JPH03210322A

JPH03210322A - 封止用樹脂組成物および半導体装置

Info

Publication number: JPH03210322A
Application number: JP433590A
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: 1990-01-11
Filing date: 1990-01-11
Publication date: 1991-09-13

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、半田耐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実装工程の自動
化が推進されている。　例えばフラットバラゲージ型の
半導体装！を回路基板に取り付ける場合に、従来リード
ビン毎に半田付けを行っていたが、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
び封止樹脂とリードフレームとの間の剥がれや、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。

本発明は、上記の欠点を解消するな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！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、次の式で示すエポキシ樹脂と多官能フェノー
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、耐湿性、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）−数式（Ｉ）又は（ＩＦ）で示される多官能フェノール樹脂および（但し、式中ＲはＣ０ＨＨＲ４１を、１゜はＯ又は以上の整数を表す）（Ｃ）次の一般式で示されるイミダゾール系の硬化促進剤およびに（但し、式中Ｒは、＋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。　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は
、分子量など特に制限されることはなく、広く使用するこ
とができる。　また、このエポキシ樹脂にノボラック系
エポキシ樹脂やエピ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＜８）多官能フェノール樹脂としては、
前述の式で示される骨格構造を有するとともに少なくと
も三官能又は四官能のフェノール樹脂であるかぎり、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。　具体的なフェノール樹脂として、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バラホルムアル
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）次の一般式で示されるイミダゾー
ル系の硬化促進剤としては、次の一般式（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
れることなく、広く使用することができる。

具体的なものとしは、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３０μ信を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
流動性が悪くなり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、多官能フェノール樹脂、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、三酸
化アンチモンなどの難燃剤、カーボンブラックなどの着
色側、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、多官能フェノ
ール樹脂、イミダゾール系硬化促進剤およびシリカ粉末
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、さら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。　この成形
材料を用いて半導体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て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家な被覆・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と多
官能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、熱機械的特性と低応力性が向上し、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
が少なくなるものである。

（実施例）次に本発明の実施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「％」とは「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％、次式に示した多官
能フェノール樹脂１０％、シリカ粉末７２％、イミダゾール系硬化促進剤Ｃ，，２
０，１％、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
℃で混練し、冷却した後粉砕ルて成形材料（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％および多官能フェノ
ール樹脂８％、並びにオルソクレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂８％、シリカ粉末７４％、イミダゾール系硬
化促進剤Ｃ，，０，１％、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℃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
シランカッリング剤０．４％を混合し、実施例１と同様
にして成形材料（Ｃ）を製造した。

比較例　２エビ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料（Ａ）〜（Ｄ）を用いて　１
７０℃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な、　
これらの半導体装置の緒特性を試験しなのでその結果を
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＊１　ニドランスファー成形によって直径５０１１、厚
さ３１１１の成形品を作り、これを　１２７℃２．５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。

ネ２　：吸水率の場合と同様な成形品を作り、１７５℃
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　：ＪＩＳ−に−６９１１に準じて試験した。

＊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℃。

８時間後硬化を行った。　こうして得な成形品を予め、
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、１２
７℃、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
として評価しな。

＊５　　：　　８ｘ８＋ｕｅ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　１１５℃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％。

２４時間の吸湿処理をした後２４０℃の半田浴に１分間
浸漬しな、　その後、実体顕微鏡でバラゲージ表面を観
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、吸湿による影響が少なく、電極の腐食による
断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）一般式（ I ）又は（II）で示される多官能フェノール樹脂および ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（II）（但し、式中ＲはＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１を、ｍ、ｎ
は０又は１以上の整数を表す）（Ｃ）次の一般式で示されるイミダゾール系の硬化促進剤および ▲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）一般式（ I ）又は（II）で示される多官能フェノール樹脂および ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（II）（但し、式中ＲはＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１を、ｍ、ｎ
は０又は１以上の整数を表す）（Ｃ）一般式（III）で示されるイミダゾール系の硬化促進剤および ▲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。