JPS5956452A - Composition for protecting semiconductor element - Google Patents

Composition for protecting semiconductor element

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JPS5956452A
JPS5956452A JP16569682A JP16569682A JPS5956452A JP S5956452 A JPS5956452 A JP S5956452A JP 16569682 A JP16569682 A JP 16569682A JP 16569682 A JP16569682 A JP 16569682A JP S5956452 A JPS5956452 A JP S5956452A
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JP
Japan
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solvent
mol
diamine
contg
group
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Application number
JP16569682A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideto Suzuki
秀人 鈴木
Fujio Kitamura
北村 富士夫
Kazuo Iko
伊香 和夫
Haruo Tabata
田畑 晴夫
Akiko Ono
小野 彰子
Takahiko Moriuchi
森内 孝彦
Ken Noda
謙 野田
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the titled compsn. which gives a coating film having excellent heat resistance and adhesion, by blending an org. solvent and a filler contg. small quantities of U and Th with a solvent-soluble polyimide contg. a specified tetracarboxylic acid component and a silicon diamine component. CONSTITUTION:A tetracarboxylic acid dianhydride (A) contg. 41-59mol% of 3,3',4,4'-diphenyltetracarboxylic acid dianhydride and 59-41mol% of 3,3',4,4'- benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride and a diamine (B) contg. 0.1- 10mol% of silicon diamine of the formula (wherein R1 is methylene, phenylene; R2 is methyl, phenyl; X is O, phenylene; n is 1, 3, 4) and optionally less than 30mol% of toluenediamine, are subjected to a polycondensation reaction by dehydration. An org. solvent and a filler contg. U and Th in a quantity of not more than 5ppb in total, such as synthetic silica, is blended with the resulting solvent-soluble polyimide to obtain the titled compsn.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体素子を保護するために上記素子上に塗
工される樹脂組成物に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a resin composition that is coated onto a semiconductor device to protect the device.

従来、半導体素子をエポキシ樹脂の如き樹脂材料やセラ
ミック材料で封止することがよく行なわれているが、こ
の種の材料中には数PPm程度のウランやトリウムなど
の不純物が含まれているため、上記不純物がα線を放出
しこれがメモリー素子などの誤動作〔以下、ソフトエラ
ーという〕を生じさせる原因となっている。
Traditionally, semiconductor devices have often been encapsulated with resin materials such as epoxy resins or ceramic materials, but these materials contain impurities such as uranium and thorium of several ppm. The above impurities emit alpha rays, which cause malfunctions (hereinafter referred to as soft errors) of memory devices and the like.

近年、このようなソフトエラーを防止するための対策と
して、α線の遮蔽効果がありかつ耐熱性や電気特性にす
ぐれるポリイミド樹脂で半導体素子を被覆保護し、その
後に前記封止材料で封止する方法が提案されている。こ
こで、上記のポリイミド樹脂は、それ自体は有機溶剤に
溶解しにくいため、一般にその前駆体であるポリアミド
酸の状態で有機溶剤に俗解させておき、これを半導体素
子上に塗工したのち、加熱硬化(イミド化)させること
により、上記素子を被覆保護するポリイミド樹脂とされ
るものである。
In recent years, as a measure to prevent such soft errors, semiconductor elements have been coated and protected with polyimide resin, which has an alpha ray shielding effect and has excellent heat resistance and electrical properties, and then encapsulated with the above-mentioned sealing material. A method has been proposed. Here, since the above-mentioned polyimide resin itself is difficult to dissolve in an organic solvent, it is generally dissolved in an organic solvent in the form of its precursor polyamic acid, and after coating this on a semiconductor element, By heating and curing (imidization), it becomes a polyimide resin that covers and protects the above-mentioned element.

ところが、この方法では、ポリアミド酸をポリイミドに
変換するための加熱処理に高温でかつ長時間を要すると
いう欠点があり、またポリアミド酸溶液の塗工に当たっ
てその樹脂濃度をかなり低くしてまた半導体素子を有す
るシリコンウェハの全体にスピンコーティングするとい
った適宜の手段で相当薄膜化しなければ膜中にピンホー
ルが生じやすいなど、保護膜形成のために作業性に大き
な問題があった。そして、この膜形成作業が不充分な場
合、半導体素子との密着性に劣り、高温ないし高湿下の
電食性に問題をきたしやすかった。
However, this method has the disadvantage that the heat treatment to convert polyamic acid into polyimide requires a high temperature and a long time, and it is also necessary to apply the polyamic acid solution at a considerably low resin concentration to form semiconductor devices. There were major problems in workability for forming the protective film, such as pinholes being likely to occur in the film unless the film was made considerably thinner by spin coating the entire silicon wafer. If this film formation work is insufficient, the adhesion to the semiconductor element will be poor, and problems will likely arise in terms of electrolytic corrosion under high temperature or high humidity conditions.

この発明は一上記の観点から、高樹脂濃度にしてかつス
クリーン印刷などの手段で厚塗り塗工することが可能で
、塗工後低温短時間の加熱処理で耐熱性および密着性に
すぐれるピンホールレスのポリイミド保護膜を形成でき
、以って保護膜形成のための作業性と高温ないし高湿下
の電食性を大巾に向上でき、さらにこの保護膜が耐熱衝
撃性および本来のンフトエラー防止機能に共にすぐれた
ものとなるような半導体素子保護用組成物を提供するこ
とを目的としたものである。
From the above-mentioned viewpoints, this invention has a pin that has a high resin concentration and can be coated thickly by means such as screen printing, and has excellent heat resistance and adhesion by short-time heat treatment at a low temperature after coating. It is possible to form a hole-less polyimide protective film, which greatly improves the workability for forming the protective film and the resistance to electrolytic corrosion under high temperature or high humidity.In addition, this protective film has thermal shock resistance and inherent prevention of installation errors. The object of the present invention is to provide a composition for protecting semiconductor elements that has excellent functionality.

ところで、この出願人は、すでに特定のテトラカルボン
酸二無水物と特定のジアミンとを加熱反応させて、アミ
ド化反応とこれに引き続くイミド化反応とからなる脱水
重縮合反応を行なわせることにより、珪素含有材に対し
て密着性にすぐれるポリイミド皮膜を低温短時間の加熱
処理で容易に形成しつる溶剤可溶性のポリイミドを得る
ことに成功した。
By the way, the applicant has already heated a specific tetracarboxylic dianhydride and a specific diamine to perform a dehydration polycondensation reaction consisting of an amidation reaction and a subsequent imidization reaction. We succeeded in forming a polyimide film with excellent adhesion to silicon-containing materials easily by heat treatment at low temperature for a short time and obtaining a solvent-soluble polyimide.

この発明は、引き続く研究において、上述のごとくして
得られる溶剤可溶性ポリイミドを有機溶剤に溶解させ、
これにさらにウラン、トリウムの含有量が非常に少ない
充填剤を配合してなる樹脂組成物が、前記目的にかなっ
た、とくに前記提案に係るポリアミド酸の如きポリイミ
ド前駆体の溶液におけるような諸種の欠点を一切持たな
い半導体素子のソフトエラー防止用としてきわめて好適
な保護用組成物となりつることを知り、なされたもので
ある。
In the subsequent research, this invention dissolved the solvent-soluble polyimide obtained as described above in an organic solvent,
Further, a resin composition containing a filler having a very low content of uranium and thorium can be used to meet the above-mentioned purpose, especially in various solutions of polyimide precursors such as polyamic acid according to the above-mentioned proposal. This was done based on the knowledge that this protective composition is extremely suitable for preventing soft errors in semiconductor devices, which have no defects at all.

すなわち、この発明は、3・3・4・4−ジフェニルテ
トラカルボン酸二無水物(以下、単にs −BPDAと
いう)と3・3・4・4−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物(以下、単にB T n Aという〕とを
両成分の合計量中に占める5−BPDAの割合が41〜
59モル%BTDAの割合が59〜41モル%となる混
合比率で含むテトラカルボン酸二無水物と、つぎの一般
式; %式% (式中、R1はメチレン基、フェニレン基または置換フ
ェニレン基、R2はメチル基、フェニル基または置換フ
ェニル基、Xは酸素原子、フェニレン基マタは置換フェ
ニレン基、nはR1がフェニレン基もしくは置換フェニ
レン基の場合は1、メチレン基の場合は3または4の整
数である〕 で表わされるシリコン系ジアミン0.1〜10モル%を
少なくとも含みかつトルエンジアミンが30モル%未満
の割合で含まれていてもよいジアミンとを脱水重縮合さ
せて得られる溶剤可溶性ポリイミドに、有機溶剤と共に
ウラン、トリウムの含有量の合計が5 ppb以下の充
填剤を配合したことを特徴とする半導体素子保護用組成
物に係るものである。
That is, this invention relates to 3,3,4,4-diphenyltetracarboxylic dianhydride (hereinafter simply referred to as s-BPDA) and 3,3,4,4-benzophenonetetracarboxylic dianhydride (hereinafter simply referred to as s-BPDA). The proportion of 5-BPDA in the total amount of both components is 41~
Tetracarboxylic dianhydride containing 59 mol% BTDA at a mixing ratio of 59 to 41 mol% and the following general formula; R2 is a methyl group, phenyl group or substituted phenyl group, X is an oxygen atom, phenylene group is a substituted phenylene group, n is an integer of 1 when R1 is a phenylene group or a substituted phenylene group, and 3 or 4 when it is a methylene group ] A solvent-soluble polyimide obtained by dehydration polycondensation with a diamine containing at least 0.1 to 10 mol% of a silicone diamine represented by the formula and which may contain toluene diamine in a proportion of less than 30 mol%. The present invention relates to a composition for protecting a semiconductor device, characterized in that a filler having a total content of uranium and thorium of 5 ppb or less is blended together with an organic solvent.

このように、この発明においては、前記一般式で表わさ
れる特定割合のシリコン系ジアミンを必須成分としこれ
以外のジアミンのうちトルエンジアミンが特定量台まれ
ていてもよい混合ジアミンと特定比率の5−BPDAと
BTDA とからなるテトラカルボン酸二無水物との脱
水重縮合で得られる溶剤可溶性ポリイミドの有機溶剤溶
液に、ウラン、トリウムの含有量のきわめて少ない充填
剤を混練したことを要旨としたもので、これによれば高
樹脂濃度にしてかつスクリーン印刷などの手段で半導体
集子上に容易に厚塗り塗工できると共に、この塗工後有
機溶剤を除去しつる程度の低温短時間の加熱処理によっ
て密着性と耐熱性にすぐれるピンホールのないポリイミ
ド保護膜を形成できるから、保護膜形成のための作業性
と高湿ないし高温下の電食性を大巾に改善することがで
きる。
As described above, in the present invention, a specific proportion of silicone-based diamine represented by the above general formula is an essential component, a mixed diamine which may contain a specific amount of toluenediamine among other diamines, and a specific proportion of 5- The gist is that a filler with an extremely low content of uranium and thorium is kneaded into an organic solvent solution of a solvent-soluble polyimide obtained by dehydration polycondensation with a tetracarboxylic dianhydride consisting of BPDA and BTDA. According to this method, the resin can be easily coated thickly on the semiconductor chip by means such as screen printing with a high resin concentration, and after this coating, the organic solvent can be removed by heat treatment at a low temperature for a short time. Since a pinhole-free polyimide protective film with excellent adhesion and heat resistance can be formed, workability for forming the protective film and electrolytic corrosion resistance under high humidity or high temperature can be greatly improved.

また、このようにして形成される上記保護膜は、これに
充填剤が含有されていることによって耐熱衝撃性にすぐ
れたものとなると共に、この種充填剤がウラン、トリウ
ムをほとんど含まないものであるため保護膜本来の目的
であるソフトエラー防止になんら支障をきたすことなく
、この保護膜上にさらにエポキシ樹脂などの各種封止材
料を施したときのα線の遮蔽効果を充分に発揮して、メ
モリー素子の信頼性の同上に大きく寄与する。
Furthermore, the protective film thus formed has excellent thermal shock resistance due to the filler it contains, and this type of filler contains almost no uranium or thorium. Therefore, it does not interfere with the original purpose of the protective film, which is to prevent soft errors, and when various sealing materials such as epoxy resin are applied on top of this protective film, the α-ray shielding effect can be fully demonstrated. , greatly contributes to the reliability of the memory device.

この発明において用いられるテトラカルボン酸成分は、
5−BPDAとBTDAとの混合系であって両成分の合
計量中に占める5−BPDAの割合が41〜59モル%
、BTDAの割合が59〜41モル%とされたものであ
り、両二無水物を上記特定の比率で併用することにより
、シリコン系ジアミン以外のジアミン成分としてトルエ
ンジアミンが30モル%未満(0も含む〕とされた各種
のジアミンを用いても有機溶剤に可溶性のポリイミドを
得ることができる。
The tetracarboxylic acid component used in this invention is
A mixed system of 5-BPDA and BTDA, where the proportion of 5-BPDA in the total amount of both components is 41 to 59 mol%.
, the proportion of BTDA is 59 to 41 mol%, and by using both dianhydrides in the above specific ratio, toluene diamine is less than 30 mol% (even 0) as a diamine component other than silicone diamine. Polyimides soluble in organic solvents can also be obtained using various diamines.

なお、かかるテトラカルボン酸二無水物のほかに、25
モル%末滴であれば他のテトラカルボン酸成分、たとえ
ば2・3・3・4−ジフェニルテトラカルボン酸二無水
物(以下、単にa−BPDAというつ、ピロメリット酸
二無水物(以下、単にPMDAといつ)、3・3・4・
4−’)フェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、
2・3・6・7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物
、1・4・5・8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水
物などを使用できる。これらテトラカルボン酸成分はい
ずれも二無水物であることが必要で他のテトラカルボン
酸そのものあるいはそのエステルなどではジアミン成分
との反応性に劣ったり、副生物として水星外のアルコー
ルなどが生じるため反応中の副生物の除去が面倒となっ
て高分子量のポリイミドの形成に好結果を与えない。
In addition to such tetracarboxylic dianhydride, 25
If it is a mol% powder drop, other tetracarboxylic acid components, such as 2,3,3,4-diphenyltetracarboxylic dianhydride (hereinafter simply referred to as a-BPDA), pyromellitic dianhydride (hereinafter simply referred to as PMDA and when), 3.3.4.
4-') phenyl ether tetracarboxylic dianhydride,
2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, etc. can be used. All of these tetracarboxylic acid components must be dianhydrides, and other tetracarboxylic acids themselves or their esters may have poor reactivity with the diamine component, or may produce non-Mercury alcohols as by-products. Removal of the by-products therein becomes troublesome and does not give good results to the formation of high molecular weight polyimide.

この発明において用いられるジアミン成分としては、前
記一般式で表わされるシリコン系ジアミンを少なくとも
含み2・4−トルエンジアミンや2・6− トルエンジ
アミンの如きトルエンジアミンが30モル%未満とされ
る以外各種のジアミンを使用できるが、なかでも4・4
−ジアミノジフェニルメタン、4・4−ジアミノジフェ
ニルエーテル、3・3−ジアミノジフェニルメタン、パ
ラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ベン
チジシベンチジン、4・4−ジアミノジフェニルスルホ
ン、4・4−ジアミノジフェニルスルフィド、3・3−
ジアミノジフェニルスルホン、3・3−ジアミノジフェ
ニルスルフィド、4・4−ジアミノジフェニルプロパン
−2・2.3・3−ジアミノジフェニルプロパン−2・
2などの芳香族系のジアミンが好ましい。
The diamine component used in this invention includes at least a silicon-based diamine represented by the above general formula, and various types of diamines, including less than 30 mol% of toluenediamine such as 2,4-toluenediamine and 2,6-toluenediamine. Diamines can be used, especially 4.4
- Diaminodiphenylmethane, 4,4-diaminodiphenyl ether, 3,3-diaminodiphenylmethane, para-phenylenediamine, meta-phenylenediamine, bendisibenzidine, 4,4-diaminodiphenylsulfone, 4,4-diaminodiphenyl sulfide, 3,3 −
Diaminodiphenyl sulfone, 3,3-diaminodiphenyl sulfide, 4,4-diaminodiphenylpropane-2,2.3,3-diaminodiphenylpropane-2.
Aromatic diamines such as No. 2 are preferred.

シリコン系ジアミンとしては下記に示されるような構造
式を有するものを具体例として挙げることができ、その
使用割合は0.1〜10モル%、好(9) ましくは2〜7モル%である。このような使用割合とす
ることによって、有機溶剤に可溶性でかつ半導体素子に
対する密着性および耐熱性にすぐれるポリイミドの製造
を可能とする。
Specific examples of silicon-based diamines include those having the structural formula shown below, and the proportion used is 0.1 to 10 mol%, preferably 2 to 7 mol%. be. By using such a proportion, it is possible to produce a polyimide that is soluble in organic solvents and has excellent adhesion to semiconductor elements and heat resistance.

〈シリコン系ジアミンの具体例〉 GO+ a(3C1(3CH3a]3 この発明における脱水重縮合反応は、上記のテトラカル
ボン酸二無水物とジアミン成分とを略等モル(どちらか
一方が多少過剰であってもよい〕使用し、両成分をフェ
ノール系溶剤中80〜200℃に加熱して通常2〜10
時間反応させることによって達成される。この反応は、
アミド化反応とこれに引き続くイミド化反応とからなる
脱水重縮合反応を行なわせるものであり、上記イミド化
反応時に副生ずる水は反応系外に留去して取り除(。
<Specific example of silicone-based diamine> GO+ a(3C1(3CH3a)) In the dehydration polycondensation reaction in this invention, the above tetracarboxylic dianhydride and diamine component are mixed in approximately equal moles (one or the other is in excess). ] and heating both components in a phenolic solvent to 80 to 200°C, usually 2 to 10
This is accomplished by a time reaction. This reaction is
A dehydration polycondensation reaction consisting of an amidation reaction and a subsequent imidization reaction is carried out, and the water produced as a by-product during the above imidization reaction is removed by distillation out of the reaction system.

水の除去により反応率が高められ高分子量のポリイミド
の生成に好結果がもたらされる。
Removal of water increases the reaction rate and results in the production of high molecular weight polyimides.

フェノール系溶剤は水と相溶しに(いために副生ずる水
の留去が容易となり、また経済的でしか111 も皮膜形成時に揮散させやすいことがら選ばれたもので
ある。ピロリドンの如き極性溶剤は上記観点からこの反
応には不適当である。フェノール系溶剤としてはメタク
レゾール、パラクレゾール、キシレノール、フェノール
およびこれらの混合溶剤などが用いられる。これらのフ
ェノール系溶剤と共に水と共沸しやすいキシレン、トル
エンの如き芳香族溶剤を併用して水の留去をより容易に
させることは好ましい手段である。
Phenolic solvents were selected because they are compatible with water (thus making it easy to distill off by-product water, are economical, and are easy to volatilize during film formation).Polar solvents such as pyrrolidone is unsuitable for this reaction from the above point of view. As the phenolic solvent, metacresol, para-cresol, xylenol, phenol, and mixed solvents thereof are used. A preferred method is to use an aromatic solvent such as toluene in combination to facilitate distillation of water.

なお、上記の各有機溶剤並びに前記のテトラカルボン酸
二無水物およびジアミン成分からなる重合用原料は、こ
れにNa  、K 、Ca  などのカチオン性不純物
やC/  などのアニオン性不純物が含まれていると、
得られるポリイミド溶液を半導体素子に適用したとき素
子の電気特性や耐湿特性が悪くなるおそれがある。した
がって、上記各原料はあらかじめ周知の方法により充分
精製したのち、使用すべきである。たとえばNa  イ
オンで5PPm以下、好適にはI PPm以下であるこ
とが望ましい。
The raw materials for polymerization consisting of the above organic solvents, the above tetracarboxylic dianhydride and diamine components may contain cationic impurities such as Na, K, Ca, etc. and anionic impurities such as C/. When you are there,
When the resulting polyimide solution is applied to a semiconductor device, there is a risk that the electrical characteristics and moisture resistance of the device will deteriorate. Therefore, each of the above raw materials should be sufficiently purified in advance by a well-known method before use. For example, it is desirable that the Na ion content be 5 PPm or less, preferably I PPm or less.

このようにして得られる重合反応物は、はぼ完全にイミ
ド化されかつN−メチル−2−ピロリドン中0.5FI
/100−の濃度で30℃下で測定される固有粘度〔η
〕が約0.3〜3.0の範囲にある高分子量のポリイミ
ドとされたものである。
The polymerization reaction product thus obtained was almost completely imidized and had a concentration of 0.5 FI in N-methyl-2-pyrrolidone.
Intrinsic viscosity [η
) is a high molecular weight polyimide in the range of about 0.3 to 3.0.

この発明の半導体素子保護用組成物は、上述の如くして
得られる溶剤可溶性ポリイミドの有機溶剤溶液にさらに
ウラン、トリウムの含有量の合計がJ5ppb以下の充
填剤を混練してなるものであり、この混線に当たって充
填剤の表面処理や半導体素子との密着性を向上させる目
的で必要に応じてシランカップリング剤やポリシロキサ
ンなどの各種の任意成分を配合しても差し支えない。
The composition for protecting semiconductor elements of the present invention is obtained by kneading a filler with a total content of uranium and thorium of J5 ppb or less into the organic solvent solution of the solvent-soluble polyimide obtained as described above, For the purpose of surface treatment of the filler and improving its adhesion to the semiconductor element, various optional components such as a silane coupling agent and polysiloxane may be added as necessary for this crosstalk.

この発明において用いられる上記の充填剤は、無機質で
あっても有機質であってもよい。無機質充填剤の代表例
としては、精製した四塩化ケイ累を気相中酸素烟で酸化
したり、プラズマなどで酸化することによって得られる
合成シリカや、ケイ酸のゲル化によって得られる合成シ
リカが挙げられる。
The above-mentioned filler used in this invention may be inorganic or organic. Typical examples of inorganic fillers include synthetic silica obtained by oxidizing purified silicon tetrachloride with oxygen smoke in the gas phase or oxidizing with plasma, and synthetic silica obtained by gelling silicic acid. Can be mentioned.

有機質充填剤の代表例としては、加熱硬化後のポリイミ
ド系樹脂を微粉砕したものを挙げることができ、これに
は、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物ないしその誘
導体とを反応させて得られるポリイミド樹脂からなる粉
体のほか、ジアミンと共にジアミノカルボンアミドをジ
アミン成分としこれとテトラカルボン酸二無水物ないし
その誘導体とを反応させて得られるポリイミド・イソイ
ンドロ・キナゾリンジオン樹脂からなる粉体などが含ま
れる。上記に用いるジアミン、ジアミノカルボンアミド
およびテトラカルボン酸二無水物ないしその誘導体とし
ては従来公知のものをいずれも使用できるが、とくに好
ましいのは芳香族系のものである。
Typical examples of organic fillers include finely pulverized polyimide resins that have been heat-cured. In addition to powders made of resins, powders made of polyimide, isoindolo, and quinazolinedione resins obtained by reacting diaminocarbonamide with diamine and tetracarboxylic dianhydride or its derivatives are included, as well as powders made of resins. . As the diamine, diaminocarbonamide and tetracarboxylic dianhydride or derivatives thereof used in the above, any conventionally known diamines can be used, but aromatic ones are particularly preferred.

無機質充填剤および有機質充填剤は上側のものにとくに
限定されるのではな(、ウラン、トリウムの含有量の合
計が5 ppb以下、とくに好ましくは2 ppb以下
のものであれば、従来公知の充填剤を広く適用すること
ができる。これら各種の充填剤の粒子径は、一般に30
μm以下、好ましくは15μm以下であるのがよい。使
用量としては、組成物全体の固形骨中通常50〜75容
量%、好適には55〜70容量%である。
The inorganic filler and the organic filler are not particularly limited to those on the upper side (as long as the total content of uranium and thorium is 5 ppb or less, particularly preferably 2 ppb or less, conventionally known fillers can be used. The particle size of these various fillers is generally 30
The thickness is preferably 15 μm or less, preferably 15 μm or less. The amount used is usually 50 to 75% by volume, preferably 55 to 70% by volume of the solid bone in the entire composition.

この発明において溶剤可溶性ポリイミドを溶解させるた
めの有機溶剤は、上記ポリイミドを合成する際に用いた
前記フェノール系溶剤をそのまま使用でき、必要に応じ
てポリイミド合成後に同種の有機溶剤あるいはこれにナ
フサ、キシレン、セロソルブなどの汎用溶媒を加えた混
合溶剤で希釈してもよい。また、必要ならポリイミド合
成後に一旦アセトンやメタノール中に沈でんさせてろ過
乾燥して精製したのち、クレゾールその他のフェノール
系習剤やN−メチル−2−ピロリドン、N・N−ジメチ
ルアセトアミド、N、N−ジメチルホルムアミド、へ・
N−ジエチルホルムアミド、ジメチルスルホキサイド、
ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチレンスルホン
、2−エトキシエチルアセテート11どの各種有機溶剤
に溶解させるようにしてもよい。溶剤量は組成物の固形
分濃度が20〜50容量%程度となるようにするのがよ
い。
In the present invention, as the organic solvent for dissolving the solvent-soluble polyimide, the phenolic solvent used in synthesizing the polyimide can be used as is, and if necessary, the same type of organic solvent or naphtha, xylene and It may be diluted with a mixed solvent containing a general-purpose solvent such as cellosolve. If necessary, after synthesizing the polyimide, precipitate it in acetone or methanol, filter and dry it to purify it, and then use cresol or other phenolic additives, N-methyl-2-pyrrolidone, N/N-dimethylacetamide, N,N- -dimethylformamide, to
N-diethylformamide, dimethyl sulfoxide,
It may be dissolved in various organic solvents such as hexamethylphosphoramide, tetramethylene sulfone, and 2-ethoxyethyl acetate 11. The amount of solvent is preferably such that the solid content concentration of the composition is about 20 to 50% by volume.

このようにして調製されるこの発明の半導体素子保護用
組成物は、これをスクリーン印刷などの手段で半導体素
子上に塗工したのち、有機溶剤が揮散しうる程度の温度
、たとえば180〜250℃で1〜3時間加熱処理する
ことにより、密着性耐熱性、耐熱衝撃性およびα線遮蔽
防止機能にすぐれるポリイミド保護膜となすことができ
る。
The composition for protecting a semiconductor device of the present invention prepared in this manner is coated onto a semiconductor device by means such as screen printing, and then heated to a temperature such as 180 to 250° C. that the organic solvent can volatilize. By heat-treating for 1 to 3 hours, a polyimide protective film having excellent adhesion, heat resistance, thermal shock resistance, and α-ray shielding prevention function can be obtained.

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。なお、以下に固有粘度とあるはN−メチル−2−
ピロリドン中057/100−の濃度で30℃下で測定
した値を意味する。
EXAMPLES Below, examples of the present invention will be described in more detail. In addition, the intrinsic viscosity below refers to N-methyl-2-
Means the value measured at 30°C at a concentration of 057/100- in pyrrolidone.

実施例I S −BPDA 14.7 !i!(0,05モル〕、
BTDA15、IPCo、05モル)、4・4′−ジア
ミノジフェニルエーテル19.41i’(0,097モ
ル〕および前記構造式イで示されるビス(3−アミノプ
ロピル〕テトラメチルジシロキサン0.74 P C0
,003モル)を、メタ、パラ混合クレゾール154g
およびキシレン20グ中に加え、かきまぜながら1時間
で180℃まで昇温した。
Example I S-BPDA 14.7! i! (0.05 mol),
BTDA15, IPCo, 05 mol), 4,4'-diaminodiphenyl ether 19.41i' (0,097 mol), and bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane represented by the above structural formula A 0.74 P C0
,003 mol), 154 g of meta- and para-mixed cresol
The mixture was added to 20 g of xylene, and the temperature was raised to 180° C. in 1 hour while stirring.

昇温途中、一時反応系が固化するがさらに加熱していく
と100℃近くより均一溶液となった。
During the temperature rise, the reaction system temporarily solidified, but as it was further heated, it became a homogeneous solution at around 100°C.

また、反応系が100〜120℃になると脱水反応がお
こり、イミド化反応が進行し始めた。副生じた水は窒素
ガスを流しながらキシレンと共沸させて反応系外へ留去
した。このようにして、170〜180℃で8時間加熱
反応させて透明で粘稠な溶液を得た。
Further, when the temperature of the reaction system reached 100 to 120°C, a dehydration reaction occurred and an imidization reaction began to proceed. The by-produced water was distilled out of the reaction system by azeotroping with xylene while flowing nitrogen gas. In this way, a transparent and viscous solution was obtained by heating and reacting at 170 to 180° C. for 8 hours.

この溶液は、固形分濃度(200℃で2時間加熱して測
定)が26.5重量%、固有粘度が0.82であった。
This solution had a solid content concentration (measured by heating at 200° C. for 2 hours) of 26.5% by weight and an intrinsic viscosity of 0.82.

また、この溶液をガラス板上に塗布したのち80℃、 
0.5 wan HP下で2時間加熱乾燥して得た皮膜
につき、赤外線吸収スペクトルを測定したところ、17
80cm  および1720cm−1にイミド基に基づ
<>C=Oの吸収が明確に認められた。
Also, after applying this solution on a glass plate, 80℃
When the infrared absorption spectrum was measured for the film obtained by heating and drying for 2 hours under 0.5 wan HP, it was found that 17
Absorption of <>C=O based on imide groups was clearly observed at 80 cm and 1720 cm.

つぎに、この溶液35g〔樹脂分10グ〕に、ウラン・
トリウムの含有量の合計が5 ppb以下の合成シリカ
粉末(四塩化ケイ累を気相反応させて得られたもので、
比重2,2.最大粒子径30μm〕を24.05’加え
、三本ロールでよく混練して、この発明の半導体素子保
護用組成物を得た。
Next, add uranium to 35 g of this solution (resin content: 10 g).
Synthetic silica powder with a total thorium content of 5 ppb or less (obtained by gas phase reaction of silica tetrachloride,
Specific gravity 2,2. 24.05' of particles having a maximum particle size of 30 μm were added and thoroughly kneaded with a three-roll mill to obtain a composition for protecting semiconductor devices of the present invention.

実施例2〜7 つぎの第1表に示される重合用原料を用いかつ同様に示
される反応条件とした以外は、実施例1と同様にして6
種のポリイミド溶液を得た。各溶液の固形分濃度および
固有粘度は、同表に示されるとおりであった。各溶液を
実施例1に準じて皮膜化し、その赤外線吸収スペクトル
を測定したところ、いずれも1720cm−”および1
780cm−”  ニイミド基に基づ()C=0の吸収
が明確に認められた。
Examples 2 to 7 6 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the raw materials for polymerization shown in Table 1 below were used and the reaction conditions were set as shown in the same manner.
A seed polyimide solution was obtained. The solid content concentration and intrinsic viscosity of each solution were as shown in the table. Each solution was formed into a film according to Example 1, and its infrared absorption spectrum was measured.
780 cm-'' Absorption at ()C=0 based on the niimide group was clearly observed.

つぎに、各溶液に充填剤として第1表に示され微 る割合のポリイミド粉末を加え、三本ロールでよ△ く混線して、この発明の半導体素子保護用組成物を得た
。なお、各実施例で用いたポリイミド微粉末は、ポリイ
ミド樹脂をジェットミルで微粉砕したもので、ウラン、
トリウムの合計含有量が2PPb以下、最大粒子径が2
5 gn 、平均粒子径が10μmである。
Next, polyimide powder was added as a filler to each solution in a small proportion as shown in Table 1, and the mixture was thoroughly mixed using a three-roll roll to obtain a composition for protecting a semiconductor element of the present invention. The polyimide fine powder used in each example was obtained by finely pulverizing polyimide resin with a jet mill, and contained uranium,
Total thorium content is 2PPb or less, maximum particle size is 2
5 gn, and the average particle size is 10 μm.

比較例I PMDA1モルと4・4−ジアミノジフェニルエーテル
1モルとをN−メチロール−2−ピロリドン中約80℃
以下(とくに室温付近ないしそれに近い温度)に保ちな
がら攪拌した。これによって反応は速やかに進行し、か
つ反応系の粘度は次第に上昇して、固有粘度が0,7の
ポリアミド酸が得られた。
Comparative Example I 1 mol of PMDA and 1 mol of 4,4-diaminodiphenyl ether in N-methylol-2-pyrrolidone at about 80°C
The mixture was stirred while being maintained at a temperature below (particularly at or near room temperature). As a result, the reaction proceeded rapidly, and the viscosity of the reaction system gradually increased, yielding a polyamic acid having an intrinsic viscosity of 0.7.

つぎに、このポリアミド酸の溶液(樹脂濃度165重量
%)30.35’に、実施例の場合と同様のポリイミド
微粉末75グを加え、三本ロールでよく混練しざらにN
−メチル−2−ピロリドンで希釈して回転粘度2.00
0ポイズの半導体素子保護用組成物を得た。
Next, 75 g of the same polyimide fine powder as in the example was added to 30.35' of this polyamic acid solution (resin concentration 165% by weight), thoroughly kneaded with three rolls, and then
-Rotational viscosity 2.00 when diluted with methyl-2-pyrrolidone
A composition for protecting a semiconductor element having a zero poise was obtained.

比較例2 テトラカルボン酸二無水物としてPMDAQ、5モルと
BTDAo、5モルとを使用し、かつジアミンとして4
・4−ジアミノジフェニルエーテル0.6モルとジアミ
ノジフェニルエーテルカルボンアミドにして固有粘度1
.8のポリイミド前駆体を合成した。つぎに、この前駆
体溶液(樹脂濃度12.5重量%)40!i’(樹脂分
5g〕に、実施例1の場合と同様の合成シリカ粉14I
iを加え、三本ロール以上の実施例1〜7および比較例
1.2の各組成物を、Al配線を持つモデル電食素子上
に塗工した。それぞれを200℃,120分の加熱処理
を行なったのち、16ピンのDIPの形に組立て成形し
、この成形物を142℃,5気圧, 9’596RHの
雰囲気下で400時間のプレッシャークツカーテストを
行なった。結果はつぎの第2表に示されるとおりであっ
た。なお、上記テストはAl配線の腐食によるオーブン
を不良とし、試験AI!配線数40本に対する不良配線
率を調べたものである。
Comparative Example 2 PMDAQ, 5 mol and BTDAo, 5 mol were used as the tetracarboxylic dianhydride, and 4 mol was used as the diamine.
・4-diaminodiphenyl ether 0.6 mol and diaminodiphenyl ether carbonamide have an intrinsic viscosity of 1
.. A polyimide precursor of No. 8 was synthesized. Next, this precursor solution (resin concentration 12.5% by weight) 40! Synthetic silica powder 14I as in Example 1 was added to i' (5 g of resin).
i, and three or more rolls of each of the compositions of Examples 1 to 7 and Comparative Example 1.2 were coated on a model electrolytic erodible element having Al wiring. After heat treating each piece at 200°C for 120 minutes, they were assembled and molded into a 16-pin DIP, and this molded product was subjected to a 400-hour pressure tester at 142°C, 5 atm, and 9'596 RH. I did this. The results were as shown in Table 2 below. In addition, the above test caused the oven to fail due to corrosion of the Al wiring, and the test AI! The defective wiring rate for 40 wirings was investigated.

第2表 上表から明らかなように、この発明の保護用の組成物で
は、半導体素子上に塗工後低温短時間の加熱処理によっ
て密着性に非常にすぐれるポリイミド保護膜を形成でき
るものであることがわかる。
As is clear from the upper table of Table 2, the protective composition of the present invention can form a polyimide protective film with extremely excellent adhesion by applying heat treatment at a low temperature for a short time on a semiconductor element. I understand that there is something.

また、他の試験から、上記方法で形成される保護膜が耐
熱性および耐熱衝撃性にすぐれ、またピンホールレスの
ために電気絶縁特性も良好で、しかもこの保護膜に通常
の樹脂封止を行なったときに本来のα線の遮蔽効果を充
分に発揮するものであることが認められた。
In addition, other tests have shown that the protective film formed by the above method has excellent heat resistance and thermal shock resistance, and has good electrical insulation properties because it has no pinholes. When this process was carried out, it was found that the original α-ray shielding effect was sufficiently exhibited.

特許出願人  日東電気工業株式会社 40Patent applicant: Nitto Electric Industry Co., Ltd. 40

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)3・3・4・4−ジフェニルテトラカルボン酸二
無水物と3・3′・4・4′−ベンゾフェノンテトラカ
ルボン酸二無水物とを両成分の合計量中前者が41〜5
9モル%後者が59〜41モル%となる混合比率で含む
テトラカルボン酸二無水物と、つぎの一般式;(式中、
R1はメチレン基、フェニレン基または置換フェニレン
基、k2はメチル基、フェニル基または置換フェニル基
、Xは酸素原子、フェニレン基または置換フェニレン基
、nはR1がフェニレン基もしくは置換フェニレン基の
場合は1、メチレン基の場合は3または4の整数である
〕で表わされるシリコン系ジアミンを0.1〜10モル
%含みかつトルエンジアミンが30モル%未満の割合で
含まれていてもよいジアミンとを脱水重縮合させて得ら
れる溶剤可溶性ポリイミドに、有機溶剤と共にウラン、
トリウムの含有量の合計が5 ppb以下の充填剤を配
合したことを特徴とする半導体素子保護用組成物。
(1) 3,3,4,4-diphenyltetracarboxylic dianhydride and 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, the former being 41 to 5% of the total amount of both components.
Tetracarboxylic dianhydride containing 9 mol% of the latter at a mixing ratio of 59 to 41 mol%, and the following general formula;
R1 is a methylene group, a phenylene group or a substituted phenylene group, k2 is a methyl group, a phenyl group or a substituted phenyl group, X is an oxygen atom, a phenylene group or a substituted phenylene group, n is 1 when R1 is a phenylene group or a substituted phenylene group , an integer of 3 or 4 in the case of a methylene group] and a diamine containing 0.1 to 10 mol% of silicone-based diamine, which may contain toluenediamine at a ratio of less than 30 mol%. Uranium and organic solvent are added to the solvent-soluble polyimide obtained by polycondensation.
1. A composition for protecting a semiconductor device, comprising a filler having a total thorium content of 5 ppb or less.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5143948A (en) * 1989-08-02 1992-09-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Semiconductor element protecting compositions
JP2021195319A (en) * 2020-06-11 2021-12-27 信越化学工業株式会社 Silicon-containing tetracarboxylic acid dianhydride, production method thereof, and polyimide resin

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