JPH03140322A

JPH03140322A - 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び樹脂封止型半導体装置

Info

Publication number: JPH03140322A
Application number: JP27719389A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshizumi; 善積　章
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-10-26
Filing date: 1989-10-26
Publication date: 1991-06-14

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】〔発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及びかかる
樹脂成形材１′４で封止した樹脂封止型半導体装置に関
する。

（従来の技術）従来、半導体装置の封止用樹脂としてはフェノールノボ
ラック樹脂硬化型のエポキシ樹脂組成物が用いられてい
る。かかる組成物の硬化物は、耐湿性、高温電気特性、
成形性などに優れているため、モールド用樹脂の主流と
なっている。

ところで、近年、半導体素子の高集積化と素子の高密度
実装化に伴って、素子上の各機能単位の細密化、素子ペ
レットの大型化、パッケージの小型化、薄形化が急速に
進んでいる。これらの半導体素子とパッケージの変化に
より、従来の封止用樹脂では耐熱衝撃性などの要求が満
足できなくなってきた。即ち、この系統のエポキシ樹脂
組成物を用いて大型でかつ微細な表面構造を有するペレ
フトを封止すると、素子ペレット表面のアルミニウム配
線パターンを保護するための燐ケイ酸ガラス（Ｐ　Ｓ　
Ｇ）膜や窒化ケイ素（Ｓｉ、Ｎ４）膜に割れを生じたり
封止樹脂にクラックを生じたりする。特に、冷熱サイク
ル試験を実施した場合に、この傾向が顕著に現れる。こ
れら機械的な破壊による不良発生に加え外部雰囲気から
の水分侵入が加速されることによるアルミニウム配線の
腐食などの耐湿性の低下も生じる。

一方、最近の樹脂パッケージの薄形化、テ１えばＴ　Ａ
　Ｂ　（ＴＡＰＥ　ＡＵＴＯＭＡＴＥＤ　ＢＯＮＤＩＮ
Ｇ）　テ／＜　イスノトランスファモールド化などは、
従来のパッケージの　１／４〜１／ｌ厚さの成形へと進
んでおり、封止樹脂には極めて優れた金型充填性能が要
求されている。つまり、封止樹脂には溶融粘度の小さい
こと、スパイラルフローが長いなど流動性の良いことが
求められている。

これらの対策として、樹脂の溶融粘度を下げ、内部封入
物（インサート）に対して生じる応力を小さくする必要
がある。このうち、封止樹脂に発生する内部応力の低減
には、従来からシリコーンオイルや天然ゴムなどを樹脂
マトリックスに細かく分散させた、いわゆる海−島構造
をとることが在勤とされており、事実この方法によりか
なりの改菩効果を上げることができる。しかしながら、
かかる手法は必然的に樹脂自体の強度を下げ、更に溶融
粘度の増加を招くという欠点を有する。従って、これら
従来手法では前述した問題点を解決することができない
。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、内部応力が小さく、かつ金型への充填性能が良好
で、更に電気特性などの性能にも優れた半導体封止用エ
ポキシ樹脂成形材料、並びにかかる半導体封止用エポキ
シ樹脂成形材料で封止された優れた信頼性を存する樹脂
封止型半導体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）本発明に係わる半導体封止用エポキシ樹脂成形材料（＋
）〜（３）を以下に詳細に説明する。

半導体封止用エポキシ樹脂成形材料（１）この成形材料
は、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）ノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対し
て一分子中に１個以上のエポキシ基とポリエーテル基と
を存するポリエーテル変性シリコーンオイル２〜５０重
工部を予め反応させてなる変性フェノール樹脂、（ｃ）硬化促進剤、（ｄ）ステアリン酸、又はステアリン酸金属塩を主成分
とする滑剤、（ｅ）無機充填材粉末、を必須成分とするものである。

上記エポキシ樹脂（ａ）、−分子中にエポキシ基を少な
くとも２個含有するものであればいかなるものであって
もよく、例えばビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラ
ック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ナフトール
ノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジェン型エ
ポキシ樹脂、脂肪族型エポキシ樹脂、トリ又はテトラ（
ヒドロキンフェニル）メタンベースの各種のエポキシ樹
脂、更に１１化などハロゲン置換の各種のエポキシ樹脂
等が挙げられる。

上記変性フェノール樹脂（ｌ］）の一方の構成成分であ
るノボラック型フェノール樹脂としては、例えばフェノ
ールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフ
トールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ジ
シクロペンタジェンフェノール樹脂、又はトリス（ヒド
ロキシフェニル）アルカンタイプの多官能フェノールノ
ボラック樹脂等が挙げられる。

上記変性フェノール樹脂（ｂ）の他方の構成成分である
一分子中に１個以上のエポキシ基とポリエーテル基を有
するポリエーテル変成シリコーンオイルは、通常のシリ
コーンオイルが有機物や水に溶解し難い性質を有するの
に対し、溶解性を改良し、更に界面活性剤としての機能
を有するしのである。かかるポリエーテル変成シリコー
ンオイルに使用されるポリエーテル基としては、例えば
ａ機合成化学４０巻６号５７５頁、　　１９ｇ２に引用
されているポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール、エチレングリコール−プロピレングリコール
共重合体、ポリテトラメチレングリコールなどの基が挙
げられる。前記ポリエーテル変成シリコーンオイルは、
ポリエーテル基に加えて反応性のグリンノルエーテル型
や脂環型エポキシ基などのエポキシ基をＨするものであ
る。具体的には、東しシリコーン社製の５Ｐ−８４２１
が挙げられる。

上記変性フェノール樹脂（ｂ）は、ノボラック型フェノ
ール樹脂を溶融温度以上に加熱した後、ポリエーテル変
成シリコーンオイルを加えて均一に攪拌混合し、必要に
応じて前記樹脂成形材料の触媒の一部又は異なる触媒を
少量加えて加熱し、ノボラック型フェノール樹脂の水酸
基とポリエーテル変成シリコーンオイル中のエポキシ基
を反応させることにより１すられる。この時、ノボラッ
ク型フェノール樹脂１００ｔｌｌｆ　ｍ部に対してポリ
エーテル変成シリコーンを２〜５０重量部加えることが
必要である。この理由は、ポリエーテル変成シリコーン
の配合量を２重量部未膚にすると、目的とする低応力化
などの効果を白°する樹脂成形材料を得ることができな
くなり、一方その量が５０重量部を越えると金型の汚れ
などを招く。前記反応時の時間、温度は、１００℃以上
で１０分間以上、より好ましくは１３０〜１７０℃で２
０〜６０分間の範囲とすることが望ましい。この理由は
、反応を低温又は短時間で行うと反応が十分に進まず、
一方その反応を高温、長時間行なうとフェノール樹脂の
酸化が進み、フェノール樹脂が劣化する恐れがある。

上記硬化促進剤（Ｃ）としては、フェノール樹脂を用い
てエポキシ樹脂を硬化させる作用を有することが知られ
ているものであればいかなる化合物でもよい。具体的に
は、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチル
イミダゾール、ｌ−シアノエチル−２−エチル−メチル
イミダゾールなどのイミダゾール化合物、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な
どの第三級アミン化合物、トリフェニルフすスフィン、
トリンクロへキシルフォスフイン、トリブチルフォスフ
イン、メチルジフェニルフォスフインなどの白゛機フォ
スフイン化合物、ジアザビシクロウンデセンやその塩等
が挙げられる。

上記ステアリン酸又はその金属塩を主成分とする滑剤（
ｄ）は、樹脂成形材料の低粘度化を図り、更に接青性を
向上するために用いられる。かかるステアリン酸又はそ
の金属塩としては、例えばステアリン酸、ステアリン酸
マグネシウム、ステアフン酸アルミニウム、ステアリン
酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等が挙げられる。

上記無機充填材（ｃ）としては、石英粉末、溶融シリカ
粉末、ガラス粉末、ガラス繊維、各種のウィスカ、セラ
ミックスウィスカ、タルク、窒化ケイ素、窒化アルミな
どのセラミックス粉末など公知のδ種無機充ＪＪｉ材が
使用できる。これら無機充填材の中で球状シリカ又は破
砕状シリカが適しており、特に球状シリカ及び破砕状シ
リカのｄｔ合粉トが最適である。前記球状シリカ及び破
砕状シリカは、結晶）シ態が結晶性や非晶質のものを使
用でき。また、前記球状シリカ及び破砕状シリカは１５
０μｍを越えるものを含まない、より好ましくは　１０
０μｍを越えるものを含まない粒径とすることが望まし
い。なお、流動性が得られれば前記球状シリカ及び破砕
状シリカは粒径が小さいほど半導体封止に適したエポキ
シ樹脂成形材料が得られる。更に、メモリデバイスの樹
脂ｉｆ　＋Ｉ−に適用する場合にはＵＳＴｈなどの不純
物の含イイ瓜が１ｐｐｂ以下の球状シリカ及び破砕状シ
リカを用いることが望ましい。なお、球状シリカ及び破
砕状シリカの混合粉末を無機充填材粉末として用いる場
合、それらの比率は球状シリカ２０〜５０　！Ｔ！　ｍ
　９６、破砕状シリカ５０〜８０重Ｑ　９６の範囲とす
ることが望ましい。

゛１先導体封止用エポキシ樹脂成形材料（２）この成形
材料は、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）ノボラック型フェノール樹脂　１００重量部に対
して一分子中に１個以上のエポキシ基とポリエーテル基
とを有するポリエーテル変性シリコーンオイル２〜５０
！ｆｉ瓜部をｒ・め反応させ、かつ熱硬化性の液状シリ
コーンゲル又はゴム２〜５０重量部を更に含む変性フェ
ノール樹脂、（ｃ）硬化促進剤、（１１）ステアリン酸、又はステアリン酸金属塩を主成
分とする滑剤、（ｅ）無機充填材粉末、を必須成分とするものである。

上記エポキシ樹脂（ａ〉、硬化促進剤（Ｃ）、ステアリ
ン酸、又はステアリン酸金属塩を主成分とする滑剤（ｄ
）及び無機充填材粉末（ｅ）は、前述した樹脂成形材料
（１）と同様なものが用いられる。

上記変性フェノール樹脂（ｂ）を構成するノボラック型
フェノール樹脂及び−分子中に１個以上のエポキシ基と
ポリエーテル基を有するポリエーテル変成シリコーンオ
イルは、前述した樹脂成形材料４（りと同様なものが用
いられる。

上記変性フエ、ノール樹脂（ｂ）の他の構成成分である
シリコーンゲル又はゴムは、１００℃以丁で流動性を白
し、加熱によりゲル又はゴムに硬化するものであればい
かなるものであってもよい。かかるシリコーンゲル又は
ゴムとしては、例えば付加型シリコーンゲル又はゴム、
縮合型シリコーンゲル又はゴム等が挙げられる。具体的
には、東芝シ」コーン′ｆ−＋製のＴＳＪ−３１５０（
２５℃での粘度１１００ｃｐ）、ＴＳＪ−３１５１（２
５℃での粘度２３００ｃｐ）　、　ＴＳＪ−３！３０　
（２５℃での粘度３８００ｃｐ）　、ＴＳＪ−３１７５
（２５℃での粘度３１００ｃｐ）　、ＴＳＥ−３５０４
（２５℃での粘度１００００ｃｐ）、ＴＳＩＥ−３０５
１（２５℃での粘度７ＱＯｃｐ）　、東しフリコーン２
Ｌ　”Ａ　ノＪＳＩ？−６１０１（２５℃テノ粘ｅ：６
５０（ｌｃｐ）　等カ亭デられる。なお、これら熱硬化
型のシリコーンゲル叉はゴムは一液型でも、二液型でも
その硬化タイプの種類を問わない。

上記変性フェノール樹脂（ｂ）は、ノボラック型フェノ
ール樹脂を溶融温度以上に加熱し、ポリエチル変成シリ
コーンオイルを加えて均一に攪拌混合し、その後熱硬化
性の液状シリコーンゲル又はゴムを更に加えて攪拌混合
し、必要に応して前記樹脂成形材料の触媒の一部又は異
なる触媒を少量加えて加熱し、ノボラック型フェノール
樹脂の水酸基とポリエーテル変成シリコーンオイル中ノ
エボキシ基を反応させることにより得られる。かかる反
応に際しては、攪拌と加熱が可能な混合容器、混合機、
例えば化学反応釜、万能混合機が使ＩＩ！されるが、特
に混合力が大きくかつ減圧可能な万能混合機が好ましい
。また、前記反応に際しはノボラック型フェノール樹脂
　１００重量部に欠・１してポリエーテル変成シリコー
ンを２〜５０重量部、熱硬化性の液状シリコーンゲル又
はゴムを２〜５０重量部加えることが必要である。ポリ
エーテル変成シリコーンの配合量を限定した理由は、前
述した樹脂成形材料（１）と同様である。また、液状ン
リコーンゲル又はゴムを２！ＩＬ量部未満にすると樹脂
の接青力を十分に向上できず、一方５０重量部を越える
と、成形用金型の汚れなどを誘引する。前記反応時の時
間、温度は、ポリエーテル変成シリコーンオイル添加後
に　１００℃以上で１０分間以上、液状シリコーンゲル
又はゴム添加後に　１００℃以上で１０分間以上、より
好ましくは　１３０〜１７０℃で前者の処理２０〜３０
分間、後者の処理２０〜３０分間の範囲とすることかの
望ましい。この理由は、反応を低温又は短時間で行うと
反応が十分に進まず、一方その反応を高温、長時間行な
うとフェノール樹脂の酸化が進み、フェノール樹脂が劣
化する恐れがある。更に、高温で長時間攪拌するとポリ
エーテル変成シリコーンオイルが分解・蒸発する恐れが
ある。

半導体封止用エポキシ樹脂底１［ａ材料（３）この成形
材料は、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）ノボラック型フェノール樹脂　１００重量部に対
して一分子中にＩｌｌ！！以上のエポキシ基とポリエー
テル基とを有するポリエーテル変性シリコーンオイル２
〜５０！ＩＩＷ部をｐめ反応させ、かつ熱硬化性の液状
ンリコーンゲル又はゴム２〜５０重量部、スチレン・ブ
タジエン・メチルメタクリレートニル共重合体ゴム（Ｍ
　Ｂ　Ｓ　）粉末２〜５０重量部を更に含む変性フェノ
ール樹脂、（ｃ）硬化促進剤、（ｅ）無機充填材粉末、を必須成分とするものである。

上記エポキシ樹脂（ａ）、硬化促進剤（Ｃ）、無機充填
材粉末（ｃ）は、前述した樹脂成形材料（１）と同様な
ものが用いられる。

上記変性フェノール樹脂（ｂ）を）１■成するノボラッ
ク型フェノール樹脂及び−分子中に１個以上のエポキシ
基とポリエーテル基を有するポリエーテル変成シリコー
ンオイル、熱硬化性の液状ンリコー／ゲル又はゴムは、
前述した樹脂底１１３材事４（＋）、（２）　と同様な
ものが用いられる。

上記変性フェノール樹脂（ｂ）を構成する他の成分であ
るＭ　Ｂ　Ｓとしては、一般には、ラテックス状のスチ
レン・ブタジェンゴム、又はブタジェンゴムなどに、メ
チルメタクリレートとスチレンを主成分とするモノマー
をグラフト重合させたもの等が挙げられる。具体的には
、鐘に１化学工業社製のＢ−２２、Ｂ−２８、Ｂ−５８
、日本合成ゴム社製の６８に４、日割化学工業社製のＢ
ＴＡ　７３１、ＢＴＡ　ＮＸ等が挙げられる。

上記変性フェノール樹脂（ｂ）は、ノボラック型フェノ
ール樹脂を溶融温度以上に加熱し、ポリエチル変成シリ
コーンオイルを加えて均一に攪拌混合し、その後熱硬化
性の液状シリコーンゲル又はゴムを更に加えて攪拌混合
し、必要に応して前記樹脂成形材料の触媒の一部又は異
なる触媒を少二加えて加熱し、ノボラック型フェノール
樹脂の水酸法とポリエーテル変成シリコーンオイル中の
エポキシ基を反応させ、更にＭ　Ｂ　Ｓ粉末を加えて攪
ＦＰｉ昆合することにより１７られる。この時、ノボラ
ック型フェノール樹脂　１００重量部にえ１してポリエ
ーテル変性シリコーンを２〜５０重量部、熱硬化性の液
状シリコーンゲル又はゴムを２〜５０蚤量部、Ｍ　Ｂ　
Ｓ粉末を２〜５０蚤量部加えることが必要である。前記
ポリエーテル変成シリコーン、熱硬化性の液状シリコー
ンゲル又はゴムの配合量を限定した理由は、前述した樹
脂成形材料（＋）　、（２）と同様である。また、ＭＢ
Ｓ粉末を２重量部未満にすると樹脂の低応力化が不十分
となり、一方５０重量部を越えると、樹脂強度の低下な
どを誘引する。

前記ポリエーテル変成シリコーンオイル、液状シリコー
ンゲル又はゴムにおける反応時の時間、温、［夏は、前
述した樹脂成形材料（２）と同様である。

前記〜ＩＢＳ粉末を添加・溶融混合する時間、温度とし
ては、１４０℃以上で２０分間以上、より好ましくは１
５０〜１８０℃で３０分間以上の範囲とすることかの望
ましい。この理由は、反応を低１品又はｙ註時間行なう
と、フェノール樹脂中でＭ　Ｂ　Ｓ粉末の表面が溶融せ
ず、十分にフェノール樹脂と〜Ｉ　Ｂ　Ｓ　ｔ；）木と
の溶融接着が進まず、一方その反応を高、Ｈ１長時間荷
なうとフェノール樹脂の酸化が進み、フェノール樹脂が
劣化する恐れがある。更に、高温で長時間攪拌するとポ
リエーテル変成シリコーンオイルが分解・蒸発する恐れ
がある。なお、前記反応に際してはフェノール樹脂とＭ
ＢＳ粉末の溶融接着を促進し、かつ変性フェノール樹脂
中の気泡をなくす観点から混合加熱釜を減圧にすること
がより好ましい。

上記゛１炙導体封＋ｈ用エポキシ樹脂成形材料（３）に
おいては、樹脂成形材料の低粘度化、接着性を更に向上
するために前述しまた樹脂成形材ｆ＝ＨＩ）で説明した
のと同様なステアリン酸、又はステアリン酸金属塩を主
成分とする滑剤を配合してもよい。

次に、本発明に係わる半導体封止用エポキシ樹脂成形材
料を構成する成分の配合割合について説明する。

上記樹脂底１１３材料中に配合されるエポキシ樹脂とノ
ボラック型フェノール樹脂の比は、−船釣にエポキン基
とフェノール性水酸基の割合を１：１とするが、１：　
０５〜Ｇ、５：１の範囲までは十分な特性を維持するこ
ことが可能である。

上記樹脂成形材料中の硬化促進剤（Ｃ）の配合量は、硬
化促進剤のＰＩｉ類により促進効果が異なる溜めに一概
に限定できないが、通常、エポキシ樹脂とノボラック型
フェノール樹脂の総量に対して０．０１〜１０重量％と
することが望ましい。この理由は、０．０１重量％未満
にすると促進硬化を十分に達成することが困難となり、
一方１０正量％を越えると樹脂の硬化が速すぎ緻密な硬
化物を成形することが困難となる恐れがある。

上記樹脂成形材料中の無機質充填材粉末の配合量は、適
用する樹脂封止半導体装置のデザイン、充填材の比重、
吸油量等により一概に限定できないが、通常、６０〜９
５重量％の範囲とすることが望ましい。この理由は、そ
の量をＧＯ重重工未満にすると樹脂封止半導体装置の耐
熱衝撃性が低くなる恐れがあり、一方その量が９ｓｆｆ
ｉ［９６を越えると半導体装置を樹脂封止する際の成形
性が悪化する恐れがある。なお、無機質充填材粉末とし
て球状シリカ、破砕状シリカ又は球状シリカ及び破砕状
シリカからなる混合粉末を用いる場合にはその配合量を
７０〜９５匝量％の範囲とすることが望ましい。

この理由は、その量を７０重量％未膚にすると樹脂封止
半導体装置の耐熱衝撃性が低くなる恐れがあり、一方そ
の量が９５重量％を越えると半導体装置を樹脂封止する
際の成形性が悪化する恐れがある。

本発明に係わる半導体封止用エポキシ樹脂成形材料は、
前記δ成分の他に、必要に応じてエポキシシラン系のカ
ップリング剤、ワックスなどの離型剤、カーボンブラッ
クなどの顔料、三酸化アンチモンなどの難燃剤等を配合
してもよい。

次に、本発明に係わる半導体用エポキシ樹脂成形材料の
代表的な製造方法を説明する。

まず、無機充填材粉末、その他の添加剤である二酸化ア
ンチモン粉末、カーボン粉末をヘンシェルミキサーに投
入し、エポキシシラン系のカップリング剤を加えて混合
した後、破砕して粉末状にしたエポキシ樹脂、臭素化エ
ポキシ樹脂、変成フェノール樹脂、硬化促進剤、Ｍ型剤
、顔料、などを投入し、史に均一に混合する。次いで、
加熱ロール（６５℃〜　１００℃）又は押し出し機（８
５℃〜１２０℃）で溶出混合し、冷却、破砕して半導体
用エポキシ樹脂成形材料粉末を製造する。

（作用）本発明の半導体用エポキシ樹脂成形材料は、上述した（
ａ）〜（ｅ）の成分から構成されているため、低圧トラ
ンスファ成形法や射出、圧縮、注型などによって半導体
素子を封止することにより樹脂封止型゛ト導体装置を製
造することができる。こうして製造された樹脂封止型半
導体装置は、耐クラツク性、耐湿性に優れた特性を有す
る。

また、本発明の半導体用エポキシ樹脂成形材ｆ４はＴＡ
Ｂなどの薄型の樹脂封止パッケージにおいて特に他の半
導体封止用エポキシ樹脂成形材料と比べて顕著な高信頼
性を示す。更に、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂成
形材料は従来材料と競べてＶＰＳ　（高温でフロロカー
ボンを用いる半田付は方法）処理時の特性劣化が少ない
という特徴も合わせ１７っている。

（実施例）以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１まず、　１５０℃に加熱した万能混合機にフェノールノ
ボラック樹脂（昭和高分子社製商品名、　Ｂ１１Ｇ−５
５６）　　８００ｇを投入して放置した。１時間経過後
、溶融を確認し、　１２５℃まで冷却してポリエーテル
変成シリコーンオイル（東しシリコーン社製商品名、　
５Ｆ−１１４２１）を１５０ｇ投入し１５分間攪拌した
。

つづいて、フェノールノボラック樹脂中の水酸基とポリ
エーテル変成シリコーンオイル中のエポキシ基を反応さ
せるための触媒としてトリフェニルフ十スフィンを５ｇ
添加し、攪拌しながら温度を上昇させ１４０℃とした後
、１４０℃で１５分間加熱攪拌して冷却、粉砕し、変成
フェノール樹脂を調製した。

次いで、ヘンシェルミキサーに球状シリカ粉（１１本化
学工業社製商品名；　ＭＫ−５０）　　２５０ｇ　、破
砕状シリカ粉（ｉ？ｔｉ森社製商社製商品名ＣＦ−４）
　１０２０ｓｒ　。

破砕状微細シリカ粉（東芝シリコーン社製商品名；ＳＧ
＾）　　１４０ｇ、二酸化アンチモン粉４０ｇ１カーボ
ンブラック粉６ｇそれぞれを投入し、２分間混合攪拌し
た後、エポキシシラン系カップリング剤（ＵＣＣ社製商
品名、　Ａ−１８７）　１２ｇをスプレーし、ｒＱ度２
分間混合攪拌した。ひきつづき、前記ヘンシェルミキサ
ーにオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂粉（住
友化学工業社製商品名；　ＥＳＣＮ−１９５）　　２７
Ｇ、Ｇｇ　、臭素化エポキシ樹脂粉（旭化成′ｆ１製商
品名、＾ＥＲ−７５５）　５０ｇ　、予め調製した前記
変成フェノール樹脂１９０．２に、　）リフェニルフォ
スフィン３．２ｇ、ステアリン酸！２［をそれぞれ投入
した後、２分間混合攪拌した。

次いで、得られた無機充填材と樹脂等を含む混合物を低
温側６５℃、高温側９５℃の二軸の加熱混線ロールで約
２分間溶融混練し、Ｂステージ化された樹脂シートを作
製した。つづいて、この樹脂シートを冷却した後、粉砕
して半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を製造した。な
お、低圧トランスファ成形を行う場合には、この成形材
料を適当な径のタブレットに打錠した。

実施例２実施例１の滑剤であるステアリン酸の代わりにステアリ
ン酸亜鉛１２ｇを用いた以外、実施例１と同様な方法に
より半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を製造した。

実施例３実施例１の滑剤であるステアリン酸の代わりにステアリ
ン酸７ｇ１エステル系ワツクス（ヘキストジャバン社製
商品名；ヘキストＥワックス）５ｇを用いた以外、実施
例１と同様な方法により半導体封止用エポキシ樹脂成形
材料を製造した。

実施例４実施例１の無機充填材である球状シリカ粉（日本化学工
業社製商品名；　ＨＫ−５０）　　２５０ｇ　、破砕状
シリカ粉（龍森社製商品名；　）ＩｃＰ−４）　１０２
０ｇ　、破砕状微細シリカ粉（東芝シリコーン社製商品
名；ＳＧ＾）　　１４０ｇの代わりに、球状シリカ粉（
［］木化学Ｉｍ社製商品名；　ＭＫ−５０＞　　２５０
ｇ５ｒｆＩＬ砕状窒化ゲイ累粉末（平均粒径５μｍ）１
０２０ｇ、破砕状微細シリカ粉（東芝シリコーン社製商
品名、ＳＧＡ）１４０ｇを用いた以外、実施例１と同様
な方法により半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を製造
した。

比較例１実施例１の滑剤であるステアリン酸の代わりにエステル
系ワックス（ヘキストジャパン社製商品名：ヘキストＥ
ワックス）１２ｇを用いた以外、実施例１と同様な方法
により半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を製造した。

比較例２実施例１の滑剤であるステアリン酸の代わりにカルナバ
ワックス１２ｇを用いた以外、実施例１と同様な方法に
より半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を製造した。

実施例５まず、１５０℃に加熱した万能混合機にフェノールノボ
ラック樹脂６（昭和高分子社製商品名；　Ｂｌ？Ｇ−５
５）　１５００ｇを投入して放置した。１時間経過後、
溶融を確認し、１２５℃まで冷却しポリエーテル変成シ
リコーンオイル（東しシリコーン社製商品名：５Ｆ−４
４２１）を２００　ｇ投入して１５分間攪拌した。つづ
いて、液状の硬化性シリコーンゲル（東芝シリコーン社
製商品名；　ＴＳＥ−３０５１）　　２００ｇを加え、
更に１４０℃で１５分間攪拌した。ひきつづき、フェノ
ールノボラック樹脂中の水酸基とポリエーテル変成シリ
コーンオイル中のエポキシ基を反応させるための触媒と
してトリフェニルフォスフインをｌ。

ｇ添加し、攪拌しながら温度を上昇させ１５０℃とし、
その後１５０℃で２０分間加熱攪拌して冷却、粉砕し、
変成フェノール樹脂を調製した。

次いで、ヘンシェルミキサーに球状シリカ粉（日本化学
工業社製商品名；　ＭＫ−５０）　　２５０．　、破砕
状シリカ粉（龍森社製商品名；　）ＩＣＦ−４）　１０
２０ｇ、破砕状微細シリカ粉（東芝シリコーン社製商品
名：ＳＧＡ　）　　１４０ｇ、三酸化アンチモン粉４０
［、カーボンブラック粉６ｇそれぞれを投入し、２分間
混合攪拌した後、エポキシシラン系カップリング剤（Ｕ
ＣＣ社製商品名；＾−１８７）　１２ｇをスプレーし、
再度２分間混合攪拌した。ひきつづき、前記ヘンシェル
ミキサーにオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
粉（住友化学工業社製商品名；　ＥＳＣＮ１９５）　　
２７Ｇ、Ｇ　ｇ、臭素化エポキシ樹脂粉（旭化成社製商
品名；＾ＥＲ−７５５）　５０ｇ、予め調製した前記変
成フェノール樹脂１９０．２ｇ、　　トリフェニルフォ
スフイン３．２ｇ、ステアリン酸１２＋ｒをそれぞれ投
入した後、　２分間混合攪拌した。

次いで、得られた無機充填材と樹脂等を含む混合物を低
温側６５℃、高温側９５℃の二輪の加熱混線ロールで約
２分間溶融混練し、Ｂステージ化された樹脂シートを作
製した。つづいて、この樹脂シートを冷却した後、粉砕
して半導体封止用エボキン樹脂成形材料を製造した。な
お、低圧トランスファ成形を行う場合には、この成形材
料を適当な径のタブレットに打錠した。

実施例６実施例５の無機充填材である球状シリカ粉（日本化学工
業社製商品名：　ＭＫ−５０）　　２５０＋ｒ、破砕状
シリカ粉（龍森社製商品名；　ＭＣＦ−４）　ｌ０２０
ｇ、破砕状微細シリカ粉（東芝シリコーン社製商品名Ｓ
ＧＡ　）　　１４０ｇの代わりに、球状シリカ粉（日本
化学工業社製商品名；　）ＩＫ−５０）　　２５０ｇ、
破砕状窒化ケイ素粉末（平均粒径５μｍ）１０２０ｇ、
破砕状微細シリカ粉（東芝シリコーン社製商品名；　Ｓ
ＧＡ　）１４０　ｇを用いた以外、実施例４と同様な方
法により半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を製造した
。

実施例７実施例５の無機充填材である球状シリカ粉（日本化学工
業社製商品名；　ＭＫ−５（１）　　２５０．、破砕状
シリカ粉（１１！森社製商品名；　ＭＣＰ−４）　１０
２０ｇ　、破砕状微細シリカ粉（東芝シリコーン社製商
品名；ＳＧＡ　）　　１４０ｇの代わりに、球状シリカ
粉（日本化学工業社製商品８置■−５０）　　２５０ｇ
、　Ｅガラス短繊維（平均粒径１４　ｐ　ｍ　％平均長
さ　１５０μｍ）　　５２０ｇ１破砕状微細シリカ粉（
東芝シリコーン社製商品名ＳＧ＾）　　６４０ｇを用い
た以外、実施例５と同様な方法により半導体封止用エポ
キシ樹脂成形材料を製造した。

実施例８まず、　１５０℃に加熱した万能混合機にフェノールノ
ボラック樹脂６（昭和高分子社製商品名、ＢＩ？Ｇ５５
）　１５８２ｉを投入して放置した。１時間経過後、溶
助を確認し、１２５℃まで冷却しポリエーテル変成シリ
コーンオイル（東しシリコーン社製商品名５Ｆ−８４２
１）を１ｌＯｉ投入して１５分間攪拌した。つづいて、
液状の硬化性シリコーンゲル（東芝シリコーン社製商品
名；　ＴＳＥ−３０５１）　　１５０ｇを加え、更に１
４０℃で１５分間攪拌した。ひきつづき、フェノールノ
ボラック樹脂中の水酸基とポリエーテル変成シリコーン
オイル中のエポキシ基を反応させるための触媒としてト
リフェニルフォスフインを１０ｇ添加し、攪拌しながら
温度を上昇させ１５０℃とし、その後ＭＢＳ粉末１５０
ｇを加え、　１５０℃で２０分間加熱攪拌して冷却、粉
砕し、変成フェノール樹脂を調製した。

次いで、ヘンシェルミキサーに球状シリカ粉（日本化学
工業社製商品名；　）ＩＫ−５０）　　２５０ｇ　、破
砕状シリカ粉（龍森社製商品名；只０Ｐ−４）　ｌ０２
０ｇ　。

破砕状微細シリカ粉（東芝シリコーン社製商品名、ＳＧ
Ａ）　　１４０ｇ、三酸化アンチモン粉４０ｇ、カーボ
ンブラック粉６ｇそれぞれを投入し、２分間混合攪拌し
た後、エポキシシラン系カップリング剤（ＵＣＣ社製商
品名二八−１８７）　１２ｇをスプレーし、再度２分間
混合攪拌した。ひきつづき、前記ヘンシェルミキサーに
オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂粉（住友化
学工業社製商品名；　ＥＳＣＮ−１９５）　　２７Ｂ、
６ｉ　、臭素化エポキシ樹脂粉（旭化成社製商品名：＾
ＥＲ−７５５）　５０ｇ　、予め調製した前記変成フェ
ノール樹脂１９０．２ｇ　、　　トリフェニルフォスフ
イン３．２ｇ、ステアリン酸１２ｇをそれぞれ投入した
後、２分間混合攪拌した。

次いで、得られた無機充填材と樹脂等を含む混合物を低
温側６５℃、高温側９５℃の二軸の加熱混練ロールで約
２分間溶融混練し、Ｂステージ化された樹脂シートを作
製した。つづいて、この樹脂シートを冷却した後、粉砕
して半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を製造した。な
お、低圧トランスファ成＋Ｂを行う場合には、この成形
材料を適当な径のタブレットに打錠した。

実施例９実施例８の無機充填材である球状シリカ粉（日本化学Ｔ
業社製商品名；　ＨＫ−５０）　　２５０ｇ　、破砕状
シリカ粉（ｎヒ森社製商品名；　Ｍｅｒ−４）　ｌ０２
０ｇ、破砕状微細シリカ粉（東芝シリコーン社製商品名
；ＳＧＡ　）　　１４０ｇの代わりに、球状シリカ粉（
日本化学工業社製商品名；　ＭＫ−５０）　　２５０ｇ
　、破砕状窒化ケイ素粉末（平均粒径５μｍ）１０２０
ｇ、破砕状微細／リカ粉（東芝シリコーン社製商品名；
　ＳＧＡ　）１４０ｇを用いた以外、実施例４と同様な
方法により半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を製造し
た。

実施例１０実施例８の無機充填材である球状シリカ粉（日本化学工
業社製商品名；　ＭＫ−５０）　　２５０ｇ　、破砕状
シリカ粉（北森社製商品名；　ＭＣＦ−４）　ｌ０２０
ｇ　、破砕状微細シリカ粉（東芝シリコーン社製商品名
；ＳＧ＾）　　１４０ｇの代わりに、球状シリカ粉（日
本化学工業社製商品名；　ＭＫ−５０）　　２５０．、
　ＳＥガラス短繊維（平均粒径１４μｍ、平均長さ　＋
５０．ｃ＋　ｍ　）　　５２０ｇ１破砕状微細シリカ粉
（東芝シリコーン社製商品名ＳＧ＾）　　６４０ｇを用
いた以外、実施例４と同様な方法により゛ト導体封止用
エポキシ樹脂成形材料を製造した。

実施例１１実施例８の滑剤であるステアリン酸の代わりにカルナバ
ラックス１２ｇを用いた以外、同実施例８と同様な方法
により半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を製造した。

本実施例１〜１１及び比較例１．２の半導体封止用エポ
キシ樹脂成形材料について、溶融粘度等の樹脂特性、成
形性及び信頼性を評価した。試料サンプルは、成形が必
要な試験については金型温度１７５℃、成形時間３分間
、注入圧力１１０ｋｇ　／ｃｍ２で行なった。樹脂の後
硬化条件は、　１８０’ｃで４時間行った。

前記成形性は、薄型パッケージへの注入性、つまり厚さ
　３００μｍで８１角の半導体ダミーチップを試験金型
で成形することにより評価した。成形厚さは、０，５■
、　１．０■、２．０Ｌｌａ＋の３つの条件で行った。

前記信頼性である耐湿性、耐熱ルミ撃性、耐半田クラッ
ク性は次のような方法で評価した。

■耐湿性Ｐ　Ｓ　Ｇ　１４て保ｊされたアルミニウム配線を有す
る　２ｍｍ角の耐湿性評価用テスト素子を用いて評価し
た。成形サンプル１２個づつを２．０気圧の飽和水蒸気
（プレーラシャフッカ）中に入れ、所定試験時間放置し
た後、前記試験素子の不良発生を調べた。

■耐熱衝撃性（Ｔ　ＣＴ）６Ｉｌｌ角の耐熱衝撃性評価用テスト素子を前述し各エ
ポキシ樹脂成形材料で封止し、各樹脂封止型半導体素子
成形サンプル１２個づつを一６５℃・３０分間／室温・
　５分間／１５０℃・３０分間／室温・　５分間を　［
サイクルとする冷熱サイクルに曝して、所定試験サイク
ル毎に半導体素子の不良の発生を調べた。

■１半ｌ（クラック性各樹脂封止型半導体素子成形サンプル１２個づつを８５
℃／８５ＲＨの加速湿度雰囲気中に７２時間放置し、そ
の後　２１５℃で２分間半田付けのためのＶＰＳ　（フ
ロロカーボン蒸気による加熱）処理を行った。その後、
内部と外部にに達する樹脂クラックの発生を顕微鏡で観
察して耐半田クラック性を評価した。なお、この耐半田
クラ・ツク性は前記ＴＣＴ試験と同様な試験素子を用い
た。

以上の結果を下記第１表にまとめて示した。

上記第１表から明らかなように、本実施例１〜１１の半
導体封止用エポキシ樹脂成形材料及びこの材料で封止さ
れた樹脂封止型半導体装置は、いずれも比較例１．２の
半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及びこの材料で封止
された樹脂封止型半導体装置に比べて成形性、耐湿性、
耐熱衝撃性、耐半田クランク性に優れていることがわか
る。

［発明の効果］以上詳述した如く、本発明によれば低粘度、低応力で流
動性が良好で、優れた成形性を有すると共に、耐湿性、
耐熱衝撃性、高温での耐半田クラック性を有し、薄型で
高集積度、高密度の半導体パッケージに適した半導体封
止用エポキシ樹脂成形材料、並びにかかる成形樹脂で封
止され、耐湿性、耐熱衝撃性、耐半田クラック性に優れ
た高信頼性の樹脂封止型半導体装置を提供できる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）ノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対し
て一分子中に１個以上のエポキシ基とポリエーテル基とを有するポリエーテル変性シリコーンオイル２〜５０重量部を予め反応させてなる変性フェノール樹脂、（ｃ）硬化促進剤、（ｄ）ステアリン酸、又はステアリン酸金属塩を主成分
とする滑剤、（ｅ）無機充填材粉末、を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂成形材料。
（２）（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）ノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対し
て一分子中に１個以上のエポキシ基とポリエーテル基とを有するポリエーテル変性シリコーンオイル２〜５０重量部を予め反応させ、かつ熱硬化性の液状シリコーンゲル又はゴム２〜５０重量部を更に含む変性フェノール樹脂、（ｃ）硬化促進剤、（ｄ）ステアリン酸、又はステアリン酸金属塩を主成分
とする滑剤、（ｅ）無機充填材粉末、を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂成形材料。
（３）（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）ノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対し
て一分子中に１個以上のエポキシ基とポリエーテル基とを有するポリエーテル変性シリコーンオイル２〜５０重量部を予め反応させ、かつ熱硬化性の液状シリコーンゲル又はゴム２〜５０重量部とスチレン・ブタジエン・メチルメタクリレート三元共重合体ゴム粉２〜５０重量部を更に含む変性フェノール樹脂、（ｃ）硬化促進剤、（ｅ）無機充填材粉末、を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂成形材料。
（４）ステアリン酸、又はステアリン酸金属塩を主成分
とする滑剤を更に配合したことを特徴とする請求項３記
載の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料。
（５）請求項１乃至請求項４記載の半導体封止用エポキ
シ樹脂成形材料で封止したことを特徴とする樹脂封止型
半導体装置。