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JP3035098B2 - 半導体装置およびそれのプリント回路板への実装方法 - Google Patents

半導体装置およびそれのプリント回路板への実装方法

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Publication number
JP3035098B2
JP3035098B2 JP4342179A JP34217992A JP3035098B2 JP 3035098 B2 JP3035098 B2 JP 3035098B2 JP 4342179 A JP4342179 A JP 4342179A JP 34217992 A JP34217992 A JP 34217992A JP 3035098 B2 JP3035098 B2 JP 3035098B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epoxy resin
semiconductor device
circuit board
printed circuit
resin composition
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP4342179A
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JPH06196593A (ja
Inventor
雅人 清水
孝司 高士
悟志 奥田
正幸 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=18351732&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3035098(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
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Publication of JPH06196593A publication Critical patent/JPH06196593A/ja
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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)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置をプリント
回路板に高温下で半田実装により搭載する際、信頼性に
優れた半導体装置およびそれのプリント回路板への実装
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】トランジスター,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、耐湿性にも優れているため、温度・
湿度に対して耐性を有し、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、構成材料が比較的高価なものであることと、
量産性に劣る欠点があるため、最近ではプラスチックパ
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
ており、良好な成績を収めている。
【0003】上記エポキシ樹脂組成物としては、特に、
エポキシ樹脂と、硬化剤としてのフェノール樹脂と、そ
の他硬化促進剤としての三級アミン,無機質充填剤とし
ての溶融シリカ等で構成されるものが、封止作業性(特
にトランスファー成形時の作業性)に優れているとして
賞用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体分野の
技術革新はめざましく、最近では、集積度の向上ととも
に、素子サイズの大形化,配線の微細化が進むようにな
っている。また、実装方法によつても従来のピン挿入法
から表面実装法に移行しており、実装時に高温に曝され
る機会が増加している。これに伴って、封止材料に対し
てより以上の信頼性の向上が要望されている。すなわ
ち、従来からのエポキシ樹脂組成物を用いて樹脂封止さ
れた半導体装置は、現在要求されている信頼性のレベル
において、耐湿性に劣っており、素子上のアルミニウム
電極および配線等の腐食を主体とした不良を発生してい
る。
【0005】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、プリント回路板に高温下で半田浸漬,IRリフ
ロー,ベーパーフェーズソリューション(VPS)等に
より半田実装する際に耐湿信頼性に優れた半導体装置お
よびそれを用いたプリント回路板への実装方法の提供を
その目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、下記の(A)〜(D)成分を含み、
(C)成分であるシリコーン化合物の含有量がエポキシ
樹脂組成物全体の0.05〜5重量%の範囲内に設定さ
れてい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を第1の要旨とし、 (A)エポキシ樹脂。 (B)フェノール樹脂。 (C)下記の一般式(1)で表されるシリコーン化合
物。
【化3】 (D)無機質充填剤。上記半導体装置を、プリント回路
板に搭載して、200〜300℃の雰囲気下で半田付け
する半導体装置のプリント回路板への実装方法を第2の
要旨とする。
【0007】
【作用】すなわち、本発明者らは、実装時に高温に曝さ
れる半導体装置の耐湿性が優れた実装方法を得るために
一連の研究を重ねた。その結果、上記(A)〜(D)成
分を含有するエポキシ樹脂組成物を用いると、上記耐湿
性の大幅な向上が実現できることを見出し本発明に到達
した。
【0008】つぎに、本発明を詳細に説明する。
【0009】本発明に用いられるエポキシ樹脂組成物
は、エポキシ樹脂(A成分)と、フェノール樹脂(B成
分)と、特定のシリコーン化合物(C成分)と、無機質
充填剤(D成分)を用いて得られるものであり、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。
【0010】上記エポキシ樹脂(A成分)としては、1
分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂で
あればいかなるものでもよく、例えばビスフェノール型
エポキシ樹脂,ビスフェノールF型エポキシ樹脂,クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂,フェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂,脂環式エポキシ樹脂等があげられ、
単独でもしくは併せて用いられる。これらのエポキシ樹
脂の中でも、エポキシ当量150〜250、軟化点60
〜130℃で、Na+ ,Cl- 等のイオン性不純物が可
能な限り除去されたものが好ましい。
【0011】上記エポキシ樹脂(A成分)とともに用い
られるフェノール樹脂(B成分)は、上記エポキシ樹脂
(A成分)の硬化剤として作用するものであり、フェノ
ールノボラック,クレゾールノボラックおよびこれらの
変性樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは併せ
て用いられる。これらフェノール樹脂の中でも、水酸基
当量が80〜150、軟化点が60〜120℃で、Na
+ ,Cl- 等のイオン性不純物が可能な限り除去された
ものが好ましい。
【0012】上記エポキシ樹脂(A成分)とフェノール
樹脂(B成分)の配合割合は、エポキシ樹脂中のエポキ
シ基1当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が0.5〜
2.0当量となるように配合することが好適である。よ
り好適なのは0.8〜1.2当量である。
【0013】上記エポキシ樹脂(A成分)およびフェノ
ール樹脂(B成分)とともに用いられるシリコーン化合
物(C成分)は、下記の一般式(1)で表されるもので
あって、半導体装置の耐湿信頼性を向上させるために用
いられる。
【0014】
【化4】
【0015】上記一般式(1)において、繰り返し数m
は、0〜40の整数に設定する必要があり、より好適な
のは3〜30である。すなわち、繰り返し数mが40を
超えると樹脂成分との相溶性が悪くなり、パッケージ表
面にブリードすることから、パッケージの外観,捺印
性,接着性等に悪影響を与えるからである。そして、上
記シリコーン化合物(C成分)の含有量は、エポキシ樹
脂組成物全体の0.05〜5重量%(以下「%」と略
す)に設定する必要がある。すなわち、シリコーン化合
物の含有量が0.05%未満では、耐湿信頼性の向上効
果が得られず、逆に5%を超えるとエポキシ樹脂組成物
の保存安定性が著しく低下するからである。
【0016】上記A成分,B成分およびC成分とともに
用いられる無機充填剤(D成分)としては、特に限定す
るものではなく、従来公知のものが用いられ、例えば結
晶性および溶融シリカ粉末があげられる。また、これら
以外にアルミナ粉末,酸化ベリリウム粉末,炭化ケイ素
粉末,窒化ホウ素粉末,窒化アルミニウム粉末等を使用
することができる。これらは単独でもしくは併せて用い
られる。このような無機質充填剤(成分)の含有量
は、エポキシ樹脂組成物全体の40〜90%の範囲内に
設定することが好ましい。
【0017】なお、本発明に用いられるエポキシ樹脂組
成物には、上記A〜D成分以外に、必要に応じて難燃
剤,カップリング剤,硬化促進剤,ワックス等の他の添
加剤が適宜に用いられる。
【0018】上記難燃剤としては、ブロム化ビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂,ノボラック型ブロム化エポキシ
樹脂,三酸化アンチモンおよび五酸化アンチモン等があ
げられ、これらは単独でもしくは併せて用いられる。
【0019】上記カップリング剤としては、グリシジル
エーテルタイプ,アミンタイプ,チオシアンタイプ等の
メトキシあるいはエトキシシランが適宜に単独もしくは
併せて使用される。その使用方法としては、充填剤に対
してドライブレンドしたり、もしくは予備反応させた
り、さらには有機成分原料に対して予備混合させる方法
等があげられるが、特に限定するものではない。
【0020】上記硬化促進剤としては、アミン系,リン
系,ホウ素系等の硬化促進剤があげられ、単独でもしく
は併せて用いられる。
【0021】上記ワックスとしては、高級脂肪酸,高級
脂肪酸エステル,高級脂肪酸カルシウム等の化合物があ
げられ、単独でもしくは併せて用いられる。
【0022】本発明に用いられるエポキシ樹脂組成物
は、例えばつぎのようにして製造することができる。す
なわち、上記A〜D成分および他の添加剤を適宜配合し
て予備混合したのち、ミキシングロール機等の混練機に
かけ加熱状態で混練して溶融混合する。ついで、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
に応じて打錠するという一連の工程によって目的とする
エポキシ樹脂組成物を製造することができる。
【0023】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。
【0024】このようにして得られる半導体装置は、そ
の封止材料であるエポキシ樹脂組成物中に含まれる特殊
なシリコーン化合物(成分)の作用により、優れた耐
湿信頼性を有している。
【0025】そして、上記半導体装置を用いてのプリン
ト回路板への実装は、例えばつぎのようにして行われ
る。すなわち、上記特殊なエポキシ樹脂組成物を用いて
公知の方法によりモールド成形された半導体装置を、プ
リント回路板の所定位置に搭載する。ついで、200〜
300℃の雰囲気下で半田付けして半導体装置をプリン
ト回路板の導体パターン表面に電気的に接続する。この
ようにして表面実装が行われる。なお、上記半田付けに
よる実装方法としては、半田浸漬,IRリフロー,VP
S等による方法があげられる。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明は、前記特殊なシ
リコーン化合物(成分)を含有する特殊なエポキシ樹
脂組成物を用いて樹脂封止された半導体装置である。こ
のため、優れた耐湿性を有している。そして、本発明の
半導体装置を用い、これをプリント回路板に搭載し高温
条件下での半田付けによる表面実装を行っても、すなわ
ち高温に曝しても、封止樹脂が耐湿性に優れているた
め、素子上のアルミニウム電極および配線等の腐食を主
体とした不良の発生が抑制される。したがって、この半
導体装置を用いての実装方法では、信頼性に優れたパッ
ケージ搭載プリント回路板が得られる。
【0027】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
【0028】まず、下記の表1に示すシリコーン化合物
a〜eを準備した。
【0029】
【表1】
【0030】
【実施例1〜4、比較例1〜3】上記各シリコーン化合
物および、下記の表2に示す原料を同表に示す割合で配
合し、ミキシングロール機(温度100℃)で3分間混
練して冷却後粉砕し目的とする粉末状のエポキシ樹脂組
成物を得た。
【0031】
【表2】
【0032】つぎに、上記実施例および比較例によって
得られた粉末状エポキシ樹脂組成物を用い、アルミニウ
ム電極の腐食を検討するために設計した半導体素子を準
備した。そして、これを16デュアルインラインパッケ
ージ(DIP)にトランスファー成形(条件:175℃
×2分、200℃×5時間後硬化)することにより耐湿
信頼性評価用の半導体装置を作製した。そして、この半
導体装置を用いて耐湿信頼性を評価した。上記評価方法
は、つぎのようにして行った。すなわち、半導体装置
を、85℃/85%RH雰囲気下に3日間放置した後、
220℃の高温雰囲気下に180秒間放置した。その
後、1000時間の電圧印加状態における120℃/1
00%RHのプレッシャークッカー試験(以下「PCB
Tテスト」と略す)を行い、不良が発生した個数をカウ
ントした。その結果を下記の表3に示す。
【0033】
【表3】
【0034】上記表3の結果から、比較例1品は不良品
が半数も発生した。また、比較例2品はブルーミングに
よる捺印性が悪化し、比較例3品では保存性が劣化し
た。そして、上記問題が影響してPCBTテストでの評
価結果が悪くなってしまった。これに対して実施例品は
不良品が全く発生せず、高温下に曝された後の耐湿信頼
性に優れていることがわかる。
【0035】さらに、実際に、上記実施例品を用い、こ
れをプリント回路板の所定位置に搭載した。ついで、2
60℃の半田浴に浸漬して半導体装置をプリント回路板
に表面実装した。その結果、半導体装置に不良が生ずる
ことなく信頼性に優れたものが得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 正幸 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号 日 東電工株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−101658(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/29 C08G 59/62 C08L 63/00 H01L 23/31 H01L 23/50

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の(A)〜(D)成分を含み、
    (C)成分であるシリコーン化合物の含有量がエポキシ
    樹脂組成物全体の0.05〜5重量%の範囲内に設定さ
    れてい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)エポキシ樹脂。 (B)フェノール樹脂。 (C)下記の一般式(1)で表されるシリコーン化合
    物。 【化1】 (D)無機質充填剤。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置を、プリント
    回路板に搭載して、200〜300℃の雰囲気下で半田
    付けすることを特徴とする半導体装置のプリント回路板
    への実装方法。
  3. 【請求項3】 下記の(A)〜(D)成分を含み、
    (C)成分であるシリコーン化合物の含有量がエポキシ
    樹脂組成物全体の0.05〜5重量%の範囲内に設定さ
    れている半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 (A)エポキシ樹脂。 (B)フェノール樹脂。 (C)下記の一般式(1)で表されるシリコーン化合
    物。 【化2】 (D)無機質充填剤。
JP4342179A 1992-12-22 1992-12-22 半導体装置およびそれのプリント回路板への実装方法 Expired - Lifetime JP3035098B2 (ja)

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