JPS63140555A - 樹脂封止型半導体装置 - 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〕 本発明は熱膨張係数の小さい樹脂組成物で封止した樹脂
封止型半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

トランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体装置の外装には
金属、ガラス、セラミックス等を用いる八−メチツク封
止型とエポキシ樹脂を主流とする樹脂封止型の二種類が
ある。前者は気密性には優れているが非常に高価である
。一方、後者は大量生産によって極めて安価に製造する
ことができる。

近年、樹脂封止型の半導体装置は信頼性が著しく向上し
、かつ、安価なことにより、現在では製品の主流となっ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

半導体素子の集積度は年々向上し、それに伴ってチップ
サイズの大型化、配線の微細化並びに多層化等が進んで
いる。一方、パッケージについてみると、実装の高密度
化、自動化のために、パッケージサイズは小型薄型化の
方向にあり、パッケージ形状も従来のＤ　Ｌ　Ｐ　（Ｄ
ｕａｌｉｎ　Ｌｉｖｓ　Ｐａｃｋａｇｅ）からＦ　Ｐ　
Ｐ　（Ｆｌａｔ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｐａｃｋａｇｅ）　
、　Ｓ　ＯＪ（Ｓｗａｌｌ　０ｕｔｌｉｎｅ　Ｐａｃｋ
ａｇｅ）などに移行している。

このようにチップサイズの大型化、パッケージサイズの
小型薄型化に伴い封止樹脂層が薄肉化している。そのた
め、封止品に熱的ストレスが加わると半導体装置を構成
する封止樹脂、チップ等の熱膨張係数はそれぞれ約２．
ＯｘｌＯ””、２．４　　ｘｌｏ−８と一桁の違いによ
って発生する熱応力で、封止樹脂にクラックが発生した
り、あるいは、逆にチップやチップ表面に形成されてい
るパッシベーション膜にクラックが発生したり、チップ
表面の配線の切断、ショート、位置ずれ等が生じ易く、
素子特性変動や信頼性の低下が問題になっている。

樹脂封止型半導体に発生する熱応力は、上述のように各
構成材料の熱膨張係数の違いによって発生するため、各
構成材料特に熱膨張係数が大きな封止樹脂の熱膨張係数
を小さくすることが出来れば熱応力の大巾な低減が可能
になる。一般に封止樹脂には熱膨張係数の低減を目的に
樹脂よりも熱膨張係数が小さな無機充填剤が配合されて
おり、熱膨張係数を小さくするためには、充填剤の配合
割合を増やせば良し、しかし、充填剤の配合量を増やす
と樹脂組成物の粘度が上昇し流動性が低下するため、充
填剤の配合量による熱膨張係数の大巾な低減を図るのに
は限界があった。

本発明の目的は、素子に加わる熱応力が小さく信頼性に
優れた樹脂封止型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〕

上記問題点は熱膨張係数の小さい樹脂を用いれば従来の
充填剤量で粘度上昇や流動性を損わずに熱膨張係数を一
般と小さくすることにより、達成される。

半導体装置の封止樹脂の主流であるエポキシ樹脂〜フェ
ノール樹脂系硬化物の熱膨張係数より小さい５．ＯＸＩ
Ｏ”−ＩＳ以下であれば封止樹脂の粘度。

流動性を損わずに熱膨張係数を１．３　　Ｘ１０−’以
下にすることができる。

本発明に用いられる組成物はマレイミド化合物〜アルケ
ニルフェノール及び／又はアルケニルフェノールニーテ
ルルエポキシ樹脂系が好ましく、マレイミド化合物の含
有量は４０ｔｚｔ％以上が好ましい。

〔作用〕

封止樹脂の熱膨張係数はシリコンチップやり一ドフレー
ムとの差を小さくするため、４０〜８５ｗｔ％の充填剤
量でコントロールしている。充填剤の増量だけで熱膨張
係数を１．３　　ｘ　１０−！１／℃以下にするには成
形作業性に問題がある。そこで、樹脂自体の熱膨張係数
の小さいマレイミド化合物〜アルケニルフェノールおよ
び／又はアリルフェノールニーテルルエポキシ樹脂を使
用することで成形作業性などを損わずに熱膨張係数の小
さな封止樹脂で封止した半導体装置は金線の変形や断線
が起こり難く、また熱応力の発生が少ないために耐温度
サイクル性、耐熱性、耐湿性なども良好である。

マレイミド化合物はＮ、Ｎ’−エチレンビスマレイミド
、Ｎ、Ｎ’−ヘキサメチレンビスマレイミド、Ｎ、Ｎ’
−ｍ−フェニレンビスマレイミド。

Ｎ、Ｎ’−メチレンビス（３−クロロ−Ｐ−フェニレン
）ビスマレイミド、Ｎ、Ｎ’−４，４’−ジフェニルス
ルホンビスマレイミド、Ｎ、Ｎ’−ジシクロヘキシルメ
タンビスマレイミド、Ｎ。

Ｎ’−４，４’−ジフェニルメタンビスマレイミド、Ｎ
−Ｎ’−ｍ−キシレンビスマレイミド、Ｎ−Ｎ’−４，
４’−ジフェニルシクロヘキサンビスマレイミド、及び
ポリ（フェニルメチレン）ビスマレイミドなどをあげる
ことができる。

本発明に用いられるエポキシ樹脂はフェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂などである。

アルケニルフェノールエーテルはフェノール系化合物と
アルケニルハライドとをアルカリ金属水酸化物及び溶媒
の存在下反応させるという公知の方法に従って合成され
る。合成に使用されるフェノール系化合物は、例えば、
フェノール、クレゾール、キシレノールなど一価のフェ
ノール類、ビスフェノールＡビスフェノールＦ、ビスフ
ェノールＳ、３．３’−ジヒドロキシジフェニルプロパ
ン、４，４′−ジヒドロキシジフェニルエーテル。

４．４′−ジヒドロキシ−２，２′−ジメチルジフェニ
ルエーテル、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルフ
ィド、４，４′−ジヒドロキシジフエニルケトン、パイ
ドロキノン、レゾルシノール、カテコール、フェノール
樹脂、クレゾール樹脂など多価フェノールがあげられる
。

アルケニルフェノールはアルケニルフェノールエーテル
化合物を通常１８０〜２５０℃の高温で熱処理し、クラ
イゼン転移させることによって得られる。アルケニルフ
ェノール化合物とＯは、例えば、０．ｏ′−ジアリルビ
スフェノールＡ。

ｏ、ｄ−ジアリルビスフェニールＳ、ビス（４−ヒドロ
キシ−３−アリルフェノール）メタン、０−アリルフェ
ノールノボラックなどがあげられる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例により更に詳細に説明する。

〈実施例１〜２及び比較例１〜２〉 第１表に示す組成物を８０℃に加熱した二軸ロールで杓
子分間混練した。この組成物を１８０℃における溶融粘
度及び金型温度１８０℃、成形圧カフ０ｋｇ／ａ＃にお
けるスパイラルフローを測定した。さらに熱膨張係数、
耐クラツク性、及び接続信頼性の試片を金型温度１８０
℃、成形圧カフ０ｋｇ／ａｄ、成形時間三分で成形し、
２００℃／６ｈの後、硬化を行って各項目について測定
した。表面にジグザク配線をもつ半導体素子を封止し、
−５５℃／３０分〜１５０℃／３０分の冷熱サイクル試
験における耐クラック性、リード、金線。

アルミニウム配線間の接続信頼性（抵抗値が５０％以上
変化した場合を不良と判定）を評価した。

第１表から実施例の組成物は少ない充填剤で熱膨張係数
が小さく、流動性が良好な組成物である。

このような硬化物で覆われた樹脂封止型半導体装置は冷
熱サイクル試験のような熱衝撃を加えた場合の耐クラツ
ク性や配線の接続信頼性が優れている。

第１表 〔発明の効果〕 本発明によれば、粘度を上昇させずに樹脂硬化物の熱膨
張係数を小さくすることができるので。

頌 熱応力が小さくなる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱膨張係数が５．０×１０＾−＾５以下の樹脂に多
   量の充填剤を配合した樹脂で封止され、封止樹脂の熱膨
   張係数が１．３×１０＾−＾５以下であることを特徴と
   する樹脂封止型半導体装置。 ２、（ａ）マレイミド化合物 （ｂ）アルケニルフェノール及び／又はアルケニルフェ
   ノールエーテル及び （ｃ）エポキシ樹脂 から成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。