JPS63307763A

JPS63307763A - 半導体装置

Info

Publication number: JPS63307763A
Application number: JP14369387A
Authority: JP
Inventors: Minoru Nakao; 稔中尾; Fujio Kitamura; 北村　富士夫; Hideto Suzuki; 秀人鈴木
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1987-06-09
Filing date: 1987-06-09
Publication date: 1988-12-15
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JP2728204B2

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、高温雰囲気中においても優れた信頼性を保
持する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、一般に
エポキシ樹脂組成物を用いて封止され半導体装置化され
ている。上記エポキシ樹脂は、その電気特性、耐湿性、
接着性等が良好であることから、半導体装置の封止に用
いられており良好な成績を収めている。しかしながら、
近年、自動車等の、多くの屋外使用機器においても半導
体装置が大量に使用されるにしたがって、今まで以上の
耐熱性、特に従来では問題にならなかった高温での保存
信頼性が、多くの半導体装置に要求されるようになって
きた。

（発明が解決しようとする問題点）このような耐熱性の向上のためには、従来から、封正に
用いるエポキシ樹脂の難燃性を高めることによって行っ
ている。すなわち、臭素化エボキシ樹脂と酸化アンチモ
ンとを組み合わせてエポキシ樹脂組成物中に配合するこ
とにより、エポキシ樹脂組成物硬化体の難燃性を高め、
それによって封止樹脂の耐熱性の向上を図っている。上
記臭素化エポキシ樹脂と酸化アンチモンとの組み合わせ
は、難燃性の点では良好な結果を示す。ところが、高温
における保存安定性の点では問題が生じる。すなわち、
高温状態においては、臭素化エポキシ樹脂の熱分解によ
り臭化水素が発生し、この臭化水素が半導体素子の金線
とアルミパッドの接合部とに反応して合金の生成を促し
、これによって電気抵抗値の増加を招き、導通不良をも
たらす。

このように、従来の半導体装置では、難燃性の点におい
ては問題はないが、高温状態における放置、特に長期間
の放置では信頼性の点に問題がある。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高
温雰囲気中に長期間放置しても優れた信頼性を保持する
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）〜（Ｅ）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）臭素化ビスフェノール型エポキシ樹脂。

（Ｄ）有機リン化合物。

（Ｅ）原子価３〜５の金属の含水酸化物。

すなわち、本発明者らは、上記の目的を達成するため、
一連の研究を重ねた結果、難燃剤としての臭素化エポキ
シ樹脂の熱分解が、通常エポキシ樹脂組成物に硬化促進
剤として含有されているアミン化合物によって促進され
ること、を突き止めた。この知見にもとづき、本発明者
らは、各種の硬化促進剤等について検討を重ねた結果、
有機リン化合物からなる硬化促進剤に、原子価３〜５の
金属、好ましくは遷移金属の含水酸化物を組み合わせ、
さらに臭素化エポキシ樹脂をビスフェノール型にすると
、樹脂に難燃性を付与させうると同時に、ハロゲン化水
素ガスの発生を抑制して高温放置における優れた信頼性
が得られるようになることを見いだしこの発明に到達し
た。

この発明の半導体装置は、エポキシ樹脂（Ａ成分）と、
フェノール樹脂（Ｂ成分）と、臭素化ビスフェノール型
エポキシ樹脂（Ｃ成分）と、有機リン化合物（Ｄ成分）
と、原子価３〜５の金属の含水酸化物（Ｅ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。

上記エポキシ樹脂組成物の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、フェノールノボラック型
エポキシ樹脂、タレゾールノボラック型エポキシ樹脂、
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等、従来より用いられ
ている各種のエポキシ樹脂があげられる。これらのエポ
キシ樹脂は単独で用いてもよいし併用してもよい。

上記エポキシ樹脂の中でも好適なエポキシ樹脂としては
、エポキシ当量１７０〜３００のノボラック型エポキシ
樹脂であり、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹
脂、タレゾールノボラック型エポキシ樹脂等があげられ
る。これらのエポキシ樹脂における塩素イオンの含有量
は１０ｐｐｍ以下、加水分解性塩素の含有量は０．１重
量％（以下「％」と略す）以下に設定することが好まし
い。

塩素等の含有量が上記の範囲を外れると、腐食による素
子の不良が発生しやすくなる傾向がみられるからである
。

上記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、フェノールノボラック
樹脂、タレゾールノボラック樹脂等が好適に用いられる
。これらのフェノール樹脂は、軟化点が５０〜１１０”
Ｃ，水酸基当量が７０〜１５０であることが好ましい。

上記フェノール樹脂とエポキシ樹脂との相互の使用割合
は、エポキシ樹脂のエポキシ当量との関係から適宜に選
択されるが、エポキシ基に対するフェノール性水酸基の
当量比が０．５〜１．５の範囲内になるよう設定するこ
とが好ましい。当量比が上記の範囲を外れると、得られ
るエポキシ樹脂組酸物硬化体の耐熱性が低下する傾向が
みられるからである。

上記Ｃ成分の臭素化ビスフェノール型エポキシ樹脂とし
ては、エポキシ当量が４２０以上のもの、好適には４２
０〜５５０のものを使用することが望ましい。エポキシ
当量が４２０未満の場合は、樹脂の耐熱性に劣る傾向が
みられるばかりでなく、ハロゲン化水素ガスも発生しや
すくなるためである。このような臭素化ビスフェノール
型エポキシ樹脂の使用量は、エポキシ樹脂組成物の樹脂
成分（Ａ＋Ｂ＋Ｃ成分）中、１〜１０％の範囲内に設定
することが好ましい。すなわち、臭素化ビスフェノール
型エポキシ樹脂の使用量が１％未満では難燃性の向上効
果が不充分となり、逆に１０％を超えるとハロゲン化水
素ガスの発生が多くなり半導体素子に悪影響を及ぼす傾
向がみられるからである。

上記り成分の有機リン化合物も特に制限するものではな
く、市販されている有機ホスフィン類。

有機ホスフィンオキサイド類または第四ホスホニウム塩
を単独でもしくは併せて使用することができる。例えば
、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、メ
チルジフェニルホスフィン。

トリフェニルホスフィンオキサイド、テトラフェニルホ
スホニウムテトラフェニルボレート等があげられる。こ
れらは、先に述べたように、単独で使用してもよいし併
用しても差し支えはない。このような有機リン化合物の
配合量は、エポキシ樹脂組成物の樹脂成分に対して０．
５〜５％の割合になるように設定することが好ましい。

配合量が５％を超えると樹脂組成物硬化体の耐湿性が劣
るようになり、０．５％未満゛になると樹脂組成物硬化
体の難燃性が劣るという傾向がみられる。

また、上記Ａ−Ｄ成分とともに用いられるＥ成分は、原
子価３〜５の金属（Ｍ）の含水酸化物であって、下記の
一般式％式％で表されるものであり、好ましくは遷移金属の含水酸化
物である。原子価３〜５の金属としては、Ｓｂ、Ｂｉ、
Ｚｒ等があげられる。そして、このような遷移金属の含
水酸化物の代表例としては、含水五酸化アンチモン（Ｓ
ｂ、０５　　・４　ｔ１□０等）、含水酸化ジルコン（
Ｚｒ０２・ｎｆｌｚｏ）　、含水酸化ビスマス（Ｂｉｚ
Ｏｔ　　・ｎＨｚｏ）　、含水酸化チタン（Ｔｉｅ□・
ｎ８．０）があげられる。これらの酸化物は、単独で用
いてもよいし併用しても差し支えはない。このようなり
成分の配合量は、エポキシ樹脂組成物の樹脂成分に対し
て、Ｄ成分が１〜１０％の割合になるように設定するこ
とが好ましい。すなわち、配合量が１％を下回る場合に
は、エポキシ樹脂組成物の難燃性が低下する傾向がみら
れ、逆に１０％を上回ると、耐湿性の低下現象がみられ
るからである。

この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物には、上記Ａ
、−Ｅ成分以外にも、必要に応じて従来より用いられて
いるその他の添加剤が含有される。

上記その他の添加剤としては、例えば離型剤。

着色剤、充填剤、シランカップリング剤等があげられる
。

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のカルボン酸、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
を用いることができる。なお、アミド系ワックス類は、
アミドの脱臭素促進性のため好ましくない。

上記充填剤としては、特に制限するものではなく、一般
に用いられている石英ガラス粉末、タルク、シリカ粉末
、アルミナ粉末等が適宜に使用される。充填剤の配合量
は樹脂成分の総量に対し重量比で１．５〜４倍程度が好
ましい。４倍以上のときは樹脂の流動性が、悪り１．５
倍以下のときは樹脂の成形性が悪くなるからである。

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、上記Ａ−
Ｅ成分ならびに上記他の添加剤を適宜配合し、この混合
物をミキシングロール機等の混練機に掛は加熱状態で溶
融混合し、これを室温に冷却したのち公知の手段により
粉砕し、必要に応じて打錠するという一連の工程により
、目的とするエポキシ樹脂組成物を得ることができる。

このエポキシ樹脂組成物は、高温放置時においてハロゲ
ン化水素ガスの発生量が極めて少なく、半導体素子に与
える影響が少ない。

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、難燃性に富み、
しかも上記エポキシ樹脂組成物の熱分解により発生する
ハロゲン化水素ガスが従来品に比べて極めて少ないため
、高温放置時における耐熱信頼性が高い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の半導体装置は、臭素化ビスフ
ェノール型エポキシ樹脂（Ｃ成分）と、有機リン化合物
（Ｄ成分）と、原子価３〜５の金属の含水酸化物（Ｅ成
分）とを含む特殊なエポキシ樹脂組成物を用いて封止さ
れており、その封止樹脂が上記Ｃ−Ｅ成分の作用によっ
て難燃性に富んでいるだけでなく、高温雰囲気中に長期
間放置してもハロゲン化水素ガスを殆ど発生しないため
、高温放置時における優れた信頼性を有している。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜１１、比較例１〜４〕後記の第１表に示すような原料を準備し、これらの原料
を第１表に示す割合で配合し、ミキシングロール機で混
練して冷却後粉砕し、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）上記のようにして得られた粉末状エポキシ樹脂組成物の
硬化物特性を調べ第２表に示した。

（以下余白）なお、上記２表において、スパイラルフローはＥＭＭＩ
−６６、ゲルタイムはＪ　Ｉ　Ｓ−に−５９６６に準拠
して測定した。熱膨張係数、ガラス転移温度はＴＭＡ　
（理学電機社製）にて測定した。

曲げ弾性率１曲げ強度はテンシロン万能試験機（東洋ボ
ールドウィン社製）で測定した。体積抵抗値はＪ　Ｉｓ
−に−６９１１に準拠して測定した。

また、高温状態における素子不良の測定は、半導体素子
を樹脂封止して半導体装置を組み立て、全量２０個を高
温にさらし、導通不良になる個数を求めて評価した。さ
らに、樹脂組成物より発生するハロゲン化水素の量の測
定は、サンプル１ｇを高温状態にて保存し発生した気体
をガスクロマトグラフィーにて測定することにより行っ
た。難燃性は、ＵＬ−９４に′＄拠して測定し、１／８
インチ（１／２０ｃｍ）および１／１６インチ（１／４
０ｃｍ）の試料について評価した。

第２表の結果から、実施別品はハロゲン化水素の発生が
殆どなく、このため高温状態に放置したときの素子の信
頼性が高い。そのうえ、難燃性においても問題がなく、
耐湿性、成形性にも問題はない。したがって、これを封
止樹脂に用いた半導体装置は、極めて信頼性の高いもの
となる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記の（Ａ）〜（Ｅ）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）臭素化ビスフェノール型エポキシ樹脂。（Ｄ）有機リン化合物。（Ｅ）原子価３〜５の金属の含水酸化物。
（２）原子価３〜５の金属が、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｚｒまたは
Ａｌである特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。
（３）有機リン化合物が、有機ホスフィン類、有機ホス
フィンオキサイド類および第四ホスホニウム塩からなる
群から選ばれた少なくとも一つの有機リン化合物である
特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体装置。