JPS5896755A - 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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JPS5896755A
JPS5896755A JP56193637A JP19363781A JPS5896755A JP S5896755 A JPS5896755 A JP S5896755A JP 56193637 A JP56193637 A JP 56193637A JP 19363781 A JP19363781 A JP 19363781A JP S5896755 A JPS5896755 A JP S5896755A
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JP
Japan
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resin
epoxy resin
semiconductor device
epoxy
added
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Pending
Application number
JP56193637A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirotoshi Iketani
池谷 裕俊
Akiko Hatanaka
畑中 章子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS5896755A publication Critical patent/JPS5896755A/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
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

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】 (1)発明の属する技術分野 ” 本発明は樹脂封止型半導体装置に係り、特に耐湿性
の優れた高信頼性のエポキシ樹脂封止型半導体装置に関
する。
(2)発明の技術的背景とその問題点 最近では、従来のセラミックスを用いだハーメチック封
止にかわってほ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トランスファ成形相のエポキシ樹
脂組成物を用いて封止されている。
半導体封止用の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、フェノール
樹脂硬化剤、イミダゾール硬化促進剤等を含有するエポ
キシ樹脂組成物が広く用いられている。
しかし従来の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用い、
トランスファ成形して得られる樹脂封1ヒ型半導体装置
は耐湿性に劣ろという欠慨がちった。
上記耐湿性1C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まだは保存することがある
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lハ。耐湿性の品質保証のだめの評価試験とし
ては、85’Oまた(ri 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。
しかし封止したエポキシ樹脂組吸物の硬化物は吸湿性、
透湿性があるだめ、このような高温高湿状態下では外部
から水分が封市樹脂便化物層を通って内部[浸透し、ま
たは封止丈指とリードフレームとの界面を通って内部に
入り、半導体素子の表面にまで到達する。この水分と封
Iト樹脂中に存在している不純物イオンなどの作用の納
果として、樹脂材iE型半導体装置)−1:絶、慢性の
低下、リーク電流の増加、アルミニウム電極、配線など
の腐食を生体としだ不良を発生中ろ。まだバイアス屯田
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、配線の腐食による不良が特に著しく多発す
る。
(3)発明の目的 本発明の目的はこのような従来の哨脂刊止型半導体装置
の欠点をr改良することにあり、エポキシ樹脂組成物に
よって封止された、優れた耐湿性を有する高信頼性の樹
脂封止型半導体装置を提供することにちる。
14)発明の概要 上記目的を達成するために本発明者らが鋭意研究を重ね
九皓果、硬化促進剤などが上記欠点を形喫する主要因で
あることを解明し、更に次に示す用 エポキシ樹脂組成物が半導本封止樹脂として従来△ のエポキシ樹脂組成物(で較べ優れた特性を有すること
を見出し、これを用いることによって耐湿性に優れた樹
脂封止型半導体装置が得られることを見出した。
即ち本発明け、半導体装置を工・ゼキシ樹脂組成物によ
って封止して成る樹脂封止型半導体装置において、該エ
ポキシ樹脂組成物が、 (a)エポキシ当址170〜3000ノボラック型エポ
キシ樹n旨 (b)1分子中((少くとも2個のフェノール性水酸基
を有するエポキシ樹脂の硬化剤 fc)有機ホスフィン化合物 rd)有機スズ化合物 を含んで成ることをパ侍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け、工・ぎキシ
当量170〜30 * 、ビラツクをエポキシ樹脂であ
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樹脂などである。これらエ
ポキシ樹脂は1種もしくは2種以上の混合系で用贋ても
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14 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
リシジルアミン型エポキシ樹脂、線状脂肪族、エポキシ
樹、指、脂環式エポキシ樹脂、複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17
0〜3000ノゲラツク型エポキシ樹脂に併用した場合
に使用することができる。配合晴1けノボラ、・り型−
ボキシ樹脂・で対し50重学係以Fが好ましい。寸だこ
れらエポキシ衛詣は塩素イオンの含有斂がlQnpm以
下、加水分解性塩素の含有ψが0.1屯祉妬以下のもの
が望ましい。その理由はlQpomを超える塩素イオン
あるいけ0.111を超える加水分解性塩素が含まれる
と封止された半導体素子のアルミニウム電極が励食され
やtぐなるだめである。
本発明において用いられろ1分子中に2個以りのフェノ
ール性水・’i基を有するエポキシ樹脂の硬化剤とけ、
フェノール樹脂、ポリオキシスチレン、および多価フェ
ノール化合物で5って、具体的に例示すると、フェノー
ルノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ter
t−プチルフェノールノゲラック樹脂、ノニルフェノー
ルノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、
レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレンな
どのポリオキシスチレン、ビスフェノールN等およ、び
これらの化合物のハロゲン化物等である。これらの中で
もノボラックをフェノール樹脂およびポリオキシスチレ
ンが最も好ましい。またこれらの硬化剤は1踵もしくは
2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1便化剤の配合比1Cついては、硬化剤
のフェノール性/kI案基の数とエポキシ樹脂のエポキ
シ苓の・改の比が05〜1.5の範囲内にあるように配
合することが望ましい。その理由は0.5未満あるいけ
1.5を紹えると反応が光分におこりにくくなり、硬化
!Il/Jの特性が劣化しやすくなるためである。
本発明において有機ホスフィン化合物は硬化促進剤とし
て用いられるのであるが、有機ホスフィン化合物を用い
る目的は、従来のイミダゾールやある。
本発明l(おいて用いられる有機ホスフィン化合物は、
一般式; においてR1−編がすべて有機基である第3ホスフィン
化合物、”3のみ水素である第2ホスフィン化合物、R
2+R3がともに水素である第1ホスフィン化合物があ
る。具体的にはトリフェニルホスフィン、トリブチルホ
スフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、メチルジフ
ェニルホスフィン、)千ルフエニホスフィン、ジフェニ
ルホスフィン、フェニルホスフィン、オクチルホスフィ
ンなどである。また1七1が有機ホスフィンを含む有機
基であってもよい。だとえば1,2−ビス(ジフェニル
ホスフィ9111)エタン、ビス(ジフェニルホスフィ
ノ −)メタンなどである。
これらの中でもアリールホスフィン化合物が好−手しく
、特にトリフェニルホスフィン等のドリアリールホスフ
ィン化合物が好ましい。まだこれらの有機ホスフィン化
合物は1種もしくは2種以上の混合系で用いてもよい。
有機ホスフィン化合物の配合量はW@成分(エポキシ樹
脂と硬化剤の総量)の0.001〜20重1%の範囲内
でよいが、特に好ましい特性は001〜5重t%の範囲
内で得られる。有機ホスフィン化合物の配合量を特にこ
の範囲とすること(でより、耐湿性が優れ、かつ硬化特
性が優れたエポキシ樹脂組成1勿を得ることができる。
配合量が0.001を縫チ未満では添加の効果が認めが
たく、エポキシ樹脂組成物の硬化に長時間を要する欠点
がちり、20重吋チを超えると耐湿性に悪影響を及ぼす
本発明において有機スズ化合物を用いる目的は、有機ホ
スフィン化合物と共に用いることによって、有機ホスフ
ィン化合物との相互作用により、有機ホスフィン化合物
を単独で使用する場合に較べ、樹脂封止型半導体装置の
耐湿性をより一層改善することにある。
本発明において用いられろ有機スズ化合物と1は少くと
もひとつのスズー炭素皓合を有する有機スズ化合物であ
って、たとえばテトラメチルスズ、テトラエチルスズ、
テトラプロピルスズ、テトラブチルスズ、テトラフェニ
ルスズ、テトラトリルスズ、テトラオクチルスズ、テト
ラビニルスズ、アリルトリフェニルスズ、アリルトリフ
ェルスズ、フェニルトリメチルスズ、トリフェニルメチ
ルスス、1−IJメチル(フェニルエチニル)スズ、ト
リメチル(ヨードメチルスズ)、トリメチル(トリフロ
ロメチル)スズ、トリフェニル(2−シアノエチル)ス
ズ、塩化トリブチルスズ、フッ化トリブチルスズ、フッ
化トリフェニルスズ、二塩化シフチルスズ、水素化トリ
メチルスズ、水素化トリフェニルスズ、水素化トリメチ
ルスズ、水酸化トリフェニルスズ、トリメチル(ブチル
チオ)スズ、トリ〒°チルスズアセテート、トリフェニ
ルスズアセテート、ジブチルスズジアセテート、ジブチ
ルスズジラウレート、ジブチルスズマレート、ジブチル
スズマレート重合体、酸化ジメチルスズ、酸化ジブチル
スズ、ビス(トリブチルスズ)オキサイド、ビス(トリ
フェニルスズ)オキサイド、ビス(トリブチルスズ)サ
ルファイド、ビス(トリフェニルスズ)サルファイド、
ヘキサプチルニスズ、ヘキサフェニルニスズ、ジブチル
スズ、ジフェニルスズ、などが挙げられろ。これらの有
機スズ化合物は有機ホスフィン化合物1モルに対し0.
01〜100モルの範囲内で配合することが好ましい。
その理由は0.01モル未満では添加の効果が認められ
ず、まだ100モルを超えると封止樹脂の特性に悪影響
を及ぼすためである。
本発明のエポキシ樹脂組成物には必要に応じて無機質充
てん剤を配合することができるが、特に集積回路やトラ
ンジスタなどの半導体素子をトランスファ成形する用途
の場合には無機質充てん剤を配合することが好ましい。
その理由はひとつには成形性を改善するだめ、また他の
理由として素子やボンディングワイヤやリードフレーム
等の封止される部品と封止樹脂の熱膨張係数の差を小さ
くシ、りとえばボンディングワイヤ切れのような熱膨張
係数の差が大きいために発生する不良を少くするだめで
ある。
本発明において用いられる無機質充てん剤としては、石
英ガラス粉末、納品性シリカ粉末、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・(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)α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訃よび無機質充てん剤の種類に
よっても與ろが、たとえばトランスファ成形に用いる場
合にけエポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤の総量に対
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は、粗い粒子と細い
粒子を組み合せて分布を均一にすることによって成形性
を改善することができる。
本発明に係ろ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
の離型剤、塩素化パラフィン、フロムトルエン、ヘキサ
ブロムベンゼン、三唆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、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、所定の組成に礪んだ
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Iriニーグーな
どによる混合処理を加えることにより容易((エポキシ
樹脂全成形材料を得ることができろ。
本発明の樹脂封IE型半導体装置は上記エポキシ樹脂組
成物ヰだ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
どによる対重も可能である。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
覆する封止法や、いわゆるシャンクジョンコーティング
としての局部的な封止の用途にも用いることができる。
エゼキシ樹脂iq5g物肇たは成形材料は封止の際に加
熱して硬化させ、最終的にはこの組成物まだは成形材料
の硬化物によって封止された樹脂封止型半4本装置を得
ることができる。硬化に際しては150”C以上に加熱
することが望ましい。
本発明で1ハう半導体装置とけ集積回路、大規模集積回
路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオードなどでちっ
て特に限定されるものではない。
15)発明の効果 上記本発明の目的、概要の記載および下記の実施例から
明らかなように、本発明のエポキシ樹脂組成′吻を半・
4体封止樹脂として用いることにより電圧印加時および
無印加時のいずれにおいても水分によるアルミニウム配
線の腐食断線が著しく減少し、耐湿性が改善される。
(6)発明の実施例 次に本発明の実姉例を説明する。
実施例1〜5 エポキシ当(il 220のクレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂(エポキシ樹脂A)、エポキシ当量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800のフェノールノボラック樹脂硬化剤、テトラ
ヒドロ無水フタル酸硬化剤、トリフェニルホスフィン、
2−ヘプタデシルイミダゾール、トリス(ジメチ々アミ
ムメチル、)″7−Lノール、テトラフェニルスズ、ジ
ブチルスズジラウレート、ジブチルスズマレート、トリ
フェニルヒドロキシスズ、ジブチルスズオキシド、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(γ−グリシド
キシプロビルトリメトキシシラン)を表−1に示す組成
比(市昔部)に選び、各組成物をミキサーによる混合、
加熱ロールにょる混練を行うことによって、比較例を含
め11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
することにより、MO8型集積回路を樹脂封止した。封
止は高周波予熱器で90°Cに加熱した成形材料を17
5°Cで2分間モールドし、更に180℃で3時間アフ
タキュアすることにより行った。上配樹脂封止型半導体
装置各100個について次の試験を行った。
Ill 120’02気圧の水蒸気中でIOV印加1−
で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、結果を表−2
に示した。
(2) 120°C12気圧の水蒸気中に放置してアル
ミニウム配線の腐食による断線不良を調べる耐湿試験(
PCT )を行い、その結果を表−3に示した。
C以下余白) 表−2 (以下余白) ip、;−3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1゜)半導体装置をエポキシ樹脂組成物によって封止
    して戊る樹脂封止型半導体装置において、該エポキシ樹
    脂組成物が (a)エポキシ当t 170〜3000ノボラツク型エ
    ポキシ樹脂 (b)1分子中((少くとも2個のフェノール性水酸基
    を有するエポキシ樹脂の硬化剤 (C)有機ホスフィン化合物および (d)有機スズ化合物 を含んで成ることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 (2,)エポキシ樹脂組成物において、有機ホスフィン
    化合物が、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂の硬化剤の総肴
    に対しO,001〜20重量%の範囲内にある特許請求
    の範囲第1項記載の樹脂封[ヒ型半導体装置。 (3,)  エポキシ樹脂組成物において、有機スズ化
    合物が有機ホスフィン化合物1モルに対し001〜10
    0モルの範囲内にある特許請求の範囲第1項記載の樹脂
    封止型半導体装置。 (4,)工ぜキシ樹脂組成物が更に無機質充てん剤、を
    含有する特許請求の範囲第1項記載の樹脂制止型半導体
    装置。
JP56193637A 1981-12-03 1981-12-03 樹脂封止型半導体装置 Pending JPS5896755A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4710796A (en) * 1984-08-23 1987-12-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Resin encapsulation type semiconductor device by use of epoxy resin composition
JPS63179920A (ja) * 1987-01-21 1988-07-23 Toshiba Corp 樹脂封止型半導体装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4710796A (en) * 1984-08-23 1987-12-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Resin encapsulation type semiconductor device by use of epoxy resin composition
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