JP2747247B2 - 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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JP2747247B2 JP7153238A JP15323895A JP2747247B2 JP 2747247 B2 JP2747247 B2 JP 2747247B2 JP 7153238 A JP7153238 A JP 7153238A JP 15323895 A JP15323895 A JP 15323895A JP 2747247 B2 JP2747247 B2 JP 2747247B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、半導体素子を封止す
るのに使用される半導体封止用樹脂組成物に関するもの
であり、詳しくは、回路基板等に対する実装を堅固に行
うこと可能な半導体装置を製造できる半導体封止用樹脂
組成物に関するものである。 【0002】 【従来の技術】トランジスタ,IC,LSI等の半導体
素子はセラミックパッケージもしくはプラスチックパッ
ケージ等により封止され半導体装置化されている。上記
セラミックパッケージは構成材料そのものが耐熱性を有
し、耐湿性にも優れているため信頼性の高い封止が可能
である。しかしながら、構成材料が比較的高価なもので
あることと量産性に劣る欠点があるため最近ではエポキ
シ樹脂組成物を用いた樹脂封止が主流になっている。こ
の種のエポキシ樹脂組成物としては、エポキシ樹脂と、
硬化剤としてのノボラック型フェノール樹脂と、イミダ
ゾール硬化促進剤,無機質充填剤としての石英粉末,離
型剤としてのカルナバワックス等から構成されている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
エポキシ樹脂組成物では、上記トランジスタ,IC,L
SI等の半導体素子を封止し、半導体装置化するとき
に、リードピン部分まで樹脂のバリが延びるため、上記
半導体装置を回路基板に対して実装する際に、上記樹脂
のバリが障害となって半導体装置のリードピンを回路基
板に堅固に半田付けできない等の欠点が生じている。 【0004】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、バリの発生が防止されて回路基板等に対して
堅固に取付け固定することができる半導体装置を製造す
ることが可能な半導体封止用樹脂組成物の提供をその目
的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の半導体封止用樹脂組成物は、無機質充填
剤を含むエポキシ樹脂組成物において、上記無機質充填
剤が、ワーデルの球形度で0.7〜1.0の球形度を有
するものであって、その主成分が粒径50μm以下のも
のであり、かつこの粒径50μm以下のものの粒度分布
が、下記の(A)〜(C)のようになっているという構
成をとる。 (A)5μm以下の粒度のものが5.0〜20.0重量
%。 (B)6〜10μmの粒度のものが5.0〜15.0重
量%。 (C)11〜50μmの粒度のものが60.0〜80.
0重量%。 【0006】 【作用】すなわち、本発明者は、上記リードピン部分ま
で延びる樹脂のバリの発生を防止する目的で無機質充填
剤を中心にモデル実験を重ねた結果、エポキシ樹脂組成
物の無機質充填剤として、上記特定の球形度のものを用
い、かつその無機質充填剤の粒径を50μm以下に設定
し、しかも、この50μm以下のものの粒度分布を上記
のような割合に設定すると、バリの発生が大幅に少なく
なることを見出しこの発明に到達した。この特殊な無機
質充填剤を含有するエポキシ樹脂組成物の使用により、
回路基板に対する実装工程において堅固に固定しうる半
導体装置の提供が可能となる。 【0007】この発明に用いるエポキシ樹脂組成物の無
機質充填剤は、上記のように、ワーデルの球形度で0.
7〜1.0の球形度を有するものであって、その主成分
が粒径50μm以下のものであり、しかも上記粒径50
μm以下のものの粒度分布が上記の(A)〜(C)のよ
うになっているものである。 【0008】ここで、ワーデルの球形度(化学工学便
覧,丸善株式会社発行参照)とは粒子の球形度を、(粒
子の投影面積に等しい円の直径)/(粒子の投影像に外
接する最小円の直径)で測る指数で、この指数が1.0
に近いほど真球体に近い粒子であることを意味する。 【0009】上記ワーデルの球形度が0.7未満になる
と、無機質充填剤が異形状(角ばった状態)になって鋭
利な角部をもつことが多くなり、このような無機質充填
剤を含む樹脂で封止すると、得られる半導体装置におい
ては、封止後における上記樹脂の熱収縮時に、半導体素
子を保護するパッシベーション膜が無機質充填剤の鋭利
な角部で損傷を受けるようになるからである。したがっ
て、この発明で使用する無機質充填剤はワーデルの球形
度で0.7〜1.0の球形度を有する球状のものである
ことが必要である。そして、このような球状の無機質充
填剤のうち、その主成分が粒径50μm以下のものであ
ることがさらに要求される。ここで、主成分とすると
は、上記粒径のものが、全無機質充填剤中少なくとも8
5重量%(以下「%」と略す)を占めることをいう。し
たがって、粒径50μmを超える無機質充填剤は最大限
で25%まで含まれるものであり、この場合、上記大粒
径のものは、最大粒径が50μmを超えるものの、15
0μm以下であることが好適である。そして、無機質充
填剤の主成分となる粒径50μm以下のものについて
は、その粒度分布が前記(A)〜(C)のようになって
いることが必要である。このような条件を全て満たすこ
とによって初めて成形時の樹脂のバリの発生が防止され
るようになる。また、それと同時に、エポキシ樹脂組成
物の成形時の粘度が高くなりすぎ、成形金型のキャビテ
ィに対する未充填部分の発生が防止されるようになる。 【0010】上記のような無機質充填剤としては、例え
ば、シリカ粉末,アルミナ粉末,窯化アルミニウム,炭
化ケイ素,タルク,結晶性シリカ粉末等があげられる
が、低熱膨脹性および高純度の観点からシリカ粉末,結
晶性シリカ粉末,アルミナ粉末を使用することが好結果
をもたらす。このような無機質充填剤は、エポキシ樹脂
組成物中に50〜90%程度含有されるようにすること
が好ましい。すなわち、上記無機質充填剤の含有量が5
0%未満の場合には、成形時にバリの発生が多くなり、
作業性に問題を生じると同時にコストも高くなるからで
ある。逆に、無機質充填剤の含有量が90%を超えると
成形時に未充填部分が発生する等の弊害が生じるように
なる。 【0011】上記無機質充填剤が配合されるエポキシ樹
脂組成物は、その主成分がエポキシ樹脂と硬化剤とから
なるものである。上記エポキシ樹脂としては、1分子中
に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物であれ
ば特に制限するものではない。通常エポキシ当量150
〜200のノボラック型エポキシ樹脂であって、例えば
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂,フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂,ハロゲン化フェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂等が用いられる。これらのエポキシ樹
脂は単独で用いてもよいし併せて用いても差し支えはな
い。特に好適なのはクレゾールノボラック型エポキシ樹
脂があげられ、これを全エポキシ樹脂中50%以上の割
合で使用することが好適である。そして、これらのエポ
キシ樹脂は、いずれも塩素イオンの含有量が0.1%以
下に設定されていることが得られる半導体装置の信頼性
の確保の点から望ましい。 【0012】上記エポキシ樹脂の硬化剤としては、通常
ノボラック型フェノール樹脂が用いられ、フェノールノ
ボラック樹脂,クレゾールノボラック樹脂等の1分子中
に2個以上の水酸基を有する化合物であって、軟化点が
60〜120℃、水酸基当量が90〜120程度のもの
を用いることが好ましい。 【0013】上記エポキシ樹脂と上記フェノール樹脂と
の相互の配合比は、上記エポキシ樹脂中のエポキシ基と
フェノール樹脂中の水酸基との当量比が0.8〜1.2
となるように配合することが好適である。上記の当量比
を外れると、特にエポキシ樹脂組成物の硬化性が著しく
低下し、樹脂としての特性が不適になるからである。上
記当量比が1に近いほど好結果が得られるようになる。 【0014】なお、この発明に用いるエポキシ樹脂組成
物には、三酸化アンチモン,リン系化合物等の難燃剤、
顔料、染料、シラン系カップリング剤,アルミニウム系
カップリング剤,チタネート系カップリング剤等のカッ
プリング剤やカルナバワックス,モンタンワックス等の
離型剤を必要に応じて配合することができる。 【0015】この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、
例えば、上記のような特定の無機質充填剤と、エポキシ
樹脂,フェノール樹脂および必要に応じてその他の添加
剤を配合し、この配合物をミキサー等によって充分混合
分散させたのち、ミキシングロール機等の混練機に掛け
て加熱状態で混練する。ついで得られた混練物を室温ま
で冷却した後公知の手段によって粉砕し、必要に応じて
打錠してタブレット化するという一連の工程を経由させ
ることにより製造することができる。 【0016】このようなエポキシ樹脂組成物を用いての
半導体素子の封止は特に限定するものではなく、通常の
方法、例えばトランスファー成形等の公知のモールド方
法により行うことができる。 【0017】このようにして得られる半導体装置は、成
形時において樹脂のバリが生じていず、したがって、例
えば回路基板に対する実装に際して上記バリが邪魔にな
らず堅固に固定しうるようになる。 【0018】 【発明の効果】この発明の半導体封止用樹脂組成物は、
上記特定の無機質充填剤を含有するものである。このた
め、これを用いて得られる半導体装置において、リード
ピン上に樹脂のバリが生じていず、したがって、バリに
邪魔されることなく回路基板等に堅固に取付け固定しう
るのである。 【0019】つぎに、この発明を実施例にもとづいて詳
しく説明する。 【0020】まず、無機質充填剤として下記の表1に示
すような粒度分布の無機質充填剤A〜D(いずれもシリ
カ粉末)を準備した。 【0021】 【表1】【0022】つぎに、上記の無機質充填剤を用いつぎの
ようにしてエポキシ樹脂組成物をつくり、それを用いて
半導体装置を製造した。 【0023】 【実施例1〜4,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210,軟化点80℃)100
重量部(以下「部」と略す)に対してフェノールノボラ
ック樹脂(軟化点78℃,水酸基当量110)57部、
2−メチルイミダゾール0.3部,三酸化アンチモン1
0部,シランカップリング剤(日本ユニカー社製,A−
186)3部,カーボンブラック2部およびカルナバワ
ックス4部ならびに第1表の無機質充填剤A〜Dを後記
の第2表に示す割合で配合した。つぎに、この配合物を
90〜100℃の熱ロールに掛けて10分間混練し、つ
いで冷却粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。 【0024】つぎに、上記のようにして得られたエポキ
シ樹脂組成物を用い、半導体素子をトランスファー成形
によってモールドすることにより半導体装置を得た。こ
のようにして得られた半導体装置において、リードピン
部分まで延びたバリの長さについて測定し、後記の表2
に示した。 【0025】 【表2】【0026】上記表2から実施例品は、バリが比較例に
比べていずれも小さく、したがって、回路基板に対する
実装時にバリが邪魔にならず堅固な固定を実現しうるこ
とがわかる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−171725(JP,A) 特開 昭55−149343(JP,A) 特開 昭61−190961(JP,A) 特開 昭57−212225(JP,A) 特開 昭62−96568(JP,A) 特開 昭59−22955(JP,A) 特開 昭60−210643(JP,A) 特公 昭54−14143(JP,B1)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.無機質充填剤を含むエポキシ樹脂組成物において、
    上記無機質充填剤が、ワーデルの球形度で0.7〜1.
    0の球形度を有するものであって、その主成分が粒径5
    0μm以下のものであり、かつこの粒径50μm以下の
    ものの粒度分布が、下記の(A)〜(C)のようになっ
    ていることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。 (A)5μm以下の粒度のものが5.0〜20.0重量
    %。 (B)6〜10μmの粒度のものが5.0〜15.0重
    量%。 (C)11〜50μmの粒度のものが60.0〜80.
    0重量%。 2.エポキシ樹脂組成物中におけるエポキシ樹脂が、エ
    ポキシ当量150〜220のノボラック型エポキシ樹脂
    である請求項1記載の半導体封止用樹脂組成物。 3.エポキシ樹脂組成物中における硬化剤が、ノボラッ
    ク型フェノール樹脂である請求項1または2記載の半導
    体封止用樹脂組成物。 4.無機質充填剤の最大粒径が、150μm以下である
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂
    組成物。 5.無機質充填剤の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体
    の50〜90重量%である請求項1〜4のいずれか一項
    に記載の半導体封止用樹脂組成物。 6.エポキシ樹脂組成物が、塩素イオン含有量が0.1
    %以下のエポキシ樹脂を用いたものである請求項1〜5
    のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
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