JPH03296520A - 封止用樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的コ （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
物および半導体封止装置に関する。

（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。　例えばフラットパッケージ型の
半導体装置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封止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およびノボラック型フェ
ノール樹脂を用いることによって、耐湿性、半田耐熱性
に優れた半導体装置の封止用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）次の一
般式で示されるエポキシ樹脂ボキシ樹脂、 （１旦し、式中ｍはＯ又は１以上の整数を、ｎは１以上
の整数をそれぞれ表す） （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および（Ｃ）シリカ
粉末 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）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である。　また、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
る半導体封止装置である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に用いる（Ａ）次の一般式で示される工（但し、
式中１は０又は１以上の整数を、ｎは１以上の整数をそ
れぞれ表す） 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（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お
よびこれらの変性樹脂、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
広く使用することができる。　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（Ｃ）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５０μｍ以下のものが好ましい
。　平均粒径が５０μｍ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、ノボラック型フェノール樹脂、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顛、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、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
発明の半導体封止装置を製造することができる。

本発明の半導体封止装置は、上記の封止用樹脂組成物を
用いて、半導体素子を封止することにより容易に製造す
ることができる。　封止を行う半導体素子としては、例
えば集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリ
スタ、ダイオード等で特に限定されるものではない、　
封止の最も一般的な方法としては、低圧トランスファー
成形法があるが、射出成形、圧縮成形、注型等による封
止も可能である。　封止用樹脂組成物は封止の際に加熱
して硬化させ、最終的にはこの組成物の硬化物によって
封止された半導体封止装置が得られる。　加熱による硬
化は１５０℃以上に加熱して硬化させることが望ましい
、　成形材料は半導体素子の封止の他に電子部品、或い
は電気部品の封止また被覆・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ノ
ボラック型フェノール樹脂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％、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、粉砕して成形材料［Ａコを製造した
。

実施例　２ 実施例１で用いたエポキシ樹脂９％およびノボラック型
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％、硬化促進剤
０．３％、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
様にして成形材料［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ｊｔ　４５０３２
０％、ノボラック型フェノール樹脂５％、シリカ粉末７
４％、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１７
０℃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封止装置を製造した。

　これらの半導体封止装置の緒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
および半導体封止装置は耐湿性、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１表 （単位） ＊１　ニドランスファー成形によって直径５０ｎｌ、厚
さ３１ｎの成形品を作り、これを１２７°Ｃ１２，５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℃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
。

＊４　：成形材料を用いて、２本以上アルミニウム配線
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秒間浸漬しな、　
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。

＊５：８ｘ８ＩＩ＋ｇダミーチップをＱ−ＦＰ　（１４
ｘ１４ｘ１．４ｎｎ）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、１
７５℃、８時間後硬化を行った。

こうして製造した半導体封止装置を８５°Ｃ１８５％、
２４時間の吸湿処理をしたｖｉ２４０℃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、本発明封
止用樹脂組成物および半導体封止装置は、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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（Ａ）次の一般式で示されるエポキシ樹脂▲数式、化
   学式、表等があります▼ （但し、式中ｍは０又は１以上の整数を、 ｎは１以上の整数を、それぞれ表す） （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および （Ｃ）シリカ粉末 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記 （Ｃ）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）次の一般式で示されるエポキシ樹脂▲数式、化
   学式、表等があります▼ （但し、式中ｍは０又は１以上の整数を、 ｎは１以上の整数をそれぞれ表す） （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および （Ｃ）シリカ粉末 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記 （Ｃ）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
   特徴とする半導体封止装置。