JPH0749465B2 - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置Info
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- JPH0749465B2 JPH0749465B2 JP62010003A JP1000387A JPH0749465B2 JP H0749465 B2 JPH0749465 B2 JP H0749465B2 JP 62010003 A JP62010003 A JP 62010003A JP 1000387 A JP1000387 A JP 1000387A JP H0749465 B2 JPH0749465 B2 JP H0749465B2
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- JP
- Japan
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- epoxy resin
- resin
- semiconductor device
- silicon nitride
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- 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 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、特に高熱伝導性かつ高信頼性のエポキシ樹
脂組成物を用いた樹脂封止型半導体装置に関する。
装置に関し、特に高熱伝導性かつ高信頼性のエポキシ樹
脂組成物を用いた樹脂封止型半導体装置に関する。
（従来の技術） エポキシ樹脂組成物は集積回路（IC）、大規模集積回路
（LSI）、トラジスタなどの半導体デバイスや電子部品
その他の部品を封止するために広く用いられている。
（LSI）、トラジスタなどの半導体デバイスや電子部品
その他の部品を封止するために広く用いられている。
エポキシ樹脂組成物で発熱性の半導体デバイスや、電子
部品等を封止した場合に、内部に発生した熱を効果的に
外部に発散させる必要があり、そのために高熱伝導性の
封止用エポキシ樹脂組成物が求められている。特に最近
では、半導体素子の大容量化、高集積化に伴って熱伝導
率が100×10-4cal/cmS℃を超える封止樹脂が要求されて
いるがシリカを充てん剤として用いた従来の封止樹脂で
は60×10-4cal/cmS℃が限界であった。
部品等を封止した場合に、内部に発生した熱を効果的に
外部に発散させる必要があり、そのために高熱伝導性の
封止用エポキシ樹脂組成物が求められている。特に最近
では、半導体素子の大容量化、高集積化に伴って熱伝導
率が100×10-4cal/cmS℃を超える封止樹脂が要求されて
いるがシリカを充てん剤として用いた従来の封止樹脂で
は60×10-4cal/cmS℃が限界であった。
シリカより熱伝導率の高い窒化ケイ素をエポキシ樹脂の
充てん剤として用いる技術は公知である（特開昭58−76
456、特開昭61−101522など）が、従来知られている技
術では樹脂組成物の熱伝導率を100×10-4cal/cmS℃以上
にすることは困難であった。
充てん剤として用いる技術は公知である（特開昭58−76
456、特開昭61−101522など）が、従来知られている技
術では樹脂組成物の熱伝導率を100×10-4cal/cmS℃以上
にすることは困難であった。
また、信頼性の点でも、窒化ケイ素を用いた従来の樹脂
組成物は不充分であり、改良が求められていた。信頼性
に関する主な問題点としては、樹脂封止された半導体デ
バイスの素子とリードを接続する細いボンディングワイ
ヤが高温と低温に繰返し曝されると封止樹脂の応力を受
けて切断される問題（耐熱サイクル特性）と素子表面の
アルミニウム電極が高温高湿雰囲気下で封止樹脂を通っ
て浸入した水分により腐食される問題（耐湿性）があ
る。
組成物は不充分であり、改良が求められていた。信頼性
に関する主な問題点としては、樹脂封止された半導体デ
バイスの素子とリードを接続する細いボンディングワイ
ヤが高温と低温に繰返し曝されると封止樹脂の応力を受
けて切断される問題（耐熱サイクル特性）と素子表面の
アルミニウム電極が高温高湿雰囲気下で封止樹脂を通っ
て浸入した水分により腐食される問題（耐湿性）があ
る。
（発明が解決しようとする問題点） 従来のエポキシ樹脂組成物は熱伝導性が充分に高くなら
ず、耐熱サイクル特性、耐湿性などの信頼性が劣るとい
う問題点があった。
ず、耐熱サイクル特性、耐湿性などの信頼性が劣るとい
う問題点があった。
本発明は以上のような問題点に鑑みなされたものであ
り、高熱伝導性かつ高信頼性のエポキシ樹脂組成物を用
いた樹脂封止型半導体装置を提供することを目的とす
る。
り、高熱伝導性かつ高信頼性のエポキシ樹脂組成物を用
いた樹脂封止型半導体装置を提供することを目的とす
る。
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために種々検討した結果、充填剤と
して特定の粒度分布を持つβ型結晶構造の窒化ケイ素粉
体を使用し、更に有機ホスフィンおよび／または有機ホ
スフィンオキシドを用いた時に限って高熱伝導性かつ高
信頼性のエポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封止型半導体
装置が得られることを見出した。
して特定の粒度分布を持つβ型結晶構造の窒化ケイ素粉
体を使用し、更に有機ホスフィンおよび／または有機ホ
スフィンオキシドを用いた時に限って高熱伝導性かつ高
信頼性のエポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封止型半導体
装置が得られることを見出した。
すなわち、本発明は、半導体デバイスが （ａ）エポキシ樹脂、 （ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有す
る硬化剤、 （ｃ）粒径15μｍ以下の粒子が50重量％以下、 粒径200μｍ以上の粒子が20重量％以下で重量平均粒径
が15〜100μｍのβ型窒化ケイ素粉体および （ｄ）有機ホスフィンおよび／または有機ホスフィンオ
キシドを含むエポキシ樹脂組成物によって封止されてな
ることを特徴とする樹脂封止型半導体装置である。
る硬化剤、 （ｃ）粒径15μｍ以下の粒子が50重量％以下、 粒径200μｍ以上の粒子が20重量％以下で重量平均粒径
が15〜100μｍのβ型窒化ケイ素粉体および （ｄ）有機ホスフィンおよび／または有機ホスフィンオ
キシドを含むエポキシ樹脂組成物によって封止されてな
ることを特徴とする樹脂封止型半導体装置である。
上記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。例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂などのグリシ
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、ヘロゲン化エポキシ樹脂など１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。し
かして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。更に好ましいエポキシ樹脂は、エ
ポキシ当量170〜300のノボラック型エポキシ樹脂であっ
て、たとえばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂などである。これらエポ
キシ樹脂は、塩素イオンの含有量が10ppm以下、加水分
解性塩素の含有量が0.1重量％以下のものが望ましい。
その理由は10ppmを越える塩素イオンあるいは0.1重量％
を越える加水分解性塩素が含まれると、封止された半導
体素子のアルミニウム電極が腐食されやすくなるためで
ある。
限定されない。例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂などのグリシ
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、ヘロゲン化エポキシ樹脂など１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。し
かして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。更に好ましいエポキシ樹脂は、エ
ポキシ当量170〜300のノボラック型エポキシ樹脂であっ
て、たとえばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂などである。これらエポ
キシ樹脂は、塩素イオンの含有量が10ppm以下、加水分
解性塩素の含有量が0.1重量％以下のものが望ましい。
その理由は10ppmを越える塩素イオンあるいは0.1重量％
を越える加水分解性塩素が含まれると、封止された半導
体素子のアルミニウム電極が腐食されやすくなるためで
ある。
本発明において用いられる１分子中に２個以上のフェノ
ール性水酸基を有する硬化剤とは、フェノール樹脂、ポ
リオキシスチレン、フェノールアラルキル樹脂および多
価フェノール化合物であって、具体的に例示すると、フ
ェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、
tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノ
ールノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹
脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレ
ンなどのポリオキシスチレン、ビスフェノールＡ等およ
びこれらの化合物のハロゲン化物等である。これらの中
でもノボラック型フェノール樹脂フェノールアラルキル
樹脂およびポリオキシスチレンが最も好ましい。またこ
れらの硬化剤は１種もしくは２種以上の混合系で使用す
ることができる。
ール性水酸基を有する硬化剤とは、フェノール樹脂、ポ
リオキシスチレン、フェノールアラルキル樹脂および多
価フェノール化合物であって、具体的に例示すると、フ
ェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、
tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノ
ールノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹
脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレ
ンなどのポリオキシスチレン、ビスフェノールＡ等およ
びこれらの化合物のハロゲン化物等である。これらの中
でもノボラック型フェノール樹脂フェノールアラルキル
樹脂およびポリオキシスチレンが最も好ましい。またこ
れらの硬化剤は１種もしくは２種以上の混合系で使用す
ることができる。
エポキシ樹脂と上記硬化剤の配合比については、硬化剤
のフェノール性水酸基数とエポキシ樹脂のエポキシ基数
の比（フェノール性水酸基数／エポキシ基数）が0.5〜
1.5の範囲内にあるように配合することが望ましい。そ
の理由は上記範囲外では反応が充分におこりにくくな
り、硬化物の特性が劣化しやすくなるためである。
のフェノール性水酸基数とエポキシ樹脂のエポキシ基数
の比（フェノール性水酸基数／エポキシ基数）が0.5〜
1.5の範囲内にあるように配合することが望ましい。そ
の理由は上記範囲外では反応が充分におこりにくくな
り、硬化物の特性が劣化しやすくなるためである。
本発明において用いられる窒化ケイ素は、粒径15μｍ以
下の粒子が50重量％以下、粒径200μｍ以上の粒子が20
重量％以下で重量平均粒径が15〜100μｍのβ型窒化ケ
イ素粉体である。
下の粒子が50重量％以下、粒径200μｍ以上の粒子が20
重量％以下で重量平均粒径が15〜100μｍのβ型窒化ケ
イ素粉体である。
粒径15μｍ以下の粒子が50重量％を越える場合、あるい
は重量平均粒径が15μｍ未満の場合には、エポキシ樹脂
組成物の熱伝導率、電気特性および信頼性が低下する、
流動性が悪い、充てん性が悪いなどの欠点があり、充分
な特性が得られない。また粒径200μｍ以上の粒子が20
重量％を超える場合、 あるいは重量平均粒径が100μｍを超える場合は、エポ
キシ樹脂組成物の熱伝導率、電気特性および信頼性が低
下する、トランスファ成形でゲート詰りによる成形不良
が発生する、充てん性が悪いなどの欠点があり、充分な
特性が得られない。
は重量平均粒径が15μｍ未満の場合には、エポキシ樹脂
組成物の熱伝導率、電気特性および信頼性が低下する、
流動性が悪い、充てん性が悪いなどの欠点があり、充分
な特性が得られない。また粒径200μｍ以上の粒子が20
重量％を超える場合、 あるいは重量平均粒径が100μｍを超える場合は、エポ
キシ樹脂組成物の熱伝導率、電気特性および信頼性が低
下する、トランスファ成形でゲート詰りによる成形不良
が発生する、充てん性が悪いなどの欠点があり、充分な
特性が得られない。
窒化ケイ素の結晶構造としてα型とβ型が知られている
が、本発明で用いられるものはβ型に限られ、α型では
本発明の効果が充分に得られない。
が、本発明で用いられるものはβ型に限られ、α型では
本発明の効果が充分に得られない。
工業的には純粋のα型、β型の結晶を得ることは困難
で、一般的にはα相とβ相が混在しているが、β型の割
合がα型に比べ充分に大きければβ型の効果が得られ、
実質的にβ型とみなすことができる。β型結晶の含有率
をβ型結晶として表わすと、β率が80％以上であれば本
発明のβ型窒化ケイ素とみなすことができる。更に好ま
しいのはβ率90％以上の窒化ケイ素である。
で、一般的にはα相とβ相が混在しているが、β型の割
合がα型に比べ充分に大きければβ型の効果が得られ、
実質的にβ型とみなすことができる。β型結晶の含有率
をβ型結晶として表わすと、β率が80％以上であれば本
発明のβ型窒化ケイ素とみなすことができる。更に好ま
しいのはβ率90％以上の窒化ケイ素である。
窒化ケイ素粉体はシランカップリング剤その他の表面処
理剤で処理することによって、エポキシ樹脂への充てん
性が改善でき、また得られたエポキシ樹脂組成物の特性
も改善できる。
理剤で処理することによって、エポキシ樹脂への充てん
性が改善でき、また得られたエポキシ樹脂組成物の特性
も改善できる。
他の充てん剤、たとえば溶融シリカ、結晶性シリカ、ガ
ラス繊維、タルク、アルミナ、ケイ酸カルシウム、炭酸
カルシウム、硫酸バリウム、マグネシア等を添加配合し
てもよい。なかでも溶融シリカ、結晶性シリカは高純度
で熱膨脹率が小さいため、好ましい。
ラス繊維、タルク、アルミナ、ケイ酸カルシウム、炭酸
カルシウム、硫酸バリウム、マグネシア等を添加配合し
てもよい。なかでも溶融シリカ、結晶性シリカは高純度
で熱膨脹率が小さいため、好ましい。
本発明において硬化促進剤として有機ホスフィンおよび
／または有機ホスフィンオキシドが用いられる。有機ホ
スフィンとしては、式［Ｉ］ においてR1〜R3がすべて有機基である第３ホスフィン化
合物、R3のみ水素である第２ホスフィン化合物、R2,R3
がともに水素である第１ホスフィン化合物がある。具体
的にはトリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィ
ン、トリシクロヘキシルホスフィン、メチルジフェニル
ホスフィン、ブチルフェニルホスフィン、ジフェニルホ
スフィン、フェニルホスフィン、オクチルホスフィンな
どである。またR1が有機ホスフィンを含む有機基であっ
てもよい。たとえは1,2−ビス（ジフェニルホスフィ
ノ）エタン、ビス（ジフェニルホスフィノ）メタンなど
である。
／または有機ホスフィンオキシドが用いられる。有機ホ
スフィンとしては、式［Ｉ］ においてR1〜R3がすべて有機基である第３ホスフィン化
合物、R3のみ水素である第２ホスフィン化合物、R2,R3
がともに水素である第１ホスフィン化合物がある。具体
的にはトリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィ
ン、トリシクロヘキシルホスフィン、メチルジフェニル
ホスフィン、ブチルフェニルホスフィン、ジフェニルホ
スフィン、フェニルホスフィン、オクチルホスフィンな
どである。またR1が有機ホスフィンを含む有機基であっ
てもよい。たとえは1,2−ビス（ジフェニルホスフィ
ノ）エタン、ビス（ジフェニルホスフィノ）メタンなど
である。
これらの中でもアリールホスフィン化合物が好ましく、
特にトリフェニルホスフィン、1,2−ビス（ジフェニル
ホスフィノ）エタン、ビス（ジフェニルホスフィノ）メ
タンなどが最も好ましい。またこれらの有機ホスフィン
１種もしくは２種以上の混合系で用いてもよい。しかし
て、この有機ホスフィン配合量は一般に樹脂分（エポキ
シ樹脂と硬化剤）の0.01〜20重量％の範囲内でよいが特
に好ましい特性は0.01〜５重量％の範囲内で得られる。
特にトリフェニルホスフィン、1,2−ビス（ジフェニル
ホスフィノ）エタン、ビス（ジフェニルホスフィノ）メ
タンなどが最も好ましい。またこれらの有機ホスフィン
１種もしくは２種以上の混合系で用いてもよい。しかし
て、この有機ホスフィン配合量は一般に樹脂分（エポキ
シ樹脂と硬化剤）の0.01〜20重量％の範囲内でよいが特
に好ましい特性は0.01〜５重量％の範囲内で得られる。
有機ホスフィンオキシドとしては式［II］ において、R1は有機基の中から選ばれ、R2,R3は有機基
または水素から選ばれる化合物が挙げられる。有機基と
はアルキル基、アリール基、シクロアルキル基、アルカ
リル基、アラルキル基などの炭化水素基およびそれらの
誘導体の総称である。
または水素から選ばれる化合物が挙げられる。有機基と
はアルキル基、アリール基、シクロアルキル基、アルカ
リル基、アラルキル基などの炭化水素基およびそれらの
誘導体の総称である。
具体的に例示するとトリフェニルホスフィンオキシド、
トリス（メチルフェニル）ホスフィンオキシド、トリベ
ンジルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオ
キシド、トリシクロヘキシルホスフィンオキシド、ジフ
ェニルエチルホスフィンオキシド、フェニルジメチルホ
スフィンオキシド、ジフェニルホスフィンオキシド、ジ
ヘキシルホスフィンオキシド、フェニルホスフィンオキ
シド、ヘプタデシルホスフィンオキシド、トリス（クロ
ロフェニル）ホスフィンオキシド、ブロモフェニルジフ
ェニルホスフィンオキシド、トリス（ヒドロキシフェニ
ル）ホスフィンオキシド、トリス（メトキシフェニル）
ホスフィンオキシドなどが挙げられる。有機ホスフィン
オキシドの配合量は樹脂分の0.01〜20重量％の範囲が好
ましい。有機ホスフィンと有機ホスフィンオキシドは単
独で使用しても併用してもよい。
トリス（メチルフェニル）ホスフィンオキシド、トリベ
ンジルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオ
キシド、トリシクロヘキシルホスフィンオキシド、ジフ
ェニルエチルホスフィンオキシド、フェニルジメチルホ
スフィンオキシド、ジフェニルホスフィンオキシド、ジ
ヘキシルホスフィンオキシド、フェニルホスフィンオキ
シド、ヘプタデシルホスフィンオキシド、トリス（クロ
ロフェニル）ホスフィンオキシド、ブロモフェニルジフ
ェニルホスフィンオキシド、トリス（ヒドロキシフェニ
ル）ホスフィンオキシド、トリス（メトキシフェニル）
ホスフィンオキシドなどが挙げられる。有機ホスフィン
オキシドの配合量は樹脂分の0.01〜20重量％の範囲が好
ましい。有機ホスフィンと有機ホスフィンオキシドは単
独で使用しても併用してもよい。
本発明に用いるエポキシ樹脂組成物には、更に必要に応
じて、他の添加剤、例えば天然ワックス類、合成ワック
ス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド類、エステル類も
しくはパラフィン類などの離型剤、塩素化パラフィン、
プロムトルエン、ヘキサプロベンゼン、三酸化アンニモ
ンなどの難燃剤、カーボンブラック酸化チタンなどの顔
料または染料などを適宜添加配合しても差支えない。上
述したエポキシ樹脂組成物を成形材料として調製する場
合の一般的な方法は、所定の組成比に選んだ原料成分を
例えばミキサーによって充分混合後、さらに熱ロールに
より溶融混合処理、またはニーダーなどによる混合処理
を加えることにより容易にエポキシ樹脂成形材料を得る
ことができる。
じて、他の添加剤、例えば天然ワックス類、合成ワック
ス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド類、エステル類も
しくはパラフィン類などの離型剤、塩素化パラフィン、
プロムトルエン、ヘキサプロベンゼン、三酸化アンニモ
ンなどの難燃剤、カーボンブラック酸化チタンなどの顔
料または染料などを適宜添加配合しても差支えない。上
述したエポキシ樹脂組成物を成形材料として調製する場
合の一般的な方法は、所定の組成比に選んだ原料成分を
例えばミキサーによって充分混合後、さらに熱ロールに
より溶融混合処理、またはニーダーなどによる混合処理
を加えることにより容易にエポキシ樹脂成形材料を得る
ことができる。
本発明の樹脂封止型半導体装置は、上記エポキシ樹脂組
成物を用いて半導体装置を封止することにより容易に製
造することができる。封止の最も一般的な方法としては
低圧トランスファ成形法があるが、インジェクション成
形、圧縮成形、注型などによる封止も可能である。エポ
キシ樹脂組成物は封止の際に加熱して硬化させ、最終的
にはこの組成物の硬化物によって封止された樹脂封止型
半導体装置を得ることができる。硬化に際しては150℃
以上に加熱することが望ましい。
成物を用いて半導体装置を封止することにより容易に製
造することができる。封止の最も一般的な方法としては
低圧トランスファ成形法があるが、インジェクション成
形、圧縮成形、注型などによる封止も可能である。エポ
キシ樹脂組成物は封止の際に加熱して硬化させ、最終的
にはこの組成物の硬化物によって封止された樹脂封止型
半導体装置を得ることができる。硬化に際しては150℃
以上に加熱することが望ましい。
（作 用） 本発明において用いられる粒径15μｍ以下の粒子が50重
量％以下、粒径200μｍ以上の粒子が20重量％以下で重
量平均粒径15〜100μｍのβ型窒化ケイ素粉体はエポキ
シ樹脂に対する充てん性が良く、流動性を損わずに高密
度充てん可能で、高い熱伝導率のエポキシ樹脂組成物が
得られる。たとえば、重量平均粒径７〜10μｍの窒化ケ
イ素粉体を充てん剤に使用し、本発明と同一条件で調製
したエポキシ樹脂組成物に比較すると本発明の組成物の
熱伝導率が２倍近く高い。このように窒化ケイ素粉体を
エポキシ樹脂組成物の充てん剤として用いた時に、粉体
の粉度分布をわずかに変えることによって熱伝導率が著
しく改善できること、そして本発明の規定する範囲が特
に好ましい熱伝導率を与えることは従来全く知られてい
ず、また予想することもできなかった。
量％以下、粒径200μｍ以上の粒子が20重量％以下で重
量平均粒径15〜100μｍのβ型窒化ケイ素粉体はエポキ
シ樹脂に対する充てん性が良く、流動性を損わずに高密
度充てん可能で、高い熱伝導率のエポキシ樹脂組成物が
得られる。たとえば、重量平均粒径７〜10μｍの窒化ケ
イ素粉体を充てん剤に使用し、本発明と同一条件で調製
したエポキシ樹脂組成物に比較すると本発明の組成物の
熱伝導率が２倍近く高い。このように窒化ケイ素粉体を
エポキシ樹脂組成物の充てん剤として用いた時に、粉体
の粉度分布をわずかに変えることによって熱伝導率が著
しく改善できること、そして本発明の規定する範囲が特
に好ましい熱伝導率を与えることは従来全く知られてい
ず、また予想することもできなかった。
更に上記窒化ケイ素粉体と有機ホスフィンおよび／また
は有機ホスフィンオキシドを組み合せて用いると、耐熱
サイクル特性、耐湿性などの信頼性が著しく向上するこ
とがわかった。それに対し窒化ケイ素と他の触媒（第３
アミンやイミダゾールなど）を組み合せても、他の充て
ん剤（シリカやアルミナなど）と有機ホスフィンおよび
／または有機ホスフィンオキシドを組み合せても上記効
果は得られない。
は有機ホスフィンオキシドを組み合せて用いると、耐熱
サイクル特性、耐湿性などの信頼性が著しく向上するこ
とがわかった。それに対し窒化ケイ素と他の触媒（第３
アミンやイミダゾールなど）を組み合せても、他の充て
ん剤（シリカやアルミナなど）と有機ホスフィンおよび
／または有機ホスフィンオキシドを組み合せても上記効
果は得られない。
上記窒化ケイ素粉体と有機ホスフィンおよび／または有
機ホスフィンオキシドを組み合せた時に耐熱サイクル特
性などの信頼性が著しく向上することに関しては、従来
全く知られていず、また従来技術から予想することもで
きなかった。
機ホスフィンオキシドを組み合せた時に耐熱サイクル特
性などの信頼性が著しく向上することに関しては、従来
全く知られていず、また従来技術から予想することもで
きなかった。
（実施例） 実施例１〜５ エポキシ当量200のクルゾールノボラック型エポキシ樹
脂（エポキシ樹脂Ａ）、エポキシ当量400の臭素化ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ樹脂Ｂ）、水酸
基当量107のフェノールノボラック樹脂硬化剤、充填剤
としてβ率95％で粒径15μｍ以下の粒子が30重量％、粒
径200μｍ以上の粒子が0.1重量％、重量平均粒径40μｍ
の窒化ケイ素粉体（窒化ケイ素Ａ）、粒径15μｍ以下の
粒子が40重量％、粒径200μｍ以上の粒子が５重量％、
重量平均粒径25μｍの窒化ケイ素粉体（窒化ケイ素
Ｂ）、粒径15μｍ以下の粒子が15重量％、粒径200μｍ
以上の粒子が10重量％、重量平均粒径70μｍの窒化ケイ
素粉体（窒化ケイ素Ｃ）、β率90％で粒径15μｍ以下の
粒子が30重量％、粒径200μｍ以上の粒子が0.5重量％、
重量平均粒径30μｍの窒化ケイ素粉体（窒化ケイ素
Ｄ）、重量平均粒径20μｍの結晶性シリカ粉体、硬化促
進剤としてトリフェニルホスフィン、トリフェニルホス
フィンオキシド、難燃剤として三酸化アンチモン、離型
剤としてカルナバワックス、着色剤としてカーボンブラ
ック、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシランを第１表に示す組成（重量
部）に選んだ。これらの組成物をミキサーにより混合、
加熱ロールによる混練を行うことにより、５種のトラン
スファ成形材料を調製した。
脂（エポキシ樹脂Ａ）、エポキシ当量400の臭素化ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ樹脂Ｂ）、水酸
基当量107のフェノールノボラック樹脂硬化剤、充填剤
としてβ率95％で粒径15μｍ以下の粒子が30重量％、粒
径200μｍ以上の粒子が0.1重量％、重量平均粒径40μｍ
の窒化ケイ素粉体（窒化ケイ素Ａ）、粒径15μｍ以下の
粒子が40重量％、粒径200μｍ以上の粒子が５重量％、
重量平均粒径25μｍの窒化ケイ素粉体（窒化ケイ素
Ｂ）、粒径15μｍ以下の粒子が15重量％、粒径200μｍ
以上の粒子が10重量％、重量平均粒径70μｍの窒化ケイ
素粉体（窒化ケイ素Ｃ）、β率90％で粒径15μｍ以下の
粒子が30重量％、粒径200μｍ以上の粒子が0.5重量％、
重量平均粒径30μｍの窒化ケイ素粉体（窒化ケイ素
Ｄ）、重量平均粒径20μｍの結晶性シリカ粉体、硬化促
進剤としてトリフェニルホスフィン、トリフェニルホス
フィンオキシド、難燃剤として三酸化アンチモン、離型
剤としてカルナバワックス、着色剤としてカーボンブラ
ック、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシランを第１表に示す組成（重量
部）に選んだ。これらの組成物をミキサーにより混合、
加熱ロールによる混練を行うことにより、５種のトラン
スファ成形材料を調製した。
比較例１〜12 実施例で用いた原材料の他に、充填剤としてβ率95％の
窒化ケイ素で、重量平均粒径７μｍの粉体（窒化ケイ素
Ｅ）、重量平均粒径150μｍの粉体（窒化ケイ素Ｆ）、
粒径15μｍ以下の粒子が70重量％と粉体（窒化ケイ素
Ｇ）、粒径200μｍ以上の粒子が40重量％の粉体（窒化
ケイ素Ｈ）、α率90％の窒化ケイ素で粒径15μｍ以下の
粒子が30重量％、粒径200μｍ以上の粒子が0.1重量％、
重量平均粒径40μｍの粉体（窒化ケイ素Ｉ）、α率70％
の窒化ケイ素で重量平均粒径７μｍの粉体（窒化ケイ素
Ｊ）重量平均粒径20μｍのアルミナ粉体、硬化促進剤と
して1,8−ジアザ−ビシクロ（5,4,0）ウンデセン−７
（DBU）、キュアゾールCN（四国化成工業（株）製イミ
ダゾールの商品名）を用いて、実施例と同様に第１表に
示す12種の比較例をつくり、トランスファ成形材料を調
製した。
窒化ケイ素で、重量平均粒径７μｍの粉体（窒化ケイ素
Ｅ）、重量平均粒径150μｍの粉体（窒化ケイ素Ｆ）、
粒径15μｍ以下の粒子が70重量％と粉体（窒化ケイ素
Ｇ）、粒径200μｍ以上の粒子が40重量％の粉体（窒化
ケイ素Ｈ）、α率90％の窒化ケイ素で粒径15μｍ以下の
粒子が30重量％、粒径200μｍ以上の粒子が0.1重量％、
重量平均粒径40μｍの粉体（窒化ケイ素Ｉ）、α率70％
の窒化ケイ素で重量平均粒径７μｍの粉体（窒化ケイ素
Ｊ）重量平均粒径20μｍのアルミナ粉体、硬化促進剤と
して1,8−ジアザ−ビシクロ（5,4,0）ウンデセン−７
（DBU）、キュアゾールCN（四国化成工業（株）製イミ
ダゾールの商品名）を用いて、実施例と同様に第１表に
示す12種の比較例をつくり、トランスファ成形材料を調
製した。
上記実施例と比較例のエポキシ樹脂組成物を用いて、厚
さ1mmの円板を成形し、円板の熱伝導率を測定した。熱
伝導率はレーザーフラッシュ法によって求めた。得られ
た結果を第２表に示した。
さ1mmの円板を成形し、円板の熱伝導率を測定した。熱
伝導率はレーザーフラッシュ法によって求めた。得られ
た結果を第２表に示した。
更に上記実施例と比較例の成形材料を用いて、トランス
ファ成形によりバイポーラ集積回路を樹脂封止した。封
止は予熱機で90℃に加熱した成形材料を180℃で２分間
モールドし、その後180℃で８時間アフタキュアするこ
とにより行った。
ファ成形によりバイポーラ集積回路を樹脂封止した。封
止は予熱機で90℃に加熱した成形材料を180℃で２分間
モールドし、その後180℃で８時間アフタキュアするこ
とにより行った。
このようにして得た樹脂封止型半導体装置について以下
に記す信頼製試験を実施した。
に記す信頼製試験を実施した。
（１） 熱サイクル試験 ＋200℃と−65℃の２つの恒温槽を用意し、上記樹脂封
止型半導体装置各20個を−65℃の恒温槽に入れて30分間
放置した。その後取り出して常温中に５分間放置し、次
に＋200℃の恒温槽に30分間入れた後再び常温中で５分
間放置した。以上の操作を１サイクルとし連続的に熱サ
イクル試験を実施した。熱サイクル試験の経過に従って
随時サイクルを中断し、樹脂封止型半導体装置の特性を
テスターを用いて測定し、故障の発生を調べた。その結
果を第２表に示した。
止型半導体装置各20個を−65℃の恒温槽に入れて30分間
放置した。その後取り出して常温中に５分間放置し、次
に＋200℃の恒温槽に30分間入れた後再び常温中で５分
間放置した。以上の操作を１サイクルとし連続的に熱サ
イクル試験を実施した。熱サイクル試験の経過に従って
随時サイクルを中断し、樹脂封止型半導体装置の特性を
テスターを用いて測定し、故障の発生を調べた。その結
果を第２表に示した。
（２） プレッシャクッカ試験（PCT） 121℃、２気圧の飽和水蒸気中に上記樹脂封止型半導体
装置各20個を放置し、素子のアルミニウム配線が水分に
より腐食し、断線する故障を調べる耐湿試験を行った。
その結果を第３表に示した。
装置各20個を放置し、素子のアルミニウム配線が水分に
より腐食し、断線する故障を調べる耐湿試験を行った。
その結果を第３表に示した。
（３） バイアス−プレッシャクッカ試験（Ｂ−PCT） 121℃、２気圧の飽和水蒸気中に上記樹脂封止型半導体
装置各20個を入れ、バイアス電圧15V印加して、素子の
アルミニウム配線が水分により腐食し、断線する故障を
調べる耐湿試験を行った。その結果を第３表に示した。
装置各20個を入れ、バイアス電圧15V印加して、素子の
アルミニウム配線が水分により腐食し、断線する故障を
調べる耐湿試験を行った。その結果を第３表に示した。
以上に詳述したように、本発明のエポキシ樹脂組成物お
よびそれを用いた樹脂封止型半導体装置は高い熱伝導性
を有し、かつ耐熱サイクル特性や耐湿性などの信頼性に
も優れており、その工業価値は大である。
よびそれを用いた樹脂封止型半導体装置は高い熱伝導性
を有し、かつ耐熱サイクル特性や耐湿性などの信頼性に
も優れており、その工業価値は大である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 63/00 ＮＬＤ Ｈ０１Ｌ 23/29 23/31
Claims (5)
- 【請求項１】半導体デバイスが （ａ）エポキシ樹脂、 （ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有す
る硬化剤、 （ｃ）粒径15μｍ以下の粒子が50重量％以下、 粒径200μｍ以上の粒子が20重量％以下で重量平均粒径
が15〜100μｍのβ型窒化ケイ素粉体および （ｄ）有機ホスフィンおよび／または有機ホスフィンオ
キシドを含むエポキシ樹脂組成物によって封止されてな
ることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項２】該エポキシ樹脂がノボラック型エポキシ樹
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。 - 【請求項３】該硬化剤がノボラック型フェノール樹脂で
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。 - 【請求項４】該β型窒化ケイ素のβ率が80％以上である
特許請求の範囲第１項記載の樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項５】該エポキシ樹脂組成物が更に溶融シリカお
よび／または結晶性シリカを含む特許請求の範囲第１項
記載の樹脂封止型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62010003A JPH0749465B2 (ja) | 1987-01-21 | 1987-01-21 | 樹脂封止型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62010003A JPH0749465B2 (ja) | 1987-01-21 | 1987-01-21 | 樹脂封止型半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63179920A JPS63179920A (ja) | 1988-07-23 |
| JPH0749465B2 true JPH0749465B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=11738241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62010003A Expired - Lifetime JPH0749465B2 (ja) | 1987-01-21 | 1987-01-21 | 樹脂封止型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0749465B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2590908B2 (ja) * | 1987-08-03 | 1997-03-19 | 松下電工株式会社 | エポキシ樹脂成形材料 |
| JPH02110125A (ja) * | 1988-10-19 | 1990-04-23 | Mitsubishi Plastics Ind Ltd | 高熱伝導性樹脂組成物 |
| JP3135926B2 (ja) * | 1997-08-07 | 2001-02-19 | 松下電工株式会社 | 半導体チップをモールドするためのエポキシ樹脂封止材料及びその製造方法 |
| TW587094B (en) * | 2000-01-17 | 2004-05-11 | Sumitomo Bakelite Co | Flame-retardant resin composition comprising no halogen-containing flame retardant, and prepregs and laminates using such composition |
| WO2019131670A1 (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | 日立化成株式会社 | 封止組成物及び半導体装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5933125B2 (ja) * | 1980-03-17 | 1984-08-14 | 信越化学工業株式会社 | 半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物 |
| JPS578220A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-16 | Toshiba Corp | Epoxy resin composition and resin-sealed semiconductor device |
| JPS5896755A (ja) * | 1981-12-03 | 1983-06-08 | Toshiba Corp | 樹脂封止型半導体装置 |
| JPS608315A (ja) * | 1983-06-29 | 1985-01-17 | Toshiba Corp | 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料 |
| JPS60127748A (ja) * | 1983-12-15 | 1985-07-08 | Toshiba Corp | 樹脂封止型半導体装置 |
| JPS61101522A (ja) * | 1984-10-25 | 1986-05-20 | Toshiba Chem Corp | 封止用樹脂組成物 |
-
1987
- 1987-01-21 JP JP62010003A patent/JPH0749465B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63179920A (ja) | 1988-07-23 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |