KR102264524B1 - 봉지용 수지 조성물, 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

봉지용 수지 조성물, 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 소자와, 상기 반도체 소자에 접속되고, 또한 Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어를 봉지하기 위하여 이용되는 봉지용 수지 조성물로서, 조건 1에 의하여 산출되는 상기 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량을 W1로 한 경우에, W1이 0.04ppm 이상 0.55ppm 이하이다.
조건 1: 상기 봉지용 수지 조성물을 175℃, 4시간의 조건에 의하여 열경화시켜 얻어지는 경화물을 분쇄하여, 분쇄물을 얻는다. 이어서, 상기 분쇄물에 대하여 150℃, 8시간의 조건하에서 열처리를 실시했을 때에 발생하는 가스를 과산화 수소수에 의하여 포집한다. 이어서, 상기 과산화 수소수 중의 황산 이온량으로부터, 상기 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W1을 산출한다.

Description

봉지용 수지 조성물, 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법{RESIN COMPOSITION FOR ENCAPSULATION, SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 봉지(封止)용 수지 조성물, 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
본딩 와이어를 구비하는 반도체 장치에 있어서의 신뢰성 향상을 위하여, 봉지용 수지 조성물에 대하여 다양한 검토가 이루어지고 있다. 이와 같은 기술로서는, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 것을 들 수 있다.
특허문헌 1에는, 가수분해성 염소량이 10~20ppm인 비페닐형 에폭시 수지를 함유하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2013-67694호
반도체 소자와, 반도체 소자에 접속되고, 또한 Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어를 봉지용 수지 조성물의 경화물에 의하여 봉지하여 이루어지는 반도체 장치에 대하여, 그 신뢰성을 향상시킬 것이 요구되고 있다.
본 발명에 의하면,
반도체 소자와, 상기 반도체 소자에 접속되고, 또한 Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어를 봉지하기 위하여 이용되는 봉지용 수지 조성물로서,
에폭시 수지 (A)와,
경화제 (B)를 포함하고,
조건 1에 의하여 산출되는 상기 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량을 W1로 한 경우에, W1이 0.04ppm 이상 0. 55ppm 이하인 봉지용 수지 조성물이 제공된다.
(조건 1: 상기 봉지용 수지 조성물을 175℃, 4시간의 조건에 의하여 열경화시켜 얻어지는 경화물을 분쇄하여, 분쇄물을 얻는다. 이어서, 상기 분쇄물에 대하여 150℃, 8시간의 조건하에서 열처리를 실시했을 때에 발생하는 가스를 과산화 수소수에 의하여 포집(捕集)한다. 이어서, 상기 과산화 수소수 중의 황산 이온량으로부터, 상기 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W1을 산출한다)
또, 본 발명에 의하면,
반도체 소자와,
상기 반도체 소자에 접속되고, 또한 Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어와,
상술한 봉지용 수지 조성물의 경화물에 의하여 구성되며, 또한 상기 반도체 소자와 상기 본딩 와이어를 봉지하는 봉지 수지를 구비하는 반도체 장치가 제공된다.
또, 본 발명에 의하면,
반도체 소자와, 상기 반도체 소자에 접속되고, 또한 Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어를 상술한 봉지용 수지 조성물에 의하여 봉지하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 반도체 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 목적, 및 그 외의 목적, 특징 및 이점은, 이하에 설명하는 적합한 실시형태, 및 그에 부수하는 이하의 도면에 의하여 더 분명해진다.
도 1은 본 실시형태에 관한 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.
이하, 실시형태에 대하여, 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 모든 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 적절히 설명을 생략한다.
(제1 실시형태)
도 1은, 본 실시형태에 관한 반도체 장치(100)를 나타내는 단면도이다.
본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물은, 반도체 소자와, 반도체 소자에 접속되고, 또한 Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어를 봉지하기 위하여 이용되는 봉지 수지 조성물로서, 에폭시 수지 (A)와, 경화제 (B)를 포함한다. 또, 봉지용 수지 조성물은, 하기 조건 1에 의하여 산출되는 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량을 W1로 한 경우에, W1이 0.04ppm 이상 0.55ppm 이하이다.
(조건 1: 봉지용 수지 조성물을 175℃, 4시간의 조건에 의하여 열경화시켜 얻어지는 경화물을 분쇄하여, 분쇄물을 얻는다. 이어서, 당해 분쇄물에 대하여 150℃, 8시간의 조건하에서 열처리를 실시했을 때에 발생하는 가스를 과산화 수소수에 의하여 포집한다. 이어서, 당해 과산화 수소수 중의 황산 이온량으로부터, 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W1을 산출한다)
본 발명자는, 150℃, 8시간의 조건에 의하여 추출되는 봉지용 수지 조성물 중의 황 추출량을 조정함으로써, 반도체 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것을 발견하여, 본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물에 이르렀다. 여기에서, 반도체 장치의 신뢰성으로서는, 예를 들면 내(耐)리플로성, 및 고온 보관 특성 등을 들 수 있다.
즉, 본 실시형태에 의하면, 상기 발견에 근거하여, 상기 조건 1에 의하여 산출되는 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W1이 0.04ppm 이상 0.55ppm 이하가 되도록, 봉지용 수지 조성물을 조정할 수 있다. 이로써, 반도체 소자와, Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어를 봉지용 수지 조성물의 경화물에 의하여 봉지하여 이루어지는 반도체 장치에 대하여, 그 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.
이하, 본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물, 및 봉지용 수지 조성물의 경화물에 의하여 구성되는 봉지 수지(50)를 구비하는 반도체 장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 실시형태에 관한 봉지용 수지 조성물에 대하여 설명한다.
봉지용 수지 조성물은, 반도체 소자와, 반도체 소자에 접속되고, 또한 Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어를 봉지하기 위하여 이용된다. 본 실시형태에 있어서는, 반도체 소자 및 본딩 와이어를, 봉지용 수지 조성물의 경화물에 의하여 구성되는 봉지 수지에 의하여 봉지함으로써, 반도체 패키지가 형성되는 경우가 예시된다.
반도체 소자는, 예를 들면 리드 프레임을 구성하는 다이 패드 혹은 유기 기판 등의 기재 상, 또는 다른 반도체 소자 상에 탑재된다. 이때, 반도체 소자는, 본딩 와이어를 통하여, 리드 프레임을 구성하는 아우터 리드, 유기 기판 또는 다른 반도체 소자와 전기적으로 접속하게 된다.
본딩 와이어는, Cu를 주성분으로 하는 금속 재료에 의하여 구성된다. 이와 같은 금속 재료로서는, 예를 들면 Cu 단일체로 이루어지는 금속 재료, 또는 Cu를 주성분으로 하고 다른 금속을 포함하는 합금 재료를 들 수 있다. 본딩 와이어는, 예를 들면 반도체 소자에 마련되는 전극 패드에 접속된다. 반도체 소자의 전극 패드는, 예를 들면 적어도 표면이 Al을 주성분으로 하는 금속 재료에 의하여 구성된다.
봉지용 수지 조성물은, 하기 조건 1에 의하여 산출되는 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량을 W1로 한 경우에, W1이 0.04ppm 이상 0.55ppm 이하이다.
(조건 1: 봉지용 수지 조성물을 175℃, 4시간의 조건에 의하여 열경화시켜 얻어지는 경화물을 분쇄하여, 분쇄물을 얻는다. 이어서, 당해 분쇄물에 대하여 150℃, 8시간의 조건하에서 열처리를 실시했을 때에 발생하는 가스를 과산화 수소수에 의하여 포집한다. 이어서, 당해 과산화 수소수 중의 황산 이온량으로부터, 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W1을 산출한다)
본 명세서에 있어서, 황 추출량 W1의 단위인 ppm은, 질량분율을 나타낸다. 또, 후술하는 황 추출량 W2에 대해서도 동일하다.
본 발명자는, 150℃, 8시간이라고 하는 저온 조건하에 의하여 추출되는 봉지용 수지 조성물 중의 황 추출량과, 반도체 장치의 신뢰성의 사이에 상관이 있는 것을 발견했다. 본 실시형태는, 이와 같은 발견에 근거하여 이루어진 것이며, 황 추출량 W1을 조정함으로써, 불량 발생을 유인하는 현상, 예를 들면 본딩 와이어나 전극 표면의 변화를 억제하여 반도체 장치의 신뢰성을 향상시킨다고 하는 것이다. 여기에서, 반도체 장치의 신뢰성으로서는, 예를 들면 내리플로성, 고온 보관 특성, 내습 신뢰성 및 고온 동작 특성을 들 수 있다.
황 추출량 W1을 0.04ppm 이상으로 함으로써, 봉지용 수지 조성물을 이용하여 형성되는 봉지 수지의, Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어나, 리드 프레임 등의 기재, 반도체칩에 대한 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이로 인하여, 내리플로성이나 내습 신뢰성, 고온 동작성이 우수한 반도체 장치를 실현하는 것이 가능해진다. 또, 황 추출량 W1을 0.55ppm 이하로 함으로써, 반도체 장치에 있어서의 고온 보관 특성의 향상을 도모할 수 있다. 이 고온 보관 특성으로서는, 예를 들면 Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어와 반도체 소자의 접속부에 대한, 고온 조건하에 있어서의 접속 신뢰성의 유지를 들 수 있다. 본 발명자에 의하면, Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어와, 표면이 Al을 주성분으로 하는 금속 재료에 의하여 구성되는 전극 패드의 사이에 있어서 Cu와 Al의 조성이 서서히 천이하는 천이층이 형성되고, 그 일부가 부식되는 경우가 있는 것이 발견되었다. 본 실시형태에 있어서는, 예를 들면 이 부식을 억제함으로써, 접속 신뢰성을 양호하게 유지할 수 있는 것이라고 추측된다.
또한, 내리플로성이나 고온 보관 특성 등의 반도체 장치의 신뢰성을 향상시키는 관점에서는, 황 추출량 W1이, 0.1ppm 이상 0.55ppm 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.2ppm 이상 0.5ppm 이하인 것이 특히 바람직하다.
봉지용 수지 조성물은, 예를 들면 하기 조건 2에 의하여 산출되는 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량을 W2로 한 경우에, W2/W1이 120 이하이다.
(조건 2: 봉지용 수지 조성물을 175℃, 4시간의 조건에 의하여 열경화시켜 얻어지는 경화물을 분쇄하여, 분쇄물을 얻는다. 이어서, 당해 분쇄물에 대하여 175℃, 8시간의 조건하에서 열처리를 실시했을 때에 발생하는 가스를 과산화 수소수에 의하여 포집한다. 이어서, 당해 과산화 수소수 중의 황산 이온량으로부터, 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W2를 산출한다)
175℃, 8시간이라고 하는 고온 조건하에 의하여 추출되는 봉지용 수지 조성물 중의 황 추출량 W2의 황 추출량 W1에 대한 비율인 W2/W1에 대해서는, 상술한 불량 발생을 유인하는 현상 후의 불량 발생으로 바뀌는 현상과 상관이 있는 것이라고 생각된다. 본 실시형태에서는, 이와 같은 발견에 근거하여 W2/W1을 조정함으로써, 반도체 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, W2/W1을 120 이하로 함으로써, 고온 보관 특성을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다. 이 고온 보관 특성으로서는, 예를 들면 Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어와 반도체 소자의 접속부에 대한, 고온 조건하에 있어서의 접속 신뢰성의 유지를 들 수 있다. 이로써, 반도체 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 고온 보관 특성을 향상시키는 관점에서는, W2/W1이, 95 이하인 것이 보다 바람직하고, 90 이하인 것이 특히 바람직하다. 또, W2/W1의 하한값은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 10 이상으로 할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 상기 조건 2에 의하여 산출되는 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W2는, 예를 들면 3ppm 이상 65ppm 이하인 것이 바람직하고, 5ppm 이상 60ppm 이하인 것이 보다 바람직하다. 황 추출량 W2를 상기 상한값 이하로 함으로써, 반도체 장치의 고온 보관 특성을 보다 효과적으로 향상시키는 것이 가능해진다. 또, 황 추출량 W2를 상기 하한값 이상으로 함으로써, 봉지용 수지 조성물을 이용하여 형성되는 봉지 수지의, Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어나 리드 프레임 등의 기재 등에 대한 밀착성을 더 향상시킬 수 있다. 이로 인하여, 내리플로성이나 내습 신뢰성, 고온 동작성 등의 반도체 장치의 신뢰성을 보다 효과적으로 향상시키는 것이 가능해진다.
상술한 바와 같이, 황 추출량 W1 및 황 추출량 W2는, 봉지용 수지 조성물 중에 포함되는 황 함유량과는 다른 지표에 의하여 반도체 장치의 신뢰성을 평가하기 위한 것이다. 이와 같은 황 추출량 W1 및 황 추출량 W2는, 예를 들면 봉지용 수지 조성물에 포함되는 각 성분의 종류 및 함유량과, 봉지용 수지 조성물의 조제 방법 등을 적절히 조정함으로써 제어하는 것이 가능하다. 이 봉지용 수지 조성물의 조제 방법의 예로서는, 후술하는 무기 충전제 (C)에 대한 커플링제 (D)에 의한 표면 처리를 들 수 있다.
봉지용 수지 조성물은, 에폭시 수지 (A)와, 경화제 (B)를 포함한다. 이로써, 봉지용 수지 조성물을 이용하여, 본딩 와이어 및 반도체 소자를 봉지하기 위한 봉지 수지를 형성하는 것이 가능해진다.
((A) 에폭시 수지)
에폭시 수지 (A)로서는, 1분자 내에 에폭시기를 2개 이상 갖는 모노머, 올리고머, 폴리머 전반을 이용할 수 있으며, 그 분자량이나 분자 구조는 특별히 한정되지 않는다.
본 실시형태에 있어서, 에폭시 수지 (A)로서는, 예를 들면 비페닐형 에폭시 수지; 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 테트라메틸비스페놀 F형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지; 스틸벤형 에폭시 수지; 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지; 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지 등의 다관능 에폭시 수지; 페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지 등의 아랄킬형 에폭시 수지; 디하이드록시나프탈렌형 에폭시 수지, 디하이드록시나프탈렌의 2량체를 글리시딜에테르화하여 얻어지는 에폭시 수지 등의 나프톨형 에폭시 수지; 트리글리시딜이소시아누레이트, 모노알릴디글리시딜이소시아누레이트 등의 트리아진 핵 함유 에폭시 수지; 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등의 유교(有橋) 환상 탄화 수소 화합물 변성 페놀형 에폭시 수지를 들 수 있으며, 이들은 1종류를 단독으로 이용해도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다. 이들 중, 아랄킬형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 및 테트라메틸비스페놀 F형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지와, 스틸벤형 에폭시 수지는 결정성(結晶性)을 갖는 것인 것이 바람직하다.
에폭시 수지 (A)로서는, 하기 식 (1)로 나타내는 에폭시 수지, 하기 식 (2)로 나타내는 에폭시 수지, 및 하기 식 (3)으로 나타내는 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
[화학식 1]
Figure 112017081720101-pct00001
(식 (1) 중, Ar1은 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타내며, Ar1이 나프틸렌기인 경우, 글리시딜에테르기는 α위치, β위치 중 어느 것에 결합하고 있어도 된다. Ar2는 페닐렌기, 비페닐렌기 또는 나프틸렌기 중 어느 하나의 기를 나타낸다. R5 및 R6은, 각각 독립적으로 탄소수 1~10의 탄화 수소기를 나타낸다. g는 0~5의 정수이며, h는 0~8의 정수이다. n3은 중합도를 나타내고, 그 평균값은 1~3이다)
[화학식 2]
Figure 112017081720101-pct00002
(식 (2) 중, 복수 존재하는 R9는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~4의 탄화 수소기를 나타낸다. n5는 중합도를 나타내고, 그 평균값은 0~4이다)
[화학식 3]
Figure 112017081720101-pct00003
(식 (3) 중, 복수 존재하는 R10 및 R11은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~4의 탄화 수소기를 나타낸다. n6은 중합도를 나타내고, 그 평균값은 0~4이다)
봉지용 수지 조성물 중에 있어서의 에폭시 수지 (A)의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 봉지용 수지 조성물 전체에 대하여, 1질량% 이상 50질량% 이하인 것이 바람직하고, 2질량% 이상 30질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 5질량% 이상 20질량% 이하인 것이 특히 바람직하다. 에폭시 수지 (A)의 함유량을 상기 하한값 이상으로 함으로써, 봉지용 수지 조성물의 점도 상승에 기인한 본딩 와이어 절단을 억제할 수 있다. 또, 에폭시 수지 (A)의 함유량을 상기 상한값 이하로 함으로써, 반도체 장치의 내습 신뢰성이나 내리플로성을 향상시킬 수 있다.
((B) 경화제)
봉지용 수지 조성물에 포함되는 경화제 (B)로서는, 예를 들면 중부가형(重附加型)의 경화제, 촉매형의 경화제, 및 축합형의 경화제의 3타입으로 크게 나눌 수 있다.
경화제 (B)에 이용되는 중부가형의 경화제로서는, 예를 들면 디에틸렌트리아민(DETA), 트리에틸렌테트라민(TETA), 메타자일렌디아민(MXDA) 등의 지방족 폴리아민, 디아미노디페닐메탄(DDM), m-페닐렌디아민(MPDA), 디아미노디페닐설폰(DDS) 등의 방향족 폴리아민 외, 디시안디아미드(DICY), 유기산 디히드라지드 등을 포함하는 폴리아민 화합물; 헥사하이드로 무수 프탈산(HHPA), 메틸테트라하이드로 무수 프탈산(MTHPA) 등의 지환족 산무수물, 무수 트리멜리트산(TMA), 무수 피로멜리트산(PMDA), 벤조페논테트라카복실산(BTDA) 등의 방향족 산무수물 등을 포함하는 산무수물; 노볼락형 페놀 수지, 폴리비닐페놀 등의 페놀 수지계 경화제; 폴리설파이드, 티오에스터, 티오에테르 등의 폴리머캅탄 화합물; 이소시아네이트 프리폴리머, 블록화 이소시아네이트 등의 이소시아네이트 화합물; 카복실산 함유 폴리에스터 수지 등의 유기산류 등을 들 수 있다.
경화제 (B)에 이용되는 촉매형의 경화제로서는, 예를 들면 벤질디메틸아민(BDMA), 2,4,6-트리스디메틸아미노메틸페놀(DMP-30) 등의 3급 아민 화합물; 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸(EMI24) 등의 이미다졸 화합물; BF3 착체 등의 루이스산 등을 들 수 있다.
경화제 (B)에 이용되는 축합형의 경화제로서는, 예를 들면 레졸형 페놀 수지; 메틸올기 함유 요소 수지와 같은 요소 수지; 메틸올기 함유 멜라민 수지와 같은 멜라민 수지 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, 내연성, 내습성, 전기 특성, 경화성, 및 보존 안정성 등에 대한 밸런스를 향상시키는 관점에서, 페놀 수지계 경화제가 바람직하다. 페놀 수지계 경화제로서는, 1분자 내에 페놀성 수산기를 2개 이상 갖는 모노머, 올리고머, 폴리머 전반을 이용할 수 있으며, 그 분자량, 분자 구조는 특별히 한정되지 않는다.
경화제 (B)에 이용되는 페놀 수지계 경화제로서는, 예를 들면 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀 노볼락 등의 노볼락형 수지; 폴리비닐페놀; 트리페놀메탄형 페놀 수지 등의 다관능형 페놀 수지; 테르펜 변성 페놀 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀 수지 등의 변성 페놀 수지; 페닐렌 골격 및/또는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬 수지, 페닐렌 및/또는 비페닐렌 골격을 갖는 나프톨아랄킬 수지 등의 아랄킬형 수지; 비스페놀 A, 비스페놀 F 등의 비스페놀 화합물 등을 들 수 있으며, 이들은 1종류를 단독으로 이용해도 되고 2종류 이상을 병용해도 된다.
경화제 (B)로서는, 하기 식 (4)로 나타내는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 경화제를 이용하는 것이 특히 바람직하다.
[화학식 4]
Figure 112017081720101-pct00004
(식 (4) 중, Ar3은 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타내고, Ar3이 나프틸렌기인 경우, 수산기는 α위치, β위치 중 어느 것에 결합하고 있어도 된다. Ar4는, 페닐렌기, 비페닐렌기 또는 나프틸렌기 중 어느 하나의 기를 나타낸다. R7 및 R8은, 각각 독립적으로 탄소수 1~10의 탄화 수소기를 나타낸다. i는 0~5의 정수이며, j는 0~8의 정수이다. n4는 중합도를 나타내고, 그 평균값은 1~3이다)
봉지용 수지 조성물 중에 있어서의 경화제 (B)의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 봉지용 수지 조성물 전체에 대하여, 2질량% 이상 15질량% 이하인 것이 바람직하고, 3질량% 이상 13질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 4질량% 이상 11질량% 이하인 것이 특히 바람직하다. 경화제 (B)의 함유량을 상기 하한값 이상으로 함으로써, 충분한 유동성을 갖는 봉지용 수지 조성물을 실현하여, 성형성의 향상을 도모할 수 있다. 또, 경화제 (B)의 함유량을 상기 상한값 이하로 함으로써, 반도체 장치의 내습 신뢰성이나 내리플로성을 향상시킬 수 있다.
((C) 충전제)
봉지용 수지 조성물은, 예를 들면 충전제 (C)를 더 포함할 수 있다. 충전재 (C)로서는, 일반 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 사용되고 있는 것을 이용할 수 있으며, 예를 들면 용융 구상(球狀) 실리카, 용융 파쇄(破碎) 실리카, 결정 실리카, 탤크, 알루미나, 타이타늄 화이트, 질화 규소 등의 무기 충전재, 오가노실리콘 파우더, 폴리에틸렌 파우더 등의 유기 충전재를 들 수 있다. 이들 중, 용융 구상 실리카를 이용하는 것이 특히 바람직하다. 이들 충전재는, 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
또, 충전재 (C)의 형상으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 봉지용 수지 조성물의 용융 점도의 상승을 억제하면서, 충전재의 함유량을 높이는 관점에서, 가능한 한 진구상(眞球狀)이며, 또한 입도 분포가 넓은 것이 바람직하다.
봉지용 수지 조성물 중에 있어서의 충전제 (C)의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 봉지용 수지 조성물 전체에 대하여, 35질량% 이상 95질량% 이하인 것이 바람직하고, 50질량% 이상 93질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 65질량% 이상 90질량% 이하인 것이 특히 바람직하다. 충전제 (C)의 함유량을 상기 하한값 이상으로 함으로써, 저흡습성 및 저열팽창성을 향상시키고, 내습 신뢰성이나 내리플로성을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또, 충전제 (C)의 함유량을 상기 상한값 이하로 함으로써, 봉지용 수지 조성물의 유동성의 저하에 따른 성형성의 저하나, 고점도화에 기인한 본딩 와이어 쏠림(bonding wire sweeping) 등을 억제하는 것이 가능해진다.
((D) 커플링제)
충전제 (C)에는, 커플링제 (D)를 이용하여 표면 처리를 실시할 수 있다. 커플링제 (D)로서는, 예를 들면 에폭시실란, 머캅토실란, 아미노실란, 알킬실란, 유레이도실란, 비닐실란, 메타크릴실란 등의 각종 실란계 화합물, 타이타늄계 화합물, 알루미늄 킬레이트류, 알루미늄/지르코늄계 화합물 등의 공지의 커플링제를 이용할 수 있다. 이들을 예시하면 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아닐리노프로필트리메톡시실란, γ-아닐리노프로필메틸디메톡시실란, γ-[비스(β-하이드록시에틸)]아미노프로필트리에톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-(β-아미노에틸)아미노프로필디메톡시메틸실란, N-(트리메톡시실릴프로필)에틸렌디아민, N-(디메톡시메틸실릴이소프로필)에틸렌디아민, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, N-β-(N-비닐벤질아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, 헥사메틸디실란, 비닐트리메톡시실란, γ-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-이소시아네이토프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸-부틸리덴)프로필아민의 가수분해물 등의 실란계 커플링제, 이소프로필트리이소스테아로일타이타네이트, 이소프로필트리스(디옥틸피로포스페이트)타이타네이트, 이소프로필트리(N-아미노에틸-아미노에틸)타이타네이트, 테트라옥틸비스(디트리데실포스파이트)타이타네이트, 테트라(2,2-디알릴옥시메틸-1-부틸)비스(디트리데실)포스파이트타이타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)옥시아세테이트타이타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)에틸렌타이타네이트, 이소프로필트리옥탄오일타이타네이트, 이소프로필디메타크릴이소스테아로일타이타네이트, 이소프로필트리도데실벤젠설폰일타이타네이트, 이소프로필이소스테아로일디아크릴타이타네이트, 이소프로필트리(디옥틸포스페이트)타이타네이트, 이소프로필트리큐밀페닐타이타네이트, 테트라이소프로필비스(디옥틸포스파이트)타이타네이트 등의 타이타네이트계 커플링제를 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 이들 중에서도, 에폭시실란, 머캅토실란, 아미노실란, 알킬실란, 유레이도실란 또는 비닐실란의 실란계 화합물이 보다 바람직하다. 또, 내리플로성 등의 반도체 장치의 신뢰성을 향상시키는 관점에서는, 머캅토실란을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
충전제 (C)에 대한 커플링제 (D)에 의한 표면 처리는, 예를 들면 다음과 같이 행할 수 있다. 먼저, 충전제 (C)를 믹서에 투입한 후, 교반을 개시하고, 거기에 추가로 커플링제 (D)를 투입하며 이들을 1~5분간 교반하여, 충전제 (C) 및 커플링제 (D)의 혼합물을 얻는다. 이어서, 이 혼합물을 믹서로부터 꺼내 방치한다. 방치 시간은 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 3분~1시간으로 할 수 있다. 이로써, 커플링제 (D)에 의하여 표면 처리가 실시된 충전제 (C)가 얻어진다. 또, 방치 처리 후의 충전제 (C)에 대하여, 추가로 열처리를 실시해도 된다. 열처리는, 예를 들면 30~80℃, 0.1~10시간의 조건하에 있어서 행할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 믹서 내의 충전제 (C)에 대하여 분무기를 이용하여 커플링제 (D)를 분무하면서, 충전제 (C)를 교반함으로써, 충전제 (C) 및 커플링제 (D)의 혼합물을 얻어도 된다. 분무기로서는, 예를 들면 이류체 노즐 등을 구비한 미세한 액적을 분무할 수 있는 장치를 이용할 수 있다. 이와 같은 분무기를 사용함으로써, 충전제 (C) 표면이 보다 균일하게 커플링제로 처리되어 바람직하다.
본 실시형태에 있어서는, 예를 들면 상기 표면 처리의 조건을 조정함으로써, 황 추출량 W1 및 W2를 제어할 수 있다. 이 표면 처리의 조건은, 분무기 사용의 유무, 방치 시간, 열처리의 유무 및 열처리 조건 등을 들 수 있다.
또한, 커플링제 (D)는, 충전제 (C)에 대하여 상기 표면 처리를 행함으로써 봉지용 수지 조성물에 포함되는 경우 이외에, 믹서 내에 직접 투입하여 다른 성분과 혼합함으로써 봉지용 수지 조성물 내에 포함되어 있어도 된다.
봉지용 수지 조성물 중에 있어서의 커플링제 (D)의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 봉지용 수지 조성물 전체에 대하여, 0.05질량% 이상 2질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.1질량% 이상 1질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.15질량% 이상 0.5질량% 이하인 것이 특히 바람직하다. 커플링제 (D)의 함유량을 상기 하한값 이상으로 함으로써, 봉지용 수지 조성물 중에 있어서의 충전제 (C)의 분산성을 양호한 것으로 할 수 있다. 이로 인하여, 내습 신뢰성이나 내리플로성 등을 보다 효과적으로 향상시키는 것이 가능해진다. 커플링제 (D)의 함유량을 상기 상한값 이하로 함으로써, 봉지용 수지 조성물의 유동성을 양호한 것으로 하여, 성형성의 향상을 도모할 수 있다.
((E) 이온 포착제)
봉지용 수지 조성물은, 예를 들면 이온 포착제 (E)를 더 포함할 수 있다.
이온 포착제 (E)로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 하이드로탈사이트류 및 다가 금속 산성염 등의 무기 이온 교환체를 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 이들 중에서도, 고온 보관 특성을 향상시키는 관점에서는, 하이드로탈사이트류를 이용하는 것이 특히 바람직하다.
봉지용 수지 조성물 중에 있어서의 이온 포착제 (E)의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 봉지용 수지 조성물 전체에 대하여, 0.05질량% 이상 1질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.1질량% 이상 0.8질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.15질량% 이상 0.5질량% 이하인 것이 특히 바람직하다. 이온 포착제 (E)의 함유량을 상기 하한값 이상으로 함으로써, 고온 보관 특성을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또, 본딩 와이어와 반도체 소자의 사이에 있어서의 부식을 확실히 억제하여, 접속 신뢰성을 양호하게 유지할 수 있다. 또, 이온 포착제 (E)의 함유량을 상기 상한값 이하로 함으로써, 반도체 장치의 내습 신뢰성이나 내리플로성을 향상시킬 수 있다.
((F) 경화 촉진제)
봉지용 수지 조성물은, 예를 들면 경화 촉진제 (F)를 더 포함할 수 있다.
경화 촉진제 (F)는, 에폭시 수지 (A)의 에폭시기와, 경화제 (B)(예를 들면, 페놀 수지계 경화제의 페놀성 수산기)의 가교 반응을 촉진시키는 것이면 되고, 일반 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 사용하는 것을 이용할 수 있다. 경화 촉진제 (F)로서는, 예를 들면 유기 포스핀, 테트라 치환 포스포늄 화합물, 포스포베타인 화합물, 포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물, 포스포늄 화합물과 실란 화합물의 부가물 등의 인 원자 함유 화합물; 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7, 벤질디메틸아민, 2-메틸이미다졸 등이 예시되는 아미딘이나 3급 아민, 나아가서는 상기 아미딘, 아민의 4급 염 등의 질소 원자 함유 화합물 등을 들 수 있으며, 이들은 1종류를 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.
경화 촉진제 (F)의 함유량은, 봉지용 수지 조성물 전체에 대하여, 0.05질량% 이상 1질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.1질량% 이상 0.8질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 경화 촉진제 (F)의 함유량을 상기 하한값 이상으로 함으로써, 봉지용 수지 조성물의 경화성이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또, 경화 촉진제 (F)의 함유량을 상기 상한값 이하로 함으로써, 봉지용 수지 조성물의 유동성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
봉지용 수지 조성물에는, 추가로 필요에 따라, 카본 블랙, 벵갈라(bengala) 등의 착색제; 실리콘 고무 등의 저응력 성분; 카나우바 왁스 등의 천연 왁스, 합성 왁스, 스테아르산 아연 등의 고급 지방산 및 그 금속염류 혹은 파라핀 등의 이형제; 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 붕산 아연, 몰리브덴산 아연, 포스파젠 등의 난연제, 산화 방지제 등의 각종 첨가제를 적절히 배합해도 된다.
봉지용 수지 조성물로서는, 예를 들면 상술한 각 성분을, 공지의 수단으로 혼합하고, 또한 롤, 니더 또는 압출기 등의 혼련기로 용융 혼련하며, 냉각한 후에 분쇄한 것 등, 필요에 따라 적절히 분산도나 유동성 등을 조정한 것을 이용할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태에 관한 반도체 장치(100)에 대하여 설명한다.
반도체 장치(100)는, 반도체 소자(20)와, 본딩 와이어(40)와, 봉지 수지(50)를 구비하고 있다. 본딩 와이어(40)는, 반도체 소자(20)에 접속되고, 또한 Cu를 주성분으로 한다. 또, 봉지 수지(50)는, 상술한 봉지용 수지 조성물의 경화물에 의하여 구성되며, 반도체 소자(20) 및 본딩 와이어(40)를 봉지한다.
반도체 소자(20)는 기재(30) 상에 탑재된다. 기재(30)는, 예를 들면 리드 프레임 또는 유기 기판이다. 또, 기재(30)는 본딩 와이어(40)에 접속된다. 도 2에서는, 리드 프레임인 기재(30) 중의 다이 패드(32) 상에, 다이 어태치재(10)를 개재하여 반도체 소자(20)가 탑재되는 경우가 예시된다. 리드 프레임인 기재(30)는, 예를 들면 Cu 또는 42 알로이를 주성분으로 하는 금속 재료에 의하여 구성된다. 또한, 반도체 소자(20)는 다른 반도체 소자 상에 배치되어 있어도 된다.
반도체 소자(20)의 상면에는, 예를 들면 복수의 전극 패드(22)가 형성되어 있다. 반도체 소자(20)에 마련된 전극 패드(22) 중 적어도 표면층은, 예를 들면 Al을 주성분으로 하는 금속 재료에 의하여 구성되어 있다. 이로써, Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어(40)와 전극 패드(22)의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 2에 있어서는, 본딩 와이어(40)가, 반도체 소자(20)의 전극 패드(22)와, 기재(30) 중의 아우터 리드(34)를 전기적으로 접속하는 경우가 예시되어 있다.
봉지 수지(50)는, 상술한 봉지용 수지 조성물의 경화물에 의하여 구성되어 있다. 이로 인하여, 기재(30)나 본딩 와이어(40)에 대한 밀착성이 양호하여, 내리플로성이나 내습 신뢰성, 고온 동작 특성이 우수한 반도체 장치(100)가 얻어지게 된다. 이 효과는, 본딩 와이어(40)가 Cu를 주성분으로 하는 금속 재료에 의하여 구성되고, 또한 기재(30)가 Cu 또는 42 알로이를 주성분으로 하는 금속 재료에 의하여 구성되는 경우에, 특히 현저하게 얻어진다. 또, 반도체 장치(100)의 고온 보관 특성의 향상을 도모하는 것도 가능하다.
반도체 장치(100)는, 예를 들면 다음과 같이 제조된다.
먼저, 기재(30) 상에, 반도체 소자(20)를 탑재한다. 이어서, 기재(30)와 반도체 소자(20)를, Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어(40)에 의하여 서로 접속시킨다. 이어서, 반도체 소자(20)와 본딩 와이어(40)를 상술한 봉지용 수지 조성물에 의하여 봉지한다. 봉지 성형의 방법으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 트랜스퍼 성형법 또는 압축 성형법을 들 수 있다. 이로써, 반도체 장치(100)가 제조되게 된다.
실시예
다음으로, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
(봉지용 수지 조성물)
실시예 1~10 및 비교예 1~3의 각각에 대하여, 이하와 같이 봉지용 수지 조성물을 조제했다. 먼저, 무기 충전제 (C)에 대하여, 표 1에 나타내는 배합량의 커플링제 (D)에 의하여 표면 처리를 실시했다. 이어서, 표 1에 나타내는 배합에 따라, 각 성분을, 믹서를 이용하여 15~28℃에서 혼합했다. 이어서, 얻어진 혼합물을, 70~100℃에서 롤 혼련했다. 이어서, 혼련 후의 혼합물을 냉각하고, 분쇄하여 에폭시 수지 조성물을 얻었다. 또한, 표 1 중에 있어서의 각 성분의 상세는 하기와 같다. 또, 표 1 중의 단위는 질량%이다.
(A) 에폭시 수지
에폭시 수지 1: 비페닐렌 골격 함유 페놀아랄킬형 에폭시 수지(NC-3000P, 닛폰 가야쿠(주)제)
에폭시 수지 2: 비페닐형 에폭시 수지(YX4000K, 미쓰비시 가가쿠(주)제)
(B) 경화제
경화제 1: 비페닐렌 골격 함유 페놀아랄킬 수지(MEH-7851SS, 메이와 가세이(주)제)
경화제 2: 페닐렌 골격 함유 페놀아랄킬 수지(XLC-4L, 미쓰이 가가쿠(주)제)
(C) 충전제
충전제 1: 실리카(평균 입경 26μm, 비표면적 2.4mm2/g)
충전제 2: 실리카(SO-25R, (주)아드마텍스제, 평균 입경 0.5μm, 비표면적 6.0mm2/g)
(D) 커플링제
γ-머캅토프로필트리메톡시실란(신에쓰 가가쿠 고교(주)제, KBM-803)
(E) 이온 포착제
하이드로탈사이트(DHT-4H, 교와 가가쿠 고교(주)제)
(F) 경화 촉진제
경화 촉진제 1: 하기 식 (5)로 나타내는 화합물
[화학식 5]
Figure 112017081720101-pct00005
경화 촉진제 2: 하기 식 (6)으로 나타내는 화합물
[화학식 6]
Figure 112017081720101-pct00006
(G) 이형제
카나우바 왁스
실시예 1~4, 7~12 및 비교예 1~3에 있어서, 무기 충전제 (C)에 대한 커플링제 (D)에 의한 표면 처리는 다음과 같이 행했다. 먼저, 충전제 1 및 충전제 2를 믹서에 투입한 후, 교반을 개시하고, 거기에 추가로 커플링제 (D)를 투입하며 이들을 3.0분간 교반하여, 충전제 1, 충전제 2 및 커플링제 (D)의 혼합물을 얻었다. 이어서, 이 혼합물을 믹서로부터 꺼내, 표 1에 나타내는 시간(표 1의 방치 시간) 방치했다. 이로써, 커플링제 (D)에 의하여 표면 처리가 실시된 충전제 (C)를 얻었다.
실시예 5에 있어서는, 상기 혼합물을 방치한 후, 55℃, 3시간의 조건하에서 상기 혼합물에 대하여 열처리를 행하는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 표면 처리를 행했다.
실시예 6에 있어서는, 다음과 같이 하여 충전제 1, 충전제 2 및 커플링제 (D)의 혼합물을 얻은 점을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 표면 처리를 행했다. 먼저, 충전제 1 및 충전제 2를 믹서에 투입하고, 이들을 혼합했다. 그리고, 믹서 내의 충전제 1 및 충전제 2에 대하여 분무기를 이용하여 커플링제를 분무하면서, 이들을 3.0분간 교반하여, 충전제 1, 충전제 2 및 커플링제 (D)의 혼합물을 얻었다. 이어서, 이 혼합물을 믹서로부터 꺼내, 표 1에 나타내는 시간(표 1의 방치 시간) 방치했다.
(황 추출량 W1의 측정)
각 실시예 및 각 비교예에 대하여, 얻어진 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W1을, 이하와 같이 측정했다. 먼저, 봉지용 수지 조성물을 175℃, 4시간의 조건에 의하여 열경화시켜 얻어지는 경화물을 분쇄하여 분쇄물을 얻었다. 이어서, 상기 분쇄물에 대하여 150℃, 8시간의 조건하에서 열처리를 실시했을 때에 발생하는 가스를 과산화 수소수에 의하여 포집했다. 이어서, 상기 과산화 수소수 중의 황산 이온량으로부터, 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W1을 산출했다. 표 1 중에 있어서의 단위는 ppm이다.
(황 추출량 W2의 측정)
각 실시예 및 각 비교예에 대하여, 얻어진 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W2를, 이하와 같이 측정했다. 먼저, 봉지용 수지 조성물을 175℃, 4시간의 조건에 의하여 열경화시켜 얻어지는 경화물을 분쇄하여 분쇄물을 얻었다. 이어서, 상기 분쇄물에 대하여 175℃, 8시간의 조건하에서 열처리를 실시했을 때에 발생하는 가스를 과산화 수소수에 의하여 포집했다. 이어서, 상기 과산화 수소수 중의 황산 이온량으로부터, 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W2를 산출했다. 표 1 중에 있어서의 단위는 ppm이다.
(반도체 장치의 제작)
실시예 1~12, 비교예 1~3의 각각에 대하여, 다음과 같이 반도체 장치를 제작했다.
알루미늄제 전극 패드를 구비하는 TEG(Test Element Group)칩(3.5mm×3.5mm)을, 표면이 Ag에 의하여 도금된 리드 프레임의 다이 패드부 상에 탑재했다. 이어서, TEG칩의 전극 패드(이하, 전극 패드)와, 리드 프레임의 아우터 리드부를 Cu 99.9%의 금속 재료에 의하여 구성되는 본딩 와이어를 이용하여, 와이어 피치 120μm로 와이어 본딩했다.
이로써 얻어진 구조체를, 저압 트랜스퍼 성형기를 이용하고, 금형 온도 175℃, 주입 압력 10.0MPa, 경화 시간 2분의 조건에서 봉지용 수지 조성물을 이용하여 봉지 성형하여, 반도체 패키지를 제작했다. 그 후, 얻어진 반도체 패키지를 175℃, 4시간의 조건에서 후경화하여, 반도체 장치를 얻었다.
(MSL(내리플로성 평가))
실시예 1~12, 비교예 1~3의 각각에 대하여, 얻어진 반도체 장치 12개에 대하여 85℃ 상대 습도 60%의 환경하에 168시간 방치한 후, IR 리플로 처리(260℃)를 행했다. 이어서, 처리 후의 반도체 장치 내부를 초음파 탐상 장치로 관찰하여, 봉지 수지와, 리드 프레임의 계면에 있어서 박리가 발생한 면적을 산출했다. 모든 반도체 장치에 대하여 박리 면적이 5% 미만인 경우를 ◎, 5% 이상 10% 이하인 경우를 ○, 10%를 넘는 경우를 ×로 했다.
(HTSL(고온 보관 특성 평가))
실시예 1~12, 비교예 1~3의 각각에 대하여, 얻어진 반도체 장치를 150℃의 환경하에 보관하고, 24시간마다 반도체칩의 전극 패드와 본딩 와이어의 사이에 있어서의 전기 저항값을 측정하여, 그 값이 초깃값에 대하여 20% 증가한 반도체 장치를 불량으로 했다. 2000시간 보관해도 불량이 발생하지 않았던 것을 ◎, 1000~2000시간 사이에 불량이 발생한 것을 ○, 1000시간 이내에 불량이 발생한 것을 ×로 했다.
[표 1]
Figure 112017081720101-pct00007
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1~12에 있어서는, 내리플로성 및 고온 보관 특성에 대하여 양호한 결과가 얻어졌다. 실시예 1~6, 8, 10, 12에 대해서는, 실시예 7, 9, 11과 비교하여, 더 우수한 고온 보관 특성을 나타냈다.

Claims (14)

  1. 반도체 소자와, 상기 반도체 소자에 접속되고, 또한 Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어를 봉지하기 위하여 이용되는 봉지용 수지 조성물로서,
    에폭시 수지 (A)와,
    경화제 (B)와,
    커플링제 (D)에 의하여 표면 처리가 실시된 충전제 (C)를 포함하고,
    조건 1에 의하여 산출되는 상기 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량을 W1로 한 경우에, W1이 0.04ppm 이상 0.55ppm 이하로서,
    상기 커플링제 (D)에 의하여 표면 처리가 실시된 충전제 (C)는, 충전제 (C)를 믹서에 투입한 후, 교반을 개시하고, 거기에 추가로 커플링제 (D)를 투입하고 이들을 1~5분간 교반하여, 충전제 (C) 및 커플링제 (D)의 혼합물을 얻고, 이 혼합물을 믹서로부터 꺼내 3분~1시간 방치한 후, 방치 처리 후의 충전제 (C)에 대하여 추가로 30~80℃의 온도, 0.1~10시간의 조건하에서 열처리를 실시하는 것에 의해 얻어지는 것인 봉지용 수지 조성물.
    (조건 1: 상기 봉지용 수지 조성물을 175℃, 4시간의 조건에 의하여 열경화시켜 얻어지는 경화물을 분쇄하여, 분쇄물을 얻는다. 이어서, 상기 분쇄물에 대하여 150℃, 8시간의 조건하에서 열처리를 실시했을 때에 발생하는 가스를 과산화 수소수에 의하여 포집한다. 이어서, 상기 과산화 수소수 중의 황산 이온량으로부터, 상기 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W1을 산출한다)
  2. 청구항 1에 있어서,
    조건 2에 의하여 산출되는 상기 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량을 W2로 한 경우에, W2/W1이 120 이하인 봉지용 수지 조성물.
    (조건 2: 상기 봉지용 수지 조성물을 175℃, 4시간의 조건에 의하여 열경화시켜 얻어지는 경화물을 분쇄하여, 분쇄물을 얻는다. 이어서, 상기 분쇄물에 대하여 175℃, 8시간의 조건하에서 열처리를 실시했을 때에 발생하는 가스를 과산화 수소수에 의하여 포집한다. 이어서, 상기 과산화 수소수 중의 황산 이온량으로부터, 상기 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 황 추출량 W2를 산출한다)
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    이온 포착제 (E)를 더 포함하는 봉지용 수지 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 봉지용 수지 조성물의 고형분 전체에 대한 상기 이온 포착제 (E)의 함유량은, 0.05질량% 이상 1질량% 이하인 봉지용 수지 조성물.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 이온 포착제(E)가 하이드로탈사이트류 및 다가 금속 산성염에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 봉지용 수지 조성물.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전제 (C)가 용융 구상 실리카, 용융 파쇄 실리카, 결정 실리카, 탈크, 알루미나, 타이타늄 화이트 및 질화 규소에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 봉지용 수지 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 상기 충전제 (C)의 함유량은 35질량% 이상 95질량% 이하인 봉지용 수지 조성물.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 커플링제 (D)가 머캅토실란을 포함하는 봉지용 수지 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 봉지용 수지 조성물 전체에 대한 상기 커플링제 (D)의 함유량은 0.05질량% 이상 2질량% 이하인 봉지용 수지 조성물.
  12. 반도체 소자와,
    상기 반도체 소자에 접속되고, 또한 Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어와,
    청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 봉지용 수지 조성물의 경화물에 의하여 구성되며, 또한 상기 반도체 소자와 상기 본딩 와이어를 봉지하는 봉지 수지를 구비하는 반도체 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 반도체 소자를 탑재하고, 또한 상기 본딩 와이어에 접속되는, Cu 혹은 42 알로이를 주성분으로 하는 리드 프레임 또는 유기 기판을 더 구비하는 반도체 장치.
  14. 반도체 소자와, 상기 반도체 소자에 접속되고, 또한 Cu를 주성분으로 하는 본딩 와이어를 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 봉지용 수지 조성물에 의하여 봉지하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
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