JPS6181425A - 封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents

封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置

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JPS6181425A
JPS6181425A JP20150884A JP20150884A JPS6181425A JP S6181425 A JPS6181425 A JP S6181425A JP 20150884 A JP20150884 A JP 20150884A JP 20150884 A JP20150884 A JP 20150884A JP S6181425 A JPS6181425 A JP S6181425A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
semiconductor device
sealing
resin
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JP20150884A
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English (en)
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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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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] 本発明げ封止剤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に関し、特に高信頼性の封止剤エ
ポキシ樹脂組成物およびそれを用いた高信頼性の樹脂封
止型半導体装置に関する。
口発明の技術的背景とその問題点] 例えばIC,L8I、)ランジスタ等の半導体素子の封
止技術としては、金属中セラミックス等を用いるハーメ
ティックシールが採用されている。
しかしながら、かかるハーメティック7−ルは部品点数
が多く、工程が煩雑等の経済的な問題があった。このた
め、最近では図面に示した如く半導体素子を熱硬化性樹
脂等からなる樹脂封止体で封止した樹脂封止型半導体装
置が主流になりつつある。即ち、図中の1は半導体素子
でる0、この半導体素子lはベッド2にマウントされて
いる。前記半導体素子1の電極部(パッド部)に複数の
ボンディングワイヤ3が接続され、これらワイヤ3の他
端はリードビン4に接続されている。そして、前記半導
体素子1.ペッド2.ワイヤ3及びり−ドピン4の一部
は樹脂封止体5で封止されている。
しかしながら、樹脂封止型半導体装置は以下に示す欠点
があった。即ち、半導体素子1とリードピン4を接続す
るボンディングワイヤ3は樹脂封止体5に埋め込まれて
おり、ボンディングワイヤ3は樹脂封止体5による機械
的ストレスを受ける。
樹脂封止体5と埋め込まれている部品の熱膨張係数が異
なることから、樹脂封止型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、ボンディングワイヤ3が切断または接触
不良を起こしゃすい欠点があった。
[発明の目的コ 本発明の目的は、このような従来の封止用エポキシ樹脂
組成物およびそれを用いfC樹脂封止型半導体装置の欠
点を改良することにあり、高信頼性の封止用エポキシ樹
脂組成物およびそれを用いた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。
[発明の概費] 上記目的を達成するたぬに、本発明者らが鋭意研究を重
ねた結果、次に示す封止片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が従来のものにくらべ
優れ比特性を有することを見出し念。
すなわち本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は、(、)
  エポキシ樹脂 (b)1分子中に少くとも2個の7エノール性水酸基を
有する硬化剤また#i/および酸無水物硬化剤 並びに (c)  含水無定形二酸化ケイ素 を含むことを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物であ
る。
また本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導体素子と該
半導体素子を封止する樹脂封止体とを具備した樹脂封止
型半導体装置において、該樹脂封止体が、 (−)  エポキシ樹脂 (b)1分子中C;少くとも2個のフェノール性水酸基
を有する硬化剤または/および酸無水物硬化剤 並びに (c)  含水無定形二酸化ケイ素 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
型エボキ7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、ノ・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
キシ樹脂が挙げられる。しかしてこれらエポキシ樹脂は
1糧もしくは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t170〜300の
ノボラック型エポキシ樹脂であって1次とえばフェノー
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1099m以下、加水分解性塩素の含有量
が0.1重t%以下のものが望ましい。その理由は10
 ppmを越える塩素イオンあるいは0.1重tチを越
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蝕されやすくなるためである
上記一方の硬化剤である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、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m脂s  tart−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
友これらの硬化剤は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。
上記他方の硬化剤である酸無水物は、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、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル
酸、無水ヘキサヒドロンタル酸、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−ニンド
メチレンー1.2.3.6−テトラヒドロ無水フタル酸
)。
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7
タル酸、無水クロレンデイツク酸等があげられ、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。
上記各硬化剤は、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含水無定形二酸化ケイ素につ
いて説明する。二酸化ケイ素の製造法としては、気相中
で製造するいわゆる乾式法と、水中で製造するいわゆる
湿式法があるが、本発明の含水無定形二酸化ケイ素は湿
式法で製造されたものである。湿式法で製造された二酸
化ケイ素は乾式法で製造されたものと比べ、表面のシラ
ノール基の数が多く、また吸着水分量も多い。従って湿
式法で製造し几二酸化ケイ素を含水無定形二酸化ケイ素
と称している。吸着水分i−は高温で熱処理することに
より、減少させることができる。
吸着水分量FilO重量%を超えないことが好ましいが
、より好ましくは3重量%を超えないことである。
含水無定形二酸化ケイ素はエポキシ樹脂組成物に対し含
有量が0.1〜10重JIチの範囲内になるように配合
することが好ましい。
本発明に係るエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて、
無機質充てん剤、硬化促進剤等の種々の添加物を加える
ことができる。
無機光てん剤としては、溶融シリカ(結晶性シリカを溶
融したもの)、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、一般に知られているものを用いる
ことができるが、これらの中でも高純度である点と低熱
膨張性である点で溶融シリカや結晶性シリカが最も好ま
しい。
他の無機質充てん剤を使用する場合には、溶融シリカや
結晶性シリカと併用することが好ましい。
無機質充てん剤の配合fは、エポキシ樹脂および硬化剤
の総重量の1.5〜4倍程度が良い。
硬化促進剤は、硬化時間の短縮と、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うしている
硬化促進剤を用いることができるが、高信頼性の封止用
エポキシ樹脂および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。
においてR1−Reがすべて有機基である第3ホスフィ
ン化合物s R8のみ水素である第2ホスフィン化合物
%R1!+R8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。たとえば1,2−ビス(シフ
エルホスフィノ)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。ま友
これらの有機ホスフィ/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。
本発明の対土用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1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、カーボンブラックなどの着色剤、シ
ランカップリング剤などを適宜添加配合しても差支えな
い。上述した対土用エポキシ樹脂組成物を成形材料とし
てv4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、
さらに熱ロール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、上記封止用エポキシ
樹脂組成物を用いて半導体装置を封止することにエリ容
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
ることが特に望ましい。
[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の臭素化
エポキシノボラック樹脂(エポキシ樹脂B)1分子量8
00のフェノールノボラック有脂硬化剤、無水テトラヒ
ドロフタル酸硬化剤、湿式法による含水無定形二酸化ケ
イ素、乾式法による無定形二酸化ケイ素、溶融シリカ粉
末、トリフェニルホスフィン硬化促進剤、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(r−グリシドキシプ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U!4fBシた。
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、MOa型集型口積回路脂封止した。封
止は高周波予熱器で90℃に加熱した成形材料を170
℃で2分間モールドし、更に180℃で4時間アフタキ
ュアすることにより行つfc。
尚比較例1f′i流動性が悪くトランスファ成形できな
かつfca 以下余白 第1表 上記樹脂封止型半導体装置各100個について次の試験
を行らた0 4200℃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を+20σC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サイクルとし。
連続的に熱サイクル試験を実施し友。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。
第2表 [発明の効果] 上記本発明の目的、概要の記載および実施例題;おいて
明らかなように、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は
性能が優れており、これを用I/1て封止することによ
り、高信頼性の樹脂封止型半導体装置を得ることができ
る0
【図面の簡単な説明】
図面は、樹脂封止型半導体装置の断面図である。 1・・・半導体素子   2・・・ベッド3・・・ボン
ディングワイヤ 4・・・リート°ビン5・・・樹脂封
止体

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(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
    有する硬化剤または/および酸 無水物硬化剤 並びに (c)含水無定形二酸化ケイ素 を含むことを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物 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樹脂である特許請求の範囲第1項
    記載の封止用エポキシ樹脂組成物 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項記載の封止用エポキシ樹脂組成物 4、該エポキシ樹脂組成物中の含水無定形二酸化ケイ素
    の含有量が0.1〜10重量%の範囲内にある特許請求
    の範囲第1項記載の封止用エポキシ樹脂組成物 5、該エポキシ樹脂組成物が、硬化促進剤として有機ホ
    スフィン化合物を含む特許請求の範囲第1項記載の封止
    用エポキシ樹脂組成物 6、該エポキシ樹脂組成物が、無機質充てん剤として、
    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項記載の封止用エポキシ樹脂組成物 7、半導体素子と該半導体素子を封止する樹脂封止体と
    を具備した樹脂封止型半導体装置において、該樹脂封止
    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
    有する硬化剤または/および酸無水 物硬化剤 並びに (c)含水無定形二酸化ケイ素 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
    する半導体装置 8、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樹脂である特許請求の範囲第7項
    記載の半導体装置 9、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7項記載の半導体装置 10、該エポキシ樹脂組成物中の含水無定形二酸化ケイ
    素の含有量が0.1〜10重量%の範囲内にある特許請
    求の範囲第7項記載の半導体装置 11、該エポキシ樹脂組成物が、硬化促進剤として有機
    ホスフィン化合物を含む特許請求の範囲第7項記載の半
    導体装置 12、該エポキシ樹脂組成物が、無機質充てん剤として
    、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7項記載の半導体装置
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012241151A (ja) * 2011-05-23 2012-12-10 Nitto Denko Corp 電子部品封止用樹脂組成物およびそれを用いた電子部品装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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