JPS63245948A

JPS63245948A - 半導体装置

Info

Publication number: JPS63245948A
Application number: JP8069987A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Usui; 英之薄井; Yoshinobu Nakamura; 吉伸中村; Shinjiro Uenishi; 上西　伸二郎; Hideto Suzuki; 秀人鈴木
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-13

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、信頼性の優れた半導体装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

半導体素子は、一般にエポキシ樹脂組成物を用いて封止
され、半導体装置化されている。しかし、半導体分野の
技術革新により半導体素子の大形化、配線の微細化が進
む一方で、パッケージサイズは小形化、薄肉化が進む傾
向にある。そのため、封止樹脂には内部応力の低減が要
求されてきている。

この要求を満たすために、エポキシ樹脂組成物中にポリ
ジメチルシロキサン等のシリコーン化合物を混合するこ
とが行われ、著しい低応力性が得られることが確認され
ている。

さらに、シリコーン化合物を加えることにより生じるエ
ポキシ樹脂組成物の硬化物の強度低下の抑制や一層の低
応力性を得るために、シリコーン化合物中にエポキシ基
やアミノ基を導入したり、ポリオキシエチレン鎖等を導
入することもなされてきている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記のようなシリコーン化合物を配合したエポキシ樹脂
組成物は、先に述べたようにそのシリコーン化合物の作
用により低応力化効果を奏する。

しかしながら、この種のエポキシ樹脂組成物では硬化促
進剤として、三級アミン、芳香族アミン。

四級アンモニウム塩等のアミン化合物や、トリフェニル
ホスフィン等の有機ホスフィン化合物等が配合されてい
る。このような硬化促進剤を配合する場合においては、
上記エポキシ樹脂組成物の硬化物からなる封止樹脂と半
導体素子表面との接着力が低下するようになる。したが
って、このようなエポキシ樹脂組成物を用い、トランス
ファー成形等をして得られる半導体装置では、半田浸漬
時や温度サイクルテスト（ＴＣＴテスト）の際に、半導
体素子の表面に対応する封止樹脂の部分が、上記半田浸
漬時等の加熱によって素子表面から剥離し膨れあがった
り、またその膨れ部分の周辺部にクラック等が生じたり
するというような問題が生じている。すなわち、上記の
半導体装置では低応力性には富んでいるものの耐湿性、
耐熱性等において未だ満足しうるものではない。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低
応力性に優れ、しかも耐湿性、耐熱性等にも優れた半導
体装置の提供をその目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、との発明の半導体装置は、
下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分と、硬化促進剤としてアミン
化合物および有機ホスフィン化合物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。

（Ａ）エポキシ樹脂。

（Ｂ）フェノール樹脂。

（Ｃ）（ａ）メトキシ基およびエトキシ基の少なくとも
一方（ｂ）エポキシ基およびアミノ基の少なくとも一方（ｃ）ポリオキシアルキレン基を分子中に有するポリオルガノシロキサン。

すなわち、本発明者らは、上記従来例の欠点を解決する
ため一連の研究を重ねた結果、ポリオルガノシロキサン
として、フェノール樹脂と反応しうるような官能基をも
ち、さらにメトキシ基およびエトキシ基の少なくとも一
方と、ポリオキシアルキレン基とをもつものを用い、硬
化促進剤としてアミン化合物と有機ホスフィン化合物を
併用すると、封止樹脂の内部応力を低下させうるととも
に、封止樹脂と半導体素子との接着力の向上をも実現さ
せ、それによって低応力性に優れるのみならず耐湿性、
耐熱性等に優れた半導体装置が得られるようになること
を見いだしこの発明に到達した。

この発明の半導体装置は、エポキシ樹脂（Ａ成分）とフ
ェノール樹脂（Ｂ成分）と特殊なポリオルガノシロキサ
ン（Ｃ成分）と硬化促進剤としてのアミン化合物および
有機ホスフィン化合物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。

上記エポキシ樹脂組成物のＡ成分となるエポキシ樹脂は
、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ化
合物であれば特に制限するものではない、すなわち、従
来から半導体装置の封止樹脂として用いられているエポ
キシ樹脂を使用することができる。例えばフェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂、タレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等があげら
れ、単独でもしくは併用される。これらのエポキシ樹脂
の中でも好適なものはエポキシ当１１７０〜３００、軟
化点５０〜１４０℃のノボラック型エポキシ樹脂があげ
られる。その−例としてタレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂やハロゲン化フェノールノボラック型エポキシ樹
脂があげられる。

上記Ａ成分のエポキシ樹脂とともに用いられる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、フェノールノボラック樹脂、タレゾ
ールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂が
好適に用いられる。

これらのフェノール樹脂は軟化点が５０〜１１０℃、水
酸基当量が７０〜１５０であることが望ましい。上記フ
ェノール樹脂は単独で用いてもよいし併用してもよい。

上記エポキシ樹脂とフェノール樹脂との相互の使用割合
は、エポキシ当量と水酸基当量の関係で適宜選択される
が、エポキシ基に対するフェノール性水酸基の当量比が
０．５〜１．５の範囲になるように設定することが望ま
しい。この範囲を外れると充分な反応が生じにくくなる
傾向がみられるからである。

上記Ｃ成分の特殊なポリオルガノシロキサンは、フェノ
ール樹脂と反応しうる官能基である、（ａ）メトキシ基
およびエトキシ基の少なくとも一方と、（ｂ）エポキシ
基およびアミノ基の少なくとも一方と、（Ｃ）ポリオキ
シアルキレン基とを分子中に有するものである。上記の
ような（ａ）　、　（ｂ）　。

（Ｃ）を分子中に有するポリオルガノシロキサンであれ
ば特に制限するものではない。しかしながら、そのなか
でも好適なのは、分子ｉ１２０００〜５ｏ　ｏ　ｏ　ｏ
、エポキシ基および／またはアミノ基当量６５０〜２５
０００、メトキシ基および／またはエトキシ基当ｌ６５
０〜２５０００．ポリエチレンオキシドおよび／または
ポリプロピレンオキシドが１分子中に２〜７０重量％（
以下「％」と略す）のものである。上記の範囲を外れた
ものは低応力性、対生導体素子接着力、成形性および封
止樹脂表面に対するマーキング性等に多少難点が生じる
傾向がみられる。したがって、上記Ｃ成分のポリオルガ
ノシロキサンとしては、上記の範囲内のものを使用する
ことが効果の点から好ましい。

上記Ｃ成分のポリオルガノシロキサンとしては、例えば
下記の一般式（１）で表されるものがあげられる。

上記一般式（１）において、官能基Ｃはメトキシ基また
はエトキシ基またはそれらの少なくとも一つを有する有
機基である。したがって、（ＣＨ庁ＱＣＨ３のように炭
化水素鎖の末端にメトキシ基がついた官能基等も含まれ
る。また、上記官能基りはポリオキシアルキレン基であ
り、一般に、ＭＣｚＨａＯｔ３ｒＨ３ＭＣ５ＨＪ′ｒｒ
Ｈ、−−ｔｃ！Ｉｒ４ｏｈ−ズｃ、Ｈ）ｏｉｌｌ等があ
げられる。これらの官能基において、Ｘ。

ｙは１〜５０の整数、ただし、ｘ＋ｙは１〜１００の整
数である。また、上記一般式（１）において、繰返し数
ｍｌ、ｍ、ｎ、には上記のような値に設定されるが、好
適にはｌが２０〜７００、ｍ、。

ｎ、には１〜８０である。このように繰返し数を設定す
ることにより良好な効果が得られるようになる。なお、
上記官能基Ｂ、Ｃ，Ｄは分子構造のどの部分に存在して
も差し支えはない。

この発明で用いるＣ成分の特殊なポリオルガノシロキサ
ンの配合量は、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の総量に
対して通常、０．０１〜２０％に設定される。０．０１
％より少ないと低応力性が極めて小さくなり、逆に２’
０％を超えると耐湿性の低下や成形性の悪化の問題を生
じる傾向がみられるからである。

この発明のエポキシ樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｃ成分と
ともに硬化促進剤としてアミン化合物および有機ホスフ
ィン化合物の双方が用いられる。

上記アミン化合物も特に制限するものではないが、分子
量５０〜１０００のものが好適に用いられる０例えばト
リエチレンジアミン、トリスジメチルアミノメチルフェ
ノール、ジアザビシクロウンデセンといった第三アミン
類や２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾー
ル等のイミダゾール類等があげられる。これらは単独で
用いてもよいし併用しても差し支えはない。

上記アミン化合物とともに用いられる有機ホスフィン化
合物も特に制限されるものではないが、分子量１００〜
１０００のものが好適に用いられる。具体的にはトリブ
チルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリシクロ
ヘキシルホスフィン等の三級ホスフィン類、トリフェニ
ルホスフィンオキサイド、トリオクチルホスフィンオキ
サイド等のホスフィンオキサイド類、テトラブチルホス
ホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムテト
ラフェニルボレート等の四級ホスホニウム塩類等があげ
られる。これらは単独で用いても併用しても差し支えは
ない。

この発明のエポキシ樹脂組成物は、硬化促進剤としてア
ミン化合物および有機ホスフィン化合物の双方を使用す
るものであり、その配合量はエポキシ樹脂とフェノール
樹脂の総量に対してアミン化合物と有機ホスフィン化合
物の合計量が０．００１〜２０％になるように設定する
ことが好ましい。特に好適なのは０．１〜５％の範囲内
である。上記配合量が０．０１％未満になると充分な効
果が認められなくなり、逆に２０％を超えると封止樹脂
の特性の低下が起こりうるようになる。そして、上記ア
ミン化合物と有機ホスフィン化合物との相互の使用割合
は、重ｆｆｉ基準でアミン化合物１に対し有機ホスフィ
ン化合物が０．１〜５％の割合になるように設定するこ
とが好ましい。すなわち、有機ホスフィン化合物が０．
１％未満になると、成形時において金型汚れが発生し易
く、またエポキシ樹脂組成物の熱時硬度２強度が低下す
る問題が生じる場合があり、逆に５％を超えると、低応
力効果が小さくなり、またパリが発生する問題が生じる
ことがあるからである。

この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物は、上記の（
Ａ）〜（Ｃ）成分と硬化促進剤としてのアミン化合物お
よび有機ホスフィン化合物を含有するものであり、さら
に必要に応じて従来から使用されている各種の添加剤が
配合されている。

上記各種の添加剤としては、例えば天然ワックス類９合
成ワックス類、直鎖脂肪酸金属塩、酸アミド類等の離型
剤、塩素化パラフィン、ブロムベンゼン、三級化アンチ
モン等の難燃剤、カーボンブラック等の着色剤、シラン
カップリング剤および無機充填材等があげられる。

上記無機充填材は特に制限されるものではなく、石英ガ
ラス粉末、シリカ粉末、タルク粉末、アルミナ粉末、珪
酸カルシウム粉末、炭酸カルシウム粉末、マグネシウム
粉末等があげられる。これらは単独で用いてもよいし併
用しても差し支えはない。このような無機充填材の使用
量は使用するエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の種類に
よって変わるが一般にはエポキシ樹脂組成物全体の５０
〜８５％に設定される。

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、上記（Ａ
）〜（Ｃ）成分ならびにアミン化合物、有機ホスフィン
化合物を、また場合により、上記その他の添加剤を適宜
配合し、この配合物をミキシングロール機等の混練機に
掛は加熱状態で混練して溶融混合し、これを室温に冷却
したのち、公知の手段によって粉砕し必要に応じて打錠
するという一連の工程により製造することができる。

このようにして得られた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、しかし、注型や圧縮等の成
形によっても差し支えはない。

このようにして得られる半導体装置は、極めて低応力性
に富んでおり、しかも耐湿性および耐熱性に優れている
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の半導体装置は、特定の官能基
を含む特殊なポリオルガノシロキサン（Ｃ成分）が含有
され、さらにアミン化合物および有機ホスフィン化合物
の双方が硬化促進剤として含有されているエポキシ樹脂
組成物を用いて封止されており、その封止樹脂が内部応
力が小さく、しかも半導体素子に対する接着力に極めて
優れているため、半田浸漬やＴＣＴテスト等において半
導体素子上の封止樹脂の膨れやクラック等が発生せず極
めて信頼度の高いものである。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜６、比較例１〜３〕第１表に示す原料を同表に示す割合で配合し、これをミ
キシングロール機に掛けて１００℃で５分間混練しシー
ト状組成物を得た。つぎに、これを粉砕して粉末状エポ
キシ樹脂組成物に形成した、なお、上記の実施例および
比較例で用いた■〜■のシリコーンの特性を第２表に示
した。

（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
キシ樹脂組成物の硬化物特性を調べ後記の第３表に示し
た。

（以下余白）なお、上記の表において、体積固有抵抗はＪＩＳ−に−
６９１１に準拠して試験を行った。また、熱膨張係数、
ガラス転移温度はＴＭＡ　（理学電気社製）で測定し、
弾性率１強度はテンシロン万能試験機（東洋ボールドウ
ィン社製）で測定した。さらに接着力はプッシュプルゲ
ージを用いて測定した。

つぎに、上記のようにして得られた粉末状エポキシ樹脂
組成物を１７５℃で２分間モールドし、さらに１８０℃
で５時間ボストキュアを行って８ピンフラツトパツケー
ジ（８ｐｉｎＦＰ）をつくった。

このようにして得られた８ｐｉｎＦＰをまず８５℃／８
５％ＲＨの雰囲気において４８ｈ吸湿させ、つぎに半田
デツプを２６０℃＋１０ｓｅｃ行い、これをＰＣＴテス
トに供した。ＰＣＴテスト条件は１２１℃、１００％Ｒ
Ｈ１２ａｔｍである。その結果を第５表に示す。なお、
ｎ数は全て２０であり、半数の不良が生じた時点で測定
は打ち切った。

（余　　白　　）第　　５　　表（以下余白）以上の結果から、実施測高は封止樹脂が低応力性を有し
、しかも半導体素子との接着力が大きく向上しているこ
とがわかる。そして、このような半導体素子は封止樹脂
との接着力が大きいため、耐半田熱衝撃性および耐湿性
に優れていることがわかる。

薄、て−ブ・−ムを

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分と、硬化促進剤として
アミン化合物および有機ホスフィン化合物を含有するエ
ポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなる半
導体装置。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（Ｃ）（ａ）メトキシ基およびエトキシ基の少なくとも
一方（ｂ）エポキシ基およびアミノ基の少なくとも一方（ｃ）ポリオキシアルキレン基を分子中に有するポリオルガノシロキサン。