JPS63137919A - 樹脂組成物およびこの組成物で封止してなる半導体装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、防食性、耐熱性、耐湿性にすぐれた樹脂組成
物、及びこの樹脂組成物を被覆、封止してなり、高温状
態、高温高温状態で信頼性の高い動作が可能な半導体装
置に関する。

〔従来の技術〕

樹脂封止型半導体装置では、その使用環境の過酷化に伴
い、封止（被覆）用樹脂組成物にも、更にすぐれた耐熱
性、耐湿性の付与が求められており、高架橋度化、高純
度化、耐水化、低応力化などの手段が講じられてきた。

しかし、半導体素子上のＡｆｌ配線が腐食して断線する
故障の根本的対策とはなっていない。

高温高湿状態、例えば、６５℃、９５％相対湿度中、８
５℃／８５％相対湿度中、１２１℃、２気圧過飽和水蒸
気中などの雰囲気中に、半導体装置を放置した場合には
、Ａｆｉ配線が腐食断線する故障が生じている。

ＡΩ配線の腐食断線の大きな原因は、パッケージ内部に
浸入した水分、樹脂組成物中に含まれているイオン性不
純物、特に、塩素イオンによる所が大である。しかし、
樹脂封止品については、樹脂バルク中を透湿、吸湿して
素子表面に至る水分を除去することは、現状では難かし
い。

そこで、この対策として、樹脂組成物の各素材を精製す
ることにより、イオン性不純物（特に塩素イオン）を除
去する方策が、種々検討されてきた。しかし、これらの
方法でも加水分解性のイオン性化合物を含む素材の場合
には、根本的な対策となり得ないのが現状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、金属（例えばＡΩ）の防食化と云う観
点からのアプローチはなされていない。

すなわち、金属と樹脂組成物との界面の密着性。

接着性の改善、樹脂硬化物の疎水化、吸湿率、透湿率の
減少などの方策が主であった。

本発明の目的は、高温状態、高温高湿状態の下で長時間
放置しても、信頼性の高い動作が可能な半導体封止（被
覆）用の樹脂組成物、および、この組成物で封止した高
信頼性の半導体装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、以下の要旨により達成される。

（１）多官能エポキシ化合物（Ａ） 一般式 ％式％ 〔式中、Ｘは各種置換体、Ｍｘは金属を表す。〕で表さ
れる金属塩モノマ、および／またはポリマ（Ｂ）を含有
することを特徴とする樹脂組成物。

（２）多官能エポキシ化合物（Ａ） 一般式 〔式中、Ｘは各種置換体、Ｍｘは金属を表す。〕で表さ
れる金属塩モノマ、あるいはポリマ（Ｂ）を含む樹脂組
成物で、半導体素子の少なくとも１部を封止、被覆して
なることを特徴とする半導体装置である。

本発明において、多官能エポキシ化合物（Ａ）とは、例
えば、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、ブタ
ジエンジエボキサイド、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キシド、４，４
′−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、フロロクルシ
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−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−フェニレンビス（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二官能の
エポキシ化合物、パラアミノフェノールのトリグリシジ
ルエーテル、ボリアｌ　　゛・ ”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、テトラグリシドキシ
テトラフェニルエタン、フェノールホルムアルデヒドノ
ボラックポリグリシジルエーテル、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、あるいは１次式、 〔式中、ｍは１以上、ｍ＋ｎ＞１である。〕で表される
脂環式エポキシ化合物などがある。

また、本発明において、一般式 ％式％ 〔式中、Ｘは各種置換体、Ｍｘは金属を表す。〕で表さ
れる金属塩モノマ、あるいは又はポリマ（Ｂ）とは、例
えば、アクリル酸カルシウム、アクリル酸マグシウム、
アクリル酸亜鉛、アクリル酸アルミニウム、アクリル酸
銅、アクリル酸ベリウム、アクリル酸銀、アクリル酸鉛
、コバルトジアクリレート、マンガンジアクリレート、
ニッケルジアクリレート、フェリツクジアクリレート、
メタクリル酸カルシウム、メタクリル酸マグネシウム、
メタクリル酸亜鉛、メタクリル酸アルミニウム、メタク
リル酸銅、メタクリル酸ベリウム、メタクリル酸スズ、
メタクリル酸鉛、コバルトジメタクリレート、マンガン
ジメタクリレート、ニッケルジメタクリレート、フェリ
ツクジメタクリレート、あるいは次式、 Ｈａ ０ＣＨ２ＣＨｚＯＯＣ＝　ＣＨｚ ０ＣＨ１２ＣＨ２００Ｃ＝ＣＨ２ Ｈａ で表されるモノマ類、そして、このモノマから誘導され
るオリゴマ、ポリマである。上記含金属塩モノマ、オリ
ゴマ、ポリマ（Ｂ）の樹脂組成物中における酸合割合は
、特に制限を設けるものではないが、好ましくは多官能
エポキシ率化合物１００重量部に対して、１〜１００重
量部の範囲で用いる場合に於いて、耐熱性と接着性との
両立を図る上では好都合である。本発明のエポキシ系樹
脂組成物には硬化剤が併用される。それらは、垣内弘著
：エボキシ樹脂（昭和４５年９月発行）１０９〜１４９
ページ、　Ｌｅｅ　Ｎｅｖｉｌｌｅ著：　Ｅａｐｏｘｙ
Ｒｅｓｉｎｓ　（Ｍｅ　Ｇｒａｙ−Ｈｉｌｌ　Ｂｏｏｋ
　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｉｎｃ、　ＮｅｗＹｏｒｋ、　１９
５７年発行）６３〜１４１ページ、Ｐ、Ｅ。

Ｂｒｕｎｉｓ著：　Ｅｐｏｘｙ　Ｒｅ５ｉｎｓ　Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ　（Ｉｎｔｅｒｓｃｉ−ｅｎｃａ　Ｐｕ
ｂｌｌｓｈｅｒｓ、Ｎｅｖ　Ｙｏｒｋ、　１９６８年発
行）４５〜１１１ページなどに記載の化合物であり１例
えば、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、第二およ
び第三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。

この硬化剤は、用途、目的に応じて一種以上使用するこ
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、
半導体封止用材料の硬化剤成分として好適である。

この樹脂組成物には、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。

さらに、本発明では、組成物の硬化反応を促進する目的
で各種の触媒を添加することができ、この触媒としては
、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、テトラメチルペンタンジアミン、テトラメチ
ルヘキサンジアミン、トリエチレンジアミン及びジメチ
ルアニリン等の第３級アミン、ジメチルアミノエタノー
ル及びジメチルアミノペンタノール等のオキシアルキル
アミンならびにトリス（ジメチルアミノメチル）フェノ
ール及びメチルモルホリン等のアミン類、あるいはトリ
フェニルホスフィンを適用することができる。

又、同じ目的で、触媒として、例えば、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モニウムクロライド
、ベンジルジメチルテ１〜ラデシルアンモニウムクロラ
イド、ペ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
、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド及びベ
ンジルジメチルテトラデシルアンモニウムアセテート等
の第４級アンモニウム塩を適用することができ、更には
、２−ウンデシルイミダゾール、２−メチルイミダゾー
ル、２−エチルイミダゾール、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−フェニルルイミダゾール。

１−アジン−２−メチルイミダゾール及び１−アジン−
２−ウンデシルイミダゾール等のイミダゾール化合物お
よび／または、トリフェニルボスフィンテトラフェニル
ボレート、トリエチルアミンテトラフェニルボレート、
Ｎ−メチルモルボリンテトラフェニルボレート、ビリジ
シテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイ
ミダゾール、テトラフェニルボレート及び２−エチル−
１゜４−ジメチルイミダゾールテトラフェニルボレート
等のテトラフェニルボロン塩等が有用である。

上記の触媒はその二種以上を併用することもでき、その
量は多官能エポキシ化合物（Ａ）１００に対して、重量
比で、０．０１〜２ｏの範囲で用いればよい。

また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、その用途、使
用目的に応じて、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、ア
ルミナ、チタニア、水酸化アルミニウム、ケイ酸アルミ
ニウム、ケイ酸ジルコニウム、ジルコン、ガラス、タル
ク、マイカ、黒鉛、アルミニウム、銅、鉄などの粉末や
短繊維状充填剤、脂肪酸及びワックス類等の離型剤、エ
ポキシシラン、ビニルシラン、ボラン系化合物及びアル
キルチタネート系化合物等のカップリング剤、そしてさ
らに、アンチモンやリンの化合物及びハロゲン含有化合
物のような離燃剤を加えることができる。

本発明の樹脂組成物は、上記の成分をロール、ニーダ−
、コニーダー、またはヘンシェルミキサー等を用いて加
熱（約７０〜８０℃）ｆｉ練することによって調製され
る。また、成分化合物が固体である場合には、微粉化し
た後、混合するドライブレンド法によって配合すること
もできる。得られた組成物は約１５０〜２００℃の温度
で短時間に硬化できる。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。

〈実施例１〜６〉 多官能エポキシ化合物として、クレゾールノボラック型
エポキシ樹脂Ｅ　ＣＮ１２７３　（チバ社製：エボキシ
当量：２２５）１００重量部、フェノールとアルデヒド
との縮合反応物として、フェノールとホルムアルデヒド
とを塩酸触媒下で縮合反応させて得られるノボラック型
フェノール樹脂（日立化成製：ＨＰ−６０７Ｎ）５５重
量部、第１表に示した含金属アクリル酸系化合物を第１
表に示した所定量（重量部）をそれぞれ別個に配合し、
６種類の配合組成物を作った。

これらのそれぞれに、促進剤して、トリエチルアミンテ
トラフェニルボレート２重量部、カップリング剤として
、エポキシシランＫＢＭ４０３（信越化学製）２重量部
、充填剤して、溶融石英ガラス粉４６５重量部、着色剤
としてカーボンブラック２重量部を添加した。

上記、６種類の配合物を、それぞれ別個に、８インチ径
の２本ロールで、７０〜８０℃、１０分間混練した後、
冷却、粗粉砕して目的の樹脂組成物を得た。

該組成物を用いて１８ビンのＩＭビットメモリ用Ｄ−Ｒ
ＡＭＬＳＩを、１８０℃、７０ｋｇ／ａＩ、１．５分の
条件でトランスファ成形して、それぞれの組成物につい
て、５０ケの樹脂封止型メモリ用ＬＳＩを作成した。

次いで、上記樹脂封止型メモリ用ＬＳＩを、１２１℃、
２気圧過飽和水蒸気（ＰＣＴ）中に所定時間放置した場
合の、ＡＱ配線の腐食による断線故障率を、第１表に示
した。参考例として、上記、封止用樹脂組成物より、金
属塩モノマ及びオリゴマを除いた場合の耐湿性について
示した。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高温状態、高湿状態の下で長時間放置
しても信頼性の高い動作が可能な半導体封止（被覆）用
の樹脂組成物、および、この組成物で封止した半導体装
置を提供することにある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多官能エポキシ化合物（Ａ）と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・［ I ］ および／または、 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・［II］ 〔式中、ｘは各種置換体、Ｍｘは金属を表わす。〕で表
   わされる金属塩モノマ、および／またはポリマ（Ｂ）で
   含有することを特徴とする樹脂組成物。 ２、多官能エポキシ化合物（Ａ）と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・［ I ］ および／または、 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・［II］ 〔式中、ｘは各種置換体、Ｍｘは金属を表わす。〕で表
   わされる金属塩モノマ、あるいは又はポリマ（Ｂ）を少
   なくとも含有する樹脂組成物で、半導体素子の少なくと
   も一部を被覆・封止してなることを特徴とする半導体装
   置。