JPH0549696B2 - - Google Patents
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- JPH0549696B2 JPH0549696B2 JP58176995A JP17699583A JPH0549696B2 JP H0549696 B2 JPH0549696 B2 JP H0549696B2 JP 58176995 A JP58176995 A JP 58176995A JP 17699583 A JP17699583 A JP 17699583A JP H0549696 B2 JPH0549696 B2 JP H0549696B2
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- epoxy resin
- resin
- semiconductor device
- compound
- epoxy
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明は、エポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封
止型半導体装置に関し、更に詳しくは、耐湿性及
び高温電気特性が優れたエポキシ樹脂組成物を用
いた高信頼性の樹脂封止型半導体装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、エポキシ樹脂組成物は、その機械的特性
や、室温付近での電気的特性が優れているため
に、接着剤や塗料用樹脂としてのみならず、電気
絶縁材料としても広く用いられている。しかしな
がら、一方では、このようなエポキシ樹脂組成物
から成る電気絶縁材料等に要求される性能が、年
毎に高度なものになつているために、従来のもの
では要求を満足することが困難になつてきてい
る。特に、電気絶縁材料等の温度が上昇した際
に、その電気特性が著しく低下するという問題点
があり、改良が求められている。
従来、エポキシ樹脂に、第三級アミン、イミダ
ゾール、三フツ化ホウ素モノエチルアミン錯体、
三フツ化ホウ素トリエチルアミン錯体、又は三フ
ツ化ホウ素ピペリジン錯体等を硬化触媒として添
加し、硬化させる方法はよく知られている。しか
し、このような方法で硬化させたエポキシ樹脂組
成物は、電気特性、特に高温における電気特性が
不充分であるという欠点があつた。また、このよ
うなエポキシ樹脂組成物は吸湿性が大きいため、
電気絶縁材料等として使用した場合には腐食によ
る不良を発生する欠点を有していた。
集積回路(IC)、大規模集積回路(LSI)、トラ
ンジスタ、ダイオード等の半導体素子を、外部雰
囲気や機械的衝撃から保護するための封止技術と
して、従来は、金属やセラミツクス等を用いるハ
ーメチツク封止技術が採用されていたが、最近で
は、経済的に有利であるという理由から、樹脂、
特に熱硬化性樹脂による封止が主流を占めてい
る。
かかる半導体封止用樹脂としては、大量生産に
適する低圧トランスフア成形法に使用可能な、低
圧成形用エポキシ樹脂組成物が一般に広く使用さ
れている。しかしながら、例えば、エポキシ樹
脂、ノボラツク型フエノール樹脂硬化剤、イミダ
ゾール硬化促進剤等から成るエポキシ樹脂組成物
を、トランスフア成形して得られる従来の樹脂封
止型半導体装置には次のような欠点がある。即
ち、
(1) 耐湿性が低いために、アルミニウム電極など
が腐食劣化すること、
(2) 高温時における電気特性が劣り、特に、リー
ク電流が増加するために、半導体素子の機能が
低下すること、
である。これらのうち(1)について説明すると、樹
脂封止型半導体装置は高温高湿雰囲気下で使用ま
たは保存することがあるので、そのような条件下
においても品質を保証しなければならない。耐湿
性の品質保証のための信頼性評価試験としては、
85℃または120℃の飽和水蒸気中に暴露する加速
評価法が行なわれているが、最近では電圧を印加
して更に加速性を高めたバイアス印加型の評価試
験も実施されている。
しかしエポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封止型
半導体装置では、封止樹脂が吸湿性を有するため
に、水分が外部雰囲気から封止樹脂層を介して、
或いは封止樹脂とリードフレームの界面を通つて
内部に浸入し、半導体素子の表面にまで到達す
る。この水分と封止樹脂中に存在する不純物等の
作用の結果として樹脂封止型半導体装置はアルミ
ニウム電極、配線等の腐食による不良を発生す
る。またバイアス電圧を印加した場合には、その
電気化学的作用によつてアルミニウム電極、配線
の腐食による不良が特に著しくなる。
次に(2)について説明すると、樹脂封止型半導体
装置は高温条件下で使用することがあるので、そ
のような条件においても品質を保証しなければな
らない。そのための評価試験としては80℃〜150
℃でバイアス電圧を印加して信頼性を評価する加
速試験が一般的である。
このような試験において例えば、半導体表面が
外部電荷に鋭敏なMOS構造を有する素子や、逆
バイアスが印加されたPN接合を有する素子等に
特に著しく多発する不良として、チヤネリングに
よるリーク電流の増加する現象がある。この現象
は、電圧が印加された素子の表面に接している封
止樹脂層に電界が作用することにより発生するも
のと考えられる。
したがつて、当業界においては、耐湿性及び高
温電気特性が優れた高信頼性の樹脂封止型半導体
装置の開発が切望されていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は上記した欠点の解消にあり、す
なわち、耐湿性及び高温電気特性に優れた高信頼
性の樹脂封止型半導体装置を提供することであ
る。
〔発明の概要〕
本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導体装置
をエポキシ樹脂組成物で封止して成る樹脂封止型
半導体装置において、エポキシ樹脂組成物が、
(a) エポキシ樹脂
(b) 硬化剤として1分子中に少なくとも2個のフ
エノール性水酸基を有するエポキシ樹脂及び酸
無水物からなる群より選ばれる少なくとも1種
の化合物
(c) 硬化促進剤として有機ホスフイン化合物及び
(d) カルボキシル基を有する有機ケイ素化合物を
含むことを特徴とするものである。
本発明に使用されるエポキシ樹脂は通常知られ
ているものであり、特に限定されない。例えばビ
スフエノールA型エポキシ樹脂、フエノールノボ
ラツク型エポキシ樹脂、クレゾールノボラツク型
エポキシ樹脂等グリシジルエーテル型エポキシ樹
脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシ
ジルアミン型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ
樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹
脂、ハロゲン化エポキシ樹脂等一分子中にエポキ
シ基を2個以上有するエポキシ樹脂が挙げられ
る。また、これらエポキシ樹脂は1種もしくは2
種以上の混合系で用いてもよい。
本発明に使用される更に好ましいエポキシ樹脂
は、エポキシ当量170〜300のノボラツク型エポキ
シ樹脂であつて、たとえばフエノールノボラツク
型エポキシ樹脂、クレゾールノボラツク型エポキ
シ樹脂、ハロゲン化フエノールノボラツク型エポ
キシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂
における塩素イオンの含有量は10ppm以下、加水
分解性塩素の含有量は0.1重量%以下が好ましい。
この含有量が上記した範囲を外れる場合は、腐食
による不良を発生しやすくなるためである。
本発明において硬化剤として使用されるエポキ
シ樹脂硬化剤及び/又は酸無水物とは、次のもの
から成る。
本発明に使用される硬化剤は、まず、一分子中
に2個以上のフエノール性水酸基を有するエポキ
シ樹脂硬化剤であればいかなるものでもよいが、
フエノール樹脂、ポリオキシスチレン又は多価フ
エノール化合物を使用することが好ましい。この
具体例としては、
フエノールノボラツク樹脂、クレゾールノボラ
ツク樹脂、tert−ブチルフエノールノボラツク樹
脂、ノニルフエノールノボラツク樹脂、ノボラツ
ク型フエノール樹脂、クレゾール型フエノール樹
脂等のフエノール樹脂;ポリパラオキシスチレン
等のポリオキシスチレン;及びビスフエノールA
等の多価フエノール化合物等、並びに、これらの
置換ハロゲン化合物が挙げられ、これらから成る
群より選ばれた1種もしくは2種以上のものが使
用される。これらの中でも、ノボラツク型フエノ
ール樹脂、ポリオキシスチレンが更に好ましい。
つぎに、硬化剤として使用される酸無水物は、
脂肪族、脂環族もしくは芳香族の無水カルボン酸
またはこれらの置換無水カルボン酸であればいか
なるものでもよい。かかる酸無水物としては、例
えば、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタ
ル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒ
ドロフタル酸、無水トリメリツト酸、無水ピロメ
リツト酸、無水ナジツク酸(3,6−エンドメチ
レン−1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル
酸)、無水メチルナジツク酸、3,3′,4,4′−
ベンゾフエノンテトラカルボン酸無水物、無水テ
トラブロムフタル酸及び無水クロレンデイツク酸
等が挙げられ、これらから成る群より選ばれる1
種もしくは2種以上のものが用いられる。
硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂のエポキシ基
量との関係から適宜に選択することが望ましく、
エポキシ基に対するフエノール性水酸基及び/又
は酸無水物基の当量比が0.5〜1.5の範囲内にある
ことが好ましい。当量比が上記した範囲を外れる
場合には、得られるエポキシ樹脂組成物の耐湿性
が低化しやすい。
本発明に使用される硬化促進剤は、有機ホスフ
イン化合物であり、かかる化合物を配合せしめる
ことにより、樹脂封止型半導体装置の耐湿性およ
び高温電気特性の向上がもたらされる。
このような有機ホスフイン化合物は、次記一般
式〔〕
〔式中、R1,R2およびR3は、同一でも異なつ
ていてもよく、水素原子、アルキル基、フエニル
基、トリル基等のアリール基、シクロヘキシル基
等のシクロアルキル基等で示される基を表わす。
また式
(式中、Rはアルカンを表わし、R′および
R″は、同一でも異なつていてもよく、水素原子、
アルキル基、フエニル基、トリル基等のアリール
基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基を表
わす。ただし、R′およびR″が水素原子の場合を
除く。)
で示される基のように有機ホスフインを含む有機
基であつてもよい。ただし、R1,R2およびR3が
すべて水素原子である場合を除く。〕
で示されるものであり、例えば、トリフエニルホ
スフイン、トリブチルホスフイン、トリシクロヘ
キシルホスフイン、メチルジフエニルホスフイン
等の第3ホスフイン化合物、ブチルフエニルホス
フイン、ジフエニルホスフイン等の第2ホスフイ
ン化合物、フエニルホスフイン、オクチルホスフ
イン等の第1ホスフイン化合物、およびビス(ジ
フエニルホスフイン)メタン、1,2−ビス(ジ
フエニルホスフイン)エタン等の第3ビスホスフ
イン化合物が挙げられ、これらから成る群より選
ばれる1種もしくは2種以上のものが使用され
る。これらの中でも、アリールホスフイン化合物
を使用することが好ましく、とりわけ、トリフエ
ニルホスフインなどのトリアリールホスフインが
最も好ましい。
有機ホスフイン化合物の配合量は、エポキシ樹
脂及び硬化剤の総量に対して、通常、0.001〜20
重量%、好ましくは0.01〜10重通%である。配合
量が、0.001重量%未満の場合は、添加の効果が
認められず、20重量%を超える場合はエポキシ樹
脂組成物の電気特性が低下するためである。
本発明に使用される有機ケイ素化合物は一分子
中に少くとも1個のカルボキシル基を有する有機
ケイ素化合物であればいかなるものであつてもよ
く、シラン化合物又はシロキサン化合物を使用す
ることが好ましい。このシラン化合物の具体例と
しては、2−トリメチルシリル酢酸、2−トリフ
エニルシリル酢酸、3−トリメチルシリルプロピ
オン酸及び3−トリフエニルシリルプロピオン酸
等が挙げられ、これらから成る群より選ばれる1
種もしくは2種以上のものが使用される。また、
シロキサン化合物としては、有機基、有機ケイ素
基、水素、シラン等から選ばれる基を両末端基と
し(ただし同一でも、異つていてもよい)、主鎖
の構成単位が次式:
(式中、R1〜R4は同一であつても異つていて
もよく、それぞれ炭素数1〜35のアルキル基又は
炭素数6〜35のアリール基を表わし、mは0また
は1以上の整数、l,nはそれぞれ1以上の整数
を表わす)
で示される有機ケイ素化合物が挙げられ、これら
から成る群より選ばれる1種もしくは2種以上の
ものが使用される。
有機ケイ素化合物の配合量は、エポキシ樹脂及
び硬化剤の総量に対して、通常、0.001〜20重量
%、好ましくは0.01〜10重量%である。その理由
は配合量が、0.001重量%未満の場合は添加の効
果が認められず、20重量%を超える場合はエポキ
シ樹脂組成物の耐湿性が低下するためである。
本発明のエポキシ樹脂組成物においては、予
め、カルボキシル基を有する有機ケイ素化合物と
エポキシ樹脂とを加熱して溶融混合することによ
り得られる反応混合物を使用してもよい。この
際、硬化促進剤として有機ホスフイン化合物を添
加配合してもよい。
本発明に使用されるエポキシ樹脂組成物は、上
記した成分の他に、無機質充填剤および各種添加
剤を含むものであつてよい。
上記無機質充填剤としては、例えば、石英ガラ
ス粉末、結晶性シリカ粉末、ガラス繊維、タル
ク、アルミナ粉末、ケイ酸カルシウム粉末、炭酸
カルシウム粉末、硫酸バリウム粉末、マグネシア
粉末等が挙げられ、これらから成る群より選ばれ
る1種もしくは2種以上のものが使用される。こ
れらのうちで、石英ガラス粉末、結晶性シリカ粉
末を用いることが、高純度および低熱膨張係数を
有することから好ましい。
かかる無機質充填剤の配合量は、使用するエポ
キシ樹脂、硬化剤および無機質充填剤の種類によ
つて適宜選択する必要があるが、例えば、トラン
スフア成形に使用する場合には、エポキシ樹脂お
よび硬化剤の総量に対し、重量比で1.5〜4倍程
度が好ましい。また、無機質充填剤の粒径は、適
宜選択して使用すればよく、粒子の粗いものと細
かいものを組み合わせて混合することにより、成
形性を改善することができる。
また、各種添加剤としては、例えば、天然ワツ
クス類、合成ワツクス類、直鎖脂肪酸の金属塩、
酸アミド類、エステル類、パラフイン類等の離型
剤、塩素化パラフイン、ブロムトルエン、ヘキサ
ブロムベンゼン、三酸化アンチモン等の離燃剤、
カーボンブラツク等の着色剤、およびシランカツ
プリング剤等が挙げられ、これらを、目的に応
じ、適宜添加配合したものであつてよい。
以上の組成から成るエポキシ樹脂組成物を、成
形材料として調製するには、通常の方法を用いれ
ばよく、例えば、所定の配合量の原料成分を、ミ
キサー等によつて充分混合後、更に熱ロール等に
より溶融混合処理を施すか、またはニーダー等に
より混合処理を施すことにより、容易にエポキシ
樹脂組成物から成る成形材料を得ることが出来
る。
本発明の樹脂封止型半導体装置は、上記エポキ
シ樹脂組成物から成る成形材料を用いて、例え
ば、IC,LSI、トランジスタ、サイリスタ、ダイ
オード等の半導体装置を封止することにより製造
することができる。かかる封止方法は、一般に採
用されている方法でよく、例えば、低圧トランス
フア成形法、インジエクシヨン成形法、圧縮成形
法、注型法等が挙げられ、なかでも、低圧トラン
スフア成形法を用いることが好ましい。更に、特
殊な封止法である、溶剤型または非溶剤型組成物
を用いて半導体表面を被覆する封止法や、所謂ジ
ヤンクシヨンコーテイングとしての局部的な封止
法によることも可能である。尚、封止樹脂の硬化
に際しては、150℃以上の温度において硬化せし
めることが好ましい。
以下において、実施例を掲げ、本発明を更に詳
しく説明する。
〔発明の実施例〕
製造例
エポキシ当量220のクレゾールノボラツク型エ
ポキシ樹脂(エポキシ樹脂A)1000部とカルボキ
シル当量3500のメチルポリシロキサン30部を混合
し、窒素雰囲気下で150℃に加熱して溶融混合し
た。2時間後に取り出し、冷却して反応混合物を
得た。
実施例 1〜3
エポキシ樹脂としてエポキシ当量220を有する
クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂(エポキシ
樹脂A)及びエポキシ当量290の臭素化エポキシ
ノボラツク樹脂(エポキシ樹脂B)を用い、硬化
剤として分子量800を有するフエノールノボラツ
ク樹脂を用い、有機ホスフイン化合物としてトリ
フエニルホスフインを用い、有機ケイ素化合物と
して2−トリフエニルシリル酢酸及びカルボキシ
ル当量3500のメチルポリシロキサンを用い、並び
に製造例で得た反応混合物を用い、他に、石英ガ
ラス粉末(無機質充填剤)、三酸化アンチモン
(難燃剤)、カルナバワツクス(離型剤)、カーボ
ンブラツク(着色剤)およびγ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン(シランカツプリング
剤)を用いて、表−1に示すような配合(重量
部)でエポキシ樹脂組成物(実施例1〜3)を調
製した。同時に、比較例として、有機ホスフイン
化合物または有機ケイ素化合物を用いなかつたも
の、或いは硬化促進剤としてイミダゾール化合物
(2−メチルイミダゾール)を用いたもの(比較
例1〜3)をそれぞれ調製した。
このようなエポキシ樹脂組成物を微細な粒子に
粉砕して混合し、加熱ロールにより混練して均一
な成形用組成物とした。この組成物の耐湿性及び
高温電気特性を調べるために、次の試験を行つ
た。
この組成物を170℃で2分間トランスフア成形
し、厚さ2mmの円板を得た。この円板を更に180
℃で3時間アフタキユアして測定用試料とした。
上記試料の150℃における体積低抗率を測定した
ところ、実施例1〜3は約3×1014Ω・cmであ
り、比較例1はその1/3、比較例2,3はそれぞ
れその1/50,1/100であつた。
次に上記試料を120℃、2気圧の水蒸気中に50
時間放置した直後の体積抵抗率を室温で測定した
ところ、実施例1〜3は約1×1015Ω・cmであり
比較例1,2,3はそれぞれその1/3,1/100,1/
200であつた。
[Technical Field of the Invention] The present invention relates to a resin-encapsulated semiconductor device using an epoxy resin composition, and more specifically to a highly reliable resin using an epoxy resin composition with excellent moisture resistance and high-temperature electrical properties. The present invention relates to a sealed semiconductor device. [Technical background of the invention and its problems] In recent years, epoxy resin compositions have been used not only as adhesives and paint resins because of their excellent mechanical properties and electrical properties near room temperature. It is also widely used as an electrical insulating material. However, on the other hand, the performance required of electrical insulating materials made of such epoxy resin compositions has become more sophisticated year by year, making it difficult to satisfy the demands with conventional materials. I'm getting used to it. In particular, there is a problem in that when the temperature of electrically insulating materials and the like rises, the electrical properties thereof deteriorate significantly, and improvements are desired. Conventionally, epoxy resins include tertiary amines, imidazole, boron trifluoride monoethylamine complexes,
A method of curing by adding a boron trifluoride triethylamine complex, a boron trifluoride piperidine complex, or the like as a curing catalyst is well known. However, the epoxy resin composition cured by such a method has a drawback in that its electrical properties, particularly at high temperatures, are insufficient. In addition, since such epoxy resin compositions have high hygroscopicity,
When used as an electrical insulating material, etc., it has the disadvantage of causing defects due to corrosion. Conventionally, hermetic sealing using metals, ceramics, etc. has been used as a sealing technology to protect semiconductor elements such as integrated circuits (ICs), large-scale integrated circuits (LSIs), transistors, and diodes from the external atmosphere and mechanical shock. However, recently, due to its economic advantages, resin,
In particular, sealing with thermosetting resin is the mainstream. As such semiconductor encapsulating resins, low-pressure molding epoxy resin compositions that can be used in low-pressure transfer molding methods suitable for mass production are generally widely used. However, conventional resin-encapsulated semiconductor devices obtained by transfer molding an epoxy resin composition consisting of an epoxy resin, a novolac-type phenolic resin hardener, an imidazole hardening accelerator, etc. have the following drawbacks. be. That is, (1) aluminum electrodes etc. deteriorate due to corrosion due to low moisture resistance; (2) electrical properties are poor at high temperatures, and in particular, leakage current increases, resulting in a decline in the functionality of semiconductor elements. , is. Regarding (1) among these, resin-sealed semiconductor devices are sometimes used or stored in a high temperature and high humidity atmosphere, so quality must be guaranteed even under such conditions. As a reliability evaluation test for quality assurance of moisture resistance,
Accelerated evaluation tests have been conducted in which the material is exposed to saturated steam at 85°C or 120°C, but recently, bias application type evaluation tests have also been conducted in which voltage is applied to further increase acceleration. However, in a resin-encapsulated semiconductor device using an epoxy resin composition, since the encapsulating resin has hygroscopic properties, moisture can be absorbed from the external atmosphere through the encapsulating resin layer.
Alternatively, it penetrates into the interior through the interface between the sealing resin and the lead frame and reaches the surface of the semiconductor element. As a result of the action of this moisture and impurities present in the sealing resin, resin-sealed semiconductor devices develop defects due to corrosion of aluminum electrodes, wiring, etc. Further, when a bias voltage is applied, defects due to corrosion of aluminum electrodes and wiring become particularly severe due to its electrochemical action. Next, regarding (2), since resin-sealed semiconductor devices are sometimes used under high-temperature conditions, quality must be guaranteed even under such conditions. The evaluation test for this purpose is 80℃~150℃.
Accelerated tests that evaluate reliability by applying a bias voltage at ℃ are common. In such tests, for example, a phenomenon in which leakage current increases due to channeling occurs, which occurs particularly frequently in devices with a MOS structure where the semiconductor surface is sensitive to external charges, or devices with a PN junction to which a reverse bias is applied. There is. This phenomenon is thought to be caused by an electric field acting on the sealing resin layer that is in contact with the surface of the element to which voltage is applied. Therefore, there has been a strong desire in the industry to develop highly reliable resin-sealed semiconductor devices with excellent moisture resistance and high-temperature electrical properties. [Object of the Invention] An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, that is, to provide a highly reliable resin-sealed semiconductor device with excellent moisture resistance and high-temperature electrical characteristics. [Summary of the Invention] The resin-sealed semiconductor device of the present invention is a resin-sealed semiconductor device in which a semiconductor device is sealed with an epoxy resin composition, in which the epoxy resin composition contains (a) an epoxy resin (b) ) At least one compound selected from the group consisting of epoxy resins having at least two phenolic hydroxyl groups in one molecule and acid anhydrides as a curing agent (c) An organic phosphine compound and (d) a carboxyl group as a curing accelerator. It is characterized by containing an organosilicon compound having the following. The epoxy resin used in the present invention is commonly known and is not particularly limited. For example, bisphenol A type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, glycidyl ether type epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin, glycidylamine type epoxy resin, linear aliphatic epoxy resin, alicyclic type Examples include epoxy resins having two or more epoxy groups in one molecule, such as epoxy resins, heterocyclic epoxy resins, and halogenated epoxy resins. In addition, these epoxy resins may be one or two types.
It may be used in a mixed system of more than one species. More preferred epoxy resins used in the present invention are novolak type epoxy resins having an epoxy equivalent of 170 to 300, such as phenol novolak type epoxy resins, cresol novolak type epoxy resins, halogenated phenol novolak type epoxy resins, etc. can be mentioned. The content of chlorine ions in these epoxy resins is preferably 10 ppm or less, and the content of hydrolyzable chlorine is preferably 0.1% by weight or less.
This is because if this content is out of the above range, defects due to corrosion are likely to occur. The epoxy resin curing agent and/or acid anhydride used as a curing agent in the present invention consists of the following. The curing agent used in the present invention may be any epoxy resin curing agent having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule.
Preference is given to using phenolic resins, polyoxystyrenes or polyhydric phenolic compounds. Specific examples include phenolic resins such as phenol novolac resin, cresol novolac resin, tert-butylphenol novolac resin, nonylphenol novolac resin, novolac type phenolic resin, and cresol type phenolic resin; Oxystyrene; and bisphenol A
and substituted halogen compounds thereof, and one or more compounds selected from the group consisting of these may be used. Among these, novolak type phenolic resin and polyoxystyrene are more preferred. Next, the acid anhydride used as a curing agent is
Any aliphatic, alicyclic or aromatic carboxylic anhydride or substituted carboxylic anhydride thereof may be used. Examples of such acid anhydrides include maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, nadic anhydride (3,6-endomethylene -1,2,3,6-tetrahydrophthalic anhydride), methylnadic anhydride, 3,3',4,4'-
1 selected from the group consisting of benzophenonetetracarboxylic anhydride, tetrabromophthalic anhydride, chlorendic anhydride, etc.
A species or two or more species may be used. It is desirable to select the amount of the curing agent appropriately from the relationship with the epoxy group weight of the epoxy resin.
The equivalent ratio of the phenolic hydroxyl group and/or acid anhydride group to the epoxy group is preferably within the range of 0.5 to 1.5. When the equivalent ratio is out of the above range, the moisture resistance of the resulting epoxy resin composition tends to decrease. The curing accelerator used in the present invention is an organic phosphine compound, and by incorporating such a compound, the moisture resistance and high-temperature electrical properties of the resin-sealed semiconductor device are improved. Such organic phosphine compounds have the following general formula [] [In the formula, R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different and are represented by a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group such as a phenyl group, a tolyl group, a cycloalkyl group such as a cyclohexyl group, etc. represents a group.
Also expression (In the formula, R represents an alkane, R' and
R″ may be the same or different, and R″ may be a hydrogen atom,
It represents an alkyl group, an aryl group such as a phenyl group or a tolyl group, or a cycloalkyl group such as a cyclohexyl group. However , this excludes the case where R ′ and R ″ are hydrogen atoms.) An organic group containing an organic phosphine, such as the group shown by Except in certain cases.] For example, tertiary phosphine compounds such as triphenylphosphine, tributylphosphine, tricyclohexylphosphine, methyldiphenylphosphine, butylphenylphosphine, diphenylphosphine, etc. Secondary phosphine compounds such as Yin, primary phosphine compounds such as phenylphosphine and octylphosphine, and tertiary bisphosphine compounds such as bis(diphenylphosphine)methane and 1,2-bis(diphenylphosphine)ethane. One or more compounds selected from the group consisting of these compounds are used.Among these, it is preferable to use arylphosphine compounds, and especially triarylphosphine compounds such as triphenylphosphine. Phosphine is the most preferred. The amount of the organic phosphine compound is usually 0.001 to 20% based on the total amount of the epoxy resin and curing agent.
% by weight, preferably 0.01 to 10% by weight. This is because if the amount is less than 0.001% by weight, no effect of the addition will be observed, and if it exceeds 20% by weight, the electrical properties of the epoxy resin composition will deteriorate. The organosilicon compound used in the present invention may be any organosilicon compound having at least one carboxyl group in one molecule, and it is preferable to use a silane compound or a siloxane compound. Specific examples of this silane compound include 2-trimethylsilylacetic acid, 2-triphenylsilylacetic acid, 3-trimethylsilylpropionic acid, and 3-triphenylsilylpropionic acid, and 1 selected from the group consisting of these.
A species or two or more species may be used. Also,
The siloxane compound has both terminal groups selected from organic groups, organosilicon groups, hydrogen, silane, etc. (although they may be the same or different), and the main chain structural units are of the following formula: (In the formula, R 1 to R 4 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 35 carbon atoms or an aryl group having 6 to 35 carbon atoms, and m is 0 or 1 or more. Integers, l and n each represent an integer of 1 or more. The amount of the organosilicon compound blended is usually 0.001 to 20% by weight, preferably 0.01 to 10% by weight, based on the total amount of the epoxy resin and curing agent. The reason for this is that if the amount is less than 0.001% by weight, no effect of addition will be observed, and if it exceeds 20% by weight, the moisture resistance of the epoxy resin composition will decrease. In the epoxy resin composition of the present invention, a reaction mixture obtained by heating and melt-mixing an organosilicon compound having a carboxyl group and an epoxy resin may be used. At this time, an organic phosphine compound may be added and blended as a curing accelerator. The epoxy resin composition used in the present invention may contain an inorganic filler and various additives in addition to the above-mentioned components. Examples of the inorganic filler include quartz glass powder, crystalline silica powder, glass fiber, talc, alumina powder, calcium silicate powder, calcium carbonate powder, barium sulfate powder, magnesia powder, etc., and a group consisting of these. One or more selected types are used. Among these, it is preferable to use quartz glass powder and crystalline silica powder because they have high purity and a low coefficient of thermal expansion. The blending amount of such an inorganic filler needs to be appropriately selected depending on the type of epoxy resin, curing agent, and inorganic filler used. For example, when used for transfer molding, the amount of the epoxy resin and curing agent The weight ratio is preferably about 1.5 to 4 times the total amount. Further, the particle size of the inorganic filler may be appropriately selected and used, and moldability can be improved by mixing a combination of coarse particles and fine particles. In addition, various additives include, for example, natural waxes, synthetic waxes, metal salts of straight chain fatty acids,
Mold release agents such as acid amides, esters, paraffins, flame release agents such as chlorinated paraffin, bromotoluene, hexabromobenzene, antimony trioxide,
Coloring agents such as carbon black, silane coupling agents, etc. may be included, and these may be appropriately added and blended depending on the purpose. In order to prepare the epoxy resin composition having the above composition as a molding material, a normal method may be used. For example, after mixing the raw ingredients in a predetermined amount with a mixer etc., A molding material made of an epoxy resin composition can be easily obtained by melt-mixing using a kneader or the like. The resin-sealed semiconductor device of the present invention can be manufactured by encapsulating semiconductor devices such as ICs, LSIs, transistors, thyristors, and diodes using a molding material made of the epoxy resin composition. . Such a sealing method may be a commonly employed method, such as a low-pressure transfer molding method, an injection molding method, a compression molding method, a casting method, etc. Among them, it is preferable to use a low-pressure transfer molding method. is preferred. Furthermore, it is also possible to use a special sealing method in which the semiconductor surface is coated with a solvent-based or non-solvent-based composition, or a local sealing method as so-called juncture coating. In addition, when curing the sealing resin, it is preferable to cure it at a temperature of 150° C. or higher. In the following, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. [Embodiments of the invention] Production example: 1000 parts of cresol novolak type epoxy resin (epoxy resin A) with an epoxy equivalent of 220 and 30 parts of methylpolysiloxane with a carboxyl equivalent of 3500 are mixed and heated to 150°C under a nitrogen atmosphere to melt. Mixed. After 2 hours, it was taken out and cooled to obtain a reaction mixture. Examples 1 to 3 A cresol novolac type epoxy resin (epoxy resin A) having an epoxy equivalent of 220 and a brominated epoxy novolac resin (epoxy resin B) having an epoxy equivalent of 290 are used as the epoxy resin, and a molecular weight of 800 as the curing agent. Using a phenol novolac resin, using triphenylphosphine as an organic phosphine compound, using 2-triphenylsilylacetic acid and methylpolysiloxane with a carboxyl equivalent of 3500 as an organic silicon compound, and using the reaction mixture obtained in the production example, In addition, quartz glass powder (inorganic filler), antimony trioxide (flame retardant), carnauba wax (mold release agent), carbon black (coloring agent), and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (silane coupling agent) ), epoxy resin compositions (Examples 1 to 3) were prepared with the formulations (parts by weight) shown in Table 1. At the same time, as comparative examples, those without using an organic phosphine compound or an organic silicon compound, or those using an imidazole compound (2-methylimidazole) as a curing accelerator (Comparative Examples 1 to 3) were prepared, respectively. Such an epoxy resin composition was ground into fine particles, mixed, and kneaded using heated rolls to obtain a uniform molding composition. The following tests were conducted to examine the moisture resistance and high temperature electrical properties of this composition. This composition was transfer molded at 170° C. for 2 minutes to obtain a disk with a thickness of 2 mm. Add this disk to 180 more
After curing at ℃ for 3 hours, it was used as a sample for measurement.
When the volume resistivity of the above samples was measured at 150°C, Examples 1 to 3 were approximately 3×10 14 Ωcm, Comparative Example 1 was 1/3 of that, and Comparative Examples 2 and 3 were 1/3 of that. It was /50, 1/100. Next, the above sample was placed in water vapor at 120℃ and 2 atmospheres for 50 minutes.
When the volume resistivity of Examples 1 to 3 was measured at room temperature immediately after being left for a period of time, it was approximately 1×10 15 Ω・cm, and that of Comparative Examples 1, 2, and 3 was 1/3, 1/100, and 1, respectively. /
It was 200.
【表】【table】
【表】
上記成形用組成物を用いて、トランスフア成形
を行ない、MOS型集積回路を樹脂封止した。封
止は、高周波予熱器で90℃に加熱した成形材料を
175℃で2分間モールドし、更に、180℃で3時間
アフタキユアすることにより行なつた。
上記方法により、それぞれのエポキシ樹脂組成
物を用いて、100個宛樹脂封止型半導体装置を作
製し、次の試験を行なつた。
(1) 耐湿試験(バイアスPCT):120℃、2気圧
の水蒸気中において10V印加し、腐食によりア
ルミニウム配線の断線が発生した不良品の累積
不良率(%)を経時的に調べた。
(2) MOS−BT試験:100℃のオーブン中におい
て、オフセツトゲートMOS FET回路にドレ
イン電圧5V、オフセツトゲート電圧5Vを印加
して、リーク電流値が初期値の100倍以上に増
加した時点を不良と見做し、発生した不良品の
累積不良率(%)を経時的に調べた。
耐湿試験の結果を表−2に、高温電気特性を調
べるためのMOS−BT試験の結果を表−3にそれ
ぞれ示す。[Table] Using the above molding composition, transfer molding was performed to resin-seal a MOS type integrated circuit. For sealing, the molding material is heated to 90℃ using a high-frequency preheater.
This was done by molding at 175°C for 2 minutes and then after-curing at 180°C for 3 hours. According to the above method, 100 resin-sealed semiconductor devices were manufactured using each epoxy resin composition, and the following tests were conducted. (1) Moisture resistance test (bias PCT): 10V was applied in water vapor at 120°C and 2 atm, and the cumulative failure rate (%) of defective products in which aluminum wiring broke due to corrosion was investigated over time. (2) MOS-BT test: Apply a drain voltage of 5V and an offset gate voltage of 5V to the offset gate MOS FET circuit in an oven at 100℃, and when the leakage current value increases to more than 100 times the initial value. were considered to be defective, and the cumulative defective rate (%) of defective products that occurred was investigated over time. Table 2 shows the results of the moisture resistance test, and Table 3 shows the results of the MOS-BT test to investigate high-temperature electrical characteristics.
【表】【table】
以上詳述したように、本発明の樹脂封止型半導
体装置は、耐湿性及び高温電気特性に優れ、従来
のものに比べ格段に高信頼性であり、その工業的
価値は大である。
As described in detail above, the resin-sealed semiconductor device of the present invention has excellent moisture resistance and high-temperature electrical properties, and is much more reliable than conventional devices, and has great industrial value.
Claims (1)
成る樹脂封止型半導体装置において、エポキシ樹
脂組成物が、 (a) エポキシ樹脂 (b) 硬化剤として1分子中に少なくとも2個のフ
エノール性水酸基を有するエポキシ樹脂硬化剤
及び酸無水物からなる群より選ばれる少なくと
も1種の化合物 (c) 硬化促進剤として有機ホスフイン化合物及び (d) カルボキシル基を有する有機ケイ素化合物を
含むことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 2 エポキシ樹脂が、エポキシ当量170〜300のノ
ボラツク型エポキシ樹脂である特許請求の範囲第
1項記載の樹脂封止型半導体装置。 3 エポキシ樹脂硬化剤が、ノボラツク型フエノ
ール樹脂である特許請求の範囲第1項記載の樹脂
封止型半導体装置。 4 有機ケイ素化合物が、カルボキシル基を有す
るポリシロキサン化合物及び/又はカルボキシル
基を有するシラン化合物である特許請求の範囲第
1項記載の樹脂封止型半導体装置。 5 エポキシ樹脂と有機ケイ素化合物との反応混
合物を使用する特許請求の範囲第1項記載の樹脂
封止型半導体装置。[Scope of Claims] 1. A resin-encapsulated semiconductor device formed by encapsulating a semiconductor device with an epoxy resin composition, wherein the epoxy resin composition contains (a) an epoxy resin, and (b) at least one curing agent in one molecule. At least one compound selected from the group consisting of an epoxy resin curing agent having two phenolic hydroxyl groups and an acid anhydride; (c) containing an organophosphine compound as a curing accelerator; and (d) an organosilicon compound having a carboxyl group. A resin-sealed semiconductor device characterized by: 2. The resin-sealed semiconductor device according to claim 1, wherein the epoxy resin is a novolak type epoxy resin having an epoxy equivalent of 170 to 300. 3. The resin-sealed semiconductor device according to claim 1, wherein the epoxy resin curing agent is a novolac type phenolic resin. 4. The resin-sealed semiconductor device according to claim 1, wherein the organosilicon compound is a polysiloxane compound having a carboxyl group and/or a silane compound having a carboxyl group. 5. The resin-sealed semiconductor device according to claim 1, which uses a reaction mixture of an epoxy resin and an organosilicon compound.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17699583A JPS6069130A (en) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | Epoxy resin composition and resin-sealed semiconductor device sealed therewith |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17699583A JPS6069130A (en) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | Epoxy resin composition and resin-sealed semiconductor device sealed therewith |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6069130A JPS6069130A (en) | 1985-04-19 |
| JPH0549696B2 true JPH0549696B2 (en) | 1993-07-27 |
Family
ID=16023337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17699583A Granted JPS6069130A (en) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | Epoxy resin composition and resin-sealed semiconductor device sealed therewith |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6069130A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06286815A (en) * | 1993-04-05 | 1994-10-11 | Hitachi Zosen Corp | 3D storage facility |
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Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4412281A (en) * | 1980-07-11 | 1983-10-25 | Raytheon Company | Distributed signal processing system |
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| JPS6011973B2 (en) * | 1981-10-21 | 1985-03-29 | ト−レ・シリコ−ン株式会社 | Epoxy resin composition for molding |
-
1983
- 1983-09-27 JP JP17699583A patent/JPS6069130A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6069130A (en) | 1985-04-19 |
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