JPS61281152A - 樹脂組成物 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は充填剤を含む樹脂組成物に関し、特に２層以上
の多層配線構造を有する半導体素子の表：面保護膜に最
適な樹脂組成物として、低膨張率を示す樹脂状の充填剤
を含む樹脂組成物を対象としたものである。

〔発明の背景〕

半導体素子の封止及び表面の保護膜材料としてエポキシ
系樹脂、シリコーン系樹脂及びイミド系ポリマなどが用
いられている。これらの樹脂を半導体素子に適用する際
には、素子の熱膨張係数と被覆材との膨張係数を合せる
ために、充填剤を配合することが行われている。充填剤
としては、石英ガラス粉末、シリカ粉末、アルミナ粉末
、酸化チタン粉末、ケイ醒ジルコニウム粉末、ジルコニ
ア粉末及び、ケイ酸ジルコニウム粉末などの無機質系の
充填剤が広く用いられている。しかしながら、これらの
粉末は塊りを粉砕して作製している念め、角張っている
ほかに、１μｍ以下にすることを妨げている。一方、１
μｍ以下の粉体としては、例えば四塩化ケイ素を溶液中
で加水分解して水酸化物を作製し、これを加熱してシリ
カ粉体とすることが行れているが、粒径が細かいため二
次凝集体となるので、樹脂組成物に多量に配合すると、
樹脂組成物の粘度及び、流動特性が大きく変化するので
、半導体素子に適用することを妨げている。

粉砕法により形成した充填剤を配合した組成物を半導体
素子に被覆及び封止したところ、集積度の高い半導体素
子において、次忙述べるような問題が生じた。即ち、数
μｍあるいは１μｍ以下の線巾を有する半導体素子ある
いは、２層以上の多層配線構造を有する半導体素子にお
いて、封止後、あるいは、温度サイクル試験、あるいは
、高温放置試験後に素子の特性に変化が認められた。こ
の原因を解析するために評価用チップ（特開昭５９−１
０２３４号公報）が用いられている。本発明では、この
原因を解析するために素子を分解したところ、角張った
大きな充填剤粉末（平均粒径が数百μｍ）が、細線にき
すをつけたり、層間の絶縁膜を破損することにより、断
線不良が発生するメカニズムを推定することができた。

〔発明の目的〕

そこで、本発明の目的は、集積度の高い半導体素子、例
えば２５６　Ｋ　ｂ　ｉ　を以上のメモリ容量をもつ素
子において、温度サイクル及び、高温放置などの試験に
おいて断線を生じさせない樹脂組成物を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明の効果を最もよく発揮する充填剤として無機質系
の充填剤に比べて柔らかく、かつ低膨張を示す樹脂状粉
末を用いることにより、不良を著しく低減できることが
明らかになった。半導体素子の表面を構成する材料、例
えばＳ　１０２　ｔ　　Ｓ　’＊ＳｉＮなどと同程度の
膨張係数（０，４〜４　Ｘ　１Ｏ−５Ｃ−ｔ）を有する
樹脂組成物として最近イミド系ポリマが開発された。そ
の内容は、特願昭５９−１８０５４９　号（昭和５９年
８月３１日出願）に詳細に記述されている。このポリイ
ミドの形成温度は３００Ｃ以上であるので、３００Ｃ以
上の熱処理によってダメージ（損傷）を受ける半導体素
子にこの低膨張ポリイミドを適用することを妨げている
。また、最近、熱可塑性ポリマ（例えば、ポリアミド、
ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンなど）を一
方向に延伸する熱処理を行うことにより低膨張化が可能
となってきたので、これらの低膨張性樹脂を粉末化して
用いることもできる。これらの熱可塑性樹脂は単独では
、素子への接着性が得られない。そこで、熱硬化性樹脂
、おるいは、イミド系ポリマに充填剤として配合するこ
とにより使用することが可能となる。本発明で言うとこ
ろの低膨張樹脂粉末の形状は、繊維状でも粉末状でもよ
い。

またアダマンタン化合物を含む低膨張を示す化合物を用
いることもできるであろう。なお、汎用の集積度の低い
多層配線をもつ半導体素子には純度の悪い低膨張の樹脂
状粉末を用いることができるが、２５６Ｋｂｉｔ以上メ
モリ容量を示す集積度の高い素子には、ナトリウム、ウ
ラン及びトリウムなどの金属性イオンを不純物として含
まない材質のものを用いるのが好しい。本発明で言うと
ころの低膨張ポリイミド粉末は次に述べるようにして作
製することができる。

ｐ−フェニレンジアミンと３．３’、４．４’−ビフェ
ニルテトラカルボン酸二無水物の等モルをＮメチル−２
−ピロリドン溶液中で反応して得られるポリアミド酸フ
ェスを、氷水中に注入してアミド酸粉末を作製した。こ
のアミド酸粉末を減圧下に加熱（１８０Ｃ）してポリイ
ミド粉末に変換した。このようにして作製した低膨張ポ
リイミド粉末は本発明の効果を発揮するものであるが低
熱膨張性ポリイミドの種類及び低熱膨張性ポリイミド粉
末のつくり方に関しては上述のものに限定されるもので
はない。

本発明が適用される樹脂組成物は、半導体素子の封止及
び被覆材料として使用されている組成物であれば、本発
明の効果を十分に発揮することができる。

〔発明の実施例〕

以下実施例により本発明の詳細な説明する。なお、本実
施例は本発明の効果（断線解除）を確認するものであり
、本発明の効果は、本実施例に限定されるものではない
。

実施例１ 分子両末端にジグリシジルエーテルをもつエポキシ当量
１９７のエポキシ化合物１００重量部と３．６−ニンド
メチレンテトラヒドロ無水フタル酸７０ｔ−を部と２−
エチル−４−メチルイミダゾール３重量部と明細書に記
載したポリイミド粉末１５０重量部とを混合して得られ
る樹脂組成物をＩ　Ｍｂ　ｉ　ｔのメモリ容量を有しか
つ、多層配線構造を有する素子の上に塗布した後に１５
０Ｃに４時間加熱して樹脂組成物を硬化させた。同様の
操作を行い、１００個の素子に樹脂組成物を被覆した。

これらの素子を１５Ｏｒに１０００時間放置する試験を
行ったが断線不良は発生しなかった。一方、＝　５　Ｏ
ｒと１５０Ｃにそれぞれ３０分間放置する操作をくり返
し５０００間（温度サイクル試験と称す）行ったが、断
線不良は発生しなかった。

比較例 実施例１において充填剤としてポリイミド粉末のかわり
に、粒径が２０〜３ＱｔＩｍの角張ったシリカを用いて
同様の操作を行い半導体素子（ＩＭｂｉｔ）を１００個
被覆した。１５０　ＣｌＩＣ１０００時間放置したとこ
ろ１０チの断線不良が発生した。

実施例２ ２．２′−ビス（（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル）
プロパンと３．３’、４．４’−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸２無水物の等モルとをＮメチル−２−ピロリ
ドン中で付加反応させてポリアミド酸ワニスＣ濃度１５
ｗｔ４）を作製した。

このフェス１００重量部（固形分１５重量部）に、実施
例１で用いたポリイミド粉末を３５重量部配合した。こ
のワニスを実施例１で周込たと同じ構造の素子Ｃメモリ
容量１Δ（ｂｉｔ）Ｋ：塗布したのち２５０ｔｌｌ’に
３０分間加熱して素子表面にポリイミドを被覆した。同
様の操作を行い１００個の素子だポリイミドを被覆した
。これらの素子を１５０ｔｌＶＣ１０００時間放置する
試験を行ったが断線不良は発生しなかった。また、温度
サイクル試験を行っても不良は発生しなかった。

〔発明の効果〕

以上の実施例に述べたよって、ポリイミドの粉末を充填
剤として用いることにより、断線不良を大巾に低減でき
ることが明らかになった。なお、本発明では、ＩＭｂｉ
ｔのメモリ容量を有する半導体素子を用いたが、ＩＭｂ
ｉｔの容量を越える素子（例えば、４Ｍｂｉｔ、１６Ｍ
ｂｉｔ素子）にも本発明の樹脂組成物を適用できること
は明らかである。

また、表面保護膜のほかに、半導体用封止樹脂にも同様
の効果が期待される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、樹脂成分に膨張係数の小さな樹脂粉末を配合したこ
   とを特徴とする樹脂組成物。 ２、樹脂成分として熱可塑性樹脂あるいは硬化性樹脂組
   成物を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の樹脂組成物。 ３、樹脂成分としてイミド環を含有する樹脂を用いるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の樹脂組成物
   。 ４、樹脂成分として少なくともその一成分にエポキシ化
   合物を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の樹脂組成物。 ５、膨張係数の小さな樹脂粉末として、イミド環を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の樹脂組成
   物。 ６、膨張係数の小さな樹脂粉末としてアミド結合を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の樹脂組成
   物。 ７、膨張係数の小さな樹脂粉末として、一方向に延伸し
   ながら熱処理をした繊維状の熱可塑性樹脂の粉末を用い
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の樹脂組
   成物。