JPH052915A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH052915A JPH052915A JP3180147A JP18014791A JPH052915A JP H052915 A JPH052915 A JP H052915A JP 3180147 A JP3180147 A JP 3180147A JP 18014791 A JP18014791 A JP 18014791A JP H052915 A JPH052915 A JP H052915A
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- JP
- Japan
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- semiconductor device
- semiconductor
- conductive paste
- present
- parts
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/30—Die-attach connectors
Landscapes
- Epoxy Resins (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Die Bonding (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明は、(A)ジアミノ基含有シロキサン
オリゴマーと無水マレイン酸とから誘導されるビスマレ
イミド、(B)1,2-ポリブタジエンの側鎖を酸化して得
られるエポキシ化物および(C)導電性粉末を必須成分
としてなる導電性ペーストを使用して、半導体チップと
リードフレームとを接着固定してなることを特徴とする
半導体装置である。 【効果】 本発明の半導体装置は、耐湿性、耐加水分解
性、接着性、耐熱性に優れ、ボイドの発生、アルミニウ
ム電極の腐食による断線不良やチップの反りが少なく、
半導体チップの大型化に対応した信頼性の高いものであ
る。
オリゴマーと無水マレイン酸とから誘導されるビスマレ
イミド、(B)1,2-ポリブタジエンの側鎖を酸化して得
られるエポキシ化物および(C)導電性粉末を必須成分
としてなる導電性ペーストを使用して、半導体チップと
リードフレームとを接着固定してなることを特徴とする
半導体装置である。 【効果】 本発明の半導体装置は、耐湿性、耐加水分解
性、接着性、耐熱性に優れ、ボイドの発生、アルミニウ
ム電極の腐食による断線不良やチップの反りが少なく、
半導体チップの大型化に対応した信頼性の高いものであ
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐湿性、耐加水分解
性、接着性、耐熱性等に優れた半導体装置に関する。
性、接着性、耐熱性等に優れた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】リードフレーム上の所定部分にIC、L
SI等の半導体チップを接続する工程は、素子の長期信
頼性に影響を与える重要な工程の一つである。従来から
この接続方法として、半導体チップのシリコン面をリー
ドフレーム上の金メッキ面に加圧圧着するというAu-S
i 共晶法が主流であった。しかし、近年の貴金属、特に
金の高騰を契機として樹脂封止型半導体装置ではAu-S
i 共晶法から、半田を使用する方法、導電性ペーストを
使用する方法等に急速に移行しつつある。
SI等の半導体チップを接続する工程は、素子の長期信
頼性に影響を与える重要な工程の一つである。従来から
この接続方法として、半導体チップのシリコン面をリー
ドフレーム上の金メッキ面に加圧圧着するというAu-S
i 共晶法が主流であった。しかし、近年の貴金属、特に
金の高騰を契機として樹脂封止型半導体装置ではAu-S
i 共晶法から、半田を使用する方法、導電性ペーストを
使用する方法等に急速に移行しつつある。
【0003】しかし、半田を使用する方法は一部実用化
されているが半田や半田ボールが飛散して電極等に付着
し、腐食断線の原因となることが指摘されている。一
方、導電性ペーストを使用する方法では、通常、銀粉末
を配合したエポキシ樹脂が用いられているが、信頼性面
でAu-Si 共晶法に比較して満足すべきものが得られな
かった。導電性ペーストを使用する場合は、半田法に比
べて耐熱性に優れる等の長所を有しているものの、樹脂
や硬化剤が半導体素子接着用として作られたものでない
ため、ボイドの発生や、耐湿性、耐加水分解性に劣り、
アルミニウム電極の腐食を促進し、断線不良の原因とな
ることが多く、素子の信頼性はAu-Si 共晶法に比較し
て劣っていた。また、IC、LSIやLED等の半導体
チップの大型化や銅系等各種フレームの出現に伴い、チ
ップクラックの発生や接着力の低下がおこり、問題とな
っていた。
されているが半田や半田ボールが飛散して電極等に付着
し、腐食断線の原因となることが指摘されている。一
方、導電性ペーストを使用する方法では、通常、銀粉末
を配合したエポキシ樹脂が用いられているが、信頼性面
でAu-Si 共晶法に比較して満足すべきものが得られな
かった。導電性ペーストを使用する場合は、半田法に比
べて耐熱性に優れる等の長所を有しているものの、樹脂
や硬化剤が半導体素子接着用として作られたものでない
ため、ボイドの発生や、耐湿性、耐加水分解性に劣り、
アルミニウム電極の腐食を促進し、断線不良の原因とな
ることが多く、素子の信頼性はAu-Si 共晶法に比較し
て劣っていた。また、IC、LSIやLED等の半導体
チップの大型化や銅系等各種フレームの出現に伴い、チ
ップクラックの発生や接着力の低下がおこり、問題とな
っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたもので、耐湿性、耐加水分解性、接着
性、耐熱性に優れ、ボイドの発生、アルミニウム電極の
腐食による断線不良や反りが少なく、半導体チップの大
型化に対応した信頼性の高い半導体装置を提供しようと
するものである。
に鑑みてなされたもので、耐湿性、耐加水分解性、接着
性、耐熱性に優れ、ボイドの発生、アルミニウム電極の
腐食による断線不良や反りが少なく、半導体チップの大
型化に対応した信頼性の高い半導体装置を提供しようと
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、後述する組成の
導電性ペーストを使用した半導体装置によって、上記目
的を達成する事を見いだし、本発明を完成したものであ
る。
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、後述する組成の
導電性ペーストを使用した半導体装置によって、上記目
的を達成する事を見いだし、本発明を完成したものであ
る。
【0006】すなわち、本発明は、 (A)一般式化3で示されるジアミノシロキサンから誘
導されるビスマレイミド、
導されるビスマレイミド、
【0007】
【化3】 (但し、式中R1 及びR2 は2 価の炭化水素基、R3 及
びR4 は1 価の炭化水素基を示しR1 とR2 、R3 とR
4 は、互いに同一でも異なってもよく、nは 1〜5 の整
数を表す) (B)構造式化4で示される 1,2ポリブタジエンのエポ
キシ化物および
びR4 は1 価の炭化水素基を示しR1 とR2 、R3 とR
4 は、互いに同一でも異なってもよく、nは 1〜5 の整
数を表す) (B)構造式化4で示される 1,2ポリブタジエンのエポ
キシ化物および
【0008】
【化4】 (C)導電性粉末 を必須成分とする導電性ペーストを使用して、半導体チ
ップとリードフレームとを接着固定してなることを特徴
とする半導体装置である。
ップとリードフレームとを接着固定してなることを特徴
とする半導体装置である。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】本発明に用いる導電性ペーストは、ジアミ
ノシロキサンから誘導されるビスマレイミドと、1,2-ポ
リブタジエンのエポキシ化物と、導電性粉末とを必須成
分とするものである。以下それらの成分を説明する。
ノシロキサンから誘導されるビスマレイミドと、1,2-ポ
リブタジエンのエポキシ化物と、導電性粉末とを必須成
分とするものである。以下それらの成分を説明する。
【0011】本発明に用いる(A)成分のジアミノシロ
キサンから誘導されるビスマレイミドは硬化物にイミド
骨格とシロキサン骨格を導入する成分であって、ジアミ
ノシロキサンとマレイン酸とを公知の方法により縮合・
脱水環化反応をして、容易に製造することができる。こ
のようなジアミノシロキサンの代表例として、次の化5
および化6に示すものが挙げられる。
キサンから誘導されるビスマレイミドは硬化物にイミド
骨格とシロキサン骨格を導入する成分であって、ジアミ
ノシロキサンとマレイン酸とを公知の方法により縮合・
脱水環化反応をして、容易に製造することができる。こ
のようなジアミノシロキサンの代表例として、次の化5
および化6に示すものが挙げられる。
【0012】
【化5】
【0013】
【化6】
【0014】本発明の硬化物にポリブタジエン構造を導
入するに用いる(B)1,2-ポリブタジエンのエポキシ化
物は、分子中にエポキシ基とビニル基とを含有する反応
性の高いオリゴマーであって、その構造は化7のように
推定される。
入するに用いる(B)1,2-ポリブタジエンのエポキシ化
物は、分子中にエポキシ基とビニル基とを含有する反応
性の高いオリゴマーであって、その構造は化7のように
推定される。
【0015】
【化7】
【0016】このエポキシ化物は、1,2-ポリブタジエン
を過酸化水素法によってエポキシ化して得られ、具体的
な化合物としてBF−1000(アデカ・アーガス化学
社製、商品名)等がある。
を過酸化水素法によってエポキシ化して得られ、具体的
な化合物としてBF−1000(アデカ・アーガス化学
社製、商品名)等がある。
【0017】上述した(A)のビスマレイミドと(B)
のエポキシ化物の配合割合は、前者50〜95重量部に対し
て後者を 5〜50重量部配合することが望ましく、より好
ましくは前者80〜90重量部に対して後者を10〜20重量部
配合する。
のエポキシ化物の配合割合は、前者50〜95重量部に対し
て後者を 5〜50重量部配合することが望ましく、より好
ましくは前者80〜90重量部に対して後者を10〜20重量部
配合する。
【0018】本発明において用いる(C)導電性粉末と
しては、銀粉末、銅粉末、ニッケル粉末、表面に金属層
を有する粉末等が挙げられ、これらは単独又は2種以上
混合して使用することができる。これらの導電性粉末
は、いずれも平均粒径で10μm以下であることが好まし
い。平均粒径が10μm を超えると、組成物の性状がペー
スト状にならず塗布性能が低下し好ましくない。
しては、銀粉末、銅粉末、ニッケル粉末、表面に金属層
を有する粉末等が挙げられ、これらは単独又は2種以上
混合して使用することができる。これらの導電性粉末
は、いずれも平均粒径で10μm以下であることが好まし
い。平均粒径が10μm を超えると、組成物の性状がペー
スト状にならず塗布性能が低下し好ましくない。
【0019】導電性粉末と樹脂成分[(A)+(B)]
との配合割合は、重量比で70/30〜90/10であることが
望ましい。導電性粉末が70重量部未満であると、満足な
導電性が得られず、また、90重量部を超えると作業性が
低下して好ましくない。
との配合割合は、重量比で70/30〜90/10であることが
望ましい。導電性粉末が70重量部未満であると、満足な
導電性が得られず、また、90重量部を超えると作業性が
低下して好ましくない。
【0020】上述した各成分を十分混合した後、更に例
えば三本ロール等で混練処理し、その後、減圧脱泡して
導電性ペーストを製造することができる。本発明に用い
るこの導電性ペーストは、粘度調整のため必要に応じて
有機溶剤を使用することができる。その有機溶剤として
は、ジオキサン、ヘキサン、酢酸セロソルブ、エチルセ
ロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテ
ート、ブチルカルビトールアセテート、イソホロン等が
挙げられ、これらは単独又は 2種以上混合して使用する
ことができる。また、この導電性ペーストは、硬化剤を
使用しなくとも硬化するが、イミダゾール系の誘導体や
マレイン化触媒等を使用することもできる。
えば三本ロール等で混練処理し、その後、減圧脱泡して
導電性ペーストを製造することができる。本発明に用い
るこの導電性ペーストは、粘度調整のため必要に応じて
有機溶剤を使用することができる。その有機溶剤として
は、ジオキサン、ヘキサン、酢酸セロソルブ、エチルセ
ロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテ
ート、ブチルカルビトールアセテート、イソホロン等が
挙げられ、これらは単独又は 2種以上混合して使用する
ことができる。また、この導電性ペーストは、硬化剤を
使用しなくとも硬化するが、イミダゾール系の誘導体や
マレイン化触媒等を使用することもできる。
【0021】こうして製造した導電性ペーストは、例え
ばシリンジに充填され、ディスペンサーを用いてリード
フレーム上に吐出させ、半導体素子を接合した後、ワイ
ヤボンディングを行い樹脂封止材で封止して、本発明の
半導体装置を製造することができる。この半導体装置
は、 280℃で加熱しても(素子のワイヤボンディング温
度に対応)、大型チップの反り変形が極めて少なく、接
着力は半導体チップの接着に必要な強度を有しており吸
湿も少ないものであった。
ばシリンジに充填され、ディスペンサーを用いてリード
フレーム上に吐出させ、半導体素子を接合した後、ワイ
ヤボンディングを行い樹脂封止材で封止して、本発明の
半導体装置を製造することができる。この半導体装置
は、 280℃で加熱しても(素子のワイヤボンディング温
度に対応)、大型チップの反り変形が極めて少なく、接
着力は半導体チップの接着に必要な強度を有しており吸
湿も少ないものであった。
【0022】
【実施例】次に、本発明を実施例によって説明するが、
本発明はこれらの実施例によって限定されるものではな
い。実施例及び比較例において「部」とは特に説明が無
い限り「重量部」を意味する。
本発明はこれらの実施例によって限定されるものではな
い。実施例及び比較例において「部」とは特に説明が無
い限り「重量部」を意味する。
【0023】実施例1 攪拌機、温度計及びディーンスターク共沸蒸溜トラップ
を装着した反応容器に、化8に示されるジアミノシロキ
サン 100部と無水マレイン酸80部を装入し、窒素ガスを
通気させながら昇温した。容器内温度 100℃で3時間反
応後、 180℃でキシロール還流法により生成する水を系
外に除去した。この状態で 2時間反応後、減圧蒸溜によ
りキシロールを系外に除去し冷却することによりジアミ
ノシロキサンから誘導される淡黄色のビスマレイミドを
合成した。
を装着した反応容器に、化8に示されるジアミノシロキ
サン 100部と無水マレイン酸80部を装入し、窒素ガスを
通気させながら昇温した。容器内温度 100℃で3時間反
応後、 180℃でキシロール還流法により生成する水を系
外に除去した。この状態で 2時間反応後、減圧蒸溜によ
りキシロールを系外に除去し冷却することによりジアミ
ノシロキサンから誘導される淡黄色のビスマレイミドを
合成した。
【0024】
【化8】
【0025】このビスマレイミド85部に、エポキシ化物
BF−1000(アデカ・アーガス化学社製、商品名)
15部と、酸化防止剤 0.1部を加えて均一になるまでよく
攪拌して熱硬化性樹脂組成物を得、この熱硬化性樹脂組
成物に表1に示した各成分を三本ロールにより 3回混練
して導電性ペーストを製造した。
BF−1000(アデカ・アーガス化学社製、商品名)
15部と、酸化防止剤 0.1部を加えて均一になるまでよく
攪拌して熱硬化性樹脂組成物を得、この熱硬化性樹脂組
成物に表1に示した各成分を三本ロールにより 3回混練
して導電性ペーストを製造した。
【0026】次に、この導電性ペーストを用いて、半導
体チップとリードフレームとを接着硬化して半導体装置
を製造した。これらの半導体装置について接着強度、チ
ップの反り、加水分解性、耐湿性の試験を行った。その
結果を表2に示したが本発明の顕著な効果が認められ
た。
体チップとリードフレームとを接着硬化して半導体装置
を製造した。これらの半導体装置について接着強度、チ
ップの反り、加水分解性、耐湿性の試験を行った。その
結果を表2に示したが本発明の顕著な効果が認められ
た。
【0027】実施例2 化9に示したジアミノシロキサン 100部と無水マレイン
酸70部を用いて実施例1と同様にして反応させ、ジアミ
ノシロキサンから誘導される淡黄色のビスマレイミドを
合成した。
酸70部を用いて実施例1と同様にして反応させ、ジアミ
ノシロキサンから誘導される淡黄色のビスマレイミドを
合成した。
【0028】
【化9】
【0029】このビスマレイミド85部に、エポキシ化物
BF−1000(アデカ・アーガス化学社製、商品名)
15部と、酸化防止剤 0.1部を加えて均一になるまでよく
攪拌して熱硬化性樹脂組成物を得、この熱硬化性樹脂組
成物に表1に示した各成分を三本ロールにより 3回混練
して導電性ペーストを製造した。
BF−1000(アデカ・アーガス化学社製、商品名)
15部と、酸化防止剤 0.1部を加えて均一になるまでよく
攪拌して熱硬化性樹脂組成物を得、この熱硬化性樹脂組
成物に表1に示した各成分を三本ロールにより 3回混練
して導電性ペーストを製造した。
【0030】次に、この導電性ペーストを用いて、実施
例1におけると同様に、半導体装置を製造し、試験を行
った。その結果を表2に示した。
例1におけると同様に、半導体装置を製造し、試験を行
った。その結果を表2に示した。
【0031】実施例3 化10に示したジアミノシロキサン 100部と無水マレイ
ン酸40部を用いて実施例1と同様にして反応させ、ジア
ミノシロキサンから誘導される淡黄色のビスマレイミド
を合成した。
ン酸40部を用いて実施例1と同様にして反応させ、ジア
ミノシロキサンから誘導される淡黄色のビスマレイミド
を合成した。
【0032】
【化10】
【0033】このビスマレイミド85部に、エポキシ化物
BF−1000(アデカ・アーガス化学社製、商品名)
15部、酸化防止剤 0.1部を加えて均一になるまでよく攪
拌して樹脂組成物を製造した。
BF−1000(アデカ・アーガス化学社製、商品名)
15部、酸化防止剤 0.1部を加えて均一になるまでよく攪
拌して樹脂組成物を製造した。
【0034】次に、この導電性ペーストを用いて、実施
例1におけると同様に、半導体装置を製造し、試験を行
った。その結果を表2に示した。
例1におけると同様に、半導体装置を製造し、試験を行
った。その結果を表2に示した。
【0035】比較例 市販のエポキシ樹脂ベース溶剤型導電性ペーストを入手
し、実施例1におけると同様に半導体装置を製造し、試
験を行った。その結果を表2に示した。
し、実施例1におけると同様に半導体装置を製造し、試
験を行った。その結果を表2に示した。
【0036】接着強度は、 200μm 厚のリードフレーム
上に 4×12mmのシリコンチップを接着し、 350℃の温度
でプッシュプルケージを用いて測定した。チップの反り
は、硬化後のチップ表面を表面粗さ計で測定し、チップ
中央部と端部との距離で示した。加水分解性は半導体素
子接着条件で硬化させた後、 100メッシュに粉砕して18
0℃で 2時間加熱抽出を行った塩素イオンの量をイオン
クロマトグラフィーで測定した。耐湿試験は、温度 121
℃,圧力 2気圧の水蒸気中における(PCT)及び温度
121℃,圧力 2気圧の水蒸気中印加電圧直流15Vを通電
して耐湿試験(バイアス−PCT)を各半導体素子につ
いて行い評価した。この試験に供した半導体素子は各々
60個で、時間の経過に伴う不良発生数を表2に示した。
なお、評価の方法は、半導体素子を構成するアルミニウ
ム電極の腐蝕によるワイヤオープン又はリーク電流が許
容値の500 %以上への上昇をもって不良と判定した。
上に 4×12mmのシリコンチップを接着し、 350℃の温度
でプッシュプルケージを用いて測定した。チップの反り
は、硬化後のチップ表面を表面粗さ計で測定し、チップ
中央部と端部との距離で示した。加水分解性は半導体素
子接着条件で硬化させた後、 100メッシュに粉砕して18
0℃で 2時間加熱抽出を行った塩素イオンの量をイオン
クロマトグラフィーで測定した。耐湿試験は、温度 121
℃,圧力 2気圧の水蒸気中における(PCT)及び温度
121℃,圧力 2気圧の水蒸気中印加電圧直流15Vを通電
して耐湿試験(バイアス−PCT)を各半導体素子につ
いて行い評価した。この試験に供した半導体素子は各々
60個で、時間の経過に伴う不良発生数を表2に示した。
なお、評価の方法は、半導体素子を構成するアルミニウ
ム電極の腐蝕によるワイヤオープン又はリーク電流が許
容値の500 %以上への上昇をもって不良と判定した。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【発明の効果】以上の説明及び表2からも明らかなよう
に本発明の半導体装置は、耐湿性、耐加水分解性、接着
性、耐熱性に優れ、ボイドの発生、アルミニウム電極の
腐食による断線不良や反りが少なく、半導体チップの大
型化に対応した信頼性の高い半導体装置である。
に本発明の半導体装置は、耐湿性、耐加水分解性、接着
性、耐熱性に優れ、ボイドの発生、アルミニウム電極の
腐食による断線不良や反りが少なく、半導体チップの大
型化に対応した信頼性の高い半導体装置である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/52 E 9055−4M
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 (A)一般式化1で示されるジアミノシ
ロキサンから誘導されるビスマレイミド、 【化1】 (但し、式中R1 及びR2 は2 価の炭化水素基を、R3
及びR4 は1 価の炭化水素基を示し、R1 とR2 、R3
とR4 は、互いに同一でも異なってもよく、nは1〜5
の整数を表す) (B)構造式化2で示される1,2-ポリブタジエンのエポ
キシ化物および 【化2】 (C)導電性粉末 を必須成分とする導電性ペーストを使用して、半導体チ
ップとリードフレームとを接着固定してなることを特徴
とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3180147A JPH052915A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3180147A JPH052915A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH052915A true JPH052915A (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=16078224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3180147A Pending JPH052915A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH052915A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016189455A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-11-04 | 国立大学法人大阪大学 | 半導体装置 |
| WO2018181697A1 (ja) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | 京セラ株式会社 | 電極形成用樹脂組成物並びにチップ型電子部品及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-06-25 JP JP3180147A patent/JPH052915A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016189455A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-11-04 | 国立大学法人大阪大学 | 半導体装置 |
| WO2018181697A1 (ja) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | 京セラ株式会社 | 電極形成用樹脂組成物並びにチップ型電子部品及びその製造方法 |
| JPWO2018181697A1 (ja) * | 2017-03-29 | 2020-02-06 | 京セラ株式会社 | 電極形成用樹脂組成物並びにチップ型電子部品及びその製造方法 |
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