JPS58218147A - 半導体装置を包封する方法および該方法によつて包封された半導体装置 - 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】 本発明は半導体装置を包封する方法および該方法で包封
された半導体装置に関する。より詳細に述べると、 本発明はエポキシ、硬化剤、触媒、離型剤、任意成分と
しての充てん剤（材ン、任意成分としての着色剤、任意
成分としてのカップリンク剤、および難燃剤系から成る
包封剤を半導体装置の周囲で熱硬化することから成る半
導体装置を包封する方法および該方法によって包封され
た半導体装置に関する。本発明において、難燃剤系は５
酸化アンチモン（Ｓｂ２ｏ５）および好ましくは反応性
タイプのハロゲンを含有する有機化合物（以下“ハロゲ
ンを含有する有機化合物”とい５ンから成る。

本発明においてハロゲン含有有機化合物は独立した配合
剤であり得るが、好ましくはエポキシあるいは硬化剤の
一部である。然しなから“反応性タイプ”とはエポキシ
拉１脂あるいは硬化剤の一部であるハロゲン含有有機化
合物のみならず、硬化後エポキシ樹脂と硬化剤の生成物
の中に化学的に配合される他のハロゲン含有有機化合物
ヶも意味する。ヌ、ハロゲン含有有機化合物は潤滑剤あ
るいは着色剤の如き他の配合剤の一部でもあり得る。

本発明はエポキシ成形コンノぞランド用の改良された難
燃剤系な使用することを特徴とする。ヌ、本発明は特に
エポキシノボラック成形コンパウンド９および加水エポ
キシ成形コンパウンドな×１象とするが、それに制限さ
れずエポキシアミンおよび・） 他のエポキシ成形コンノミラン、ドにも適用され得る。

−”、“、・ それ故、斯様な成形コンパウンド°で通常使用さゎ、エ
ポヤ、／。よ本、１１使Ｑ’、・鉢得、。一般に、多官
能価エポキシ樹脂、主としてエポキシ化フェノールノボ
ラックおよびエポキシ化クレゾールノボラックが使用さ
れる。ビスフェノールＡあるいはテトラフェノールエタ
ンのグリシジルエーテルあるいはジシクロインタジェン
ジオキシト１の様な他のエポキシもふされしい。従って
、用語“エポキシ”は通常の用語゛エポキシ樹脂”とし
て一般に理解されている高分子材料として理解されるべ
きではなく、２個以上の反応性オキシラン基を含む物質
として理解されるべぎである。

同様に、エポキシノボラック成形コンパウンドの場合、
通常使用されているタイプのノボラック硬化剤が本発明
で難熱性エポキシ成形コンパウンドとして使用される。

例えば、フェノールノボラック、クレゾールノボラック
およびビスフェノールＡ誘導体がふされしい。本発明で
このグループは広範な用語゛フェノールあるいは置換フ
ェノ−・、′ ルから誘専された≧□□プ脂として参照され、反応性フ
ェノール基に基　　ボキシ樹脂の硬化剤として通常使用
されるすべての斯様なコンパウンドな包含する。

エポキシ無水物成形コンパウンドの場合、本発明は特に
、上記の米国特許４．０４２．５５０および３．７８９
，０３８号に記載されている様にマレイン酸モノマーの
ポリ無水物および少くとも１個のアルキルスチレンモノ
マー（あるいはポリアンヒト９ライドとエポキシドのプ
レポリマーフを硬化剤として使用する包封剤に応用出来
る。本発明は、ヌ、“米国特許３，４６８，８２４号に
記載されているベンゾフェノンテトラカルボキシ２無水
叛ドライドおよび同３，３３６，２６０号に記載されて
いる無水物を硬化剤として含むエポキシ成形コンパラン
Ｆ４　Ｋも応用出来る。同様に、本発明の難燃剤系は種
々の用途に使用されているエポキシ樹脂と組み合せて使
用される硬化剤として他の無水物と共に使用される。

使用される硬化剤にふされしい種々の触媒を使用して本
発明の反応を促進させることが出来る。

この様な触媒は、例え［ＢＦ３、ヌタニッククロライド
、ＺｎＯ１２等の如き金属水酸化物ルイス酸：オクタン
酸第−錫等の如き金属カルボキシレート；α−メチルは
ンジルージメチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメ
チルアミノメチルフェノール、２、４．６−ドリノ（ジ
メチルアミノメチル）フェノール、トリエチルアミンお
よびイミタゾール誘導体等の如きアミンの様な塩基性お
よび酸性触媒である。これら触媒はエポキシおよび硬化
剤の総重量当り＃Ｊ０．１〜５．０重介パーセントの通
常の量が使用される。

離型剤、即ち潤滑剤が本発明で使用するエポキシ成形コ
ンパウンドに配合される。代表的なものはカルナノζワ
ックス；モンタン酸ワックス；ポリエチレンワックス；
ポリナト２フルオロエチレンワツクス；／リセロールモ
ノステアレート；カルシウム、亜鉛および他の金属ステ
アレート；パラフィンワックス等である。

多くの場合、本発明で使用するエポキシ成形コンパウン
ドは、好ましくは充てん剤（材）が配合され、そして少
くとも約５０Ｍ量％の充てん剤（材）な含むのがより好
ましい。充てん剤（材）はシリカ、炭酸カルシウム、ケ
イ酸カルシウム、酸化アルミニウム、ガラス繊維、クレ
イあるいはタルクの様な従来の充てん剤（利）の１種ヌ
は２種以上から成る。特に、シリカが主要成分である充
てん湘組成物が好ましい。主要光てん材としてのシリカ
と共に他の充てん剤（拐）を少量使用するのが好ましい
。又、本発明で使用するエポキシ成形コンパウンドの多
くはカーボンブラック、顔料、染料等の如き着色剤を含
有している。

又、本発明で使用する成形コンパウンドの多くは、湿潤
型り、的性質を向上させるためカップリング剤、特に周
知のタイプのシランカップリング剤を含んでいる。シラ
ンカップリング剤は一般式Ｒ−Ｓｉ　（ＯＲ）　３（こ
こで、「はアミノ、メルカプト、ビニル、エポキシある
いはメタアクリロキシの如き有機官能基を表わしそして
ＯＲはシリコンに結合している加水分解性アルコキシ基
を表わしている）で表わされることを特ｅｔ％する。好
ましいカップリング剤は米国特許第４．省４２，５５０
号および３．８４９，１８７号に記載し”である。

本発明の使用されるハロゲン含有有機化合物は如何なる
タイプのものでもよいが、反応性のタイプのものが好ま
しくそしてハロゲンとして塩素あるいは臭素な有し−て
いるのが好ましい。代表的なハロゲン含有有機化合物は
米国特許第４，０４２，５５０号に記載されていて、そ
の記載は本明細書に引用されていてそして特にハロゲン
化ビスフェノールＡおよびテトラブロモビスフェノール
Ａの如きビスフェノールＡの訪導体を含む。エポキシ樹
脂の一部として見なされるべぎ反応性ハロゲン化有機化
合物の例としてはテトラブロモビスフェノールＡのジグ
リシジルエーテルの如ぎハロゲン化樹脂のグリシジルエ
ーテルである。ハロゲン含有有機化合物は単独添加物で
あり得るしあるいは成形コンパウンドの有機コンポーネ
ント、特にエポキシあるいは硬化剤および潤滑剤あるい
は着色剤あるいは充てん剤（有機光てん剤）の如き有機
コンポーネントの１つあるいはそれ以上に含有され得る
。

術語”ハロゲン含有”とはハロゲンがコンポーネ１１ ントあるいはその先駆物質（モノマーの如き）のハロゲ
ン化な含む源からあるいはハロゲンが完全に除去されて
いない反応によりハロゲン含有モノマーの添加によりハ
ロゲンが存在する有機化合物を含むことを意味する。

硬化剤の一部として見なされるべき反応性ハロゲン含有
有機化合物の例はテトラブロモおよびテトラクロロ−７
タルアンノ為イドライＰの如きノーロゲン化アンハイド
°ライドである。テトラブロモビスフェノールＡおよび
他のハロゲン化モノマーは硬化剤、殊に、フェノールあ
るいは置換フェノールから誘導された硬化剤の一部と考
えられる。

本発明においては四酸化アンチモンあるいは三酸化アン
チモンより五酸化アンチモンがハロゲン含有有機化合物
の相乗剤として使用され得る。これは、五酸化アンチモ
ンが酸化剤として作用すると信じられて尤・た従来技術
の観点からは特に驚くべきことヤある。

本発明で使用する五酸化アンチモンは如何なる形でも利
用出来る。パ好ましくは、米国特許第３．８６０，５２
３号に記載されている様にコロイド状の五酸化アンチモ
ンが使用される。この様な物質はしばしばアルカリアン
チモネートコンプレックスおよび水および五酸化アンチ
モン自身を含む。

本発明で使用する成形組成物は通常の方法で製造され得
る。例えば、配合剤は微粉砕され、乾燥混合されそして
それから熱示差ロールミルに圧縮され次に造粒化される
。より一般的には、配合物は微粉末として製造されてエ
クストルーダーの如き配合装置に直接供給されるかある
いは原料物□質のプレミックスとして製造される。若し
も最初の成形物に全配合物が存在しないならば残余の配
合物は圧縮工程の前かその最中に添加され得る。圧縮化
は、微粉末の場合、例えばプレフオーマ−あるいはコン
パイニングミルによる機械圧縮により可能でありそして
、微粉末、直接供給ある（・はプレミックスの場合エク
ストルーダーあるいは示差ロールミルによって可能であ
る。又、全部の配合剤を含まない（プレフォームおよび
粒状形状）の如ぎプレミックスあるいは圧縮成形物を同
様のあるいは異った形状の残余の配合剤と共に系中の最
終モールド中に供給することも出来る。本発明＆１斯様
な成形コンパウンドのための改良された難燃剤系な使用
することに特徴な有するから、如何なる物理的形状のコ
ンパウンドあるいは２つあるいはそれ以上の配合剤の系
も含むと理解されるべきである。２つ以上の配合剤を使
用する場合、一つはエポキシを他方は硬化剤を含むべき
である。好ましくは、充てん剤（材）の一部がこれらの
配合剤に存在し、目つ触媒が硬化剤配合剤中に存在して
エポキシの接触的ホモ重合を回避することである。

これらの組成物は適当な温度および圧力を適用する事に
よって種々の物品に成形される。例えば。

本発明で半導体を包封するための条件は温度約１４９〜
２０４℃（約３ｏｏ〜４ｏｏ６Ｆ）、好まシ＜ハ約１７
７〜１９１℃（＋ｈ３５０〜３７５’Ｆ）の範囲、圧力
約２８〜１０５均／ｃｒＩＬ２（４ｏｏ〜１．５００　
ｐｓｉ　）、好ましくは約６５〜６３ｋｇ／ｃＩＩＬ２
（５００〜９００．ｐｓｉ）の範・囲、時間約３０〜１
２０秒、好ましくは６０〜：′：□９０秒の範囲である
。

町 数個取金型を併ったトランスファー成形機の様な適当な
成形装置が使用され得る。

種々の配合剤の割合は巾広く変えられる。一般に、ノボ
ラック硬化剤に対するエポキシ比は、オキシラン：反応
性ヒドロキシの比が約０．８および約１．２５の間にあ
る様な範囲にある。同様に、エポキシ対無水物硬化剤の
比はオキシラン基対無水物均等物の比が約１７〜約１．
０、好ましくは約１．２５〜約１．１１である様な範囲
にある。

使用される触媒が如何なるものであってもエポキシ成形
コンパウンドが成形条件下で硬化するのに十分なレベル
で適用される。通常、約０．１〜約５重量％の量のエポ
キシ及び硬化剤の組み合せで十分である。モールドを離
型するのに十分な量そして、しばし、包封半導体装置の
湿潤電気的物性を改良するのに十分な量の離型剤が使用
される。

全組成物重量当り約０．０１〜約２％、好ましくは約０
．２〜約１％の潤滑剤な使用し得る。

７ 充てん剤（材）Ｔ量は全組成物００〜約８０％で変化さ
れ得る。　ましくは、充てん剤（材）−。

は全組成物の５ｏｒｎ％以上、より好ましくは全組成物
の約５５〜約７５重量％の範囲である。ヌ、好ましくは
、全組成物の約５５〜約７５重量％がシリカ充てん材で
ある。着色剤を使用する場合は、仲常包側１装置に希望
する色、多くの場合黒を与えるのに十分な量が使用され
る。湿潤電気的物性を与えるのに十分な量、好ましくは
組成物総重量当り約０．０５〜２％、より好ましくは約
０．２〜０．５％のカップリング剤、特にシランカップ
リング剤を使用する。

本発明は上述の配合剤に制限されないで難燃剤の難燃性
を低減しない他の配合剤も含み得る。従って、５酸化ア
ンチモンの葡より少量の６酸化アンチモンおよび４ｆ！
！化アンチモンをはじめとして他の有機あるいは無機物
質が上述した条件下で添加され得る。

以下に実施例および比較例を掲げ本発明をより具体的に
説明する。“部”は特にＶＢｌりのない限り重量規準の
それである。

実施例１〜６　および　比較例４〜９ エポキシ包封剤を表−１に示した処方によって製造した
。フオーミュレーション１．４および７、同２．５およ
び８同６．６および９は使用している酸化アンチモン（
および一定の総無機レベルに達するために使用したシリ
カレベル）を除いては各々実質的に同じである。フオー
ミュレーションの３グループは、フオーミュレーション
１．３．４．６．７および９の臭素什グリシジルエーテ
ルで供給されるエポキシ均等物を補うためのエポキシ樹
脂および硬化剤の量の点において異る。特に、シランカ
ップリング剤以外の全配合物は適当なサイズの磁気ボー
ル内で秤量し１時間粉砕した。ついで、シランカップリ
ング剤な添加して更に３時間粉砕を続けて微粉砕された
均質な粉末状生成物を得た。

ついで、この粉末を加熱された示差ロールミルでシート
に成形した。冷却後、このシートを磨砕してハンマーミ
ルで均一な粒状生成物にした。

これらの配合剤のアイデンテイーは下記の通りである： １、軟化点（ＡＳＴＭＥ−２８）　６　′７−７６℃お
よびエポキシ当量２００〜２２２のエポキシクレゾール
ノボラック樹脂。

２、軟化点（：）二ラン）５５〜６５℃、エポキシ当量
３５０〜４５０および臭素５０重量％のテトラブロモビ
ヌフェノールＡグリシジルエーテル樹脂。

６、軟化点（：５ユラン）７０〜８０℃、エポキシ当量
４５０〜４７０および臭素５０重量％のテトラブロモビ
スフェノールＡ／リシジルエーテル樹脂。

４、テトラブロモビスフェノールＡ０ ５、　　ｍ脂分子当りフェノール基の平均１’Ｒ１０個
の固体フェノールノボラック樹脂。

６、　２，４．６−）リス（ジメチルアミノメチル）フ
ェノール。

Ｚ　平板状酸化アルミニ、ラム。

８、結晶シリカ（水晶）粉末。

９、　カーボンブラック。、・、。

１０、シラン３−　（２，３も；キシプロポキシ）プロ
ピルトリメトキシ−０１：、、。

１１、市販のコロイド状５縁・化アンチモン（５酸化ア
ンチモン８６％および残部が水とアルカリ金属化合物か
らなりアンチモネートコンプレックスとして存在してい
ると考えられる） ２０個の１４リード７４００　ＴＴＬ回路な２０個の金
型モールドに包封剤で包封した。各包封剤を８２−９３
℃（１８０〜２００’Ｆ）に予熱してモールド温度１７
６．７℃（６５０下）、モールド９圧力４２．２　ｋｇ
／ｃＷＬ２（６００ｐｓｔａ）およびサイクル時間７５
秒の条件で成形した。包封された装置はすべて１７５℃
で２時間後加熱した。ついでこれらの装置ナトリミング
し、整形し７４００ＴＴＬ回路で確立されている標準電
気的および機能的規格に関するアクセプタビリティ−を
テストした。１７〜２０の装置はそのままにして規格に
充たない装置は餘去した。ついでこれらの装置を強制熱
対流炉で２００℃でエージングして除去された破損装置
と共に周勘的にテストした。この点で目立った破損は主
として媒芥変数的なものであった。結果な、：：・１ 表−２に示す。：′＞ □　、亡 実施例１および比較例４および７の硯化された包封剤の
物性をＵＬ−９４（０，１６ｃｒｒＬ（１／１６インチ
）〕およびＡＳＴＭ　Ｄ　１５０に従って６１す定した
。これら６つのサンプルは総燃焼時間１５．１１．５お
よび１９秒でＵＬ−９４によりＶ−ＯＫ評価される。

１００Ｈｚでの電気的性質（湿潤および乾燥誘電率およ
び誘１ト損失）は実が１ｊ例１および比較例Ｃ４および
Ｃｆ）物質で実質的に同じであった。他の物理および一
１気的性質な更にテストした所５酸化アンチモンな異っ
た包封剤は６酸化アンチモンあるいは４酸化アンチモン
な異った包封剤と実質的に均等な効果を与えた。本発明
は他の物理的および電気的性ｐテストでも良い性能を示
すことが期待される。

実施例　１０−１２ 実施例１−６を、表−６に示した配合比で配合剤な使用
してくり返した。各実施例で樹脂成分（Ａ）および硬化
剤成分（Ｂ）は別々に調製した。

これらの混合物はエクストルーダーで別々に造　・粒さ
れついで配合剤ＡおよびＢが最終組成物を与える比率で
スクリュープレヒーター内で混合される。形成された包
側装置は実＃ｉｆ！／ＩＪ１〜３に示したと同様の高温
安定性な有していることが期待される。

表−２ 包封剤　　　１　　　２　　　３　　　０４　　　　ｃ
５装置の数　　１７　　　１７　　　１９　　　２０　
　　　１９破損（％） １４日　　　ナシ　　　ナシ　　　　１５．６　　　　
９５．０　　　　　５．３１６日　　　　５，９　　　
５．９　　　１５．６　　　　Ｉ　ＤＯ４２，１１８日
　　　１１．８　　　５．９　　　１５．６　　　　　
　　　　　９４．７２０日　　　２９．４　　　３５゜
３　　　１５．６　　　　　　　　　１００２２日　　
　６４．７　　　４７．１　　　２１−１２４日　　　
７０，６　　４７．１　　　３６．８２６日　　　８２
，４　　　７０，６　　　４２．１２８日　　　９４，
１　　　９４，１　　　４７．４３０日　　　９４．１
　　１００　　　　８４．２３２日　　１００　　　　
　　　　８９．５３４日　　　　　　　　　　　　　１
０００６　　　　　　０７　　　　　０８　　　　　　
０９１８　　　　　　１７　　　　　１７　　　　　　
１９ナシ　　　　　　ナシ　　　　　ナシ　　　　　　
ナシナシ　　　　　９４，１　　　　７０．６　　　　
　９４．７６１．１　　　　１００　　　　　９４．１
　　　　１００９４．４　　　　　　　　　　　１００
００

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　　エポキシ、フェノールあるいは置換フェノール
   から誘導された樹脂、カルボン酸無水物およびアミン硬
   化剤から選択された硬化剤、触媒。 離型剤、任意成分としての充てん剤（材）、任意成分と
   しての着色剤、任意成分としてのカップリング剤および
   １つあるいはそれ以上の他の配合剤を含み得る難燃剤系
   から成る混合物から成る熱硬化性エポキシ成形コンパウ
   ンドが半導体装置を囲むモールド９内で液状で硬化され
   る半導体装置を包封する方法において：該難燃剤系が５
   酸化アンチモンおよびハロゲンを含有する有機化合物か
   ら成ることを特徴とする方法。 ２、硬化剤がフェノール系ノボラックである特許請求の
   範囲第１項ｉ己載の方法。 ３、硬化剤が無水物である特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ４、　　硬化剤がマレインモノマーのポリ無水物で少く
   とも１個のアルキルスチレンモノマーあるいは該ポリ無
   水物のプレポリマーおよびエポキシ樹脂である特許請求
   の範囲第３項記載の方法。 ５、エポキシ成形コンパウンドが少くとも約５０重量％
   の無機充てん材を含む特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ６、無機充てん拐がシリカを含む特許請求の範囲第５項
   記載の方法。 ７、エポキシ成形コンパランＦが約５５〜約７５重量％
   のシリカを含む特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８、エポキシ成形コン／リンＶがシリカカップリング剤
   を含む特許請求の範囲第５項記載の方法。 ９、エポキシ成形コンパウンドが （ａ）　　約１〜５０重量％のエポキシ：（ｂ）　　約
   １〜４０重量％のフェノールあるいは置換フェノールか
   ら誘導された樹脂硬化剤；（ｃ）　　該エポキシ樹脂と
   該硬化剤の間の反応に効果的な量の触媒； （ａ）　　硬化され包封された装置をモールドから離型
   するために効果的な倉の離型剤；および（ｅｌ　　（１
   ）（ａ）（ｂ）および（ｅｌの組み合せの総軍ｉｉ、ｓ
   り約１〜２０％の５酸化アンチモンおよび（２）仏）（
   ｂ）および（ｅ）の組み合せの総重量当り約０．５〜１
   ５％のハロゲンを供給するのに十分な量の１種以上の成
   分を含有し得るハロゲンを含有する有機コンパウンドか
   ら成る難燃剤系 から成る特許請求の範囲第１項記載の方法。 】０．エポキシがエポキシ成形コンパウンドの重量の約
   ５〜２５％；フ、、ラノールあるいは置換フェノールか
   ら誘導された樹脂硬化剤がエポキシ成形コンパウンドの
   重（量の約５〜２０％そしてエポキシ成形コンパラ３　
   ト−が更に約５０〜約８５重景％の充てん剤（材）を含
   む１１４許請求の範囲第９項記載の方法。 】】、ハロゲンを含有する有機コンノミランＰがテトラ
   ブロモビスフェノールＡである特許請求の範囲第９項記
   載の方法。 】２．ハロゲイを含有する有機コン／リントがテトラブ
   ロモビスフェノールＡのジグリシジルエーテルである特
   許請求の範囲第９項言已載の方法。 】３．ハロゲンを含有する有機コンノミランドが反応性
   タイプである特許請求の範囲第９項記載の方法。 １４、ハロゲンを含有する有機コンノぐランドがエポキ
   シ樹脂の一部である特許請求の範囲第１３項記載の方法
   。 １５、ハロゲンを含有する有機コンパウンドがフェノー
   ルあるい畔置換フェノールから誘導された樹脂硬化剤の
   一部である特許請求の範囲第１６項記載の方法。□、１
   ； １６、ハロゲンをポ有する有機コンパランＰが反応性タ
   イプであｔ”４許請求の範囲第１項記載の方法。　　　
   　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１１７
   、ハロゲンを含有する有機コンパウンドがエポキシ樹脂
   の一部である特許請求の範囲第１６項記載の方法。 １８、ハロゲンを含有する有機コンパウンド９が硬化剤
   の一部である特許請求の範囲第１６頓記載の方法。 １９、半導体装置が処理されたシリコーンウェファ−で
   ある特許請求の範囲第１項記載の方法。 ２０、半導体装置がトランジスター、ダイオードおよび
   集積回路から成る群から選択される％許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ２］　、（ａ）　　約１〜５０重量％のエポキシ；（ｂ
   Ｊ＆＋１〜４０重量％のフェノニルあるいは置換フェノ
   ールから誘導された樹脂硬化剤； （Ｃ）　　エポキシ樹脂と硬化剤の反応のための効果酌
   量の触媒； （ａ）　　硬化された成形コンノウンドをモールドから
   離型するための効果的量の離型剤：（ｅ）　　（１）　
   　（ａ）（ｂ）および（ｅ）の組め合せの重量当り約１
   〜２０％の５酸化アンチモンおよび（２）　　（ａ）（
   ｂ）および（ｅ）の組み合せの重量当り約０．５〜１５
   ％のハロゲンを供給するのに十分な量の１あるいはそれ
   以上の他の成分を含み得るハロゲンを含有する有様コン
   パウンドの難燃剤系 から成るエポキシ成型コン／々ウンドで包封された半導
   体装置。