JPH0316243A - 半導体装置およびその製法 - 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、戒形性、特に戊形時の高熱に対する強度特
性および高温雰囲気下における機械強度に優れた封止樹
脂により封止された半導体装置に関するものである。

（従来の技術〕 ダイオード．トランジスタ，ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素
子は、通常、エポキシ樹脂を主成分とした封止樹脂によ
り樹脂封止され、半導体装置化されている。上記エポキ
シ樹脂は、電気特性，機械特性，耐薬品性等に優れてお
り、かつ安価で経済性にも優れていることから、信頼性
の高い絶縁材料として半導体装置の封止等に広く利用さ
れている。

また、上記エポキシ樹脂を主成分とする組戒物中には、
硬化促進剤として、一般に三級アミン類リン系化合物．
イξダゾール類等が用いられている。なかでも、上記三
級ア藁ン頻としては、トリエチレンジアミン、２．４．
６−トリ　（ジメチルアミノメチル）フェノール、１．
８−ジアザービシク口（５，４，Ｏ）ウンデセン−７等
が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記三級アミン類は、高温ないし高湿下
での絶縁抵抗に関しては優れた特性を示すが、戊形時の
高熱に対する強度および硬度においては他のリン系化合
物に劣るという欠点を有している。また、高温時の機械
特性、特に曲げ強度等においても他の硬化促進剤に比較
してやや低く、高温保持時のパッケージの信頼性を損な
う可能性を有している。

このような戒形性における問題点の対応方法として、従
来から、戒形時間すなわち或形サイクルを長くするとい
う方法がとられている。また、高温時の機械強度を上げ
る方法としても、後硬化（アフターキュア）の温度を高
くしたりこの時間を長くするという方法がとられている
。しかし、前者の場合パッケージ内部の内部応力が大き
くなるという問題やあまりに高い温度のため樹脂戊分が
劣化するという問題を有し、また後者の或形サイクルを
長くする手法をとると生産性に劣るという問題を有して
いる。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、戒
形性、特に熱時強度および硬度に優れ、かつ高温雰囲気
下における機械強度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〕

上記の目的を達戊するため、この発明の半導体装置は、
下記の（Ａ）〜（Ｄ）戊分を含有するエポキシ樹脂組戒
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。

ＣＢ）フェノール樹脂。

（Ｃ）１．５−ジアザ−ビシクロ（４．３．０）ノネン
−５およびその誘導体の少なくとも一方からなる硬化促
進剤。

（Ｄ）無機質充填剤。

〔作用〕

すなわち、本発明者は、上記の目的を達或するため一連
の研究の研究を重ねた。その結果、硬化促進剤として従
来から用いられている１　８−ジアザービシク口（５．
４，Ｏ）ウンデセン−７の代わりに１．５−ジアザービ
シク口（４，３．０）ノネン−５（以下ｒＤＢＮ」と略
す）およびその誘導体の少なくとも一方を用いると、所
期の目的を達或することができ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ｔｃ′＃Ｊは、エポキ
シ樹脂（Ａ成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成分）と、特
定の硬化促進剤（Ｃ成分）と、無機質充填剤（Ｄ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。

上記エポキシ樹脂組底物のＡ戊分となるエポキシ樹脂と
しては、特に制限するものではなく、フェノールノボラ
ツク型エポキシ樹脂．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、従来より用
いられている各種のエポキシ樹脂があげられる。これら
のエポキシ樹脂は単独で用いてもよいし、併用してもよ
い。

上記エポキシ樹脂の中でも好適なエポキシ樹脂としては
、エポキシ当１１７０〜３００のノボラツク型エポキシ
樹脂であり、例えばフェノールノボラツク型エポキシ樹
脂，タレゾールノボラック型エポキシ樹脂等があげられ
る。

上記Ｂ戒分のフェノール樹脂は、上記Ａ成分のエポキシ
樹脂の硬化剤として作用するものであり、フェノールノ
ボラツク樹脂，クレゾールノボラツク樹脂等が好適に用
いられる。これらのフェノール樹脂は、軟化点が５０〜
１１０″Ｃ，水酸基当量が７０〜１５０であることが好
ましい。

上記ＡＪ分のエポキシ樹脂とＢ成分のフェノール樹脂と
の相互の使用割合は、エポキシ樹脂のエポキシ当量との
関係から適宜に選択されるが、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の範囲内にな
るように設定することが好ましい。すなわち、フェノー
ル性水酸基の当量比が上記範囲を外れると、得られるエ
ポキシ樹脂組底物硬化体の耐熱性が低下する傾向がみら
れるからである。

上記のようなエポキシ樹脂およびフェノール樹脂は片方
または双方が、下記の一般式（Ｉ）で表されるオルガノ
ポリシロキサンと反応しているものを用いることが好ま
しい。このような変性エポキシ樹脂あるいは変性フェノ
ール樹脂を単独でもしくは併用することによって、耐ク
ラツク性．耐ヒートサイクル性が一層向上する。この場
合、上記オルガノポリシロキサンの含有量は、エポキシ
樹脂組底物中の有機戒分総量に対して、オルガノポリシ
ロキサンが３〜３０重量％（以下「％」と略す）になる
よう設定することが好適であり、より好適なのは３〜ｌ
５％である。すなわち、上記オルガノポリシロキサンの
含有量が３％を下回ると充分な低応力効果がみられなく
なり、逆に３０％を上回ると樹脂強度が低下するからで
ある。

上記Ｃ成分の特定の硬化促進剤としては、ＤＢＮおよび
その誘導体の少なくとも一方が用いられる。そして、上
記上記ＤＢＮの誘導体としては、フェノール塩，２−エ
チルヘキサン酸塩，炭酸塩等が好適に用いられる。そし
て、上記ｃＩ′ｌｉ分の配合量は、Ａｄ分のエポキシ樹
脂とＢｄ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１〜３部の割合に設定するの
が好ましい。すなわち、Ｃ戒分の配合量が上記範囲を外
れると得られるエポキシ樹脂組成物の戒形性，曲げ強度
等の機械強度が低下するからである。

上記Ｄ戒分の特定の無機質充填剤としては、アルミナ，
溶融シリカ．結晶シリカ，ガラス，水酸化アルミニウム
，水和アル藁ナ等があげられ、特に平均粒径がｌ〜３０
μ屠のものを用いるのが好ましい。すなわち、上記平均
粒径が３０μｍを超えると封止樹脂のぼりが問題となり
、１μ鴨を下回るとエポキシ樹脂組戒物の流動性が低下
するという問題が生じるからである。

このようなＤ戊分の無機質充填剤の含有量は、エポキシ
樹脂組成物全体中５０％以上になるように設定すること
が好ましい。すなわち、Ｄ戒分の無機質充填剤の含有量
が５０％を下回ると、得られるエポキシ樹脂Ｍ１戒物の
機械強度が低下し、戒形性（熱時強度および硬度）が損
なわれるからである。

また、この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物には、
上記Ａ−Ｄｔｉ．分以外にも、必要に応じて従来より用
いられているその他の添加剤を含有することができる。

上記その他の添加剤としては、例えば離型剤，着色剤，
シランカツブリング剤等があげられる。

上記離型剤としては、従来公知のステアリン酸．バルミ
チン酸等の長鎖カルボン酸、ステアリン酸亜鉛，ステア
リン酸カルシウム等の長鎖カルボン酸ノ金属塩、カルナ
バワックス．モンタンワックス等のワックス類を用いる
ことができる。

この発明に用いるエポキシ樹脂組戒物は、例えばつぎの
ようにして製造することができる。すわち、上記Ａ−Ｄ
戒分ならびに上記その他の添加剤を適宜配合し、この混
合物をミキシングロール機等の混練機に掛け加熱状態で
混練して溶融混合し、これを室温に冷却したのち公知の
手段により粉砕し、必要に応じて打錠するという一連の
工程により、目的とするエポキシ樹脂＆ＩＩ＄．物を得
ることができる。

このようなエポキシ樹脂組戒物を用いての半導体素子の
封止は、特に制限するものではなく、通常のトランスフ
ァー戒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、上記特定の硬化
促進剤および特定の無機質充填剤を含有しているため、
戒形時の熱時強度および強度に優れ、かつ高温雰囲気下
における機械強度に優れたものであり、性能的に問題が
ない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の半導体装置は、硬化促進剤と
してＤＢＮおよびその誘導体の少なくとも一方（Ｃ戒分
）を含有する特殊なエポキシ樹脂組成物を用いて封止さ
れており、その封止樹脂が戒形性、特に熱時強度および
硬度に優れているため、高温雰囲気下での機械強度に優
れた特性を備えている。したがって、極めて高い信頼性
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１〜６、比較例ｌ〜３〕 まず、下記の第１表に示すシリコーン化合物および破砕
溶融シリカ粉末Ａ，Ｂを準備した。

（以下余白） 第一一」一一一麦 つぎに、上記シリコーン化合物および溶融シリ力粉末Ａ
，Ｂを用いて、下記の第２表に示すような原料を準備し
、これら原料を同表に示す割合で配合し、ξキシングロ
ール機で混練して冷却粉砕した後、目的とするエポキシ
樹脂＆ＩＩ戒物を得た。

（以下余白） 二のようにして得られたエポキシ樹脂ｍ戊物を用いてス
パイラルフロー．戒形性，曲げ強度を測定して後記の第
３表に示した。

なお、第３表において、各特性の評価は下記に示す方法
により測定し行った。

■　スパイラルフロー 得られたエポキシ樹脂組或吻を用いてＥＭＭＬｌ−６６
に準じた金型で或形したときの流れ値を測定した。

■　ぼり 温度１７５゜Ｃで１２０秒間の或形条件で戒形した後、
流動長さを測定し評価した。

■　熱時強度 温度１７５゜Ｃで９０秒間の戊形条件で戒形した直後の
硬化体をプッシュブルゲージにて測定した。

■　熱時硬度 温度１７５゜Ｃで９０秒間の成形条件で成形した直後の
硬化体をショアーθ硬度計にて測定した．■　曲げ強度 エポキシ樹脂組成物の硬化体をテンシロン万能試験機（
東洋ボールドウイン社製）にて測定した。

（以下余白） 第３表の結果から、実施例品は比較例品に比べてぼり特
性，戒形性（熱時強度．熱時硬度等）および曲げ強度の
全てにおいて優れていることがわかる。そして、上記エ
ポキシ樹脂組戊物を用いてトランスファーモールドによ
り半導体装置を作製したが、実施例で得られたエポキシ
樹脂組戊物を用いて樹脂封止されたものは信頼性に優れ
たものであった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）下記の（Ａ）〜（Ｄ）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）１、５−ジアザ−ビシクロ（４、３、０）ノネン
   −５およびその誘導体の少なく とも一方からなる硬化促進剤。 （Ｄ）無機質充填剤。 （２）上記Ａ成分のエポキシ樹脂およびＢ成分のフェノ
   ール樹脂の少なくとも一方が下記の一般式（Ｉ）で表さ
   れるオルガノポリシロキサンと反応しているものである
   請求項（１）記載の半導体装置。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ） 式（ I ）中、Ｒは一価の有機基であり、相 互に同じであつても異なつていてもよい。ただし、１分
   子中において、上記Ｒのうち少なくとも２個はアミノ基
   置換有機基、エポキシ基置換有機基、水酸基置換有機基
   、ビニル基置換有機基、メルカプト基置換有機基および
   カルボキシル基置換有機基なる群から選択された基であ
   る。ｍは０〜５００の整数である（３）（Ｄ）成分が平
   均粒径１〜３０μｍで、かつこの含有量がエポキシ樹脂
   組成物全体の５０重量％以上に設定されている請求項（
   １）または（２）記載の半導体装置。 （４）下記の（Ａ）〜（Ｄ）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）１、５−ジアザ−ビシクロ（４、３、０）ノネン
   −５およびその誘導体の少なく とも一方からなる硬化促進剤。 （Ｄ）無機質充填剤。