JPH04248828A - 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】

【０００１】

【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
。

【０００２】

【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、リードピ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ー方式が採用されている
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のエポキシ樹脂組
成物、すなわちノボラック型エポキシ樹脂などのエポキ
シ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂およびシリカ粉末
からなる組成物によって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。

【０００４】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、特に半田浴浸漬後
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。

【０００５】

【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、フェノール・アラルキ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。

【０００６】すなわち、本発明は、（Ａ）次の式で示さ
れるエポキシ樹脂

【０００７】

【化５】 （但し、式中ｎは　０又は　１以上の整数を表す）、（
Ｂ）次の一般式で示されるフェノール・アラルキル樹脂

【０００８】

【化６】 （但し、式中、ＲはＣｍ　Ｈ２ｍ＋１を、ｍ，ｎは　０
又は　１以上の整数を表す）及び （Ｃ）無機質充填剤 を必須成分とし、前記（Ｃ）無機質充填剤を樹脂組成物
に対して２５〜９０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である。また、この封止用
樹脂組成物の硬化物によって、半導体装置が封止されて
なることを特徴とする半導体封止装置である。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１０】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂として
は、前記の式で示されるものが使用され、その分子量等
に制限されることなく使用することができる。例えば

【
００１１】

【化７】 が挙げられる。また、このエポキシ樹脂には、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。

【００１２】本発明に用いる（Ｂ）フェノール・アラル
キル樹脂としては、前述の式で示される骨格構造を有す
るものであればよく、分子構造、分子量などに特に制限
されない。また、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。

【００１３】本発明に用いる（Ｃ）無機質充填剤として
は、一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
のシリカ粉末が好ましく使用される。平均粒径が３０μ
ｍを超えると耐湿性および成形性が劣り好ましくない。 無機質充填剤の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して
５０〜９０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。

【００１４】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、フェノール・アラルキル樹脂および
無機質充填剤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。

【００１５】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、
フェノール・アラルキル樹脂、無機質充填剤その他を配
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封止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。

【００１６】

【作用】本発明の封止用樹脂組成物は、特定のエポキシ
樹脂とフェノール・アラルキル樹脂とを用いることによ
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を改善するも
のである。

【００１７】

【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。

【００１８】実施例１ 前述した特定のエポキシ樹脂１７％、次式に示したフェ
ノールアラルキル樹脂１０％

【００１９】

【化８】 （但し、Ｒは水素原子を表す） シリカ粉末７２％、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）を製造した。

【００２０】実施例２ 実施例１で用いたエポキシ樹脂を　９％、実施例１で用
いたフェノール・アラルキル樹脂を　８％、それにオル
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℃で混練冷却した後、粉
砕して成形材料（Ｂ）を製造した。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】こうして製造した成形材料（Ａ）〜（Ｄ）
を用いて　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
その結果を表１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。

【００２４】

【表１】 ＊１　：トランスファー成形によって直径５０ｍｍ、厚
さ　３ｍｍ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＊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−Ｋ−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４２アロイフレーム
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
した。その後、１２７℃，　２．５気圧の飽和水蒸気中
でプレッシャークッカーテストを行い、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　：　８×８　ｍｍダミーチップをＱ−ＦＰ（１４
×１４×１．４　ｍｍ）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％，２４時間の吸湿処理
をした後　２４０℃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。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明および表１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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂
   【化１】 （但し、式中ｎは　０又は　１以上の整数を表す）、（
   Ｂ）次の一般式で示されるフェノール・アラルキル樹脂
   【化２】 （但し、式中、ＲはＣｍ　Ｈ２ｍ＋１を、ｍ，ｎは　０
   又は　１以上の整数を表す）及び （Ｃ）無機質充填剤 を必須成分とし、前記（Ｃ）無機質充填剤を樹脂組成物
   に対して２５〜９０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。
2. 【請求項２】　　（Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂
   【化３】 （但し、式中ｎは　０又は　１以上の整数を表す）、（
   Ｂ）次の一般式で示されるフェノール・アラルキル樹脂
   【化４】 （但し、式中、ＲはＣｍ　Ｈ２ｍ＋１を、ｍ，ｎは　０
   又は　１以上の整数を表す）及び （Ｃ）無機質充填剤 を必須成分とし、前記（Ｃ）無機質充填剤を樹脂組成物
   に対して２５〜９０重量％の割合に含有した封止用樹脂
   組成物の硬化物によって半導体装置が封止されてなるこ
   とを特徴とする半導体封止装置。