JPH03179020A

JPH03179020A - 封止用樹脂組成物および半導体装置

Info

Publication number: JPH03179020A
Application number: JP31854189A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nagata; 勉永田; Kazuhiro Sawai; 沢井　和弘; Masatomo Kouzuki; 上月　雅友
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 1989-12-07
Publication date: 1991-08-05

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、耐湿性、半田嗣熱性に優れた封止用樹脂組成
物および半導体装置に関する。

（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収り付ける場合に、従来リー
ドビン毎に半田付けを行っていたか、最近では半田浸漬
方式や半田リフロ一方式が採用されている。

（発明が解決しようとする課題）従来の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拉１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
よび封止樹脂とリードフレームとの間の剥かれや、内部
樹脂クラックが生じて、著しい耐湿性劣化を起こして電
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。

本発明は、上記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、封止樹脂と半導体チップあるいは封止樹
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、長期信頼性を保証できる封止用樹
脂組成物および半導体装置を提供しようとするものであ
る。

［発明の構成コ（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、特定のエポキシ樹脂、ノボランク型フェノー
ル樹脂およびイミダゾール系硬化促進剤を用いることに
よって１ｉｉ４湿性、半田耐熱性に優れた樹脂組成物が
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、本発明の封止用樹脂組成物は、（Ａ）次の式
で示されるエポキシ樹脂（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂（Ｃ）次の一般式で示されるイミダゾール系硬化剤４３
よび（但し、式中Ｒは、 ■ は１以上の整数を表す）（Ｄ）シリカ粉末を必須成分とし、樹脂組成物に対して、前記（Ｄ）のシ
リカ粉末を５０〜９０重量％含有してなることを特徴と
する。　また、本発明の半導体装置は、この封止用樹脂
組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴と
する。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に用いる＜Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂としては、分子量など特に制限されることはなく使用す
ることができる。　また、このエポキシ樹脂にノボラッ
ク系エポキシ樹脂やエビビス系エポキシ樹脂を併用する
ことができる。

本発明に用いる（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂とし
ては、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、
並びにこれらの変性樹脂、例えばエポキシ化もしくはブ
チル化したノボラック型フェノール樹脂等が挙げられ、
ノボラック型フェノール樹脂である限り特に制限はなく
広く使用することかできる。　そして、これらのノボラ
ック型フェノール樹脂は、単独もしくは２種以上混合し
て用いることができる。

本発明に用いる（Ｃ）イミダゾール系硬化促進剤として
は、次の一般式を有する。

（１旦し、式中Ｒは、は１以上の整数を表す）ものである限り、側鎖の種類、分子量などに特に制限さ
れることはなく広く使用することができる。

具体的なものとしては、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。

本発明に用いる（Ｄ）シリカ粉末としては、−般に使用
されているものが広く使用されるが、それらの中でも不
純物濃度が低く、平均粒径３０μｍ以下のものが好まし
い、　平均粒径が３０．ｕ１１′１−超えると耐湿性お
よび成形性が劣り好ましくない。

シリカ粉末の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して５
０〜９０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、また９０重量％を超えると極端に
流動性が悪く、成形性に劣り好ましくない。

本発明の封止用樹脂組成物は、前述した特定のエポキシ
樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、イミダゾール系硬
化促進剤およびシリカ粉末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
えば天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金
属塩、酸アミド、エステル類、パラフィンなどの離型剤
、二酸化アンチモンなどの難燃剤、カーボンブラックな
どの着色剤、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
合の一般的方法は、前述のエポキシ樹脂、ノボラック型
フェノール樹脂、イミダゾール系硬化促進剤、シリカ粉
末、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かできる。　この成
形材料を用いて半導本素子をセットした金型内にトラン
スファー注入して硬化させ、本発明の半導体装置を製造
することができる。　成形材料は半導体素子の封止の他
に電子部品、あるいは電気部品の封止または被覆、絶縁
等にも使用することができ、それらに優れた特性を付与
することができる。

（作用〉本発明の封止用樹脂組成物は、特定のエポキシ樹脂に、
ノボラック型フェノール樹脂及びイミダゾール系硬化促
進剤を用いることによって、樹脂組成物のガラス転移温
度が上昇し、熟機械的特性と低応力化が向上し、半田浸
漬、半田リフロー後の樹脂クラックの発生がなくなり、
耐湿性劣化も少なくなるものである。

（実施例）次に本発明の実燵例について説明するが、本発明は以下
の実施例に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１％」と碌「重量％
」を意味する。

実施例　１前述した特定のエポキシ樹脂、１７％、ノボラック型フ
ェノール樹脂８％、シリカ粉末７４％、イミダゾール系
硬化促進剤Ｃ，，Ｚ０．１％、エステルワックス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゛Ｃで混練し、冷却した後粉砕して
成形材料（Ａ）を製造した。

実施例　２実施例１で用いたエポキシ樹脂９％、オルソクレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂８％、ノボラック型フェノー
ル樹脂８％、シリカ粉末７４％、イミダゾール系硬化促
進剤ｃ、、ｚＯ，１％、エステルワックス０．３％およ
びシランカップリング剤０３４％を常温で混合し、さら
に９０〜９５°Ｃで混練冷却した後、粉砕して成形材料
（Ｂ）を製造した。

比較例　１オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂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’ｕ＜ｃ＞を製造した。

比較例　２エピビス型エポキシ樹脂〈エポキシ当量４５０）２０％
、ノボラック型フェノール樹脂５％、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（Ｄ）を製造した。

こうして製造した成形材１４（Ａ）〜（Ｄ）を用いて１
７０″Ｃに加熱した金型内にトランスファー注入し、硬
化させて半導体素子を封止した半導体装置を製造した。

　これらの半導体装置の諸特性を試験したので、その結
果を第１表に示したが、本発明の封止用樹脂組成物およ
び半導体装置は、耐湿性、半田耐熱性に優れており、本
発明の顕著な効果を確認することができた。

第表（単位）＄１　ニドランスファー成形によって直径５０＋ｔｎ、
厚さ３１１１の成形品を作り、これを１２７°Ｃ２，５
気圧の飽和水蒸気中に２４時間放置し、増加した重量に
よって測定した。

＊２：吸水率の場合と同様な成形品を作り、１７５°Ｃ
で８時間の後硬化を行い、適当な大きさの試験片とし、
熱機械分析装置を用いて測定した。

＊３　：　Ｊ　Ｉ　Ｓ−に−６９１１に準じて試験した
。

ネ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４２７０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°Ｃ１８時間後硬化を行った。　こうして得
た成形品を予め、４０℃、９０％ＲＨ，１００時間の吸
湿処理した後、２５０℃の半田浴に１０秒間浸漬した。

　その後、１２７℃、２．５気圧の飽和水蒸気中でプレ
ッシャークツカーテスト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。

＊５　　：　　８ｘ８ｎｎダミーチツプをＱ−ＦＰ　（
１４ｘ１４ｘ　　１．４）パッケージに納め成形材料を
用いて　１７５℃で２分間トランスファー成形した後、
１７５℃、８時間後硬化を行った。　こうして製造した
半導体装置を８５℃、８５％ＲＨ，２４時間の吸湿処理
した後、２４０　’Ｃの半田浴に１分間浸漬した。　そ
の後、実体顕微鏡でパッケージ表面を観察し、外部樹脂
クラックの発生の有無を評価した。

［発明の効果］以上の説明および第１表から明らかなように、本発明の
封止用樹脂組成物および半導体装置は、耐湿性、半田耐
熱性に１是れ、吸湿による影響が少なり、電極の腐食に
よる１ｔｌｉ線や水分によるリーク電流の発生などを著
しく低減することができ、しかも長期間にわたって信頼
性を保証することができる。

Claims

【特許請求の範囲】１（Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼ （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂（Ｃ）次の一般式で示されるイミダゾール系硬化剤および ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒは、Ｈ、▲数式、化学式、表等があります▼、−ＣＨ＿２Ｃ
Ｈ＿２ＣＮを、ｍ、ｎは１以上の整数を表す）（Ｄ）シリカ粉末を必須成分とし、樹脂組成物に対して、前記（Ｄ）のシ
リカ粉末を５０〜９０重量％含有してなることを特徴と
する封止用樹脂組成物。２（Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼ （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂（Ｃ）次の一般式で示されるイミダゾール系硬化剤および ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒは、Ｈ、▲数式、化学式、表等があります▼、−ＣＨ＿２Ｃ
Ｈ＿２ＣＮを、ｍ、ｎは１以上の整数を表す）（Ｄ）シリカ粉末を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｄ）のシリカ粉末を５０〜９０重量％含有する封止用
樹脂組成物によって、半導体素子を封止してなることを
特徴とする半導体装置。