JP2687764B2 - 半導体封止用樹脂組成物 - Google Patents

半導体封止用樹脂組成物

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JP2687764B2 JP15316791A JP15316791A JP2687764B2 JP 2687764 B2 JP2687764 B2 JP 2687764B2 JP 15316791 A JP15316791 A JP 15316791A JP 15316791 A JP15316791 A JP 15316791A JP 2687764 B2 JP2687764 B2 JP 2687764B2
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正之 教学
孝史 坂本
竜三 原
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体封止用樹脂組成
物に関するものである。特に吸湿半田処理時の耐クラッ
ク性と吸湿半田処理後の耐湿信頼性に優れた半導体封止
用樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来技術】近年、ダイオ−ド、トランジスタ−、I
C,LSIなどの半導体や電子部品の封止方法として、
たとえばエポキシ樹脂やシリコン樹脂などの低圧トラン
スファ−成形による樹脂封止法が信頼性の向上とともに
大量生産や価格面で有利性から主流を占めている。中で
もエポキシ樹脂を用いた樹脂封止法においては、オルソ
クレゾ−ルノボラック型エポキシ樹脂を樹脂成分とし、
フェノ−ルノボラック樹脂を硬化剤成分とする樹脂組成
物からなる成形材料が最も多く使用されている。しかし
ながら、最近IC,LSI、VLSIなどの半導体、電
子部品の集積度が高密度化されるとともに、半導体装置
の成形品の薄肉化、表面実装のために、これまでの樹脂
組成物では必ずしも十分に対応することができなくなっ
ている。
【0003】たとえば、表面実装用半導体装置において
は、実装時に、半導体装置自身が、半田に直接浸漬され
るなど、急激に高温の環境下にさらされるため、半導体
装置にパッケ−ジクラックの発生が避けられない事態と
なっている。この現象は、成形品後、半導体装置が保管
中に吸湿した水分が、高温の半田に浸漬された際に、急
激に気化膨張し、封止樹脂がそれに耐えきれず、パッケ
−ジクラックを生じると考えらる。この対応として半導
体封止用樹脂組成物について、耐熱性、吸湿性向上など
の検討からこれら特性の改良が特開平3-39323 号公報に
開示されなされてきているが、特に低応力性とともに上
記の耐吸湿半田クラック性及び吸湿半田処理後の耐湿信
頼性の向上については今だ十分に満足できる状況にはな
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みてなされたものであり、従来の半導体封止用
樹脂組成物の欠点を改善し、低応力性の改善と耐吸湿半
田クラック性及び吸湿半田処理後の耐湿信頼性に優れた
新規な半導体封止用樹脂組成物を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、次の〜の成分、エ
ポキシ樹脂がビフェニル骨格を有する下記の一般式
〔1〕(式〔1〕中のRは水素原子又はメチル基を示
し、nは0〜6の整数を示す)のエポキシ樹脂、ナフ
タレン骨格を有し、フェノ−ル性OH基を官能基に持つ
下記の一般式〔2〕のクレゾール化合物の硬化剤、エ
ポキシ基または、および、ハイドロジエン基を有するポ
リオキシアルキレン変性シリコーン:硬化性ポリオルガ
ノシロキサンを1:99〜50:50の範囲からなるシ
リコーン重合体、リン系の硬化促進剤、無機充填材
を含有してなる半導体封止用樹脂組成物を提供すること
にある。
【0006】
【化2】
【0007】
【0008】以下、この発明を詳しく説明する。エポキ
シ樹脂としては、前記一般式〔1〕のビフェニルノボラ
ック型エポキシ樹脂を用いる必要があり、その配合量は
エポキシ樹脂中に占める割合で50重量%以上用いるの
が好ましい。50重量%未満では低吸湿、高密着の効果
が小さいからである。なお、ビフェニルノボラック型エ
ポキシ樹脂以外に、フェノ−ルノボラック型エポキシ樹
脂、クレゾ−ルノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノ
−ルA型エポキシ樹脂、ビスフェノ−ルF型エポキシ樹
脂または、これらのハロゲン化エポキシ樹脂などの1種
又は、それ以上の併用もできる。その中でも1分子中に
2個以上のエポキシ基をもつエポキシ樹脂で、エポキシ
当量180〜220、軟化点60〜100℃のものを単
独、もしくは組み合わせ、その配合量が半導体封止用樹
脂組成物の5〜35重量%の範囲で用いると成形材料と
して混合、加熱、溶融、混練するのに均一性が確保で
き、良好に取扱うことができる。
【0009】硬化剤としては、ナフタレン骨格を有し、
フェノ−ル性OH基を官能基に持つ前記一般式〔2〕の
クレゾール化合物を用いる必要があり、その配合量は硬
化剤中に占める割合で30重量%以上用いるのが好まし
い。30重量%未満では低吸湿化が進まず、耐吸湿半田
クラック性の改善が認められないからである。なお、他
の硬化剤としてフェノ−ルノボラック樹脂、クレゾ−ル
ノボラック樹脂、レゾ−ル樹脂などを1種又はそれ以上
を併用することができる。その中でも1分子中に2個以
上の水酸基をもつフェノ−ル樹脂であり、水酸基当量8
0〜120、軟化点60〜120℃のものを単独、もし
くは組み合わせ、その配合量が半導体封止用樹脂組成物
の2〜25重量%の範囲で用いると成形材料として混
合、加熱、溶融、混練するのに均一性が確保でき、良好
に取扱うことができる。
【0010】シリコーン重合体としては、エポキシ基ま
たは、および、ハイドロジエン基を有するポリオキシア
ルキレン変性シリコーン:硬化性ポリオルガノシロキサ
ンを1:99〜50:50の範囲で用いる必要がある。
なぜなら反応性シリコーンの使用では機械強度の低下が
大きく、シリコーンゴムの使用では低応力性が確保でき
ないからである。
【0011】リン系の硬化促進剤としては、トリフェニ
ルホスフィン、トリフェニルホスファイト、トリフェニ
ルホスフェイトなどを用いることができる。また、他の
硬化促進剤として三級アミン、イミダゾール類などと併
用することもできる。
【0012】無機充填材としては、例えば、溶融シリ
カ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、珪酸カルシュウ
ム、炭酸カルシュウム、窒化硅素などの粉末があげら
れ、単独、もしくは組み合わせて用いることができる。
しかし、半導体の封止に供するものであるため、無機充
填材5gを純水45gで95℃、20時間抽出したとき
の抽出水の電気伝導度が100μs /cm以下の高純度な
無機充填材が好ましい。特にシリカが好適である。無機
充填材の配合量は半導体封止用樹脂組成物の65〜95
重量%の範囲で用いると成形材料として混合、加熱、溶
融、混練するのに均一性が確保でき、良好に取扱うこと
ができる。
【0013】なお、本発明の半導体封止用樹脂組成物の
配合成分としては、以上の他に、適当な添加剤、硬化促
進剤、難燃剤、離型剤、着色剤などを適用することがで
きる。
【0014】また、以上の配合成分からなる半導体の封
止用樹脂組成物を成形材料とするには、配合成分を均一
に混合し、加熱溶融、冷却、粉砕の通常のプロセスで製
造することができ、この際に使用される装置たとえば、
ミキサー、ブレンダー、ニーダー、ロールなど通常使用
されるものをそのまま適用することができる。
【0015】次に本発明を実施例と比較例によって具体
的に説明する。
【0016】
【実施例】
実施例 1〜4と比較例1〜3 のエポキシ樹脂としては、油化シェル社製のYX-4000H
(エポキシ当量 185、前記一般式〔1〕においてRがメ
チル基、n=0のもの)、エポキシ当量195、軟化点
65℃のオルソ−クレゾ−ルノボラックエポキシ樹脂
(表1にはOCN エポキシ樹脂と省記する)を単独または
これにを組合せて用いた。の硬化剤として、一般式
〔1〕のH基当量140のクレゾール化合物(日本化薬
社製 OCN-7000)または、および、水酸基当量104、軟
化点80℃のノボラック型フェノ−ル樹脂を用いた。
のシリコーン重合体として、シリコーン重合体(A)は
エポキシ基含有ポリオキシアルキレン変性シリコーン
(エポキシ当量2300)40重量部と硬化性ポリオルガノ
シロキサン(東レ社製SE1821)50重量部からなるも
の、シリコーン重合体(B)はハイドロジエン基含有ポ
リオキシアルキレン変性シリコーン(水素当量2500)1
0重量部と硬化性ポリオルガノシロキサン(東レ社製SE
1821)90重量部からなるもの、シリコーン重合体
(C)は硬化性ポリオルガノシロキサン(東レ社製SE18
21)100重量部からなるもの、他にシリコーンゴム
(平均粒子径2μm)、エポキシシリコーンオイル(エ
ポキシ当量 600)をそれぞれ用いた。、、の各配
合量は表1に示した。単位は重量部である。これ以外の
配合材料とその配合量は共通で次のものを用いた。単位
はいずれも重量部であり、以下「部」と省記する。
【0017】硬化促進剤としてトリフェニルホスフィ
ンを1.5部、無機充填材としては、平均粒子径14
μm 、抽出水の電気伝導度3μs /cmの溶融シリカを7
39部、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシランを5部、難燃剤として三酸化アン
チモンを21部、臭素化エポキシ樹脂(エポキシ当量40
0 、軟化点65℃)を14部、着色剤としてカ−ボンブラ
ックを2.5部、離型剤としてカルナバワックスを3部
それぞれ用いた。
【0018】以上の配合成分の配合量を各例ごとに均一
に混合し、ロ−ル温度100 ℃のミキシングロ−ルで加
熱、溶融、混練した後、冷却し、粉砕して各半導体封止
用樹脂組成物の成形材料を得た。
【0019】以上で得た各成形材料を用いて75トント
ランスファー成形機に所定の金型を取付け、それぞれ金
型温度180℃、成形時間60秒で試験片を成形した。
【0020】曲げ弾性率はJIS・K6911に準じて行
い、線膨張率はディライトメーター法で行い、吸湿率は
径50mm、厚み3mmの試験片を、85℃、85%相対湿度
で72時間処理する前後の試験片の重量変化率で求め
た。それぞれの結果は表2に示した。
【0021】吸湿半田クラックは、櫛形状のアルミニウ
ム配線回路をシリコンチップ表面に配設した評価用素子
を42アロイ製の 60QFPリードフレームに搭載したもの
を使って封止成形した60QFP 成形品12個を試験片と
し、85℃、85%相対湿度で72時間処理後、250
℃の半田槽に10秒間浸漬し、外観クラック発生の有無
で検査した。結果は、クラック発生個数/全試料数で表
2に示した。
【0022】吸湿半田後の耐湿信頼性は、前記60QFP 成
形品12個を85℃、85%相対湿度で72時間処理
後、250℃の半田槽に10秒間浸漬し、さらにPCT
で2気圧下、200 時間処理した後に封止した半導体装置
のオープン不良を測定した。結果はオープン不良個数/
全試料数で表2に示した。
【0023】表2の評価結果より、エポキシ樹脂がビ
フェニル骨格を有するエポキシ樹脂ナフタレン骨格を
有し、フェノ−ル性OH基を官能基に持つクレゾール化
合物の硬化剤、エポキシ基または、および、ハイドロ
ジエン基を有するポリオキシアルキレン変性シリコーン
と硬化性ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン重
合体、リン系の硬化促進剤、無機充填材を含有して
なる半導体封止用樹脂組成物は、成形材料での高流動性
を有し、高密着性、曲げ弾性率と線膨張率の積で考えら
れる低応力性と吸湿半田クラック性及び、吸湿半田処理
後の耐湿信頼性に優れていることが確認できた。
【0024】
【発明の効果】本発明の半導体封止用樹脂組成物によっ
て、低応力性と耐吸湿半田クラック性及び、吸湿半田処
理後の耐湿信頼性に優れた半導体装置、電子部品を得る
ことができる。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2 】
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 83/04 C08L 83/04 H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 (56)参考文献 特開 平5−230187(JP,A) 特開 平5−230180(JP,A) 特開 平4−342719(JP,A) 特開 平4−300914(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次の〜の成分、エポキシ樹脂がビフ
    ェニル骨格を有する下記の一般式〔1〕(式〔1〕中の
    Rは水素原子又はメチル基を示し、nは0〜6の整数を
    示す)のエポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有し、フェ
    ノ−ル性OH基を官能基に持つ下記の一般式〔2〕のク
    レゾール化合物の硬化剤、エポキシ基または、およ
    び、ハイドロジエン基を有するポリオキシアルキレン変
    性シリコーン:硬化性ポリオルガノシロキサンを1:9
    9〜50:50の範囲からなるシリコーン重合体、リ
    ン系の硬化促進剤、無機充填材を含有してなることを
    特徴とする半導体封止用樹脂組成物。【化1】
  2. 【請求項2】 前記ビフェニル骨格を有するエポキシ樹
    脂がエポキシ樹脂中50重量%以上含まれることを特徴
    とする請求項1記載の半導体封止用樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 前記クレゾール化合物の硬化剤が硬化剤
    中30重量%以上含まれることを特徴とする請求項1記
    載の半導体封止用樹脂組成物。
JP15316791A 1991-06-25 1991-06-25 半導体封止用樹脂組成物 Expired - Lifetime JP2687764B2 (ja)

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