JPH05105739A - 半導体封止用樹脂組成物 - Google Patents

半導体封止用樹脂組成物

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JPH05105739A
JPH05105739A JP29644591A JP29644591A JPH05105739A JP H05105739 A JPH05105739 A JP H05105739A JP 29644591 A JP29644591 A JP 29644591A JP 29644591 A JP29644591 A JP 29644591A JP H05105739 A JPH05105739 A JP H05105739A
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JP
Japan
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epoxy resin
weight
type epoxy
resin
resin composition
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP29644591A
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English (en)
Inventor
Shigeaki Tauchi
茂顕 田内
Noriya Tamai
律哉 玉井
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Chemical Co Ltd filed Critical Nippon Steel Chemical Co Ltd
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Publication of JPH05105739A publication Critical patent/JPH05105739A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 はんだ耐熱性に優れ、低応力で成形性に優れ
た半導体封止用樹脂組成物を提供する。 【構成】 (a)ビフェニル型エポキシ樹脂又はこれを
30重量%以上含有するエポキシ樹脂100重量部に対
して、 (b)充填用シリカ300〜1000重量部 (c)平均分子量1000〜30000の下記一般式
(1)で表される片末端変性シリコーンオイル1〜30
重量部 【化1】 (R1はエポキシ基、アミノ基、水酸基、水酸基を有す
る置換基、メルカプト基を、R2、R3、R4はメチル基
又はフェニル基を示し、nは整数を示す) (d)硬化剤20〜100重量部 を必須の成分として配合してなる半導体封止用樹脂組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、はんだ耐熱性に優れ
た、低応力で成形性に優れた半導体封止用樹脂組成物に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化が急速に進
められており、素子サイズの大型化と配線幅の微細化が
著しく進展している。これらは高集積化された半導体装
置も含め、半導体装置は現在ほとんどが樹脂封止されて
いる。これは信頼性の高い優れた性能を有する封止用樹
脂の開発によるところが大きい。
【0003】一方、プリント基板への部品実装において
は、高密度実装、作業性合理化のため挿入型パッケージ
であるDIPパッケージから、表面実装型パッケージで
あるSOPパッケージに変化してきた。これにともな
い、エポキシ樹脂としてビフェニル型エポキシ樹脂を使
用する方法が提案されている(特開昭58−39677
号公報、特開昭61−47725号公報、特開昭61−
259552号公報)。
【0004】また、近年ではより高密度実装化のため、
表面実装素子第1世代であるSOP、QFPパッケージ
から、薄型化が進められたTSOP、TQFPパッケー
ジに移行しつつある。
【0005】パッケージの薄型化にともない、チップ上
面の樹脂厚が非常に薄くなってきている。このため、実
装時における加熱による樹脂部分のクラックがより深刻
な問題となっている。はんだ付け工程におけるクラック
発生は、後硬化させてから実装工程までの間に吸湿され
た水分が、はんだ付け加熱時に爆発的に水蒸気化、膨張
することに起因すると言われており、その対策として、
後硬化したのち完全に乾燥し、防湿梱包させて出荷する
方法が採られている。
【0006】また、封止用樹脂の改良も検討されてき
た。たとえば、封止用樹脂に変性シリコーン樹脂を添加
し、内部応力を低下させる方法、新構造樹脂を使用する
方法、充填剤を高充填し線膨張係数を低下させる方法等
がある(特開昭62−134946号公報、特開昭63
−164451号公報)。充填剤表面をカップリング剤
で処理し、樹脂と充填剤の界面の密着性を向上させ、強
度を上げる方法が提案されている(特開昭61−221
222号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、防湿梱包方式は製品の取り扱い作業が煩雑となり、
製造コストが上昇する。
【0008】また、各種方法で改良された樹脂も、それ
ぞれ少しずつ効果をあげてきているが、実装技術の進歩
にともなうより高度な要求に応えるには十分でない。例
えば、ビフェニル型エポキシ樹脂の使用は、表面実装第
一世代であるSOPパッケージには有効であるが、近年
の第二世代であるTSOP、TQFPには、なお不十分
である。さらに応力を低下するため、ゴム成分を配合す
る方法では曲げ強度の低下を招き、また、シリコーン樹
脂の添加はブリードアウトにより金型汚れの原因とな
り、分子内又は両末端に反応性官能基をもつシリコーン
樹脂の使用は樹脂との反応により流動性が低下する。ま
た、破砕シリカ高充填も流動性低下を招き、成型が困難
になり、球状シリカの使用は強度低下を招くといった欠
点がある。充填剤表面をカップリング剤で処理すること
による効果も要求に答えるには十分でない。具体的には
これらの従来の方法で封止された半導体装置を吸湿処理
後、例えば85℃/85%RH処理72時間後にはんだ
浸漬を行うと、パッケージダイパット裏面に、ふくれ又
はクラックが発生する。すなわち、はんだ付け時のクラ
ックを完全に防止した封止用樹脂は得られておらず、よ
りはんだ耐熱性に優れた封止用樹脂の開発が望まれてい
る。
【0009】したがって、本発明の目的は上記問題点を
解決し、はんだ耐熱性に優れ、低応力で成形性に優れた
半導体封止用樹脂組成物を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記問題点
を解決するために鋭意研究を行った結果、ビフェニル型
エポキシ樹脂を使用し、充填用シリカを高密度に充填さ
せ、平均分子量1000〜30000の片末端変性シリ
コーンオイルを添加することにより、上記問題点を解決
できるという知見に基づき本発明を完成するに到った。
【0011】すなわち本発明は、 (a)ビフェニル型エポキシ樹脂100重量部に対し
て、 (b)充填用シリカ300〜1000重量部 (c)平均分子量1000〜30000の下記一般式
(1)で表される片末端変性シリコーンオイル1〜30
重量部
【化2】 (d)硬化剤20〜100重量部 を必須の成分として配合してなる半導体封止用樹脂組成
物である。
【0012】ビフェニル型エポキシを使用し、充填用シ
リカを高充填し、片末端変性シリコーンオイルを添加す
ることで、流動性を維持した上で、線膨張率を低下さ
せ、さらに弾性率を低下させた、低応力、低吸水で密着
性に優れ、耐はんだ性に優れた硬化物とすることができ
る。
【0013】エポキシ樹脂としては、ビフェニルエポキ
シ樹脂を用いることで、はんだ耐熱性に優れた硬化物を
得ることができる。エポキシ樹脂100重量部に対し
て、ビフェニルエポキシ樹脂を全量使用することが好ま
しいが、他のエポキシ樹脂と混合使用することもでき
る。このとき、混合可能な他のエポキシ樹脂としては、
o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂等公知のものを用いることができ
る。この際ビフェニル型エポキシ樹脂ような溶融粘度が
1P以下のエポキシ樹脂は、エポキシ樹脂の全量の30
重量%以上用いる。これより少ないと、はんだ耐熱性が
悪化する。
【0014】本発明による効果を最大限に引き出すため
には、粒径10μm以上の球状シリカと粒径10μm以
下の破砕シリカを併用することが好ましく、このときシ
リカの総量が、エポキシ樹脂100重量部に対して50
0重量部以上添加することが好ましい。また、粒径10
μm以上の球状シリカは、全充填用シリカの20〜80
%の範囲が好ましい。この範囲より少ないと流動性が低
下し、また、この範囲より多いと強度低下が起こり所望
の効果が得られない。
【0015】シリコーンオイルとしては、平均分子量1
000〜30000の下記一般式(1)
【化3】 で表される片末端変性シリコーンオイルを用いる。この
とき平均分子量が1000以下であると低応力化効果が
十分でなく、また、30000以上であると樹脂への分
散性の低下、粘度の上昇により成形性が悪化する。
【0016】また、変性基として導入する反応性官能基
としては、エポキシ基、アミノ基、水酸基、水酸基を有
する置換基又はメルカプト基であり、これらの1種又は
2種以上を片末端のみに導入する。両末端に導入した場
合は、架橋反応により樹脂の粘度が増加し、流動性が低
下する。
【0017】硬化剤はエポキシ樹脂100重量部に対し
て好ましくは20〜100重量部、より好ましくは30
〜70重量部を添加する。硬化剤として特に好ましいも
のとしては、下記一般式(2)
【化4】 又は下記一般式(3)
【化5】 で表される少なくとも2個のフェノール性水酸基を有す
る多価フェノールである。これを用いることで、はんだ
耐熱性に優れた硬化物を得ることができる。上記一般式
(2)、(3)で表される硬化剤はそれぞれ単独又は一
般式(2)、(3)で表される成分のみを混合して用い
ることが好ましいが、他の硬化剤と併用することもでき
る。この場合、上記一般式(2)及び(3)で表される
硬化剤は硬化剤の全量に対して30重量%以上用いるこ
とが望ましい。これより少ないと、強度が低下しはんだ
耐熱性が低下する。
【0018】本発明においては、エポキシ樹脂の硬化剤
の他に硬化促進剤を配合することができる。硬化促進剤
としては公知のものが使用できるが、好適な硬化促進剤
としては、例えばトリフェニルフォスフィン、イミダゾ
ール、1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕ウンデセ
ン−1などがある。添加量は用いる硬化促進剤により異
なり、例えばトリフェニルフォスフィンでは、エポキシ
樹脂100重量部に対して0.2〜5重量部の範囲が好
ましい。
【0019】また本発明の半導体封止用樹脂組成物に
は、必要に応じてOPワックス、カルバナワックスなど
の離型剤、γ−グリトキシプロピルトリメトキシシラン
などのカップリング剤、カーボンブラックなどの着色
剤、三酸化アンチモンなどの難燃剤を添加することもで
きる。
【0020】本発明の半導体封止用樹脂組成物は、従来
公知の方法にしたがって混合、混練され、粉砕されたの
ち、加熱成形することによって半導体素子を封止した半
導体装置とすることができる。
【0021】
【実施例】以下に本発明の実施例を示し、本発明をさら
に詳しく説明する。
【0022】実施例1、2 ビフェニル型エポキシ樹脂(油化シェル(株)製、YX
−4000)、硬化剤A(テトラフェノールエタン)、
平均粒径21μmの球状溶融シリカ粉末、平均粒径6μ
mの破砕溶融シリカ粉末、平均分子量2000、片末端
がエポキシ基であるシリコーンオイル(シリコーンオイ
ルA)、硬化促進剤(トリフェニルフォスフィン)、そ
の他の添加剤を表1に示す割合で混合したのち、ミキシ
ングロールを用い、110℃で4分間混練し、冷却後粉
砕し、封止用樹脂組成物を調整した。これらの封止用樹
脂組成物を用いて、スパイラルフローを測定した。ま
た、同じ封止用樹脂組成物を用いて、試験片を作成し、
曲げ強度、曲げ弾性率を策定した。さらに、84pin
ICを成形し、ポストキュア後、85℃、85%の恒温
恒湿器中で吸湿を24時間、48時間、及び72時間行
った後、吸水率を測定し、超音波探傷装置でダイパット
裏面の剥離の有無を観察した後、260℃のはんだ浴に
10秒間浸漬させ、パッケージのクラックを観察した。
これらの結果を表1に示す。
【0023】表1に示した結果より、本発明の半導体封
止用樹脂組成物は、流動性、強度、密着性、吸水性、は
んだ耐熱性に優れていることがわかる。
【0024】実施例3、4 ビフェニル型エポキシ樹脂(油化シェル(株)製、YX
−4000)、硬化剤B(トリヒドロキシフェニルメタ
ン)、平均粒径21μmの球状溶融シリカ粉末、平均粒
径6μmの破砕溶融シリカ粉末、シリコーンオイルA,
硬化促進剤(トリフェニルフォスフィン)、その他の添
加剤を表1に示す割合で混合したのち、実施例1と同様
にして各物性を測定した。
【0025】表1に示した結果より、本発明の半導体封
止用樹脂組成物は、流動性、強度、密着性、吸水性、は
んだ耐熱性に優れていることがわかる。
【0026】実施例5,6 ビフェニル型エポキシ樹脂(油化シェル(株)製、YX
−4000)、硬化剤A、平均粒径21μmの球状溶融
シリカ粉末、平均粒径6μmの破砕溶融シリカ粉末、平
均分子量5000、片末端がフェノール性水酸基である
シリコーンオイル(シリコーンオイルB)、硬化促進剤
(トリフェニルフォスフィン)、その他の添加剤を表1
に示す割合で混合したのち、実施例1と同様にして各物
性を測定した。
【0027】表1に示した結果より、本発明の半導体封
止用樹脂組成物は、流動性、強度、密着性、吸水性、は
んだ耐熱性に優れていることがわかる。
【0028】実施例7、8 ビフェニル型エポキシ樹脂(油化シェル(株)製、YX
−4000)、硬化剤B、平均粒径21μmの球状溶融
シリカ粉末、平均粒径6μmの破砕溶融シリカ粉末、シ
リコーンオイルB、硬化促進剤(トリフェニルフォスフ
ィン)、その他の添加剤を表1に示す割合で混合したの
ち、実施例1と同様にして各物性を測定した。
【0029】表1に示した結果より、本発明の半導体封
止用樹脂組成物は、流動性、強度、密着性、吸水性、は
んだ耐熱性に優れていることがわかる。
【0030】実施例9、10 ビフェニル型エポキシ樹脂(油化シェル(株)製、YX
−4000)、硬化剤(フェノールノボラック樹脂、軟
化点100℃)、平均粒径21μmの球状溶融シリカ粉
末、平均粒径6μmの破砕溶融シリカ粉末、シリコーン
オイルA、硬化促進剤(トリフェニルフォスフィン)、
その他の添加剤を表1に示す割合で混合したのち、実施
例1と同様にして各物性を測定した。
【0031】表1に示した結果より、本発明の半導体封
止用樹脂組成物は、流動性、強度、密着性、吸水性、は
んだ耐熱性に優れていることがわかる。
【0032】実施例11、12 ビフェニル型エポキシ樹脂(油化シェル(株)製、YX
−4000)、硬化剤(フェノールノボラック樹脂、軟
化点100℃)、平均粒径21μmの球状溶融シリカ粉
末、平均粒径6μmの破砕溶融シリカ粉末、シリコーン
オイルB、硬化促進剤(トリフェニルフォスフィン)、
その他の添加剤を表1に示す割合で混合したのち、実施
例1と同様にして各物性を測定した。
【0033】表1に示した結果より、本発明の半導体封
止用樹脂組成物は、流動性、強度、密着性、吸水性、は
んだ耐熱性に優れていることがわかる。
【表1】
【0034】比較例1 ビフェニル型エポキシ樹脂(油化シェル(株)製、YX
−4000)、硬化剤(フェノールノボラック樹脂、軟
化点100℃)、平均粒径21μmの球状溶融シリカ粉
末、平均粒径6μmの破砕溶融シリカ粉末、硬化促進剤
(トリフェニルフォスフィン)、その他の添加剤を表1
に示す割合で混合したのち、実施例1と同様にして各物
性を測定した。結果を表2に示す。
【0035】比較例2 o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(東都化成
(株)製、YDCN700),硬化剤(フェノールノボ
ラック樹脂、軟化点100℃)、平均粒径21μmの球
状溶融シリカ粉末、平均粒径6μmの破砕溶融シリカ粉
末、シリコーンオイルA、硬化促進剤(トリフェニルフ
ォスフィン)、その他の添加剤を表2に示す割合で混合
したのち、実施例1と同様にして各物性を測定した。結
果を表2に示す。
【0036】比較例3 充填剤として、平均粒径21μmの球状溶融シリカ粉末
のみを用いて表2に示す割合で混合し、実施例1と同様
にして各物性を測定した。結果を表2に示す。
【0037】比較例4 充填剤として、平均粒径6μmの溶融破砕シリカ粉末の
みを用いて表2に示す割合で混合し、実施例1と同様に
して各物性を測定した。結果を表2に示す。
【表2】
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明の樹脂組成物を使用
すれば、強度を維持した上で、低応力、低吸水率ではん
だ耐熱性に優れた硬化物を得ることができるので、これ
を用いることによりクラックの発生しない良好な半導体
を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 63/00 NKB 8416−4J H01L 23/29 23/31

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)ビフェニル型エポキシ樹脂又はこ
    れを30重量%以上含有するエポキシ樹脂100重量部
    に対して、 (b)充填用シリカ300〜1000重量部 (c)平均分子量1000〜30000の下記一般式
    (1)で表される片末端変性シリコーンオイル1〜30
    重量部 【化1】 (d)硬化剤20〜100重量部 を必須の成分として配合してなる半導体封止用樹脂組成
    物。
  2. 【請求項2】 充填用シリカが粒径10μm以上の球状
    シリカ2〜98重量%及び粒径10μm以下の破砕シリ
    カ2〜98重量%よりなることを特徴とする請求項1記
    載の半導体封止用樹脂組成物
JP29644591A 1991-10-16 1991-10-16 半導体封止用樹脂組成物 Withdrawn JPH05105739A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6727325B1 (en) * 1996-12-27 2004-04-27 Nippon Soda Co. Ltd. Composition of epoxy resin and clathrate of tetrakisphenol and epoxy-reactive curing compound
WO2005068538A1 (ja) 2004-01-16 2005-07-28 Jsr Corporation ポリマーの製造方法、ポリマー、絶縁膜形成用組成物、絶縁膜の製造方法、および絶縁膜
US7495060B2 (en) 1996-12-27 2009-02-24 Nippon Soda Co., Ltd. Tetrakisphenol and non-clathrated curing agent for epoxy resin

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Effective date: 19990107