JPS60127748A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置

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JPS60127748A
JPS60127748A JP58235077A JP23507783A JPS60127748A JP S60127748 A JPS60127748 A JP S60127748A JP 58235077 A JP58235077 A JP 58235077A JP 23507783 A JP23507783 A JP 23507783A JP S60127748 A JPS60127748 A JP S60127748A
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JP
Japan
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resin
epoxy resin
fiber
semiconductor device
epoxy
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Pending
Application number
JP58235077A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirotoshi Iketani
池谷 裕俊
Michiya Azuma
東 道也
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS60127748A publication Critical patent/JPS60127748A/ja
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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
    • H10W74/473Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their materials comprising organic materials, e.g. plastics or resins containing a filler

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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)

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】 [発明の属する技術分野] 本発明は、樹脂封止型半導体装置に関し、特に高信頼性
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] 樹脂封止型半導体装置は、例えば、集積回路(IC)、
大規模集積回路(LSI)、)ランジス、り等の半導体
素子を、外部雰囲気や槓械的衝撃がら保睡するために、
熱硬化性樹脂等を用いて封止して成るものである。
半導体素子の封止技術として、従来は、金属やセラミッ
クス等を用いるハーメチック封止が採用されていたが、
最近で1d144済的に有利であるという理由から樹脂
封止が玉流を占めている0しかし樹脂封止型半導体装置
は次に述べるような欠点があった。
第1図はセラミックスを用いて封止した半導体装置の断
面図を示したものである。半導体素子1はリードビン2
と細いボンディングワイヤ3によって電気的に接続され
ているが、ボンディングワイヤ3は空間4内に存在し%
機械的なストレスを受けない。
それに対し、樹脂封止型半導体装置においては、第2図
にその断面図を示したように、半導体素子8とリードピ
ン9を接続するボンディングワイヤ10Vi封止#If
脂l】に埋め込オナしており、ボンティングワイヤ10
け封止樹脂による機械的ストレスを受ける。封止樹脂と
埋め込せれている部品の熱膨張係数が異なることから、
樹脂封止!只半導体装置を高温と低温に繰り返して曝す
と、熱膨張係数の差によるストレスに耐えられなくなり
、ボンティングワイヤ10が切断または接触不良を起こ
しやすい欠点があった。
[発明の目的] 本発明の目的は、このような従来の樹脂封止型半導体装
置の欠点を改良することにあり、高信頼性の樹脂封止型
半導体装置を提供することにある。
[発明の概要〕 上記目的を達成するために1本発明者らが鋭意研究を重
ねた結果、次に示す樹脂封止型半導体装置が従来のもの
にくらべ、優れた特性を冶することを見出した。
即ち本発明は 半導体素子と該半導体素子な被栓するエポキシ樹脂封止
体とを具備して成る樹脂制止型半導体装置において。
該エポキシ樹脂封止体が、 a)エポキシ樹脂 り 1分子中に少くとも2個の7エノール性水酸基な不
するエポキシ樹脂硬化剤および/または酸無水物硬化剤 C)チタン酸塩繊維および/″If、たけチタン酸繊維 並びに d)溶融シリカ粉末および/または結晶性シリカ粉末を
含むエポキシ樹脂組成物の硬化物であることを特徴とす
る樹脂制止型半導体装置である。
本発明において用いら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、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂なとグリ
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
脂肪族エポキシ和gH′ij、刃旨環式エポキシ樹B’
4%複素環型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂な
ど一分子中にエポキシ基を2個以上有するエポキシ4帽
脂が挙げら1する。しかしてこれらエポキシ樹脂は1麺
もしくは2種以上の混合系で用いてもよい○本発明にお
いて用いられる更に好ましいエポキシ樹脂は、エポキシ
当量170〜300のノボラック型エポキシ樹脂であっ
て、たとえは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f’L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軸が0.1 ML tic %以
下のものが望ましい。その理由は10ppmを超える塩
素イオンあるいは0.1重量%な超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エポキシ樹脂硬化剤とは、フェノ
ール樹脂、ポリオキシスチレン、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、ンエノ一ルノボ
ラック樹脂、クレゾ−ルノボラツク樹脂、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;及びビスフェノールA等であり、更
に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糧もしく
は2種以上を適宜組み合わせた混合系で使用することが
できる。
本発明において用いられる酸無水物は、脂肪族、脂環族
または芳香族の無水カルボン酸もしくけこれらの置換無
水カルボン酸であればいかなるものでも使用可能である
。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7タル酸、無水テトラヒドロフタル
酸、無水へキサヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、
無水ピロメリット酸、無水ナジック酸(3,6−エンド
メチレ無水フタル酸3.6−テトラヒドロ無ホフタル酸
)、無水メチルナジック酸、3.3’、 4.4’−ベ
ンゾフェ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、無水クロレンデイック酸等があげられ、こ
れらから成る群より選ばれる1柚もしくは2種以上のも
のが用いられる。
これらの硬化剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、両
者を適宜に配合して用いてもよい。
硬化剤の配合量は、フェノール性水酸基および/または
無水カルボキシル基の総数とエポキシ樹脂のエポキシ基
数の比が0.5〜1.5の範囲にあるように配合するこ
とが好ましい。その理由は上記範囲外では得られたエポ
キシ樹脂組成物の耐湿性が劣化しやすいためである。
本発明において用いられるチタン酸塩細、維としては、
特にカリウム塩が有用である。チタン酸カリウム繊維は
一般式 %式% で示される化合物で現在までにn=1.2,4゜6.8
のものがよく知られている。これらのうちで好ましいの
は化学的に安定なn=6.8の繊維である。またチタン
酸カリウム繊維の水和物も同様に用いることができる。
特に好ましいチタン酸カリウム繊維(K2O・(iTi
oz)の形状は平均繊維長10〜20μm、Q維径0.
2〜0.5μmのものである。
チタン酸繊維としてはチタニア繊維(TiO2繊維)、
チタニア水和物繊維(TiO2・nH2,0繊維)があ
り、これらはたとえばチタン酸カリウム繊維を処理する
ことによってつくることができる0 チタン酸塩繊維、チタン酸繊維は、それぞれ単独で用い
てもよいし、両者を適宜に配合してもよい。
これらの繊維の配合fitは、エポキシ樹脂組成物の0
.1〜2otM%の範囲内に配合することが好ましい。
こitらの繊維は、次に述べる無機質尤てん剤と同様、
シランカップリング剤や変性シリコーンオイルその他の
光面処理剤で処理することにより、エポキシ樹脂組成物
の特性を史に改善することができる。
本発明において無機質尤てん剤として浴融シリカ粉末お
よび/または結晶性シリカ粉末が用いられる。結晶性シ
リカ粉末は、石英、クリストバライト、珪石を粉砕して
粉末状にしたものであり、溶融シリカ粉末は、結晶性シ
リカを浴融して無定形にしたものの粉末である。溶融シ
リカや結晶性シリカは高純度である点と、低熱膨張性で
あるという点が好ましい。
その他の充てん剤、たとえはガラス繊維、メルク、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、マグネシア等は、浴融シリカまたは結晶性シリカに
併用することによって用いることができる。
無機質充てん剤の配合量は、エポキシ樹脂および硬化剤
の総1m−tiの1.5〜4倍程度が良い。
本発明に係るエポキシ樹脂組成物には、必セに応じて、
程々の添加物を加えることができる。その中でも特に硬
化促進剤は、硬化時間の灼縮と、硬化物の特性向上のた
めに有用である。本発明において一般に知られている硬
化促進剤を用いることができるが、高信頼性の樹脂封止
型半導体装置を得るためには、有機ホスフィン化合物を
用いることが望ましい。
本発明において硬化促進剤として用いることが望ましい
有機ホスフィン化合物としては、式;において工<1〜
R8がすべて有機基である第3ホスフィン化合物、Jz
8のみ水素である第2ボスフイン化合物、 R2,R8
がと4、に水素であるpA1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
ホスフィノ、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。たとえば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
有機ホスフィン化合物は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化合物の
組成比は一般に樹脂分(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。
更に本発明に係るエポキシ樹脂組成物は必要に応じて、
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、ブロムトルエン、ヘ
キサブロムベンゼン、三酸化アンチモンなどの難燃剤、
カーポンプシックなどの着色剤、シランカップリング剤
などを適宜添加配合しても差しつかえない。
本発明に係るエポキシ樹脂組成物を成形材料として調整
する場合の一般的な方法としては、所定の組成に選んだ
原料組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A・による溶融混合処理、またはニーダ−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
成物乃至成形材料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乃至成形材料は封止の際に加熱して
硬化させ、最終的にはこの組成物乃至成形材料の硬化物
によって封止さノした樹脂封止型半導体装置を得ること
ができる。硬化に際しては一150℃以上に加熱するこ
とが特に望ましい。
本発明でいう半導体装置とは集積回路、大規模集積回路
、トランジスタ、サイリスク、ダイオードなどであって
特に限定されるものではない。
[発明の実施例コ 実施例1〜6 エポキシ当量220のクレ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290の−AX
化エポキシノボラック樹脂(エポキシ樹脂B)、分子量
800のフェノールノボラック樹脂硬化剤、無水テトラ
ヒドロフタル酸、チタン酸カリウム(Kzo・5Ti0
z)繊維、チタン酸カリウム水和物(Kzo・5Ti0
2・、R20)繊維、チタニア(Ti02)繊維、ガラ
ス繊維、溶融シリカ粉末、トリフェニルホスフィン、2
−メチルイミダゾール、三酸化アンチモン、カルナバワ
ックス、カーボンブラック、シランカップリング剤(γ
−グリシドキシグロビルトリメトキシシラン)を第1表
に示す組成(重量部)に選び、各組成物をミキサーによ
る混合、加熱ロールによる混練を行うことによって、比
較例を含め10種のトランスファ成形材料を調製した。
このようにして得た成形材料を用いてトランスファ成形
することにより、MO8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、史仁180℃で4時間アフタキ
ュアすること仁より行った。
第1表 評価試験1 +200℃と一65℃の2つの恒温槽を用意し、上記樹
脂封止型半導体装置各100個を+200℃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、次に一65℃の恒温槽に30分間放置した
。その後取り出して再び常温中に5分間放置した。以上
の操作を1ザイクルとし、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、不良の発生を調べた。その結果を第2表に示
した。
不良内容はボンディングワイヤの断線または接触不良で
あった。
以下余白

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 半導体素子と該半導体素子を被αするエポキシ
    樹脂封止体とを具備して成る樹脂封止型半導体装置にお
    いて、 該エポキシ樹脂封止体が、 (a)エポキシ樹脂、 (b)1分子中に少くとも2個のフェノール性水酸基を
    有するエポキシ樹脂硬化剤および/または酸無水物硬化
    剤、 (C)チタン酸塩繊維および/またはチタン酸繊維、並
    びに (d)溶融シリカ粉末および/または結晶性シリカ粉末 を含むエポキシ樹脂組成物の硬化物であることを特徴と
    する樹脂制止警手導体装置 (2)該エポキシ樹脂が、エポキシ当量170〜300
    のノボラック型エポキシ4☆(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 (13+ 該エポキシ樹脂硬化剤がノボラック型フェノ
    −を樹脂である特許請求の範囲第1埴記載の樹脂封止型
    半導体装置 (4) 該チタン酸塩繊維がチタン酸カリウム繊維であ
    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) 該チタン酸カリウム繊維が六チタン酸カリウム
    繊維(K2Ti6O13)である特許請求の範囲第4項
    記載の樹脂封止型半導体装置 (6)該エポキシ樹脂組成物が有機ホスフィン化合物を
    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
JP58235077A 1983-12-15 1983-12-15 樹脂封止型半導体装置 Pending JPS60127748A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60190418A (ja) * 1984-03-12 1985-09-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物
JPS6357630A (ja) * 1986-08-29 1988-03-12 New Japan Chem Co Ltd エポキシ樹脂硬化剤組成物
JPS63179920A (ja) * 1987-01-21 1988-07-23 Toshiba Corp 樹脂封止型半導体装置
JPH0881543A (ja) * 1994-09-14 1996-03-26 Toshiba Chem Corp エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置
CN116922835A (zh) * 2023-07-17 2023-10-24 江苏龙山管件有限公司 一种抗开裂连接弯头及其加工工艺

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