JPS5963749A - 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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JPS5963749A
JPS5963749A JP14755682A JP14755682A JPS5963749A JP S5963749 A JPS5963749 A JP S5963749A JP 14755682 A JP14755682 A JP 14755682A JP 14755682 A JP14755682 A JP 14755682A JP S5963749 A JPS5963749 A JP S5963749A
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JP
Japan
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wax
less
oil
resin
epoxy
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Pending
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JP14755682A
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English (en)
Inventor
Yasuhide Sugawara
菅原 泰英
Akio Nishikawa
西川 昭夫
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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
    • H01L23/296Organo-silicon compounds
    • 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
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

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、高部高湿状態(65C,95%相対湿度中、
85C,85%相対湿度中)に於いても信頼性の高い動
作が可能な樹脂封止型の半導体装置に関する。
従来、樹脂封止半導体装置は、ノ・−メチツクシール型
やセラミックス封止型に比べて、高温高湿状態に於ける
信頼性に劣る欠点がある。これは、樹脂封止型半導体装
置では、樹脂とリード線の間、あるいは、樹脂と半導体
素子との界面に隙間が生じ、そこを通じて外部から、封
止品の内部へ水が侵入し、素子の電極、ボンディング部
などが腐食、断線し易いためである。
そこで、半導体素子又は、半導体素子及びリード線と樹
脂との接着性、密着性を高めて封止品の耐湿性を改善す
る試みがなされている。例えば、半導体素子又は、半導
体素子及びリード線の表面をシラン系カップリング剤で
処理した後、樹脂封止する方法、樹脂封止した後、シリ
コーンオイルを含浸する方法などが提案されている。
しかし、半導体装置は年々、高密度、高集積度化のすう
勢にあシ、従来の方策では、必要とされる耐湿性を充分
に達成するに至らず、よシ効果的な方法の必要度が^ま
っている。
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものでその目的
は、筒部高湿状態(65C,95チ相対湿度中、85C
,85チ相対湿度中、121C。
2気圧過飽和水蒸気中)に長時間放置しても、半導体装
置の配線が腐食し、断線する故障が少ない信頼性の高い
樹脂封止型半導体装置を提供することにある。
本発明の要旨は、少なくとも半導体素子の上を、ワック
スおよび/またはシリコーンオイルをもつて塗布、焼付
けすることにより、1μm以下の被覆層を設けることを
特徴とする樹脂封止型半導体装置である。
さらに、前G己ワックスおよび/またはシリコーンオイ
ルで半導体素子の上に形成された被覆層を有する素子や
リード線を、ワックスおよび/またはシリコーンオイル
全台む樹脂組成物で封1トすることもできる。
この種のワックスおよび/またはシリコーンオイルとし
ては、例えば、脂肪酸と水に不溶な高級−洒アルコール
類または二価アルコール類とのエステルを云い、マツコ
ラ鯨油、ツテ鯨油、カルナバワックス、稀ワックス、モ
ンタンワックス、オシケライト、石油ワックス(パラフ
ィンワックス、微晶ワックス、ペトロラクタム)などの
ワックス類があシ、必要に応じて1種以上全併用し2て
用いることも出来る。また、シリコーンオイルとしては
1例えば (式中:RはH、CHa 、 CtHs 、CaHsを
表わす)で示される、室温での粘度が0.65〜100
センチボイズのものがある。商品名としては、信越化学
のKF−96L、 KF−96,KP−96H。
KF−99,KF−69などがある。
また、 テ示すレル、メチルフェニルシリコーンホイルもあシ、
 品名としては、信越化学のKF−50゜KF−54,
KF−965などがある。
上記、シリコーンホイルの1種以上を併用して使用する
ことも出来る。
これらの中では、特にワックス類が疎水性、撥水性があ
り、吸水率、透湿率が小さく素子表面への水の侵入を阻
止する効業にすぐれている。
前記、ワックス類は、塗布用には溶剤例えば、ベンゼン
、トルエン、キシレン、アルコール類、ケトン類、クロ
ロホルム、四塩化炭素、あるいは、N−メチルピロリド
ン、ジメルルスルホオキサイドなどの極性溶剤などに溶
解される。該溶液がフレームに組込まれた素子およびリ
ード線に塗布される。該溶液の濃度□としては、被覆の
厚さが10μm以下になるような濃厩が好ましく、通常
、0.5チ以下の溶液が用いもれる。
塗布方法としては、−血液中への素子およびリード線の
浸漬、素子およびリード線上への塗布液の滴下、あるい
は不活性ガスを用いたスプレー法、スピンナー塗布によ
る方法などがある。
上述のような方法によ′シ、ワックス溶液が塗布された
素子およびリード線は風乾によって予備乾燥される。特
に好ましくは、不活性ガス(例えばN、 、 A r 
、 Heなど)中で予備乾燥(加熱)されることが好ま
しい。
そのうち、該ワックスは、少なくとも1000以上、特
に好ましくは180C〜300Cで素子、およびリード
線に焼付けられることによって、被覆層を形成する。
被覆層の厚さについては、先に述べたように10μm以
下、特に好ましくは、1μm以下に溶液濃度を調整する
などによって対拠することが好ましい。108m以上の
場合には、封止樹脂組成物との接着層が機椋的強度の欠
陥を生じる問題力(ある。ワックスを焼付けられた半導
体装置は、次に封止用樹脂などのパッケージ材料によシ
封止される。
該組成物にはワックスおよび/またはシリコーンオイル
が含有されていても含まれていなくてもよい。
ワックスおよび/またはシリコーンオイルが封止用樹脂
組成物に配合される場合には、溶剤で希釈することなく
使用されることが好ましい。
該ワックスおよび/またはシリコーンオイル−含有封止
用樹脂組成物は、装置に予めワックスおよび/またはシ
リコーンオイルを被覆された装置に適用することによっ
て、本発明の効果が一層効果的に発揮される。
本発明において、封止方法としてはキャン、セラミック
ス、樹脂などを用いることが出来る。特に封止用樹脂組
成物として使用されるものとしては、一般に用いられて
いる熱硬化性樹脂、並びに熱可塑性樹脂がある。
熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、付加型
ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリパラビニルフェ
ノール樹脂などがある。
また、熱可塑性樹脂としては、フッ素樹脂()(−フル
オロエチレンなト)、ポリフエニレンスルジイド、ポリ
エチレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテル、
ポリエステル、ポリアミドエーテル、ポリアミドエステ
ルなどがめる。
なかでも、エポキシ樹脂組成物は、封止用樹脂組成物と
して、特に好ましい。エポキシ樹脂としては、例えばビ
スフェノールAのジグリシジルエーテル、ブタジエンジ
エポキサイド、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル
−(3,4−エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレー
ト、ビニルシクロヘキサンジオサイド、4.4’−ジ(
l、2−エポキシエテル)ジフェニルエーテル、2.2
−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロパン、
レゾルシンのグリシジルエーテル、フロログルシンのジ
グリシジルエーテル、メチルフロログルシンのジグリシ
ジルエーテル、ビス−(2゜3−エポキシシクロペンチ
ル)エーテル、2−(3,4−エポキシ)シクロヘキサ
ン−5,5−スビo(3,4・・・エポキシ)シクロヘ
キサン−m−ジオキサン、ビス−(3,4−エポキシ−
6−メチル−シクロヘキシル)アジペート、N、N’−
nl−ブエニレンビス(4,5−エポキシ−1゜2−シ
クロヘキサン)ジカルボキシイミドなどの2官能のエポ
キシ化合物、バラアミノフェノールのトリグリシジルエ
ーテル、ポリアリルグリシジルエーテル、1,3.5−
)す(l、2−エポキシエチル)ベンゼン、2.2’ 
、4.4’−テトラグリシドキシベンゾフェノン、フェ
ノールホルムアルデヒド/ボラックのポリグリシジルエ
ーテル、グリセリンのトリグリシジルニーデル、トリメ
チロールプロパンのトリグリシジルエーテルなど3官能
以上のエポキシ化合物が用いられる。
上記化合物は、用途、目的に応じて、l 1m以上併用
して使用することも出来る。
また、本発明の樹脂組成物には、エポキシ樹脂の公知の
硬化剤、例えば、脂肪族ポリアミン、変性脂肪族ポリア
ミン、N−アミノアルキルピペラジン、キシリレンジア
ミン、ポリアミド、芳香族ポリアミン、変性芳香族ポリ
アミン、イミダゾール、ポリカルボン酸およびその無水
物、BFs −アミン錯塩、ジシアンジアミド、トリア
ルカノールアミンボレートを添加して使用することも何
ら制限するものではない。
また、N、N’−置換ビスマレイミドおよびその付加物
、ハラヒドロキシスチレンのオリゴマおよびポリマ、イ
ンシアネート化合物、シアン酸エステル系化合物、ポリ
テトラフルロエチレン、シリコン、ブチルゴム、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン、水素添加ポリブタジェン、天
然ゴム、ポリブタジェン−スチレン、ポリインブチレン
、ポリブタジェン、ポリエチルへキシルメタクリレート
、ポリエトキシエチルメタクリレート、ポリ−n −ブ
チル−メタクリレート、ポリスチレン、ポリサルファイ
ド(チオコールゴム)、ポリスチレン−ジビニルベンゼ
ン、ポリメチルメタクリレート、クロロブレン、ポリで
タジエンーアクリロニトリ″共重合物5り酢酸チ:“・
″り塩化″′= 、n、、・′リウレタン、ポリグリコ
ールテレフタレート、ポリメチレンオキサイド、ポリイ
ミド(ポリアミド酸状態のものも含む)フェノキシ樹脂
、ポリビニルアセタール系樹脂などを添加して、改質、
変性を行なうことも出来る。
本発明の樹脂組成物には、目的と用途に応じて各種の添
加剤を配合して用いることが出来る。
例えば、ジルコン、シリカ、溶融石英ガラス、アルミナ
、水酸化アルミニウム、ガラス、石英ガラス、ケイ酸カ
ルシウム、石コウ、炭酸カルシウム、マグテサイト、ク
レー、カオリン、タルク、鉄粉、銅粉、マイカ、アスベ
スト、炭化珪素、空化ホウ素、二硫化モリブデン、鉛化
合物、鉛酸化物、亜鉛華、チタン白、カーボンブランク
などの充填剤、あるいは高級脂肪酸、ワックス類などの
離型剤、エポキシシラン、ビニルシラン、アミノシラン
、ボラン系化合物、アルコキシチタネート系化合物、ア
ルミニワムアルコレート系、アルミニワムキレート系な
どの各種カンプリング剤を使用出来る。さらに、アンチ
モン、燐化合物、ブロムやクロルを含む公知の難燃化剤
を用いることが出来る。
実施例 1〜4 700ケのD−RAMメモリ用M OS L S Iの
素子及びリード線(16ビン)に、0.00001チ。
%&01%、0.1%、1%のジメチルポリシロキサン
(粘度500±25センチボイズ+KF−96−500
信越化学社製)−トルエン溶液を、それぞれ別個に滴下
した後、室温で30分間風乾した。次いで200[,1
時間加熱焼付は処理を行なった、。
ジメチルポリシロキサン処理された、各々700ケの素
子及びリード線を、下記のフェノールノボラック硬化の
エポキシ樹脂組成物で、180C。
70 Kg/an” 1.5分の条件でトランスファモ
ールドによシ、樹脂封止した。180C% 15時間ア
フタキュアを施した後、下記の条件で耐湿性試験を行な
った。試験結果を第1表に示した。素子及びリード線を
ジメチルポリシロキサンで処理しない場合についても比
較例として、第1表に示した。
−エポキシ樹脂組成物の調整− エポキシ化合物として、オルトクレゾールノボラック型
のECN1273(テバ社製;エポキシ当15i:22
5)100重量部、硬化剤としてフェノールノボラック
型樹脂HP−607N(日立化成製)55重量部、硬化
促進剤として、トリエチルアミンテトラフェニルボレー
?(1’EA−K)2重量部、#型剤として、ヘキスト
ワックスE2重針部、フィシとして、溶融石英ガラス粉
470重量部、カップリング剤としてエポキシシランK
BM403(信越化学社製)1重優部、着色剤としてカ
ーボンブランクl取鼠部を配合した後、70〜80tZ
’、10分間、ロール混練し、冷却した後粉砕して封止
用エポキシ樹脂組成物を作成した。
耐湿試験条件 Oプレンシャクツカテスト(PCT):121C12気
圧過飽和水蒸気中放置試験 0 65t:/95%RH放置試験 0 85C/85%RH放置試験 実施例 700ケの1) −RA Mメモリ用MO8L8Iの素
子に0.001%ジメチルポリシロキサン(粘度100
000±5000 センチボイズ;信越化学部KF−9
6H−100000)−ジメテルセロンルプ溶液を滴下
した後、室温で30分間風乾した。
次いで、200C,1時間加熱焼付は処理を行なった。
ジメチルポリシロキサン処理された素子を、下記のフェ
ノールノボラック硬化のエポキシ樹脂組成物で、1so
C170Kg/crn” 、1.5分の条件でトランス
ファモールドによシ、樹脂封止した。
180C,15時間アフタキュアを施した後、実施例1
の条件で耐湿性試験を行なった。試験結果を第2表に示
した。素子をジメチルポリシロキサンで処理しない場合
についても比較例として、第2表に示した。
一エポキシ樹脂組成物の調整− エポキシ化合物として、オルトクレゾールノボランク型
のECNI 273 (チバ社製:エポキシ当量225
)100重量部、硬化剤としてフェノールノボラック型
樹脂HP−607N(日立化成社製)555重量部町撓
化剤としてポリプタジエ/HyCOrCTB162X2
000 (宇部興産社製)10重置部、硬化促進剤とし
てTEA−に2重量部、ジメチルポリシロキサンKF−
96−1000(信越化学部)1重址部、フィシとして
溶融石英ガラスi、470重漿部、カップリング剤とし
てKBM403.1重量部、着色剤としてカーボンブラ
ンクを配合した後、70〜80C% 10分間ロール混
練し、冷却″した後、粉砕して封止用エポキシ樹脂組成
物を作成した。
第2・表 実施例 6 700ケのD−RAMメモリ用MO8−C8Iの素子及
びリード線(16ビン)に、0.01%ヘキストワツク
スE(ヘキストジャノくン社!!! ) / )リクロ
ルエチレン溶液を滴下した後、室温で30分1f(]風
乾した。次いで、200Cの恒温層中で11間加熱焼付
は処理を行なった。
上記のワックス被覆の厚さはlμtn以下である。
このワックス被覆処理された700ケの素子及びリード
線をフェノールノボラック型のエポキシ樹脂組成物で、
1800.70Kg/ctn” 、1.5分の条件でト
ランスファモールドにより、樹脂封止した。180tT
、15時間アフタキュアを施した後、下記の条件で耐湿
性試験を行なった。素子及びリード線をへキストワック
スEで処理しない場合についても比較例として第3表に
示した。
耐湿性試験条件 ○ プレンシャクツカテスト(POT); 121C1
2気圧過飽和水蒸気中7A置試験 065C,95チRH放置試験 085C185チRH放置試験 第3表 表中、分母は試片数、分子はAt配線腐食による断線不
良 実施例 7 700ケのD−’RAMメモリ用MO8−LSIの素子
及びリード線(16ピン)にQ、001%並びにo、 
1 %のカルナバワックス/トリクロルエチレン、エチ
ルアルコール混合溶媒溶液を滴下した後、室温で30分
間風乾した。次いでx80c、188間加熱焼付は処理
を行なった。
上記のワックス被覆処理された各々700ケの素子及び
リード線を、ヘキストワックスEを1 fil添加した
フェノールノボラック硬化のエポキシ槓(脂組成物で、
180 C,70Kg/m2. 1.5分の条件でトラ
ンスファモールドによシ樹脂封止した。1801.’、
15時間アフタキュアを施した後、下記の条件で耐湿性
試験を行なった。結果を第2表に示1〜グヒ。素子及び
リード線全セルナバワックスで処理しない場合についC
も比J数例として第4表に示した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、少なくとも半導体素子の上を、ワックスおよび/ま
    たはシリコーンオイルを用いて塗布、焼付けることによ
    シ、1μm以下の被覆層を設けることを特徴とする樹脂
    封止型半導体装置。
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