JPH0491121A - 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、成形性か良く、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６ （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　（５ｎａｉｌ　ｏｕｔ−ｎｅ　
ｐａｃｋａｑｅ）　、ＴＳＯＰ　（ｔｈｉｎ　５ｎａｌ
ｌ　ｏｕｔｌｉｎｅｐａｃｋａｇｅ　）−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０．１〜０．５１１１１程度という薄肉の部分に
Ｖ！１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ｔＭ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、ノボラック型エボギシＩａ４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
化促進側からなるものであるが、この封非樹脂で封止す
ると、薄肉の部分に樹脂が充填されず巣やフクロを生じ
る等成形性か悪く、耐湿性の低下や外観不良を生じる欠
点かあった。　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か
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、ｔｈ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
という欠点かあった。

（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）ヒドロキシベンズアルデヒドの芳香族環水素をア
ルキル基で置換したアルキル置換ヒドロキシベンズアル
デヒド類とフェノールの芳香族環水素をアルキル基で置
換したアルキル置換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、アルキル置換ヒドロキシベンズアルデヒド類の
アルキル基がＣ，ｓＨ２□やｊ＋１≧１の整数であり、
アルキル置換フェノール類のアルキル基がＣｎ　Ｈ２ｎ
　−＋　、　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 （但し、式中ｎはＯ又は１以上の整数を、ＲはＣ，ＩＨ
２□、を、躍は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Ｃ，Ｈ２，ｌ＋、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（Ａ）アルキル変性多官能エポキシ樹脂
としは、アルキル置換しドロキシベンズアルデヒ下類と
アルキル置換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、その樹脂骨格構造におけるフ
ェノール性水酸基をエポキシ化したもので、その分子中
その骨格構造を有する限り、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。

＜Ａ）アルキル変性多官能エポキシ樹脂として、次の構
造式のものを例示すれことができる。

あり、Ｒ４はＣ，、Ｈ，０，、，１０≧ｎ≧１の整数で
ある） また、（Ａ）アルキル変性多官能エポキシ樹脂には、必
要に応じてノボラック型エポキシ樹脂やエビビス系エポ
キシ樹脂を併用することもできる。

これらのアルキル変性多官能エポキシ樹脂は、単独又は
２種以上使用することかできる。

本発明に用いる（Ｂ）多官能フェノールｔ！Ｉ脂は、前
記の（Ｉ）、（ＩＩ）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 （但し、式中Ｒ３はＣ□Ｈ２□ヤ１．ＩＩ≧１の整数で
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置換したものである。、ｔな、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、ｖ！Ｊ脂組成物に対
して０．０１〜５重量％含有することか望ましい。　そ
の割合が００１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７′、：電気特性ら悪くなり、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３０μｍ以下のものが望
ましい、　平均粒径が、３０μｌ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、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、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、′成ワックス類、直餅脂肪酸の金属
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かで
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、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剖、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かできる。

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、半導体装置を封廿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、１−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。　封且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か、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
止の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、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、
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、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６　また、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を反応させるこ
とによって、カ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か少なく
なり、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。

（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 アルキル変性多官能エポキシ樹脂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］ラウンセン硬化促進則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９
０〜９５゛Ｃ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 アルキル変性多官能エポキシ樹脂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９
０〜９５°Ｃ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。

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
ミタ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１リング荊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）を製造しな。

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１表 （単位） ＊１　：成形材料を用いて、１１５℃の金型でＴｏｏ　
ｋｇ／Ｃ１１２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。

ネコ：成形材料を用い、１７５℃の金型で１００　ｋｇ
／Ｃ１１２の圧力をかけて、２００μ謬、３００μｍ。

１０μｍ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　１４
ｘ　１４ｎｎ）パッケージに８Ｘ８１Ｉｌ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。

車５傘成形材料を用いて、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、巣やフクレの発生かなく、樹脂
組成物と半導体装置或いは＊ａ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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（Ａ）ヒドロキシベンズアルデヒドの芳香族環水素を
   アルキル基で置換したアルキル置換ヒドロキシベンズア
   ルデヒド類とフェノールの芳香族環水素をアルキル基で
   置換したアルキル置換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、アルキル置換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、アルキル置換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＿＋＿１ｍ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）ヒドロキシベンズアルデヒドの芳香族環水素をア
   ルキル基で置換したアルキル置換ヒドロキシベンズアル
   デヒド類とフェノールの芳香族環水素をアルキル基で置
   換したアルキル置換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、アルキル置換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、アルキル置換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）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。