JPS5882544A - 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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JPS5882544A
JPS5882544A JP56180373A JP18037381A JPS5882544A JP S5882544 A JPS5882544 A JP S5882544A JP 56180373 A JP56180373 A JP 56180373A JP 18037381 A JP18037381 A JP 18037381A JP S5882544 A JPS5882544 A JP S5882544A
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JP
Japan
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resin
semiconductor device
epoxy resin
epoxy
added
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Pending
Application number
JP56180373A
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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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    • HELECTRICITY
    • 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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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組成物の硬化物によって封止され
た高信頼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、機械特性、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
置の對正に広く用いられている。
最近では従来のセラセックスを用いたハーメチック封止
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
エポキシ樹脂組成物が広く用いられている。
しかし従来のエポキシ封止樹脂を用い、トランスファ成
層して得られる樹脂封止型半導体装置は次のような欠点
があった。
(1)  樹脂封止型半導体装置に要求される信頼性の
レベルの高さに較べ耐湿性が劣ること (2)  樹脂封止型半導体装置に要求される信頼性の
レベルの高さに較べ高温時の電気特性が劣ること 上記耐湿性について説明すると、樹脂封止型半導体装置
は高温高湿雰囲気下で使用または保存することがちるの
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。耐湿性の品質保証のための評価試験としては
、85°0まfcは120°0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型の評価試験も実施
されてする。
しかし封止し之エポキシ樹脂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
から水分が封止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全通って内部に
入シ、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、リーク
電流の増加、アル電エクム電極、配線などの腐食を主体
とし危不jlLを発生する。またバイアス電圧を印加し
九場合にはその電気化学的作用によってアル1=ウム電
極、配線の腐食による不良が特に著しく多発する。
従来の樹脂封止型半導体装置は上記耐湿性に関し充分に
満足できるものではなく、耐湿性の向上が求められて%
/−hた・ 次に高温時の電気特性について説明すると、樹脂封止m
中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
鱒、そのための評価試験としては80°C〜150°0
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
一般的でめる。
このような試験Kか―で表面が鋭敏なMO8構造管もつ
素子や逆バイアスが印加さ、れたPN接合をもつ素子に
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−
る。この現象は電圧が印加された素子の表WK*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
九〇 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
の欠点を改良し、優れた耐湿性と高温電気特性を有する
エポキシ樹脂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おる。
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欠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組成物が、
半導体封止用樹脂として従来のものに較べ、優れ九耐湿
性と高温電気特性を有することを見出し、これを用釣る
ことによって従来のものに較べ、耐湿性や高温電気特性
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◇ すなわち本発明は (2)エポキシ樹脂170〜300のノボラック型エポ
キシ樹脂 (b)ノボラック11フエノール樹脂 (C)有機ホスフィン リチタン駿エステル化合物および/またはチタンアシレ
ート化合物 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成ることを特徴とする樹脂封止
型半導体装置である。
本発明にお9て用iられるエポキシ樹脂は、エポキシ当
量170〜3000ノボラツク型エポキシ樹脂テあって
、たとえばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノー
ルノボラック飄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Af
i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、ダリシジルエステル飄エボ中シ樹脂、グリシジ
ルアミン型エポキシ樹脂、線状脂肪族エボキシ樹脂、脂
環式エポキシ樹脂、複1g積型エポキシ樹脂、ハロゲン
化エポキシ樹脂などは、上記エポキシ当量170〜30
0のノボラック型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50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が10ppm以下、加水分解性
塩素の含有量が0.1重量−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2ツク樹脂、tet−ブチルフェノールノボラック
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−脂の軟化点は60’0−4=
6600の範囲内にあることが好ましく、更に常温にお
けろ水に可溶性のフェノール樹脂成分が3−以下である
仁とが好ましい。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剤、の配合比については、ノボラッ
ク型フェノール樹脂の7エノール性水酸基の数とエポキ
シ基の数の比が0.5〜1.5の範囲内にあるように配
合することが好ましい。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くくな夛、硬化
物の特性が劣化しゃすいためである。
本発1jlにおいて硬化促進剤として特に用いられる有
機ホスフィン鉛春物としては、式:) においてR1〜R,151すべて有機基である第3ホス
フィン化合物、Raのみ水素である1112ホスフイン
化4t 物、Re 、 Raが2もに水素であるJI1
1ホスフィン化合物がある。具体的に唸トリフェニルホ
スフィン、トリフチルホスツイン、トリシフ四へ午シ゛
ルホスフイン、メチルジフェニルホスフィン、ブチルフ
ェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホ
スフィン、オクチルホスフィンなどである。ま友島が有
機ホスフィンを含む有機基でbってもよioたとえば1
.2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、ビス(ジ
フェニルホスフィノ)メタンなどでおる。
これらの中でもアリールホスフィン化合物が好ましく、
特にトリフェニルホスフィンなどのトリアリールホスフ
ィンが最も好ましい。t−たこれらの有機ホスンイン化
合物は1sもしくは2種以上の混合系で用いてもよい。
しかして仁の有機ホスフィン化合物の組成比は一般に樹
脂分(エポキシ樹脂と硬化剤)の0.01〜20重量−
の範囲内でよいが特に好ましい特性は0.01〜5重f
t−の範囲内C得られる。
本発明において用いられるチタン酸エステル化合物とは
一分子中に少くとも一個の三Ti −0−R結合(Rは
アルキル、アルケニル、アルキニル、アルアルキルまた
はアリール基である)t−有するチタン酸エステルまた
はその誘導体である。チタンアシレート化合物はチタン
酸エステル化合物の少くともひとつの三Tl−0−R結
合が三Ti −00OR結合に置換された化合物である
具体的に例示すると、たとえばチタン酸テトライソプI
ピル、チタン酸テトラメチル、チタン酸(2−エチル)
ヘキシル、チタン酸テト2ステアリル、チタン酸テトラ
メチル、チタン酸テトラフェニル、チタン酸テトップチ
ルテト2マー、(OHs )yOHOTi (000(
OHI ) *5OHs ) s、(CH,)、0HO
Tゑ(0000H=OH,)l、cHm(OHt)sO
Tt (OOOOH,)、、OHs (OHt )m 
OT i (000(OHI)s番OH<ca)、1.
rooo(ゴH−OH,)などが挙げられる。
チタン酸エステルの誘導体としては少くともひとつの三
T1−0−RII11合が三T盪−OS O,R。
三Ti−080R,三Ti −0F(0)(OR)、 
三Ti −OP (0)(OH)OF (0) (OR
)m等の結合に置換された化合物で、たとえば OHm(OHt)a OTI (080,0・Hl)、
、OHs (OHI)sOTi (OF(0)(OOs
Hty)m)s、Cl−l5(OHz)sOTf (O
F(0)(OC’ttHts)t)m、(OHs )*
 0HOT j (0000sル)(OP (0)(O
H)OP (0)CCH3ル〕2、(OsHyO) (
0*tH□0 ) Ti (080x Os Hs )
 tなどが挙げられる。
これらのチタン酸エステル化合物またはチタンアシレー
ト化合物は樹脂成分(エポキシ樹脂と硬化剤)に対し0
.01〜10重量−の範囲内で用いることが望ましい。
また特に好ましい方法として有機ホスフィンとチタン酸
エステル化合物またはチタンアシレート化合物の混合物
を使用する方法がある。この混合物は両者を混合するこ
とによって簡単に得ることができる。どちらかが固体愉
質で充分に混合できないときは加熱して相溶させるか、
溶剤に溶解して混合させればよい。混合後、望むならば
溶剤を除去することができる。この混合に際して有機ホ
スフィンとチタン酸エステル化合物またはチタンアシレ
ート化合物を等モル混合して良iが、必要に応じてモル
比を変えることができる。この混合物は樹脂成分に対し
0.01〜10重量−の範囲内で用いることが望ましμ
本発明において必要に応じて用−られる無機質充てん剤
としては、石英ガラス粉末、結晶性シリカ粉末、ガラス
繊維、タルク、アルミナ粉末、ケイ酸カルシウム粉末、
炭酸力Vシウム粉末、硫酸バリクム粉末、!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、高純度と低熱膨張係数の点で最も好ま
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
よっても異なるが、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@度でよi。無機質充てん
剤の粒度分布については、粗い粒子と細い粒子を組み合
せて分布を均一にするこ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組成物は必要に応じて、例え
ば天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪1III
O金属塩、酸ア々ド類、エステル類もしくはパラクイ/
類などの離型剤、塩素化パラフィン、ブー^トルエン、
ヘキナプロムベンゼン、三酸化アンチモンなどの難燃剤
、カーボン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釣〇 本発明に係るエポキシ樹脂組成物を成形材料として調製
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ミキサーによって充分混合後、ざ
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シ容易にエポキシ樹脂
成形材料を得ることができる。
本発明の樹脂封止型半導体装置は上記エポキシ樹脂組成
物または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ができる。
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、インジェクション成形、圧縮成形注型など
による封止も可能である。特殊な封止法としては溶剤型
あるいは非溶剤型の組成物を用いて半導体表面を被覆す
る封止法や、いわゆるジャンクションコーティングとし
ての局部的な封止の用途にも用いるととができる。
エポキシ樹脂組成物または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または成形材料の硬
化物によって封止された樹脂封止型半導体装置を得るこ
とができる。硬化に際しては150°C以上に加熱する
ことが望ましい。
本発明で−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−、ドな□どであ
って4I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 エポキシ当量220のタレゾールノボラック型エポキシ
樹脂(エポキシ樹脂入)、エポキシ当量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8
00のフェノールノボラック樹脂硬化剤、)す7エ二ル
ホスフイン、 T ’ (004L )4 (T ! −I ) e 
(OHa )l OHOT i (000(OH! )
x@OHs )s (T i−1) 、oH,(oH,
)、o’rム[0P(OXOOsHty)t)s(Ti
−1’)、+3ン酸トリクレジル、2−メチルイミダゾ
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剤(r
−グリッドキ7プpビルトリメトキ7シクン)を第il
lに示す組成比(重量部)に選び、各組成物をミキサー
による混合、加熱ロールによる混線上行うことによって
、比較例を含め8種のトランスファ成形材料を調製した
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
することによシ、MO8fi集積回路を樹脂封止した。
封止は高周波予熱器で90°Cに加熱した成形材料を1
75°Cで2分間モールドし、更に180°Cで3時間
アフタキュアすることによシ行った。(比較例1,2.
3は硬化速度が遅くて成形できなかった。)上記樹脂封
止型半導体装置各100個について次の試験を行った。
(1)  120°0.2気圧の水蒸気中でIOV印加
してアルミニウム配着の腐食による断線不良を調べる耐
湿試験(バイアスPOT)を行い、その結果を第2表に
示した。
(2) 100°0のオーブン中でオノセットゲー)M
O8″FET回路にドレイン電圧5V、オフセットゲー
ト電圧5Vt−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倍以上に増加し次場合を不良と
判定してその結果t−第3表に示した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 (a)エポキシ当量170〜3000ノボラツク
    型エポキシ樹脂 (b)ノボラック型フェノール樹脂 (C)有機ホスフィン (d)チタン酸エステル化合物および/またはチタンア
    シレート化合物 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成ることt−特徴とする樹脂封
    止型半導体装置。 2、 有機ホスフィンとチタン酸エステル化合物または
    チタンアシレート化合物の混合物を用しることを特徴と
    す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、 エポキシ樹脂組成物がさらに無機質充てん剤を含
    有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の樹
    脂封止型半導体装置。
JP56180373A 1981-11-12 1981-11-12 樹脂封止型半導体装置 Pending JPS5882544A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1042343C (zh) * 1992-07-10 1999-03-03 苏马吕株式会社 环氧树脂粉末涂料组合物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1042343C (zh) * 1992-07-10 1999-03-03 苏马吕株式会社 环氧树脂粉末涂料组合物

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