JPS5882547A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置

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JPS5882547A
JPS5882547A JP56180376A JP18037681A JPS5882547A JP S5882547 A JPS5882547 A JP S5882547A JP 56180376 A JP56180376 A JP 56180376A JP 18037681 A JP18037681 A JP 18037681A JP S5882547 A JPS5882547 A JP S5882547A
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JP
Japan
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resin
epoxy resin
epoxy
phenol
added
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Pending
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JP56180376A
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English (en)
Inventor
Hirotoshi Iketani
池谷 裕俊
Akiko Hatanaka
畑中 章子
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5882547A publication Critical patent/JPS5882547A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
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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
た高信頼性の樹脂封止製半導体装置I: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料として半導体装
置の對止口広く用いられている0最近では従来のセツ々
ツクスな用いたハーメチック封止I: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、ノボラック波フ
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点
があつ九。
(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1;軟べ耐湿性が劣ること(2)樹脂對止型半
導体装置直二要求される信頼性のレベルの高さ1;−べ
高温時の電気特性が劣ること 上記耐湿性について説明する。と、′!H脂封止型半導
体装置fit、は高温高湿雰囲気下で使用または保存す
ることがあるので、そのような条件I−おいても信頼性
を保証しなけれはならない。耐湿性の品質保証のための
評価試験として轄、85℃または120℃の飽和水蒸気
中に暴露する加速評価法が行なわれており、最近では電
圧を印加して更(;加速性を高めたバイアス印加型の評
価試験も実施されている。
しかし封止したエポキシ樹脂組成物の硬化物は吸湿性、
透湿性があるため、このような高温高湿状態下では外部
から水分が封止樹脂硬化物層を通って内部I:浸透し、
または封止樹脂とリードフレームとの界面を通って内部
に入り、半導体素子の表面C:まで到達する。この水分
と封止梅脂中(−存在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、配線などの腐食
を主体とした不良を発生する。またバイアス電圧を印加
した場合にはその電気化学的作用によってアルミニウム
電極、配線の腐食ぽ二よる不良が特1:着しく多発する
従来の樹脂封止型半導体装置は上記耐湿性5二関し充分
に満足できるものではなく、耐湿性の向上が求められて
いた。
次C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
のようカ条件6−おいても信頼性を保証しなければなら
ない。そのための評価試験として80℃−150℃でバ
イアス電圧を印加して[11性を評価する加速試験が一
般的である。
このような試験(−おいて表面が鋭敏なMO8構造を一
つ素子や、逆バイアスが印加されたI’ll接合をもつ
素子砿−41%−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
面礁;接している樹脂層(−電界が作用するととC二よ
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−
二関し充分5二満足できるものではなく、改良が求めら
れてい九〇 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
の難点を改良し、優れた耐湿性と高温電気特性を有する
エポキシ樹脂組成物4二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提供すること6−ある。
上記目的を達成すべく、本発明′者らが鋭意研究を重ね
た結果、硬化促進剤などが上記難点を形成する主賛因で
あることを解明し、更C二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、優れた
耐湿性と高温電気特性を有することを見出し、これを用
いることによって従来のもの1=較べ、耐湿性や高温電
気特性などの(ff頼性に優れた樹脂封止型半導体装置
が得られることを見出した。
す々わち本発明は (赫エポキシ当量170〜3000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)Wp
リン酸エステル を必須成分とするエポキシ樹脂組成物の硬化物6二よっ
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
止型半導体装置である。
本発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のツメ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
ルノボラック型エポキシ桐脂などである。これらエポキ
シ樹脂V11種もしくは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A
型エポキシ樹脂など一般のダリシジルエーテル型エポキ
シ樹脂、グリシジルエステル驚エポキシ樹脂、グリシジ
ルアミン型エポキシ樹診、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂
環式エポキシ樹脂、禎素環型エポキシ樹脂、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番=併用した場合I: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−以下が好ましい。またこれらエポキシ
樹脂は塩素イオンの含有量df’lOpνm以下、加水
分解性塩素の含有量が0.1重it%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
ノボラック樹脂、tθrt−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ラック樹脂などが挙けら
れる。こ1れらのフェノール樹脂の軟化点F160℃〜
120℃の範囲内にあることが好ましく、更に常温にお
ける水に可溶性のフェノール樹脂成分が3%以下である
ことが好ましい。しかしてこれらの硬化剤は1種もしく
#i2種以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
型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.s〜1.5の範囲内−
二あるよう6二配合することが好ましい。その理由は0
.5未満あるいFil、 5を超えると反応が充分シニ
おこりC:<<なり、硬化物の特性が劣化しやすいため
である。
本発明C二おいて硬化促進剤として用いられる亜リン酸
トリエステルとしては一般式 においてR1−ガが飽和または不飽和の脂肪族。
芳香族、脂環式化合物などから選ばれる有機基であるよ
うな化合物であって、具体的I:例示すると亜リン酸ト
リフェニル、亜リン酸トリベンジル。
亜すン酸トリシクロヘキクル、亜リン酸トリオクタデシ
ル、亜リン酸トリブチル、亜リン酸ジフェニルヘキシル
、亜リン酸ジオクチルフェニル、亜リン酸オクタデシル
ブチルフェニル、亜リン酸トリプル、亜リン酸トリオレ
イルなどである。これらの亜りン駿トリエステルの配合
量は樹脂分(エポキシ樹脂とフェノール樹脂)の0.0
1〜20重量−の範囲が好ましい。
本発明口おいて必ll!I:応じて用いられる無機質充
てん剤としては、石英ガラス粉末、結晶性シリカ粉末、
ガラス繊維、タルク、アルさす粉末、ケイ酸カルシウム
粉末、炭酸カルシウム粉末、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ラス粉末や
、結晶性シリカ粉末が、高純度と低熱、膨張係数の点で
最も好ましい。
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I
:よっても異るが、たとえばトランスファ成形I:用い
る場合I:はエポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤の総
量C対しl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は、粗い粒子と細い粒子を組み
合せて分布を均一(−することによって成形性を改善す
ることができる。
本発明C:係るエポキシ樹脂組成物は必要に応じて、例
えば天然ワックス類、合成ワックス類、直 1鎖脂肪酸
の金属塩、酸アミド類、エステル類もしくはパラフィン
類などの離歴剤、塩素化パラフィン、ブロムトルエン、
ヘキサ7’Elムベンゼン、三酸化アンチそンなどの難
燃剤、カーボンブラックなどの着色剤、シランカップリ
ング剤などを適宜添加配合しても差しつかえ表い。
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I:よって充分混合後、
さらI:熱p−ルによる溶融混合処理、またはニーグー
などC二よる混合処理を加えることC;より容品I: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
C;より容易C: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スファ成形法があるが、
インジェクション成形。
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mあるいは非溶剤製の組成物を用いて半
導体表面を被覆する封止法や、いわゆるジャンクシ璽ン
コーティングとしての局部的な封止の用途I:も用いる
ことができる。
エポキシ樹脂組成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C:はこの組成物または成形材料の
硬化物I: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℃以上に加熱す
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
特響二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 エポキシ当量220のクレゾールノボラック型エポキシ
樹脂、分子蓋800のフェノールノボラック樹脂硬化剤
、フタル酸無水物、亜リン酸トリフェニル、亜リン酸ト
リシクロヘキシル、亜リン酸トリオレイル、2−メチル
イミダゾール、ジメチルベンジルアミン、石英ガラス粉
末、三酸化アンチモン、カルナバワックス、カーボンブ
ラック、シランカップリング剤(r−グリシドキシプロ
ビルトリメトキシシラン)を第1itユ示す組成比(重
量部)C二速び、各組成物をミキサーによる混合。
加熱ロールによる混練を行ゲことC二よって、比較例を
含め6種のトランスファ成形材料を調製した。
このようにして得た成形材料を用いてトランスファ成形
すること【二より、M08型集積回路な樹脂封止し友。
封止は高周波予熱器で90℃I:加熱した成形材料を1
95℃で30分間モールドし、更C:180℃でlθ時
間アフタキヱアすることにより行った。上記樹脂封止型
半導体装置去100個(二ついて次の試験を行った。
+1)  120℃、2気圧の水蒸気中でIOV印加し
てアルミ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、その結果を第2表に
示した。
(21100℃のオーブン中でオフセラトゲ−) M0
87IT回路≦−ドレイン電圧57.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
良を調べる試験(MOS−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
してその結果を第3表1=示した。
工久下#白 第1表 第2表 第3表

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(a)エポキシ当量170〜300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)亜リ
    ン酸エステル を必須成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、特許請求の範囲第1項の記載Cおいて、エポキシ樹
    脂組成物が無機質光てん剤を含有する樹脂封止型半導体
    装置。
JP56180376A 1981-11-12 1981-11-12 樹脂封止型半導体装置 Pending JPS5882547A (ja)

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JP56180376A JPS5882547A (ja) 1981-11-12 1981-11-12 樹脂封止型半導体装置

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JPS5882547A true JPS5882547A (ja) 1983-05-18

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ID=16082153

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5331080A (en) * 1992-04-02 1994-07-19 Ppg Industries, Inc. Epoxide-phosphorous acid-containing reaction products and their use in coating compositions

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5331080A (en) * 1992-04-02 1994-07-19 Ppg Industries, Inc. Epoxide-phosphorous acid-containing reaction products and their use in coating compositions

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