JPS6219070B2 - - Google Patents
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- JPS6219070B2 JPS6219070B2 JP56172925A JP17292581A JPS6219070B2 JP S6219070 B2 JPS6219070 B2 JP S6219070B2 JP 56172925 A JP56172925 A JP 56172925A JP 17292581 A JP17292581 A JP 17292581A JP S6219070 B2 JPS6219070 B2 JP S6219070B2
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Description
本発明は、樹脂封止型半導体装置に関し、更に
詳しくは、耐湿性および高温電気特性に優れた樹
脂封止型半導体装置に関する。 樹脂封止型半導体装置は、例えば、集積回路
(IC)、大規模集積回路(LSI)、トランジスタ、
ダイオード等の半導体素子を、外部雰囲気や機械
的衝撃から保護するために、熱硬化性樹脂を用い
て封止して成るものである。 半導体素子の封止技術として、従来は、金属や
セラミツクス等を用いるハーメチツク封止が採用
されていたが、最近では、経済的に有利であると
いう理由から、樹脂封止が主流を占めている。 かかる半導体封止用樹脂としては、大量生産に
適する低圧トランスフア成形法に使用可能な、低
圧成形用エポキシ樹脂組成物が一般に広く使用さ
れている。しかしながら、例えば、エポキシ樹
脂、ノボラツク型フエノール樹脂硬化剤、イミダ
ゾール硬化促進剤等から成るエポキシ樹脂組成物
を、トランスフア成形して得られる従来の樹脂封
止型半導体装置には次のような欠点がある。即
ち、 (1) 耐湿性が劣るために、アルミニウム電極など
が腐食劣化すること、 (2) 高温時における電気特性が劣り、特に、リー
ク電流が増加するために、半導体素子の機能が
低下すること、 である。これらのうち(1)について説明すると、樹
脂封止型半導体装置は高温高湿雰囲気下で使用ま
たは保存することがあるので、そのような条件下
においても信頼性を保証しなければならない。耐
湿性の品質保証のための信頼性評価試験として
は、85℃または120℃の飽和水蒸気中に暴露する
加速評価法が行なわれている。最近では電圧を印
加して更に加速性を高めたバイアス印加型の評価
試験も実施されている。 しかし、エポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封止
型半導体装置では、封止樹脂が吸湿性を有するた
めに、水分が外部雰囲気から封止樹脂層を介し
て、或いは封止樹脂とリードフレームの界面を通
つて内部に浸入し、半導体素子の表面にまで到達
する。この水分と封止樹脂中に存在する不純物等
の作用の結果として、樹脂封止型半導体装置はア
ルミニウム電極、配線等の腐食による不良を発生
する。またバイアス電圧を印加した場合には、そ
の電気化学的作用によつてアルミニウム電極、配
線の腐食による不良が特に著しく多発する。 次に(2)について説明すると、樹脂封止型半導体
装置は高温条件下で使用することがあるので、そ
のような条件においても信頼性を保証しなければ
ならない。そのための評価試験としては80℃〜
150℃でバイアス電圧を印加して信頼性を評価す
る加速試験が一般的である。 このような試験において例えば、半導体表面が
外部電荷に鋭敏なMOS構造を有する素子や、逆
バイアスが印加されたPN接合を有する素子等に
特に著しく多発する不良として、チヤネリングに
よるリーク電流の増加する現象がある。この現象
は電圧が印加された素子の表面に接している封止
樹脂層に、電界が作用することにより発生するも
のと考えられる。 従来の樹脂封止型半導体装置は上記した欠点を
有するものであるために、その改良が求められて
いた。本発明は、かかる欠点を解消せんとしてな
されたものであり、その目的は、優れた耐湿性お
よび高温電気特性を有する樹脂封止型半導体装置
を提供するにある。 本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究
を重ねた結果、イミダゾール等の硬化促進剤が上
記欠点を形成する主要因であることを解明した。
そして、半導体を封止する樹脂体の成形材料とし
て、次に示すエポキシ樹脂組成物を使用すること
により、半導体装置の耐湿性および高温電気特性
が向上することを見出し、本発明を完成するに到
つた。 即ち、本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導
体素子と該半導体素子を被覆する樹脂封止体とを
具備して成る樹脂封止型半導体装置において、前
記樹脂封止体が、 (a) エポキシ当量170〜300を有するノボラツク型
エポキシ樹脂、 (b) ノボラツク型フエノール樹脂、 (c) 有機ホスフイン化合物、 および (d) ホウ酸エステル化合物 を含むエポキシ樹脂組成物の硬化物であることを
特徴とするものである。 以下において、本発明を更に詳しく説明する。 本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、次のもの
から成る。 本発明において使用されるエポキシ樹脂は、エ
ポキシ当量が170〜300の値を有するノボラツク型
エポキシ樹脂であれば、いかなるものでも使用可
能であり、例えば、フエノールノボラツク型エポ
キシ樹脂、クレゾールノボラツク型エポキシ樹
脂、ハロゲン化フエノールノボラツク型エポキシ
樹脂等が挙げられる。かかるエポキシ樹脂は、1
種もしくは2種以上のものを混合して用いること
ができ、更に、これらに他のエポキシ樹脂を混合
して用いてもよい。他のエポキシ樹脂としては、
例えば、ビスフエノールA型エポキシ樹脂等のグ
リシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエ
ステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポ
キシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポ
キシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エ
ポキシ樹脂等が挙げられ、これらから選ばれた1
種もしくは2種以上のものを、ノボラツク型エポ
キシ樹脂に対し、50重量%以下の量で配合するこ
とができる。また、本発明において使用されるエ
ポキシ樹脂は、樹脂中に残存する塩素がアルミニ
ウム電極等の腐食劣化の原因のひとつとなるため
に、含有される塩素イオンは10ppm以下、加水
分解性塩素は0.1重量%以下のものであることが
望ましい。 本発明において硬化剤として使用されるノボラ
ツク型フエノール樹脂としては、例えば、フエノ
ールノボラツク樹脂、クレゾールノボラツク樹
脂、tert−ブチルフエノールノボラツク樹脂、ノ
ニルフエノールノボラツク樹脂等が挙げられ、こ
れらから選ばれた1種もしくは2種以上のものが
使用される。かかるノボラツク型フエノール樹脂
は、成形時における流動性等の作業性を考慮する
と、その軟化点が60〜120℃の範囲内にあること
が好ましく、また、低分子量のフエノール成分
は、樹脂特性劣化の原因となることから、常温に
おける水可溶性のフエノール樹脂成分量が3重量
%以下であることが好ましい。 ノボラツク型フエノール樹脂の配合量は、エポ
キシ樹脂中のエポキシ基の量との関係から適宜選
択することが望ましく、フエノール樹脂のフエノ
ール性水酸基の数とエポキシ樹脂のエポキシ基の
数の比が0.5〜1.5の範囲にあることが望ましい。
フエノール性水酸基数/エポキシ基数の比が0.5
未満、或いは1.5を超えると、反応が充分に進行
せず、硬化物の特性が低下する。 本発明において使用される有機ホスフイン化合
物は、硬化促進剤としての機能を有するものであ
り、かかる化合物を配合せしめることにより、半
導体装置の耐湿性および高温電気特性の向上がも
たらされる。 このような有機ホスフイン化合物は、次記一般
式 〔式中、R1、R2およびR3は、同一でも異なつてい
てもよく、水素原子、アルキル基、フエニル基、
トリル基等のアリール基、シクロヘキシル基等の
シクロアルキル基等で示される基を表わす。また
式 (式中、R′はアルカンを表わし、R″およびR
は、同一でも異なつていてもよく、水素原子、ア
ルキル基、フエニル基、トリル基等のアリール
基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基を表
わす。ただし、R″およびRが水素原子の場合
を除く。) で示される基のように有機ホスフインを含む有機
基であつてもよい。ただし、R1、R2およびR3が
すべて水素原子である場合を除く。〕 で示されるものであり、例えば、トリフエニルホ
スフイン、トリブチルホスフイン、トリシクロヘ
キシルホスフイン、メチルジフエニルホスフイン
等の第3ホスフイン化合物、ブチルフエニルホス
フイン、ジフエニルホスフイン等の第2ホスフイ
ン化合物、フエニルホスフイン、オクチルホスフ
イン等の第1ホスフイン化合物、およびビス(ジ
フエニルホスフイノ)メタン、1・2−ビス(ジ
フエニルホスフイノ)エタン等の第3ビスホスフ
イン化合物が挙げられ、これらから成る群より選
ばれる1種もしくは2種以上のものが使用され
る。これらの中でも、アリールホスフイン化合物
を使用することが好ましく、とりわけ、トリフエ
ニルホスフインなどのトリアリールホスフインが
最も好ましい。 かかる有機ホスフイン化合物は、エポキシ樹脂
およびフエノール樹脂の総量に対して0.001〜20
重量%の量で配合することが好ましく、特に好ま
しくは、0.01〜5重量%である。 本発明において使用されるホウ酸エステル化合
物は、有機ホスフイン化合物との相互作用によつ
て、有機ホスフイン化合物単独使用の場合より、
半導体装置の耐湿性および高温電気特性をより一
層改善することを目的として添加されるものであ
る。 このようなホウ酸エステル化合物としては、次
記一般式〔〕〜〔〕 (式中、それぞれのRは、同一でも異なつていて
もよく、また、ユニツト毎に同一でも異なつてい
てもよく、アルキル基;前記アルキル基の水素原
子が少なくとも1つ以上水酸基で置換されたヒド
ロキシアルキル基;シクロヘキシル基等のシクロ
アルキル基;フエニル基、トリル基、ナフチル基
等のアリール基;ヒドロキシフエニル基、ヒドロ
キシトリル基等のヒドロキシアリール基;ベンジ
ル基等のアルアルキル基等を表わし、nは正の整
数である。) で示される1分子中に1個のホウ素原子を有する
モノホウ酸エステル化合物および1分子中に2個
以上のホウ酸原子を有するポリホウ酸エステル化
合物が挙げられる。 上記ホウ酸エステル化合物としては、例えば、
ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸ト
リイソプロピル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリ
シクロヘキシル、ホウ酸トリフエニル、ホウ酸ト
リクレシル、ホウ酸トリノニルフエニル、ホウ酸
トリナフチル、ホウ酸トリベンジル、ポリホウ酸
メチル、ポリホウ酸イソプロピル、ポリホウ酸ブ
チル、ポリホウ酸フエニル、ポリホウ酸クレシ
ル、ポリホウ酸ベンジル、ジヘキシレングリコー
ルバイボレート、トリヘキシレングリコールバイ
ボレート、ジ(2・6−ジ−tert−ブチルフエニ
ル)n−ブチルボレート、トリメトキシボロキソ
ール等が挙げられ、これらから成る群より選ばれ
る1種もしくは2種以上のものが使用される。 かかるホウ酸エステル化合物は、エポキシ樹脂
およびフエノール樹脂の総量に対して0.01〜10重
量%の量で配合することが好ましい。 本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記した成分
の他に、無機質充填剤および各種添加剤を含むも
のであつてよい。 上記無機質充填剤としては、例えば、石英ガラ
ス粉末、結晶性シリカ粉末、ガラス繊維、タル
ク、アルミナ粉末、ケイ酸カルシウム粉末、炭酸
カルシウム粉末、硫酸バリウム粉末、マグネシア
粉末等が挙げられ、これらから成る群より選ばれ
る1種もしくは2種以上のものが使用される。こ
られのうちで、石英ガラス粉末、結晶性シリカ粉
末を用いることが、高純度および低熱膨張係数を
有することから好ましい。 かかる無機質充填剤の配合量は、使用するエポ
キシ樹脂、フエノール樹脂および無機質充てん剤
の種類によつて適宜選択する必要があるが、例え
ば、トランスフア成形に使用する場合には、エポ
キシ樹脂およびフエノール樹脂の総量に対し、重
量比で1.5〜4倍程度が好ましい。また、無機質
充填剤の粒径は、適宜選択して使用すればよく、
粒子の粗いものと細かいものを組み合わせて混合
することにより、成形性を改善することができ
る。 また、各種添加剤としては、例えば、天然ワツ
クス類、合成ワツクス類、直鎖脂肪酸の金属塩、
酸アミド類、エステル類、パラフイン類等の離型
剤、塩素化パラフイン、ブロムトルエン、ヘキサ
ブロムベンゼン、三酸化アンチモン等の難燃剤、
カーボンブラツク等の着色剤、およびシランカツ
プリング剤等を、目的に応じ、適宜添加配合した
ものであつてよい。 以上の組成から成るエポキシ樹脂組成物を、半
導体封止用成形材料として調製するには、通常の
方法を用いればよく、例えば、所定の配合量の原
料混合物を、ミキサー等によつて充分混合後、更
に熱ロール等による溶融混合処理を施すか、また
はニーダー等による混合処理を施すことにより、
容易にエポキシ樹脂組成物から成る成形材料を得
ることができる。 本発明に係わるエポキシ樹脂組成物を混合する
には、それぞれ秤量した各成分を同時に混合して
もよいが、一部の成分を予め混合しておき、かか
る混合物と他の成分を混合したものであつてもよ
い。後者の場合において、特に好ましい態様とし
て、有機ホスフイン化合物とホウ酸エステル化合
物の反応混合物を用いる方法がある。かかる反応
混合物は、有機ホスフイン化合物とホウ酸エステ
ル化合物を、単に混合することにより容易に得ら
れるが、必要ならば加熱により相溶させ混合する
か、或いは溶剤を添加して溶解・混合してもよ
い。上記反応混合物において、有機ホスフイン化
合物とホウ酸エステル化合物は、配位化合物を形
成していることが考えられ、例えば、トリフエニ
ルホスフインとホウ酸トリフエニルとを等モルで
混合した場合には、該化合物が1:1の配位化合
物を形成していると思われる。しかしながら、本
発明においては、必ずしも上記化合物を等モルで
混合する必要はなく、また、配位化合物が形成さ
れていることを確認する必要もない。かかる化合
物の好ましい配合比は、有機ホスフイン化合物1
モルに対し、ホウ酸エステル化合物は0.01〜10モ
ル程度の量である。 また、別の好ましい態様として、ノボラツク型
フエノール樹脂と、有機ホスフイン化合物及びホ
ウ酸エステル化合物を溶融した混合物、もしくは
有機ホスフイン化合物とホウ酸エステル化合物の
反応混合物とノボラツク型フエノール樹脂を溶融
した混合物を用いる方法がある。かかる溶融混合
物は、有機ホスフイン化合物及びホウ酸エステル
化合物もしくはそれらの反応混合物を、ノボラツ
ク型フエノール樹脂中に溶解することにより容易
に得られるものであり、必要に応じて加熱溶融し
たものであつてもよい。 上記反応混合物または溶融混合物を用いて成る
エポキシ樹脂封止型半導体装置の方が、より安定
した特性が得られるため好ましい。 本発明の樹脂封止型半導体装置は、上記エポキ
シ樹脂組成物から成る成形材料を用いて、例え
ば、IC、LSI、トランジスタ、サイリスタ、ダイ
オード等の半導体装置を封止することにより製造
することができる。かかる封止方法は、一般に採
用されている方法でよく、例えば、低圧トランス
フア成形法、インジエクシヨン成形法、圧縮成形
法、注型法等が挙げられ、なかでも、低圧トラン
スフア成形法を用いることが好ましい。更に、特
殊な封止法である、溶剤型または非溶剤型組成物
を用いて半導体表面を被覆する封止法や、所謂ジ
ヤンクシヨンコーテイングとしての局部的な封止
法によることも可能である。尚、封止樹脂の硬化
に際しては、150℃以上の温度において硬化せし
めることが好ましい。 以下において、実施例および合成例を掲げ、本
発明を更に詳しく説明する。 合成例 トリフエニルホスフイン262g(1モル)およ
びホウ酸トリフエニル390g(1モル)をフラス
コ中に入れ、加熱溶融して均一な液体とした。次
いで、かかる液体を冷却して、トリフエニルホス
フインおよびホウ酸トリフエニルの等モル反応混
合物を得た。 実施例 1〜3 エポキシ樹脂としてエポキシ当量220を有する
クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂(エポキシ
樹脂A)およびエポキシ当量290を有する臭素化
エポキシノボラツク樹脂(エポキシ樹脂B)を用
い、硬化剤として分子量800を有するフエノール
ノボラツク樹脂を用い、有機ホスフイン化合物と
してトリフエニルホスフイン、ホウ酸エステル化
合物としてホウ酸トリフエニルおよび合成例で得
たトリフエニルホスフインとホウ酸トリフエニル
の等モル反応混合物を用い、他に、石英ガラス粉
末(無機質充填剤)、三酸化アンチモン(難燃
剤)、カルナバワツクス(離型剤)、カーボンブラ
ツク(着色剤)およびγ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン(シランカツプリング剤)を
用いて、表−1に示すような配合(重量部)でエ
ポキシ樹脂組成物(実施例1〜3)を調製した。
同時に、比較例として、硬化促進剤に、有機ホス
フイン化合物又はホウ酸エステル化合物を単独で
使用したもの、或いは2−メチルイミダゾール又
は三フツ化ホウ素モノエチルアミン錯体を使用し
たものを5種類調製した。
詳しくは、耐湿性および高温電気特性に優れた樹
脂封止型半導体装置に関する。 樹脂封止型半導体装置は、例えば、集積回路
(IC)、大規模集積回路(LSI)、トランジスタ、
ダイオード等の半導体素子を、外部雰囲気や機械
的衝撃から保護するために、熱硬化性樹脂を用い
て封止して成るものである。 半導体素子の封止技術として、従来は、金属や
セラミツクス等を用いるハーメチツク封止が採用
されていたが、最近では、経済的に有利であると
いう理由から、樹脂封止が主流を占めている。 かかる半導体封止用樹脂としては、大量生産に
適する低圧トランスフア成形法に使用可能な、低
圧成形用エポキシ樹脂組成物が一般に広く使用さ
れている。しかしながら、例えば、エポキシ樹
脂、ノボラツク型フエノール樹脂硬化剤、イミダ
ゾール硬化促進剤等から成るエポキシ樹脂組成物
を、トランスフア成形して得られる従来の樹脂封
止型半導体装置には次のような欠点がある。即
ち、 (1) 耐湿性が劣るために、アルミニウム電極など
が腐食劣化すること、 (2) 高温時における電気特性が劣り、特に、リー
ク電流が増加するために、半導体素子の機能が
低下すること、 である。これらのうち(1)について説明すると、樹
脂封止型半導体装置は高温高湿雰囲気下で使用ま
たは保存することがあるので、そのような条件下
においても信頼性を保証しなければならない。耐
湿性の品質保証のための信頼性評価試験として
は、85℃または120℃の飽和水蒸気中に暴露する
加速評価法が行なわれている。最近では電圧を印
加して更に加速性を高めたバイアス印加型の評価
試験も実施されている。 しかし、エポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封止
型半導体装置では、封止樹脂が吸湿性を有するた
めに、水分が外部雰囲気から封止樹脂層を介し
て、或いは封止樹脂とリードフレームの界面を通
つて内部に浸入し、半導体素子の表面にまで到達
する。この水分と封止樹脂中に存在する不純物等
の作用の結果として、樹脂封止型半導体装置はア
ルミニウム電極、配線等の腐食による不良を発生
する。またバイアス電圧を印加した場合には、そ
の電気化学的作用によつてアルミニウム電極、配
線の腐食による不良が特に著しく多発する。 次に(2)について説明すると、樹脂封止型半導体
装置は高温条件下で使用することがあるので、そ
のような条件においても信頼性を保証しなければ
ならない。そのための評価試験としては80℃〜
150℃でバイアス電圧を印加して信頼性を評価す
る加速試験が一般的である。 このような試験において例えば、半導体表面が
外部電荷に鋭敏なMOS構造を有する素子や、逆
バイアスが印加されたPN接合を有する素子等に
特に著しく多発する不良として、チヤネリングに
よるリーク電流の増加する現象がある。この現象
は電圧が印加された素子の表面に接している封止
樹脂層に、電界が作用することにより発生するも
のと考えられる。 従来の樹脂封止型半導体装置は上記した欠点を
有するものであるために、その改良が求められて
いた。本発明は、かかる欠点を解消せんとしてな
されたものであり、その目的は、優れた耐湿性お
よび高温電気特性を有する樹脂封止型半導体装置
を提供するにある。 本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究
を重ねた結果、イミダゾール等の硬化促進剤が上
記欠点を形成する主要因であることを解明した。
そして、半導体を封止する樹脂体の成形材料とし
て、次に示すエポキシ樹脂組成物を使用すること
により、半導体装置の耐湿性および高温電気特性
が向上することを見出し、本発明を完成するに到
つた。 即ち、本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導
体素子と該半導体素子を被覆する樹脂封止体とを
具備して成る樹脂封止型半導体装置において、前
記樹脂封止体が、 (a) エポキシ当量170〜300を有するノボラツク型
エポキシ樹脂、 (b) ノボラツク型フエノール樹脂、 (c) 有機ホスフイン化合物、 および (d) ホウ酸エステル化合物 を含むエポキシ樹脂組成物の硬化物であることを
特徴とするものである。 以下において、本発明を更に詳しく説明する。 本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、次のもの
から成る。 本発明において使用されるエポキシ樹脂は、エ
ポキシ当量が170〜300の値を有するノボラツク型
エポキシ樹脂であれば、いかなるものでも使用可
能であり、例えば、フエノールノボラツク型エポ
キシ樹脂、クレゾールノボラツク型エポキシ樹
脂、ハロゲン化フエノールノボラツク型エポキシ
樹脂等が挙げられる。かかるエポキシ樹脂は、1
種もしくは2種以上のものを混合して用いること
ができ、更に、これらに他のエポキシ樹脂を混合
して用いてもよい。他のエポキシ樹脂としては、
例えば、ビスフエノールA型エポキシ樹脂等のグ
リシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエ
ステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポ
キシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポ
キシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エ
ポキシ樹脂等が挙げられ、これらから選ばれた1
種もしくは2種以上のものを、ノボラツク型エポ
キシ樹脂に対し、50重量%以下の量で配合するこ
とができる。また、本発明において使用されるエ
ポキシ樹脂は、樹脂中に残存する塩素がアルミニ
ウム電極等の腐食劣化の原因のひとつとなるため
に、含有される塩素イオンは10ppm以下、加水
分解性塩素は0.1重量%以下のものであることが
望ましい。 本発明において硬化剤として使用されるノボラ
ツク型フエノール樹脂としては、例えば、フエノ
ールノボラツク樹脂、クレゾールノボラツク樹
脂、tert−ブチルフエノールノボラツク樹脂、ノ
ニルフエノールノボラツク樹脂等が挙げられ、こ
れらから選ばれた1種もしくは2種以上のものが
使用される。かかるノボラツク型フエノール樹脂
は、成形時における流動性等の作業性を考慮する
と、その軟化点が60〜120℃の範囲内にあること
が好ましく、また、低分子量のフエノール成分
は、樹脂特性劣化の原因となることから、常温に
おける水可溶性のフエノール樹脂成分量が3重量
%以下であることが好ましい。 ノボラツク型フエノール樹脂の配合量は、エポ
キシ樹脂中のエポキシ基の量との関係から適宜選
択することが望ましく、フエノール樹脂のフエノ
ール性水酸基の数とエポキシ樹脂のエポキシ基の
数の比が0.5〜1.5の範囲にあることが望ましい。
フエノール性水酸基数/エポキシ基数の比が0.5
未満、或いは1.5を超えると、反応が充分に進行
せず、硬化物の特性が低下する。 本発明において使用される有機ホスフイン化合
物は、硬化促進剤としての機能を有するものであ
り、かかる化合物を配合せしめることにより、半
導体装置の耐湿性および高温電気特性の向上がも
たらされる。 このような有機ホスフイン化合物は、次記一般
式 〔式中、R1、R2およびR3は、同一でも異なつてい
てもよく、水素原子、アルキル基、フエニル基、
トリル基等のアリール基、シクロヘキシル基等の
シクロアルキル基等で示される基を表わす。また
式 (式中、R′はアルカンを表わし、R″およびR
は、同一でも異なつていてもよく、水素原子、ア
ルキル基、フエニル基、トリル基等のアリール
基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基を表
わす。ただし、R″およびRが水素原子の場合
を除く。) で示される基のように有機ホスフインを含む有機
基であつてもよい。ただし、R1、R2およびR3が
すべて水素原子である場合を除く。〕 で示されるものであり、例えば、トリフエニルホ
スフイン、トリブチルホスフイン、トリシクロヘ
キシルホスフイン、メチルジフエニルホスフイン
等の第3ホスフイン化合物、ブチルフエニルホス
フイン、ジフエニルホスフイン等の第2ホスフイ
ン化合物、フエニルホスフイン、オクチルホスフ
イン等の第1ホスフイン化合物、およびビス(ジ
フエニルホスフイノ)メタン、1・2−ビス(ジ
フエニルホスフイノ)エタン等の第3ビスホスフ
イン化合物が挙げられ、これらから成る群より選
ばれる1種もしくは2種以上のものが使用され
る。これらの中でも、アリールホスフイン化合物
を使用することが好ましく、とりわけ、トリフエ
ニルホスフインなどのトリアリールホスフインが
最も好ましい。 かかる有機ホスフイン化合物は、エポキシ樹脂
およびフエノール樹脂の総量に対して0.001〜20
重量%の量で配合することが好ましく、特に好ま
しくは、0.01〜5重量%である。 本発明において使用されるホウ酸エステル化合
物は、有機ホスフイン化合物との相互作用によつ
て、有機ホスフイン化合物単独使用の場合より、
半導体装置の耐湿性および高温電気特性をより一
層改善することを目的として添加されるものであ
る。 このようなホウ酸エステル化合物としては、次
記一般式〔〕〜〔〕 (式中、それぞれのRは、同一でも異なつていて
もよく、また、ユニツト毎に同一でも異なつてい
てもよく、アルキル基;前記アルキル基の水素原
子が少なくとも1つ以上水酸基で置換されたヒド
ロキシアルキル基;シクロヘキシル基等のシクロ
アルキル基;フエニル基、トリル基、ナフチル基
等のアリール基;ヒドロキシフエニル基、ヒドロ
キシトリル基等のヒドロキシアリール基;ベンジ
ル基等のアルアルキル基等を表わし、nは正の整
数である。) で示される1分子中に1個のホウ素原子を有する
モノホウ酸エステル化合物および1分子中に2個
以上のホウ酸原子を有するポリホウ酸エステル化
合物が挙げられる。 上記ホウ酸エステル化合物としては、例えば、
ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸ト
リイソプロピル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリ
シクロヘキシル、ホウ酸トリフエニル、ホウ酸ト
リクレシル、ホウ酸トリノニルフエニル、ホウ酸
トリナフチル、ホウ酸トリベンジル、ポリホウ酸
メチル、ポリホウ酸イソプロピル、ポリホウ酸ブ
チル、ポリホウ酸フエニル、ポリホウ酸クレシ
ル、ポリホウ酸ベンジル、ジヘキシレングリコー
ルバイボレート、トリヘキシレングリコールバイ
ボレート、ジ(2・6−ジ−tert−ブチルフエニ
ル)n−ブチルボレート、トリメトキシボロキソ
ール等が挙げられ、これらから成る群より選ばれ
る1種もしくは2種以上のものが使用される。 かかるホウ酸エステル化合物は、エポキシ樹脂
およびフエノール樹脂の総量に対して0.01〜10重
量%の量で配合することが好ましい。 本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記した成分
の他に、無機質充填剤および各種添加剤を含むも
のであつてよい。 上記無機質充填剤としては、例えば、石英ガラ
ス粉末、結晶性シリカ粉末、ガラス繊維、タル
ク、アルミナ粉末、ケイ酸カルシウム粉末、炭酸
カルシウム粉末、硫酸バリウム粉末、マグネシア
粉末等が挙げられ、これらから成る群より選ばれ
る1種もしくは2種以上のものが使用される。こ
られのうちで、石英ガラス粉末、結晶性シリカ粉
末を用いることが、高純度および低熱膨張係数を
有することから好ましい。 かかる無機質充填剤の配合量は、使用するエポ
キシ樹脂、フエノール樹脂および無機質充てん剤
の種類によつて適宜選択する必要があるが、例え
ば、トランスフア成形に使用する場合には、エポ
キシ樹脂およびフエノール樹脂の総量に対し、重
量比で1.5〜4倍程度が好ましい。また、無機質
充填剤の粒径は、適宜選択して使用すればよく、
粒子の粗いものと細かいものを組み合わせて混合
することにより、成形性を改善することができ
る。 また、各種添加剤としては、例えば、天然ワツ
クス類、合成ワツクス類、直鎖脂肪酸の金属塩、
酸アミド類、エステル類、パラフイン類等の離型
剤、塩素化パラフイン、ブロムトルエン、ヘキサ
ブロムベンゼン、三酸化アンチモン等の難燃剤、
カーボンブラツク等の着色剤、およびシランカツ
プリング剤等を、目的に応じ、適宜添加配合した
ものであつてよい。 以上の組成から成るエポキシ樹脂組成物を、半
導体封止用成形材料として調製するには、通常の
方法を用いればよく、例えば、所定の配合量の原
料混合物を、ミキサー等によつて充分混合後、更
に熱ロール等による溶融混合処理を施すか、また
はニーダー等による混合処理を施すことにより、
容易にエポキシ樹脂組成物から成る成形材料を得
ることができる。 本発明に係わるエポキシ樹脂組成物を混合する
には、それぞれ秤量した各成分を同時に混合して
もよいが、一部の成分を予め混合しておき、かか
る混合物と他の成分を混合したものであつてもよ
い。後者の場合において、特に好ましい態様とし
て、有機ホスフイン化合物とホウ酸エステル化合
物の反応混合物を用いる方法がある。かかる反応
混合物は、有機ホスフイン化合物とホウ酸エステ
ル化合物を、単に混合することにより容易に得ら
れるが、必要ならば加熱により相溶させ混合する
か、或いは溶剤を添加して溶解・混合してもよ
い。上記反応混合物において、有機ホスフイン化
合物とホウ酸エステル化合物は、配位化合物を形
成していることが考えられ、例えば、トリフエニ
ルホスフインとホウ酸トリフエニルとを等モルで
混合した場合には、該化合物が1:1の配位化合
物を形成していると思われる。しかしながら、本
発明においては、必ずしも上記化合物を等モルで
混合する必要はなく、また、配位化合物が形成さ
れていることを確認する必要もない。かかる化合
物の好ましい配合比は、有機ホスフイン化合物1
モルに対し、ホウ酸エステル化合物は0.01〜10モ
ル程度の量である。 また、別の好ましい態様として、ノボラツク型
フエノール樹脂と、有機ホスフイン化合物及びホ
ウ酸エステル化合物を溶融した混合物、もしくは
有機ホスフイン化合物とホウ酸エステル化合物の
反応混合物とノボラツク型フエノール樹脂を溶融
した混合物を用いる方法がある。かかる溶融混合
物は、有機ホスフイン化合物及びホウ酸エステル
化合物もしくはそれらの反応混合物を、ノボラツ
ク型フエノール樹脂中に溶解することにより容易
に得られるものであり、必要に応じて加熱溶融し
たものであつてもよい。 上記反応混合物または溶融混合物を用いて成る
エポキシ樹脂封止型半導体装置の方が、より安定
した特性が得られるため好ましい。 本発明の樹脂封止型半導体装置は、上記エポキ
シ樹脂組成物から成る成形材料を用いて、例え
ば、IC、LSI、トランジスタ、サイリスタ、ダイ
オード等の半導体装置を封止することにより製造
することができる。かかる封止方法は、一般に採
用されている方法でよく、例えば、低圧トランス
フア成形法、インジエクシヨン成形法、圧縮成形
法、注型法等が挙げられ、なかでも、低圧トラン
スフア成形法を用いることが好ましい。更に、特
殊な封止法である、溶剤型または非溶剤型組成物
を用いて半導体表面を被覆する封止法や、所謂ジ
ヤンクシヨンコーテイングとしての局部的な封止
法によることも可能である。尚、封止樹脂の硬化
に際しては、150℃以上の温度において硬化せし
めることが好ましい。 以下において、実施例および合成例を掲げ、本
発明を更に詳しく説明する。 合成例 トリフエニルホスフイン262g(1モル)およ
びホウ酸トリフエニル390g(1モル)をフラス
コ中に入れ、加熱溶融して均一な液体とした。次
いで、かかる液体を冷却して、トリフエニルホス
フインおよびホウ酸トリフエニルの等モル反応混
合物を得た。 実施例 1〜3 エポキシ樹脂としてエポキシ当量220を有する
クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂(エポキシ
樹脂A)およびエポキシ当量290を有する臭素化
エポキシノボラツク樹脂(エポキシ樹脂B)を用
い、硬化剤として分子量800を有するフエノール
ノボラツク樹脂を用い、有機ホスフイン化合物と
してトリフエニルホスフイン、ホウ酸エステル化
合物としてホウ酸トリフエニルおよび合成例で得
たトリフエニルホスフインとホウ酸トリフエニル
の等モル反応混合物を用い、他に、石英ガラス粉
末(無機質充填剤)、三酸化アンチモン(難燃
剤)、カルナバワツクス(離型剤)、カーボンブラ
ツク(着色剤)およびγ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン(シランカツプリング剤)を
用いて、表−1に示すような配合(重量部)でエ
ポキシ樹脂組成物(実施例1〜3)を調製した。
同時に、比較例として、硬化促進剤に、有機ホス
フイン化合物又はホウ酸エステル化合物を単独で
使用したもの、或いは2−メチルイミダゾール又
は三フツ化ホウ素モノエチルアミン錯体を使用し
たものを5種類調製した。
【表】
かかるエポキシ樹脂組成物を、それぞれミキサ
ーにより混合し、次いで加熱ロールにより混練し
て成形材料を得た。 このようにして得た成形材料を用いて、トラン
スフア成形を行ない、MOS型集積回路を樹脂封
止した。封止は、高周波予熱器で90℃に加熱した
成形材料を、175℃で2分間モールドし、更に、
180℃で3時間アフタキユアすることにより行な
つた。 上記方法により、それぞれのエポキシ樹脂組成
物を用いて、100個宛樹脂封止型半導体装置を作
製し、次の試験を行なつた。 (1) 耐湿試験(バイアスPCT):120℃、2気圧
の水蒸気中において10V印加し、腐食によりア
ルミニウム配線の断線が発生した不良品の累積
不良率(%)を経時的に調べた。 (2) MOS−BT試験:100℃のオーブン中におい
て、オフセツトゲートMOS FET回路にドレイ
ン電圧5V、オフセツトゲート電圧5Vを印加し
て、リーク電流値が初期値の100倍以上に増加
した時点を不良と見做し、発生した不良品の累
積不良率(%)を経時的に調べた。 耐湿試験の結果を表−2に、高温電気特性を調
べるためのMOS−BT試験の結果を表−3にそれ
ぞれ示す。 尚、比較例2は上記トランスフア成形条件では
硬化せず、封止できなかつた。
ーにより混合し、次いで加熱ロールにより混練し
て成形材料を得た。 このようにして得た成形材料を用いて、トラン
スフア成形を行ない、MOS型集積回路を樹脂封
止した。封止は、高周波予熱器で90℃に加熱した
成形材料を、175℃で2分間モールドし、更に、
180℃で3時間アフタキユアすることにより行な
つた。 上記方法により、それぞれのエポキシ樹脂組成
物を用いて、100個宛樹脂封止型半導体装置を作
製し、次の試験を行なつた。 (1) 耐湿試験(バイアスPCT):120℃、2気圧
の水蒸気中において10V印加し、腐食によりア
ルミニウム配線の断線が発生した不良品の累積
不良率(%)を経時的に調べた。 (2) MOS−BT試験:100℃のオーブン中におい
て、オフセツトゲートMOS FET回路にドレイ
ン電圧5V、オフセツトゲート電圧5Vを印加し
て、リーク電流値が初期値の100倍以上に増加
した時点を不良と見做し、発生した不良品の累
積不良率(%)を経時的に調べた。 耐湿試験の結果を表−2に、高温電気特性を調
べるためのMOS−BT試験の結果を表−3にそれ
ぞれ示す。 尚、比較例2は上記トランスフア成形条件では
硬化せず、封止できなかつた。
【表】
【表】
【表】
表から明らかなように、本発明に係わるエポキ
シ樹脂組成物を用いて封止した樹脂封止型半導体
装置は、アルミニウム配線等の腐食が大きく低減
され、リーク電流の増加による半導体素子の機能
低下もなく、耐湿性および高温電気特性が極めて
優れたものであることが確認された。
シ樹脂組成物を用いて封止した樹脂封止型半導体
装置は、アルミニウム配線等の腐食が大きく低減
され、リーク電流の増加による半導体素子の機能
低下もなく、耐湿性および高温電気特性が極めて
優れたものであることが確認された。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 半導体素子と該半導体素子を被覆する樹脂封
止体とを具備して成る樹脂封止型半導体装置にお
いて、前記樹脂封止体が、 (a) エポキシ当量170〜300を有するノボラツク型
エポキシ樹脂、 (b) ノボラツク型フエノール樹脂、 (c) 有機ホスフイン化合物、 および (d) ホウ酸エステル化合物 を含むエポキシ樹脂組成物の硬化物であることを
特徴とする樹脂封止型半導体装置。 2 エポキシ樹脂組成物として、有機ホスフイン
化合物とホウ酸エステル化合物との反応混合物を
用い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 エポキシ樹脂組成物として、有機ホスフイン
化合物とホウ酸エステル化合物との反応混合物お
よびノボラツク型フエノール樹脂から成る溶融混
合物を用いる特許請求の範囲第2項記載の樹脂封
止型半導体装置。 4 エポキシ樹脂組成物として、ノボラツク型フ
エノール樹脂、有機ホスフイン化合物およびホウ
酸エステル化合物から成る溶融混合物を用いる特
許請求の範囲第1項記載の樹脂封止型半導体装
置。 5 エポキシ樹脂組成物が、更に、無機質充填剤
を含んで成る特許請求の範囲第1項記載の樹脂封
止型半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56172925A JPS5875857A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 樹脂封止型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56172925A JPS5875857A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 樹脂封止型半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5875857A JPS5875857A (ja) | 1983-05-07 |
JPS6219070B2 true JPS6219070B2 (ja) | 1987-04-25 |
Family
ID=15950890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56172925A Granted JPS5875857A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 樹脂封止型半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5875857A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2574434B2 (ja) * | 1988-11-14 | 1997-01-22 | 日東電工株式会社 | 半導体装置 |
US5378928A (en) * | 1993-04-27 | 1995-01-03 | Motorola, Inc. | Plastic encapsulated microelectronic device and method |
JP3308397B2 (ja) * | 1994-07-07 | 2002-07-29 | 住友ベークライト株式会社 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
CN109679045B (zh) * | 2018-12-27 | 2022-04-12 | 山东圣泉新材料股份有限公司 | 一种轮胎橡胶用新型绿色补强树脂及其组合物 |
-
1981
- 1981-10-30 JP JP56172925A patent/JPS5875857A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5875857A (ja) | 1983-05-07 |
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