JPS61278155A - 半導体装置 - 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〕 この発明は、信頼性の優れた半導体装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

トランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子は、通常セ
ラミックパッケージもしくはプラスチックパッケージ等
により封止され、半導体装置化されている。上記セラミ
ックパッケージは、構成材料そのものが耐熱性を有し、
透湿性にも優れているため、温度、湿度に対して強く、
しかも中空パッケージのため機械的強度も高く信頼性の
高い封止が可能である。しかしながら、構成材料が比較
適高価なものであることと、量産性に劣る欠点があるた
め、近年では上記プラスチックパッケージを用いた樹脂
封止が主流になっている。この種の樹脂封止には、従来
からエポキシ樹脂組成物が使用されているが、近頃のパ
ッケージの小形化、薄肉化の進行により水の侵入が容易
となってきており、この侵入水が樹脂中のナトリウム、
クロルイオンを活性化し、上記素子の配線等を腐食させ
ることから、上記エポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封止
では耐湿性の点でいまひとつ満足しえな（なっている。

特に、最近、半導体分野の技術革新によって集積度の向
上とともに素子サイズの大形化、配線の微細化が進み、
パッケージもより小形化、薄形化する傾向にあり、これ
に伴って封止材料に対してより以上の耐湿信頬性（得ら
れる半導体装置の耐湿信頼性等）の向上が要望されてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の耐湿性を向上させる目的で、半導体素子自身に、
シリコーン樹脂、ポリ・イミド樹脂等の有機化合物でア
ンダーコートを施し樹脂封止したり、リードフレーム材
とパフケージ樹脂との界面密着性を向上させて界面から
の水の侵入を阻止するためにフレーム構造を改善したり
、エポキシ樹脂組成物自体の配合に工夫をこらしたりす
ること等が提案されたが、上記提案法はいずれも充分な
効果を奏し得す、依然として前記の問題の解決がなされ
ていないのが実情である。

この発明はこのような事情に鑑みなされたもので、優れ
た耐湿信頼性を有している半導体装置の提供をその目的
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明の半導体装置は、
下記の（Ａ）成分を含有するエポキシ樹脂組成物を用い
て半導体素子を被覆モールドしてなるという構成をとる
。

（Ａ）ハイドロタルサイト類化合物。

ずなわら、この発明者らは、上記半導体装置の耐湿信頼
性向上の要望に応えるため、耐湿性低下の原因となるエ
ポキシ樹脂組成物中のナトリウムイオンやクロルイオン
の量を低減することを中心に研究を重ねた結果、ハイド
ロタルサイトａ化合物を用いると、所期の目的を達成し
うろことを見いだしこの発明に到達した。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂
および硬化剤を主要成分とし、上記ハイドロタルサイト
類化合物を含有しているものであり、通常、粉末状もし
くはそれを打錠したタブレット状になっている。

ハイドロタルサイトは、ソ連のウラル地方やノルウェー
のスナルムで僅かに産出される天然鉱物であって、Ｍｇ
ｂＡ　ｌ　ｔ　（ＯＮ）　ｌ６ＣＯ３・４Ｈ２０という
一般式で表される。最近、この合成が成功し、例えば、
門ｇａ、５Ａｌｚ（ＯＨ）ｔｓｃＯ：＋、３．５Ｈ２０
という一般式をもつハイドロタルサイト類化合物が、協
和化学工業社からプラスチック安定剤（商品名ＤＩＩＴ
−４）として製造販売されている。したがって、この発
明におけるハイドロタルサイト類化合物とは、上記ハイ
ドロタルサイトはもとより、それと近似した特性を有す
る合成物も広く含むものである。

この発明者らは、エポキシ樹脂中のナトリウムイオン、
クロルイオンの活性抑制の研究の過程で、上記ハイドロ
タルサイト類化合物が、単にプラスチックの安定作用だ
けでなく、ナトリウムイオン５クロルイオンをその結晶
構造の一部として取り込む作用を有することを確認し、
上記エポキシ樹脂組成物中にこれを配合すると、ナトリ
ウムイオン、クロルイオン等が吸着除去されるようにな
り、上記エポキシ樹脂組成物からなるプラスチックパッ
ケージに水が侵入しても、活性化されるイオン量が激減
しているため、半導体素子の配線の腐食が防止されその
信頼性が大幅に向上するようになることをつきとめたの
である。

この発明に用いるエポキシ樹脂は、特に制限するもので
はなく、ノボラック系、ビスフェノール糸導各種のもの
があげられるが、特に軟化点（ＪｌＳ落球法による）が
６０〜８５°Ｃのものが好ましい。上記ノボラック系エ
ポキシ樹脂の代表例として、フェノールノボラックエポ
キシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、ハロゲ
ン化フェノールノボラックエボキシ樹脂があげられ、ビ
スフェノール系エポキシ樹脂の代表例として、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
キシ樹脂があげられる。これらの樹脂は単独で用いても
よいし２種以上を併用してもよい。

上記エポキシ樹脂とともに用いられるエポキシ樹脂の硬
化剤としてはフェノール樹脂（ノボラック系エポキシ樹
脂のみ）、酸無水物、ポリアミン等があげられる。この
うち、フェノール樹脂硬化剤としては、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等があげられ、酸無水
物としては、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸
、無水へキサヒドロフタル酸等があげられ、また、ポリ
アミンとしては、メタフェニレンジアミン、バラフェニ
レンジアミン、４，４“　−ジアミノジフエニルメタン
、４．４°　−ジアミノジフェニルスルフォン等があげ
られる。上記化合物は、単独で使用しうろことはもちろ
ん、２種以上使用しても何ら支障はない。

この発明のエポキシ樹脂組成物には、上述した必須成分
のほか任意成分として、硬化促進剤を必要に応じて添加
配合することができる。

上記硬化促進剤としては、下記の３級アミン。

４級アンモニウム塩、イミダゾール類およびホウ素化合
物を好適な例としてあげることができる。

３級アミン トリエタノールアミン、テトラメチルヘキサンジアミン
、トリエチレンジアミン、ジメチルアニリン、ジメチル
アミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、２，４
．６−トリス（ジメチルアミノエチル）フェノール、Ｎ
、Ｎ’−ジメチルピペラジン、ピリジン、ピコリン、１
，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，Ｏ）ウンデセン−７
、ベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノ）メ
チルフェノール４級アンモニウム塩 ドデシルトリメチルアンモニウムアイオダイド、セチル
トリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルジメチル
テトラブチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリ
メチルアンモニウムクロライド。

イミダゾール類 ２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール
、２−エチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチル
イミダゾール、■−シアノエチルー２−ウンデシルイミ
ダゾールホウ素化合物 テトラフェニルボロン、トリフェニルホスフィン、テト
ラフェニルボレート　Ｎ−メチルモルホリンテトラフェ
ニルボレート また、必要に応じて、上記の成分原料以外に、無機質充
填材、離型剤、三酸化アンチモン、リン系化合物等の難
燃剤や顔料、シランカップリング剤等のカップリング剤
、着色剤等を用いることができる。上記無機質充填材と
しては特に限定するものではなく、一般に用いられる炭
酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、石英ガラス粉末、タ
ルク。

シリカ粉末、アルミナ粉末等が適宜に用いられる。また
、上記離型剤としては、高級脂肪族パラフィン、高級脂
肪族アルコール、高級脂肪族エステル、高級脂肪族アミ
ド、高級脂肪族金属塩、カルナバワックス等の天然ワッ
クスやポリエチレンワックス等の合成ワックス等があげ
られ、適宜用いられる。

この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物は、上記の成
分原料を用い、従来公知の方法で製造され、そして半導
体装置のプラスチックパッケージとなるものであり、耐
湿特性の著しく優れた半導体装置をつ（りうる。すなわ
ち、上記ハイドロタルサイト類化合物は、先に述べたよ
うに、それ自身の結晶構造中にナトリウムイオンやクロ
ルイオン等を吸着するという画期的な特性を有し樹脂中
の上記イオンを吸着しその量を激減させるため、外部か
ら水が侵入しても、活性ナトリウムイオン、クロルイオ
ンに起因する配線等の腐食が起こらないのである。この
効果は、ハイドロタルサイト類化合物が、エポキシ樹脂
組成物を基準とし、その組成物中に０．０５〜１０重量
％含有されるという量を満たすときに最大となる。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、先に述べたよ
うに従来公知の方法で製造しうるちのであり、これにつ
いてより詳しく述べると、エポキシ樹脂とハイドロタル
サイト類化合物と硬化剤と場合により硬化促進剤、無機
質充填材、離型剤。

顔料、カップリング剤等その他の添加剤を適宜配合し、
この配合物をミキシングロール機等の混練機に掛けて加
熱状態で混練し、半硬化状の樹脂組成物とし、これを室
温に冷却したのち公知の手段によって粉砕し、必要に応
じて打錠することによりエポキシ樹脂組成物を得ること
ができる。

このようなエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の
封止は特に限定するものではなく、通常の方法、例えば
トランスファー成形等の公知のモールド方法により行う
ことができる。

このようにして得られる半導体装置は、優れた耐湿信頼
性を備えている。

〔発明の効果〕

この発明の半導体装置は、ナトリウムイオンおよびクロ
ルイオンを吸着するハイドロタルサイト類化合物を含む
エポキシ樹脂組成物を用いて封止されているため、耐湿
信頼性が極めて高くなっている。特に、上記のようなエ
ポキシ樹脂組成物による封正により、８ビン以上特に１
６ピン以上、もしくはチップの長辺が４重−以上の大形
の半導体装置において、上記のような高信頼度が得られ
るようになるのであり、これが大きな特徴である。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜１５．比較例１〜３〕 まず、各原料を下記の第１表に示す組成で配合し、この
配合物を６０〜１００℃の温度範囲で熱ロールで３〜５
分間混練したのち、冷却後粉砕し、粉末状組成物とした
。ついで、得られた粉末状組成物を用い、表面にアルミ
ニウム配線が蒸着されているアルミニウム腐食用素子を
、圧カフ０ｋｇ／　ｃｔＡ　、温度１７５℃１時間９０
秒の条件でトランスファー成形し、樹脂封止型アルミニ
ウム腐食用テスト素子を得た。

（以下余白） 〔試験〕 このようにして得られた実施例１〜１５および比較例１
〜３の樹脂封止型アルミニウム腐食用テスト素子につい
て、１２１℃、２気圧下で行うプレッシャークツカーテ
スト（以下ｒＰｃＴＪと略す）および１２１℃、２気圧
下でさらに２０Ｖの電圧をかけるバイアスプレッシャー
クツカーテスト（以下「Ｂ−ＰＣＴｊと略す）をそれぞ
れ行い、耐湿性、耐腐食性を評価した。評価方法は、ア
ルミニウム電極の腐食に起因するオープン不良を判定す
ることにより行い、被評価個数１００個中の不良品個数
を、耐湿性、耐腐食性の目安とした。

この結果を第２表に示す。

（以下余白） 第２表の結果から、実施測高はいずれも比較測高に比べ
て優れた耐湿性、耐腐食性を有しており、特にハイドロ
タルサイトｍ化合物の含有量がエポキシ樹脂組成物の０
．０５〜１０重世％である場合に、より優れた耐湿性、
耐腐食性を有していることがわかる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記の（Ａ）成分を含有するエポキシ樹脂組成物
   を用いて半導体素子を被覆モールドしてなる半導体装置
   。 （Ａ）ハイドロタルサイト類化合物。
2. （２）（Ａ）成分のハイドロタルサイト類化合物が、エ
   ポキシ樹脂組成物中に０．０５〜１０重量％含有されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。