JP2000136291A - 封止用樹脂組成物及び半導体封止装置 - Google Patents

封止用樹脂組成物及び半導体封止装置

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JP2000136291A
JP2000136291A JP10327499A JP32749998A JP2000136291A JP 2000136291 A JP2000136291 A JP 2000136291A JP 10327499 A JP10327499 A JP 10327499A JP 32749998 A JP32749998 A JP 32749998A JP 2000136291 A JP2000136291 A JP 2000136291A
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resin composition
sealing
semiconductor
polycarbodiimide
resin
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Mototake Andou
元丈 安藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にPd・Pd−Au等のプレプレーティン
グフレームと、樹脂組成物との密着力を向上させ、半導
体封止装置の耐リフロー性を向上させ、リフロー後の耐
湿劣化を防止し、信頼性の高い半導体封止装置を提供す
る。 【解決手段】(A)エポキシ樹脂、(B)ノボラック型
フェノール樹脂、(C)ポリカルボジイミドおよび
(D)無機質充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対し
て、前記(C)のポリカルボジイミドを0.05〜2 重量
%、また前記(D)の無機質充填剤を25〜95重量%の割
合で含有してなる封止用樹脂組成物であり、また、該組
成物によって半導体チップが封止された半導体封止装置
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PdやPd−Au
等のプレプレーティングを施したフレームを用いた半導
体パッケージにおいて耐リフロークラック性等の信頼性
に優れたエポキシ樹脂組成物および半導体封止装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】最近の半導体装置では、半田メッキに換
えて、PdやPd−Au等のプレプレーティングを施し
たフレームを採用した半導体パッケージが増加してい
る。
【0003】従来のエポキシ樹脂、ノボラック型フェノ
ール樹脂及び無機質充填剤からなる樹脂組成物によって
封止し、PdやPd−Au等のプレプレーティングフレ
ームを採用した半導体装置は、該プレプレーティングフ
レームと封止樹脂との接着性が著しく悪いという欠点が
あった。特に吸湿した半導体装置を赤外線(IR)リフ
ロー方式で表面実装すると、封止樹脂とリードフレー
ム、あるいは封止樹脂と半導体チップとの間の剥がれが
生じて著しい耐湿劣化を起こし、電極の腐食による断線
や水分によるリーク電流を生じ、その結果、半導体装置
は、長期間の信頼性を保証することができないという欠
点があった。このため、耐湿性の影響が少なく、半導体
装置全体のIRリフローによる表面実装を行っても耐湿
劣化の少ない、成形性のよい材料の開発が強く要望され
ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解消し、上記要望に応えるためになされたもので、P
dやPd−Au等のプレプレーティングフレームとの接
着性が高く、特に耐リフロー性とリフロー後の信頼性に
優れた、成形性のよい、封止用樹脂組成物および半導体
封止装置を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、樹脂組成物にポ
リカルボジイミドを配合することによって、PdやPd
−Au等のプレプレーティングフレームとの接着性を大
幅に向上し、上記目的が達成されることを見いだし、本
発明を完成したものである。
【0006】即ち、本発明は、(A)エポキシ樹脂、
(B)ノボラック型フェノール樹脂、(C)ポリカルボ
ジイミドおよび(D)無機質充填剤を必須成分とし、樹
脂組成物に対して、前記(C)のポリカルボジイミドを
0.05〜2 重量%、また前記(D)の無機質充填剤を25〜
95重量%の割合で含有してなることを特徴とする封止用
樹脂組成物である。またこの封止用樹脂組成物の硬化物
によって、半導体チップを封止してなることを特徴とす
る半導体封止装置である。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。
【0008】本発明に用いる(A)エポキシ樹脂として
は、その分子中にエポキシ基を少なくとも2 個有する化
合物である限り、分子構造、分子量など特に制限はな
く、一般に封止用材料として使用されているものを広く
包含することができる。例えば、ビフェニル型、ビスフ
ェノール型の芳香族系、シクロヘキサン誘導体等脂肪族
系、また、次の一般式で示されるエポキシノボラック系
のエポキシ樹脂等が挙げられる。
【0009】
【化1】 (但し、式中、R1 は水素原子、ハロゲン原子又はアル
キル基を、R2 は水素原子又はアルキル基を、nは1 以
上の整数をそれぞれ表す) これらのエポキシ樹脂は、単独もしくは2 種以上混合し
て用いる。
【0010】本発明に用いる(B)ノボラック型フェノ
ール樹脂としては、フェノール、アルキルフェノール等
のフェノール類とホルムアルデヒド、パラホルムアルデ
ヒド等のアルデヒド類とを反応させて得られるノボラッ
ク型フェノール樹脂およびこれらの変性樹脂、例えばエ
ポキシ化もしくはブチル化ノボラック型フェノール樹脂
等が挙げられ、これらの樹脂は、単独もしくは2 種以上
混合して用いる。ノボラック型フェノール樹脂の配合割
合は、前述したエポキシ樹脂のエポキシ基(a)とノボ
ラック型フェノール樹脂のフェノール性水酸基(b)と
の当量比[(a)/(b)]が0.1 〜10の範囲内である
ことが望ましい。当量比が0.1 未満もしくは10を超える
と、耐熱性、耐湿性、成形作業性および硬化物の電気特
性が悪くなり、いずれの場合も好ましくない。従って上
記の範囲内に限定するのが良い。本発明に用いる(C)
のポリカルボジイミドは、次の構造式に示される繰返し
単位をもつものである。
【0011】
【化2】 (但し、式中のnは1 以上の整数を表す)ポリカルボジ
イミドの配合割合は、全体の樹脂組成物に対して0.05〜
2 重量%含有することが望ましい。この割合が0.05 重
量%未満では、PdやPd−Au等のプレプレーティン
グフレームとの密着力の向上に効果なく、また、2 重量
%を超えると、封止樹脂の硬化等に悪影響を与え、実用
に適さず好ましくない。
【0012】本発明に用いる(D)無機質充填剤として
は、シリカ粉末、アルミナ粉末、三酸化アンチモン、タ
ルク、炭酸カルシウム、チタンホワイト、クレー、マイ
カ、ベンガラ、ガラス繊維等が挙げられ、これらは単独
又は2 種以上混合して使用することができる。これらの
中でも特にシリカ粉末やアルミナ粉末が好ましく、よく
使用される。無機質充填剤の配合割合は、全体の樹脂組
成物に対して25〜95重量%の割合で含有することが望ま
しい。その割合が25重量%未満では、耐熱性、耐湿性、
半田耐熱性、機械的特性および成形性が悪くなり、ま
た、95重量%を超えるとカサバリが大きくなり、成形性
に劣り実用に適さない。
【0013】本発明の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹
脂、ノボラック型フェノール樹脂、ポリカルボジイミド
および無機質充填剤を必須成分とするが、本発明の目的
に反しない限度において、また必要に応じて、例えば天
然ワックス類、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、パラフィン類等の離型剤、塩
素化パラフィン、ブロム化トルエン、ヘキサブロムベン
ゼン、三酸化アンチモン等の難燃剤、エラストマー等の
低応力成分、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、
種々の硬化促進剤等を適宜、添加配合することができ
る。
【0014】本発明の封止用樹脂組成物を成形材料とし
て調製する場合の一般的な方法としては、エポキシ樹
脂、ノボラック型フェノール樹脂、ポリカルボジイミ
ド、無機質充填剤およびその他の成分を配合し、ミキサ
ー等によって十分均一に混合した後、さらに熱ロールに
よる溶融混合処理又はニーダ等による混合処理を行い、
次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕して成形材料
とすることができる。こうして得られた成形材料は、半
導体装置をはじめとする電子部品あるいは電気部品の封
止、被覆、絶縁等に適用すれば、優れた特性と信頼性を
付与させることができる。
【0015】本発明の半導体封止装置は、上記のように
して得られた封止用樹脂を用いて、半導体チップを封止
することにより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、低圧トランスファー成形法が
あるが、射出成形、圧縮成形、注型等による封止も可能
である。封止用樹脂組成物を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
半導体封止装置が得られる。加熱による硬化は、150 ℃
以上に加熱して硬化させることが望ましい。封止を行う
半導体装置としては、例えば集積回路、大規模集積回
路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等で特に限
定されるものではない。
【0016】
【作用】本発明の封止用樹脂組成物および半導体封止装
置は、樹脂成分としてポリカルボジイミドを用いたこと
によって、目的とする特性が得られるものである。即
ち、ポリカルボジイミドは、樹脂組成物のPdやPd−
Au等のプレプレーティングフレームとの密着力を向上
させ、半導体パッケージにおいて耐リフローノラック性
等の信頼性を向上させることができ、長期の信頼性を保
証することができた。
【0017】
【発明の実施の形態】次に本発明を実施例によって具体
的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定
されるものではない。以下の実施例及び比較例において
「%」とは「重量%」を意味する。
【0018】実施例1 クレゾールノボラックエポキシ樹脂(エポキシ当量215
)19%に、ノボラック型フェノール樹脂(フェノール
当量107 )9 %、次の化3に示したポリカルボジイミド
0.2 %、
【0019】
【化3】 (但し、式中のnは1 以上の整数を表す) 溶融シリカ粉末71%、硬化促進剤0.3 %およびエステル
系ワックス類 0.3%を常温で混合し、さらに90〜95℃で
混練してこれを冷却粉砕して成形材料を製造した。この
成形材料を170 ℃に加熱した金型内にトランスファー注
入し、硬化させて成形品(封止品)をつくった。この成
形品についてPdとPd−Auのプレプレーティングフ
レームとの密着力、耐湿性の特性を試験したので、その
結果を表1に示した。特に接着力において本発明の顕著
な効果が認められた。
【0020】実施例2 クレゾールノボラックエポキシ樹脂(エポキシ当量215
)19%に、ノボラック型フェノール樹脂(フェノール
当量107 )9 %、ポリカルボジイミド0.2 %を予め溶融
シリカ粉末と混合しシリカ粉末の表面を処理したもの71
%、硬化促進剤0.3 %およびエステル系ワックス類 0.3
%を実施例1と同様に配合し、さらに90〜95℃で混練し
てこれを冷却粉砕して成形材料を製造した。この成形材
料を170 ℃に加熱した金型内にトランスファー注入し、
硬化させて成形品(封止品)をつくった。この成形品に
ついてPdとPd−Auのプレプレーティングフレーム
との密着力、耐湿性の特性を試験したので、その結果を
表1に示した。特に接着力において本発明の顕著な効果
が認められた。
【0021】比較例 クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量21
5 )19%に、ノボラック型フェノール樹脂(フェノール
当量107 )9 %、シリカ粉末71%、硬化促進剤0.3 %お
よびエステル系ワックス類 0.3%を混合し、実施例1と
同様にして成形材料を製造した。この成形材料を用いて
成形品とし、成形品の諸特性について実施例1と同様に
して試験を行い、その結果を表1に示した。
【0022】
【表1】 *1 :PdまたはPd−Auのプレプレーティングされたフレーム上に、トラン スファー成形によって接着面積4 mm2 の成形品を成形し、これを175 ℃恒温槽 中に8 時間放置した後、剪断接着力を求めた。 *2 :2 本以上のアルミニウム配線を有するシリコン製チップ(テスト用素子) をPd−Auのプレプレーティングフレームに接着し、各成形材料を用いて、成 形温度175 ℃,成形時間2 分間の条件でトランスファー成形をして、QFP−2 08P,2.8 mmt の成形品をつくり、これを175 ℃,8 時間の後硬化を行った 。こうして得た成形品を、予め40℃,90%RH,100 時間の吸湿処理をした後、 Max240 ℃のIRリフロー炉を4 回通した。その後、127 ℃,2.5 気圧の飽和 水蒸気中で100 時間,300 時間,500 時間のPCTを行い、アルミニウムの腐食 による断線を不良として評価した。
【0023】
【発明の効果】以上の説明および表1から明らかなよう
に、本発明の封止用樹脂組成物および半導体封止装置
は、Pd、Pd−Auメッキのインサートとの接着性に
優れ、IRリフロー後においても剥離することなく、耐
湿性に優れ、その結果、電極の腐食による断線や水分に
よるリーク電流の発生等を著しく低減することができ、
しかも長期間にわたって信頼性を保証することができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Fターム(参考) 4J002 CC04X CC07X CD00W CD02W CD04W CD05W CD06W CM053 DE116 DE126 DE136 DE146 DE236 DJ016 DJ036 DJ046 DL006 FA046 FD016 GQ05 4J036 AB07 AD07 AD08 AF06 DC26 FA01 FB07 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EA08 EB03 EB04 EB07 EB08 EB09 EB12 EB19 EC01 EC03 EC09 FA10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)ノボラック
    型フェノール樹脂、(C)ポリカルボジイミドおよび
    (D)無機質充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対し
    て、前記(C)のポリカルボジイミドを0.05〜2 重量
    %、また前記(D)の無機質充填剤を25〜95重量%の割
    合で含有してなることを特徴とする封止用樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 (A)エポキシ樹脂、(B)ノボラック
    型フェノール樹脂、(C)ポリカルボジイミドおよび
    (D)無機質充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対し
    て、前記(C)のポリカルボジイミドを0.05〜2 重量
    %、また前記(D)の無機質充填剤を25〜95重量%の割
    合で含有した封止用樹脂組成物の硬化物によって、半導
    体チップを封止してなることを特徴とする半導体封止装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100401538C (zh) * 2003-12-04 2008-07-09 日东电工株式会社 制造光半导体器件的方法
JP2010144121A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Kyocera Chemical Corp 封止用樹脂組成物および半導体封止装置
JP2017125149A (ja) * 2016-01-15 2017-07-20 住友ベークライト株式会社 封止用樹脂組成物および電子装置

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JP2010144121A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Kyocera Chemical Corp 封止用樹脂組成物および半導体封止装置
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