JP2003306530A - 封止用樹脂組成物および電子部品封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面実層タイプの半導体装置を封止したと
き、高温下での耐クラック性および耐湿信頼性に優れた
樹脂組成物を提供する。 【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹
脂、（Ｃ）特定の３，５，７，１０，１２，１４，１
７，１９，２１，２４，２６，２８−ドデカメチル
［１．１．１．１］メタシクロファン−４，１１，１
８，２５−テトロールおよび（Ｄ）無機充填剤を必須成
分とし、樹脂組成物全体に対して、前記（Ｃ）のメタシ
クロファン成分を０．１〜１０．０量％、好ましくは
０．５〜５．０重量％、また前記（Ｄ）無機充填剤を７
０〜９５重量％の割合で含有してな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
電子部品を封止してなる電子部品封止装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、封止用樹脂組成物
および電子部品封止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の封止樹脂としては、
ノボラック型フェノール樹脂を硬化剤とするエポキシ樹
脂組成物が用いられており、その硬化物が耐湿性、高温
電気特性、成形性などに優れているため、モールド型封
止樹脂の主流になっている。ところで、近年、電子機器
の高密度実装化および組立工程の自動化の要求から、半
導体装置の実装方法は、従来からのピン挿入タイプから
表面実装タイプへと移行してきている。表面実装方法で
基板にパッケージを半田付けする際には、基板上のクリ
ーム半田を、赤外線やフロロカーボン蒸気で加熱し、パ
ッケージのリードと接続する方法が採られている。この
とき、パッケージ全体は２１５〜２６０℃の高温にさら
されることになる。この急激な加熱が原因になって、パ
ッケージにクラックが発生し、デバイスの信頼性の極端
な低下を引き起こすことがあり、現在表面実装法におけ
る大きな問題の一つになっている。すなわち、そのメカ
ニズムは、吸湿した樹脂が高温にさらされ、パッケージ
内部の水が気化膨張することによって、パッケージが膨
れ、そのときの応力によって樹脂が破壊に至るというも
のである。

【０００３】これに対して、封止樹脂の側からの解決と
しては、（ａ）発生する水蒸気圧を抑えるため樹脂の吸
湿を軽減する、（ｂ）生じる水蒸気圧に耐えるだけの接
着強度をもたせる、ことが有効である。

【０００４】そこで、エポキシ樹脂や硬化剤フェノール
樹脂として柔軟疎水骨格の構造をもつものを用い、かつ
充てん剤を多量に配合した樹脂組成物が提案されてい
る。しかしながら、これらの樹脂組成物は、ノボラック
タイプの封止樹脂に比べて高価なうえ、成形作業性に劣
るという問題があった。

【０００５】一方、最近における環境についての関心の
高まりから、半導体パッケージの分野においても外装や
接合に使用される半田からの鉛の除去が課題となってい
る。現在、鉛を使用しない半田のうち、半導体のパッケ
ージ分野に使用可能な半田の多くは従来の半田に比較し
て融点が高く、前述したようにリフロー温度は相当高く
なる。その結果、加熱により発生する水蒸気圧はいっそ
う増大し、封止樹脂には更に優れた耐リフロー性が要求
されている。

【０００６】また、同時に、パッケージの薄型化、多ピ
ン化に伴い、コプラナリティが問題となっており、封止
樹脂の反りを改善する必要もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の封止
用樹脂組成物における上記欠点を解消し、上記要望に応
えるためになされたもので、高温でのリフローに耐え得
る封止用樹脂組成物およびこの樹脂組成物で封止されて
ＰＣＴ試験など高信頼性の電子部品封止装置を提供しよ
うとするものである。

【０００８】

【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、一般的なエポキ
シ樹脂組成物であっても、特定の配合化合物として３，
５，７，１０，１２，１４，１７，１９，２１，２４，
２６，２８−ドデカメチル［１．１．１．１］メタシク
ロファン−４，１１，１８，２５−テトロールを用いる
ことによって、成形性とともに耐リフロークラック性に
優れた樹脂組成物が得られることを見いだし、本発明を
完成させたものである。

【０００９】即ち、本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）下記構造式に示される
３，５，７，１０，１２，１４，１７，１９，２１，２
４，２６，２８−ドデカメチル［１．１．１．１］メタ
シクロファン−４，１１，１８，２５−テトロール、

【化２】 （Ｄ）無機充填剤を必須成分とし、樹脂組成物全体に対
して、前記（Ｃ）３，５，７，１０，１２，１４，１
７，１９，２１，２４，２６，２８−ドデカメチル
［１．１．１．１］メタシクロファン−４，１１，１
８，２５−テトロールを０．１〜１０．０重量％、また
前記（Ｄ）無機充填剤を７０〜９５重量％の割合でそれ
ぞれ含有してなることを特徴とする封止用樹脂組成物で
あり、また、この封止用樹脂組成物の硬化物によって、
素子を封止してなることを特徴とする電子部品封止装置
である。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１１】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、分子構造および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るものを広く包
含することができる。例えば、フェノールノボラック
型、クレゾールノボラック型、ビフェニル型、ビスフェ
ノールＡ型等の芳香族系、またはシクロヘキサン誘導体
等脂肪族系のエポキシ樹脂が挙げられる。これらのエポ
キシ樹脂は、単独もしくは２種類以上混合して用いるこ
とができる。

【００１２】本発明に用いる（Ｂ）フェノール樹脂とし
ては、分子中にフェノール性水酸基を有するものであれ
ば、特に制限するものではない。水酸基当量は、１３０
以上であることが好ましい。これは、十分な難燃性・低
吸湿性が得られためである。また、信頼性を確保するた
めに、樹脂中に含まれるフリーのフェノール類の濃度が
１重量％以下であることが好ましい。これらフェノール
樹脂の具体例としては、ビフェノールノボラック型フェ
ノール樹脂のＭＥＨ−７８５１シリーズ（明和化成社
製、商品名）、フェノールアラルキル樹脂のＸＬ、ＸＬ
Ｃシリーズ（三井化学社製、商品名）、多官能芳香族フ
ェノール樹脂のＥＰＩシリーズ（鹿島工業社製、商品
名）、テルペン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種類以上混合して用いることが
できる。

【００１３】フェノール樹脂の配合割合は、フェノール
樹脂のフェノール性水酸基数と前述したエポキシ樹脂の
エポキシ基数との基数の比（フェノール性水酸基数／エ
ポキシ基数）が０．５〜１．５の範囲内であることが望
ましい。上記比が０．５未満では硬化反応が十分に起こ
りにくく、１．５を超えると、硬化物の特性、特に耐湿
性が劣化しやすく好ましくない。従って上記の範囲内に
限定するのがよい。

【００１４】本発明に用いる（Ｃ）の３，５，７，１
０，１２，１４，１７，１９，２１，２４，２６，２８
−ドデカメチル［１．１．１．１］メタシクロファン−
４，１１，１８，２５−テトロールは、次の構造式に示
されるものである。

【００１５】

【化３】 （Ｃ）３，５，７，１０，１２，１４，１７，１９，２
１，２４，２６，２８−ドデカメチル［１．１．１．
１］メタシクロファン−４，１１，１８，２５−テトロ
ールの配合割合は、全体の樹脂組成物に対して０．１〜
１０．０重量％、より好ましくは０．５〜５．０重量％
の割合に含有することが望ましい。その割合が０．１重
量％未満では、耐クラック性に向上がなく、また、１
０．０重量％を超えると、硬化性が劣化するするおそれ
がある。

【００１６】本発明に用いる（Ｄ）無機充填剤として
は、溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、窒化ケイ
素、窒化アルミ等が挙げられ、これらは、単独もしくは
２種類以上混合して用いることができる。これらのなか
でも、コスト、特性のバランスを考えると溶融シリカが
最適である。無機充填剤の配合割合は、全体の樹脂組成
物に対して７０〜９５重量％、より好ましくは８０〜９
０重量％の割合で含有することが望ましい。その割合が
７０重量％未満では、難燃性および耐クラック性に劣
り、また、９５重量％を超えると、流動性が低下して成
形性に劣り実用に適さない。

【００１７】本発明の封止用樹脂組成物は、前述した
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）
３，５，７，１０，１２，１４，１７，１９，２１，２
４，２６，２８−ドデカメチル［１．１．１．１］メタ
シクロファン−４，１１，１８，２５−テトロールおよ
び（Ｄ）無機充填剤を主成分とするが、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、エステル類等の離型
剤、エラストマー等の低応力化成分、カーボンブラック
等の着色剤、シランカップリング剤等の無機充填剤の処
理剤、種々の硬化促進剤などを適宜、添加配合すること
ができる。

【００１８】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、前述したエポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、３，５，７，１０，１２，
１４，１７，１９，２１，２４，２６，２８−ドデカメ
チル［１．１．１．１］メタシクロファン−４，１１，
１８，２５−テトロール、無機充填剤、その他成分を配
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、またはニーダ等による
混練処理を行い、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、半導体封止をはじめとする電子部品（電
気部品を含む）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。

【００１９】本発明の電子部品封止装置は、上記のよう
にして得られた封止用樹脂組成物を用いて、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
成形があるが、射出成形、圧縮成形および注型などによ
る封止も可能である。封止用樹脂組成物は封止成形の際
の加熱によって硬化し、最終的にはこの組成物の硬化物
によって封止された電子部品封止装置が得られる。加熱
による硬化は、１５０℃以上に加熱して後硬化させるこ
とが望ましい。封止を行う電子部品装置としては、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、コンデンサ等で特に限定されるもの
ではない。

【００２０】

【作用】本発明の封止用樹脂組成物および電子部品封止
装置は、樹脂成分の１つとして特定の３，５，７，１
０，１２，１４，１７，１９，２１，２４，２６，２８
−ドデカメチル［１．１．１．１］メタシクロファン−
４，１１，１８，２５−テトロールを用いたことによ
り、目的とする特性が得られるものである。即ち、３，
５，７，１０，１２，１４，１７，１９，２１，２４，
２６，２８−ドデカメチル［１．１．１．１］メタシク
ロファン−４，１１，１８，２５−テトロールを添加す
ることにより優れた耐リフロー性を示し電子部品封止装
置において信頼性を向上させることができる。

【００２１】

【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「％」とは「重量％」を意味する。

【００２２】実施例１ クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２
００）９．７％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェ
ノール当量１０５）４．９％、前記化３に示した３，
５，７，１０，１２，１４，１７，１９，２１，２４，
２６，２８−ドデカメチル［１．１．１．１］メタシク
ロファン−４，１１，１８，２５−テトロール（関東化
学社製）１．０％、臭素化エポキシ樹脂のＢＲＥＮ−Ｓ
（日本化薬社製、商品名）２％、溶融シリカ粉末のＲＤ
−８（龍森社製、商品名）８０％、三酸化アンチモン２
％およびエステル系ワックス類のリコワックス（クラリ
アントジャパン社製、商品名）１．０％を配合し常温で
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。

【００２３】この成形材料を１７５℃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）
を成形した。この成形品について燃焼性および信頼性の
試験を行った。その結果を表１に示す。

【００２４】実施例２ クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２
００）１３．３％に、ノボラック型フェノール樹脂（フ
ェノール当量１０５）６．７％、前記の化３に示す特定
の３，５，７，１０，１２，１４，１７，１９，２１，
２４，２６，２８−ドデカメチル［１．１．１．１］メ
タシクロファン−４，１１，１８，２５−テトロール
（関東化学社製）１．０％、臭素化エポキシ樹脂のＢＲ
ＥＮ−Ｓ（日本化薬社製、商品名）２％、溶融シリカ粉
末のＲＤ−８（龍森社製、商品名）７５％、三酸化アン
チモン２％およびエステル系ワックス類のリコワックス
（クラリアントジャパン社製、商品名）１．０％を配合
し常温で混合し、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。

【００２５】この成形材料について、実施例１における
と同様に、成形品を得るとともに各種試験をした。その
結果を表１に示す。

【００２６】実施例３ クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２
００）９．０％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェ
ノール当量１０５）４．６％、前記化３に示した特定の
３，５，７，１０，１２，１４，１７，１９，２１，２
４，２６，２８−ドデカメチル［１．１．１．１］メタ
シクロファン−４，１１，１８，２５−テトロール（関
東化学社製、商品名）２．０％、臭素化エポキシ樹脂の
ＢＲＥＮ−Ｓ（日本化薬社製、商品名）２％、溶融シリ
カ粉末のＲＤ−８（龍森社製、商品名）８０％、三酸化
アンチモン２％およびエステル系ワックス類のリコワッ
クス（クラリアントジャパン社製、商品名）１．０％を
配合し常温で混合し、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。

【００２７】この成形材料について、実施例１における
と同様に、成形品を得るとともに各種試験をした。その
結果を表１に示す。

【００２８】実施例４ クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２
００）７．０％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェ
ノール当量１０５）３．５％、前記化３に示した特定の
３，５，７，１０，１２，１４，１７，１９，２１，２
４，２６，２８−ドデカメチル［１．１．１．１］メタ
シクロファン−４，１１，１８，２５−テトロール（関
東化学社製）５．０％、臭素化エポキシ樹脂のＢＲＥＮ
−Ｓ（日本化薬社製、商品名）２％、溶融シリカ粉末の
ＲＤ−８（龍森社製、商品名）８０％、三酸化アンチモ
ン２％およびエステル系ワックス類のリコワックス（ク
ラリアントジャパン社製、商品名）１．０％を配合し常
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。

【００２９】この成形材料について、実施例１における
と同様に、成形品を得るとともに各種試験をした。その
結果を表１に示す。

【００３０】比較例１ クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２
００）９．５％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェ
ノール当量１０５）５．５％、臭素化エポキシ樹脂のＢ
ＲＥＮ−Ｓ（日本化薬社製、商品名）２％、溶融シリカ
粉末のＲＤ−８（龍森社製、商品名）８０％、三酸化ア
ンチモン２％およびエステル系ワックス類のリコワック
ス（クラリアントジャパン社製、商品名）１．０％を配
合し常温で混合し、さらに９０〜９５℃で混練してこれ
を冷却粉砕して成形材料を作成した。

【００３１】この成形材料について、実施例１における
と同様に、成形品を得るとともに各種試験をした。その
結果を表１に示す。

【００３２】比較例２ ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量１８０）８．
５％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量
１０５）６．５％、臭素化エポキシ樹脂のＢＲＥＮ−Ｓ
（日本化薬社製、商品名）２％、溶融シリカ粉末のＲＤ
−８（龍森社製、商品名）８０％、三酸化アンチモン２
％およびエステル系ワックス類のリコワックス（クラリ
アントジャパン社製、商品名）１．０％を配合し常温で
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。

【００３３】この成形材料について、実施例１における
と同様に、成形品を得るとともに各種試験をした。その
結果を表１に示す。

【００３４】

【表１】 ＊１：成形材料を用いて試験用デバイスを、１７５℃で
のトランスファー成形をして２０個の封止パッケージを
つくり、１８０℃において４時間アフターキュアを行な
った。次いで、このパッケージを８５℃、相対湿度６０
％の雰囲気中に１６８時間放置して吸湿処理を行なった
後、最高温度２６０℃のＩＲリフロー炉に３回通した。
この時点でパッケージのクラック発生数を調べて吸湿処
理後リフロー炉試験の耐クラック性を評価した。

【００３５】＊２：上記吸湿・高温処理リフロー炉を経
た２０個のパッケージを、さらに１２７℃の飽和水蒸気
雰囲気中に５００時間放置するプレッシャクッカ試験
（ＰＣＴ）を行ない、１００時間毎に不良（リーク不
良、オープン不良）の発生数を調べて信頼性を評価し
た。

【００３６】

【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電子部品封止装置
は、優れた耐リフロークラック性、耐湿信頼性を示すも
のである。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 CC032 CC062 CD021 CD051 CD061 CE002 DE147 DF017 DJ007 DJ017 EJ016 FD017 GQ05 4J036 AA02 AA05 DA04 DA05 DB10 FA01 FA05 FB07 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB12 EC01 EC03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
   樹脂、（Ｃ）下記構造式に示される３，５，７，１０，
   １２，１４，１７，１９，２１，２４，２６，２８−ド
   デカメチル［１．１．１．１］メタシクロファン−４，
   １１，１８，２５−テトロール、 【化１】 （Ｄ）無機充填剤を必須成分とし、樹脂組成物全体に対
   して、前記（Ｃ）３，５，７，１０，１２，１４，１
   ７，１９，２１，２４，２６，２８−ドデカメチル
   ［１．１．１．１］メタシクロファン−４，１１，１
   ８，２５−テトロールを０．１〜１０．０重量％、また
   前記（Ｄ）無機充填剤を７０〜９５重量％の割合でそれ
   ぞれ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】 請求項１記載の封止用樹脂組成物の硬化
   物によって、素子を封止してなることを特徴とする電子
   部品封止装置。