JPH03296522A

JPH03296522A - 封止用樹脂組成物および半導体封止装置

Info

Publication number: JPH03296522A
Application number: JP2097557A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nagata; 勉永田; Kazuhiro Sawai; 沢井　和弘; Goji Nishikawa; 西川　剛司
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1990-04-16
Filing date: 1990-04-16
Publication date: 1991-12-27
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JP2892434B2

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。　例えばフラットパラゲージ型
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）従来における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
ップおよびリードフレームとの間に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。　これらの欠点を解消するために
多官能エポキシ樹脂と多官能フェノール樹脂とを反応さ
せると、半田耐熱性が向上するものの硬化収縮が小さく
離型性か悪いという欠点があった。

本発明は、これら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、封止樹脂と半導体素子あるいは封止樹
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、半導体装置の長期信頼性を保証で
き、かつ成形性に優れた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。

［発明の梢成］（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、アルキル変性多官能エポキシ樹脂と多官能フ
ェノール樹脂、それにカルナバワックスと混合ワックス
を併用することによって、耐湿性、半田耐熱性および成
形性に優れた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、本発明は、（Ａ）アルキル変性しドロキシベンズアルデヒド類とア
ルキル変性フェノール類とを反応して得られる樹脂のフ
ェノール性水酸基をエポキシ化したアルキル変性多官能
エポキシ樹脂、（但し、アルキル変性ヒドロキシベンズアルデヒド類の
アルキル基がＣｍ　Ｈ２□や、、１１≧１の整数であり
、アルキル変性フェノール類のアルキル基がＣｎＨ２，
＋１．１０≧ｎ≧１の整数である）ＣＢ）次の一般式（
Ｉ）又は（Ｉ［）で示される多官能フェノール樹脂・・・（Ｉｆ）（但し、式中ｎはＯ又は１以上の整数を、ＲはＣｍＨ２
□ヤ、をｌは０又は１以上の整数を表す）（Ｃ）シリカ
粉末（Ｄ）カルナバワックス（Ｅ）高級アルコール、高級脂肪酸エステルの混合ワッ
クスを必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して、前記（Ｃ
）のシリカ粉末を５０〜９０重量％、前記（Ｄ）のカル
ナバワックスを０．０１〜１重量％、前記（Ｅ）の混合
ワックスを０．０１〜１重量％の割合に、それぞれ含有
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で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）アルキル変性多官能エポキシ樹脂
としては、アルキル変性ヒドロキシベンズアルデヒド類
とアルキル変性フェノール類とを反応して得られるフェ
ノール樹脂骨格構造を有し、その樹脂骨格におけるフェ
ノール性水酸基をエポキシ化したもので、その分子中に
その骨格構造を有する限り、その他の分子構造、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。

具体的なアルキル変性多官能エポキシ樹脂としては例え
ば等が挙げられ、これらは単独もしくは２種以上混合して使用される。

さらに、上記のアルキル変性多官能エポキシ樹脂に、次
の一般式で示されるノボラック系のエポキシ樹脂を混合
して用いることもできる。

（但し、式中Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子又はアルキ
ル基を、Ｒ２は水素原子又はアルキル基を、ｎは１以上
の整数を表す）本発明に用いる（Ｂ）多官能フェノール樹脂としては、
前記の式で示される少なくとも三官能又は四官能のフェ
ノール樹脂でその分子中に前記骨格構造を有するかぎり
、分子構造、分子量などに特に制限されることなく広く
包含される。　具体的なフェノール樹脂としては、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。　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を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、般に市販さ
れているものが使用されるが、それらの中でも不純物濃
度が低く、平均粒径の３０μｍ以下のものが好ましい、
　平均粒径が３０μｊを超えると耐湿性および成形性に
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好ましくない。

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、　従って上記範囲内に限定さ
れる。

本発明に用いる（Ｄ＞カルナバワックスとしては、カル
ナバヤシの葉や葉柄から得られるワックスで一般に市販
されているものが使用される。

それらの中でも不純物濃度が低いものが好ましい。

カルナバワックスの配合割合は、全体の樹脂組成物に対
して０．０１〜１重量％含有することが好ましい、　そ
の割合が０．０１重量％未満では成形性、離型性に効果
なく、また１重量％を超えると耐湿性に劣り好ましくな
い、　本発明に用いる（Ｅ）混合ワックスとしては、高
級アルコール、高級脂肪酸エステルの混合したワックス
であれば広く使用することができる。　具体的なものと
して例えば、ＬＵＶＡＸ−０３２１（日本精錬社製、商
品名）等が挙げられる。　混合ワックスの配合割合は、
全体の樹脂組成物に対して０．０１〜１重量％含有する
ことが好ましい。　その割合が０．０１重１％未満では
成形性、離型性に効果なく、また１重量％を超えると耐
湿性に劣り好ましくない。

本発明の封止用樹脂組成物は、アルキル変性多官能エポ
キシ樹脂、多官能フェノール樹脂、シリカ粉末、カルナ
バワックスおよび混合ワックス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
、例えば三酸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刑等を適宜添
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
合の一般的な方法は、アルキル変性多官能エポキシ樹脂
、多官能フェノール樹脂、シリカ粉末、カルナバワック
ス、混合ワックス、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。　そして、この成形材料を電子部品あるいは電気
部品の封止用として、また被覆、絶縁等に適用し、優れ
た特性・信頼性と成形性とを付与することができる。

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、トランジ不夕、サイリ
スク、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
止法も可能である。　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。

（作用）本発明の封止用樹脂組成物および半導体封止装置は、ア
ルキル変性多官能エポキシ樹脂、多官能フェノール樹脂
とを反応させて、所定量のシリカ粉末とカルナバワック
スと混合ワックスとを配合することによって目的を達し
たものである。　即ち、アルキル変性多官能エポキシ樹
脂と多官能フェノール樹脂とを反応させることによって
、ガラス転移温度を上昇させ、熱時の機械的特性を向上
させる。　その結果、樹脂の吸湿性が少なくなるため、
半田浸漬や半田リフローを行っても樹脂クラックの発生
がなくなり、耐湿性劣化がなくなるものである。　また
上記の改良に加えてカルナバワックスと混合ワックスを
併用することによって、離型に優れ、成形性を満足させ
る封止用樹脂組成物および半導体封止装置が得られるも
のである。

（実施例）次に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本
発明は下記実施例によって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次式に示したアルキル変性多官能エポキシ樹脂１７％、実施例　２〜３実施例１において用いたアルキル変性多官能エポキシ樹
脂の代わりに、第１表に示したアルキル変性多官能エポ
キシ樹脂を用いた以外は、すべて実施例１と同一にして
成形材料［Ｂ］、［Ｃ］を製造した。

次式に示した多官能フェノール樹脂１０％、シリカ粉末
７２％、硬化促進側０．３％、カルナバワックス０．３
％、混合ワックスとしてＬＵＶＡＸ−０３２１（日本精
錬社製、商品名）０．２％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℃で混合し
冷却した後、粉砕して成形材料［Ａ］を製造した。

比較例　１実施例１で使用したアルキル変性多官能エポキシ樹脂１
７％、多官能フェノール樹脂１０％、シリカ粉末７２％
、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［Ｄ］を製造した。

比較例　２オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂〈エポキシ
当量２１５）　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′１ｐｉ
０．４％を混合し、実施例１と同様にして成形材料［Ｅ
］を製造した。

実施例１〜３および比較例で得られた成形材料［Ａ］〜
［Ｅ］を１７０℃に加熱した金型内にトランスファー注
入し硬化させて封止した成形品を得な、　これについて
諸試験を行って結果を得たので第２表に示したがいずれ
も本発明の顕著な効果が確認された。

（単位）トランスファー成形によって直径５０ＩＩｆｆｉ、厚さ
３＋ｎ１Ｍ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
によって測定しな。

＊２：吸水率の試験と同様な成形品を作り、これを　１
７５℃で８時間のボストキュアを−行い、適当な大きさ
の試験片とし、熱機械特性分析装置を用いて測定しな。

＊３　：ＪＩＳ−に−６９１１に準じて測定した。

＊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４２アロイフレ
ームに接着し、１７５°Ｃで２分間トランスファー成形
した後、１７５℃８時間のボストキュアを行った。　こ
うして作った成形品を予め４０°Ｃ１９０％ＲＨ。

１００時間の吸湿処理をした後、２５０°Ｃの半田浴に
１０秒間浸漬をした。　その後、１２７’Ｃ，２，５気
圧の飽和水蒸気中でブレラシャークツカ−テスト（ＰＣ
Ｔ）を行い、アルミニウムの腐食による断線を不良とし
て評＊　１　：価した。

［発明の効果］以上の説明および第２表から明らかなように、本発明の
封止用樹脂組成物は、吸湿の影響が少なく、半田浴浸漬
後の耐湿性、半田耐熱性および熱時の機械的特性に優れ
ているため、樹脂と半導体チップあるいは樹脂とリード
フレーム間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
生もなく成形性に優れた、信頼性の高い半導体封止装置
が得られた。

Claims

【特許請求の範囲】１（Ａ）アルキル変性ヒドロキシベンズアルデヒド類と
アルキル変性フェノール類とを反応して得られる樹脂のフェノール性水酸基をエポキシ化したアルキル変性多官能エポキシ樹脂、（但し、アルキル変性ヒドロキシベンズアルデヒド類のアルキル基がＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１、
ｍ≧１の整数であり、アルキル変性フェノール類のアルキル基がＣ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１、１０≧
ｎ≧１である）（Ｂ）次の一般式（ I ）又は（II）で示される多官能フェノール樹脂、 ▲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ｎは０又は１以上の整数を、ＲはＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１をｍは０又は１以上の整
数を表す）（Ｃ）シリカ粉末（Ｄ）カルナバワックス（Ｅ）高級アルコール、高級脂肪酸エステルの混合ワックスを必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して、前記（Ｃ
）のシリカ粉末を５０〜９０重量％、前記（Ｄ）のカル
ナバワックスを０．０１〜１重量％、前記（Ｅ）の混合
ワックスを０．０１〜１重量％の割合に、それぞれ含有
してなることを特徴とする封止用樹脂組成物。２（Ａ）アルキル変性ヒドロキシベンズアルデヒド類と
アルキル変性フェノール類とを反応して得られる樹脂のフェノール性水酸基をエポキシ化したアルキル変性多官能エポキシ樹脂、（但し、アルキル変性ヒドロキシベンズアルデヒド類のアルキル基がＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１、
ｍ≧１の整数であり、アルキル変性フェノール類のアルキル基がＣ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１、１０≧
ｎ≧１の整数である）（Ｂ）次の一般式（ I ）又は（II）で示される多官能フェノール樹脂 ▲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ｎは０又は１以上の整数を、ＲはＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１をｍは０又は１以上の整
数を表す）（Ｃ）シリカ粉末（Ｄ）カルナバワックス（Ｅ）高級アルコール、高級脂肪酸、エステルの混合ワックスを必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して、前記（Ｃ
）のシリカ粉末を５０〜９０重量％、前記（Ｄ）のカル
ナバワックスを０．０１〜１重量％、前記（Ｅ）の混合
ワックスを０．０１〜１重量％の割合に、それぞれ含有
した封止用樹脂組成物で、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。