JPH0496923A - 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、半田耐熱性に優れた封
止用樹脂組成物及び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ルフラットパ
ッケージや、Ｓ　ＯＰ　（５ｌｌａｌｌ　ｏｕｔ−ｎｅ
　ｐａｃｈａｇｅ）　、Ｔ　Ｓ　ＯＰ　（ｔｈｉｎ　５
ｎａｌｌ　ｏｕｔｌｉｎｅρａＣｈａＱｅ　）−またパ
ワートランジスタにおける絶縁型（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
ッケージの裏面で、約０．１〜０．５ＩＩｉ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、薄いパッケージの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、シリカ粉末およびその樹脂に適
した通常の硬化促進剤からなるものであるが、この従来
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６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、長期代願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自勺としている。

「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た
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 （但し、式中、ｔは１以上の整数を、ｎは０又は１以上
のＭ数を表す） （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ジアルキルアミノ１８−ジ
アザビシクロ［５，０，４］ウンテセン硬化促進本発明
に用いる（Ａ）エポキシ樹脂としては、次の式で示され
るエポキシ樹脂を使用する。

〈但し、式中Ｒ’　、Ｒ’はＣｎ　Ｈ２ｎ　４１を、ｎ
はＯ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。

（但し、式中、ｎは１以上の整数を、慴は０又は１以上
の整数を表す） 上記の式で示されるエポキシ樹脂は、その分子量等に特
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は、エピビス系エポキシ樹脂
等を併用することもできる。

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種以上使用することができる。

本発明に用いる（Ｄ）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］ウンデセン（ＤＢＵと略称される）をジア
ルキルアミノ基で置換したものである。　また、この（
Ｄ）硬化促進剤に公知のイミダゾール系促進剤、ジアル
キルアミノ基で置換しない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もできる。　　（Ｄ
）硬化促進剤の配合割合は、樹脂組成物に対して０．０
１〜５１量％含有することが望ましい、　その割合が０
．０１１ｒ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り成形性に劣り、また電
気特性も悪くなり、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、特定のエポキシ樹脂、ノ
ボラック型フェノール樹脂、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、パラフィン等の離型剤、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。

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、すなわち特定のエ
ポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、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、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
することかできる。　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６　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装置か得られる。　加熱に
よる硬化は１５０℃以上の温度で硬化させることか望ま
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、特定
のエポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、ジアル
キルアミノ　−１，８−シアサビシクロ［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
目的を達成したものである。　即ち、ジアルキルアミノ
−１，８−ジアサビツク０［５，０，４］ウンデセン硬
化促進剤の所定量配合させ、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、特定のエポキシ樹脂、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、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
の吸湿性が少なくなり、半田浸漬や半田す７０−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Ｓ） 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％、ノボラック型フェノール樹
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％、ノボラック型フェノール樹
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
°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止装置
について、成形性及び耐湿性にっ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、１７５℃の金型で１００　
ｂｇ／Ｃ１２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℃の金型で１００　ｈ
ａ／Ｃ１２の圧力をかけて、２００μｍ、３００μｍ、
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、Ｑ　Ｆ　Ｐ　（１４ｘ　１４
ｘ　１４ｎＩＭ）パッケージに８Ｘ８１１１１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−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ブン不良が５０％に達するまで
の時間を測定した。

［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ｉ４１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）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▼ （但し、式中、ｎは１以上の整数を、ｍは ０又は１以上の整数を表す） （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）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▼ （但し、式中、ｎは１以上の整数を、ｍは ０又は１以上の整数を表す） （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ＣｎＨ＿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。