JPS62171146A

JPS62171146A - 樹脂封止型半導体装置

Info

Publication number: JPS62171146A
Application number: JP61011916A
Authority: JP
Inventors: Akio Nishikawa; 西川　昭夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-01-24
Filing date: 1986-01-24
Publication date: 1987-07-28

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、高温高温状態の元に長時間放置しても、信頼
性の高い機能を保持可能な、樹脂封止型半導体装置に関
する。

〔発明の背景〕

樹脂封止型半導体装置に於いては、半導体素子の高密度
化、高集積度化、多機能化に伴ない、それらの封止用樹
脂組成物には、益々高信頼性（耐湿性並びに耐熱性の向
上など）の付与が求められている。

特に、樹脂封止型半導体装置は、高温高湿状態（例えば
、８５℃、８５％相対湿度中でのバイアス印加状、１２
１℃、２気圧過飽和水蒸気中放置など）の元に長時間放
置した場合には、素子上の金属（ＡＱ）配線（特に、電
極パッド部）が腐食して、断線故障を起し易く、これを
抑制可能な封止用樹脂組成物の開発が長い間の課題とな
ってきた。

従来、この封止用樹脂材料としては、金属との接着性に
すぐれ、電気絶縁特性にすぐれた、ノボラック型フェノ
ール樹脂を硬化剤としたエポキシ系材料が、主として使
用されてきた。この系の材料の問題点としては、４ｉ１
脂中に含まれているイオン性不純物の腐食促進作用、素
子構成素材である無機パッシベーション膜や金属との熱
膨張係数の違いなどにより生ずる熱応力で、樹脂組成物
と素子界面に剥離が出来、そこに溜まった水（水膜）に
より腐食が促進されることがある。

この対象として、樹脂中の不純物イオンの除去。

カップリング剤処理、あるいは樹脂組成物の低応力化に
よる樹脂組成物に素子界面との接着性改善などがなされ
てきた。特に、低温力比に関する方策として、エポキシ
樹脂中に、ポリブタジェンやシロキサン系化合物を添加
して対処することが検討されている。しかし、この場合
には、金型汚れや、成形品外観に問題があり、必らずし
も充分な方策でない。なお、この種の関連する技術とし
ては１例えば文献エポキシレジンスＩＩ　（Ｊ、　Ｓ。

Ｒ１ｆｆ１ｏ　ｅ　ｔ　ｃ　（Ｕ、　ＣＧ）　Ｅｐｏｘ
ｙ　Ｒｅ５ｉｎｓ　ＩｆＰ、２１　、　ＡＣ８（１９８
３）　Ｊ　、　ｏｆ、　ＡｐｐＱ、　ｐｏｌｙｍ。

Ｓｃｉ、４．＆２０，１８４−１９２　（１９６２））
ら記載がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたもので、本発明
の目的は、高温高湿の状態に長時間放置しても、信頼性
の高い機能を保持可能な、樹脂封止型半導体装置を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明の要旨は、耐湿信頼性にすぐれ、しかも成形品外
観や成形金型の汚れの少ない樹脂封止型半導体装置を提
供する手段として、次の項目を必要とする。

１、少なくとも、多官能エポキシ化合物、ジメチルポリ
シロキサン骨格を有するアミン塩、および又はピペラジ
ン基を含む樹脂組成物で封止してなることを特徴とする
樹脂封止型半導体装置。

２、ジメチルポリシロキサン骨格を有するアミン塩が、
ジメチルポリシロキサンテトラメチルアミ〔式中、ｎは
８〜３５である。〕であ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、ジメチルボッシロキサン骨格を有するピペラジンが
、禮禮であ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である。

本発明において、多官能エポキシ化合物とは、例えば、
ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、ブダジエン
ジエポキサイド、３，４−エポキシシクロホキシルメチ
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キサイド、４．４７−
ジ（１，２−エポキシエチル）ジフェニルエーテル、４
．４′−（１，２−エポキシエチル）ビフェニル、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−スピロ（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’−
ｍ−フ二二しンビス（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−ト
リ（１，２−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
ノールホルムデヒドノボラックのポリグリシジエーテル
、グリセリンのトリグリシジルエーテル、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。

また、次式％式％ロー鵠票＼δ で表わされるトリス（ヒドロキシフェニル）メタンベー
スのエポキシ化合物を用いることが出来る。

本発明においては、特に、トリス（ヒドロキシフェニル
）メタンベースのエポキシ化合物が有用である。

また、本発明において、ジメチルポリシロキサン骨格を
有するアミン塩、あるいはピペラジン基を有するオリゴ
マーとしては、ジメチルポリシロキサンテトニメチルア
ミン塩、特に、が有用である。また、ジメチルポリシロキサン骨格を有
するピペラジンオリゴマ、例えばなどかある。これらの
オリゴマの製造は従来の方法（Ｊ　、　Ｓ　、　Ｒ１ｆ
ｆ１ｅ　ｅｔｃ　Ｅｐｏｘｙ　Ｒｅ５ｉｎｓ　Ｈ。

ｐａｇｅ　３０〜５４．　Ａ、Ｃ，Ｓ　（１９８３）に
記載〕により行うことができる。

上記、シナチルポリシロキサン骨格を有するアミン塩、
あるいはピペラジン基を有するオリゴマは、多官能エポ
キシ化合物に対して、０．１〜２０重量％の範囲で、特
に好ましくは０．５〜５重量％の範囲で使用することが
好ましい。

本発明で用いる封止用樹脂組成物には、もちろん、公知
のエポキシ樹脂用硬化剤、並びに触媒を併用することも
出来る。

（上記化合物は、用途、目的に応じて１種以上併用して
使用することも出来る。これらのエポキシ樹脂には硬化
剤が併用される。）それらは、次記文献〔垣内弘著；エ
ポキシ樹脂（昭和４５年９月発行）１０９〜１４９ペー
ジ、Ｌｅｓ　、　Ｎｅｖｉｌｌｅ著；　Ｅｐｏｘｙ　Ｒ
ｅ５ｉｎｓ　（Ｍｅ　Ｇｒａｗ−Ｈｉｌｌ　Ｂｏｏｋ　
ＣｏｍｐａｎｙＩｎｃ　、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、　１１
１５７年発行）６３〜１４１ページ、Ｐ、Ｅ、Ｂｒｕｎ
ｉｓ著；　Ｅｐｏｘｙ　Ｒｅ５ｉｎｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ（Ｔｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅ
ｒｓ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、　１９６８年発行）４５〜
１１１ページなど〕に記載の化合物であり、例えば脂肪
族ポリアミン、芳香族ポリアミン、第２および第３アミ
ンを含むアミン類、カルボン酸類、トリメリット酸トリ
グリセライド（リカレジンＴＭＴＡなど）を含む、カル
ボン酸無水物類。

脂肪族および芳香族ポリアミドオリゴマーおよびポリマ
ー類、三フッ化ホウ素−アミンコンプレックス類、フェ
ノール樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ウレタン樹脂
などの合成樹脂初期縮合物類、その他、ジシアンジアミ
ド、カルボン酸ヒドラジド、ポリアミノマレイミド類な
どがある。

上記硬化剤は、用途、目的に応じて１種以上使用するこ
とが出来る。

特に、フェノールボラック樹脂は、硬化樹脂の金属イン
サートに対する密着性、成形時の作業性などの点から、
上記半導体封止用材料の硬化剤成分として、好適である
。

該樹脂組成物には、エポキシ化合物とノボラック型フェ
ノール樹脂の硬化反応を促進する効果が知られている公
知の触媒を使用することが出来る。

かかる触媒としては、例えば、トリエタノールアミン、
テトラメチルブタンジアミン、テトラメチルペタンジア
ミン、テトラメチルヘキサンジアミン、トリエチレンジ
アミン、ジメチルアニリンなどの三級アミン、ジメチル
アミノエタノール、ジメチルアミノペタノールなどのオ
キシアルキルアミンやトリス（ジメチルアミノメチル）
フェノール、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホ
リンなどのアミン類がある。

また、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチ
ルトリメチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリメ
チルアンモニウムアイオダイド、トリメチルドデシルア
ン舌ニウムクロライド、ベンジルジメチルテトラデシル
アンモニウムクロライド、ベンジルメチルパルミチルア
ンモニウムクロライド、アリルドデシルトリメチルアン
モニウムブロマイド、ベンジルジメチルステアリルアン
モニウムブロマイド、ステリアルトリメチルアンモニウ
ムクロライド、ベンジルジメチルテトラデシルアンモニ
ウムアセテートなどの第４級アンモニウム塩がある。

また、２−エチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダ
ゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−メチル−
４−エチルイミダゾール、１−ブチルイミダゾール、１
−プロピル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−
２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチ
ルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイ
ミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾ
ール、１−アジン−２−メチルイミダゾール、１−アジ
ン−２−ウンデシルイミダゾールなどのイミダゾール類
、トリフェニルホスフィンテトラフェニルポレート、テ
トラフェニルホスホニウムテトラフェニルポレート、ト
リエタルアミンテトラフェニルポレート、Ｎ−メチルモ
ルホリンテトラフェニルポレート、２−エチル−４−メ
チルイミダゾールテトラフェニルポレート、２−エチル
−１，４−ジメチルイミダゾールテトラフェニルポレー
トなどのテトラフェニルボロン塩などがある。

本発明においては樹脂組成物に、目的と用途に応じて、
各種の無機物質や添加剤を配合して用いることが出来る
。それらの具体例をあげればジルコン、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
、マグネサイト、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、窒化ホウ素、二硫
化モリブデン、鉛化合物、鉛酸化物、亜鉛華、チタン白
、カーボンブラックなどの充填剤、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、ポラン系化合物、アルコキシチ
タネート系化合物、アルミニウムキレート化合物などの
カップリング剤などである。さらに、アンチモン、隣化
合物、臭素や塩基を含む公知の難燃化剤を用いることが
出来る。

〔発明の実施例〕

実施例１〜３．比較例多官能エポキシ化合物として、ＸＤ−９０５３（ダウ・
ケミカル社製、エポキシ当量、２２５）１００重量部、
硬化剤として、ノボラック型フェノール樹脂（日立化成
社製、軟化点７８〜８１℃）５５重量部、解媒として、
ジメチルポリシロキサ並びに、ジメチルポリシロキサン
のピペラジン末端基を有するオリボアを、それぞれ第１表に記した所定配合量、カップリング
剤として、エポキシシランＫＢＭ３０３（信越化学社製
）２重量部、離型剤として、ステアリン酸カルシウム１
重量部、ヘキストワックスＥ（ヘキストジャバン社製）
１．５重量部、難燃材として、付加型イミドコート赤リ
ン５重量部、充填材として、溶融石英ガラス粉４８０重
量部、着色材として、カーボンブラック（キャボット社
製）２重量部を配合した。

次いで、該配合物は、７５〜８５℃、８インチ径の２本
ロールで、７分間混練した後、冷却、粗粉砕して半導体
封止用樹脂組成物を得た。

次いで、２５６にビットメモリ用ＬＳＩ（Ｄ−ＲＡＭ）
を、上記樹脂組成物を用いて、１７５℃。

７０ｋｇｆ／ｃｘｌ、　１．５分の条件でトランスファ
成形して、目的の樹脂封止型半導体装置を得た。

これらの樹脂封止型半導体装置は、１２１℃。

２気圧過飽和水蒸気中（プレッシャ・フッカ釜）に、所
定時間放置された後、取り出してＬＳＩの動作が正常か
否かをチェックした。不良の状況については、第１表に
示した。

なお、比較のために、本発明の樹脂組成物の触媒を、イ
ミダゾール系（７）　Ｃ１，Ｉ　Ｚ　　ＡＺＩＮＥ　　
（四国化成社製）２重量部に置き換えた場合のＬＳＩの
耐湿信頼性も示した。

Claims

【特許請求の範囲】

１、少なくとも、多官能エポキシ化合物、ジメチルポリ
シロキサン骨格を有するアミン塩、および／又はピペラ
ジン基を含む樹脂組成物で封止してなることを特徴とす
る樹脂封止型半導体装置。