JPS63148664A - 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、実装後の信頼性、特に耐湿信頬性に優れた
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、従来セ
ラミックパッケージ等により封止され半導体装置化され
ていたが、近年、コスト、量産性の観点より、エポキシ
樹脂組成物、特に主剤にノボラック型エポキシ樹脂を用
い、硬化剤にノボラック型フェノール樹脂を用いたエポ
キシ樹脂組成物により半導体素子をトランスファー成形
して樹脂封止することが行われている。特に、最近では
ハイブリッド基板の高密度実装を目的として半導体装置
の小形化、薄形化が行われ、ＰＬＣＣ（プラスチックリ
ーデツドチップキャリヤ）、５ＯＰ（スモールアウトラ
インパッケージ）、ＦＰ（）ラットパッケージ）といっ
た表面実装型のプラスチックパッケージによる封止が注
目を集め多用されるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記表面実装は、ピン挿入型のＤＩＰ　
（デュアルインラインパッケージ）の実装とは異なり、
直接基板上にパッケージを半田付けするものであって通
常、その実装においてはベーパーフェイズもしくは赤外
線による加熱等によってパッケージ全体が半田の溶融温
度である２１０〜２６０℃まで加熱される。したがって
、表面実装型パッケージの最大の問題は、実装後の耐湿
信頼性が大幅に低下するということである。すなわち、
上記実装時の熱衝撃によって生じる熱的応力とパッケー
ジ内に存在する水分の蒸発によって生じる応力とによっ
てパッケージにおける封止樹脂とリードフレームとの間
や半導体素子チップと封止樹脂との間に剥離が起こり、
その剥離部を通って外部から水分が浸透するため実装後
の耐湿信頼性が著しく低下するのである。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、表
面実装時の熱衝撃に耐え、実装後の耐湿信頼性の低下現
象が生じない半導体装置の提供をその目的とする。

［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）〜（Ｃ）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封止するという構成をとる。

（Ａ）ノボラック型エポキシ樹脂。

（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂。

（Ｃ）下記の式（１）で表されるビスフェノール系化合
物および下記の式（２）で 表されるビスフェノール系化合物の少 なくとも一方。

（余　　白　　） すなわち、この発明は、半導体装置の封止樹脂を、従来
のように、硬くて脆いノボラック型エポキシ樹脂硬化物
のみによって構成するのではなく、上記ノボラック型エ
ポキシ樹脂硬化物を、前記の式（１）、　　（，２）で
表される軟質なビスフェノール系化合物によって軟質化
し粘り性をもたせるようにするものであり、それによっ
て封止樹脂が、上記表面実装時における強烈な熱衝撃に
充分耐えるようになる。したがって、実装後の耐湿信頼
性の低下現象を招くことがない。

この発明の半導体装置は、ノボラック型エポキシ樹脂（
Ａ成分）とノボラック型フェノール樹脂（Ｂ成分）と前
記の式（１）で表されるビスフェノール系化合物および
前記の式（２）で表されるビスフェノール系化合物の少
なくとも一方（Ｃ成分）とを用いて得られるエポキシ樹
脂組成物（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）を用い、半導体素子を通常のトラ
ンスファー成形等の公知のモールド方法によって樹脂封
止すること等によって得られる。

上記Ａ成分となるノボラック型エポキシ樹脂は、エポキ
シ当量１７０〜２１０．軟化点５０〜１３０℃のものが
用いられ、通常はエポキシ当量１８０〜２１０．軟化点
６０〜１１０℃のタレゾールノボラック型エポキシ樹脂
が用いられる。

上記ノボラック型エポキシ樹脂とともに用いられるノボ
ラック型フェノール樹脂（Ｂ成分）は、上記ノボラック
型エポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、な
かでも軟化点が５０〜１３０℃、好ましくは７０〜９０
℃、水酸基当量が１００〜１３０のものを用いることが
好適である。

上記ノボラック型エポキシ樹脂と上記ノボラック型フェ
ノール樹脂の相互の割合はエポキシ樹脂中のエポキシ基
１当量に対してフェノール樹脂中の水酸基が０．８〜１
．２当量になるように設定することが好ましい。

上記（Ａ）成分および（Ｂ）成分とともに用いられるビ
スフェノール系化合物は前記の一般式（１）、（２）で
表されるものであり、式（１）。

（２）のもの単独で、もしくは併せて用いられる、上記
式（１）、　　（２）で表されるビスフェノール系化合
物としては分子量が３００〜１５００程度のものを使用
することが好結果をもたらす。すなわち、分子量が３０
０未満のものを使用すると、実装後の耐湿性の保持効果
があまり認められず、逆に１５００を超えるものを使用
すると、ガラス転移温度の低下を引き起こし耐熱信頼性
、耐湿信頼性の低下を招く傾向がみられるからである。

そして、このような式（１）、（２’）で表されるビス
フェノール系化合物（Ｃ成分）の使用量は、上記ノボラ
ック型エポキシ樹脂（Ａ成分）、ノボラック型フェノー
ル樹脂（日成分）およびビスフェノール系化合物（Ｃ成
分）の合計量の５〜５０重量％（以下「％」と略す）、
望ましくは５〜３０％に設定することが好ましい。使用
量が５％未満になると、実装後において充分な耐湿信頼
性が得られにくくなり、逆に３０％を超えると、ガラス
転移温度の低下を引き起こし、耐熱信頼性、耐湿信頼性
の大幅な低下をもたらす傾向がみられるからである。

この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物には、上記（
Ａ）〜（Ｃ）成分が含有されるものであり、さらに必要
に応じて硬化促進剤、充填剤、離型剤等を用いることが
できる。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、上記ノボラッ
ク型エポキシ樹脂（Ａ成分）、ノボラック型フェノール
樹脂（Ｂ成分）および前記の式（１）、　　（２）で表
されるビスフェノール系化合物（Ｃ成分）を用い、さら
に必要に応じて硬化促進剤、充填剤、離型剤等を用い、
トライブレンド法や溶融ブレンド法によって混練するこ
とにより製造することができる。

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、封止樹脂を構成
する硬くて脆いノボラック型エポキシ樹脂硬化物が前記
式（１）、　　（２）で表されるビスフェノール系化合
物によって粘り性に冨んだものになっているため、表面
実装の際の熱衝撃に充分耐え、実装後の信頼性、特に耐
湿信頼性の低下現象が生じず優れた性能を奏するように
なる。

なお、上記式（１）、　　（２）で表される化合物に代
えてもしくは化合物とともに、式（１）、（％式％ 、ＲがＣＢｒ１のものまたはＲがＣｈＯものを使用して
もよい。特に下記の式（３）、　　（４）で表される化
合物を上記式（１）、　　（２）で表されるビスフェノ
ール系化合物に代えてもしくは化合物とともに使用する
と、実装後の耐湿信頼性の保持効果と同時に、難燃性の
付与ないしは吸水率の低下効果を実現することができる
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の半導体装置は、封止樹脂が粘
り性に冨んでいるため、表面実装の際に熱衝撃等を受け
ても半導体素子と封止樹脂とが剥離することがない。し
たがって、表面実装後においても優れた信頼性、特に耐
湿信頼性を保持している。すなわち、この発明は、表面
実装型パッケージにおける最大の弱点である実装後の耐
湿信頼性の低下を解消したものであり、それによって、
半導体装置を用いた機器の小形化、薄形化を一層向上さ
せることができるようになる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜１０．比較例〕 後記の第１表に示した５種類のビスフェノール系化合物
を用い、これと第２表に示す原料とを同表に示す割合で
配合しミキシングロールａ（ロール温度１００℃）で１
ｏ分間溶融混合を行い、冷却固化後粉砕して目的とする
粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

（以下余白） 上記のようにして得られた粉末状エポキシ樹脂組成物を
用い、半導体素子をトランスファーモールド成形によっ
て封止して試験用の半導体装置をつくるとともに、同様
の成形方法で成形を行って試験用の硬化物をつくった。

このようにして得られた試験用の半導体装置についてガ
ラス転移温度、ノツチ付シャルピー衝撃試験、１６゛ピ
ンＤＩＰを用い１２１℃×１００％ＲＨｘｌＯＶの試験
条件で行うプレッシャークツカーバイアステスト（ＰＣ
ＢＴテスト）を行った。また、８ピンＳＯＰを用い、こ
れを温度８５’ｃ、湿度８５％ＲＨの雰囲気中に２０時
間入れてパッケージを吸湿させたのち、半田浸漬しく２
６０°ＣＸ１０ｓｅｃ）ついで１２１℃Ｘ１００％ＲＨ
のプレッシャークツカーテスト（ＰＣＴテスト）に供す
るという吸湿半田後耐湿試験を行った。以上の試験の結
果を後記の第３表にまとめて示した。

（以下余白） 第３表の結果から、実施別品は比較別品とほぼ同様のガ
ラス転移温度およびＰＣＢＴ試験における平均寿命（Ｍ
ＴＴＦ）を保持しながら、耐衝撃性の大幅な向上（吸湿
半田後のＰＣＴ試験の結果が著しく向上していることか
られかる）がみられる。したがって、表面実装後におけ
る耐湿信頼性が著しく向上することがわかる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記の（Ａ）〜（Ｃ）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封止してなる半導体装置
   。 （Ａ）ノボラック型エポキシ樹脂。 （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂。 （Ｃ）下記の式（１）で表されるビスフェノール系化合
   物および下記の式（２）で 表されるビスフェノール系化合物の少なくとも一方。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（１） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（２） 〔式（１）、（２）において、Ｘは置換もしくは非置換
   のｐ−フエニレン基、ＲはＣＨ＿３もしくはＨ、ｎは０
   〜５の整数である。〕