JP2000103840A - 封止用樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

封止用樹脂組成物及び半導体装置

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JP2000103840A
JP2000103840A JP27187098A JP27187098A JP2000103840A JP 2000103840 A JP2000103840 A JP 2000103840A JP 27187098 A JP27187098 A JP 27187098A JP 27187098 A JP27187098 A JP 27187098A JP 2000103840 A JP2000103840 A JP 2000103840A
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JP
Japan
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epoxy resin
curing agent
resin composition
amount
resin
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JP27187098A
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English (en)
Inventor
Tatsuyoshi Wada
辰佳 和田
Shin Sawano
伸 沢野
Masayuki Kiyougaku
正之 教学
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラックや剥離が発生しにくい封止樹脂を形
成することができる封止用樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化助剤、充填
材を含有する半導体封止用樹脂組成物に関する。下記
(1)の骨格を有するエポキシ樹脂と、下記(2)の構
造式を有する硬化剤をそれぞれ用いる。封止樹脂の吸湿
率を低く抑えることができる。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイオード、トラ
ンジスタ、集積回路(IC、LSI、VLSIなど)の
電気電子部品やこれらを実装した半導体装置などの封止
のために用いられる封止用樹脂組成物、及びこれを用い
た半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、電気電子部品や半導体装置を
封止する方法として、例えば、エポキシ樹脂やシリコン
樹脂などを含む樹脂組成物による封止方法や、ガラス、
金属、セラミックなどを用いたハーメチックシール法な
どが採用されているが、近年では、封止信頼性の向上と
共に大量生産が可能であり、しかもコストメリットに優
れる方法として、エポキシ樹脂を含む樹脂組成物を用い
た低圧トランスファー成形が採用され主流を占めてい
る。このような樹脂組成物のエポキシ樹脂としては、o
−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が、また硬化剤
としてはフェノールノボラック樹脂がそれぞれ一般的に
使用されている。そして最近では、電子部品や半導体装
置の高密度化や高積層化に伴って、封止樹脂(モールド
樹脂)の薄肉化が進められている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記の従来の樹
脂組成物では、この薄肉化に満足に対応することができ
なくなっている。例えば、表面実装用デバイスにおいて
は、実装時にデバイス自身が高温下にさらされるため、
パッケージクラックなどの発生が避けられない事態とな
っている。すなわち、封止成形後の保管中に吸湿した水
分が高温にさられて急激に気化膨張し、封止樹脂がこの
膨張に耐え切れずにパッケージ(封止樹脂)にクラック
が生じるようなことが起こっている。
【0004】このような問題を解決するために、封止用
樹脂組成物の耐熱性や密着性の向上等の検討がなされて
おり、例えば、耐熱骨格を有するエポキシ樹脂を含有す
る封止用樹脂組成物などが提案されているが、吸湿後の
高温下におけるクラックの発生防止には至っていない。
【0005】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、クラックや剥離が発生しにくい封止樹脂を形成す
ることができる封止用樹脂組成物を提供することを目的
とするものである。
【0006】また本発明は、この封止用樹脂組成物を用
いて封止された半導体装置であって、封止樹脂にクラッ
クや剥離が発生しにくい半導体装置を提供することを目
的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化助
剤、充填材を含有する半導体封止用樹脂組成物であっ
て、下記(1)の骨格を有するエポキシ樹脂と、下記
(2)の構造式を有する硬化剤をそれぞれ用いて成るこ
とを特徴とするものである。
【0008】
【化2】 また本発明の請求項2に係る封止用樹脂組成物は、請求
項1の構成に加えて、充填材を全量に対して80〜95
重量%含有して成ることを特徴とするものである。
【0009】また本発明の請求項3に係る封止用樹脂組
成物は、請求項1又は2の構成に加えて、上記(1)の
骨格を有するエポキシ樹脂を全エポキシ樹脂に対して2
0〜100重量%含有して成ることを特徴とするもので
ある。
【0010】また本発明の請求項4に係る封止用樹脂組
成物は、請求項1乃至3のいずれかの構成に加えて、上
記(2)の硬化剤を全硬化剤に対して20〜100重量
%含有して成ることを特徴とするものである。
【0011】また本発明の請求項5に係る封止用樹脂組
成物は、請求項1乃至4のいずれかの構成に加えて、硬
化助剤として有機リン化合物を用いて成ることを特徴と
するものである。
【0012】本発明の請求項6に係る半導体装置は、請
求項1乃至5のいずれかに記載の封止用樹脂組成物で封
止されて成ることを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【0014】エポキシ樹脂としては、上記(1)のビフ
ェニル骨格を有するエポキシ樹脂と、この他に1分子中
に2個以上のエポキシ基を有するものを用いることがで
きる。(1)の骨格を有するエポキシ樹脂としては下記
(3)のようなものを例示することができる。
【0015】
【化3】 尚、上記(3)において、Grはグリシジル基、Meは
メチル基である。
【0016】(1)の骨格を有するエポキシ樹脂以外の
エポキシ樹脂としては、クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフ
ェニルメタン型エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹
脂、ナフタレン環を有するエポキシ樹脂などを例示する
ことができる。また(1)のエポキシ樹脂は、全エポキ
シ樹脂の配合量に対して20〜100重量%(100重
量%は全エポキシ樹脂として、(1)のエポキシ樹脂を
用いた場合)配合するのが好ましい。(1)のエポキシ
樹脂の配合量が全エポキシ樹脂に対して20重量%未満
であれば、本発明の封止用樹脂組成物の吸湿率を低下さ
せることができず、リフロー時に封止樹脂(パッケー
ジ)にクラックや剥離が生じる恐れがある。
【0017】硬化剤としては、上記(2)の構造式を有
するフェノールアラルキル樹脂と、この他に1分子中に
2個以上のフェノール性水酸基を有するものを用いるこ
とができる。(2)以外の硬化剤としては、フェノール
ノボラック樹脂やナフトール樹脂などを用いることがで
きる。また(2)の硬化剤は、全硬化剤の配合量に対し
て20〜100重量%(100重量%は全硬化剤とし
て、(2)のフェノールアラルキル樹脂を用いた場合)
配合するのが好ましい。(2)の硬化剤の配合量が全硬
化剤に対して20重量%未満であれば、本発明の封止用
樹脂組成物の吸湿率を低下させることができず、耐リフ
ロー性の低下、すなわちリフロー時に封止樹脂(パッケ
ージ)にクラックや剥離が生じる恐れがある。尚、
(2)の硬化剤は、x=0でy=0〜5のもの、x=1
でy=0〜5のもの、x=2でy=0〜5のもの、x=
3でy=0〜5のもの、x=4でy=0〜5のもの、x
=5でy=0〜5のものを含有して構成されている。
【0018】硬化助剤は、エポキシ樹脂と硬化剤の硬化
反応を促進させるために用いるものであって、例えば、
トリフェニルホスフィンやトリブチルホスフィンなどの
有機リン化合物、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,
0)ウンデセン−7、トリエチレンジアミン、ベンジル
ジメチルアミンなどの三級アミン類、2−メチルイミダ
ゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フ
ェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダ
ゾールなどのイミダゾール類を用いることができるが、
硬化促進効果の高い有機リン化合物を用いるのが好まし
い。硬化助剤は全樹脂成分(エポキシ樹脂と硬化剤)に
対して0.1〜5.0重量%配合するのが好ましい。硬
化助剤の配合量が全樹脂成分の配合量に対して0.1重
量%未満であれば、硬化促進効果を高めることができ
ず、硬化助剤の配合量が全樹脂成分の配合量に対して
5.0重量%を超えても、硬化促進効果を大幅に大きく
することができず、硬化助剤の配合量が多くなるだけで
あって経済的に不利となる恐れがある。
【0019】充填材としては無機充填材を主に用いるこ
とができ、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪
素などを単独で用いたり併用することができるが、入手
のしやすさなどから溶融シリカを用いるのが好ましい。
充填材は本発明の封止用樹脂組成物の全体量に対して8
0〜95重量%、特に、好ましくは83〜91重量%配
合するのが好ましい。充填材の配合量が封止用樹脂組成
物の全体量に対して80重量%未満であれば、封止樹脂
の吸湿量が増加して耐リフロー性の低下を招く恐れがあ
り、充填材の配合量が封止樹脂組成物の全体量に対して
95重量%を超えると、封止用樹脂組成物の粘度が増大
し、ボイドやワイヤー流れなどの成形時のトラブルを引
き起こす恐れがある。
【0020】上記材料のほかに、充填材の表面処理剤と
してγ−グリシドキシプロピルトリメキシシランなどの
カップリング剤、三酸化アンチモンなどの難燃剤、カル
ナバワックスなどの離型剤、カーボンブラックなどの着
色剤(顔料)、シリコーンゲルやシリコーンゴムやシリ
コーンオイルなどの可撓剤(低応力剤)などを任意に配
合することができる。
【0021】本発明の封止用樹脂組成物を調製するにあ
たっては、まず上記のエポキシ樹脂、硬化剤、充填材、
硬化助剤及びその他の材料を所定の量配合し、次にミキ
サーやブレンダーなどで均一に混合した後、ニーダーや
ロール等で加熱しながら混練するようにする。全エポキ
シ樹脂に対する全硬化剤の配合割合は、全エポキシ樹脂
/硬化剤=0.5〜1.5(当量比)、好ましくは0.
8〜1.3に設定する。この配合割合が0.5よりも小
さいと、硬化剤の配合量が多すぎて経済的に不利となる
恐れがあり、また上記の配合割合が1.5を超えると、
硬化剤の配合量が少なすぎて硬化不足になる恐れがあ
る。また混練後に、必要に応じて冷却固化し、粉砕して
粉状に形成してもよい。
【0022】本発明の半導体装置を製造するにあたって
は、基板等に電気電子部品を実装した後、これを上記の
封止用樹脂組成物で形成される封止樹脂で封止するよう
にする。この封止にはトランスファー成形(トランスフ
ァーモールド)を採用することができ、金型のキャビテ
ィに電気電子部品を実装した基板等を配置した後、キャ
ビティに上記の封止用樹脂組成物を充填し、これを加熱
して硬化させて封止樹脂を形成するものである。このト
ランスファー成形を採用した場合の金型の温度は170
〜180℃、成形時間は30〜120秒に設定すること
ができるが、封止樹脂組成物の材料の種類や半導体装置
の種類によって適宜設定変更するものである。
【0023】
【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
る。
【0024】(実施例1乃至9、比較例1乃至3)表1
に示すように所定の配合量で、エポキシ樹脂、硬化剤、
硬化助剤、離型剤、難燃剤、顔料、充填剤をミキサーや
ブレンダーなどで均一に混合した後、ニーダーやロール
等で加熱しながら混練して封止用樹脂組成物を調製し
た。表1に示す各材料としては次のものを用いた。
【0025】エポキシ樹脂A…上記(3)の構造式を有
するエポキシ樹脂で、油化シェル製のYX4000H
(エポキシ当量:192) エポキシ樹脂B…住友化学製のo−クレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂(エポキシ当量:195) エポキシ樹脂C…ブロム化エポキシ樹脂(エポキシ当
量:400) 硬化剤A…上記(2)の構造式を有するフェノールアラ
ルキル樹脂で、住金化工製のHEX510(水酸基当
量:159) 硬化剤B…荒川化学製のフェノールノボラック樹脂(水
酸基当量:105) 硬化助剤A…トリフェニルホスフィン 硬化助剤B…DBU(ジアザビシクロウンデセン) 硬化助剤C…2PZ(2−フェニルイミダゾール) 離型剤…カルバナワックス 難燃剤…三酸化アンチモン 顔料…カーボンブラック 充填剤…γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
(カップリング剤)で処理した溶融シリカ (吸湿率の測定)実施例1乃至9、比較例1乃至3の封
止用樹脂組成物をトランスファー成形機にて成形し、直
径50mmで厚み3.0mmのテストピースを作成し
た。そして85℃、85%RH、72時間の条件下で放
置した後のテストピースの重量変化を吸湿率とした。
【0026】(耐リフロー性試験)実施例1乃至9、比
較例1乃至3の封止用樹脂組成物を用いて形成された6
0QFPTEG(外形サイズ:15×19×2.4t)
のパッケージ(全10個)にて、85℃、85%RH、
72時間の条件下で放置して吸湿させた後、IRリフロ
ー処理(EIAJ規格)を行ない、この後、実体顕微鏡
でパッケージのクラックの有無を観察した。
【0027】(耐湿信頼性試験)上記の耐リフロー性試
験後のパッケージをPCT:133℃/100%RHの
条件下にて500時間処理した後のオープン不良発生数
を測定した。
【0028】これら測定及び試験結果を表1に示す。
【0029】
【表1】 表1から明らかなように、実施例1乃至9ではほぼ同じ
樹脂成分量であっても比較例1乃至3よりも吸湿率が低
く、比較例1乃至3よりも耐リフロー性や耐湿信頼性が
向上した。
【0030】
【発明の効果】上記のように本発明の請求項1に係る封
止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化助剤、
充填材を含有する半導体封止用樹脂組成物であって、上
記(1)の骨格を有するエポキシ樹脂と、上記(2)の
構造式を有する硬化剤をそれぞれ用いたので、封止樹脂
の吸湿率を低く抑えることができ、クラックや剥離が発
生しにくい封止樹脂を形成することができるものであ
る。
【0031】また本発明の請求項2に係る封止用樹脂組
成物は、充填材を全量に対して80〜95重量%含有し
たので、封止樹脂の吸湿量が増加しないようにすること
ができると共に粘度が増大しないようにすることがで
き、耐リフロー性の低下や成形時のトラブルを少なくす
ることができるものである。
【0032】また本発明の請求項3に係る封止用樹脂組
成物は、上記(1)の骨格を有するエポキシ樹脂を全エ
ポキシ樹脂に対して20〜100重量%含有するので、
封止樹脂の吸湿率を確実に低く抑えることができ、クラ
ックや剥離が発生しにくい封止樹脂を確実に形成するこ
とができるものである。
【0033】また本発明の請求項4に係る封止用樹脂組
成物は、上記(2)の硬化剤を全硬化剤に対して20〜
100重量%含有したので、封止樹脂の吸湿率を確実に
低く抑えることができ、クラックや剥離が発生しにくい
封止樹脂を確実に形成することができるものである。
【0034】また本発明の請求項5に係る封止用樹脂組
成物は、硬化助剤として有機リン化合物を用いたので、
硬化助剤による硬化促進硬化を高くすることができ、硬
化を促進させることができるものである。
【0035】本発明の請求項6に係る半導体装置は、請
求項1乃至5のいずれかに記載の封止用樹脂組成物で封
止されたので、封止樹脂の吸湿率を低く抑えることがで
き、封止樹脂にクラックや剥離が発生しにくくなるもの
である。
【0036】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 23/31 (72)発明者 教学 正之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Fターム(参考) 4J002 CC272 CD051 DE147 DJ007 DJ017 EN036 EN066 EU116 EU136 EW016 FB137 FD017 FD020 FD090 FD130 FD156 FD160 4J036 AC01 AC02 AD04 AD07 AF08 AK01 DC03 DC05 DC06 DC10 DC41 DC46 DD07 FA03 FA05 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA03 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB12 EB19 EC01 EC03 EC09

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化助剤、充填
    材を含有する半導体封止用樹脂組成物であって、下記
    (1)の骨格を有するエポキシ樹脂と、下記(2)の構
    造式を有する硬化剤をそれぞれ用いて成ることを特徴と
    する封止用樹脂組成物。 【化1】
  2. 【請求項2】 充填材を全量に対して80〜95重量%
    含有して成ることを特徴とする請求項1に記載の封止用
    樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 上記(1)の骨格を有するエポキシ樹脂
    を全エポキシ樹脂に対して20〜100重量%含有して
    成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の封止用樹
    脂組成物。
  4. 【請求項4】 上記(2)の硬化剤を全硬化剤に対して
    20〜100重量%含有して成ることを特徴とする請求
    項1乃至3のいずれかに記載の封止用樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 硬化助剤として有機リン化合物を用いて
    成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載
    の封止用樹脂組成物。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載の封止
    用樹脂組成物で封止されて成ることを特徴とする半導体
    装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002194058A (ja) * 2000-12-22 2002-07-10 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体装置
JP2003040979A (ja) * 2001-07-30 2003-02-13 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体装置

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Effective date: 20030430