JPS6199356A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6199356A
JPS6199356A JP59220936A JP22093684A JPS6199356A JP S6199356 A JPS6199356 A JP S6199356A JP 59220936 A JP59220936 A JP 59220936A JP 22093684 A JP22093684 A JP 22093684A JP S6199356 A JPS6199356 A JP S6199356A
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JP
Japan
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resin
epoxy resin
meth
methacrylate
resin composition
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JP59220936A
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Yoshinobu Nakamura
吉伸 中村
Tsunetaka Matsumoto
松本 恒隆
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Nitto Denko Corp
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Nitto Electric Industrial Co Ltd
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    • 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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  • Power Engineering (AREA)
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (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】 (産業上の利用分野) この発明は、内部応力が小さく、耐湿性および耐熱衝撃
性に優れた半導体装置に関する。
(従来の技術) 一般に半導体装置の封止手段は金属やセラミックによる
封止とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いる樹脂封止
とに大別されるが、近年では生産性およびコストの点か
ら樹脂封止が主流になり、メモリ、マイクロコンピュー
タ−などのVLSI(超高密度集積回路)に至るまで樹
脂封止が採用されるようになっている。しかしながら、
半導体分野の技術革新によって集積度の増加とともに素
子サイズの大型化、配線の微細化が進み、パッケージも
小形化、薄形化の傾向にあり、これに伴って封止材料に
対して信頼性の向上が要望され、とくに素子と封止材料
間に発生する熱応力が耐湿性および耐熱衝撃性に大きな
影響を与えることから、この熱応力の低減が課題となっ
ている。
そこで従来より封止材料に使用されるエポキシ樹脂の低
熱応力化が種々試みられており、現在のところその主流
はゴム類を添加する方法となっている。すなわちこの方
法は、一般にゴム類とエポキシ樹脂とが相溶しないこと
を利用してエポキシlδ(脂の連続相中にゴム類の粒子
を分散させることにより、エポキシ樹脂本来の高い耐熱
性が維持された状態でゴム類の粒子にて熱応力を吸収、
緩和させようとするものである。
ところが、ポリブタジェン、イソプレン等の汎用のゴム
類は周知の如く加熱によって主鎖切断等の劣化を生じる
ことから、これらゴム類の粒子を添加したエポキシ樹脂
にて封止された半導体装置では種々の熱処理を伴う半導
体素子の製造過程で該粒子による熱応力の吸収、緩和能
力が次第に低下するという問題があった。
(発明が解決しようとする問題点) この発明は、封止樹脂であるエポキシ樹脂に添加したゴ
ム類の粒子が劣化によってその能力の低下をきたすとい
う前記従来の問題点を解決すること、つまり上記ゴム類
の添加に代わる安定した熱応力の低減能力を備えた封止
樹脂の使用をすることにより、内部応力が小さく、耐湿
性および耐熱衝撃性に優れた信頼性の高い半導体装置を
提供することを目的としている。
(問題点を解決するための手段) この発明者らは、上記目的のために鋭意検討を重ねた結
果、特定の(メタ)アクリル酸エステル樹脂の微粒子を
エポキシ樹脂中に存在させると、従来のゴム類のような
劣化を生じず、しかもより1      大きな熱応力
の吸収、緩和効果が得られることを見いだし、この発明
を完成した。
すなわちこの発明は、ガラス転移温度が室温以下である
(メタ)アクリル酸エステル樹脂からなる微粒子を分散
相とし、エポキシ樹脂を連続相として含む樹脂組成物に
より封止されてなる半導体装置を要旨としている。
(発明の構成) この発明で使用される上記樹脂組成物中に分散相として
含まれる微粒子の(メタ)アクリル酸エステル樹脂は既
述の如くそのガラス転移温度が室温以下すなわち25℃
以下のものであり、室温より高いガラス転移温度を有す
るものではこの発明の目的とする熱応力の吸収、緩和効
果が充分に得られない。
ここで規定する(メタ)アクリル酸エステル樹脂のガラ
ス転移温度は示差熱量計等で測定され、個々の(メタ)
アクリル酸エステル樹脂について公知となっている値を
さす。
ただし、通常これらガラス転移温度の値は平均重合度が
少なくとも100以上の(メタ)アクリル酸エステル樹
脂について測定されたものであるが、本発明において平
均重合度が100以下の(メタ)アクリル酸エステル樹
脂を用いることも可能である。
このような(メタ)アクリル酸エステル樹脂の形成に使
用する原料単量体としては、一般に汎用されているアク
リル酸エステルおよびメタクリル酸エステルが使用され
る。そしてこのアクリル酸エステルの具体例として、ア
ルキ゛ル基がメチル基、エチル基、n−プロピル基、直
鎖状および分岐状であるブチル基、2−エチルヘキシル
基などからなるアクリル酸アルキルエステルが好適なも
のとして挙げられる。またメタクリル酸エステルの具体
例として、アルキル基が炭素数4〜12の直鎖状および
分岐状で゛ある例えばブチル基、イソブチル基、ヘキシ
ル基、イソヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、オク
タデシル基等であるメタクリル酸アルキルエステルのほ
か、側鎖が直鎖状および分岐状であるメタクリル酸オク
タデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリ
ル酸ヒドロキシエチル等が好適なものとして挙げられる
そしてこれら単量体は2種以上を併用してもよい。
ただし、前述したように平均重合度が100以下の(メ
タ)アクリル酸エステル樹脂に限り、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸プロピルも使用することができる。
尚、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタク
リル酸プロピルでは、これらのみを使用すると生成する
メタクリル酸エステル樹脂のガラス転移温度が室温より
高くなり、これらガラス転移温度が室温より高いメタク
リル酸エステルは装置全体の熱応力を低下させないので
この発明においては好ましくない。
上述の如き単量体の重合に用いる重合開始剤は、従来よ
り(メタ)アクリル酸エステル系樹脂の重合に使用され
る種々のものが使用可能である。
その具体例としては、アゾビスブチロニトリル等のアゾ
化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル等の過酸
化物のような加熱によりラジカルを生成する重合開始剤
、ベンゾイル、ジベンジルケトン等のケトン類、アゾビ
スシアノバレリン酸等のアゾ化合物のような紫外線照射
によりラジカルを生成する重合開始剤がそれぞれ挙げら
れる。
一方、この発明で使用する前記樹脂組成物中に連続相と
して含まれるエポキシ樹脂は、特に限定されたものでは
な(クレゾールノボラック型およびフェノールノボラッ
ク型やビスフェノールA型等の従来より半導体装置の封
止樹脂として用いられている各種エポキシ樹脂を使用可
能であるが、融点が室温以上であって室温下では固形状
もしくは高粘度状を呈するものが望ましい。
ノボラック型エポキシ樹脂としては通常エポキシ当量1
60〜250.軟化点50〜130℃のものが用いられ
る。
さらにクレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、好適に
はエポキシ当量180〜210.軟化点60〜110℃
のものが用いられる。
このようなエポキシ樹脂の硬化剤としては、酸無水物、
フェノール類、ポリアミド類を始め、公知の種々のエポ
キシ樹脂硬化剤をいずれも用いることができるが好まし
くは水酸基当量70〜150のノボラック樹脂(フェノ
ールノボラック、クレゾールノボラック等)が用いられ
る。また硬化剤と共にエポキシ樹脂用として知られる種
々の硬化促進剤を使用でき、例えば2・4・6−ドリジ
メチルアミノメチルフエノール、2−メチルイミダゾー
ル等が特に好適なものとして挙げられる。
またこの発明における前記樹脂組成物には、石英ガラス
粉、珪石粉、タルク等の充填剤、その他の種々の添加剤
を必要に応じて配合してもよい。
この発明に係る半導体装置で使用する、ガラス転移温度
が室温以下である(メタ)アクリル酸エステル樹脂から
なる微粒子を分散相としエポキシ樹脂を連続相として含
む樹脂組成物を調製するには、次の2通りの方法がある
すなわち、予め塊状重合法等で得られた(メタ)アクリ
ル酸エステル樹脂をエポキシ樹脂に加熱下で混合する第
1の方法と、(メタ)アクリル酸エステル樹脂を形成す
る既述した単量体をエボキ      匍シ樹脂中で重
合させる第2の方法があり、いずれかの方法にて得られ
た(メタ)アクリル酸エステル樹脂の微粒子を含む変性
エポキシ樹脂に硬化剤、充填剤等を加えて混練すること
により半導体装置封止用の樹脂組成物がwA製される。
尚、上記第1および第2の方法における(メタ)アクリ
ル酸エステル樹脂の微粒子の分散相の形成は系の白濁に
よって確認されるが、充填剤成分を除いた樹脂組成物の
硬化物の断面を走査型電子顕微鏡にて観察すると、この
分散状態は上記微粒子が島状に存在する所謂海−島構造
として認められる。
走査型電子顕微鏡の観察に基づくと、この島状部(分散
している(メタ)アクリル酸エステル樹脂の微粒子)の
大きさは上記第1の方法によるものでは4〜5μm程度
、第2の方法によるものでは0.5〜2μm程度であり
、第2の方法の方が(メタ)アクリル酸エステル樹脂が
より微粒子化していることをこの発明者らは確認してい
る。
従って第2の方法による樹脂組成物は第1の方法による
ものよりもさらに大きな熱応力の低減効果を示すことが
判明している。
なお第2の方法によるときは、(メタ)アクリル酸エス
テル樹脂製造時の重合開始剤は該樹脂製造の出発物質で
ある単量体とエポキシ樹脂の両者に溶解するものが好ま
しく使用される。
この発明の樹脂組成物に分散相として存在させる(メタ
)・アクリル酸エステル樹脂は、上記第1および第2の
方法のいずれにおいてもエポキシ樹脂100重量部に対
して3〜50重量部、特に好ましくは5〜30重量部と
するのがよい。
その理由は、3重量部未満では熱応力の低減効果が不充
分であり、逆に50重量部を越えるとエポキシ樹脂本来
の耐熱性が低下し、結果いずれの場合も好ましい半導体
装置とすることができないからである。
以上のようにして、ガラス転移温度が室温以下である(
メタ)アクリル酸エステル樹脂麻らなる微粒子を分散相
としエポキシ樹脂を連続相として含む樹脂組成物を用い
てトランスファー成形等で所要の封止部を封止すること
により、内部応力が小さく耐湿性および耐熱th撃性に
優れたこの発明に係る各種半導体装置が得られる。
(実施例) 以下、この発明の実施例をその効果と共に具体的に説明
するが、この発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
実施例1〜5 後記第1表に示した組成で各成分を500mlの丸底フ
ラスコ中に投入し、150℃にて6時間の攪拌を行った
ところ、初期に透明であった系が加熱と共に白濁し、(
メタ)アクリル酸エステル樹脂の微粒子がエポキシ樹脂
中に分散した変性エポキシ樹脂を得た。
次にこの変性エポキシ樹脂を用いて後記第3表に示した
組成で各成分をミキシングロール機にて100℃で10
分間混練し、封止用樹脂組成物を得た。この樹脂組成物
を使用してトランスファー成形により半導体装置の封止
を行った。
1       実施例6〜9 予め過酸化ベンゾイルを重合開始剤として窒素雰囲気下
で70℃にて塊状重合して得られた(メタ)アクリル酸
エステル樹脂を使用し、後記第2表の組成で各成分をミ
キシングロール機にて120”Cで1時間混練したとこ
ろ、初期に透明であった系が加熱とともに白濁し、(メ
タ)アクリル酸エステル樹脂がエポキシ樹脂中に分散し
た変性エポキシ樹脂を得た。
次にこの変性エポキシ樹脂を用いて後記第3表に示した
組成で各成分を実施例1〜5と同様に混練し、得られた
樹脂組成物を使用してトランスファー成形により半導体
装置の封止を行った。
比較例1 後記第1表に示した組成の如く (メタ)アクリル酸エ
ステルIff体としてガラス転移点温度が室温以上のメ
タクリル酸メチル単量体を使用した以外は、実施例1〜
5と同様にして変性エポキシ樹脂を作成し、以下実施例
1〜5と同様にして半導体装置の封止を行った。
比較例2 後記第2表に示した組成の如く (メタ)アクリル酸エ
ステルポリマーとしてガラス転移点温度が室温以上のポ
リメタクリル酸メチルを使用した以外は、実施例6〜9
と同様にして変性エポキシ樹脂を作成し、以下実施例6
〜9と同様にして半導体装置の封止を行った。
従来例1.2 後記第4表に示した組成で各成分をミキシングロール機
で100℃で10分間混練し、得られた樹脂組成物を用
いて実施例1〜9と同様にして半導体装置の封止を行っ
た。
尚、第1.2.4表で示すエポキシ樹脂としてエポキシ
当量 190、軟化点 80℃の樹脂を、フェノール樹
脂としてフェノール当量 130、軟化点80℃の樹脂
を、また第4表で示す末端カルボン酸ブタジェン−アク
リロニトリル共重合体としてカルボキシル当量1400
、ブタジェン:アクリロニトリルの共重合比 7: 3
 の樹脂をそれぞれ使用した。
次に上述した各実施例、比較例、従来例にて得られた半
導体装置について、ピエゾ抵抗による内部応力、曲げ弾
性率、プレッシャー釜による1000時間の信頼性テス
) (PCTと略記) 、−50℃730分〜150℃
730分までの2000回の温度サイクルテスト(TC
Tと略記)の測定、評価を行った。その結果を使用した
樹脂組成物のガラス転移点と共に後記第5表に示す。
尚、実施例1〜9における(メタ)アクリル酸エステル
樹脂のガラス転移温度は室温以下であり、比較例1.2
における樹脂のガラス転移温度は室温以上である。
(以下余白) 第  1  表 1             1  実  施  例 
     1比口列11  成     分     
                 !1エポキシ樹脂
       1 1001100110011001
1001 10011アクリル酸ブチル単量体  + 
  51101251 −1 −1  −11アクリル
酸工チル単量体  1  −1 −1 −1101 −
1  −11メタクリノ呵竣ドデシル単量体1  −1
 −1 −1 −1101  −11メタクリル酸メチ
ル単量体 1  −1 −1 −1 −1 −1  1
011過酸化ベンゾイル     l  0.0310
.0510.1210.0510.051 0.051
第  2  表 「− 11実  施  例   1山陰列I I  成      分              
      11エポキシ樹脂       1100
1100110011001100 11ポリアクリル
酸ブチル   1101201 −1 −1 − 11
ポリアクリル酸エチル   l  −1−1101−1
−11ポリメタクリル酸ブチル  I  −1−1−1
101−11ポリメタクリル酸メチル  I  −1−
1−1−1101第  3  表 1 成    分    1 重量部  11変性エポ
キシ樹脂    111011フエノーノI4封脂  
    1  50  112−メチルイミダゾール 
10.511ステアリン酸      10.511溶
融シリカ粉       15001第  4  表 1 従来例   + 1121 1  エポキシ樹脂     +  1001 100
1萼 1末端カルボン酸ブタジェン−111 1アクリロニトリル共重合体 1 −1 1011フエ
ノール樹脂      1 501 50112−メチ
ルイミダゾール  10.5 10.5 1ニステア°
ノン酸       IC0,1,J、、11溶融シリ
カ粉        +500  +500  i(単
位:重量部) 上記第5表の結果から、この発明に係る各実施例にて得
られた半導体装置は、内部応力が比較例及び従来例にお
けるそれに比較して非常に低く、PCT試験の不良率お
よびTCT試験のクラック発生率がほとんど0に近く、
耐湿性及び耐熱衝撃性に優れ、高い信頼性を有すること
が明らかである。
(発明の効果) この発明に係る半導体装置は、ガラス転移点が室温以下
である(メタ)アクリル酸エステル樹脂からなる微粒子
を分散相とし、エポキシ樹脂を連続相として含む樹脂組
成物により封止されたものであるから、封止部はエポキ
シ樹脂の高い耐熱性を有する状態で且つ(メタ)アクリ
ル酸エステル樹脂の微粒子によって熱応力が吸収、緩和
されて優れた耐湿性及び耐熱衝撃性を示し、高い信頼性
を備えたものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ガラス転移温度が室温以下である(メタ)アクリ
    ル酸エステル樹脂からなる微粒子を分散相とし、エポキ
    シ樹脂を連続相として含む樹脂組成物により封止されて
    なる半導体装置。
JP59220936A 1984-10-19 1984-10-19 半導体装置 Pending JPS6199356A (ja)

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