JPH0648710B2 - 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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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は樹脂封止型半導体装置に係わり、特に高温にお
ける素子の電極面とボンデイングワイヤの接続信頼性が
優れた樹脂封止型半導体装置に関する。
ける素子の電極面とボンデイングワイヤの接続信頼性が
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〔従来の技術〕 近年、ダイオード、サイリスタ、トランジスタ、IC、
LSIあるいはVLSIあるいはこれら各種半導体素子を搭
載した電子部品等のパツケージングには経済性が優れた
プラスチツク材料特にエポキシ樹脂を主流とする封止材
料が用いられており、このような樹脂封止が全半導体製
品の80%以上に普及している。
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載した電子部品等のパツケージングには経済性が優れた
プラスチツク材料特にエポキシ樹脂を主流とする封止材
料が用いられており、このような樹脂封止が全半導体製
品の80%以上に普及している。
従来このような樹脂封止型半導体の使用温度は一般に1
25℃付近が上限とされているが、用途の拡大に伴いよ
り高温で使用が可能な樹脂封止型半導体装置が望まれる
ようになつてきた。一方、最近は部品の実装密度を高め
るために、パツケージの形状がデユアル インライン
プラスチツクパツケージ(Dual Inline Plastic Packag
e)(DILP)やジグザグ インライン プラスチツク
パツケージ(Zigzag Inline Plastic Package)(ZIP)等
で代表されるピン挿入型からスモール アウトライン
パツケージ(Small Outline Package)(SOP)、フラツト
プラスチツク パツケージ(Flat Plastic Package)
(FPP)、プラスチツク リーデツド チツプ キヤリヤ
ー(Plastic Leaded Chip Carrier)(PLCC)等のような
面付実装型に移行し、実装(部品のはんだ付け)には赤
外線やペーパーリフロー方式が採用されている。ところ
が、実装時のパツケージ内温度を調べると、ピン挿入型
の部品は基板のスルーホールに挿し込まれたリードの先
端がはんだで加熱されるためパツケージ内部の温度は1
00〜130℃までしか上がらないのに対し、面付型の
部品はパツケージ全体が赤外線や高温の蒸気によつて加
熱され、パツケージ内部は300℃以上の高温に加熱さ
れる場合がある。
25℃付近が上限とされているが、用途の拡大に伴いよ
り高温で使用が可能な樹脂封止型半導体装置が望まれる
ようになつてきた。一方、最近は部品の実装密度を高め
るために、パツケージの形状がデユアル インライン
プラスチツクパツケージ(Dual Inline Plastic Packag
e)(DILP)やジグザグ インライン プラスチツク
パツケージ(Zigzag Inline Plastic Package)(ZIP)等
で代表されるピン挿入型からスモール アウトライン
パツケージ(Small Outline Package)(SOP)、フラツト
プラスチツク パツケージ(Flat Plastic Package)
(FPP)、プラスチツク リーデツド チツプ キヤリヤ
ー(Plastic Leaded Chip Carrier)(PLCC)等のような
面付実装型に移行し、実装(部品のはんだ付け)には赤
外線やペーパーリフロー方式が採用されている。ところ
が、実装時のパツケージ内温度を調べると、ピン挿入型
の部品は基板のスルーホールに挿し込まれたリードの先
端がはんだで加熱されるためパツケージ内部の温度は1
00〜130℃までしか上がらないのに対し、面付型の
部品はパツケージ全体が赤外線や高温の蒸気によつて加
熱され、パツケージ内部は300℃以上の高温に加熱さ
れる場合がある。
この時の加熱時間は数10秒で比較的短かいものである
が、エポキシ樹脂に対してこの温度はかなり過酷であ
り、例えば、このような加熱処理を行うと未処理のもの
に比べて各種信頼性の低下が認められる。そのため、こ
のような観点からも耐熱性が良好な樹脂封止型半導体装
置の開発が強く望まれていた。
が、エポキシ樹脂に対してこの温度はかなり過酷であ
り、例えば、このような加熱処理を行うと未処理のもの
に比べて各種信頼性の低下が認められる。そのため、こ
のような観点からも耐熱性が良好な樹脂封止型半導体装
置の開発が強く望まれていた。
本発明は上記状況にかんがみてなされたものであり、そ
の目的は高温下での素子の電極面とボンデイングワイヤ
の接続信頼性が優れた樹脂封止型半導体装置を提供する
ことにある。
の目的は高温下での素子の電極面とボンデイングワイヤ
の接続信頼性が優れた樹脂封止型半導体装置を提供する
ことにある。
本発明を概説すれば、本発明は樹脂封止型半導体装置に
関する発明であつて、臭素化エポキシ樹脂及び酸化アン
チモンからなる難燃化剤と、60〜85重量%量の無機
質粒子充てん剤とが配合されたエポキシ樹脂成形材料で
封止された半導体装置において、当該成形材料中の臭素
含量が0.33〜0.50重量%で、酸化アンチモン量が2.0〜1
0.0重量%であり、かつ硬化促進剤が第4級ホスホニウ
ムテトラ置換ボレートであることを特徴とする。
関する発明であつて、臭素化エポキシ樹脂及び酸化アン
チモンからなる難燃化剤と、60〜85重量%量の無機
質粒子充てん剤とが配合されたエポキシ樹脂成形材料で
封止された半導体装置において、当該成形材料中の臭素
含量が0.33〜0.50重量%で、酸化アンチモン量が2.0〜1
0.0重量%であり、かつ硬化促進剤が第4級ホスホニウ
ムテトラ置換ボレートであることを特徴とする。
樹脂封止型半導体装置を200℃以上の高温に放置する
と、金ワイヤとアルミニウム電極パツドの接合部にはく
離が生じ接続不良が生じることは種々の文献に記載され
ている〔22回 アニユアル プロシーデイングス リ
ライアビリテイ フイジツクス(22 nd annual proc
eedings reliability physics)第37〜47頁(19
84年)、アイ、エス エフ テイエー(ISFTA)(1
985年)、高分子、第35巻、第675頁(1986
年)等〕。このような不良が発生するメカニズムとして
は封止樹脂中に含まれる塩素や臭素のようなハロゲン化
合物が金/アルミニウム金属間化合物層を化学的に侵食
するためという説と封止樹脂の熱劣化によつて発生する
メカニカルストレスが原因とする説とがある。
と、金ワイヤとアルミニウム電極パツドの接合部にはく
離が生じ接続不良が生じることは種々の文献に記載され
ている〔22回 アニユアル プロシーデイングス リ
ライアビリテイ フイジツクス(22 nd annual proc
eedings reliability physics)第37〜47頁(19
84年)、アイ、エス エフ テイエー(ISFTA)(1
985年)、高分子、第35巻、第675頁(1986
年)等〕。このような不良が発生するメカニズムとして
は封止樹脂中に含まれる塩素や臭素のようなハロゲン化
合物が金/アルミニウム金属間化合物層を化学的に侵食
するためという説と封止樹脂の熱劣化によつて発生する
メカニカルストレスが原因とする説とがある。
そこで、本発明者等はこの現象の確認を行うと共にその
原因究明並びに対策について種々検討した。その結果、
上記同様の現象は金ワイヤだけでなく銅ワイヤとアルミ
ニウム電極間についても発生することが明らかになつ
た。また、この原因について検討した結果、封止樹脂の
熱劣化によつて発生するメカニカルストレスよりも、熱
劣化によつて封止樹脂中に発生する遊離性ハロゲン量が
関係することが明らかになつた。そこで、更にこの遊離
性ハロゲンの発生源について詳細に検討した。その結
果、その大部分はエポキシ樹脂系成形材料を難燃化する
ために使用する臭素化エポキシ樹脂中に含まれるハロゲ
ン系不純物並びに臭素化エポキシ樹脂が熱分解によつて
生成する低分子量の臭素化合物であることが明らかにな
つた。そのため、樹脂封止型半導体装置を高温に放置し
た場合の素子とリードワイヤ間の接続信頼性は封止樹脂
特に難燃化剤として使用する臭素化エポキシ樹脂の高純
度化並びに熱分解によつて発生する遊離性臭素化合物を
低減することによつて大幅な改善が図れることが明らか
になつた。
原因究明並びに対策について種々検討した。その結果、
上記同様の現象は金ワイヤだけでなく銅ワイヤとアルミ
ニウム電極間についても発生することが明らかになつ
た。また、この原因について検討した結果、封止樹脂の
熱劣化によつて発生するメカニカルストレスよりも、熱
劣化によつて封止樹脂中に発生する遊離性ハロゲン量が
関係することが明らかになつた。そこで、更にこの遊離
性ハロゲンの発生源について詳細に検討した。その結
果、その大部分はエポキシ樹脂系成形材料を難燃化する
ために使用する臭素化エポキシ樹脂中に含まれるハロゲ
ン系不純物並びに臭素化エポキシ樹脂が熱分解によつて
生成する低分子量の臭素化合物であることが明らかにな
つた。そのため、樹脂封止型半導体装置を高温に放置し
た場合の素子とリードワイヤ間の接続信頼性は封止樹脂
特に難燃化剤として使用する臭素化エポキシ樹脂の高純
度化並びに熱分解によつて発生する遊離性臭素化合物を
低減することによつて大幅な改善が図れることが明らか
になつた。
半導体封止用エポキシ樹脂系成形材料には、エポキシ樹
脂、硬化剤、硬化促進剤、充てん剤、難燃化剤、カツプ
リング剤、難型剤、着色剤、可とう化剤、揺変剤、反応
性希釈剤等種々の素材が配合される。封止樹脂中の遊離
性ハロゲン濃度を低減するためには、まずこれら各素材
を高純度化し、特に遊離性ハロゲン濃度を低減すること
はもちろんであるが、最も重要なことは、難燃化剤の一
つとして用いる臭素化エポキシ樹脂の高純度化並びに熱
分解によつて生じる遊離性臭素化合物の低減である。本
発明者等はこの問題を解決するため成形材料の組成と成
形品の熱劣化特性、特に遊離性ハロゲン発生量との関係
について検討した。
脂、硬化剤、硬化促進剤、充てん剤、難燃化剤、カツプ
リング剤、難型剤、着色剤、可とう化剤、揺変剤、反応
性希釈剤等種々の素材が配合される。封止樹脂中の遊離
性ハロゲン濃度を低減するためには、まずこれら各素材
を高純度化し、特に遊離性ハロゲン濃度を低減すること
はもちろんであるが、最も重要なことは、難燃化剤の一
つとして用いる臭素化エポキシ樹脂の高純度化並びに熱
分解によつて生じる遊離性臭素化合物の低減である。本
発明者等はこの問題を解決するため成形材料の組成と成
形品の熱劣化特性、特に遊離性ハロゲン発生量との関係
について検討した。
その結果、難燃化剤として配合する臭素化エポキシ樹脂
と酸化アンチモン特に三酸化アンチモンはなるべく臭素
化エポキシ樹脂の配合割合を少なくして酸化アンチモン
の配合割合を多くすると共に硬化促進剤として特殊なホ
スホニウム類のテトラ置換ボレートを用いると良いこと
を見出した。
と酸化アンチモン特に三酸化アンチモンはなるべく臭素
化エポキシ樹脂の配合割合を少なくして酸化アンチモン
の配合割合を多くすると共に硬化促進剤として特殊なホ
スホニウム類のテトラ置換ボレートを用いると良いこと
を見出した。
エポキシ樹脂系成形材料の難燃化は、難燃化剤として臭
素化エポキシ樹脂を単独で用いても可能である。しか
し、この場合臭素化エポキシ樹脂は成形材料全体に対し
かなり多量に配合し、成形材料全体に対する臭素含有量
は充てん剤配合量によつて若干異なるが約1.4重量%以
上が必要である。ところが、臭素化エポキシ樹脂は非臭
素化エポキシ樹脂に比べると熱分解温度が低いため、臭
素化エポキシ樹脂を多量に配合した成形材料(成形品)
は高温の安定性が劣る。そのため、一般には三酸化アン
チモンを併用し臭素化エポキシ樹脂の配合量を少なくす
ることが行われる。ところが、三酸化アンチモンは配合
量を多くすると樹脂封止型半導体の特に高温高湿下にお
けるアルミニウム配線や電極パツドの腐食が起りやすく
なるという問題があつた。そのため、これまでは臭素化
エポキシ樹脂の配合量を減らすために、三酸化アンチモ
ンの配合量を極端に多くすることができなかつた。そこ
で、本発明者等は三酸化アンチモンを多量に配合した場
合に起るアルミニウム配線及び電極パツドの腐食メカニ
ズムについて詳細に検討したところ、この問題は成形材
料中に多量の遊離性ハロゲンが共存する場合に起る問題
であり、遊離性ハロゲンを少なくすれば、三酸化アンチ
モンは配合量を増やしてもアルミニウムの腐食は起らな
いことが明らかになつた。
素化エポキシ樹脂を単独で用いても可能である。しか
し、この場合臭素化エポキシ樹脂は成形材料全体に対し
かなり多量に配合し、成形材料全体に対する臭素含有量
は充てん剤配合量によつて若干異なるが約1.4重量%以
上が必要である。ところが、臭素化エポキシ樹脂は非臭
素化エポキシ樹脂に比べると熱分解温度が低いため、臭
素化エポキシ樹脂を多量に配合した成形材料(成形品)
は高温の安定性が劣る。そのため、一般には三酸化アン
チモンを併用し臭素化エポキシ樹脂の配合量を少なくす
ることが行われる。ところが、三酸化アンチモンは配合
量を多くすると樹脂封止型半導体の特に高温高湿下にお
けるアルミニウム配線や電極パツドの腐食が起りやすく
なるという問題があつた。そのため、これまでは臭素化
エポキシ樹脂の配合量を減らすために、三酸化アンチモ
ンの配合量を極端に多くすることができなかつた。そこ
で、本発明者等は三酸化アンチモンを多量に配合した場
合に起るアルミニウム配線及び電極パツドの腐食メカニ
ズムについて詳細に検討したところ、この問題は成形材
料中に多量の遊離性ハロゲンが共存する場合に起る問題
であり、遊離性ハロゲンを少なくすれば、三酸化アンチ
モンは配合量を増やしてもアルミニウムの腐食は起らな
いことが明らかになつた。
更に、本発明者等はエポキシ樹脂の硬化反応を促進する
ために使用する硬化促進剤の種類によつて、硬化した樹
脂を高温に放置した場合に硬化樹脂中に生成する遊離ハ
ロゲンの発生量にかなり違いがあることを見出し、臭素
化エポキシ樹脂の配合量を少なくして遊離性ハロゲンの
発生源を少なくすると同時に、硬化促進剤の選定によつ
て遊離性ハロゲンの生成反応を抑制することができ、従
来に比べて遊離性ハロゲンは大幅に低減できるようにな
つた。
ために使用する硬化促進剤の種類によつて、硬化した樹
脂を高温に放置した場合に硬化樹脂中に生成する遊離ハ
ロゲンの発生量にかなり違いがあることを見出し、臭素
化エポキシ樹脂の配合量を少なくして遊離性ハロゲンの
発生源を少なくすると同時に、硬化促進剤の選定によつ
て遊離性ハロゲンの生成反応を抑制することができ、従
来に比べて遊離性ハロゲンは大幅に低減できるようにな
つた。
本発明において、成形材料全体に対する臭素含有量を0.
5重量%以下とするのは臭素含有量をこれより多くする
と成形品の熱安定性が低下し、成形品を加熱した場合に
成形品中に遊離性ハロゲンが生成しやすくなるためであ
る。また、酸化アンチモン含有量を2.0重量%以上とす
るのは酸化アンチモン配合量がこれより少ないと充分な
難燃化が得られなくなるためである。なお、酸化アンチ
モンの例としては、三酸化アンチモン及び五酸化アンチ
モンがあるが、三酸化アンチモンが好適であるので、以
下、三酸化物を例として説明する。この三酸化アンチモ
ンの使用量は、多量になればフイラーとして作用する
が、前記したように、耐湿信頼性との兼ね合いで、10
重量%までが好適である。
5重量%以下とするのは臭素含有量をこれより多くする
と成形品の熱安定性が低下し、成形品を加熱した場合に
成形品中に遊離性ハロゲンが生成しやすくなるためであ
る。また、酸化アンチモン含有量を2.0重量%以上とす
るのは酸化アンチモン配合量がこれより少ないと充分な
難燃化が得られなくなるためである。なお、酸化アンチ
モンの例としては、三酸化アンチモン及び五酸化アンチ
モンがあるが、三酸化アンチモンが好適であるので、以
下、三酸化物を例として説明する。この三酸化アンチモ
ンの使用量は、多量になればフイラーとして作用する
が、前記したように、耐湿信頼性との兼ね合いで、10
重量%までが好適である。
エポキシ樹脂の硬化促進剤としては一般に各種のアミン
類、イミダゾール類、三フツ化ホウ素錯体、各種ルイス
酸等の化合物が使用されるが、本発明において特に硬化
促進剤としてホスホニウム類のテトラ置換ボレートを用
いるのは、この硬化促進剤を用いた硬化物は高温に放置
した場合に硬化物中に生成する遊離性ハロゲンの生成量
が少ないためである。
類、イミダゾール類、三フツ化ホウ素錯体、各種ルイス
酸等の化合物が使用されるが、本発明において特に硬化
促進剤としてホスホニウム類のテトラ置換ボレートを用
いるのは、この硬化促進剤を用いた硬化物は高温に放置
した場合に硬化物中に生成する遊離性ハロゲンの生成量
が少ないためである。
ホスホニウム類のテトラ置換ボレートは一般にはホスホ
ニウムクロライドあるいはブロマイドとテトラ置換ボロ
ンのアルカリ金属塩とを水溶液又はアルコール/水混合
液中で反応させて得られる化合物で、具体的には、テト
ラブチルホスホニウム・テトラフエニルボレート、n−
ブチルトリフエニルホスホニウム・テトラフエニルボレ
ート、テトラフエニルホスホニウム・テトラフエニルボ
レート、トリメチルフエニルホスホニウム・テトラフエ
ニルボレート、ジエチルメチルフエニルホスホニウム・
テトラフエニルボレート、ジアリルメチルフエニルホス
ホニウム・テトラフエニルボレート、(2−ヒドロキシ
エチル)トリフエニルホスホニウム・テトラフエニルボ
レート、エチルトリフエニルホスホニウム・テトラフエ
ニルボレート、p−キシレンビス(トリフエニルホスホ
ニウム・テトラフエニルボレート)、テトラフエニルホ
スホニウム・(n−ブチル)トリフエニルボレート、テ
トラフエニルホスホニウム・テトラ(n−ブチル)ボレ
ート、テトラ(n−ブチル)ホスホニウム・テトラ(n
−ブチル)ボレートなどがある。
ニウムクロライドあるいはブロマイドとテトラ置換ボロ
ンのアルカリ金属塩とを水溶液又はアルコール/水混合
液中で反応させて得られる化合物で、具体的には、テト
ラブチルホスホニウム・テトラフエニルボレート、n−
ブチルトリフエニルホスホニウム・テトラフエニルボレ
ート、テトラフエニルホスホニウム・テトラフエニルボ
レート、トリメチルフエニルホスホニウム・テトラフエ
ニルボレート、ジエチルメチルフエニルホスホニウム・
テトラフエニルボレート、ジアリルメチルフエニルホス
ホニウム・テトラフエニルボレート、(2−ヒドロキシ
エチル)トリフエニルホスホニウム・テトラフエニルボ
レート、エチルトリフエニルホスホニウム・テトラフエ
ニルボレート、p−キシレンビス(トリフエニルホスホ
ニウム・テトラフエニルボレート)、テトラフエニルホ
スホニウム・(n−ブチル)トリフエニルボレート、テ
トラフエニルホスホニウム・テトラ(n−ブチル)ボレ
ート、テトラ(n−ブチル)ホスホニウム・テトラ(n
−ブチル)ボレートなどがある。
上記硬化促進剤は通常の硬化促進剤と全く同様に用いる
ことができ、エポキシ樹脂100重量部に対し1〜10
mmolの範囲で配合する。
ことができ、エポキシ樹脂100重量部に対し1〜10
mmolの範囲で配合する。
本発明に用いるエポキシ樹脂は特に限定されるものでは
ないが、現在半導体封止用成形材料に広く用いられてい
るクレゾールノボラツク型エポキシ樹脂、フエノールノ
ボラツク型エポキシ樹脂、ビスフエノールA型エポキシ
樹脂等に硬化剤としてフエノールノボラツク樹脂、無水
ポリカルボン酸、ポリアミンイソシアネート等を用いた
組成物を使用できる。また、臭素化エポキシ樹脂として
は臭素化クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂、臭素化
フエノールノボラツク型エポキシ樹脂あるいは臭素化ビ
スフエノールA型エポキシ樹脂が用いられる。
ないが、現在半導体封止用成形材料に広く用いられてい
るクレゾールノボラツク型エポキシ樹脂、フエノールノ
ボラツク型エポキシ樹脂、ビスフエノールA型エポキシ
樹脂等に硬化剤としてフエノールノボラツク樹脂、無水
ポリカルボン酸、ポリアミンイソシアネート等を用いた
組成物を使用できる。また、臭素化エポキシ樹脂として
は臭素化クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂、臭素化
フエノールノボラツク型エポキシ樹脂あるいは臭素化ビ
スフエノールA型エポキシ樹脂が用いられる。
無機質充てん剤としてはシリカ、石英ガラス、アルミ
ナ、炭酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸カル
シウム、タルク、クレー、マイカ等の微粉末を用いるこ
とができ、これらは成形材料に対し通常60〜85重量
%の範囲で配合することが多い。
ナ、炭酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸カル
シウム、タルク、クレー、マイカ等の微粉末を用いるこ
とができ、これらは成形材料に対し通常60〜85重量
%の範囲で配合することが多い。
本発明の成形材料には上記の外に離型剤としてカルナウ
バワツクス、モンタン酸系ワツクス、ポリアルキレン系
ワツクス等が使用できる。また、カツプリング剤として
は各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウム
キレート類、アルミニウム/ジルコニウム系化合物等が
用いられる。着色剤としてはカーボンブラツク、酸化チ
タン、鉛丹、群青、ベンガラ等を用いることができる。
バワツクス、モンタン酸系ワツクス、ポリアルキレン系
ワツクス等が使用できる。また、カツプリング剤として
は各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウム
キレート類、アルミニウム/ジルコニウム系化合物等が
用いられる。着色剤としてはカーボンブラツク、酸化チ
タン、鉛丹、群青、ベンガラ等を用いることができる。
これらの各素材は通常ロール、押出し機、ニーダ等を用
い60〜80℃付近で溶融混練し成形材料にすることが
できる。
い60〜80℃付近で溶融混練し成形材料にすることが
できる。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。
本発明はこれら実施例に限定されない。
実施例1及び2、比較例1及び2 まず、第1表に示す各種の素材を用い、臭素化エポキシ
樹脂と三酸化アンチモンの配合量を異にするエポキシ樹
脂系成形材料を作製した。各成形材料はいずれも無機質
充てん剤(溶融シリカ粉末及び三酸化アンチモン)が6
5重量%、その他の有機成分が35重量%になるように
した。また、樹脂成分は臭素化エポキシ樹脂の配合量に
応じて硬化剤(フエノールノボラツク樹脂)の配合量を
調整し、エポキシ樹脂のエポキシ基とフエノール樹脂の
水酸基の当量比が1/1になるようにした。
樹脂と三酸化アンチモンの配合量を異にするエポキシ樹
脂系成形材料を作製した。各成形材料はいずれも無機質
充てん剤(溶融シリカ粉末及び三酸化アンチモン)が6
5重量%、その他の有機成分が35重量%になるように
した。また、樹脂成分は臭素化エポキシ樹脂の配合量に
応じて硬化剤(フエノールノボラツク樹脂)の配合量を
調整し、エポキシ樹脂のエポキシ基とフエノール樹脂の
水酸基の当量比が1/1になるようにした。
成形材料の作製は、まず、各素材を予備混合(ドライブ
レンド)した後、二軸ロール(ロール表面温度約80
℃)で10分間混練し、冷却後粉砕機で微粒化した。
レンド)した後、二軸ロール(ロール表面温度約80
℃)で10分間混練し、冷却後粉砕機で微粒化した。
次に、各成形材料について、トランスフア成形機を用
い、金型温度180℃、成形圧力75kgf/cm2、硬化時
間1.5分の条件で幅12.7、長さ127、厚さ1.6(mm)の試
料を成形し、180℃で6時間の後硬化を行つた後UL
−94安全規格に準じた難燃性試験を行つた。その結果
を第1図に示す。すなわち、第1図は成形材料の臭素含
有量及び三酸化アンチモン含有量と成形品のUL−94
規格に基づいた難燃性の関係を示すグラフである。第1
図から明らかなように、成形品をUL規格の難燃グレー
ドV−Oにするには難燃化剤として臭素化エポキシ樹脂
を配合するだけでも可能であるが、三酸化アンチモンを
併用した場合には臭素化エポキシ樹脂の配合量をかなり
少なくしてもV−Oを達成することができる。
い、金型温度180℃、成形圧力75kgf/cm2、硬化時
間1.5分の条件で幅12.7、長さ127、厚さ1.6(mm)の試
料を成形し、180℃で6時間の後硬化を行つた後UL
−94安全規格に準じた難燃性試験を行つた。その結果
を第1図に示す。すなわち、第1図は成形材料の臭素含
有量及び三酸化アンチモン含有量と成形品のUL−94
規格に基づいた難燃性の関係を示すグラフである。第1
図から明らかなように、成形品をUL規格の難燃グレー
ドV−Oにするには難燃化剤として臭素化エポキシ樹脂
を配合するだけでも可能であるが、三酸化アンチモンを
併用した場合には臭素化エポキシ樹脂の配合量をかなり
少なくしてもV−Oを達成することができる。
次にシリコンウエハの熱酸化膜上に厚さ1μm、幅10
μmのアルミニウム・シリコン合金(シリコン含有量約
1重量%)でジグザグ配線パターンを形成した半導体素
子をリードフレームに搭載後金線でワイヤボンデインク
したものを用意し、これを第2表に示す組成の各成形材
料でモールドした。モールドにはトランスフアプレスを
用い、金型温度180℃、モールド圧力75kgf/cm2、
硬化時間は1.5分とし、成形後、180℃で6時間の後
硬化を行つた。上記によつて得られた樹脂封止型半導体
装置を220℃の高温槽中に放置し、リードフレーム〜
金線〜素子〜リードフレーム間の抵抗値変化を測定し
た。一方、各成形材料を用いた成形品については遊離性
ハロゲン濃度を測定した。測定は各成形品(初期及び2
20℃、200時間加熱品)を200メツシユ以下の微
粉末状にし、この粉末を純水と混合して120℃で12
0時間加熱した時純水中に抽出されたハロゲンイオンを
イオンクロマトグラフイーで測定した。これらの結果を
第2表にまとめて示す。
μmのアルミニウム・シリコン合金(シリコン含有量約
1重量%)でジグザグ配線パターンを形成した半導体素
子をリードフレームに搭載後金線でワイヤボンデインク
したものを用意し、これを第2表に示す組成の各成形材
料でモールドした。モールドにはトランスフアプレスを
用い、金型温度180℃、モールド圧力75kgf/cm2、
硬化時間は1.5分とし、成形後、180℃で6時間の後
硬化を行つた。上記によつて得られた樹脂封止型半導体
装置を220℃の高温槽中に放置し、リードフレーム〜
金線〜素子〜リードフレーム間の抵抗値変化を測定し
た。一方、各成形材料を用いた成形品については遊離性
ハロゲン濃度を測定した。測定は各成形品(初期及び2
20℃、200時間加熱品)を200メツシユ以下の微
粉末状にし、この粉末を純水と混合して120℃で12
0時間加熱した時純水中に抽出されたハロゲンイオンを
イオンクロマトグラフイーで測定した。これらの結果を
第2表にまとめて示す。
第2表から明らかなように、臭素化エポキシ樹脂配合量
(成形材料中のBr含有量)が少ない実施例1及び2は
成形品、特に220℃で200時間加熱した成形品から
抽出されるCl-及びBr-量が少なく、Au/Al接合部の接続
不良発生率が低い。
(成形材料中のBr含有量)が少ない実施例1及び2は
成形品、特に220℃で200時間加熱した成形品から
抽出されるCl-及びBr-量が少なく、Au/Al接合部の接続
不良発生率が低い。
実施例3〜7、比較例3〜7 第3表に示す各種硬化促進剤を用いて実施例1と同一組
成の成形材料を作製し、上記同様の試験を行つた。結果
を第4表に示す。
成の成形材料を作製し、上記同様の試験を行つた。結果
を第4表に示す。
第4表より、本発明のホスホニウム類のテトラ置換ボレ
ートを用いた成形材料は他の硬化促進剤を用いた比較例
に比べて成形品(特に220℃で200時間加熱品)か
ら抽出されるCl-及びBr-が少なく、Au/Al接合部の接続
不良の発生が少ないことが分かる。
ートを用いた成形材料は他の硬化促進剤を用いた比較例
に比べて成形品(特に220℃で200時間加熱品)か
ら抽出されるCl-及びBr-が少なく、Au/Al接合部の接続
不良の発生が少ないことが分かる。
なお、各不良品について接続不良個所を調べた結果、い
ずれの場合も金線とアルミニウム電極パツドの接合部に
異常が発生していた。
ずれの場合も金線とアルミニウム電極パツドの接合部に
異常が発生していた。
〔発明の効果〕 本発明の樹脂封止型半導体装置は、高温に長時間放置し
てもリードフレーム〜金線〜素子間接合部の接続信頼性
が優れ、耐熱性に優れた樹脂封止型半導体装置の提供を
可能にするものである。
てもリードフレーム〜金線〜素子間接合部の接続信頼性
が優れ、耐熱性に優れた樹脂封止型半導体装置の提供を
可能にするものである。
第1図は成形材料の臭素含有量及び三酸化アンチモン含
有量と成形品のUL−94規格に基づいた難燃性の関係
を示すグラフである。
有量と成形品のUL−94規格に基づいた難燃性の関係
を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C08K 3/22 C08L 63/00 NKV 8830−4J (72)発明者 阿部 英俊 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 鈴木 重雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 河田 達男 茨城県結城市大字鹿窪1772の2 日立化成 工業株式会社南結城工場内 (56)参考文献 特開 昭61−204954(JP,A) 特開 昭61−143464(JP,A) 特公 昭53−28197(JP,B2) 特公 昭59−42984(JP,B2)
Claims (1)
- 【請求項1】臭素化エポキシ樹脂及び酸化アンチモンか
らなる難燃化剤と、60〜85重量%量の無機質粒子充
てん剤とが配合されたエポキシ樹脂成形材料で封止され
た半導体装置において、当該成形材料中の臭素含量が0.
33〜0.50重量%で、酸化アンチモン量が2.0〜10.0重量
%であり、かつ硬化促進剤が第4級ホスホニウムテトラ
置換ボレートであることを特徴とする樹脂封止型半導体
装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62192684A JPH0648710B2 (ja) | 1987-08-03 | 1987-08-03 | 樹脂封止型半導体装置 |
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US07/227,605 US4965657A (en) | 1987-08-03 | 1988-08-02 | Resin encapsulated semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP62192684A JPH0648710B2 (ja) | 1987-08-03 | 1987-08-03 | 樹脂封止型半導体装置 |
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JPH0648710B2 true JPH0648710B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=16295323
Family Applications (1)
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- 1987-08-03 JP JP62192684A patent/JPH0648710B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1988
- 1988-08-02 KR KR1019880009861A patent/KR960000218B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1988-08-02 US US07/227,605 patent/US4965657A/en not_active Expired - Lifetime
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---|---|
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