JPH04132245A - 樹脂封止型半導体装置、該装置の製法および半導体封止用樹脂組成物 - 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］ 本発明は、樹脂封止型半導体装置、半導体封止用樹脂組
成物に係り、とくに表面実装構造を有する樹脂封止型半
導体装置に関する。

［従来の技術］ 半導体素子を外部環境から保護し、プリント基板への実
装を容易にするためのパッケージ技術として、従来から
樹脂封止技術が広く用いられている。しかし、半導体素
子はこれまで３年に約４倍のピッチで高集積化が進み、
それに伴って素子サイズも大型化が進んでいる。＊た、
素子の高性能、多機能化に伴いビン数の増加が進んでい
る。

一方、各種エレクトロニクス機器の小型軽量化、高機能
化等のニーズから、各種半導体装置は実装の高密度化の
要求が強（、パッケージは小型薄型化のすう勢にあり、
その結果封止樹脂層はますます薄肉化の方向にある。

従来のパッケージは、ビンをプリント基板のスルーホー
ルに差し込んで実装するＤ　Ｉ　Ｐ　（ＤｕａｌＩｎｌ
ｉｎｅ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｐａｃｋａｇｅ）で代表され
るビン挿入型が主流であった。最近では実装密度を高め
るためにＳ　ＯＰ　（Ｓｍａｌｌ　０ｕｔｌｉｎｅ　Ｐ
ｌａｓｔｉｃ　Ｐａｃｋａｇｅ）、Ｓ　ＯＪ　（Ｓｍａ
ｌｌ　０ｕｔｌｉｎｅ　Ｊ−１ｅａｄ　Ｐｌａｓｔｉｃ
　Ｐａｃｋａｇｅ）、Ｑ　Ｆ　Ｐ　（Ｑｕａｄ　Ｆｌａ
ｔ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｐａｃｋａｇｅ）等のような両面
実装が可能で、しがちパッケージサイズが小さい表面実
装型パッケージの需要が急増している。

更に、パッケージの厚さは特に装置や部品の薄型化を図
る上で極めて重要であり、最近はＴＳＯＰ　（Ｔｈｉｎ
　Ｓｍａｌｌ　０ｕｔ−１ｉｎｅ　Ｐｌａｓｔｉｃ　ｐ
ａｃｋａｇｅ）、ＴＳ　ＯＪ　（Ｔｈｉｎ　Ｓｍａｌｌ
　０ｕｔｌｉｎｅ　Ｊ−１ｅａｄ　Ｐｌａｓｔｉｃｐａ
ｃｋａｇｅ）、Ｔ　Ｑ　Ｆ　Ｐ　（Ｔｈｉｎ　Ｑｕａｄ
　Ｆｌａｔ　Ｐｌａｓｔｉｃｐａｃｋａｇｅ　）と云っ
た厚さが１ｍｍ前後の超薄型パッケージの半導体装置が
開発されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、このようにチップの大型化、多ビン化。

パッケージの小型薄肉化１表面実装化が進むにつれ、半
導体素子を樹脂封止する上で次の様な問題が生じている
。

（１）樹脂封止半導体装置は、それを構成する半導体チ
ップ、リードフレーム、金ワイヤ、封止樹脂等の熱膨張
係数がそれぞれ異なるため、温度差によフて熱応力を発
生し、パッケージ内部の接着層の剥離、パッシベーショ
ン膜のクラック、アルミニウム配線の位置ずれや断線、
半導体チップの破損、パッケージのクラック等の種々の
不良を発生し易い。

（２）表面実装型パッケージ（パッケージの表面にプリ
ント回路板等の外部回路との接続用リードあるいははん
だバンブを設けてはんだ付けにより接続する）は、実装
時にペーパーリフローあるいは赤外線リフロ一方式によ
るはんだ付けが行われるため、パッケージ全体がはんだ
の溶融温度以上に加熱される。そのため、パッケージが
吸湿しているとパッケージ内部で吸湿水分が急激に蒸発
し、その蒸気圧によってパッケージ内部に剥離やクラッ
クが生じ、実装後の信頼性が著しく低下する。

（３）封止材料の熱膨張係数を小さ（するためには、充
填剤の配合量を増やす必要があるが、材料の流動特性が
低下するためパッケージの封止樹脂層が薄い部分あるい
はリード間等の狭い隙間には充填しにくい。

（４）封止材料の流動特性を向上すると、封止時の圧力
によって金型の合わせ面に封止材料が流れ込み、ばりの
発生率が高くなるため作業性が悪くなる。

（５）パッケージサイズの小型化には従来のパッケージ
構造では限界があり、新しい構造のパッケージの提供が
必要である。

本発明の目的は、前記に鑑み大型チップや多ビンのチッ
プを小型薄肉化した表面実装型パッケージ並びに高度な
信頼性を有する樹脂封止型半導体装置を提供することに
ある。

また、本発明の他の目的は、狭い隙間に充填でき、かつ
、金型の合わせ面でのぼり発生が少な（、熱応力の発生
が少ない、はんだ耐熱性が優れた封止材料を提供するこ
とにある。

更にまた、本発明の他の目的は、上記の封止材料を用い
た高集積度のチップサイズが大きいあるいはビン数が多
い表面実装構造を有する樹脂封止型半導体装置の製法を
提供することにある。

［８１題を解決するための手段］ 前記目的を達成する本発明の要旨は次の通りである。

（１）半導体素子の少なくとも回路形成面が無機充填剤
を含む樹脂組成物で封止された樹脂封止型半導体装置に
おいて、 前記充填剤が粒径４４μｍを越える成分および粒径０．
１μｍ以下の成分がそれぞれ１０重量％以下、平均粒径
が１〜１５μｍ、ＲＲＳ粒度線図における粒度分布直線
の勾配ｎが０．５〜１．５の粒状物質であり、該充填剤
の含有量が樹脂組成物全体の５５〜８５容量％であるこ
とを特徴とする樹脂封止型半導体装置並びにその製法。

（２）二つの半導体チップが回路形成面を対向して配置
されており、該回路形成面上には複数のインナーリード
が該半導体チップと電気的に浮いた状態で配置され、該
インナーリードと前記半導体チップとはボンディングワ
イヤによって電気的に接続されており、これらは前記リ
ードの外部回路との接続端部を残して封止樹脂で封止さ
れており、 該封止樹脂がエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミ
ド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂から選ばれる熱硬化性
樹脂の少なくとも１種と、粒径４４μｍを越える成分お
よび粒径０．　Ｉ　１１ｍ以下の成分がそれぞれ１０重
量％以下、平均粒径が１〜１５μｍの粒状物質からなる
充填剤を含み、 該充填剤の含有量が封止樹脂全体の５５〜８５容量％で
あることを特徴とする表面実装構造を有する樹脂封止型
半導体装置。

（３）粒径４４μｍを越える成分および粒径０．１μｍ
以下の成分がそれぞれ１０重量％以下、平均粒径が１〜
１５μｍ、ＲＲＳ粒度線図における粒度分布直線の勾配
ｎが０．５〜１．５の粒状物質である無機１充填剤と熱
硬化性樹脂を主成分とし、 前記粒状無機充填剤が該組成物中に５５〜８５容量％含
まれ、該組成物の１８０℃での溶融粘度が１００〜２０
００ポイズであり、かつ、その硬化物の熱膨張係数が（
０，２〜１）ｘｌＯｓ／℃、ガラス転移温度が１３０℃
以上であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物お
よび該組成物を用いた樹脂封止型半導体装置の製法。

本発明の適用に当たって最も効果が大きい表面実装型の
半導体装置の一例を、図面を用いて説明する。

第２図はリードフレーム１のダイパッド部２に半導体素
子３を銀ペースト４で固着し、素子上のアルミニウム電
極とリードフレーム間を金ワイヤ５でポンディングし、
封止材料６で封止したＴＱＦ　Ｐ　（Ｔｈｉｎ　Ｑｕａ
ｄ　Ｆｌａｔ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｐａｃｋａｇｅ）の従
来例であるが、半導体素子３を搭載するダイパッド２が
必要であり、パッケージサイズもおのずとその分大きく
ならざるを得なかった。

これに対して、第１図においてはリードフレーム１にフ
ィルム状接着剤７を用いて半導体素子３を固着した後、
素子上のアルミニウム電極とリードフレーム間を金ワイ
ヤ５でポンディングし、樹脂材料６で封止したＳ　ＯＪ
　（Ｓ＋＋＋ａｌｌ　０ｕｔｌｉｎｅＪ−１ｅａｄ　ｐ
ｌａｓｔｉｃ　ｐａｃｋａｇｅ）の例である。この方式
は素子を搭載するダイパッドが不要であり、第２図に比
べてパッケージサイズの小型化が可能である。

また、第３図は半導体装置のリードフレーム部分を間に
挟んで半導体素子３．３“の回路形成面を対向させて二
段重ねにし、これを樹脂材料６で封止したもので、見掛
は上は前記ＳＯＪの一例である。

前記第１．３図以外に、本発明が適用される表面実装型
パッケージの例としては、導体回路を形成したポリイミ
ドフィルムのテープに、半導体素子をポンディングした
いわゆるＴＡ、Ｂ　（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂ
ｏｎｄｉｎｇ）素子、プリント基板に半導体素子をはん
だボールで接合したＣ　ＯＢ　（Ｃｈｉｐ　０ｎＢｏａ
ｒｄ　）等を挙げることができる。

本発明において、前記封止材料の樹脂成分としては熱可
塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでも使用できるが、熱
硬化性樹脂はモノマー段階での粘度が比較的低いため充
填剤を多量に配合することが容易であり、パッケージの
熱応力の低減を図る上で有利である。これに対し、熱可
塑性樹脂は溶融粘度が高く、充填剤を多量に配合するこ
とは離しいが、成形品の伸び率が大きいために、熱応力
が発生してもクラックが生じにくいと云う利点がある。

前記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン
樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等があ
る。このうち、エポキシ樹脂が封止品の特性が優れてお
り有用であるが、特に、フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂、０−クレゾール型エポキシ樹脂を始め、ビスフ
ェノールＡ骨格を有する多官能（３官能以上）エポキシ
樹脂、ビフェニル骨格あるいはナフタレン骨格を有する
エポキシ樹脂が有用である。これらは２種以上併用する
ことによってより優れた特性が得られる。

前記エポキ樹脂の硬化剤としては、フェノールノボラッ
ク樹脂、無水ポリカルボン酸、アミン、イミダゾール、
三フッ化ホウ素等の化合物を用いることができるが、特
にフェノールノボラック樹脂またはその誘導体を硬化剤
として用いた組成物が成形性、硬化物物性、封止品の各
種信輻性のバランスが優れている。

これらのエポキシ樹脂は比較的硬化反応が緩慢なため、
通常は硬化促進剤を配合して硬化反応を促進する必要が
ある。本発明のような用途に有用な硬化促進剤としては
含窒素塩基性化合物、含りん塩基性化合物またはこれら
化合物のテトラ置換ポロン塩から選ばれる化合物が有用
である。

含窒素塩基性化合物の具体例としてはイミダゾールおよ
びその誘導体または　１．８−ジアザビシクロ（５，４
，０）−ウンデセンおよびその誘導体が挙げられる。

また、含りん塩基性化合物としてはトリフェニルホスフ
ィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、
トリメチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホ
スフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン等が挙げ
られる。

さらに、含窒素塩基性化合物および含りん塩基性化合物
のテトラ置換ポロン塩としてはイミダゾールおよびその
誘導体、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）−ウン
デセンおよびその誘導体あるいは有機ホスホニウム化合
物のテトラ置換ポロン塩があげられる。これらの硬化促
進剤は２種類以上用いることもできる。

本発明の特徴である充填剤は、無機の粒状物質である。

一般に無機系の充填剤は成形品の熱膨張係数を小さくし
たり、剛性や熱伝導性を高める効果が優れれている。充
填剤の粒子形状は封止材料の溶融粘度や流動性、成形品
物性に影響を及ぼす。

例えば、角状の充填剤は成形品の機械強度を高める作用
があるが、溶融粘度を上昇させ流動性を低下させる傾向
が強く、配合量をあまり増すことはできない、一方、球
状の充填剤は材料の溶融粘度の上昇や流動性の低下に及
ぼす影響が少ないために、配合量をかなり多くできる反
面、成形品の機械的強度を高める効果がいま一つ少ない
。

本発明においては前記の充填剤はその目的に応じて選択
することができるが、粒径が４４μｍを越える成分およ
び粒径が０．１μｍ以下の成分がそれぞれ１０重量％以
下、平均粒径が１〜１５μｍ、好ましくは２〜６μｍ、
特に好ましくは２〜５μｍ未満の粒状物質を５５〜８５
容量％配合したものを用いることにある。

前記において、粒径４４μｍを越える成分が１０重量％
以上になると、成形時に該粒子が波路の途中でひっか）
り狭い隙間への充填性を低下させたり、金ワイヤを変形
、断線させる。一方、粒径０．１μｍ以下の成分が１０
重量％以上になると成形材料の粘度が著しく上昇し、充
填性が低下する。

また、平均粒径が１μｍより小さい場合は充填剤に占め
る微細粒子がどうしても増えるために成形材料の粘度が
上昇し、狭い隙間への充填性が低下する。平均粒径が１
５μｍを越えると成形品の高温強度が低下し、耐はんだ
リフロー性が低下する。成形性と耐リフロー性が優れた
ものを得るためには２〜６μｍ、特に２〜５μｍ未満が
好ましい また、充填剤の粒度分布をＲＲＳ粒度線図（井伊谷綱−
；粉体ハンドブック　１９６５年　朝倉書店）で示した
場合に、勾配ｎが０．５〜１．５の範囲で直線性を示す
充填剤は、最大充填率が高いために成形材料である組成
物の粘度上昇を比較的小さくすることができる。これま
での封止樹脂組成物は、成形時に金型の合わせ面から溶
融した樹脂組成物が洩れ出して、成形品にばりを発生す
るため、成形後のぼり取りが作業性に大きな影響を与え
ていた。しかし、本発明の前記粒度分布の充填剤を用い
た樹脂組成物は、意外にもこうした成形時のパリの発生
を著しく少なくすると云う効果があり、作業性向上に極
めて優れていることが分かった。

前記充填剤の配合量が５５容量％未満では、成形中に充
填剤と樹脂とが分離し易く、成形品中に組成のバラツキ
が生じ信頼性が低下する。また、８５容量％を超えると
封止材料の粘度が著しく上昇し、封止ができなくなる。

前記充填剤としては熱膨張係数が小さく、剛性が高い溶
融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ等が挙げられる。特
に、粒子形がは１球状の溶融シリカは、粘度の上昇率が
小さいので、充填量を多くする際に極めて有効である。

これらの充填剤は、予め表面にカップリング材を被覆し
て用いると樹脂成分との塗れ性や接着性が高まりボイド
等の欠陥の少ない成形品が得られ、吸湿性や機械特性を
向上することができる。

次に、本発明の成形用樹脂組成物においては、各種の可
撓化剤を添加することができる。特に、熱硬化性樹脂に
可撓化剤を添加すると封止品の耐熱衝撃性が改善される
ばがりでなく、弾性率の低下による熱応力の低減を図る
ことができる。

可撓化剤としてはシリコーン系化合物、シリコーンゴム
、ポリブタジェンゴム、ポリエステルゴムのような熱可
塑性エラストマー、ポリエーテルスルフォン、ポリエー
テルイミドなどの熱可塑性樹脂を用いることができる。

特にシリコーン系可撓化剤は撥水性を付与するため、封
止品の耐湿性の向上に効果がある。

なお、本発明の樹脂組成物には必要に応じ樹脂成分と充
填剤の接着性を高めるカップリング剤、成形品の金型が
らの離型性を良くする離型剤、あるいは難燃剤、着色剤
等を配合することができる。

また、リードフレームやチップと樹脂組成物との接着性
を向上する接着性増強剤、例えば、ポリエチレ、ポリス
チレン、フッ素樹脂等の微粉末を配合することができる
。更にまた、樹脂の分子鎖中に侵入して該分子の自由体
積や易動度を小さくして樹脂成分自体の熱膨張係数や吸
湿率を小さくする樹脂強化剤を配合することもできる。

本発明において、封止材料としての接着力の目安として
は、銅箔または４２アロイ箔と接着し、硬化後のビール
強度が室温で５００　ｇ　／　ｃ　ｍ以上であることが
望ましい。また、耐湿性としては、硬化物を８５℃７９
８％ＲＨ下における吸湿率が１重量％以下であることが
望ましい。

また、前記封止材料には、ウランまたは／およびトリウ
ムの含有量がｔｐｐｂ以下、好ましくは０．１９ｐｂ以
下のものを用いることにょフて、半導体装置のソフトエ
ラーを実質的に防ぐことができる。

更にまた封止材料をその１０倍量の純水と混合し、１２
０℃、１００時間抽出した抽出液が、ｐＨ３〜７、電気
伝導度２００　μｓ　／　ｃ　ｍ以下、ハロゲンイオン
、アンモニアイオンまたは金属イオンの含有量が１０ｐ
ｐｍ以下にすることによって、該封止装置の耐湿性を向
上することができる。

前記封止材料中のウラン、トリウム並びにハロゲンイオ
ン等は、それぞれの原料物質をイオン交換水等の超純水
を用いて洗浄処理することにより低減することができる
。

従来、樹脂封止型半導体装置は一般に第２図に示すよう
にリードフレーム１の一部に形成したダイパッド２上に
半導体素子３を搭載し、素子表面の電極とその周辺に配
置された他のリードフレーム１との間を金ワイヤ５で電
気的に接続した後、封止材料６により封止していた。

この場合、金ワイヤ５をポンディングしたリードフレー
ム１の端部も封止されるため、完成したパッケージは半
導体素子の大きさのわりには、大きいものになっていた
。即ち、リードフレームｌの端部の封止代がパッケージ
寸法を大きくしていこれに対し、第１図に示す構造の半
導体装置は、前記ダイパッドを無くしてリードを伸ばし
、それに直接半導体素子を固着し樹脂封止するため、第
２図のようなリードフレームの封止代が不要になり、そ
の分パッケージを小さくすることができる。

本発明によれば、第３図に示すような半導体素子３．３
”を二段重ねにし、これを樹脂封止することによって、
更にパッケージ寸法当たりの実装密度が大きな樹脂封止
型半導体装置を提供することができる。

本発明の樹脂封止型半導体装置は次のような方法で作成
することができる。

後述の実施例で詳述する方法で調製した封止用樹脂組成
物を、射出成形機により加熱溶融し、半導体チップを所
定のキャビティ内に装着した金型に射出して、所定のパ
ッケージサイズに成形する。

成形後は必要により後キユア等を行なうことによって、
本発明の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

なお、前記金型としては、はイ中央部にポットが設けら
れており、該ポットから複数のキャビティに成形材料が
注入できるように複数のランナを設けたものが用いられ
るが、前記ポットを複数個有するマルチポット型の金型
に本発明の樹脂組成物は適している。

［作用］ 本発明の樹脂封止型半導体装置の耐リフロー性が優れて
いるのは、封止材料である樹脂組成物を前記組成範囲内
に特定したことによって、該封止材料がチップ周辺、リ
ードフレーム間等の狭い隙間にも完全に充填することが
でき、かつ、封止材料自体も低吸湿性であるので耐吸湿
性のパッケージが構成できるためと考える。

また、本発明の樹脂組成物がばりの発生が少ないのは、
前記特定の粒度分布を有する充填剤が、金型の合わせ面
の僅かな隙間を適度に目詰まりさせるためと考える。

［実施例］ 次に、本発明を実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〜３〕および〔比較例１〜４〕エポキシ樹脂
として、０−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エ
ポキシ当量・１９８゜１５０℃溶融粘度＝１８ポイズ）
および臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキ
シ当量：４００．１５０℃溶融粘度＝１．２ポイズ）、
硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（水酸基当量・
１０６．１５０℃溶融粘度＝０．８ポイズ）、硬化促進
剤としてテトラフェニルホスホニウムテトラフェニルポ
レート、可撓化剤として両末端アミン変性ポリジメチル
シリコーン、充填剤としては第１表に示すように平均粒
径、比表面積等がそれぞれ異なる球形溶融シリカを用い
、カップリング剤にエポキシシラン（第１表においてカ
ップリング剤の配合量がそれぞれ異なっているのは充填
剤の比表面積に応じて配合量を決めたためである）、難
燃化助剤として二酸化アンチモン、離型剤としてモンタ
ン酸エステル、着色剤としてカーボンクラックを用い、
第２表に示す配合組成の封止材料を作製した。

上記封止材料は、ビニール袋中で各素材を予備混合し、
二軸ロールで８０〜９０℃、約１０分間混練し、冷却後
粉砕機を用いて粗粉砕した後、タブレット状に成形し供
した。

次に、上記成形材料を用い、各種試験片および第１図に
示すように半導体素子を封止し、その成形硬化物の特性
、封止品の各種信頼性、リードフレームおよび金ワイヤ
の損傷、変形状況等について比較した。なお、封止には
５０トンのトランスファ成形機を用い、金型温度１７５
℃、成形圧カフ０ｋｇｆ／ｍｍ”、成形時間１．５分で
行った。

得られた封止品は軟Ｘ線透視装置を用いて内部を透視し
、封止材料の充填状態を見た。また、以下の各種信頼性
を評価した。

耐熱衝撃性は、−５０℃／１０分０１５０℃ＺｌＯ分を
１サイクルとして行ないパッケージクラックが発生する
までのサイクル数を比較した。

耐リフロー性は、各封止品を６０’Ｃ／９５％ＲＨ下で
吸湿させた後、２１５℃で９０秒間加熱し、パッケージ
クラックが発生するまでの吸湿時間を比較した。また、
本実施例品については更に条件が厳しい８５℃／９５％
ＲＨ下で吸湿させ２１５℃で９０秒間加熱する試験も行
なった。

耐湿性は８５℃／８５％ＲＨで９６時間吸湿させ、２１
５℃、９０秒間加熱した封止品を１２０℃、２気圧下に
放置した場合の半導体素子表面のアルミニウム配線に腐
食不良が発生するまでの吸湿時間を比較した。

結果を第１表に示す。

第１表から明らかなように、本実施例における封止材料
は成形性が良好で、ばりの発生も少なく、かつ、封止品
の信頼性が優れている。特に、耐リフロー性については
充填剤の粒径が小さいほど優れていることが分かる。但
し、小さすぎると封止材料の粘度が高くなるので２〜６
μｍが好ましい。

第　　２　　表 〔実施例４〜７〕 樹脂成分として、前記実施例１〜３で用いたエポキシ樹
脂の他に、シリコーン系樹脂としてモノメチルシロキサ
ン単位５０モル％、モノフェニルシロキサン単位３５モ
ル％およびジフェニルシロキサン単位１５モル％からな
り、けい素原子に直結した水酸基を　３．５重量％を含
むオルガノポリシロキサン、ポリイミド系樹脂として　
２．２−ビス（４−（４−メチルマレイミドフェノキシ
）フェニル〕プロパン６５重量部と　ジアリルフタレー
ト樹脂３５重量部からなる混合物、ビニルエステル系樹
脂としてフェノールノボラック樹脂をメタクリル酸と反
応させて得られるエポキシアクリレート樹脂６５重量部
とジアリルフタレート樹脂３５重量部からなる混合物を
用いて比較した。

なお、充填剤としては、実施例２で用いた平均粒径６μ
ｍ、比表面積４ｍ”７ｇ、４４μｍより大きい粒子およ
び０．５μｍ以下の粒子がそれぞれ１重量％以下の充填
剤を用い、第３表に示す組成の封止材料を作製し、前記
実施例１と同様に、成形品および第１図に示すような樹
脂封止型半導体装置を作成して、諸特性を評価した。

結果を第３表に示す。

第３表から明らかなように、本実施例における封止材料
は成形性が良好であり、かつ、封止品の信頼性が優れて
いることが分かる。

〔実施例８〜１０〕 樹脂成分として前記実施例１で用いたエポキシ樹脂（但
し、実施例１０のみは１５０℃の溶融粘度が３．０ポイ
ズのものを使用）を用い、充填剤配合量を増した成形材
料を作製し、前と実施例と同様に成形品および樹脂封止
型半導体装置の諸特性を比較した。なお、封止する半導
体装置としては第３図に示すように、二つの半導体素子
　３，３゜が対向した構造のものを用いた。

結果を第４表に示す。

第４表から明らかなように、本発明の封止材料は成形性
が良好であり、かつ、封止品の信頼性が優れていること
が分かる。なお、本実施例では半導体素子を二段重ねに
して封止しているため、従来のように一つの素子を封止
した場合に比べ素子の実装密度当たりのパッケージの大
きさを、面積で約４５％小さくすることができた。

＊〔〕内の数字は容量％ 軸ベース樹脂の粘度を変えたもの ［発明の効果コ 本発明の半導体装置に用いた封止材料は流動性が優れて
いるため狭い隙間にもよく充填できるので、封止樹脂層
の厚さが薄いパッケージ、またはビン数が多い素子の封
止に優れ、特に、耐リフロー性に優れた半導体装置を提
供することができる。

また、本発明の封止樹脂は、成形品のぼり発生が少ない
ので生産性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は、本発明の樹脂封止型半導体装置
の部分切欠斜視図（ａ）および断面模式図（ｂ）、第２
図は、半導体素子を搭載するダイパッドを備えた従来の
樹脂封止型半導体装置の断面模式図である。 ｌ・・・リードフレーム、２・・・ダイパッド、３・・
・半導体素子、４・・・銀ペースト、５・・・金ワイヤ
、６・・・封止材料、７・・・フィルム状接着層。 第 （レフ ト・・リードフレーム ３・・・半導体素子 ５・・・金タイヤ ６・・・封止材料 ７・・・フィルム状接着剤 手続補正書動式） 平 成 年３・−９日 平成２年特　許　願第２５３３７３号 ２、発明の名称 樹脂封止型半導体装置、該装置の製法 および半導体封止用樹脂組成物 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称（５１０）株式会社日立製作所 ４、代　理　人 居　所（〒１０３）東京都中央区日本橋茅場町二丁目９
番５号日進ビル　電話（０３）　３６６１〜００７１以

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体素子の少なくとも回路形成面が無機充填剤を
   含む樹脂組成物で封止された樹脂封止型半導体装置にお
   いて、 前記充填剤が粒径４４μｍを越える成分および粒径０．
   １μｍ以下の成分がそれぞれ１０重量％以下、平均粒径
   が１〜１５μｍ、ＲＲＳ粒度線図における粒度分布直線
   の勾配ｎが０．５〜１．５の粒状物質であり、該充填剤
   の含有量が樹脂組成物全体の５５〜８５容量％であるこ
   とを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 ２、半導体素子の少なくとも回路形成面が無機充填剤を
   含む樹脂組成物で封止された樹脂封止型半導体装置にお
   いて、 前記充填剤が粒径４４μｍを越える成分および粒径０．
   １μｍ以下の成分がそれぞれ１０重量％以下、平均粒径
   が２〜６μｍ、ＲＲＳ粒度線図における粒度分布直線の
   勾配ｎが０．５〜１．５の粒状物質であり、該充填剤の
   含有量が樹脂組成物全体の５５〜８５容量％であること
   を特徴とする樹脂封止型半導体装置。 ３、前記樹脂組成物がエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、
   ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂から選ばれる
   熱硬化性樹脂の少なくとも１種を含み、８５℃／９８％
   ＲＨ下における飽和吸湿率が１重量％以下、ガラス転移
   温度が１３０℃以上の硬化物であることを特徴とする請
   求項第１項または第２項記載の樹脂封止型半導体装置。 ４、前記樹脂組成物がエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、
   ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂から選ばれる
   熱硬化性樹脂の少なくとも１種を７０〜９９重量％およ
   びシリコーン系可撓化剤１〜３０重量％を含み、８５℃
   ／９８％ＲＨ下における飽和吸湿率が１重量％以下、ガ
   ラス転移温度が１３０℃以上の硬化物であることを特徴
   とする請求項第１項または第２項記載の樹脂封止型半導
   体装置。 ５、前記樹脂組成物が多官能エポキシ樹脂、フェノール
   ノボラック樹脂および硬化促進剤を含むことを特徴とす
   る請求項第１項または第２項記載の樹脂封止型半導体装
   置。 ６、充填剤が実質的に球形の溶融シリカまたはアルミナ
   粒子であることを特徴とする請求項第１〜５項のいずれ
   かに記載の樹脂封止型半導体装置。 ７、二つの半導体チップが回路形成面を対向して配置さ
   れており、該回路形成面上には複数のインナーリードが
   該半導体チップと電気的に浮いた状態で配置され、該イ
   ンナーリードと前記半導体チップとはボンディングワイ
   ヤによって電気的に接続されており、これらは前記リー
   ドの外部回路との接続端部を残して封止樹脂で封止され
   ており、 該封止樹脂がエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミ
   ド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂から選ばれる熱硬化性
   樹脂の少なくとも１種と、粒径４４μｍを越える成分お
   よび粒径０．１μｍ以下の成分がそれぞれ１０重量％以
   下、平均粒径が１〜１５μｍの粒状物質からなる充填剤
   を含み、 該充填剤の含有量が封止樹脂全体の５５〜 ８５容量％であることを特徴とする表面実装構造を有す
   る樹脂封止型半導体装置。 ８、前記封止樹脂が多官能エポキシ樹脂、フェノールノ
   ボラック樹脂および硬化促進剤を含むことを特徴とする
   請求項第７項記載の表面実装構造を有する樹脂封止型半
   導体装置。９、充填剤が実質的に球形の溶融シリカまた
   はアルミナ粒子であり、ＲＲＳ粒度線図における粒度分
   布直線の勾配ｎが０．５〜１．５であることを特徴とす
   る請求項第７項または第８項の記載の表面実装構造を有
   する樹脂封止型半導体装置。 １０、前記封止樹脂のウランまたは／およびトリウムの
   含有量が１ｐｐｂ以下であることを特徴とする請求項第
   ７〜９項のいずれかに記載の表面実装構造を有する樹脂
   封止型半導体装置。 １１、封止樹脂が１０倍量の純水と混合し、１２０℃、
   １００時間抽出した抽出液が、ｐＨ３〜７、電気伝導度
   ２００μｓ／ｃｍ以下、ハロゲンイオン、アンモニアイ
   オンまたは金属イオンが１０ｐｐｍ以下であることを特
   徴とする請求項７〜１０項のいずれかに記載の表面実装
   構造を有する樹脂封止型半導体装置。 １２、所定の形状に成形し得るキャビティ、該キャビテ
   ィに封止樹脂注入のために設けられたポット、該ポット
   とキャビティを連結するランナを備えた金型の前記キャ
   ビティ内に封止すべき半導体素子を装着する工程、 粒径４４μｍを越える成分および粒径０．１μｍ以下の
   成分がそれぞれ１０重量％以下、平均粒径が１〜１５μ
   ｍ、ＲＲＳ粒度線図における粒度分布直線の勾配ｎが０
   ．５〜１．５の粒状物質と、熱硬化性樹脂を主成分とし
   、前記粒状無機充填剤が該組成物中に５５〜８５容量％
   含まれ、該組成物の１８０℃での溶融粘度が １００〜２０００ポイズ、かつ、その硬化物の熱膨張係
   数が（０．２〜１）×１０＾−＾６／℃、ガラス転移温
   度が１３０℃以上である樹脂組成物を射出成形機により
   溶融射出して前記金型のキャビティ中の半導体素子を封
   止する工程、 該封止物を加熱硬化する工程を含むことを特徴とする樹
   脂封止型半導体装置の製法。 １３、金型として複数のポットを有するマルチポット式
   金型と、射出成形機としてトランスファ成形機を用いる
   ことを特徴とする請求項第１２項記載の樹脂封止型半導
   体装置の製法。 １４、粒径４４μｍを越える成分および粒径０．１μｍ
   以下の成分がそれぞれ１０重量％以下、平均粒径が１〜
   １５μｍ、ＲＲＳ粒度線図における粒度分布直線の勾配
   ｎが０．５〜１．５の粒状物質である無機充填剤と熱硬
   化性樹脂を主成分とし、 前記粒状無機充填剤が該組成物中に５５〜 ８５容量％含み、該組成物の１８０℃での溶融粘度が１
   ００〜２０００ポイズであり、かつ、その硬化物の熱膨
   張係数が（０．２〜１）×１０＾−＾６／℃、ガラス転
   移温度が１３０℃以上であることを特徴とする半導体封
   止用樹脂組成物。 １５、粒径４４μｍを越える成分および粒径０．１μｍ
   以下の成分がそれぞれ１０重量％以下、平均粒径が２〜
   ５μｍ未満、ＲＲＳ粒度線図における粒度分布直線の勾
   配ｎが０．５〜１．５の粒状物質である無機充填剤と熱
   硬化性樹脂を主成分とし、 前記粒状無機充填剤が該組成物中に５５〜 ８５容量％含み、該組成物の１８０℃での溶融粘度が１
   ００〜２０００ポイズ、かつ、その硬化物の熱膨張係数
   が（０．２〜１）×１０＾−＾６／℃、ガラス転移温度
   が１３０℃以上であることを特徴とする半導体封止用樹
   脂組成物。