JPS5875853A - 樹脂封止型半導体装置 - 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、樹脂封止型半導体装置に関し、更に評しくけ
、耐ｌ１４！！！および高温電気特性罠優れた樹脂封止
型半導体装置に関する。

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）、）ランジスタ、ダイオード
郷の半導体素子を、外部雰囲気中機械的衝撃から・保護
するために、熱硬化性樹脂を用いて封止して成るｔので
ある。

半導体素子の封止技術として、従来は、金属やセラ櫂ツ
クス等を用いるハーメチック封止が採用されていたが、
最近で拡、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。

かかる中導体封止用樹脂として社、大量生産に適する低
圧トツｙスファ成形法に使用可能な、低圧成形用工／命
シ＊ｍｍ成物が一般に広く使用されている、しかしなが
ら、例えば、工がキシ樹脂、ツメフック型フェノール樹
脂硬化剤、イ叱メゾール硬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温雰囲気下で使用また紘保存
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。

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丸めに、水分が外部
雰囲気から封止ｌｌ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
浸入し、半導体素子の表面にまで到達する。

この水分と封止樹脂中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
岬の腐食による不＆を発生する。

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。

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ＭＯ８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１！＃に著しく多発す
る不要として、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シ
発生するものと考えられる。

従来の樹脂封止型半導体装置は上記した欠点を有するも
のであるために、その改頁が求められていた０本発明は
、かかる欠点を解消せんとしてなされたものであシ、そ
の目的は、優れた耐湿性および高温電気特性を有する樹
脂封止型半導体装置を提供するにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究ｔ−重ね
た結果、イミダゾール等の硬化促進剤が上記欠点を形成
する主要因であることを解明した。

そして、半導体を封止する樹脂体の成形材料として、次
に示すエポキシ樹脂組成物を使用することにより、半導
体装置の耐湿性および高温電気特性が向上することを見
出し、本発明を完成するに到った。

即ち、本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導体素子と
該半導体素子を被覆する樹脂封止体とを具備して成る樹
脂封止型半導体装置において、前記樹脂封止体が、 （＆）　　エポキシ樹脂１７０〜３００を有するノーラ
ック臘エポキシ樹脂。

し）ノＩフック型フェノール樹脂、 （ａ）　　有機ホスツイン化合物、 （ｄ）　　不飽和脂肪酸アミド化合物 および 伽）無機質充填剤 を含むニーキシ樹脂組成物の硬化物でおることを特徴と
するもＯ″′ｅある。

以下において１本発明を更に詳しく説明する。

本発明に係ゐ工４キシ樹脂組成物は、次のものから成る
。

本発明において使用されるエポキシ樹脂は、ニーキシ尚
量が１７０〜３００の値を有するノがラック澄工／中シ
樹脂であれば、いかなるものでも使用可能であ夛、例え
ば、フェノールツメラック屋エポキシ樹脂、クレゾール
ノＭｚ）ツク聾工／中シ＊ｍ、ハロｒン化フェノールノ
がラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。かかるエポキ
シ樹脂゛は、１種％しく１１２種以上のものを混合して
用いることがで１ｋ、ｊＥＫ、これらに他のエポキシ樹
脂を混合して用いてもよい。他のエポキシ樹脂としては
。

例工ば、ビスフェノールＡ重エポキシＷａ等のグリシジ
ルエーテル型工ｆキシ樹脂、グリシゾルエステル型工ｆ
キシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、線状脂肪
族工４キシ樹脂４ｆｉｒｌｌ１式エポキシ樹脂、複素環
式１４キシ樹脂、ハロｒン化工４キシ樹脂等が挙げられ
、これらから選ばれた１種もしくは２種以上のものを、
ノーフック型工４キシ樹脂に対し、５０重量−以下の量
で配合することができる。筐九１本発明において使用さ
れゐ工ｌキシ樹脂は、樹脂中に！！Ｉｌ存する塩素がア
ルンエクム電極等の腐食劣化の原因のひとつとなる良め
に、含有される塩素イオンｔｉ　１０　ｐｐｍ以下、加
水分解性塩素ｔｉＯ，１重量−以下のものであることが
望ましい。

本発明において硬化剤として使用されるノーラックｆＪ
フェノ−に＠脂としては１例えば、フェノール性がラッ
ク樹脂、クレゾールノ？ツツク樹脂、−ト ｔｅｒｔ−プチルフェノールノがラック樹脂、ノニルフ
ェノールノがフック樹脂等が挙げられ、これらから選ば
れた１種もしく拡２種以上の％Ｏが使用される。かかる
ノＩラツタ［１フ工ノール＊ｍｔｉ。

成形時における流動性等の作業性を考慮すると、その軟
化点が６０〜１２０℃の範囲内にあることが好ましく、
マた、低分子量の７工ノール成分は樹脂特性劣化の原因
となることから、常温における水可溶性のフェノール樹
脂成分量が３重量−以下であることが好ましい。

ノーラック１１フエノール樹脂の配合量は、ニーキシ樹
脂中の工Ｉキシ基の量との関係から適宜選択することが
望ましく、フェノール樹脂のフェルノール性水駿基の数
とエポキシ樹脂の工４キシ基の数の比が０．５〜１．５
０範Ｉ！ＩＫあることが望ましい。

フェノール性水酸・基数／ニーキシ基数の比が０．５未
濃、或いａｉ、ｓを超えると、反応が充分に進行せず、
硬化物Ｏ特性が低下する。

本発ＹＡにおいて使用される有機ホスフィン化合物は、
硬化促進剤としての機能を有するものであシ、かかる化
合物゛門配合せしめることにより、半導体装置の耐湿性
および高温電気特性の向上がもたらされる。

このような有機ホスフィン化合物は１次記一般Ｒ□−ｐ 犬・畠 〔式中、＆、Ｒ１および鳥は、同一で４ｈ異なってイテ
モよく、体素原子、アル中ル基、ツェニル基、トリル基
等のアリール基、シフ四ヘキシル基等のシクロアルキル
基等で示される基を真ゎす、ま九１式 （式中、Ｒはアルカンを表わし、Ｒ′およびＲ＃は。

同一でも異なっていてもよく、水素原子、プルキル基、
フェニル基、トリル基勢の７リール基。

シクロヘキシル基等のシクロアルキル基を表ゎす、九だ
し、Ｒ′およびＲ′が水素原子の場合を除＜、） で示される基のように有機ホスフィ／を含む有機基であ
ってもよい、九だし、爬、−およびＲ。

がすべで水素原子である場合を除く、〕で示されるもＯ
でＩｈ夛１例えば、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１１１１（１）ＩＩＥ　３ホスフ
ィン化合物、ブチルフェニルホスツイン、ジフェニルホ
スフィン等の第２ホスフィン化合物、フェニルホスフィ
ン、オクチルホスフィン等の第１ホスフイン化合物、お
よびビス（ジフェニルホ、Ｘ７（／）メタン、１，２−
ビス（シブエエルホスフイノ）エタン等の第３ビスホス
フィン化合物が挙げられ、これらから成る群より選ばれ
る１種もしく紘２種以上のものが使用される。

これらの中でもアリールホスフィン化合物を使用するこ
とが好ましく、とりわけ、トリフェニルポスフィン等の
トリアリールホスフィンが最も好ましい。

かかる有機ホスフィン化合物は、工Ｉキシ樹脂およびフ
ェノール樹Ｍの総量に対して０．００１〜２０重量−の
量で配合することが好ましく、特に好ましくは、０．０
１〜５重量−である。

本発明において使用される不飽和脂肪酸アミド化合物は
、有機ホスフィン化合物との相互作用によって、有機ホ
スフィン化合物単独使用の場合よｐ半導体装置の耐湿性
および高温電気特性をよル一層改善することを目的とし
て使用されるものである。かかる不飽和脂肪酸アミド化
合物として社。

例えば、アクリル酸アミＰ、メタクリル酸アンド。

ビニル酢酸アｔ　Ｐ、−ル々トレイン酸ア々ド、オレイ
ン酸ア建ド、エイコセン酸ア電ド、エルカ酸アミド、エ
ライジン酸アミド、トランス−１１−エイコセン酸アミ
ｙ、トランス−１３−トコセン酸ア建ド、２．４−ヘキ
ｔジエン酸アｔド、ジアリル酢酸アンド、リノール酸ア
建ド、リルン酸ア建ド、リシノール酸アｔ　Ｐ、プロピ
オール酸ア擢ド、ステアロール酸ア建ド、ペヘノール酸
ア建ド、マレイン酸アずド、フマル酸ア建ド、イタコン
酸アミド、エチレンビスオレイン酸ア建ド、エチレンビ
スエイコセン酸ア＜　Ｆ、エチレンＶスエルカ酸ア電ド
等が挙げられ、これらから選ばれた１種もしくは２種以
上のものが使用される。

上記不飽和脂肪酸アミド化合物は、エポキシ樹脂および
フェノール樹脂の総量に対して０．０１〜２０重量％の
量で配合することが好ましい。

本発明において使用される無機質充填剤は６通常、無機
質充填剤として使用されているものであればいかなるも
のでもよく、これらとしては１例えば１石英ガラス粉末
、緒晶性シリカ粉末、ガラス繊維、メルク、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、マダネシア肴末等が挙げられ、これらか
ら選ばれた１ｍもしくは２ｍ以上のものが使用される。

これらのうちで、石英ガラス粉末、結晶性シリカ粉末を
用いることが、高純度および低降膨張係数を有すること
から、最も好ましい。

かかる無機質充填剤の配合量は、使用するエポキシ樹脂
、フェノール樹脂および無機質充填剤の種類によって適
宜選択する必要があるが１例えばトランスファ成形に使
用する場合には、エポキシ樹脂およびフェノール機動の
総量に対し、重量比で１．５〜４倍程度が好ましい、ま
た、無機質充填剤の粒径は、適宜選択して使用すること
が好ましく、粒子の粗いものと細かいものを組み会わせ
ることにより、成形性を改畳することが可能となる。

本発ｖ４のニーキシ樹脂組成物は、必要に応じて、更に
、例えば、天然ワックス類１合成ワックス類。

直鎖脂肪酸の金属塩、エステル類、Ａファイン類等の離
型剤、塩素化バッフイン、ブロムトルエン、ヘキナプロ
ムペンぜン、三酸化アンチ峰ン等の難燃剤、力−ゼンブ
ラック等の着色剤、およびシランカップリング剤等を、
適宜添加配合し丸ものであってもよい。

上記組成から成る工ｌキシ樹脂組成物を、半導体封止用
成形材料として調製するに線１通常の方法を用いればよ
く、例えば、所定の配合量の原料混合物を、建キサー等
によって充分混合後、更に熱ロール等による溶融混合処
理を施すか、またはニーダ−等による混合処理を施すこ
とにより、容易に工４キシ樹脂組成物から成る成形材料
を得ることができる。

本発明の樹脂封止皿中導体装置は、上記エポキシ樹脂組
成物から成る成形材料を用いて１例えばＩＣ，ＬＳｌ、
）ツンジスタ、サイリスタ、ダイオード等０＆Ｐ導体装
置ｔ−封止することによル製造することかで１１１．か
かる封止方法は、一般に抹用されている方法でよく、例
えば、低圧トランスファ成形法、インジエクシ曹ン成形
法、圧縮成形法、ａＷｉ法等が挙げられ、なかでも、低
圧トランスファ成形法を用いることが好ましい、尚、封
止樹脂の硬化ＫＩしてａ、１５０℃以上の温度において
硬化せしめゐことが好ましい。

以下において、実施例を掲げ、本発明を更に詳しく説明
する。

実施例１〜３ エポキシ樹脂としてエンー？シ当量２２０を有するクレ
ゾールノがラック鳳エポΦシ樹ｍ＜工ｌキシ檎脂ム）ｓ
Ｐよび工４キＶ当量２９０を有する臭素化工ＩＩＩＩＰ
Ｖノーツツク樹脂（エポキシ１１［１ｒＢ）を用い、硬
化剤として分子量８００を有するフエノールノがシック
樹脂を用い、有機ホスフィン化合物としてトリフェニル
ホスフィンを用い、不飽和脂肪酸アセト化合物としてオ
レイン酸アミド。

エルカ酸アミドおよび７マル酸アミドを用い、無機質充
填剤として石英ガラス粉末を用い、他に三酸化アンチモ
ン（難燃剤）、力−−ンゾツツク（着色剤）、カルナバ
ワックス（離型剤）およびｒ−グリシドキシグｖ１♂ル
トリメトキシシツン（シランカップリング剤）を用いて
１表−ＩＫ示すような配合（重量部）で工ｌキシ樹脂組
成物（実施例１〜３）を調製した。同時に、比較例とし
て、有機ホスフィン化合物の代わ）Ｋイミダゾール化合
物（２−へゲタデシルイミダゾール）ヲ用いたもの、或
いは不飽和脂肪酸アセト化合物の代わシに飽和脂肪酸ア
ミド化合物（ステアリン酸アミド）を用い九もの（比較
例１〜４）を調製した。

表−１ かかるエポキシ樹ｍ組成物を、それぞれ建キナ−により
混合し、次いで加熱ロールによ）混錬して成形材料を得
た。

このようにして得九成形材料を用いて、トランスファ成
形を行ない１Ｍ０８１１集積回路を樹脂封止した。封止
は、高周波予熱器で９０℃に加熱し九成形材料ｔ−，１
７５℃で２分間モールドし、更に、１８０℃で３時間ア
フタキュアすることによ９行なつ九。

上記方法によシ、それぞれのエポ午シ檎脂組成吻を用い
て、１００個宛檎脂封止麗牛導体装置を作製し、次の試
験を行なつ九。

（１）　　耐湿試験（ＰＯＴ）　１１２０℃、２気圧の
水蒸気中において、腐食によシア ルミニウム配線の断線が発 生した不要品の累積不良率 （４）を経時的に調べた。

（２１Ｍｏ８−ＢＴ試験１１００℃のオープン中におい
て、オフセットｆｆ−） Ｍｏ８　Ｆ］ｉ３Ｔ回路にドレイン 電圧ＳＶ、オフセットゲー ト電圧ＳＶを印加して、リ ーク電流値が初期値の１００ 倍以上に増加した時点を不 曳と見做し、発生した不良 品の累積不良率（−を経時的 に調べた。

耐湿試験の結果を！！−２に、高温電気特性を調べるた
めのＭｏ１−ＢＴ試験の結果を表−３にそれ表−３ 表から明らかなように１本発明のエポ中シ樹脂組成物を
用いて封止した樹脂封止型中導体装置は。

アルミニウム配線等の腐食が大きく低減され、リーク電
流の増加による不良の発生もなく、耐湿性および高温電
気特性が極めて優れたものであることが確認された。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１３半導体素子と該半導体素子を被覆する樹脂封止体
   とを具備して成る樹脂封止型半導体装置において、前記
   樹脂封止体が、 （＆）　　エポキシ当量１７０〜３００１有するノーラ
   ック型工Ｉキシ樹脂、 伽）　ノＩラック屋フェノール樹脂、 （ｅ）　　有機ホスフィン化合物、 （１）不飽和脂肪酸ア建ド化合物、 および （・）無機質充填剤 を含むエポキシ樹脂組成物の硬化物であることｔ４１黴
   とする樹脂封止型半導体装置。 （２）　　有機ホスフィン化合物が、エポキシ樹脂およ
   びフェノール機動の総量に対し、　０．００１〜２０重
   量−配合されて成る特許請求の範囲第１項記載の樹脂封
   止型半導体装置。 （３）不飽和脂肪酸ア建ド化合物が、エポキシ樹脂およ
   びフェノール樹脂の総量に対し、０．０１−２０重量％
   配令されて成る特許請求の範囲第１項記載の樹脂封止型
   半導体装置。