JPS58119655A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

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】 本発明はエポキシ樹脂組成物の硬化物によって封止され
た嶌信頼性の樹脂封止型半導体装置に関する。

エポキシ樹脂は電気特性、機械特性、耐薬品性などが優
れているため信頼性の高い電気絶縁材科料として半導体
装置の封止に広く用いられている。

最近では従来のセラミックスを用いたノ飄−メチツク封
正にかわって、はとんどの半導体装置たとえば集積回路
、大規模集積回路、トランジスタ、ダイオードなどが低
圧成形用のエポキシ樹脂組成物を用いて、封止されてい
る。

半導体封止用エポキシ樹脂組成物としては、信頼性、成
形性などの点を考慮してエポキシ樹脂、ノボラック型フ
ェノール樹脂硬化剤、イミダゾール硬化促進剤から成る
エポキシ樹脂組成物が広く用いられている。

しかし従来のエポキシ封止樹脂を用い、トランスファ成
形して得られる樹脂封止型半導体装置は次のような欠へ
かちった。

＋１）樹脂封止型半導体装置に要求される信頼性のレベ
ルの高さに較べ耐湿性が劣ること （２）樹脂封止型半導体装置に要求される信頼性のレベ
ルの高さに比べ高温時の電気特性が劣ること上記耐湿性
ｆでついて説明すると、樹脂封止型半導体装置は高温高
湿雰囲気下で使用を九１ｄ保存することかあるので、そ
のような条件においても信頼性を保証しなければならな
い、耐湿性の品質保証のための評価試験としては、８５
℃を九は１２０℃の飽和水蒸気中（暴露する加速評価法
が行なわれてお秒、最近では電圧を印加して更に加速性
を亮めたバイアス印加型の評価試験も実施されている。

しかし封止し九エポキシ樹脂組成−〇硬化物は吸湿性、
透湿性がある丸め、このよう准高温高温状態下では外部
から水分が刺止樹脂硬化物層を過って内部に浸透し、を
九は対土樹脂とリードフレームとの界面を通って内部に
入り、半導体素子の表［Ｋｔで到達すゐ、この水分と樹
上樹雪中に専任している不純物イオンなどの作用の結果
として、樹脂封止型半導体装置は絶縁性の低下、リーク
電流の増加、アルミニウム電極、配線などＯ腐食を主宰
とした不良を発生する。を九バイアス電圧を印加した場
合（はその電気化学的作用によってアルミニウム電極、
配線の腐食によゐ不良が４１１に著しく多発する。

従来の樹脂封止型半導体装置は上記耐湿性に関し充努に
満足できるものではなく、耐湿性の向−Ｅが求められて
いた。

次に高温時の電気特性について説明すると、樹脂封止型
半導体装置は高温条件下で使用することがあるので、そ
のような条件においても信頼性を保証しなければならな
い、その丸めの評価試験としては８０℃〜１５０’Ｏで
バイアス電圧を印加して信頼性を評価する加速試験が一
般的である。

このような試験において表面が鋭敏なＩＳ構造をもつ素
子や逆バイアスが印加され九ＰＮ接合をもつ素子に特に
著しく多発する不良として、チャンネリングによるリー
ク電流の増加する現象があることはよく知られている。

この現象は電圧が印加された素子の表面に接している樹
脂嗜に電界が作用することによって発生すると考えられ
ている。

従来の樹脂封止型半導体装置は上記高温時の電気特性に
関し充分に満足できるものではなく改良が求められてい
た。

本発明の目的はこのような従来の樹脂封止型半導体装置
の欠点を改良し、優れ九耐湿性と高温電気特性を有する
エポキシ樹脂組成物によって封止された信頼性の高い樹
脂封止型半導体装置を機供することにある。

上記目的を達成ナベく、本発明者らが鋭意研究を重ね九
結果、硬化促進剤などが上記一点を形成する主要因であ
ることを解明し、更に次に示すエポキシ樹脂組成物が、
半導体封止用樹脂として従来のものに較べ、優れ九耐湿
性と高温電気特性を有することを見出し、これを用いる
ととによって従来のものに較べ、耐湿性中高温電気特性
などの信頼性に優れた樹脂封止型半導体装置が得られ各
ことを見出した。

すなわち本発明は （ａ）エポキシ当１１フＯ〜３００のノボラック型エポ
キシ樹脂 （ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および（Ｃ）三ハロ
ゲン化ホウ素のホスフィン錯体を必須嬬分とするエポキ
シ樹脂組成物の硬化物によって半導体装置が封止されて
成ることを時機とする樹脂封止型半導体装置である。

本−明において用いられるエポキシ樹脂は、エポキシ当
量１７０〜３００のノボラック型エポキシ樹脂であって
、たとえばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノー
ルノボラッタ雛エポキシ樹脂などである。これらエポキ
シ樹脂は１種本しくは２種以上の混合系で用いてもよい
、上記以外のエポキシ樹脂たとえばビスフェノールＡｌ
ｌエポキシ樹脂など一般のグリシジルエーテル型エポキ
シ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシシ
ルア書ン型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂
環式エポキシ樹脂、複嵩＊ｍエポキシ樹脂、ハロゲン化
エポキシ樹脂などは、上記エポキシ当量１７０〜３００
のノボラック型エポキシ樹脂に併用し九場合に使用する
ことができる。配合量はノボラック型エポキシ樹脂に対
し５０重量−以下が好オしい、を九これらエポキシ樹脂
は塩素イオンの含有量が１０　ｐｐｍ以下、加水分解性
塩素の含有量が０．１重量−以下のものが望ましい。

本発明において用いられるノボラック型フェノール樹脂
硬化剤としてはフェノールノボラック樹脂、クレゾール
ノボラック樹Ｑｉ、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラ
ック樹脂、ノニルフェノールノボとが好ましく、更に常
温における水に可溶性のフェノール…脂成分が３−以下
であることが好ましい、しか（−てこれらの硬化剤は１
種もしくは２種Ｊ状上の混合系で使用することができる
。

エポキシ樹脂と硬化剤の配合比については、ノボラック
ｆψフェノール樹脂のフェノール性水酸基の数とエポキ
シ樹脂のエポキシ基の数の比が０．５〜１，５の範囲内
にあるように配合することが好オしい、その理由は０．
５未ＩＩＭあるいは１．５を超えると反応が１ｒ７分に
おこりにくくなり、硬化物の特性が劣化しやすいためで
ある。

本発明において硬化促進剤として用いられる三ハロゲン
ずヒホウ素のホスフィン錯体とは式；％式％：３ においてＲはアルキル、アルケニル、アルキニルまたは
アリール基であり、Ｘけハロゲンであるような化合物で
ある。

フィン、三フフ化ホウ素ジフェニルエチルホスフィン、
三フッ化ホウ素フェニルジメチルホスフィン、三フッ化
ホウ素トリブチルホスフィン等の各錯体である。

これらの中でアリールホスフィンの三ハロゲン化ホウ素
錯体、特にトリアリールホスフィ／の三ハロゲン化ホウ
素錯体が好オしい。

三ハロゲン化ホウ素のホスフィン錯体はｍ指成分（エポ
キシ樹脂とフェノール樹脂）に対し０１）１〜１０１１
％の範囲内で用いることが望ましい。

本発明において必要に応じて用いられる無機質充てん剤
としては、石炭ガラス粉末、結晶性シリカ粉末、ガラス
繊維、タルク、アルミナ粉末、ケイ酸カルシウム粉末、
炭噛カルシウム粉末、硫酸バリウム粉末、マグネシア粉
末などであるが、これらの中で石英ガダス粉末や、結晶
性シリカ粉末が、高純度と低熱膨張係数の点で最亀好ま
しい。

しかしてこれら無機質充てん剤の配合量はエポキシ樹脂
、フェノール樹脂硬化剤および無機質充てん剤の種類に
よっても異るが、たとえばトランスファ成形に用いる場
合にはエポキシ＊＊とフェノール樹脂硬化剤の総１に対
し重量比で１．５倍〜４倍程度でよい。無機質充てん剤
の粒度分布について１寸、柑い粒子と細い粒子を組み合
せて分布を均一にすることにｔって成形性を改善するこ
とができる。

本発明に係るエポキシ樹脂組成物は必要（応じて、例え
ば天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属
塩、酸アミド類、エステル類もしくけパラフィン類など
の離型剤、塩素化パラフィン、ブロムトルエン、ヘキサ
ブロムベンゼン、三酸化アンチモンなどの難燃剤、カー
ボンブラックなどの着色剤、７ランカツプリング剤など
を適宜添加配合しても差しつかえない。

本発明に係る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、所定の組成比に選ん
だ原料組成分を例えばミキサーによって充分混合後、さ
らに熱ロールによる溶融混合処理、またはニーダ−など
による混合処理を加えること（よ抄容易くエポキシ樹脂
成形材料を得ることができる。

本発明の樹脂封止型半導体装置は、上記エポキシ樹脂組
成物または成形材料を用いて半導体装置を封止すること
により容易に製造することができる。封止の最も一般的
な方法としては低圧トランノア成形法があるが、インジ
ェクシ目ン戎杉、圧縮成形注型などによる封止も可能で
ある。特殊な封止法としては溶剤型あるいは非溶剤型の
組成物を用いて半導体表面を被覆する封市法や、いわゆ
るジャンクションコーティングとしての間部的な封止の
用途にも用いることができる。

エポキシ樹脂組ｅ、物または成形材料は封止の際に加熱
して硬化させ、最終的（はこの組成ｖＩＪまたは成形材
料の硬化物によって封止された樹脂封止型半導体装置を
得ることができる。硬化に際しては１５０’０以−Ｆに
加熱することが望ましい。

本発明でいう半導体装置とは集積回路、大規模集積回路
、トランジスタ、サイリスタ、ダイオードなどであって
特に限定されるものではない。

次に本発明の詳細な説明する。

実施例１〜３ エポキシ当ｔ２２０のりンゾールノボツック蓋エポキン
樹脂（エポキシ樹脂入）、ヱポキシ当量２９０の臭素化
エポキシノボラック樹脂（エポキシ樹脂Ｂ）、分子量８
００のフェノールノｌラック樹脂硬化剤、三フッ化ホウ
素トリフェニルホスフィン錯体、三塩化ホウ素トリフェ
ニルホスフィン錯体、三臭化ホウ素トリフェニルホスフ
ィン錯体、２−ヘプタデシルイミダゾール、ジメチルア
ギツメチルフェノ−髪、三フフ化ホウ素トリエチルアミ
ン錯体、石英ガラス粉体、三噴化アンチモン、カルナバ
ワックス、カーボンプラッタ、シランカップリング剤（
ｒ−グリシドキシプロビルトリメトキンシラン）を第１
表に示す組成比（重量部）に選び、各組成物を建キサ−
による混合、加熱ロールによる混線を行うことによって
、比較例を含め６種のトランスファ成形材料を調製した
。

このようにして得九成形材料を用いてトランスファ成彩
することによ６．ＭＤｓ型集積回路を樹脂封止した。封
止は高周波予熱器で９０　’ＯＫ加熱した成形材料を１
７５℃で５分間モールドし、更に１８０℃で８時間アフ
タキュアすることにより行った。

上記樹脂封止型半導体装置各１００個について次の試験
を行った。

１１）　１２０℃、２気圧の水蒸気中でＩＯＶ印加して
アル１ニウム配線の腐食による断線不良を調べる耐湿試
験（バイアスＰＣＴ　）を行い、その績果を第２表に示
し九。

１００℃のオーブン中でオフセットゲートＭ０８ＦＩｉ
ｙ１１回路にドレイン電圧５Ｖ、オフセットゲート電圧
５ｖを印加して電気特性の劣化によるリーク電流不良を
調べるｌ試験（ＭＤ８−　ＢＴ試験）を行い。

リーク電流が初期値の１００倍以上に増加した場合を不
良と判定してその納果を第３表に示した。

第　　１　　表 第　　２　　表 第　　３　　表 上起結果から明らかなように零発１１によって高信頼性
の樹脂封止層半導体装置が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ！１１／ａ）エポキシ当量１７０〜３００のノボラック
   型エポキシ樹脂 ／ｂｌノボラック型フエフエノール樹脂び（Ｃ）三ハロ
   ゲン化ホウ素のホスフィン錯体を必須棧分とするエポキ
   シ樹脂組成物の硬化物によって半導体装置が封止されて
   成ることを特徴とする樹脂封止型半導体装置 （２）工ぎキシ樹脂組成物がさらに無機質充てん剤倉 を各有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の樹脂封止型半導体装置。