JPH0320068B2 - - Google Patents

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JPH0320068B2
JPH0320068B2 JP60001927A JP192785A JPH0320068B2 JP H0320068 B2 JPH0320068 B2 JP H0320068B2 JP 60001927 A JP60001927 A JP 60001927A JP 192785 A JP192785 A JP 192785A JP H0320068 B2 JPH0320068 B2 JP H0320068B2
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JP
Japan
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epoxy resin
semiconductor device
powder
curing agent
organosilicon powder
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JP60001927A
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JPS61160955A (ja
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Toku Nagasawa
Kazuyuki Kuwata
Hideto Kimura
Kazuo Iko
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Nitto Denko Corp
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Nitto Denko Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W74/00Encapsulations, e.g. protective coatings
    • H10W74/40Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their materials
    • H10W74/47Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their materials comprising organic materials, e.g. plastics or resins
    • H10W74/476Organic materials comprising silicon

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明はIC、LSI、トランジスタの如き半導体
素子を樹脂封止してなる半導体装置に関するもの
で、その目的は耐熱衝撃性に優れ且つ残留応力の
小さい半導体装置であつて特に大型の半導体装置
(8ピン以上特に16ピン以上の半導体装置若しく
はチツプの長辺が4mm以上の半導体装置)におい
てより効果が発揮できる半導体装置の提供にあ
る。 (従来技術及びその欠点) 一般に、半導体素子を樹脂封止するための樹脂
成形材料として、低圧成形用エポキシ樹脂が汎用
されている。 しかしながら近年、特に半導体素子の大型化
(例えば8ピン以上特に16ピン以上の半導体装置
若しくはチツプの長辺が4mm以上の半導体装置)
等の要求が有り、この大型半導体装置を製造する
為に、従来の低圧成形用エポキシ樹脂を封止用樹
脂としてそのまま用いて大型半導体装置を製造す
ると、素子に加わる収縮応力が大きくなりすぎ
て、耐熱衝撃性の低下や残留応力の増加が生じる
嫌いがあつた。 これらの欠点は、特に冷熱試験を行うと顕著に
判明するもので、即ち冷熱試験によつて封止用樹
脂や素子の保護膜であるパツシペーシヨン膜にク
ラツクが発生し、結局この様な半導体装置や耐湿
性などの諸特性に劣り、半導体装置としての信頼
性に劣る欠点を有していた。 (解決手段) この発明は上記従来の欠点を改良するために為
されたもので、組成式が(RSiO3/2)n(但しRは
1価の有機置換基から少なくとも1種選択されて
なる)で表されるオルガノシリコンパウダーを含
むエポキシ樹脂組成物にて半導体素子を封止して
なることを特徴とする半導体装置を提供すること
により、通常の半導体装置であつても耐熱衝撃性
に優れ且つ残留応力の小さい半導体装置を得るこ
とができるともに、大型半導体装置例えば8ピン
以上特に16ピン以上の半導体装置若しくはチツプ
の長辺が4mm以上の半導体装置としても耐熱衝撃
性に優れ且つ残留応力の小さい半導体装置を得る
ことができる。 (発明の構成) この発明において使用するオルガノシリコンパ
ウダーとは、従来知られている線状高分子、ある
いはゴム状であるシリコンゴム、さらにはシリコ
ンオイル等のシリコン化合物とは異なり、通常ゲ
ル状のものが好ましく使用できる。 即ち、この発明において使用するオルガノシリ
コンパウダーとは、組成式が(RSiO3/2)nであ
る3次元構造状の化合物の粉体が望ましく例示で
き、この粉体の粒子径としては少なくとも200ミ
クロン以下が好ましく、特にトランスフアーモー
ルドに供する場合はゲート詰まり等の問題から
200ミクロン以下粒径は小さければ小さい方がよ
り好ましい。 このオルガノシリコンパウダーの粒径は、オル
ガノシリコンパウダーを含む封止樹脂組成物で封
止されたこの発明に係る半導体装置の耐熱衝撃性
及び残留応力の低下に対し、小さければ小さい方
がより好ましい効果を与えるから、この観点から
も少なくとも200ミクロン以下のものを使用する
のがこの発明においては好ましい。 又、この様な粒径を持つオルガノシリコンパウ
ダーの、粒子形状は球状である方が分散性に優れ
て前記半導体装置の耐熱衝撃性及び残留応力の低
下に対しより有効性を持つため好ましい。 この発明において使用する組成式が(RSiO3/2
nで示されるシリコパウダーの前記Rは次に記載
する1価有機置換基から少なくとも1種選択され
たものである。 即ち、1価の有機置換基とは、メチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基、シクロアルキル基
などのアルキル基、ビニル基、アリル基、などの
アルケニル基、フエニル基、キシリル基などのア
リール基、フエニルエチル基などのアラルキル
基、あるいはエポキシ基、アミノ基、水酸基、カ
ルボキシル基、カルボン酸エステル基、若しくは
メルカプト基を有する一価の有機置換基があげら
れる。 これらの有機置換基から少なくとも1種選択さ
れて重合されたものからなる即ちホモポリマーの
オルガノシリコンパウダー又はコポリマーのオル
ガノシリコンパウダーを使用する。 この様なオルガノシリコンパウダーの添加量は
後記エポキシ樹脂、硬化剤及びこのオルガノシリ
コンパウダーを合わせた全重量に対し1乃至50%
とすることが好ましい。 その理由は、このオルガノシリコンパウダーの
添加量が1重量未満の場合は半導体装置の耐熱衝
撃性の改善及び残留応力の低下という効果が得ら
れず、逆にこのオルガノシリコンパウダーの添加
量が50重量%を超えて添加された場合には封止樹
脂組成物の分散性や流動性に問題が生じ、結果と
して半導体装置の封止樹脂未充填という欠陥を生
じさせることとなり、いずれの場合も好ましくな
いからである。 この発明に係る半導体装置を製造するには、上
記オルガノシリコンパウダーを以下に記すエポキ
シ樹脂組成物に混合添加する。 この発明において使用するエポキシ樹脂として
は、クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂、およ
びフエノールノボラツク型エポキシ樹脂が好適で
あるが、その他ビスフエノールAのジグリシジル
エーテルや、その多量体であるエピビス型エポキ
シ樹脂、ビスフエノールF型エポキシ樹脂、レゾ
ルシン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等も
好適な使用エポキシ樹脂として例示できる。 上記エポキシ樹脂の内ノボラツク型エポキシ樹
脂としては、通常エポキシ当量160乃至250、軟化
点50乃至130℃のものが望ましく、その内クレゾ
ールノボラツク型エポキシ樹脂は、好適にはエポ
キシ当量180乃至210、軟化点60乃至110℃のもの
が、又フエノールノボラツク型エポキシ樹脂は、
好適にはエポキシ当量160乃至200、軟化点60乃至
110℃のものがそれぞれ望ましく使用できる。 硬化剤としてはノボラツク型樹脂または酸無水
物、アミンを好適な具体例として挙げることもで
きる。 これらは単独あるいは併用して使用できる。 この発明においてはこの様なノボラツク型樹脂
として、フエノール、クレゾール、ビブフエノー
ルAの如きフエノール類とホルアルデヒド等のア
ルデヒド類を酸性触媒下で縮合することにより得
られる、フエノールノボラツク樹脂、クレゾール
ノボラツク樹脂あるいはビスフエノールAノボラ
ツク樹脂を挙げることができ、特に軟化点50乃至
130℃のものが好ましく使用できる。 この発明において使用する酸無水物としては、
無水フタル酸、無水マレイン酸、無水メチルテト
ラヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、
無水トリメリツト酸、無水メチルエシドメチレン
テトラヒドロフタル酸、シクロヘキサン−1・2
−ジカルボン酸無水物、シクロヘキサン−3・4
−ジカルボン酸無水物、トリメリツト酸無水物の
エチレングリコールエステルなどを挙げることが
できる。 またアミンとしては、m−フエニレンジアミ
ン、P−フエニレンジアミン、4・4′−ジアミノ
ジフエニルメタン、4・4′−ジアミノジフエニル
スルフイド、1・5−ジアミノナフタリン、2・
4−ビス(β−アミノ−1−ブチル)トルエン、
ビス(P−β−アミノ−1−ブチルフエニル)エ
ーテル、ビス(P−β−メチル−0−アミノフエ
ニル)ベンゼン、1・3−ジアミノ−4−イソブ
ロピルベンゼン、m−キシリレンジアミン、P−
キシリレンジアミン、2・4−ジアミノトルエ
ン、2・6−ジアミノトルエン、ビス(4−アミ
ノシクロヘキシル)メタン、3−メチルヘプタメ
チレンジアミン、4・4−ジメチルヘプタメチレ
ンジアミン、オクタメチレンジアミン、2・5−
ジメチルヘキサメチレンジアミン、2・5−ジメ
チルヘプタメチレンジアミン、3−メチルヘプタ
メチレンジアミン、1・4−シクロヘキサンジア
ミン等を挙げることができる。 この発明において、この様な硬化剤は前記エポ
キシ樹脂を硬化させうるに充分な量、即ち前記エ
ポキシ樹脂の1エポキシ当量当たり、0.4乃至2.0
当量、好ましくは0.6乃至1.5当量用いることが望
ましい。 より具体的には前記エポキシ樹脂の1エポキシ
当量に対して硬化剤としてノボラツク型樹脂を用
いた場合には、0.5乃至2.0当量、好ましくは0.8乃
至1.5当量、又硬化剤として酸無水物を使用した
場合では0.4乃至1.2当量、好ましくは0.6乃至1.0
当量、更に硬化剤としてアミンを用いた場合には
0.5乃至2.0当量、好ましくは0.8乃至1.5当量とす
る。 この発明において、オルガノシリコンパウダー
を含む封止用エポキシ樹脂組成物を製造するには
前記したエポキシ樹脂、硬化剤、オルガノシリコ
ンパウダー及び好ましくは硬化促進剤に均一に配
合混練(通常は熱混練)して得られるが、この組
成物にはさらに無定形シリカ、クレー、タルク、
炭酸カルシウム、ワルストネートのような無機質
充填剤、酸化アンチモン、ハロゲン化物のような
難燃剤、シランカツプリング剤、離型剤、顔料の
如き各種添加剤を添加してもよい。 無機質充填剤含有量は通常、エポキシ樹脂、硬
化剤、オルガノシリコンパウダー及び無機質充填
剤を含む全エポキシ樹脂組成物中の40乃至80重量
%とする。 また上記硬化促進剤としては、硬化剤がノボラ
ツク型樹脂の場合、脂肪族、あるいは芳香族第2
級乃至第3級アミンやイミダゾリン類、イミダゾ
ール類などの含窒素ヘテロ環化合物、トリフエニ
ルホスフインなどの有機ホスフイン化合物などが
あげられる。 硬化剤が酸無水物の場合は、上記した硬化促進
剤も使用できるし、さらにアルコール類、有機酸
スズ塩等も使用できる。 また硬化剤がアミンの場合は、フエノール、カ
ルボン酸などの有機酸、及び酸無水物などが使用
できる。 硬化促進剤は、一般的には、得られるエポキシ
樹脂組成物の150℃でのゲル化時間が30秒乃至90
秒となるようにその添加量を調整して使用する。 この様なエポキシ樹脂組成物の全成分の同時熱
混練は、例えば硬化剤としてノボラツク型樹脂、
酸無水物を用いた場合に適用でき、通常80乃至
120℃にて数分間混練する。 この混練は加熱ロールによる溶融混練、押出機
による溶融混練等適宜公知の手段により行う。 硬化剤としてアミン系硬化剤を用いたときは、
オルガノシリコンパウダーをエポキシ樹脂あるい
は該考硬化剤と前もつて溶融混練後、微粉砕して
おき、全成分をドライブレンドするのが一般的で
ある。 このようにして得られた封止用エポキシ樹脂組
成物で封止して得られた半導体装置は残留応力が
小さく且つ耐熱衝撃性に優れる。 (実施例) 以下に実施例及び比較例を記載することにより
この発明を詳述する。但し、実施例及び比較例に
おいて部とあるのは重量部を意味する。 実施例 1 クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂(エポキ
シ当量220、軟化点80℃)100部、組成式が
(CH3SiO3/2)nで表されるオルガノシリコンパ
ウダー(平均粒子径50μ)1.6部、フエノールノボ
ラツク(軟化点80℃、水酸基当量110)50部、硬
化促進剤(2,4,6−トリスジメチルアミノメ
チルフエノール)1.8部、カーボンブラツク2部、
無定形シリカ粉末378部、シランカツプリング剤
(日本ユニカー社製、A−186)3.8部、及びカル
ナバワツクス3部を80乃至100℃の熱ロールによ
り3分間混練したのち、冷却粉砕し、10メツシユ
パス粉体とし、半導体素子封止用のエポキシ樹脂
組成物粉末を得た。 このようにして得られた粉末を用い、収縮応力
評価用ピエゾ素子、耐熱衝撃試験用素子を調整し
た。 モールドは、低圧トランスフアー成形法により
175℃で2分間の条件にて行い、それに引き続い
て175℃、5時間のポストキユアー工程を経てこ
の発明の半導体装置とした。 その評価結果を、まとめて下記第2表に記載す
る。 実施例2乃至6及び比較例1 実施例1にて用いたオルガノシリコンパウダー
の配合部数、平均粒子径、置換基Rを第1表の如
く変更するとともに、無定形シリカ粉末含量を全
組成中70重量%とし、且つシランカツプリング剤
(A−186)添加量を該シリカ粉末使用量の1重量
%とした以外は、すべて実施例1に準じ半導体装
置を得た。 評価結果をまとめて下記第2表に記載する。
【表】 実施例 7 実施例6において、エポキシ樹脂の半量をエピ
ビス型エポキシ樹脂(エポキシ当量1000)に、変
えた以外は実施例6に準じた方法により半導体装
置を得た。 実施例 8 実施例6において、硬化剤を無水トリメリツト
酸のエチレングリコールジエステルに、硬化促進
剤を2−レチルイミダゾールに、又、シランカツ
プリング剤をKBM403(信越化学社製)に変えた
以外は実施例6に準じた方法により半導体装置を
得た。 比較例 2 実施例7においてオルガノシリコンパウダーを
加えない以外は実施例7に準じた方法によつて半
導体装置を得た。 比較例 3 実施例8においてオルガノシリコンパウダーを
加えない以外は実施例8に準じた方法によつて半
導体装置を得た。 実施例738、比較例2、3の評価結果をまとめ
て第2表に記載する。
【表】
【表】 但し、熱衝撃試験は、150℃と−65℃のシリコ
ンオイルに各5分間浸潰することを1サイクルと
して500サイクル行い、その後パツケージを開封
し、素子表面の保護膜である窒化珪素膜にクラツ
クの認められたものを不良とした。試料の全数は
40個とした。 以上の結果から明らかなように、この発明に係
る半導体装置は低応力且つ耐熱衝撃性に優れる半
導体装置であることがわかる。 (発明の効果) 以上詳述した如く、この発明に係る半導体装置
は構造式が(RSI03/2)n(但しRは1価の置換基
から少なくとも1種選択されてなる)で表される
オルガノシリコンパウダーを含むエポキシ樹脂組
成物にて封止されたことを特徴とする半導体装置
であるから、耐熱衝撃性に優れ且つ残留応力の小
さい半導体装置であるから特に大型の半導体装置
(8ピン以上特に16ピン以上の半導体装置若しく
はチツプの長辺が4mm以上の半導体装置)として
優れた効果を持つことが判る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 構造式が(RSiO3/2)n(但しRは1価の有機
    置換基の内から少なくとも1種選択されてなる)
    で示されるオルガノシリコンパウダーを含むエポ
    キシ樹脂組成物にて半導体素子を封止してなるこ
    とを特徴とする半導体装置。
JP60001927A 1985-01-09 1985-01-09 半導体装置 Granted JPS61160955A (ja)

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