JP2951090B2 - 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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JP2951090B2 JP33828191A JP33828191A JP2951090B2 JP 2951090 B2 JP2951090 B2 JP 2951090B2 JP 33828191 A JP33828191 A JP 33828191A JP 33828191 A JP33828191 A JP 33828191A JP 2951090 B2 JP2951090 B2 JP 2951090B2
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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、耐半田クラック性及び
耐湿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】
【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスタ、集積
回路等の電子部品を熱硬化性樹脂で封止しているが、特
に集積回路では耐熱性、耐湿性に優れたO−クレゾール
ノボラックエポキシ樹脂をノボラック型フェノール樹脂
で硬化させたエポキシ樹脂組成物が用いられている。近
年、電子機器の小型・軽量化・高性能化の要求がますま
す厳しくなってきている。それに伴い、半導体の高集積
化も年々進んでいる。半導体の高集積化に伴いチップの
大型化、パッケージの小型化・薄型化の傾向にある。特
に、パッケージの薄型化は著しく、厚さ1mmのTSO
PやTQFPの実用化が相次いでいる。
【0003】また、パッケージの小型化・薄型化によ
り、半導体の実装方法は従来の挿入型から表面実装型
(VPSリフロー型、IRリフロー型、半田浸漬法等)
へ変わってきている。表面実装法により、半田浸漬の工
程において急激に200℃以上の高温にさらされること
によりパッケージが割れたり、チップと封止樹脂の界面
が剥離するといった現象が発生し耐湿性が劣化してしま
い信頼性が低くなるといった問題が起こっている。その
ため、耐半田耐熱性と耐湿性の2点を満足する信頼性に
優れた樹脂の開発が急がれている。
【0004】これらの問題を解決するために半田付け時
の熱衝撃を緩和する目的で、熱可塑性オリゴマーの添加
(特開昭62−115849号公報)や各種シリコーン
化合物の添加(特開昭62−115850号公報、62
−116654号公報、62−128162号公報)、
さらにはシリコーン変性(特開昭62−136860号
公報)などの手法で対応しているがいずれも半田浸漬時
にパッケージにクラックが発生し信頼性に優れた半導体
封止用エポキシ樹脂組成物を得るまでには至らなかっ
た。
【0005】一方、半田浸漬時の耐半田クラック性に優
れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得るために、樹
脂系としてビフェニル型エポキシ樹脂の使用(特開昭6
4−65116号公報)等が、検討されてきたがビフェ
ニル型エポキシの使用によりリードフレームとの密着性
及び低吸水性が向上し、クラック発生が低減するが、ま
だ耐湿性が不十分である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に対して耐半田クラック性及び耐湿性が著しく優れ
た半導体封止用樹脂組成物を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、これらの問
題を解決するために鋭意研究を進め、以下の組成の樹脂
組成物を見いだした。即ち本発明は、(A)エポキシ樹
脂として、式(1)で示されるパラクレゾールとαナフ
トールの共縮合ノボラックエポキシ樹脂を総エポキシ樹
脂量に対して30〜100重量%含むエポキシ樹脂、
【化3】 (B)フェノール樹脂硬化剤として、式(2)で示され
る3官能フェノール樹脂硬化剤を総フェノール樹脂硬化
剤量に対して50〜100重量%含むフェノール樹脂硬
化剤
【化4】 (式中 R1〜R11は水素、ハロゲン、アルキル基の
中から選択される同一もしくは異なる原子または基) (C)無機充填材及び (D)硬化促進剤 を必須成分とする半導体封止用樹脂組成物である。
【0008】本発明に用いるパラクレゾールとαナフト
ールの共縮合ノボラックエポキシ樹脂は、パラクレゾー
ルとαナフトールをホルムアルデヒドより共縮合させた
ノボラック樹脂をエポキシ化したエポキシ樹脂であり、
その共縮合時のαナフトール量は50重量%以上が望ま
しく、式(1)の構造を主とする化合物である。式
(1)のエポキシ樹脂は、低吸水性に優れ、樹脂の線熱
膨張係数が小さく、成形時の離型性に優れるという特徴
を有し、半田浸漬時の耐半田クラック性に良好の結果を
示す。このパラクレゾールとαナフトール共縮合ノボラ
ックエポキシ樹脂の使用量は、これを調節することによ
り耐半田クラック性を最大限に引き出すことができる。
nは1〜6の整数で6を越えると樹脂が高分子となり、
流動性が悪くなり、半導体封止用樹脂組成物として好ま
しくない。
【0009】耐半田クラック性の効果を出すためにはパ
ラクレゾールとαナフトール共縮合ノボラックエポキシ
樹脂を総エポキシ樹脂の30重量%以上、好ましくは6
0重量%以上の使用が望ましい。30重量%未満では、
低吸水性、低線熱膨張係数が十分に得られず、耐半田ク
ラック性が不十分である。
【0010】パラクレゾールとαナフトール共縮合ノボ
ラックエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を併用する場
合、用いるエポキシ樹脂は、エポキシ基を有するポリマ
ー全般をいう。たとえばビスフェノール型エポキシ樹
脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル
型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂
及びトリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変
性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の3官能エポ
キシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂等が挙げられ
る。
【0011】式(2)で示される3官能フェノール樹脂
硬化剤は一分子中に3個の水酸基を有するフェノール樹
脂硬化剤である。その特徴はエポキシ樹脂との反応硬化
物の架橋密度が向上し、ガラス転移温度が向上すること
にある。従って、最近の表面実装化に対する半田浸漬時
での耐半田クラック性に好適である。
【0012】この3官能フェノール樹脂硬化剤の使用量
は、これを調節することにより耐半田クラック性を最大
限に引き出すことができる。耐半田クラック性の効果を
出すためには式(2)で示される3官能フェノール樹脂
硬化剤を総フェノール樹脂硬化剤量の50重量%以上好
ましくは70重量%以上の使用が望ましい。50重量%
未満だと、架橋密度が上がらず、耐半田クラックが不十
分である。
【0013】更に式中のR1、R2、R4〜R7、R1
0、R11は水素原子、R3、R8、R9はメチル基が
好ましい。また、2官能以下のフェノール樹脂硬化剤で
は架橋密度が上がらず、耐半田クラック性が低下する傾
向がある。式(2)で示される3官能フェノール樹脂硬
化剤以外に他のフェノール樹脂硬化剤を併用する場合、
用いるフェノール樹脂硬化剤とはフェノール性水酸基を
有するポリマー全般をいう。たとえば、フェノールノボ
ラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペン
タジエン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変
性フェノール樹脂とフェノールノボラック及びクレゾー
ルノボラック樹脂との共縮合物、パラキシレン変性フェ
ノール樹脂等を用いることができる。
【0014】本発明に用いる無機充填材としては、溶融
シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、2次凝
集シリカ粉末、多孔質シリカ粉末、2次凝集シリカ粉末
または多孔質シリカ粉末を粉砕したシリカ粉末、アルミ
ナ等が挙げられ、特に溶融シリカ粉末、球状シリカ粉末
及び溶融シリカ粉末との混合物が好ましい。また無機充
填材の配合量としては、耐半田ストレス性と成形性のバ
ランスから、総樹脂組成物中に70〜90重量%含むも
のが望ましい。
【0015】本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ
樹脂とフェノール性水酸基との反応を促進させるもので
あれば良く、一般に封止用材料に使用されているものを
ひろく使用することができる。例えばトリフェニルホス
フィン(TPP)、トリブチルホスフィン、トリ(4−
メチルフェニル)ホスフィン等の有機ホスフィン化合
物、トリブチルアミン、トリエチルアミン、ベンジルジ
メチルアミン、トリスジメチルアミノメチルフェノー
ル、ジアザビシクロウンデセン(DBU)等の3級アミ
ン、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾー
ル、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾ
ール化合物が挙げられる。これらを単独で用いても、あ
るいは2種以上を併用することも可能である。
【0016】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物はエポ
キシ樹脂、硬化剤、無機充填材および硬化促進剤を必須
成分とするが、これ以外に必要に応じてカーボンブラッ
ク等の着色剤、カルナバワックス、合成ワックス等の離
型剤、ブロム化エポキシ、三酸化アンチモン等の難燃
剤、γ−グリシドキシブロピルトリメトキシシラン等の
カップリング剤、シリコーンゴム、ポリブタジエン等の
低応力剤などの種々の添加剤を適宜配合しても差し支え
ない。
【0017】又、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を
成形材料として製造するには、エポキシ樹脂、硬化剤、
硬化促進剤、充填剤、その他の添加剤をミキサー等によ
り十分に均一混合した後さらに熱ロールまたはニーダー
等で溶融混合し、冷却後粉砕して成形材料とすることが
できる。これらの成形材料は電子部品あるいは電気部品
の封止、被覆、絶縁等に適用することができる。
【0018】
【実施例】以下に本発明を実施例で具体的に示す。配合
割合の部は重量とする。
【0019】実施例1 式(1)で示されるパラクレゾールとαナフトール共縮合ノボラックエポキシ 樹脂(n=2) (エポキシ当量200、軟化点65℃) 58部
【0020】
【化5】
【0021】 オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂 58部 (エポキシ当量200、軟化点62℃) 式(3)で示される3官能フェノール樹脂硬化剤 (エポキシ当量141) 34部
【0022】
【化6】
【0023】 フェノールノボラック樹脂硬化剤 (水酸基当量104、軟化点95℃) 34部 トリフェニルホスフィン 2部 溶融シリカ 780部 三酸アンチモン 20部 エポキシシラン 5部 カーボンブラック 3部 カルナバワックス 6部 をミキサーで常温で混合し、70〜100℃で2軸ロー
ルにより混練し、冷却後粉砕し成形材料とし、これをタ
ブレット化して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得
た。この組成物を低圧トランスファー成形機(成形条
件:175℃、70kg/cm2、120秒)を用いて成形
し、得られた成形品を175℃、8時間で後硬化し評価
した。評価結果を表1に示す。
【0024】評価方法 *1 スパイラルフロー:EMMI−I−66に準じた
スパイラルフロー測定用金型を用い、試料を15g、成
形温度を175℃、成形圧力70kg/cm2、成形時間2分
で成形したときの成形品の長さ。 *2 半田クラック性試験:52pQFPパッケージ
(チップサイズ36mm2、パッケージ厚2.05m
m)20個について85℃、85%RHの水蒸気下で7
2Hr処理後、 260℃の半田槽に10秒間浸漬し、
クラックの発生した成形品の個数を示す。 *3 半田耐湿性試験:テスト用素子(16pSOP)
を85℃、85%RHの環境下で72Hr処理し、その
後260℃の半田槽に10秒間浸漬後、プレッシャー
クッカー試験(125℃、100%RH)を行ない、回
路のオープン不良数を 測定した。
【0025】実施例2〜4、比較例1〜5 表1の配合割合で、実施例1と同様にして樹脂組成物を
得た。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】本発明による半導体封止用樹脂組成物
は、耐半田クラック性および耐湿性に極めて優れている
ことにより、表面実装封止用樹脂組成物として非常に信
頼性の高いものである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂として、式(1)で
    示されるパラクレゾールとαナフトールの共縮合ノボラ
    ックエポキシ樹脂を総エポキシ樹脂量に対して30〜1
    00重量%含むエポキシ樹脂、 【化1】 (B)フェノール樹脂硬化剤として、式(2)で示され
    る3官能フェノール樹脂硬化剤を総フェノール樹脂硬化
    剤量に対して50〜100重量%含むフェノール樹脂硬
    化剤、 【化2】 (式中 R1〜R11は水素、ハロゲン、アルキル基の
    中から選択される同一もしくは異なる原子または基) (C)無機充填材及び (D)硬化促進剤 を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用樹脂組
    成物。
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