JPH0276247A - 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、信鯨性、特に耐湿信鯨性および耐熱信鯨性
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、温度、湿度に対して強
く信鯨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。この種の樹脂封止
には、従来からエポキシ樹脂組成物が使用されており、
良好な成績を収めている。上記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
充填剤であるシリカ粉末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、最近では、半導体分野の技術革新によっ
て集積度の向上とともに素子サイズの大形化、配線の微
細化が進み、パッケージも小形化、薄形化する傾向にあ
り、これに伴って封止材料に対してより以上の信頼性（
得られる半導体装置の内部応力、耐湿信頬性、耐衝撃信
転性、耐熱信転性等）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半導
体素子が樹脂封止された半導体装置は、下記のような欠
点を有している。

（ａ）　　耐湿性が劣っているため、アルミニウム電極
部分等が腐食劣化する。

（ロ）高温時の電気的特性に劣り、特にリーク電流が増
加するために、半導体素子の機能が低下する。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、耐
湿信頼性および耐熱信頼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）成分を含有している
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）ジアザビシクロアルケン類もしくはその誘導体（
Ｘ）と、テトラ置換ホスホ ニウム・テトラ置換ボレート（Ｙ）と からなる混合硬化促進剤であって、上 記ＸおよびＹの重量基準の混合割合Ｘ ／Ｙが９５１５〜５／９５になるよう に設定されている硬化促進剤。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、上記エポキシ樹脂組成物硬化
物からなる封止樹脂の耐湿性および耐熱性を向上させる
ことを目的として一連の研究を重ねた。その結果、耐湿
性および耐熱性の向上のためには上記（Ｃ）成分である
ジアザビシクロアルケン類もしくはその誘導体とテトラ
置換ホスホニウム・テトラ置換ボレートを特定の割合で
混合したものを硬化促進剤として用いると耐湿性および
耐熱性に優れた封止樹脂が得られるようになることを見
出しこの発明に到達した。

この発明に用い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）と特殊な硬化促
進剤（Ｃ成分）等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Ａ成分のエポキシ樹脂は、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。これらの樹脂の中でも
、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１
６０〜２５０．軟化点５０〜１３０°Ｃ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
不純物および分解してイオンになりやすい成分は少ない
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々５　ｐｐｎ＋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。

上記エポキシ樹脂（Ａ成分）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
ノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリバラオキ
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１００〜１５
０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。

上記エポキシ樹脂（Ａ成分）と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当量となるよ
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（、エポキシ樹
脂硬化物の特性が劣化し易くなるからである。

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
脂とともに用いるＣ成分の特殊な硬化促進剤は、ジアザ
ビシクロアルケン類もしくはその誘導体とテトラ置換ホ
スホニウム・テトラ置換ボレートを混合して得られるも
のである。

上記ジアザビシクロアルケン類としては、例えば、１．
８−ジアザビシクロ（５，４，Ｏ）ウンデセン−７，１
，８−ジアザビシクロ（７，２゜０）ウンデセン−８，
１，８−ジアザビシクロ（１，３，Ｏ）ドデセン−８，
１，８−ジアザビシ。

クロ（７，４，Ｏ））リゾセン−８，１，８−ジアザビ
シクロ（５，３，０）デセン−７，１，８−ジアザビシ
クロ（７，５，Ｏ）テトラデセン−８，１，１０−ジア
ザビシクロ（７，３，Ｏ）　ドデセン−９、ｌ、１０−
ジアザビシクロ（７，４，０）トリデセン−９，１，５
−ジアザビシクロ（’４，３．Ｏ）ノネン−５，１，５
−ジアザビシクロ（４，２，Ｏ）オクテン−５，１，５
−ジアザビシクロ（４，４，０）デセン−５，１，４−
ジアザビシクロ（３，３，Ｏ）オクテン−４，１，６−
ジアザビシクロ（５，５，Ｏ）　ドデセン−６，１，７
−ジアザビシクロ（４，３，Ｏ）ノネン−６，１，７−
ジアザビシクロ（６，５，Ｏ）トリデセン−７等があげ
られる。また、上記ジアザビシクロアルケン類の誘導体
としては、例えば、フェノール塩、２−エチルヘキサン
酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、炭酸塩、亜リン酸塩等の各種塩
があげられる。これらの中でも特に、１．　８−ジアザ
ビシクロ（５，４，Ｏ）ウンデセン−７が好ましい。ま
た、これらのジアザビシクロアルケン類もしくはその誘
導体は単独でもしくは併せて用いてもよい。。

上記テトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレートとし
ては、テトラブチルホスホニウム・テトラフェニルボレ
ート、ｎ−ブチルトリフェニルホスホニウム・テトラフ
ェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ
フェニルボレート、トリメチルフェニルホスホニウム・
テトラフェニルボレート、ジエチルメチルフェニルホス
ホニウム・テトラフェニルボレート、ジアリルメチルフ
ェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、（２−
ハイドロキシルエチル）トリフェニルホスホニウム・テ
トラフェニルボレート、エチルトリフェニルホスホニウ
ム・テトラフェニルボレート、ｐ−キシレンビス（トリ
フェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート）、テ
トラフェニルホスホニウム・テトラエチルボレート、テ
トラフェニルホスホニウム・トリエチルフェニルボレー
ト、テトラフェニルホスホニウム・テトラブチルボレー
ト等があげられる。

上記ジアザビシクロアルケン類もしくは壱の誘導体（Ｘ
）とテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレー）　（
Ｙ）の混合割合は、重量基準でＸ／Ｙ＝９５１５〜５／
９５になるように設定する必要がある。すなわち、上記
範囲を外れると耐湿性および耐熱性に劣り、両者の併用
による相乗効果がみられなくなるからである。

このようなＣ成分の配合量は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成分の硬化促進剤の配合量が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。

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
じて上記の原料以外に無機質充填剤、離型剤、リン系化
合物、三酸化アンチモン等の難燃剤やカーボンブラック
等の顔料、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、これらの中でも溶融
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、
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
ノール樹脂の合計量１００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
）成分の特殊な硬化促進剤を配合し、必要に応じて無機
質充填剤、離型剤。

その他の添加剤等を常法に準じて配合しミキシングロー
ル機等の混練機に掛ける。ついで、これを熱ロール機に
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の封止
は特に限定するものではなく、例えば低圧トランスファ
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
。

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硬化促進剤（Ｃ成分）の作用に
より、極めて優れた耐湿信転性および耐熱信頬性を備え
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
分の特殊な硬化促進剤含む特殊なエポキシ樹脂組成物を
用いて封止されており、その封止樹脂が耐湿性および耐
熱性に富んでいるため、優れた耐湿信顛性および耐熱信
軌性を有している。

したがって、上記特殊なエポキシ樹脂組成物による封止
により超ＬＳＩを始めとする半導体素子の封止に充分対
応でき、極めて信頼性に優れた半導体装置が得られるよ
うになる。

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〕 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
混練したのち冷却後粉砕し、粉末状エポキシ樹脂組成物
を得た。

（以下余白） つぎに、上記のようにして得られた粉末状エポキシ樹脂
組成物を用い、小信号トランジスタおよびアルミニウム
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
て高温特性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。なお、高温特性および耐湿特性は下記
に示すようにして測定を行った。

く高温特性〉 温度１２５°Ｃで４０Ｖの逆バイアス電圧を加えたとき
のトランジスタの電流増幅率（ｈ、ｉ）の変化を測定し
、この変化率が初期値に比べ±２０％以上であれば不良
品とした。

〈耐湿特性〉 温度１３０°Ｃで８５ＲＨ％のプレッシャークツカーの
雰囲気下において、２０Ｖの直流電圧を加えアルミニウ
ム電極の腐食による断線が生じたものを不良品とした。

（余　　白　　） 第２表の結果から、実施別品は比較別品に比べて耐湿信
転性に優れているのみならず、耐熱信鯨性にも優れてい
ることがわかる。

特許出瀬入　　日東電工株式会社 代理人　弁理士　西　藤　征　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）成分を含有し
   てい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）ジアザビシクロアルケン類もしくはその誘導体（
   Ｘ）と、テトラ置換ホスホ ニウム・テトラ置換ボレート（Ｙ）と からなる混合硬化促進剤であつて、上 記ＸおよびＹの重量基準の混合割合Ｘ ／Ｙが９５／５〜５／９５になるよう に設定されている硬化促進剤。