JP2002167425A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置

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JP2002167425A
JP2002167425A JP2000367916A JP2000367916A JP2002167425A JP 2002167425 A JP2002167425 A JP 2002167425A JP 2000367916 A JP2000367916 A JP 2000367916A JP 2000367916 A JP2000367916 A JP 2000367916A JP 2002167425 A JP2002167425 A JP 2002167425A
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Akira Kimura
明 木村
Haruomi Hosokawa
晴臣 細川
Tomonari Osawa
智成 大沢
Nobuhiro Sudo
信博 須藤
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Kyocera Chemical Corp
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Toshiba Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸湿による影響が少なく、半田浴浸漬後にお
いても耐湿性、半田耐熱性に優れ、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エポキシ樹脂組成物
および半導体封止装置を提供する。 【解決手段】 (A)エポキシ樹脂、(B)特定のベン
ゾオキサジン樹脂、(C)フェノール樹脂および(D)
無機質充填剤、を必須成分とし、前記(B)のベンゾオ
キサジン樹脂に対して前記(C)フェノール樹脂を1〜
50重量%の割合で含有し、さらに、全体の樹脂組成物
に対して前記(D)無機質充填剤を25〜92重量%の
割合で含有してなることを特徴とするエポキシ樹脂組成
物であり、このエポキシ樹脂組成物の硬化物によって、
半導体チップが封止されてなる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、長期間にわたる常
温放置後における成形性、耐吸湿性ならびに半田耐熱性
に優れたエポキシ樹脂組成物および該組成物によって封
止された半導体封止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、
硬化促進剤および無機充填剤からなる樹脂組成物は、長
期間常温で放置しておくと流動特性が劣化した。その結
果、満足な成形性を得ることができなかった。そのた
め、製造してから使用するまでの管理温度および常温放
置時間が制約されるなどハンドリングに問題があった。
【0003】こうしたことから、樹脂組成物のポットラ
イフの延長を図るため、潜在性硬化促進剤を導入する試
みが行われている。しかしながら、その試みも満足のい
くポットライフは得られず、またさらに格段の長期間に
わたり成形性を維持する必要があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の欠点を解消するためになされたもので、長期間の常温
放置下での流動性および成形性に優れ、長期間にわたる
常温放置後における成形性を保証でき、さらには吸湿に
よる影響が少なく、半田浴浸漬後においても耐湿性、半
田耐熱性に優れたエポキシ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】本発明者らは、上記の目
的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、後述する組成
の樹脂組成物を使用することによって、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)次の一般式で示されるベンゾオキサジン樹脂、
【化3】 (但し、式中、Rは水素原子もしくは炭素数1〜4のア
ルキル基を、R1 は炭素数1〜12のアルキル基、フェ
ニル基もしくは炭素数1〜4のアルキル基置換のフェニ
ル基を、それぞれ表す) (C)フェノール樹脂および(D)無機質充填剤、を必
須成分とし、前記(B)のベンゾオキサジン樹脂に対し
て前記(C)フェノール樹脂を1〜50重量%の割合で
含有し、さらに、全体の樹脂組成物に対して前記(D)
無機質充填剤を25〜92重量%の割合で含有してなる
ことを特徴とするエポキシ樹脂組成物である。またこの
エポキシ樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが
封止され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2個以上有する化合物で
あれば、分子構造、分子量等特に制限はなく、一般に封
止用材料に使用されるものを広く包含することができ
る。例えば、下記に示すノボラック型エポキシ樹脂(化
4)、ビフェニル型エポキシ樹脂(化5)、ジシクロペ
ンタジエン型エポキシ樹脂(化6)、ナフタレン型エポ
キシ樹脂(化7)、多官能エポキシ樹脂(化8,化
9)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(化10)、ビ
スフェノールA型エポキシ樹脂(化11)、エピビス型
エポキシ樹脂等が挙げられる。
【0009】
【化4】 (但し、式中、nは1以上の整数をそれぞれ表す)
【化5】 (但し、式中、Rは水素、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、ブチル基またはt−ブチル基を表す)
【化6】 (但し、式中、nは1以上の整数をそれぞれ表す)
【化7】
【化8】 (但し、式中、R1 、R2 、R3 は水素原子またはメチ
ル基を、nは1以上の整数をそれぞれ表す)
【化9】
【化10】
【化11】 これらのエポキシ樹脂は、単独もしくは2種以上混合し
て用いることができる。本発明に用いる(B)ベンゾオ
キサジン樹脂としては、前記一般式化3で示されるもの
が使用される。具体的には、例えば次式に示すベンゾオ
キサジン樹脂が挙げられる。また、特に実使用では一部
のベンゾオキサジンを開環重合させ軟化点を50〜10
0℃に調整したものがよい。
【0010】
【化12】 本発明に用いる(C)フェノール樹脂としては、前記
(A)エポキシ樹脂のエポキシ基と反応し得るフェノー
ル性水酸基を分子中に2個以上有するものであれば特に
制限するものではない。具体的な化合物として、例え
ば、以下の構造式に示すものが挙げられる。
【0011】
【化13】 (但し、式中、nは0または1以上の整数を表す)
【化14】 (但し、式中、nは0または1以上の整数を表す)
【化15】 (但し、式中、nは0または1以上の整数を表す)
【化16】 (但し、式中、nは0または1以上の整数を表す)
【化17】 (但し、式中、nは0または1以上の整数を表す) 本発明に用いる(D)無機質充填剤としては、不純物濃
度が低く、最大粒径が100μm以下で、平均粒径が3
0μm以下の無機充填剤が好ましく使用される。平均粒
径が30μmを超えると耐湿性および成形性が劣り好ま
しくない。無機充填剤の具体的なものとしては、例え
ば、シリカ粉末、アルミナ粉末、三酸化アンチモン、水
酸化マグネシウム、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。無機質充填剤の配合割合は、全体の樹脂組
成物に対して25〜92重量%含有することが望まし
い。この割合が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、92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。
【0012】本発明のエポキシ樹脂組成物は、上述した
エポキシ樹脂、特定のベンゾオキサジン樹脂、フェノー
ル樹脂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、リ
ン、イミダゾール、DBU等の硬化促進剤、シランカッ
プリング剤、塩素パラフィン、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、カー
ボンブラック等の着色剤、ゴム系やシリコーン系の低応
力付与剤、高級脂肪酸類系の金属腐食防止剤等を適宜、
添加配合することができる。
【0013】本発明のエポキシ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、前述のエポ
キシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、無
機充填剤、その他成分を配合し、ミキサー等を用いて十
分均一に混合する。さらに熱ロールによる溶融混合処
理、また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。
【0014】本発明の半導体封止装置は、上記のように
して得られた成形材料を用いて、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。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。
【0015】
【作用】本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封止
装置は、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノ
ール樹脂および無機充填剤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、樹脂組成物の
長期にわたるポツトライフを達成し、成形性の劣化を防
止することができる。さらに、樹脂組成物を低吸湿化
し、半田耐熱性を向上させ、半田浴浸漬後の劣化を防止
することもできる。
【0016】
【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。以下の実施例および比較例におい
て「部」とは「重量部」を意味する。
【0017】実施例1 オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(軟化点8
0℃,エポキシ当量200)10部、テトラブロモビス
フェノールA型エポキシ樹脂(軟化点70℃,エポキシ
当量405)1.0部、前記化12に示したベンゾオキ
サジン樹脂(軟化点60℃)6.2部、フェノールノボ
ラック樹脂(軟化点80℃、水酸基当量104)2.7
部、次式に示すシランカップリング剤(エポキシシラン
A−187、日本ユニカー社製、商品名)0.3部、
【化18】 溶融シリカ粉末(最大粒径100μm以下、平均粒径2
0μm)78部、2−メチルイミダゾール0.2部、カ
ルナバワックス0.3部、カーボンブラック0.3部お
よび三酸化アンチモン2.0部を常温で混合し、さらに
90〜100℃で混練冷却した後、粉砕して成形材料を
製造した。
【0018】実施例2 次式に示すビフェニル型エポキシ樹脂(軟化点104
℃,エポキシ当量192)6.4部、
【化19】 前記化12に示したベンゾオキサジン樹脂(軟化点60
℃)4.0部、フェノールノボラック樹脂(軟化点80
℃、水酸基当量104)0.6部、前記化18のシラン
カップリング剤(エポキシシランA−187、日本ユニ
カー社製、商品名)0.3部、溶融シリカ粉末(最大粒
径100μm以下、平均粒径20μm)88部、カルナ
バワックス0.3部およびカーボンブラック0.3部を
常温で混合し、さらに90〜100℃で混練冷却した
後、粉砕して成形材料を製造した。
【0019】比較例1 オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(軟化点8
0℃,エポキシ当量200)10部、テトラブロモビス
フェノールA型エポキシ樹脂(軟化点70℃,エポキシ
当量405)1.0部、前記化12に示したベンゾオキ
サジン樹脂(軟化点60℃)8.9部、前記化18のシ
ランカップリング剤(エポキシシランA−187、日本
ユニカー社製、商品名)0.3部、溶融シリカ粉末(最
大粒径100μm以下、平均粒径20μm)78部、2
−メチルイミダゾール1.0部、カルナバワックス0.
3部、カーボンブラック0.3部および三酸化アンチモ
ン2.0部、を常温で混合し、さらに90〜100℃で
混練冷却した後、粉砕して成形材料を製造した。
【0020】比較例2 オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(軟化点8
0℃,エポキシ当量200)10部、テトラブロモビス
フェノールA型エポキシ樹脂(軟化点70℃,エポキシ
当量405)1.0部、前記化12に示したベンゾオキ
サジン樹脂(軟化点60℃)1.0部、フェノールノボ
ラック樹脂(軟化点80℃、水酸基当量104)7.9
部、前記化18のシランカップリング剤(エポキシシラ
ンA−187、日本ユニカー社製、商品名)0.3部、
溶融シリカ粉末(最大粒径100μm以下、平均粒径2
0μm)78部、2−メチルイミダゾール1.0部、カ
ルナバワックス0.3部、カーボンブラック0.3部お
よび三酸化アンチモン2.0部を常温で混合し、さらに
90〜100℃で混練冷却した後、粉砕して成形材料を
製造した。
【0021】比較例3 前記化19のビフェニル型エポキシ樹脂(軟化点104
℃,エポキシ当量192)5.4部、アラルキルフェノ
ール樹脂(軟化点78℃、水酸基当量174)4.6
部、前記化18のシランカップリング剤(エポキシシラ
ンA−187、日本ユニカー社製、商品名)0.3部、
溶融シリカ粉末(最大粒径100μm以下、平均粒径2
0μm)89部、カルナバワックス0.3部、カーボン
ブラック0.3部および三酸化アンチモン2.0部を常
温で混合し、さらに90〜100℃で混練冷却した後、
粉砕して成形材料を製造した。
【0022】実施例1〜2および比較例1〜3で得た成
形材料についてそれぞれ特性を試験したので結果を表1
に示した。その結果、本発明の効果が確認された。
【0023】
【表1】 *1:製造直後と30℃、10日間放置後の各スパイラ
ルフロー値から流動の残存率を算出した。。
【0024】*2:5.3×5.3mmチップをVQF
P80pin(12×12×1.4mm)パッケージ用
金型に収め、成形材料を用いて175℃,2分間トラン
スファー成形した後、175℃,8時間の後硬化を行っ
た。ワイヤー流れは、こうして得られた半導体封止装置
をX線照射により目視観察して最大値で評価した。ま
た、吸水率は、85℃,85%,48時間の吸湿処理を
した後、増加した重量によって算出した。
【0025】*3:*2のVQFP80pinパッケー
ジの半導体封止装置30個をエアーリフローマシン(M
AX 240℃)に通して外部および内部クラックの有
無を調査した。
【0026】
【発明の効果】以上の説明および表1から明らかなよう
に、本発明のエポキシ樹脂組成物は長期間にわたり製造
時の流動性を保持することにより成形性を保証すること
ができ、しかも吸湿による影響が少なく、半田浴浸漬後
においても耐湿性、半田耐熱性に優れ、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著しく低減する
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大沢 智成 埼玉県川口市領家5丁目14番25号 東芝ケ ミカル株式会社川口工場内 (72)発明者 須藤 信博 埼玉県川口市領家5丁目14番25号 東芝ケ ミカル株式会社川口工場内 Fターム(参考) 4J036 AA01 AC01 AC02 AD07 AD08 AE07 AF06 AF08 AF36 DC38 FA03 FA05 FB07 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB02 EB03 EB12 EC02 EC05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)次の一般式
    で示されるベンゾオキサジン樹脂、 【化1】 (但し、式中、Rは水素原子もしくは炭素数1〜4のア
    ルキル基を、R1 は炭素数1〜12のアルキル基、フェ
    ニル基もしくは炭素数1〜4のアルキル基置換のフェニ
    ル基を、それぞれ表す) (C)フェノール樹脂および(D)無機質充填剤、を必
    須成分とし、前記(B)のベンゾオキサジン樹脂に対し
    て前記(C)フェノール樹脂を1〜50重量%の割合で
    含有し、さらに、全体の樹脂組成物に対して前記(D)
    無機質充填剤を25〜92重量%の割合で含有してなる
    ことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 (A)エポキシ樹脂、(B)次の一般式
    で示されるベンゾオキサジン樹脂、 【化2】 (但し、式中、Rは水素原子もしくは炭素数1〜4のア
    ルキル基を、R1 は炭素数1〜12のアルキル基、フェ
    ニル基もしくは炭素数1〜4のアルキル基置換のフェニ
    ル基を、それぞれ表す) (C)フェノール樹脂および(D)無機質充填剤、を必
    須成分とし、前記(B)のベンゾオキサジン樹脂に対し
    て前記(C)フェノール樹脂を1〜50重量%の割合で
    含有し、さらに、全体の樹脂組成物に対して前記(D)
    無機質充填剤を25〜92重量%の割合で含有したエポ
    キシ樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが封止
    されてなることを特徴とする半導体封止装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102504487A (zh) * 2011-10-18 2012-06-20 陈崇高 一种用于电线接头处的绝缘密封胶泥
KR101377312B1 (ko) 2012-12-26 2014-03-25 주식회사 두산 접착성이 우수한 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 수지 복합 동박

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