JP2892433B2 - 封止用樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

封止用樹脂組成物および半導体封止装置

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JP2892433B2 JP2097556A JP9755690A JP2892433B2 JP 2892433 B2 JP2892433 B2 JP 2892433B2 JP 2097556 A JP2097556 A JP 2097556A JP 9755690 A JP9755690 A JP 9755690A JP 2892433 B2 JP2892433 B2 JP 2892433B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、耐湿性、半田耐熱性に優れた封止用樹脂組
成物および半導体封止装置に関する。
(従来の技術) 近年、半導体集積回路の分野において、高集積化、高
信頼性化の技術開発と同時に半導体装置の組立て工程の
自動化が推進されている。例えばフラットパッケージ型
の半導体装置を回路基板に取り付ける場合に、従来リー
ドピン毎に半田付けを行っていたが最近は半田浸漬方式
や半田リフロー方式が採用されている。
(発明が解決しようとする課題) 従来におけるノボラック型などのエポキシ樹脂、ノボ
ラック型フェノール樹脂およびシリカ粉末からなる樹脂
組成物で封止した半導体装置は、装置全体の半田浴浸漬
を行うと耐湿性が低下するという欠点があった。特に吸
湿した半導体装置を浸漬すると封止樹脂と半導体チップ
およびリードフレームとの間に剥がれや内部樹脂クラッ
クが生じて著しい耐湿性劣化を起こし、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。これらの欠点を解消するために多官能
エポキシ樹脂と多官能性フェノール樹脂とを反応させる
と、半田耐熱性が向上するものの硬化収縮が小さく離型
性が悪いという欠点があった。
本発明は、これらの欠点を解消するためになされたも
ので、吸湿の影響が少なく、特に半田浸漬後の耐湿性、
半田耐熱性に優れ、封止樹脂と半導体素子あるいは封止
樹脂とリードフレームとの剥がれや内部樹脂クラックの
発生がなく、また電極の腐食による断線や水分によるリ
ーク電流の発生もなく、半導体装置の長期信頼性を保証
でき、かつ成形性に優れた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。
[発明の構成] (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、アルキル変性多官能エポキシ樹脂と多官能
フェノール樹脂、それに特定の酸ワックスを用いること
によって耐湿性、半田耐熱性および成形性に優れた組成
物が得られることを見いだし、本発明を完成したもので
ある。
すなわち、本発明は、 (A)アルキル変性ヒドロキシベンズアルデヒド類とア
ルキル変性フェノール類とを反応して得られる樹脂のフ
ェノール性水酸基をエポキシ化したアルキル変性多官能
エポキシ樹脂、 (但し、アルキル変性ヒドロキシベンズアルデヒド類の
アルキル基がCmH2m+1,m≧1の整数であり、アルキル変
性フェノール類のアルキル基がCnH2n+1,10≧n≧1の整
数である) (B)次の一般式(I)又は(II)で示される多官能フ
ェノール樹脂 (但し、式中nは0又は1以上の整数を、RはCmH2m+1
をmは0又は1以上の整数を表す) (C)シリカ粉末 (D)次の一般式で示される酸ワックス CH3(CH2)nCOOH (但し、nは20〜40の整数を表す) を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して、前記
(C)のシリカ粉末を50〜90重量%、前記(D)の酸ワ
ックスを0.01〜1重量%の割合に、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る。また、こ
の封止用樹脂組成物で半導体素子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。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いる(A)アルキル変性多官能エポキシ樹
脂としては、アルキル変性ヒドロキシベンズアルデヒド
類とアルキル変性フェノール類とを反応して得られるフ
ェノール樹脂骨格構造を有し、その樹脂骨格におけるフ
ェノール性水酸基をエポキシ化したもので、その分子中
にその骨格構造を有する限り、その他の分子構造、分子
量などに特に制限されることはなく、広く包含される。
具体的なアルキル変性多官能エポキシ樹脂としては例
えば 等が挙げられ、これらは単独もしくは2種以上混合して
使用される。
さらに、上記のアルキル変性多官能エポキシ樹脂に、
次の一般式で示されるノボラック系のエポキシ樹脂を混
合して用いることもできる。
(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
数を表す) 本発明に用いる(B)多官能フェノール樹脂として
は、前記の式で示される少なくとも三官能又は四官能の
フェノール樹脂でその分子中に前記骨格構造を有するか
ぎり、分子構造、分子量などに特に制限されることなく
広く包含される。具体的なフェノール樹脂としては、例
えば 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。さらに前記の多官能フェノール樹脂
の他に、フェノール、アルキルフェノール等のフェノー
ル類と、ホルムアルデヒドあるいはパラホルムアルデヒ
ド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を混合して使用することができ
る。
本発明に用いる(C)シリカ粉末としては、一般に市
販されているものが使用されるがそれらの中でも不純物
濃度が低く、平均粒径の30μm以下のものが好ましい。
平均粒径が30μmを超えると耐湿性および成形性に劣り
好ましくない。シリカ粉末の配合割合は、全体の樹脂組
成物に対して50〜90重量%含有することが好ましい。そ
の割合が50重量%未満では、樹脂組成物の吸湿性が高
く、半田浸漬後の耐湿性に劣り好ましくない。また、90
重量%を超えると極端に流動性が悪くなり成形性に劣り
好ましくない。従って上記範囲内に限定される。
本発明に用いる(D)酸ワックスとしては、次の一般
式で示されるものが使用される。
CH3(CH2)nCOOH (但し、nは20〜40の整数を表す) 酸ワックスの配合割合は、全体の樹脂組成物に対して0.
01〜1重量%含有することが好ましい。その割合が0.01
重量%未満では成形離型性に効果なく、また1重量%を
超えると耐湿性に劣り好ましくない。
本発明の封止用樹脂組成物は、アルキル変性多官能エ
ポキシ樹脂、多官能フェノール樹脂、シリカ粉末、酸ワ
ックス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、例えば三酸アンチモン
等の難燃剤、カーボンブラック等の着色剤、シランカッ
プリング剤、種々の硬化促進剤、ゴム系やシリコーン系
の低応力付与剤等を適宜添加・配合することができる。
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は、アルキル変性多官能エポキシ樹
脂、多官能フェノール樹脂、シリカ粉末、酸ワックスそ
の他を配合し、ミキサー等によって十分均一に混合した
後、更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。そして、この成
形材料を電子部品あるいは電気部品の封止用として、ま
た被覆、絶縁等に適用し、優れた特性と信頼性を付与す
ることができる。
本発明の半導体封止装置は、上記の封止用樹脂組成物
を用いて、半導体素子を封止することにより容易に製造
することができる。封止を行う半導体素子としては、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
形法であるが、射出成形、圧縮成形、注型等による封止
も可能である。封止用樹脂組成物は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15
0℃以上に加熱して硬化させることが望ましい。
(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、
アルキル変性多官能エポキシ樹脂、多官能フェノール樹
脂とを反応させて、所定量のシリカ粉末、酸ワックスと
配合することによって目的を達したものである。即ち、
アルキル変性多官能エポキシ樹脂と多官能フェノール樹
脂とを反応させることによって、ガラス転移温度を上昇
させ、熱時の機械的特性を向上させる。その結果、樹脂
の吸湿性が少なくなるため、反田浸漬や半田リフローを
行っても樹脂クラックの発生がなくなり、耐湿性劣化が
なくなるものである。また上記の改良に加えて酸ワック
スを併用することによって、離型に優れ、成形性を満足
させる封止用樹脂組成物および半導体封止装置が得られ
るものである。
(実施例) 次に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、
本発明は下記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。
実施例1 次式に示したアルキル変性多官能エポキシ樹脂17%、 次式に示した多官能フェノール樹脂10%、 シリカ粉末72%、硬化促進剤0.3%、酸ワックスのヘキ
スト−S(ヘキスト社製、商品名)およびシランカップ
リング剤0.4%を常温で混合し、さらに90〜95℃で混合
し冷却した後、粉砕して成形材料[A]を製造した。
実施例2〜3 実施例1において用いたアルキル変性多官能エポキシ
樹脂の代わりに、第1表に示したアルキル変性多官能エ
ポキシ樹脂を用いた以外は、すべて実施例1と同一にし
て成形材料[B],[C]を製造した。
比較例1 実施例1で使用したアルキル変性多官能エポキシ樹脂
17%、多官能フェノール樹脂10%、シリカ粉末72%、硬
化促進剤0.3%、エステル系ワックス0.3%およびシラン
カップリング剤0.4%を常温で混合し、さらに90〜95℃
で混練し冷却した後、粉砕して成形材料[D]を製造し
た。
比較例2 オルソオクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポ
キシ当量215)17%、ノボラック型フェノール樹脂8
%、シリカ粉末74%、硬化促進剤0.3%、エステル系ワ
ックス0.3%およびシランカップリング剤0.4%を混合
し、実施例1と同様にして成形材料[E]を製造した。
実施例1〜3および比較例で得られた成形材料[A]
〜[E]を170℃に加熱した金型内にトランスファー注
入し硬化させて封止した成形品を得た。これについて諸
試験を行って結果を得たので第2表に示したがいずれも
本発明の顕著な効果が確認された。
*1:トランスファー成形によって直径50mm、厚さ3mmの
成形品を作り、これを127℃,2.5気圧の飽和水蒸気中に2
4時間放置し、増加した重量によって測定した。
*2:吸水率の試験と同様な成形品を作り、これを175℃
で8時間のポストキュアを行い、適当な大きさの試験片
とし、熱機械特性分析装置を用いて測定した。
*3:JIS−K−6911に準じて測定した。
*4:成形材料を用いて、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を、通常の42アロイフレームに
接着し、175℃で2分間トランスファー成形した後、175
℃,8時間のポストキュアを行った。こうして作った成形
品を予め40℃,90%RH,100時間の吸湿処理をした後、250
℃の半田浴に10秒間浸漬をした。その後、127℃,2.5気
圧の飽和水蒸気中でプレッシャークッカーテスト(PC
T)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。
[発明の効果] 以上の説明および第2表から明らかなように、本発明
の封止用樹脂組成物は、吸湿の影響が少なく、半田浴浸
漬後の耐湿性、半田耐熱性および熱時の機械的特性に優
れているため、樹脂と半導体チップあるいは樹脂とリー
ドフレーム間の剥がれや内部樹脂クラックの発生がな
く、また電極の腐食による断線や水分によるリーク電流
の発生もなく成形性に優れた、信頼性の高い半導体封止
装置が得られた。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 23/31 //(C08K 13/02 3:36 5:09) (56)参考文献 特開 昭64−31816(JP,A) 特開 平1−249827(JP,A) 特開 平2−69514(JP,A) 特開 平2−209948(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 59/20 - 59/38 C08G 59/62 C08L 63/00 - 63/10 C08K 3/36 C08K 5/09 H01L 23/29

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)アルキル変性ヒドロキシベンズアル
    デヒド類とアルキル変性フェノール類とを反応して得ら
    れる樹脂のフェノール性水酸基をエポキシ化したアルキ
    ル変性多官能エポキシ樹脂、 (但し、アルキル変性ヒドロキシベンズアルデヒド類の
    アルキル基がCmH2m+1,m≧1の整数であり、アルキル変
    性フェノール類のアルキル基がCnH2n+1,10≧n≧1であ
    る) (B)次の一般式(I)又は(II)で示される多官能フ
    ェノール樹脂、 (但し、式中nは0又は1以上の整数を、RはCmH2m+1
    を、mは0又は1以上の整数を表す) (C)シリカ粉末 (D)次の一般式で示される酸ワックス CH3(CH2)nCOOH (但し、nは20〜40の整数を表す) を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して、前記
    (C)のシリカ粉末を50〜90重量%、前記(D)の酸ワ
    ックスを0.01〜1重量%の割合に、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】(A)アルキル変性ヒドロキシベンズアル
    デヒド類とアルキル変性フェノール類とを反応して得ら
    れる樹脂のフェノール性水酸基をエポキシ化したアルキ
    ル変性多官能エポキシ樹脂、 (但し、アルキル変性ヒドロオキシベンズアルデヒド類
    のアルキル基がCmH2m+1,m≧1の整数であり、アルキル
    変性フェノール類のアルキル基がCnH2n+1,10≧n≧1の
    整数である) (B)次の一般式(I)又は(II)で示される多官能フ
    ェノール樹脂 (但し、式中nは0又は1以上の整数を、RはCmH2m+1
    をmは0又は1以上の整数を表す) (C)シリカ粉末 (D)次の一般式で示される酸ワックス CH3(CH2)nCOOH (但し、nは20〜40の整数を表す) を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して、前記
    (C)のシリカ粉末を50〜90重量%、前記(D)の酸ワ
    ックスを0.01〜1重量%の割合に、それぞれ含有した封
    止用樹脂組成物で、半導体素子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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