JPH04120127A - 封止用樹脂組成物及び半導体封止装置 - 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］ （産業上の利用分野） 本発明は、成形性が良く、耐湿性、半田耐熱性にも優れ
た封止用樹脂組成物、及びそれにより封止した半導体封
止装置に関する。

（従来の技術） 近年、半導体装置において、薄いパッケージの実用化が
推進されている。　例えば集積回路におけるフラットパ
ッケージや、Ｓ　ＯＰ　（５ｉａｌｌ　ｏｕｔ−１ｉｎ
ｅ　ｐａｃｋａｇｅ）　、　Ｔ　Ｓ　ＯＰ　（ｔｈｉｎ
　５１ａｌｌ　ｏｕｔｌｉｎｅρａｃｋａｇｅ　）　、
またパワートランジスタにおけるアイソレーションタイ
プのパッケージ等は、半導体素子の上面や絶縁型パッケ
ージの裏面等で、約０．１〜０．５ｆｆｌ１程度という
薄肉の部分に樹脂を充填しなければならなくなっている
。　一方、表面実装型のパッケージは、それを回路基板
に取り付ける場合に半田浸漬方式や半田リフロ一方式が
採用され、パッケージを構成する封止樹脂にとって一層
厳しい環境になっている。

従来の封止樹脂は、ノボラック型エポキシ樹脂、ノボラ
ック型フェノール樹脂、シリカ粉末および公知の硬化促
進剤からなるものであるが、この封止樹脂で封止すると
、薄肉の部分に樹脂が充填されず巣やフクレを生じる等
成形性が悪く、耐湿性の低下や外観不良を生じる欠点が
あった。　また、上記従来の封止樹脂で封正した半導体
装置は、装置全体の半田浴浸漬等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
浸漬した場合には、封止樹脂と半導体素子、封止樹脂と
リードフレームとの間の剥がれや、内部樹脂クラックか
生じて著しい耐湿劣化を起こし、電極の腐食による断線
や水分によるリーク電流を生じる。　その結果、半導体
装置は長期間の信頑性を保証することができないという
欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記の欠点を解消するためになされたもので
、薄肉部の成形性に優れ、また吸湿の影響が少なく、特
に半田浸漬後や半田リフロー後の耐湿性、半田耐熱性に
優れ、長期信頼性を保証できる封止用樹脂組成物及び半
導体封止装置を提供することを目的としている。

［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、後述するような組成物を用いることによって
、薄肉部の成形性、耐湿性、半田耐熱性に優れた封止用
樹脂組成物及び半導体封止装置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、 １（Ａ）Ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（Ｂ
）次の一般式（Ｉ）又は（…）で示される多官能フェノ
ール樹脂 ・・・（Ｉｆ） （但し、式中ｎは０又は１以上の整数を、ＲはＣＩｌｌ
　Ｈ２１１１４１を、ｌは０又は１以上の整数を表す）
（Ｃ）次の一般式で示されるジアルキルアミノ１８−シ
アサビシクロ［５，０，４］ウンデセン硬化促進剤 （但し、式中Ｒ’　、Ｒ’はＣ１Ｈ２ｎ　＋＋を、ｎは
０又は１以上の整数を表す） （Ｄ）シリカ粉末 を必須成分とし、前記（Ｃ）のジアルキルアミノ−１，
８−ジアザビシクロ［５，０，４］ウンデセン硬化促進
削を樹脂組成物に対して０．０１〜５重量％の割合に含
有してなることを特徴とする封止用ｌ！ｌ＃ｉ組成物で
ある。　またこの封止用樹脂組成物の硬化物で、半導体
装置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１（Ａ）Ｏ−クレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂としては、次の式 （但し、式中ｎは正の整数を表す） で示されるものが使用され、特に分子量等に制限される
ことはない、　このエポキシ樹脂にノボラック型エポキ
シ樹脂やエピクロルヒドリンビスフェノール系エポキシ
樹脂を併用することもできる。

本発明に用いる（Ｂ）多官能フェノール樹脂は、前記の
（Ｉ）、（Ｉｆ）式で示されるように三官能以上もしく
は四官能以上のフェノール樹脂で、その分子中に前記骨
格Ｉｆ造を有するかぎり、そのほかの分子構造、分子量
等に特に制服されることはなく広く使用することかでき
る。　具体的な（Ｂ）多官能フェノール樹脂として、次
式のような三官能及び四官能のフェノール樹脂 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、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、ホルムアルデヒド或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
びそ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）ジアルキルアミノ−１，８−ジア
ザビシクロ［５，０，４］ウンデセン硬化促進剤は、前
記の一般式を有するもので、１，８−ジアザビシクロ［
５，０，４］ウンデセン（ＤＢＵと略称される）にジア
ルキルアミノ基を１換したものである。　また、この（
Ｃ）硬化促進剤に公知のイミダゾール系促進剤、ジアル
キルアミノ基を置換しないＤＢＵ系硬化促進剤、リン系
促進剤、その他の促進剤を併用することもできる。　　
（Ｃ）硬化促進剤の配合割合は、樹脂組成物に対して０
．０１〜５重１％含有することが望ましい。　その割合
が０．０１重量％未満では、樹脂組成物のゲルタイムが
長く、また硬化特性も悪く好ましくない、　５重量％を
超えると極端に流動性が悪くなって成形性に劣り、また
電気特性も悪くなり、さらに耐湿性が劣り好ましくない
。

本発明に用いる（Ｄ）シリカ粉末としては、殻に使用さ
れているシリカ粉末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以下のものが望
ましい、　平均粒径が３０μｍを超えると耐湿性および
成形性が劣り好ましくない。

本発明の封止用樹脂組成物は、０−クレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂、多官能フェノール樹脂、ジアルキル
アミノ　−１，８−ジアザビシクロ［５，０，４］ウン
デセン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（旭て、また必要に
応じて、例えば天然ワ・ツクス類、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
等の離型剤、二酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブ
ラ・ンク等の着色剤、シランカップリング剤、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、前述した各成分、すなわち０−クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、多官能フェノール樹
脂、ジアルキルアミノ−１，８−ジアザビシクロ［５，
０，４１ウンデセン硬化促進剤、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する。　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。　この成形材料と電子部
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、優れた特性と信頼性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、半導体装置を封止することにより製造すること
ができる。　封止を行う半導体装置としては、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く広く使用
できる。　封止め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
め時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装置が得られる。　加熱に
よる硬化は１５０℃以上の温度で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及び半導体封止装置は、０−
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、多官能フェノー
ル樹脂、ジアルキルアミノ　−１，８−ジアザビシクロ
［５，０，４］ウンデセン硬化促進剤を用いて反応させ
ることによって目的を達成した（、めである、　即ち、
ジアルキルアミノ　−１，８−ジアザビシクロ［５，０
，４］ウンデセン硬化促進剤の所定量を配合させ、樹脂
組成物のゲル化時間、流動性をコントロールしたので薄
肉部の充填性が良くなり耐湿性の向上とともに優れた成
形性を付与した。

また、０−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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、熱時の特性を向上させるとともに
樹脂組成物の吸湿性が少なくなる。　その結果、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、特に耐湿性劣化が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、本発明はこれ
らの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「％Ｊとは「重量％」を意
味する。

実施例　１ ０−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂１７％、三官
能フェノール樹脂８％、ジアルキルアミノ１．８−ジア
ザビシクロ［５，０，４］ウンデセン硬化促進荊０．３
％、シリカ粉末７４％、エステルワックス０．３％およ
びシランカップリング１Ｐｌｏ、４％を常温で混合し、
さらに９０〜９５℃の温度で混練し、冷却した後粉砕し
て成形材料（Ａ）を製造した。

実施例　２ ０−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂１２％、三官
能フェノール樹脂６％、ジアルキルアミノ１．８−ジア
ザビシクロ［５，０，４］ウンデセン硬化促進剤０．３
％、シリカ粉末８１％、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℃の温度で混練し、冷却した後粉砕して成
形材料（Ｂ）を製造しな。

比較例　１ ０−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％、イミ
ダゾール系硬化促進剤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％を実施例１と
同様にして成形材料（Ｃ）を製造した。

比較例　２ ０−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂１２％、ノボ
ラック型フェノール樹脂６％、シリカ粉末８１％、イミ
ダゾール系硬化促進剤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％を比較例１と
同様にして成形材料（Ｄ）を製造した。

実施例１〜２及び比較例１〜２で製造した成形材料（Ａ
）〜（Ｄ＞及びこれらを用いて製造した半導体封止装置
について、成形性及び耐湿性について試験したのでその
結果を第１表に示した。

本発明はいずれも優れており、本発明の顕著な効果を確
認することができた。

第 表 （単位） ネ１　：成形材料を用いて、１７５℃の金型で１００　
ｋｇ／　ｃｎ２の圧力をかけスパイラルの流動距離を測
定した。

＊２：１７５℃の熱板上で成形材料のゲル化するまでの
時間を測定した。

＊３：成形材料を用いて、１７５°Ｃの金型でｉｏｏ　
ｔａｇ／Ｃ１１２の圧力をかけて、２００μＩ、３００
μＩ、１０μｌのすき間を流れる流動距離を測定した。

ネ４　：成形材料を用いて、Ｑ　Ｆ　Ｐ　（１４ｘ　１
４ｘ　１４ｍｍ）パッケージに８×８１１１のダミーチ
ップを納め、バラゲージ５００個の中でのチップ１面の
充填不良数を測定した。

ネ５：成形材料を用いて、Ｔｏ−２２０型パツケージに
ダミーチップを納め、パッケージ５００個中での裏面の
充填不良数を測定した。

＊６：成形材料を用いて、ＤＩＲ−１６ピンＭＯ５ＩＣ
テスト素子又はＴｏ−２２０型テスト素子を封止した半
導体封止装置それぞれについてＰＣ７４気圧の条件でア
ルミニウム配線のオーブン不良が５０％に達するまでの
時間を測定しな。

［発明の効果コ 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
止用樹脂組成物は、成形性に優れ、吸湿の影響が少なく
、半田浴浸漬後の耐湿性、半田耐熱性に優れているため
、薄肉部によく充填し、巣やフクレの発生がなく、樹脂
組成物と半導体装置あるいは樹脂組成物とリードフレー
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
い、優れた信頼性の高い半導体封止装置が得られた。

特許出願人　東芝ケミカル株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（Ａ）Ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 （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）次の一般式で示されるジアルキルア ミノ−１、８−ジアザビシクロ［５、０、４］ウンデセ
   ン硬化促進剤 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＾１、Ｒ＾２はＣ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿
   １を、ｎは０又は１以上の整数を表す） （Ｄ）シリカ粉末 を必須成分とし、前記（Ｃ）のジアルキルアミノ−１、
   ８−ジアザビシクロ［５、０、４］ウンデセン硬化促進
   剤を樹脂組成物に対して０．０１〜５重量％の割合に含
   有してなることを特徴とする封止用樹脂組成物。 （Ａ）Ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 （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）次の一般式で示されるジアルキルア ミノ−１、８−ジアザビシクロ［５、０、４］ウンデセ
   ン硬化促進剤 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＾１、Ｒ＾２はＣ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿
   １を、ｎは０又は１以上の整数を表す） （Ｄ）シリカ粉末 を必須成分とし、前記（Ｃ）のジアルキルアミノ−１、
   ８−ジアザビシクロ［５、０、４］ウンデセン硬化促進
   剤を樹脂組成物に対して０．０１〜５重量％の割合に含
   有した封止用樹脂組成物の硬化物で、半導体装置を封止
   してなることを特徴とする半導体封止装置。