JPH04258627A - 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】

【０００１】

【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。

【０００２】

【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、ＳＯＰ（ｓｍａｌｌｏｕｔｌ
ｉｎｅ　ｐａｃｋａｇｅ　）、ＴＳＯＰ（ｔｈｉｎ　ｓ
ｍａｌｌ　ｏｕｔｌｉｎｅ　ｐａｃｋａｇｅ）、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アイソレーションタ
イプパッケージの裏面等で、約　０．１〜　０．５ｍｍ
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
ー方式が採用され、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。

【０００３】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止
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
体装置を半田浴に浸漬した場合には、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
部の樹脂クラックが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頼性を保証すること
ができないという欠点があった。

【０００４】

【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。

【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、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。

【０００６】すなわち、本発明は、 （Ａ）ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、（Ｂ
）ノボラック型フェノール樹脂、 （Ｃ）次の一般式で示されるトリス（オルト・パラ置換
フェニル）ホスフィン

【０００７】

【化３】 （但し、式中、Ｒ１　，Ｒ２　，Ｒ３　は電子供与基も
しくは水素原子を表し、Ｒ１　，Ｒ２　，Ｒ３　のうち
少なくとも１　つは電子供与基である）、及び （Ｄ）シリカ粉末 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）のトリ
ス（オルト・パラ置換フェニル）ホスフィンを　０．０
１　〜　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いることを
特徴とする半導体封止装置である。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明に用いる（Ａ）ｏ−クレゾールノボ
ラック型エポキシ樹脂しては、次の式で示されるエポキ
シ樹脂を使用する。

【００１０】

【化４】 （但し、式中ｎは１　以上の整数を表す）上記の式で示
されるエポキシ樹脂であれば分子量等に特に制限される
ことはなく、広く使用することができる。また、このエ
ポキシ樹脂にエピクロルヒドリン／ビスフェノール系エ
ポキシ樹脂等を併用することもできる。

【００１１】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。これらの樹脂
は単独又は　２種以上混合して使用することができる。

【００１２】本発明に用いる（Ｃ）トリス（オルト・パ
ラ置換フェニル）ホスフィンは、前記の一般式を有する
もので、トリフェニルホフィンにおけるフェニル基のオ
ルト・パラ位に電子供与基を置換したものであるが、必
ずしもすべて置換したものでなくてもよい。すなわち、
１　つのオルト位のみ、オルト位とパラ位、オルト位と
オルト位、パラ位のみ、２　つのオルト位とパラ位に置
換されたものである。電子供与基の種類としては、アル
コキシ基、アミノ基、水酸基、ハロゲン基、アルキル基
等が挙げられる。トリス（オルト・パラ置換フェニル）
ホスフィンは硬化促進剤として使用される。また、この
トリス（オルト・パラ置換フェニル）ホスフィンの他に
硬化促進剤として公知のイミダゾール系促進剤、ジアザ
ビシクロウンデセン（ＤＢＵ）系促進剤、リン系促進剤
、その他の促進剤を併用することができる。

【００１３】（Ｃ）トリス（オルト・パラ置換フェニル
）ホスフィンの配合割合は、樹脂組成物に対して　０．
０１　〜　５重量％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。

【００１４】本発明に用いる（Ｄ）シリカ粉末としては
、一般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。

【００１５】本発明の封止用樹脂組成物は、ｏ−クレゾ
ール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、トリス（オルト・パラ置換フェニル）ホスフィ
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、パラフィン類の離型
剤、三酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック等
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。

【００１６】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、ｏ−クレゾール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、トリス（オルト・パラ置換フ
ェニル）ホスフィンの硬化促進剤、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。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。

【００１７】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、注形等による封止も可能である。封止用樹脂組成物
は封止成形の後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。

【００１８】

【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、ｏ−クレゾール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、トリス（オルト・パラ置換フ
ェニル）ホスフィ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ものである。即ち、トリス（オ
ルト・パラ置換フェニル）ホスフィン硬化促進剤を所定
量配合させ、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、ｏ−クレゾー
ルを使用したノボラック型エポキシ樹脂とノボラック型
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。

【００１９】

【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「％」とは「重量
％」を意味する。

【００２０】実施例１ ｏ−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％、トリス（２，６−ジエト
キシフェニル）ホスフィンの硬化促進剤　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（Ａ）を製造した。

【００２１】実施例２ ｏ−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％、トリス（２，６−ジエト
キシフェニル）ホスフィンの硬化促進剤　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）を製造した。

【００２２】比較例１ ｏ−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。

【００２３】比較例２ ｏ−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。

【００２４】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表１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
。

【００２５】

【表１】 ＊１　：成形材料を用いて、　１７５℃の金型で　１０
０ｋｇ／ｃｍ２　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がゲル
化するまでの時間を測定した ＊３　：成形材料を用い、　１７５℃の金型で　１００
ｋｇ／ｃｍ２　の圧力をかけて、　２００μｍ，　３０
０μｍ，１０μｍのすき間を流れる流動距離を測定した ＊４　：成形材料を用いて、ＱＦＰ（１４×１４×１．
４　ｍｍ）パッケージに　８×　８ｍｍのダミーチップ
を納め、パッケージ５００個の中でのチップ上面の充填
不良数を測定した＊５　：成形材料を用いて、ＴＯ−２
２０型パッ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、ＤＩＰ−１６ピンＭＯＳＩ
Ｃ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、ＰＣＴ　４気圧の
条件でアルミニウム配線のオープン不良が５０％に達す
るまでの時間を測定した。

【００２６】

【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。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（Ａ）ｏ−クレゾールノボラック型エ
   ポキシ樹脂、 （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂、 （Ｃ）次の一般式で示されるトリス（オルト・パラ置換
   フェニル）ホスフィン 【化１】 （但し、式中、Ｒ１　，Ｒ２　，Ｒ３　は電子供与基も
   しくは水素原子を表し、Ｒ１　，Ｒ２　，Ｒ３　のうち
   少なくとも１　つは電子供与基である）、及び （Ｄ）シリカ粉末 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）のトリ
   ス（オルト・パラ置換フェニル）ホスフィンを　０．０
   １　〜　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。
2. 【請求項２】　　（Ａ）ｏ−クレゾールノボラック型エ
   ポキシ樹脂、 （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂、 （Ｃ）次の一般式で示されるトリス（オルト・パラ置換
   フェニル）ホスフィン 【化２】 （但し、式中、Ｒ１　，Ｒ２　，Ｒ３　は電子供与基も
   しくは水素原子を表し、Ｒ１　，Ｒ２　，Ｒ３　のうち
   少なくとも１　つは電子供与基である。）、及び （Ｄ）シリカ粉末 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）のトリ
   ス（オルト・パラ置換フェニル）ホスフィンを　０．０
   １　〜　５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。