JPH0465420A - 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Ｉ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　（ｓｍａｌｌ　ｏｕｔ−ｉｎｅ　
ｐａｃｋａｏｅ）　、Ｔ　Ｓ　ＯＰ　（ｔｈｉｎ　ｓｍ
ａｌｌ　ｏｕｔｌｉｎｅρａｃｋａｇｅ　）　、　＊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０．１〜０．５ｎｍ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止した半導体
装置は、装置傘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。

（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、 ＜Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂 （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 （但し、式中ｎは０又は１以上の整数を、ＲはＣ１ＷＨ
２Ｉ、＋、を、園は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 （但し、式中Ｒ’　、Ｒ’はＣ０Ｈ２ｎ＋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、樹脂組成物に対して前記（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０，０１〜５重１％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
。　まな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（Ａ＞エポキシ樹脂としては、次の式で
示されるものを使用する。

また、必要に応じてノボラック型エポキシＩ！ｌ脂やエ
ビビス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
式で示されるように三官能以上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、そのほかの分
子構造、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。

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。

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］ウンテセン硬化促進剤は、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］ウンテセン＜ＤＢＵと略称される）にジア
ルキルアミノ基を置換したものである。　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
促進側、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重量％含有することが望ましい、　その割合
か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［！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、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３０μＩ以下のものが望
ましい、　平均粒径が、３０μＩ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、前記したエポキシ樹脂、
多官能フェノール樹脂、ＤＢＵ系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、直鎖詣肪酸の金属塩、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。

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、すなわちエポキシ
樹脂、多官能フェノール樹脂、ＤＢＵ系硬化促進剤、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。

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、注型
等による封止も可能である。　封止用ｍＷ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封止装置が得られる。　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、エポ
キシ樹脂、多官能フェノール樹脂、ＤＢＵ系硬化促進剤
というすべて特定された成分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、特定のＤＢ
Ｕ系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な
。

また、特定された、エポキシ樹脂と多官能フェノール樹
脂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。　その結果、樹脂組成物
の吸湿性が少なくなり、半田浸漬や半田リフローを行っ
てもｔＭ脂ツクラック発生がなくなり、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「％」とは「重量％」を意
味する。

実施例　１ 特定のエポキシ樹脂１７％、三官能フェノール樹脂８％
、ＤＢＵ系硬化促進剤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。

実施例　２ 特定のエポキシ樹脂１２％、三官能フェノール樹脂６％
、ＤＢＵ系硬化促進剤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ンを製造した６ 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％、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 オルソ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北装置
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
認することができな。

第１表 （単位） ＊１　：成形材料を用いて、１７５’Ｃの金型で１００
　ｋｃ＋／Ｃ−２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　ｋ（
Ｊ／Ｃｌ’の圧力をかけて、２００μｍ、３００μ霧。

１０μｍのすき間を流れる流動距離を測定しな。

＊４：成形材料を用いて、Ｑ　Ｆ　Ｐ　（１４ｘ　１４
ｘ　１４ｎｎ）パッケージに８ｘ８ｍｌのダミーチップ
を納め、バラゲージ５００個の中でのチップ上面の充填
不良数を測定した。

成形材料を用いて、Ｔｏ−２２０型パツゲージにダミー
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ビンＭＯ３ＩＣ
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。

［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、巣やフクロの発生がなく、樹脂
組成物と半導体装置或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 代理人　　　弁理士　諸１）英二′ｅ浸！２飄−一−−
：ど＝ −こメＦ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼ （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＿ｍ、Ｈ＿２＿ｍ＿＋＿１を、１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、樹脂組成物に対して前記 （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。 ２（Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼ （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＿ｍ、Ｈ＿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、樹脂組成物に対して前記 （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により、
   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。