドの反応物からユリｔ−Ｗ　ｔＪ＃系充填剤
を得た＊造例　８ トリグリシジルイソシアヌレートと無水メチルナジック
酸をアミン系促進剤の存在下で反応させて得たエポキシ
樹脂硬化物を振動ミルで粉砕して、エポキシ樹脂系充填
剤を得た。

製造例　４ ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とトルエンジイソシア
ネートを触媒存在下で反応させて得たエポキシ樹脂硬化
物をジェットミルで粉砕しＣ、エポキシ樹脂系充填剤を
得た。

製造例　６ Ｎ−（８−カルボキシフェニル）トリメリットイミド、
トリメリット酸無水物、４．４’−ジフェニルメクンジ
イソシアネートから成るポリアミドイミドをジェットミ
ルで粉砕して、ポリアミドイミド樹脂系充填剤を得た。

製造例　６ ビスマレイミドを触媒存在下で重合させ°Ｃ得られるポ
リアミノビスマレイミド（ＡＢＭ）樹脂をジェットミル
で粉砕して、ＡＢＭ樹脂系充填剤を得た。

次に、この発明の実施例と比較例を以下に示す。

実施例　１ フェノールノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラ
ック樹脂、イミダゾール系硬化促進剤。

離形剤、難燃化剤、カップリング剤、流動パラフィン、
カーボンブラック、製造例６で作ったＡＢＭ樹脂、／溶
融シリカ＝１／ｌの比率の充填剤から成る封止樹脂を用
い“Ｃ，トランスファー成形法によ１）ＭＯ３形ＩＣ素
子をモールド処理した。この樹脂封止半導体素子につい
°Ｃ，プレッシャークツカー試験（２気圧の水蒸気中で
の劣化試験）を行った結果を表１に示した。この評価に
おい°Ｃ，アルミ電極の腐食による断線およびリーク電
流の許容値以上への上昇によって不良と判定し、被評価
個数中の不良個数でのその結果を示した。尚、ここで用
いた封止樹脂中の充填剤含有率は６９重通％であった。

実施例　２〜６ 製造例１〜６でつくった有機高分子充填剤と表１に示す
無機質充填剤から成る充填剤を用い、実施例１に準じた
方法でＭＯＳ形ＩＣ素子をモールド処理した。この封止
素子のプレッシャークツカー試験結果を表１に示した。

尚、それぞれについ゛Ｃ充填剤含有率が重量％で示され
°Ｃいる。

比較例　１ 実施例１の充填剤の代りに同じ重量の溶融シリカ粉末を
用いた封止樹脂を使つ′Ｃ１実施例１と同様の方法でＭ
Ｏ５形ＩＣ素子をモールド処理した。

この封止素子のプレッシャークツカー試験結果を表１に
示した。

表１から明らかなように、仁の発明による有機／無機併
用充填剤を用いた封止素子の万が、従来のものに比べＣ
遥かに耐湿性がすぐれＣいることがわかる。

実施例　７〜１２ 製造例１〜６でつくった有機高分子充填剤と無機質充填
剤から成る充填剤を用い、実施例１に準じた方法で６４
ＫＲＡＭ素子をモールド処理した。

この封止素子のソフトエラー頻度を表２に示した。

充填剤含有率は重量％で表わしＣいる。

比較例　２ 比較例１に示した封止樹脂を用い、これに準じた方法で
８４ＫＲＡＭ素子をモールド処理した。この封止素子の
ソフトエラー頻度を表２に示した。

表２から明らかなように、この発明による有機／無機充
填剤を用いた封止素子の方が、従来のものに比べ°Ｃは
るかにソフトエラーが少ないことがわかる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 充填剤として有機高分子充填剤と無機質充填剤を併用し
   た有機樹脂から成る半導体素子用封止樹脂。