JPS6370445A - Semiconductor device - Google Patents
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Landscapes
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- Epoxy Resins (AREA)
Abstract
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device having excellent thermal shock resistance, moisture resistance and heat resistance.
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。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、薄形化す
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。Semiconductor elements such as transistors, ICs, and LSIs are usually sealed with ceramic packages, plastic packages, or the like to form semiconductor devices. The above-mentioned ceramic package has heat resistance in the constituent material itself,
It also has excellent moisture permeability, so it is resistant to temperature and humidity, and because it is a hollow package, it has high mechanical strength and can be sealed with high reliability. However, since the constituent materials are relatively expensive and the mass productivity is poor, resin sealing using the above-mentioned plastic package has recently become mainstream. Epoxy resin compositions have conventionally been used for this type of resin sealing, and have achieved good results. However, due to technological innovation in the semiconductor field, the degree of integration has increased, element sizes have become larger, and interconnections have become finer. However, while packages have become smaller and thinner, there has been a trend toward smaller and thinner packages. Reliability (internal stress of semiconductor devices obtained)
耐湿信頼性、耐衝撃信頼性、耐熱信頼性等）の向上が要
望されている。There is a demand for improvements in moisture resistance reliability, shock resistance reliability, heat resistance reliability, etc.
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をシリコーン化
合物で変性し、封止樹脂の弾性率を低下させることがお
こなわれている。In order to meet the above-mentioned demands, particularly the demand for reducing internal stress, epoxy resins used for sealing are modified with silicone compounds to lower the elastic modulus of the sealing resin.
上記の方法によれば、封止樹脂の内部応力を効果的に低
下することができるが、シリコーン化合物はエポキシ樹
脂組成物に対して可撓性を付与する作用があるため、そ
れによって、樹脂のガラス転移温度が低下し、封止樹脂
の耐熱性等の低下を招くという事態がしばしば生じてい
た。According to the above method, the internal stress of the sealing resin can be effectively reduced, but since the silicone compound has the effect of imparting flexibility to the epoxy resin composition, it is possible to reduce the internal stress of the sealing resin. A situation has often occurred in which the glass transition temperature decreases, leading to a decrease in the heat resistance, etc. of the sealing resin.
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熱衝撃性、耐湿性に冨み
、しかも耐熱性にも優れている半導体装置の提供をその
目的とする。The present invention was made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a semiconductor device that has low internal stress in the sealing resin, has excellent thermal shock resistance and moisture resistance, and is also excellent in heat resistance. do.
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。In order to achieve the above object, the semiconductor device of the present invention includes:
The structure is such that a semiconductor element is sealed using an epoxy resin composition containing the following components (A) to (D).
（Ａ）エポキシ樹脂。(A) Epoxy resin.
（Ｂ）溶融粘度３０００センチポイズ以上の高分子量フ
ェノール樹脂を少なくとも３０重量％含むフェノール樹
脂。(B) A phenolic resin containing at least 30% by weight of a high molecular weight phenolic resin having a melt viscosity of 3000 centipoise or more.
（Ｃ）充填剤。(C) Filler.
（Ｄ）シリコーン化合物。(D) Silicone compound.
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、特にフェノール樹脂として上
記特定の溶融粘度を有する高分子量のフェノール樹脂を
用い、これとエポキシ樹脂とを組み合わせると、樹脂の
ガラス転移温度の低下が防止され、しかも封止樹脂の内
部応力の効果的な低減が達成されることを見いだしこの
発明に到達した。That is, in order to solve the above problem, the present inventors
As a result of a series of research, we found that using a high molecular weight phenol resin with the above-mentioned specific melt viscosity as the phenol resin and combining it with an epoxy resin prevents the glass transition temperature of the resin from decreasing, and also improves sealing. The inventors have discovered that the internal stress of resin can be effectively reduced and have arrived at this invention.
この発明に用いるエポキシ樹脂は、エポキシ樹脂（Ａ成
分）と高分子量のものを特定量含むフェノール樹脂（Ｂ
成分）と充填剤（Ｃ成分）とシリコーン化合物（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。The epoxy resin used in this invention is an epoxy resin (component A) and a phenol resin (component B) containing a specific amount of high molecular weight material.
It is obtained using a filler (component C), a silicone compound (component D), and is usually in the form of a powder or a tablet formed by compressing it.
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。ノボラック型
エポキシ樹脂としては、通常エポキシ当量１６０〜２５
０．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
１７０〜２３０．軟化点６０〜１１０℃のものが一般に
用いられる。The epoxy resin serving as the component A is not particularly limited, and various epoxy resins conventionally used as sealing resins for semiconductor devices, such as cresol novolac type, phenol novolac type, and bisphenol A type, can be mentioned. Among these resins, it is preferable to use one that has a melting point above room temperature and is in the form of a solid or highly viscous solution at room temperature. Novolac type epoxy resin usually has an epoxy equivalent of 160 to 25.
0. Cresol novolak type epoxy resins with softening points of 50 to 130°C are used, and epoxy equivalents of 170 to 230. Those having a softening point of 60 to 110°C are generally used.
上記エポキシ樹脂と共に用いられる、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、ノボラック型エポキシ樹脂が用いられ
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。特に、上記樹
脂としては、溶融粘度が３０００センチポイズ以上（Ｉ
ＣＩＣ−コーンプレート度計を用い１５０℃で測定）の
高分子量フェノール樹脂が３０重量％（以下「％」と略
す）以上含有されているものを用いることが必要である
。すなわち、上記高分子量フェノール樹脂の含存量が３
０％未満では、この発明に用いるエポキシ樹脂組成物の
ガラス転移温度が低下し、半導体装置の耐熱性等の低下
を招くからである。また、溶融粘度が３０００センチポ
イズ未溝のフェノール樹脂を用いても上記のような効果
は得られない。そして、上記のような高分子ｈ１フェノ
ール樹脂を少なくとも３０％含むフェノール樹脂（Ｂ成
分）と上記エポキシ樹脂（Ａ成分）との相互の割合は、
フェノール樹脂の水酸基当量（Ｙ）とエポキシ樹脂のエ
ポキシ当ｆｆｉ （Ｘ）との比率が、１．２ ≦Ｘ ／
Ｙ ≦０．８、好ましくは１．０５ ≦Ｘ／Ｙ≦０．
９５になるように設定することが好ましい。The phenol resin as component B, which is used together with the epoxy resin, acts as a curing agent for the epoxy resin, and usually a novolac type epoxy resin is used. These resins preferably have a softening point of 100 to 130°C and a hydroxyl equivalent of 80 to 180. In particular, the above resin has a melt viscosity of 3000 centipoise or more (I
It is necessary to use one containing 30% by weight or more (hereinafter abbreviated as "%") of a high molecular weight phenolic resin (measured at 150° C. using a CIC-cone plate meter). That is, the content of the high molecular weight phenolic resin is 3
If it is less than 0%, the glass transition temperature of the epoxy resin composition used in the present invention decreases, leading to a decrease in the heat resistance of the semiconductor device. Further, even if an ungrooved phenol resin having a melt viscosity of 3000 centipoise is used, the above effects cannot be obtained. The mutual ratio of the phenol resin (B component) containing at least 30% of the above-mentioned high molecular weight h1 phenol resin and the above-mentioned epoxy resin (A component) is as follows:
The ratio of the hydroxyl equivalent (Y) of the phenol resin to the epoxy equivalent ffi (X) of the epoxy resin is 1.2 ≦X /
Y≦0.8, preferably 1.05≦X/Y≦0.
It is preferable to set it to 95.
上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられる充填剤（Ｃ
成分）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好ましい。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％に設定することが好結果をもたらす。Filler (C
It is preferable to use fused silica or crystalline silica powder or a mixture thereof as the component (component). The blending amount of such a filler is 60% of the total epoxy resin composition.
Setting it to ~90% gives good results.
上記Ａ成分ないしＣ成分とともに使用するシリコーン化
合物（Ｄ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、下記の一般式（１）
このように、シリコーン化合物としては、上記式（１）
で表されるものが好ましく、特にランダム共重合体を使
用することが好ましい。しかしながら、上記一般式で表
されるシリコーン化合物と、それ以外のシリコーン化合
物を併用しても支障はない。また、上記一般式（１）で
表されるシリコーン化合物に代えて、従来公知のシリコ
ーン化合物を使用してもよい。The silicone compound (component D) used together with the above components A to C exhibits the effect of reducing the internal stress of the sealing resin, and is usually represented by the following general formula (1). , the above formula (1)
It is preferable to use those represented by the following, and it is particularly preferable to use a random copolymer. However, there is no problem even if the silicone compound represented by the above general formula is used in combination with other silicone compounds. Further, in place of the silicone compound represented by the above general formula (1), a conventionally known silicone compound may be used.
上記シリコーン化合物（Ｄ成分）は、上記Ａ成分、Ｂ成
分の合計量に対して１〜５０％になるように配合するこ
とが好ましい。最も好ましいのは５〜３０％である。す
なわち、シリコーン化合物の配合量が上記の範囲を下回
ると、充分な低応力化効果が得られず、逆に上記の範囲
を上回ると、樹脂強度の低下現象が見られるようになる
からである。The silicone compound (component D) is preferably blended in an amount of 1 to 50% of the total amount of the components A and B. Most preferred is 5-30%. That is, if the amount of the silicone compound is less than the above range, a sufficient stress reduction effect cannot be obtained, whereas if it exceeds the above range, the resin strength will decrease.
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。In addition, in addition to the above-mentioned components A to D, a curing accelerator, a mold release agent, etc. can be used in the epoxy resin composition used in the present invention, if necessary.
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ものは全て用い
ることができる。例えば、２，４゜６−トリ （ジメチ
ルアミノ）フェノール、２−メチルイミダゾール等をあ
げることができる。As the curing accelerator, any substance that can act as a catalyst during the curing reaction of the phenol-curing epoxy resin can be used. Examples include 2,4°6-tri(dimethylamino)phenol and 2-methylimidazole.
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。As the above-mentioned mold release agent, conventionally known long-chain carboxylic acids such as stearic acid and barmitic acid, metal salts of long-chain carboxylic acids such as zinc stearate and calcium stearate, and waxes such as carnauba wax and montan wax may be used as appropriate. Can be used.
上記硬化促進剤および離型剤として例示した化合物は、
それぞれ単独で用いることができるし併用もできる。The compounds exemplified as the curing accelerator and mold release agent are:
Each can be used alone or in combination.
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）、充填剤（
Ｃ成分）、シリコーン化合物（Ｄ成分）と必要に応じて
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
物を製造することができる。この場合、上記配合に先立
って、シリコーン化合物とフェノール樹脂とを予備加熱
混合すると、シリコーン化合物の樹脂に対するなじみ性
が向上するため好ましい。The epoxy resin composition used in this invention can be produced, for example, as follows. That is, epoxy resin (A component), phenol resin (B component), filler (
Component C), a silicone compound (Component D) and, if necessary, a curing accelerator, a mold release agent, etc. are appropriately blended. Next, the desired epoxy resin composition can be manufactured by mixing and kneading the above-mentioned mixture by a tri-blend method or a melt-blend method. In this case, it is preferable to preheat and mix the silicone compound and the phenol resin prior to the above-mentioned blending, since this improves the compatibility of the silicone compound with the resin.
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。The encapsulation of a semiconductor element using such an epoxy resin composition is not particularly limited, and can be performed by a conventional method, for example, a known molding method such as transfer molding.
このようにして得られる半導体装置は、溶融粘度３００
０センチポイズ以上の高分子量フェノール樹脂を少なく
とも３０％含むフェノール樹脂をＢ成分として配合して
いてシリコーン化合物変性によるガラス転移温度低下の
みられないエポキシ樹脂組成物を用いているため、耐熱
性等の特性に優れており、しかもシリコーン化合物に基
づく低応力性にも優れていて、特に耐熱衝撃性、耐湿性
、耐熱性等に富んでいる。The semiconductor device thus obtained has a melt viscosity of 300
Because we use an epoxy resin composition that contains a phenolic resin containing at least 30% of high molecular weight phenolic resin of 0 centipoise or higher as component B, and which does not lower the glass transition temperature due to modification with silicone compounds, it has excellent properties such as heat resistance. Furthermore, it is also excellent in low stress properties based on silicone compounds, and is particularly rich in thermal shock resistance, moisture resistance, heat resistance, etc.
この発明の半導体装置は、溶融粘度３０００センチポイ
ズ以上の高分子量フェノール樹脂を少なくとも３０％含
むフェノール樹脂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、耐熱衝撃性、
耐湿性に優れており、しかも耐熱性にも優れている。し
たがって、上記特殊なエポキシ樹脂組成物による封止に
より、超ＬＳＩ等の半導体装置において、上記のような
高信顛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。Since the semiconductor device of the present invention is sealed with a special epoxy resin composition using a phenolic resin containing at least 30% of a high molecular weight phenolic resin with a melt viscosity of 3000 centipoise or more, it has low internal stress, high thermal shock resistance,
It has excellent moisture resistance and heat resistance. Therefore, by sealing with the special epoxy resin composition, high reliability as described above can be obtained in semiconductor devices such as VLSIs, and this is a major feature.
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。Next, examples will be described together with comparative examples.
まず、高分子量フェノール樹脂とシリコーン化合物とし
て第１表に示すようなものを準備した。First, a high molecular weight phenolic resin and a silicone compound as shown in Table 1 were prepared.
（以下余白）
つぎに、上記の原料と後記の第２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、比較例として第２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。(Left below) Next, mix the above raw materials and the raw materials shown in Table 2 below in the proportions shown in the same table, and mix this mixture with a mixing roll machine (
After melt-kneading for 10 minutes at a roll temperature of 120° C., the mixture was cooled, solidified, and pulverized to obtain the desired powdered epoxy resin composition. Furthermore, as a comparative example, a powdered epoxy resin composition was obtained using the raw materials and formulations shown in Table 2 and using the same method as in the examples.
（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、ガラス転移温度および一り９０℃／１５分〜１５０
℃７５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３表に示した
。(Left below) A semiconductor device was obtained by molding a semiconductor chip by transfer molding using the powdered epoxy resin compositions obtained in the above Examples and Comparative Examples. The semiconductor device obtained in this way was subjected to a bending test at room temperature to determine the glass transition temperature and
Temperature cycle test (rTCT) of 400 times for 75 minutes at ℃
(abbreviated as "test") was carried out. The results are shown in Table 3.
（以下余白）
第３表から、実施別品は、比較別品に比較して高いガラ
ス転移温度を示している。また、曲げ弾性率、ＴＣＴテ
ストによる結果から低応力性、耐クラツク性に優れてい
る。すなわち、この発明で用いるエポキシ樹脂組成物は
、シリコーン化合物により低応力を示しつつ、高いガラ
ス転移温度を保持している。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、耐熱性にも優れているのである。(The following is a blank space) From Table 3, the experimental products show a higher glass transition temperature than the comparative products. Furthermore, the bending elastic modulus and TCT test results show that it has low stress properties and excellent crack resistance. That is, the epoxy resin composition used in the present invention maintains a high glass transition temperature while exhibiting low stress due to the silicone compound. Therefore, a semiconductor device using such an epoxy resin composition has extremely low stress properties and excellent heat resistance.
Claims (1)
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）溶融粘度３０００センチポイズ以上の高分子量フ
ェノール樹脂を少なくとも３０ 重量％含むフェノール樹脂。 （Ｃ）充填剤。 （Ｄ）シリコーン化合物。(1) A semiconductor device in which a semiconductor element is sealed using an epoxy resin composition containing the following components (A) to (D). (A) Epoxy resin. (B) A phenolic resin containing at least 30% by weight of a high molecular weight phenolic resin having a melt viscosity of 3000 centipoise or more. (C) Filler. (D) Silicone compound.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21446486A JPS6370445A (en) | 1986-09-11 | 1986-09-11 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21446486A JPS6370445A (en) | 1986-09-11 | 1986-09-11 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6370445A true JPS6370445A (en) | 1988-03-30 |
Family
ID=16656160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21446486A Pending JPS6370445A (en) | 1986-09-11 | 1986-09-11 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6370445A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01286346A (en) * | 1988-05-12 | 1989-11-17 | Nitto Denko Corp | Semiconductor device |
| JPH02123758A (en) * | 1988-11-02 | 1990-05-11 | Nitto Denko Corp | Semiconductor device |
| EP0727825A2 (en) * | 1995-02-14 | 1996-08-21 | SHARP Corporation | A photocoupler device and a producing process thereof |
-
1986
- 1986-09-11 JP JP21446486A patent/JPS6370445A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01286346A (en) * | 1988-05-12 | 1989-11-17 | Nitto Denko Corp | Semiconductor device |
| JPH02123758A (en) * | 1988-11-02 | 1990-05-11 | Nitto Denko Corp | Semiconductor device |
| EP0727825A2 (en) * | 1995-02-14 | 1996-08-21 | SHARP Corporation | A photocoupler device and a producing process thereof |
| EP0727825A3 (en) * | 1995-02-14 | 1997-07-02 | Sharp Kk | A photocoupler device and a producing process thereof |
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