JPS63202048A

JPS63202048A - 半導体装置

Info

Publication number: JPS63202048A
Application number: JP3519887A
Authority: JP
Inventors: Fujio Kitamura; 北村　富士夫; Yoshio Yamaguchi; 美穂山口
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1988-08-22

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、信頼性の優れた半導体装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

トランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子は、通常、
セラミックパッケージもしくはプラスチックパッケージ
により封止され、半導体装置化されている。上記セラミ
ックパッケージは、構成材料そのものが耐熱性を有し、
耐透湿性にも優れているため、温度、湿度に対して強く
、信頼性の高い封止が可能である。しかしながら、構成
材料が比較的高価なものであることと、量産性に劣る欠
点があるため、最近では、上記プラスチックパッケージ
を用いた樹脂封止が主流になっている。この種の樹脂封
止には、従来からエポキシ樹脂組成物が使用されており
、良好な成績を収めている。

上記エポキシ樹脂組成物としては、特にエポキシ樹脂と
、硬化剤としてのノボラック型フェノール樹脂と、その
他硬化促進剤、無機質充填剤としてのシリカ粉等の組成
系で構成されているものが封止作業性（特にトランスフ
ァー成形作業時の成形性）等に優れたものとして賞月さ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、最近では、半導体分野の技術革新によっ
て集積度の向上とともに素子サイズの大形化、配線の微
細化が進み、これに伴って封止材料に対してより以上の
信頼性（得られる半導体装置の内部応力、耐湿信顛性、
耐衝撃信転性、耐熱信転性等）の向上が要望されており
、従来のこの種の封止用樹脂で半導体素子を封止すると
、いままで殆ど問題にされていなかった樹脂の応力によ
り、樹脂クラックやパッシベーション膜等、素子自体に
クラックを生じたりアルミ配線にずれ等を生じるという
ことがわかってきた。これは、素子自体の寸法が大きく
なる程顕著に現れる。しだがつて、今日では、この対策
として、素子に加わる応力の小さい樹脂（低応力樹脂）
の開発が大きな課題となっている。このため、■可塑剤
を添加したり、■シリコーンオイルもしくはシリコーン
ゴムで改質する方法、■合成ゴム状微粒子等を添加する
方法等の各種の方法が提案されている。しかしながら、
このような方法によれば、耐クラツク性は改良されるも
のの封止樹脂の、半導体素子およびリードフレームに対
する密着性が低下して耐湿性が悪（なり、信頼性の低下
が生じるようになる。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、信
頼性を損なうことなく封止樹脂を低応力化し、それによ
って半導体素子の大形化に対応しうるようにすることを
その目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明の半導体装置は、
エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂および無機
質充填剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物であって
、下記の一般式（１）で表されるエポキシ樹脂が、組成
物中のエポキシ樹脂全体の５〜５０重量％（以下「％」
と略す）を占めるように含有されているエポキシ樹脂組
成物を用いて半導体素子を′封止するという構成をとる
。

すなわち、本発明者らは、封止樹脂となるエポキシ樹脂
組成物硬化体の低応力性を、耐湿信頬性を損なうことな
く向上させるために一連の研究を重ねた結果、上記一般
式（１）で表されるエポキシ樹脂を特定量使用すると、
封止樹脂が低応力性に優れ、かつ高い信頼性を備えるよ
うになることを見いだしこの発明に到達したのである。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂
とノボラック型フェノール樹脂と無機質充填剤とを必須
成分とし、かつ前記一般式（１）で表される特定のエポ
キシ樹脂を組成物中のエポキシ樹脂全体の５〜５０％を
占めるように含有しているものであって、通常、粉末状
もしくはそれを打錠したタブレット状になっている。

上記エポキシ樹脂組成物に、上記一般式（１）で表され
る特定のエポキシ樹脂とともに用いられる一般のエポキ
シ樹脂は、特に制限するものではなく、タレゾールノボ
ラック型、フェノールノボラック型やビスフェノールＡ
型等、従来から半導体装置の封止樹脂として用いられて
いる各種のエポキシ樹脂があげられる。これらの樹脂の
なかでも、融点が室温を超えており、室温下では固形状
もしくは高粘度の溶液状を呈するものを用いることが好
結果をもたらす。

上記フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、通
常、エポキシ当量１６０〜２５０．軟化点５０〜１３０
°Ｃのものが用いられ、クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂としては、エポキシ当量１８０〜２１０．軟化点
６０〜１１０°Ｃのものが一般に用いられる。

上記ノボラック型フェノール樹脂は、上記一般式（１）
の特定のエポキシ樹脂および一般のエポキシ樹脂の双方
の硬化剤として作用するものであり、フェノールノボラ
ック、Ｏ−タレゾールノボラック、ｍ−クレゾールノボ
ラック、ｐ−クレゾールノボラック、０−エチルフェノ
ールノボラック、ｍ−エチルフェノールノボラック、ｐ
−エチルフェノールノボラック等が好適に用いられる。

これらノボラック樹脂は、軟化点が５０〜１１０°Ｃ，
フェノール当量が１００〜１５０のものを用いることが
好ましい。

また、上記一般式（１）で表される特定のエポキシ樹脂
は、その分子構造中のペンダント部分における、ＯｉＲ
，Ｄ「部分が可撓性に冨んだ構造部分になっている多官
能エポキシ樹脂であり、これをエポキシ樹脂全体の５〜
５０％用いることにより、架橋密度が高く、かつ可撓性
に富むエポキシ樹脂成形体を形成しうる樹脂組成物を製
造しろるようになる。上記一般式（１）で表される特定
のエポキシ樹脂の含有量が、５％未満になると低応力性
が不充分となり、５０％を超えると耐熱性。

耐湿性が悪くなる。

なお、上記エポキシ樹脂組成物中におけるエポキシ樹脂
〔一般式（１）の特定のエポキシ樹脂＋一般のエポキシ
樹脂〕とノボラック型フェノール樹脂との配合比は、上
記エポキシ樹脂中のエポキシ基と上記フェノール樹脂中
の水酸基の当量比が０．８〜１．２となるように配合す
ることが好適である。この当量比が１に近いほど好結果
が得られる。

また、この発明では、上記エポキシ樹脂、ノボラック型
フェノール樹脂以外に必要に応じて硬化剤、無機質充填
剤、離型剤等を用いることができる。硬化促進剤として
は、フェノール硬化エポキシ樹脂の硬化反応の触媒とな
るものは全て用いることができ、例えば、三級アミン類
、イミダゾール類、リン化合物等をあげることができる
。充填剤としては、シリカ粉、アルミナ、炭酸カルシウ
ム、石英ガラス粉、珪石粉、タルク、クレー、酸化ジル
コニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化ベリリウム等を適
宜用いることができる。離型剤としては、従来公知のス
テアリン酸、パルミチン酸等の長鎖カルボン酸、ステア
リン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の長鎖カルボン
酸の金属塩、カルナバワックス、モンタンワックス等の
ワックス類等を適宜用いることができる。さらに、必要
に応じて、カップリング剤、難燃剤９着色剤等の通常用
いられる添加剤を添加することができる。

この発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料として調製す
る場合の一般的な方法としては、エポキシ樹脂、ノボラ
ック型フェノール樹脂、前記特定のエポキシ樹脂、硬化
促進剤、無機質充填剤、離型剤およびその他の原料を配
合しミキサー等によって充分均一混合したのち、さらに
、熱ロールによる溶融混合処理またはニーダ等による混
合処理を行い、ついで、冷却固化させ適当な大きさに粉
砕し必要に応じて打錠して成形材料とすることができる
。

このようなエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の
封止は特に限定するものではなく、通常の方法、例えば
トランスファー成形等の公知のモールド方法により行う
ことができる。

このようにして得られる半導体装置は、上記エポキシ樹
脂組成物の硬化体の内部応力が低いため、低応力性に優
れ、信頼性の高いものとなる。

（発明の効果〕以上のように、この発明の半導体装置は、前記一般式（
１）で表される特定のエポキシ樹脂を、組成物中のエポ
キシ樹脂全体の５〜５０％を占めるように含有している
エポキシ樹脂組成物を用いて封止されており、その封止
プラスチックパッケージが低応力性に優れ、しかも耐湿
信頼性にも冨んでいるため、信頼度が極めて高くなって
いる。

特に、上記特殊なエポキシ樹脂組成物による封止により
、超ＬＳＩ等の封止に充分対応でき、素子サイズが１６
ｍｍ”、素子上のアルミニウム配線の幅が２μｍ以下の
特殊な大形半導体装置において、上記のような高信転度
が得られるようになる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜６、比較例〕後記の第１表に示す割合で各原料を配合し、ミキシング
ロール機（ロール温度１００℃）で５分間溶融混練を行
い冷却固化後粉砕し、目的とする粉末状のエポキシ樹脂
組成物を得た。

（以　　　下　　　余　　　白　）以上の実施例および比較例によって得られた粉末状のエ
ポキシ樹脂組成物を用い、トランスファー成形により試
験サンプルを作製し、曲げ弾性率、曲げ強度、ガラス転
移温度（Ｔｇ）の測定および一５０°Ｃ１５分〜１５０
°Ｃ１５分の温度サイクルテスト（以下ｒＴＣＴテスト
」と略す）を行った。その結果を第２表に示した。なお
、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、粘弾性性質のｔａｎδの
ピークの温度を示した。

ＴＣＴテストは、半導体素子をトランスファー成形でモ
ールドすることにより得た半導体装置を用い、パッケー
ジクラック数により評価した。

（以　　下　　　余　　　白　）第２表の結果から、実施例品は封止樹脂の曲げ弾性率が
小さく、しかも曲げ強度が比較例に比べてそれほど低下
していす、またガラス転移温度の低下も少なく、ＴＣＴ
テストの結果からも明らかなように、高度な信頼性を備
えていることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂およ
び無機質充填剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物で
あつて、下記の一般式（１）で表されるエポキシ樹脂が
、組成物中のエポキシ樹脂全体の５〜５０重量％を占め
るように含有されているエポキシ樹脂組成物を用いて半
導体素子を封止してなる半導体装置。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（１）式（１）中、Ｒ＿１は炭素数２〜３の二価の有機基、Ｒ
＿２は水素原子またはメチル基、ｍは０〜１５の整数、
ｎは１〜１２の整数である。