JPH021754A - 成形用フエノール樹脂組成物及びその製法並びに該組成物で封止した半導体装置 - Google Patents

成形用フエノール樹脂組成物及びその製法並びに該組成物で封止した半導体装置

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JPH021754A
JPH021754A JP63141750A JP14175088A JPH021754A JP H021754 A JPH021754 A JP H021754A JP 63141750 A JP63141750 A JP 63141750A JP 14175088 A JP14175088 A JP 14175088A JP H021754 A JPH021754 A JP H021754A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、成形性、接着性、電気特性および耐熱性に優
れた成形用フェノール樹脂粗成物、および該樹脂粗成物
で封止した樹脂封止型半導体装置に関する。
〔従来の技術〕
トランジス９．ＩＣ，ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体装置
や電子装置の外装には、金属、ガラス。
セラミックス等を用いるハーメチック型と、熱可塑性樹
脂または熱硬化性樹脂を用いる樹脂封止型の二種類があ
る。
前者は気密性の点では極めて優れているが非常に高価で
ある。一方、後者は大量生産によって極めて安価に生産
できる上に、半導体素子、封止用樹脂等の材料や製造技
術の進歩により最近では半導体製品の８０％以上がエポ
キシ樹脂を主流とする熱硬化性樹脂を用いたトランスフ
ァ成形による樹脂封止型である。
しかし、半導体素子の集積度は年々向上し、それに伴っ
てチップサイズが大型化し、配線の微細化並びに多層化
等が進んでいる。一方、パッケージの形状に付いてみる
と、実装の高密度化、自動化等のために、パッケージサ
イズは小型薄型化の方向に有り、また、パッケージの形
状も従来のＤＩＰ（デュアル　インライン　パッケージ
（ＤｕａｌＩｎｌｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）　）で代表
されるピン挿入型からＱＦＰ　（クアド　フラット　パ
ッケージ（ＱｕａｄＦｌａｔ　Ｐａｃｋａｇｅ））　、
　Ｓ　ＯＪ　（スモール　アウトライン　Ｊ−ペンデッ
ド　パッケージ（Ｓｍａｌｌ　０ｕｔｌｉｎｅＪ−ｂｅ
ｎｄｅｄ　Ｐａｃｋａｇｅ））　、　Ｐ　ＬＣＣ（プラ
スチックリーデツド　チップ　キャリヤ（Ｐｌａｓｔｉ
ｃ　ＬｅａｄｅｄＣｈｉρＣａｒｒｉｅｒ）等の表面実
装型パッケージに移行している。
このような集積度の向上、パッケージサイズやパッケー
ジ形状、実装方式等の変遷に伴い、チップの表面は繊細
になり、パッケージの封止樹脂層は次第に薄肉化してい
る。また、パッケージはピン挿入型から表面実装型への
移行に伴い実装時にこれまでよりも高温にさらされるよ
うになってきている。そのため、封止品が熱的ストレス
を受けた場合、半導体装置を構成する封止樹脂、チップ
。
フレーム等の熱膨張係数の違いによって発生する熱応力
が大きくなり、封止樹脂あるいはチップやチップ表面に
形成されているパッシベーション膜にクラックを生じた
り、チップ表面の配線の切断、短絡、位置ずれ等を生じ
易く、素子特性の変動や信頼性の低下が問題になってい
る。
この問題は、パッケージの実装方式がピン挿入方式から
表面実装方式への移行に伴い、より一層重要な問題にな
っている。
従来のピン挿入型パッケージはピンを基板のスルーホー
ルに挿入した後、基板の裏側からピンを半田で加熱し半
１１付けを行っていた。そのため。
基板に搭載されたパッケージは１００〜１３０℃位まで
しか温度が上がらず、実装時の熱的ストレスによって封
ＩＬ品の各種信頼性が低下するという問題がほとんど無
かった。ところが、表面実装型パッケージは、実装に際
して赤外線リフローや不活性ガスを用いたペーパーリフ
ロ一方式による実装が行われ、パッケージ全体が２００
℃以上の高温にさらされる。そのため、パッケージを構
成する封止樹脂、チップ、フレーム等の熱膨張係数の違
いによって大きな熱応力が発生し、パッケージあるいは
チップやチップ表面に形成されているパッシベーション
膜にクランクを生じたり、チップ表面の配線の切断、短
絡２位置ずれ等を生じ、素子特性の変動や信頼性の低下
が起こり易くなっている。
一方、樹脂封止型半導体は従来最高使用温度は一般に１
２５℃付近が上限と考えられていたが、用途の拡大に伴
い、より高い温度での使用が可能な耐熱性樹脂封止型半
導体装置が必要とされるようになってきた。しかし、従
来の樹脂封止型半導体は２００℃以上の高温に長時間放
置しておくと金線とアルミニウム電極の接合部に接続不
良が発生し、いわゆる高温寿命が短いという問題があっ
た。そのため、半導体封止用材料には耐熱性、接着性、
低応力性、耐湿性等が優れた材料が要求されていた。
従来一般の半導体封止用成形材料には硬化剤としてフェ
ノールノボラック樹脂あるいは酸無水物を用いたエポキ
シ樹脂系の成形材料が広く用いられてきた。しかし、こ
れらのエポキシ樹脂は耐熱性の尺度として例えば硬化物
のガラス転移温度をとると１５０〜１８０℃であり上記
の要求に対して充分とは云えなかった。とはいえ、耐熱
性だけについてみれば、エポキシ傭脂の多官能化、硬化
剤として用いるフェノール樹脂の高分子量化、酸無水物
の多官能化等の手段によってかなりの改善ができろ。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、これらの樹脂粗成物の硬化物の接着性。
耐湿性、電気特性が充分でなく電子部品用材料として実
用化することができなかった。また、エポキシ樹脂以外
の耐熱性樹脂としては、例えばポリイミド樹脂やポリフ
ェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などが知られているが、
従来のポリイミド樹脂を用いた成形材料はエポキシ系成
形材料に比べて硬化性、雌型性等が著しく劣り、チップ
やリードフレームに対する接着性、耐湿性などにも問題
があり、ＰＰＳは半田耐熱性に問題があり、これらは電
子装置用成形材料としてはいまだ実用化されていない。
本発明はこのような状況にかんがみなされたものであり
、その目的とするところは、成形性、接着性、電気特性
、耐湿性、耐熱性が良好で、特に電子部品用に有用なフ
ェノール樹脂粗成物及びその製法、並びにこれを用いた
樹脂封止型半導体装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の特徴とするところは、下記のとおりである。
（１）レゾール型フェノール樹脂７５〜９５重量％に対
しエポキシ樹脂２５〜５重量％を含むことを特徴とする
成形用フェノール樹脂粗成物。
（２）高純度レゾール型フェノール樹脂を主成分とし、
エポキシ樹脂を副成分とする実質的に難燃剤を含まない
ことを特徴とする成形用フェノール樹脂粗成物。
（３）高純度レゾール型フェノール樹脂を主成分とし、
エポキシ樹脂を副成分とする実質的にハロゲンを含まな
いことを特徴とする成形用フェノール樹脂粗成物。
（４）高純度レゾール型フェノール樹脂を主成分とし、
硬化速度制御剤を含むことを特徴とする成形用フェノー
ル樹脂粗成物。
（５）無機質粒子からなる充てん材が全組成物に対し５
５〜８０１ｉ％含むことを特徴とする前項（１）〜（４
）のいずれか記載の成形用フェノール樹脂粗成物。
（６）樹脂成分がレゾール型フェノール樹脂７５〜９５
重量％、エポキシ樹脂２５〜５重量％であり、かつ１０
倍量の１２０℃の熱水で１００時間以上加熱抽出した場
合に、該抽出液の電気伝導度が１００　ｐ　Ｓ　／　ｃ
　ｍ以下、ＰＨが４〜７、ハロゲンイオン量が１０ｐｐ
ｍ以下であることを特徴とする成形用フェノール樹脂粗
成物。
（７）樹脂成分がレゾール型フェノール樹脂７５〜９５
重量％、エポキシ樹脂２５〜５重量％であり、かつ１０
倍量の１２０”Ｃの熱水で１００時間以上加熱抽出した
場合に、該抽出液の電気伝導度が１００　μＳ　／　ｃ
　ｍ以下、ｐＨが４〜７、ハロゲンイオン量が１０ｐｐ
ｍ以下であり、無機イオン交換体が上記゛樹脂成分１０
０重量に対し５重量部以下含むことを特徴とする成形用
フェノール樹脂粗成物。
（８）無機質粒子からなる充てん材が全組成物に対し５
５〜８０容量％含むことを特徴とする前項（６）または
（７）記載の成形用フェノール樹脂粗成物。
（９）無機質粒子からなる充てん材が、平均粒径１〜３
０μｍの溶融シリカ、結晶性シリカおよびアルミナから
選ばれる少なくとも１種の無機質粒子であることを特徴
とする前項（５）または（８）記載の成形用フェノール
樹脂粗成物。
（１０）レゾール型フェノール樹脂の製法において。
１０倍量の１２０℃の熱水で１００時間以上加熱抽出し
た場合に、該抽出液の電気伝導度が１００μＳ　／　ｃ
　ｍ以下、ｐＨが４〜７、ハロゲンイオン量が１０ｐｐ
ｍ以下となるまで精製処理することを特徴とするレゾー
ル型フェノール樹脂の製法。
（１１）酸による中和と水洗により精製処理することを
特徴とする前項（ｌＯ）記載のレゾール型フェノール樹
脂の製法。
（１２）　１０倍量の１２０℃の熱水で１００時間以上
加熱抽出した場合に、該抽出液の電気伝導度が１００　
μＳ　／　ｃ　ｍ以下、ｐＨが４〜７．ハロゲンイオン
量が１０ｐｐｍ以下となるまで酸による中和と水洗によ
り精製処理したレゾール型フェノール樹脂７５〜９５重
量％に対しエポキシ樹脂２５〜５重量％配合し、無機質
粒子からなる充てん材を全組成物に対し５５〜ｂ 粉砕することを特徴とする成型用フェノール樹脂粗成物
の製法。
（１３）前項（１）〜（９）のいずれかに記載の成形用
フェノール樹脂粗成物によって封止されていること特徴
とする樹脂封型電子装置。
（１４）前項（１）〜（９）のいずれかに記載の成形用
フェノール樹脂粗成物によってトランスファモールドさ
れていることを特徴とする樹脂封型電子装置。
（１５）前項（１）〜（９）のいずれかに記載の成形用
フェノール樹脂粗成物によって封止されていることを特
徴とする樹脂封止型半導体装置。
前記問題点を解決するため、本発明者等はイオン性不純
物含有量が多く、電気特性などが劣るために電子部品用
材料としては殆ど実用が不可能と考えられていたフェノ
ール樹脂の高純度化、電気特性の改良方法、成形材料へ
の適用方法等について種々検討した。その結果、意外に
も前記したフェノール樹脂粗成物が、成形性、接着性、
電気特性、耐湿性、耐熱性が良好で、封止品の半田耐熱
性や高温に長時間放置した場合の金線とアルミニウム電
極の接合部の接続信頼性が極めて良好なことを見出し本
発明に至った。
特にレゾール型フェノール樹脂を用いることによって難
燃剤を配合すること無く難燃性Ｖ−Ｏを達成することが
できると云う優れた特徴を有する。
レゾール型フェノール樹脂及びエポキシ樹脂からなる樹
脂成分は、１０倍量の１２０℃熱水で１００時間以上抽
出した場合に抽出液の電気伝導度が１００　ｔｔ　Ｓ　
／　ｃ　ｍ以下、ｐＨが４〜’ｌ、Ａロゲンイオンの抽
出量が１．０　Ｐ　Ｐ　ｍ以下となるようなイオン性不
純物が少ないものが良く、しかも、無機質充てん材は、
平均粒径が１〜３０μｍの溶融シリカ、結晶性シリカ、
アルミナから選ばれる少なくとも一種の無機質粒子、特
に、球形の溶融・シリカが好適である。
本発明に用いるレゾール型フェノール樹脂は基ケ的に分
子内に反応性のメチロ・−ル基並びに水酸基を有してい
るため単独で加熱硬化することができる。しかも、その
反応性は硬化触媒を用いなくてもエポキシ樹脂のような
熱硬化性樹脂に比べるとかなり速い。しかし、このよう
な速硬化性樹脂は電子部品用成形材料、コーティング材
料、積層材料等として用いようとした場合、材料の流動
時間が短すぎて所定の形状に成形したり、ボイドを発生
させないようにしたり、あるいはインサートに損傷を与
えないように成形することが難しい。
そこで、本発明においては、樹脂の硬化性や粘度、流動
性等の調整を目的としてレゾール型フェノール樹脂７５
〜９５重量％に対しエポキシ樹脂２５〜５重量％（硬化
速度制御剤）併用する。この場合、エポキシ樹脂の配合
量を樹脂成分全体に対して５〜２５重量％とするのは５
重量％未満では樹脂の硬化性や粘度、流動性等が充分に
調整できず、また、２５重量％を超えると硬化物の耐熱
性（高温物性）、難燃性等レゾール型フェノール樹脂が
本来有している優れた特徴が損なわれてしまうためであ
る。
これらの樹脂成分のうちレゾール型フェノール樹脂はフ
ェノール又はクレゾール等のフェノール類をホルマリン
とアンモニア、ヘキサミンあるいはアミン等の触媒の存
在下で縮合反応させることによって合成されるものであ
るが、反応に際しては未反応の原料を少なくするために
反応時間を長くし、樹脂の硬化性や流動性との関係から
分子量は適度に大きくすることが望ましい。また、未反
応の原料やイオン性不純物を除去するため、反応生成物
は酸で中和後、水洗、戒は水蒸気蒸留し減圧乾燥等を充
分に行ったり、必要に応じてイオン交換樹脂、イオン交
換体等を用いてイオン性不純物の除去を行なう。一方、
エポキシ樹脂は゛イスフェノールＡやフェノールノボラ
ック樹脂とエピクロロヒドリンとの縮合反応によって得
られる樹脂である。このエポキシ樹脂についても反応生
成物は未反応の原料やイオン性不純物が充分除去された
ものでなければならない。これらの樹脂成分に含まれる
イオン性不純物はその種類が多いために個々の不純物に
ついて含有量を規定することは難しいが、樹脂成分を１
０倍量の１２０℃熱水で１００時間以上抽出した場合に
、抽出液の電気伝導度が１００　μＳ　／　ｃ　ｍ以下
、ＰＨが４〜７、ハロゲンイオンの抽出量が１０ｐｐｍ
以下であ汎ば本発明の目的は充分達成できる４ 一方、無機質充てん材は硬化物の熱膨張係数や熱伝導率
、弾性率等の改良を目的に添加するものであり、組成物
全体に対して５５〜８０容量％の範囲で用いるのは、５
５容量％未満ではこれらの特１↑を充分改良することカ
ニできず、また、８０容＋ｔ　％を超えて添加した場合
には材料の粘度が著しく上昇し流動性が低下してしまう
ためである。無（〜質充てん材としては種々の化合物が
挙げられるが、電子部品材料には熱的化学的に安定な充
填剤を用いることが重要であり、具体的には溶融シリカ
、結晶性シリカ、アルミナから選ばれる少なくとも１種
の無機粒子が望ましい。特に、最近工業的に量産される
ようになった球状の溶融シリカは、それ自体の熱膨張係
数が小さい上に、樹脂と混合した場合の粘度上昇や流動
性の低下が少ないため電子部品用材料には特に有用であ
る。なお、これらの充てん材の平均粒径は１〜３０μｍ
の範囲が望ましい。これは平均粒径が１−μｍ未満であ
ると樹脂粗成物の粘度が上昇し流動性が著しく低下する
ためであり、また、３０μｍを超えると成形時に樹脂成
分と充てん材の分離が起きやすく硬化物が不均一になり
硬化物物性にばらつきが生じたり、狭い隙間への充てん
性が悪くなるためである。
本発明の組成物にはこの他必要に応じ、樹脂め硬化反応
を促進するための硬化触媒、硬化物の強じん化や低弾性
率化のための可どう剤、樹脂成分と充てん剤の接着性を
高めるためのカップリング剤１着色のために染料や顔料
、硬化物の金型からの離形性を改良するための離型剤等
の各種添加剤を発明の目的を損なわない範囲において用
いることができる。
充てん材やこれらの各添加剤は樹脂成分と同様にイオン
性不純物を多量に含むと製品の各種信頼性を著しく低下
させる。そのため、これらの各添加剤についても１０倍
量の１２０℃熱水で１００時間以上の抽出を行った場合
抽出液の電気伝導度が１００　μＳ　／　ａ　ｍ以下、
ｐＨが４〜７、ハロゲンイオン抽出量が１０ｐｐｍ以下
であることが必要である。
なお、このようなイオン性不純物が製品の各種信頼性に
及ぼす影響を低減するためには樹脂粗成物中に直接イオ
ン交換樹脂やイオン交換体の微粒末を配合することが有
効である。特に、アンチモンあるいはビスマスの水酸化
物、含水酸化物、リンアンチモン酸、アンチモン酸ジル
コニウム、アンチモン酸チタン、アンチモン酸スズ、ア
ンチモン酸クロム、アンチモン酸タンタル等のいわゆる
無機イオン交換体を樹脂粗成物１００重量部に対して０
．０１〜５重量部、好ましくは０．１〜１重量部の範囲
で配合すると樹脂封止半導体の耐湿試験時のアルミニウ
ム配線や？！極部の腐食断線並びに樹脂封止型半導体の
高温放置試験時における全線とアルミニウム電極接合部
の接続不良の防止に顕著な効果がある。
〔作用〕
本発明のエポキシ変性フェノール樹脂の電気特性並びに
その他の特性がこれまでの成形用樹脂に比べて優れてい
るのは、高度に精製を行ったことにより、イオン性不純
物が除去されたためと考える。また、難熱性ｖ−０のも
のが得られるのは、フェノール樹脂成分によるものであ
る。
次に１本発明の組成物に用いるレゾール型フェノール樹
脂の製造並びに精製法の一例を示す。
製造例１ （レゾール型フェノール樹脂の合成） ３Ｑのフラスコにフェノール５００ｇ、３０％ホルマリ
ン５５０　ｇ　＊並びに２５％のアンモニア水２６ｇを
加え、撹拌しながら徐々に加熱し、還流しなから９０℃
１６０分間加熱した後、フラスコ内を２０ｍｍＨｇに減
圧し、縮合水および未反応成分を除去した。
次に、この反応生成物５００ｇを別の３Ｑのフラスコに
採り、これにイオン交換水Ｉ１１を加えて９０℃、１５
分間激しく撹拌した。
冷却後、上部の水層を除去し、再びイオン交換水をＩＱ
を加えて７０℃、１５分間激しく撹拌し。
冷却後、上部の水石を除去した。
この操作を５回繰返した後、反応生成物を減圧しながら
９０℃まで加熱し水分を除去し目的とするレゾール型フ
ェノール樹脂を得た。
得られたレゾール型フェノール樹脂の融点、硬化特性並
びにこのレゾール型フェノール樹脂５ｇにイオン交換水
５０ｇを加え１２０℃で１２０時間加熱した後の水のｐ
Ｈ，電気伝導度並びに抽出されたイオン性不純物のイオ
ンクロマトグラフによる分析結果を第１表にまとめて示
す。
第　　　１　　　表 ＊樹脂中濃度に換算 また、分子量分布をゲルパーミェーションクロマトグラ
フで測定した。その結果を第３図に、保存時間（横軸）
と相対強度（縦軸）との関係のグラフとして示す。
これらの結果から精製したレゾール型フェノール樹脂は
イオン性不純物が極めて少ないことが分かる。
また、第３図からは反応生成物は２ないし３核体以上の
多核体成分が多く、未反応の低分子量成分が少ないこと
が明らかである。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。
実施例１〜３ 樹脂成分として上記の方法で精製したレゾール型フェノ
ール樹脂並びにビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、充て
ん材として平均粒径１５μｍの球形の溶融シリカ、カッ
プリング剤としてエポキシシラン、離型剤としてモンタ
ン酸エステルロウ、着色剤としてカーボンブラックを用
い、後記第２表に示す配合割合で成形材料を作製した。
各素材の混練には直径２０インチの二軸ロールを用い、
ロール表面温度約６０〜７５℃で約１０分間の混練を行
った。
比較例１〜３ 上記実施例と同じ素材を用い第２表に示す配合割合で上
記同様にして３種類の成形材料を作製した。
比較例４ 樹脂成分として未精製のレゾール型フェノール樹脂（軟
化温度６０℃、ゲル化時間３０秒、１２０℃、１２０時
間抽出後の抽出水のｐｉ（９，５゜電気伝導度４５００
μＳ／ｃｍ、ｃＱイオン抽出ｉ１５４０ｐｐｍ）を用い
、第２表に示すように実施例２と同じ配合割合の成形材
料を作製した。
比較例５ 樹脂成分として。−クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂（エポキシ当ｉ１９５．軟化温度７５〜８０℃）９０
重量部、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポ
キシ当ｍ３９４．軟化温度６５℃）１０重量部、硬化剤
としてフェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０６．
硬化温度６５℃）５５重量部、硬化促進剤としてトリフ
ェニルホスフィン１．０重量部、充てん材として平均粒
径１５μｍの球形の溶融シリカ４７０重量部、難燃化助
剤として二酸化アンチモン１０重量部、カップリング剤
としてエポキシシラン３．０重量部、離型剤としてモン
タン酸エステルロウ１．０　重量部、着色剤としてカー
ボンブラック１．０重量部を前記実施例と同様に二軸ロ
ールを用いて混練し成形材料を作製した。
比較例６ 樹脂成分として０−クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂（エポキシ当１１９５．軟化温度７５〜８０℃）１０
０重量部、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（水
酸基当量１０６．軟化温度６５℃）５８重量部、硬化促
進剤としてトリフェニルホスフィン１．０　重量部、充
てん材として平均粒径１５μｍの球形の溶融シリカ４８
０重量部、カシプリング剤としてエポキシシラン３．０
重量部、離型剤としてモンタン酸エステルロウ１．０重
量部、着色剤としてカーボンブラック１．０重量部を前
記実施例と同様に二軸ロールを用いて混練し、非難燃型
のエポキシ樹脂系成形材料を作製した。
こうして得られた各成形材料の１７０℃における成形性
、金型温度１７０℃、成形圧力’ｌ０ｋｇ／ｄ、成形時
間９０秒で成形し、その後、１８０℃で１５時間の後硬
化を行った成形品の諸物性並びの成形品を１．００メツ
シユ以下に粉砕し各粉末５ｇに５　Ｑ　ｇのイオン交換
水を加え１２０℃で１２０時間加熱した後の水のｐＨ，
ｆｆｉ気伝導伝導度に抽出されたイオン性不純物を比較
した。これの結果を第２表にまとめて示す。表中接層性
は厚さ０．２５ｍｍ、幅５ｍｍの４２７０イの先端を各
成形材料で封止（封止部分１０ｍｍ）Ｌ、引き抜き試験
を行った場合の値である。
また、本発明の成形材料を電子部品に適用する場合の半
導体素子のアルミニウム電極や金ワイヤとアルミニウム
電極接合部の腐食や接続信頼性に及ぼす影響を明らかに
するために第２図に示すように内径φ３０ｍｍ、長さ１
５０ｍｍのガラス製のアンプル中に各種成形品と金ワイ
ヤをボンディングした裸の素子を共存させ、これを２３
０℃に加熱した場合の金とアルミニウムの接合強度の経
時変化を７１１’ｌ定した。その結果を第１図に示す。
すなわち第１図は、各種成形材料（成形品）が金ワイヤ
とアルミニウム電極接合部の高温における接続信頼性に
及ぼす影響を、２２５℃加熱時間（ｈ、横軸）と金／ア
ルミニウム接合強度（ｇ、縦軸）との関係で示すグラフ
である。
また第２図は、第１図の試験方法で採用した試験容器＞
１（ｉ、びに試験片の断面概略図である。第２図におい
て、符号１はシリコンチップ、２は全ワイヤ、３はリー
ドフレーム、４は銀ペース１−（接着剤）、５は樹脂硬
化物（成形品）、６はガラスアンプルを意味する。第２
表から明らかなように、樹脂成分としてレゾール型フェ
ノール樹脂を単独で用いた比較例１の成形材料は溶融粘
度が高く成形性が著しく劣るのに対し、エポキシ樹脂を
配合した本発明の実施例１〜３の成形材料は成形性が良
好な上に、成形品の高温物性（ガラス転移温度。
曲げ強度）も良好である。しかし、比較例２及び３に示
すようにエポキシ樹脂の配合量を増やすと成形品の高温
物性が比較例５及び６に示すエポキシ樹脂系成形材料の
ように低下し、更に成形品の難燃性も低下しＵＬ規格の
難燃グレードｖ−Ｏを満たせなくなってしまう。更に、
成形品を粉砕してｄｌす定した抽出液の特性はレゾール
型フェノール樹脂を精製して用いることによってｐ　Ｉ
（は中性ないしは弱酸性を示し、電気伝導度も小さく、
しかも、ハロゲンイオンの抽出量も少なくなっているこ
とが判る。４２７０イに対する接着性も従来のエポキシ
樹脂系成形材料に比へるとかなり良好である。
第１図は本発明の最も重要な特性を示すものであるが、
本発明の成形品は半導体素子のアルミニウム電極の腐食
Ｍｉびに金線とアルミニラ１１との接合部の接続信頼性
に及ぼす影響が１セめて少ないことが明りようである。
このような現象は一般に成形材料に難燃化剤として配合
する臭素化化合物の熱分解生成物の影響と考えられてい
るが、このことは比較例５と比較例６の比較から明らか
である。
本発明の成形材料はこのような難燃剤を配合しなくても
高い難燃性が得られこのように優れた特性が呪われるも
のである。
実施例４ 次に、各成形材料を用い半導体素子を封止し各種信頼性
を評価した。使用した半導体素ｒ・は表面にアルミニウ
ム配線を有し、チップサイズは６Ｘ８　ｍ　＋ｎ角、銀
ペーストでリードフレームのタブに接着され、チップに
のアルミニウム電極とリードフレーム間は金ワイヤで電
気的に接続したものである。また、パンケージサイズは
１５Ｘ２０ｍｍ、厚さは２ｍｍで、半導体素子はパッケ
ージのほぼ中央部に位首するように封止した。封止には
１−ランスファ成形機を用い、成形は金型温度１７０℃
、成形圧カフ０ｋｇ／ａｎ、成形時間１．５分で行い、
成形品はその後１７０℃で１５時間の後硬化を行った。
次゛にこれらの封止品を１２１°Ｃ１２気圧のプレシャ
ークツカ−テスト（Ｐ　ＣＴ）にかけアルミニウム配線
の腐食不良発生時間を調べた。また、封止品を２２５℃
の高温槽中に放置し、金ワイヤとアルミニウム配線の接
合部の接続不良発生時間を調べた。更に、封止品を６５
℃、９５％Ｒｌ−を下に１６８時間放置した後２１５℃
のペーパーリフロー槽中で１５０秒間加熱し、パッケー
ジクラックの発生の有無を調べた。これらの結果を第３
表にまとめて示す。
第２表及び第３表から、本発明の成形品の各特性は、従
来品よりも極めて良好な特性を有することが明らかであ
る。
実施例４〜６ 樹脂成分として、前記製造例１で、合成したレゾール型
フェノール樹脂１００重量部に対し、イオン交換体とし
てアンチモン系（ＩＸＥ−３００゜東亜合成化学工業株
式会社製）、ビスマス系（ｉＸＥ−５００，同）及び両
者混合系（Ｉ　Ｘ　Ｅ−（ｉｏｏ、同）の無機イオン交
換体、充填剤として平均粒径１５μｍの球形の溶融シリ
カ、カップリング剤としてエポキシシラン、離型剤とし
てモンタン酸エステルロウ、着色剤としてカーボンブラ
ックを用い、第４表に示す配合割合で成形材料を作製し
た。各素材の混練には直径２０インチの二軸ロールを用
い、ロール表面温要約６０℃で約１０分間の混練を行っ
た。
比較例７ 上記実施例４と同様にしてエポキシ樹脂を２０重量部配
合した。但し、イオン性不純物捕促剤は配合しない成形
材料を作製した。
比較例８ 樹脂成分として通常の未精製レゾール型フェノール樹脂
（１２０°Ｃ，１２０時間抽出後の抽出水のｐ　１１９
　、５、電気伝導度４５００　μＳ　／　ｃ　ｍ、ＣＵ
イオン抽出量１５４０ｐｐｍ）を用い、第４表に示す配
合割合の成形材料を作製した。
上記、実施例４〜６および比較例７，８について、前記
第１表〜第３表と同様に各種の試験を行なった。結果を
第４表にまとめて示した。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の樹脂粗成物は耐熱性、難
燃性や電気特性、低イオン性不純物含量等が要求される
電子部品用成形材料として有用である。
また、本発明の樹脂封止型半導体装置は、耐湿信頼性、
金線とアルミニウムとの接合部の接続信頼性、パッケー
ジが吸湿した状態ではんだ付は実装した場合のパッケー
ジの耐クラツク性等の特性が極めて良好であり、信頼性
の高い半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は各種成形材料（成形品）が金ワイヤとアルミニ
ウム電極接合部の高温における接続信頼性に及ぼす影響
を試験した結果を示すグラフ、第２図は第１図の試験で
採用した試験装置の断面概略図、第３図は本発明組成物
で使用するレゾール型フェノール樹脂の１例の分子量分
布を示すゲルパーミェーションクロマトグラフである。 １・・・シリコンチップ、２・・・金ワイヤ、３・・・
リードフレーム。 ４・・・銀ペースト、 ・・樹脂硬化物、 杢 を 図 ２２５°Ｏ力Ｏ惚１３丹間　（利

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、レゾール型フェノール樹脂７５〜９５重量％に対し
    エポキシ樹脂２５〜５重量％を含むことを特徴とする成
    形用フェノール樹脂組成物。 ２、高純度レゾール型フェノール樹脂を主成分とし、エ
    ポキシ樹脂を副成分とする実質的に難燃剤を含まないこ
    とを特徴とする成形用フェノール樹脂組成物。 ３、高純度レゾール型フェノール樹脂を主成分とし、エ
    ポキシ樹脂を副成分とする実質的にハロゲンを含まない
    ことを特徴とする成形用フェノール樹脂組成物。 ４、高純度レゾール型フェノール樹脂を主成分とし、硬
    化速度制御剤を含むことを特徴とする成形用フェノール
    樹脂組成物。 ５、無機質粒子からなる充てん材が全組成物に対し５５
    〜８０容量％含むことを特徴とする請求項１〜４のいず
    れか記載の成形用フェノール樹脂組成物。 ６、樹脂成分がレゾール型フェノール樹脂７５〜９５重
    量％、エポキシ樹脂２５〜５重量％であり、かつ１０倍
    量の１２０℃の熱水で１００時間以上加熱抽出した場合
    に、該抽出液の電気伝導度が１００μＳ／ｃｍ以下、ｐ
    Ｈが４〜７、ハロゲンイオン量が１０ｐｐｍ以下である
    ことを特徴とする成形用フェノール樹脂組成物。 ７、樹脂成分がレゾール型フェノール樹脂７５〜９５重
    量％、エポキシ樹脂２５〜５重量％であり、かつ１０倍
    量の１２０℃の熱水で１００時間以上加熱抽出した場合
    に、該抽出液の電気伝導度が１００μＳ／ｃｍ以下、　
    ｐＨが４〜７、ハロゲンイオン量が１０ｐｐｍ以下であ
    り、無機イオン交換体が上記樹脂成分１００重量に対し
    ５重量部以下含むことを特徴とする成形用フェノール樹
    脂組成物。 ８、無機質粒子からなる充てん材が全組成物に対し５５
    〜８０容量％含むことを特徴とする請求項６または７記
    載の成形用フェノール樹脂組成物。 ９、無機質粒子からなる充てん材が、平均粒径１〜３０
    μｍの溶融シリカ、結晶性シリカおよびアルミナから選
    ばれる少なくとも１種の無機質粒子であることを特徴と
    する請求項５または８記載の成形用フェノール樹脂組成
    物。 １０、レゾール型フェノール樹脂の製法において、１０
    倍量の１２０℃の熱水で１００時間以上加熱抽出した場
    合に、該抽出液の電気伝導度が１００μＳ／ｃｍ以下、
    ｐＨが４〜７、ハロゲンイオン量が１０ｐｐｍ以下とな
    るまで精製処理することを特徴とするレゾール型フェノ
    ール樹脂の製法。 １１、酸による中和と水洗により精製処理することを特
    徴とする請求項１０記載のレゾール型フェノール樹脂の
    製法。 １２、１０倍量の１２０℃の熱水で１００時間以上加熱
    抽出した場合に、該抽出液の電気伝導度が１００μＳ／
    ｃｍ以下、ｐＨが４〜７、ハロゲンイオン量が１０ｐｐ
    ｍ以下となるまで酸による中和と水洗により精製処理し
    たレゾール型フェノール樹脂７５〜９５重量％に対しエ
    ポキシ樹脂２５〜５重量％配合し、無機質粒子からなる
    充てん材を全組成物に対し５５〜８０容量％配合して混
    練し粉砕することを特徴とする成型用フェノール樹脂粗
    成物の製法。 １３、請求項１〜９のいずれかに記載の成形用フェノー
    ル樹脂組成物によつて封止されていること特徴とする樹
    脂封型電子装置。 １４、請求項１〜９のいずれかに記載の成形用フェノー
    ル樹脂組成物によってトランスファモールドされている
    ことを特徴とする樹脂封型電子装置。 １５、請求項１〜９のいずれかに記載の成形用フェノー
    ル樹脂組成物によって封止されていることを特徴とする
    樹脂封止型半導体装置。
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