JPH02246140A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、耐湿信顛性に優れた半導体装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

トランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子は、通常セ
ラミックパッケージもしくはプラスチックパッケージ等
により封止され、半導体装置化されている。上記セラミ
ックパッケージは、構成材料そのものが耐熱性を有し、
耐透湿性にも優れているため１．温度、湿度に対して強
く信頬性の高い封止が可能である。しかしながら、構成
材料が比較的高価なものであることと、量産性に劣る欠
点があるため、最近では上記プラスチックパッケージを
用いた樹脂封止が主流になっている。さらに、この種の
プラスチックパッケージ材料には、従来からエポキシ樹
脂組成物が用いられている。上記エポキシ樹脂組成物は
、電気的特性、Ｉｌｌ時特性耐薬品性等に優れているた
め、信頼性が高く半導体装置の樹脂封止に広く用いられ
ている。そして、このようなエポキシ樹脂組成物として
は、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂の硬化剤であるノボ
ラック型フェノール樹脂と、硬化促進剤および無機質充
填剤等の組成系で構成されるものが、封止作業性（特に
トランスファー成形作業時の成形性）等に優れたものと
して賞用されている。

しかしながら、半導体分野の技術革新はめざましく、最
近では、集積度の向上とともに、素子サイズの大形化、
配線の微細化が進む反面、パッケージ形状の小形化、薄
形化が進むようになっており、これに伴って、封止材料
に対して、より以上の信頼性の向上が要望されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、従来からのエポキシ樹脂組成物を用いて樹脂
封止された半導体装置は、現在要求されている信頼性の
レベルにおいて、耐湿性に劣っており、素子上のアルミ
ニウム電極および配線等の腐食を主体とした不、良を発
生している。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、耐
湿信−１性に優れた半導体装置の提供をその目的とする
。

〔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、この発明の半導体装置は、
下記の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）成分を含有するエポ
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）下記の一般式（１）で表される四級ホスホニウム
塩。

（余白） 〔作用〕 すなわち、本発明者らは、上記エポキシ樹脂組成物から
なる封止樹脂の耐湿性を向上させることを目的として一
連の研究を重ねた。その結果、上記耐、湿性向上のため
には上記（Ｃ）成分である特殊な四級ホスホニウム塩を
硬化促進剤として用いることが有効であることを見出し
この発明に到達した。

この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ
樹脂（Ａ成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成分）と、特殊
な四級ホスホニウム塩（Ｃ成分）とを用いて得られるも
のであり、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Ａ成分のエポキシ樹脂としては、特に制限するもの
ではなく、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、各
種フェノール類から合成されるノボラック型エポキシ樹
脂等の従来から半導体装置の封止樹脂として用いられて
いる各種のエポキシ樹脂が用いられる。これらの樹脂の
なかでも、融点が室温を超えており、室温下では固形状
を呈するものを用いることが好結果をもたらす。特に、
ノボラック型エポキシ樹脂が好ましく、なかでもエポキ
シ当量１６０〜２５０．軟化点５０〜１３０℃のものが
好適に用いられる。また、これらのエポキシ樹脂中のイ
オン性不純物および加水分解してイオンになりやすい成
分が少ないものほど好ましく、具体的には遊離のナトリ
ウムイオン、塩素イオンの濃度が各５　ｐｐａ＋以下お
よび加水分解性塩素イオンの濃度が６００ｐｐｍ以下の
ものが好ましい。

上記Ａ成分のエポキシ樹脂とともに用いる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、例えば、フェノールノボラック樹脂、ク
レゾールノボラック樹脂。

ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂。ノニルフ
ェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール引
脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレ
ン等のポリオキシスチレン等があげられる。なかでも、
特にノボラック型フェノール樹脂が好適に用いられる。

これらノボラック型フェノール樹脂としては、軟化点が
５０〜１１０°Ｃ１水酸基当量が１００〜１５０のもの
を用いることが好ましい。これらＢ成分のフェノール樹
脂は単独でもしくは併せて用いられる。

上記Ａ成分のエポキシ樹脂とＢ成分のフェノール樹脂と
の配合比は、上記エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量当
たりフェノール樹脂中の水酸基が０、５〜２．０となる
ように配合することが好適である。すなわち、上記範囲
を外れると、充分な硬化反応が得られにくく、エポキシ
樹脂組成物の硬化物特性が劣化し易くなるからである。

そして、上記Ａ成分のエポキシ樹脂およびＢ成分のフェ
ノール樹脂とともに用いられるＣ成分の特殊な四級ホス
ホニウム塩は、硬化促進剤とじて作用するものであり、
下記の一般式（１）で表されるものである。

具体的には、テトラブチルホスホニウムフェノキシド、
テトラフェニルホスホニウムフェノキシド、テトラエチ
ルホスホニウムナフトキシド、テトラフェニルホスホニ
ウム−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシド、テトラブチルホ
スホニウムクロロフェノキシド等があげられる。上記Ｃ
成分の特殊な四級ホスホニウム塩の配合量は、Ａ成分の
エポキシ樹脂とＢ成分のフェノール樹脂の合計量１００
重量部（以下「部」と略す）に対して０．１〜５部の割
合に設定することが好ましく、より好適なのは０、５〜
３部である。すなわち、上記Ｃ成分の特殊な四級ホスホ
ニウム塩の配合量が０．１部未満では充分な硬化促進の
効果がみられず、逆に５部を超えると成形性、耐湿性の
低下がみられるからである。

また、この発明で用いられるエポキシ樹脂組成物には、
必要に応じて上記Ａ−Ｃ成分以外に無機質充填剤、離型
剤、ハロゲン化化合物、二酸化アンチモン等の難燃剤、
カーボンブラック等の顔料やシランカップリング剤等の
表面処理剤等を適宜用いることができる。

上記無機質充填剤は、半導体素子の樹脂封止にトランス
ファー成形方法を用いる場合に配合するのが好ましく、
例えばシリカ粉末、アルミナ粉末、タルク、クレー、ガ
ラス繊維等があげられる。

特に、これらのなかでも溶融性もしくは結晶性のシリカ
粉末が好ましく用いられる。上記無機質充填剤の配合量
は、Ａ成分のエポキシ樹脂とＢ成分のフェノール樹脂お
よび無機質充填剤の種類によっても異なるが、Ａ成分の
エポキシ樹脂とＢ成分のフェノール樹脂との合計量１０
０部に対して１５０〜６００部の割合に設定するのが好
ましい。

また、上記離型剤としては、天然ワックス類。

合成ワックス類、長鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド類、エ
ステル類もしくはパラフィン類等があげられる。

この発明に用いられ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、Ａ成分のエポキシ樹脂とＢ成分のフェノール
樹脂とＣ成分の特殊な四級ホスホニウム塩とを配合し、
必要に応じて無機質充填剤、離型剤、その他の添加剤等
を、例えばミキサーによって充分混合したのち、熱ロー
ル機による溶融混合処理またはニーダ−等による混合処
理を行い、さらに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。

このようなエポキシ樹脂組成物を用いての半導体装置の
封止は特に限定されるものではなく、通常の方法、例え
ば、トランスファー成形等の公知の方法により行うこと
ができる。

このようにして得られる半導体装置は、エポキシ樹脂組
成物中に含まれる特殊な四級ホスホニウム塩（Ｃ成分）
の作用により、極めて優れた耐湿信頼性を備えている。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の半導体装置は、上記Ｃ成分の
特殊な四級ホスホニウム塩を用いて封止されており、そ
の封止樹脂が耐湿性に冨んでいるため、優れた耐湿信頼
性を有している。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜４、比較例１．２〕 後記の第１表に示す原料を同表に示す割合で配合し、こ
の配合物を加熱ロール機（温度１００°Ｃ）で１０分間
混練したのち冷却粉砕し、粉末状のエポキシ樹脂組成物
を得た。

（以下余白） つぎに、以上の実施例および比較例によって得られた粉
末状のエポキシ樹脂組成物を用い、アルミニウム金属電
極の腐食を検討するために設計した半導体素子をトラン
スファー成形でモールドすることにより半導体装置を得
た。このようにして得られた半導体装置について体積抵
抗率および耐湿特性を測定し、その結果を後記の第２表
に示した。また、得られたエポキシ樹脂組成物の硬化物
の機械的強度およびガラス転移温度を測定し、その結果
を第２表に併せて示した。なお、上記耐湿特性は、下記
に示すようにして測定した。

（耐湿特性） 温度１３０°Ｃ９８５％ＲＨのプレッシャークツカー雰
囲気下において、２０Ｖの直流電流を加えアルミニウム
電極の腐食による断線の生じたものを不良とした。

（以下余白） 第２表の結果から、実施測高は比較別品に比べて機械的
強度、電気的特性とともに耐湿信顛性に優れていること
がわかる。

特許出願人　　日東電工株式会社 代理人　弁理士　西　藤　征　彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）成分を含有す
   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）下記の一般式（Ｉ）で表される四級ホスホニウム
   塩。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（Ｉ） 〔上記式（Ｉ）において、Ｒ＿１〜Ｒ＿４はアルキル基
   またはアリール基であり、Ｒ＿５はアリール基である。 〕
2. （２）下記の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）成分を含有す
   る半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）フェノール樹脂。 （Ｃ）下記の一般式（Ｉ）で表される四級ホスホニウム
   塩。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（Ｉ） 〔上記式（Ｉ）において、Ｒ＿１〜Ｒ＿４はアルキル基
   またはアリール基であり、Ｒ＿５はアリール基である。 〕