JPS63228649A

JPS63228649A - 半導体装置

Info

Publication number: JPS63228649A
Application number: JP6342687A
Authority: JP
Inventors: Junichi Adachi; 準一安達; Shinjiro Uenishi; 上西　伸二郎; Yoshinobu Nakamura; 吉伸中村; Hideto Suzuki; 秀人鈴木
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1987-03-17
Filing date: 1987-03-17
Publication date: 1988-09-22

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、耐熱衝撃性、耐湿性および耐熱性に優れた
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
等により封止され、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、しかも中空パッケージのため機械的強度も高く信転
性の高い封止が可能である。しかし、構成材料が比較的
高価なものであることと、量産性に劣るという欠点があ
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、エポキシ樹脂とその硬化剤であるフェノー
ル樹脂をマトリックス樹脂とする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。しかしなが
ら、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、配線の微細化が進む反面、パッ
ケージが小形化、３形化する傾向にあり、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２耐湿信頼性、耐熱信頼性等）の向上が要
望されている。

上記のような要望、特に、内部応力の低減に対する要望
に応えるため、封正に用いるエポキシ樹脂組成物にシリ
コーン化合物粒子を添加することが試みられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の方法によれば、封止樹脂の内部応力を効果的に低
下させることができるが、シリコーン化合物粒子はエポ
キシ樹脂組成物に対して親和性が低いため、封止樹脂の
耐湿性等の低下を招くという事態をしばしば招いていた
。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、封
止樹脂の内部応力が小さくて耐湿性に優れている半導体
装置の提供をその目的とする。

〔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、
下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有す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。

（Ａ）エポキシ樹脂。

（Ｂ）フェノール樹脂。

（Ｃ）シリコーンゴム粒子。

（Ｄ）エポキシ基、カルボキシル基、水酸基およびアミ
ノ基からなる群から選択された少な（とも一つの基と重
合性ビニル基の双方を有する単量体と、メタアクリロキ
シプロピル基を有するシリコーンオリゴマーとの共重合
体。

すなわち、本発明者らは、上記の問題を解決するため、
一連の研究を重ねた結果、メタアクリロキシプロピル基
を有するシリコーンオリゴマーと、エポキシ基、カルボ
キシル基、水酸基およびアミノ基からなる群から選択さ
れた少な（とも一つの基と重合性ビニル基の双方を有す
る単量体との共重合体を添加し、シリコーンゴム粒子と
マトリックス樹脂との界面にこの共重合体を偏在させる
ことにより、シリコーンゴム粒子と、マトリックス樹脂
との親和性が向上し、封止樹脂の耐湿性の向上が達成さ
れることを見いだしこの発明に到達した。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂
（Ａ成分）と封止樹脂（Ｂ成分）とシリコーンゴム粒子
（Ｃ成分）とメタアクリロキシプロピル基を有するシリ
コーンオリゴマーと、エポキシ基、カルボキシル基、水
酸基およびアミノ基からなる群から選択された少な（と
も一つの基と重合性ビニル基の双方を有する単量体との
共重合体（Ｄ成分）とを用いて得られるものであって、
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Ａ成分となるエポキシ樹脂は特に制限するものでは
なく、ク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。これらの樹脂の中でも、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。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℃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１７
０〜２３０．軟化点６０〜１１０℃のものが一般に用い
られる。

上記エポキシ樹脂とともに用いられるＢ成分のフェノー
ル樹脂は、上記エポキシ樹脂の硬化剤として作用するも
のであり、通常、ノボラック型フェノール樹脂が用いら
れる。これらの樹脂は、軟化点が１００〜１３０℃、水
酸基当量が８０〜１８０のものが好ましい。

上記エポキシ樹脂組成物中のＡ成分であるエポキシ樹脂
とＢ成分である上記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。

上記Ａ成分ないしＢ成分とともに使用するシリコーンゴ
ム粒子（Ｃ成分）は、封止樹脂の内部応力の低減効果を
発揮するものであり、通常、白金触媒を用い、下記の反
応式によってゲル化させることによってつくられるゴム
粒子である。

このようにして得られたゴム粒子は、粒子径が２００μ
ｍ以下のものを用いることが効果の点で好ましい。また
、その使用量は、マトリックス樹脂（Ａ　＋　Ｂ成分）
１００重量部（以下「部」と略す）に対してゴム粒子が
１〜５０部、より好ましくは３〜３０部の範囲になるよ
うに設定することが好結果をもたらす。

上記のようなシリコーンゴム粒子の製法は、特許公報（
特開昭５９−９６１２２号）ないしは成書（和田正著「
シリコーンゴム」、大成社）に詳述されている。そして
、上記のようなシリコーンゴム粒子はすでに市販されて
いる（トーレシリコーン社製、ＨＫ−１０）。

また、この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、上記Ａ
−Ｃ成分とともに、Ｄ成分の共重合体を用いるものであ
る。この共重合体は、メタアクリロキシプロピル基を有
するシリコーンオリゴマーと、エポキシ基、カルボキシ
ル基、水酸基およびアミノ基の１種もしくは２種以上と
重合性ビニル基を有する単量体とを共重合させて得られ
るものである。そして、これをマトリックス樹脂１００
部に対して０．１〜１０部、より好ましくは０．２〜５
部になるように設定することが効果の点で好ましい。

上記メタアクリロキシプロピル基を有するシリコーンオ
リゴマーは、下記の構造を有するものである。

このようなシリコーンオリゴマーはすでに市販されてい
る（信越化学社製、Ｘ−２２−５００２）。また、上記
シリコーンオリゴマーと共重合させる、エポキシ基、カ
ルボキシル基、水酸基およびアミノ基の少なくとも一つ
と重合性ビニル基とを有する単量体としては、以下のも
のを例示することができる。

〔エポキシ基〕

メタクリル酸グリシジル、アクリル酸グリシジル、アリ
ルグリシジルエーテル〔アミン基〕ビニルピリジン、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、
メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ｔｅ
ｒ　ｔ−ブチルアミノエチル〔水酸基〕メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシ
エチル、メタクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル
酸−２−エチルヘキシル〔カルボキシル基〕アクリル酸、メタクリル酸、α−クロロアクリル酸、α
−ブロムアクリル酸、α−シアノアクリル酸、無水マレ
イン酸、α−クロロマレイン酸、無水ジクロロマレイン
酸、イタコン酸なお、上記共重合反応で用いる過酸化物としては、過酸
化ベンゾイル等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリ
ル等のアゾ化合物等、公知のものは全て使用可能で特に
限定されるものではない。

このようにして得られたＤ成分の共重合体の添加方法と
しては、２種類の方法がある。第１の方法は、Ｄ成分以
外の成分原料を配合し、これとは別に重合させて得られ
たＤ成分の共重合体をロール混線時に添加するという方
法である。第２の方法は、Ｃ成分のシリコーンゴム粒子
と、上記メタアクリロキシプロピル基を有するシリコー
ンオリゴマーと、上記エポキシ基等の官能基と重合性ビ
ニル基の双方を有する単量体と、重合開始剤とを混合加
熱するという方法である。

なお、この発明に用いるエポキシ樹脂組成物には、上記
Ａ成分ないしＤ成分とともに充填剤が用いられる。この
ような充填剤としては、溶融シリカあるいは結晶シリカ
粉末またはこれらの混合物を使用することが望ましい、
このような充填剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物全体
の６０〜９０重景％に設定することが好結果をもたらす
。

また、この発明に用いるエポキシ樹脂組成物には、上記
Ａ成分ないしＤ成分以外に、必要に応じて硬化促進剤、
離型剤等を使用することができる。

上記硬化促進剤としては、フェノール硬化型エポキシ樹
脂の硬化反応時における触媒になりうるちのは全て用い
ることができる。

また、上記離型剤としては、従来公知のステアリン酸、
バ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。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、例えば、つぎ
のようにして製造することができる。すなわち、エポキ
シ樹脂（Ａ成分）、フェノール樹脂（Ｂ成分）、シリコ
ーンゴム粒子（Ｃ成分）。

エポキシ基等の官能基と重合性ビニル基の双方を有する
単量体とメタアクリロキシプロピル基を有するシリコー
ンオリゴマーとの共重合体（Ｄ成分）、ならびに充填剤
、さらに必要に応じて硬化促進剤、離型剤等を適宜配合
する。つぎに、上記配合物をトライブレンド法または溶
融ブレンド法により混合、混練することにより、目的と
するエポキシ樹脂組成物をつくり、必要に応じて粉砕し
打錠するということにより製造することができる。

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、特に制限するものではなく、通常の方法、例え
ば、トランスファー成形等のモールド方法により行うこ
とができる。

〔発明の効果〕この発明の半導体装置は、シリコーンゴム粒子と、エポ
キシ基等の官能基と重合性ビニル基の双方を有する単量
体とメタアクリロキシプロピル基を有するシリコーンオ
リゴマーとの共重合体とを用いた特殊なエポキシ樹脂組
成物で封止されているため、内部応力が小さく、しかも
耐湿性に優れていて高い信頼性を有する。したがって、
超ＬＳＩ等の半導体装置においても上記のような高信顧
度が得られるようになるのであり、これが大きな特徴で
ある。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜４、比較例１，２、従来例〕第１表に示す
原料を同表に示す割合で配合し、この配合物をミキシン
グロール機（ロール温度１２０℃）で１０分間溶融混練
したのち、冷却固化して粉砕し、目的とする粉末状のエ
ポキシ樹脂組成物を得た。さらに、比較例および従来例
として第１表に示す原料および配合で、実施例と同様の
方法を用いて粉末状エポキシ樹脂組成物を得た。

（以下余白）第　　　１　　　表（部）以上の実施例、比較例および従来例によって得られた粉
末状エポキシ樹脂組成物を用い、半導体チップをトラン
スファー成形でモールドすることにより半導体装置を得
た。このようにして得られた半導体装置について、室温
で曲げ試験および一り９６℃／３０分〜１５０℃／３０
分４００回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。

（以下余白）第２表の結果から、実施別品は、比較別品と同様の優れ
た曲げ強度１曲げ弾性率を有していることがわかる。ま
た、ＴＣＴテストによる結果から、実施別品は、比較例
品、従来別品に比べて耐クラツク性に優れていることが
わかる。すなわち、この発明で用いるエポキシ樹脂組成
物は、曲げ弾性率５曲げ強度が比較例と同様、小さくて
発生応力が小さく、しかもＴＣＴテストの結果が著しく
優れていることから耐湿信鎖性を著しく高めうろことが
わかる。したがって、このようなエポキシ樹脂組成物を
用いた半導体装置は、極めて低応力性に優れ、しかも耐
湿信頬性にも優れているのである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有するエポキシ樹
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
。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（Ｃ）シリコーンゴム粒子。（Ｄ）エポキシ基、カルボキシル基、水酸基およびアミ
ノ基からなる群から選択された少なくとも一つの基と重合性ビニル基の双方を有する単
量体と、メタアクリロキシプロピル基を有するシリコー
ンオリゴマーとの共重合体。
（２）シリコーンゴム粒子が粒子径２００μｍ以下のも
のである特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。