JPH05152465A - 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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JPH05152465A
JPH05152465A JP31772591A JP31772591A JPH05152465A JP H05152465 A JPH05152465 A JP H05152465A JP 31772591 A JP31772591 A JP 31772591A JP 31772591 A JP31772591 A JP 31772591A JP H05152465 A JPH05152465 A JP H05152465A
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JP
Japan
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resin composition
resin
mold release
release agent
inorganic filler
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JP31772591A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Hozoji
宝蔵寺裕之
Masaji Ogata
正次 尾形
Kuniyuki Eguchi
州志 江口
Hiroyoshi Kokado
博義 小角
Yasuhide Sugawara
泰英 菅原
Masanori Segawa
正則 瀬川
Toshiaki Ishii
利昭 石井
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Hitachi Ltd
Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】(A)熱硬化性樹脂、(B)無機充填剤および
(C)離型剤を含む樹脂組成物であって、前記離型剤の
一部を前熱記硬化性樹脂、無機充填剤と溶融混合させた
組成物に、残部の離型剤が添加されて成ることを特徴と
する半導体封止用樹脂組成物。 【効果】前記半導体封止用樹脂組成物は、成形金型界面
との離型性がよく、半導体素子やリードフレームとの接
着性に優れている。また、パッケージクラックを防止す
ることができ、高信頼性の表面実装型半導体装置を提供
することができる。

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、離型性に優れ
た半導体封止用樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】トランジスタ、IC、LSI等の半導体
素子は、プラスチックパッケージにより封止されてい
る。こうした樹脂封止半導体装置の分野においては、半
導体素子の高集積化に伴って、半導体素子の各種機能単
位の微細化、半導体チップ自体の大型化が急速に進んで
いる。さらに半導体装置は小型、薄型化の傾向にある。
また、実装面においても自動化、薄型化の点で有利な表
面実装型の半導体装置の要求が高い。
【0003】表面実装型半導体装置では、赤外線リフロ
ーあるいは半田のベーパーリフローによりプリント基板
に半田付けが行なわれるためパッケージが高温にさらさ
れ、吸湿水分が素子裏面のリードフレームと封止樹脂と
の界面で急激に気化し、パッケージにクラックが生じる
という問題があった。
【0004】これには、熱硬化性樹脂組成物に改良を加
え、リードフレーム,半導体素子と封止樹脂との接着性
を向上し、吸湿水分がこれらの境界面に溜らないように
することが考えられるが、半導体装置を熱硬化性の封止
樹脂組成物を用いて金型中でトランスファー成形後、金
型との離型性が著しく悪くなると云う問題があった。
【0005】これを改善するために、半導体封止用樹脂
組成物に内部離型剤を配合する方法が提案されている
(特開昭63−130621号、特開昭61−2781
54号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記内部離型
剤の量が少ないとリードフレームおよび半導体素子との
接着性は優れているが金型との離型性が悪く、多いと離
型性は優れているがリードフレームや半導体素子との接
着性が悪く、上記の接着性と離型性とはトレードオフの
関係にあって、その両立は困難とされていた。
【0007】前記課題を解決するため、本発明者らは種
々の熱硬化性樹脂を用いて半導体封止用樹脂組成物を作
成し、トランスファー成形により封止した半導体装置を
用いて、吸湿後の実装試験や各種信頼性試験を行った。
その結果、半導体装置を形成するリードフレームとの接
着性に優れた熱硬化性樹脂を用いた場合、素子あるいは
リードフレーム、素子裏面のリード部等の境界面に隙間
が生じないため、吸湿させてもこの部分に水分が溜らな
いので実装時にクラックが生じないことが明らかになっ
た。しかし、このように接着性に優れた半導体封止用樹
脂組成物は、トランスファー成形時に金型からの離型が
悪く、薄型の半導体装置では金型に接着して、離型すこ
とができなかったり、離型できても封止樹脂の一部が欠
ける等の問題が生じた。
【0008】本発明の目的は、実装時の耐クラック性に
優れ、しかも製造時金型との離型性が優れた半導体封止
用樹脂組成物を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは離型剤の種
類、配合方法等について検討を重ねた結果、離型剤の配
合方法を工夫することでリードフレームや半導体素子と
の接着性に優れ、成形後の金型からの離型性がよい樹脂
組成物を見出し本発明に至った。
【0010】本発明の要旨は、(A)熱硬化性樹脂、
(B)無機充填剤および(C)離型剤を含む樹脂組成物
であって、前記離型剤の一部を前熱記硬化性樹脂、無機
充填剤と溶融混合させた組成物に、残部の離型剤が添加
されて成る半導体封止用樹脂組成物にある。
【0011】すなわち、離型剤の一部を前記(A)、
(B)および(C)成分に添加し、溶融混合させる。次
いで、粉末化した後、残りの離型剤を添加することにあ
る。
【0012】前記(A)成分である熱硬化性樹脂として
は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等
があるが、特に、エポキシ樹脂が作業性、信頼性の点で
好ましい。該エポキシ樹脂としては、これまでこうした
分野で一般に用いられてきたビスフェノール型エポキシ
樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノー
ルノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格やビフェ
ニル骨格を有するエポキシ樹脂等を用いることができ
る。ナフタレン骨格やビフェニル骨格を有するエポキシ
樹脂はリードフレームや半導体素子との接着性に優れ、
実装時の耐クラック性向上に有効である。
【0013】前記(A)成分には硬化剤を用いることが
できるが、こうしたものとしては、フェノールノボラッ
クやクレゾールノボラック等のノボラック樹脂、無水ピ
ロメリット酸や無水ベンゾフェノン等の酸無水物があ
る。さらに硬化促進剤、カップリング剤、着色剤、難燃
剤、シリコーンやポリブタジエン系の可撓化剤等を配合
することができる。
【0014】(B)成分の無機充填剤としては、平均粒
径0.5〜15μmで少なくとも90重量%以上が粒径
0.1〜20μmの範囲内のものが望ましい。上記粒径
がこれより小さい場合は、樹脂組成物の粘度を著しく上
昇し、封止時の作業性が悪くなる。また、前記粒径がこ
れより大きい場合には、無機充填剤の配合量が多くでき
ないために硬化物の熱膨張率を小さくする効果が少な
い。該無機充填剤としては、アルミナ、窒化ホウ素、溶
融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ等の粉末を用いるの
がよい。該無機充填剤の配合量は目的とする半導体装置
によって異なるが、通常50〜85体積%が用いられ
る。
【0015】また、(C)成分の離型剤としてはエステ
ル系ワックス、炭化水素系ワックス、脂肪酸系ワック
ス、脂肪酸アミド系ワックス等が挙げられる。耐湿性の
点から、カルナバワックス、モンタンワックスなどのエ
ステル系ワックスが好ましく、その他にステアリン酸、
パルチミン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシ
ウム等の長鎖のカルボン酸およびこれらの金属塩、低分
子量ポリエチレンワックス等が挙げられる。これらのワ
ックスは2種以上併用しても、あるいは予備反応させた
ものであってもよい。
【0016】前記各組成を配合した半導体封止用樹脂組
成物は、熱硬化性樹脂と無機充填剤に配合する離型剤を
二つに分け、その一方を配合して予め樹脂の軟化温度以
上に加熱した2軸ロール、あるいは混練機を用いて混練
する。混練後、冷却し粉砕して粉末化する。その後に、
該粉末状の組成物に残りの離型剤を添加して半導体封止
用樹脂組成物を作成する。
【0017】初めから、離型剤の全量を配合した場合に
は離型剤が樹脂中に分散しているため十分な離型効果が
現れないばかりか、リードフレームと封止材料の界面に
も離型剤が滲み出してリードフレームとの接着性を低下
させる。離型効果を十分に得ようとして、離型剤の配合
量を増加して行くと離型効果は向上するが、同時に実装
時の耐クラック性が低下する。
【0018】また、配合する離型剤の全量を一度に配合
した場合には、成形品表面に離型剤が融けて広がり痕が
残る等の問題がある。
【0019】なお、前記において、最初に配合する離型
剤の量は、全離型剤量の1/2以下が好ましい。
【0020】
【作用】本発明の半導体封止用樹脂組成物は、成形過程
で樹脂中の離型剤が封止樹脂と金型の界面に効率よく滲
み出すため、封止樹脂と金型の離型性が優れ、一方、リ
ードフレームや半導体素子界面では滲み出す離型剤の量
が比較的少ないため接着性を低下させないので、実装時
においてパッケージクラック等が起らず、該半導体装置
の各種信頼性を向上させることができるものと考える。
【0021】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。
【0022】〔実施例1〕エポキシ樹脂としてo−クレ
ゾール型ノボラック型エポキシ樹脂90g、ブロム化ビ
スフェノールA型エポキシ樹脂10g、硬化剤としてフ
ェノールノボラック樹脂52g、硬化促進剤としてトリ
フェニルホスフィン1g、難燃化助剤として三酸化アン
チモン4g、その他にエポキシシラン2g、カーボンブ
ラック1g、エポキシ変性ポリジメチルシロキサン10
g、無機充填剤として溶融シリカ643g、モンタンワ
ックス1gを約80℃に加熱した二軸ロールで約15分
間混練し樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を冷却後粉
砕機によって粉末化し、さらにポリエチレンワックス1
gを添加し目的の半導体封止用樹脂組成物を得た。
【0023】〔実施例2〕エポキシ樹脂として2官能の
ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂90g、硬化剤と
してフェノールノボラック樹脂45g、無機充填剤とし
て溶融シリカ610g、その他は実施例1と同じ組成と
し、同様にして半導体封止用樹脂組成物を作成した。
【0024】〔実施例3〕エポキシ樹脂としてナフタレ
ン骨格を有するエポキシ樹脂90g、硬化剤としてフェ
ノールノボラック樹脂50g、無機充填剤として溶融シ
リカ630g、その他は実施例1と同じ組成とし、同様
にして半導体封止用樹脂組成物を作成した。
【0025】〔実施例4〕離型剤としてカルナバワック
スを1g配合して実施例1と同じ組成とし、同様に樹脂
組成物を作成した。これを粉砕後、ポリエチレンワック
ス1gを配合して半導体封止用樹脂組成物を作成した。
【0026】〔実施例5〕離型剤としてカルナバワック
スを1g配合して実施例1と同じ組成とし、同様に樹脂
組成物を作成した。これを粉砕後、モンタンワックス1
gを配合して半導体封止用樹脂組成物を作成した。
【0027】〔実施例6〕離型剤としてカルナバワック
スを1g配合して実施例2と同じ組成とし、同様に樹脂
組成物を作成した。これを粉砕後、ポリエチレンワック
ス2gを配合して半導体封止用樹脂組成物を作成した。
【0028】〔実施例7〕離型剤としてモンタンワック
スを1g配合して実施例2と同じ組成とし、同様に樹脂
組成物を作成した。これを粉砕後、ポリエチレンワック
ス2gを配合して半導体封止用樹脂組成物を作成した。
【0029】〔比較例1〕エポキシ樹脂としてo−クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂90g、ブロム化ビス
フェノールA型エポキシ樹脂10g、硬化剤としてフェ
ノールノボラック樹脂52g、硬化促進剤としてトリフ
ェニルホスフィン1g、難燃化助剤として三酸化アンチ
モン4g、その他にエポキシシラン2g、カーボンブラ
ック1g、エポキシ変性ポリジメチルシロキサン10
g、無機充填剤として溶融シリカ643g、モンタンワ
ックス1gを約80℃に加熱した二軸ロールで約15分
間混練し樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を冷却後粉
砕機によって粉末化し半導体封止用樹脂組成物した。
【0030】〔比較例2〕離型剤としてモンタンワック
スを1g配合した以外は比較例1と同様の組成、方法に
より半導体封止用樹脂組成物を作成した。
【0031】〔比較例3〕離型剤としてモンタンワック
スを2g配合し比較例1と同様の組成、方法により半導
体封止用樹脂組成物を作成した。
【0032】これらの半導体封止用樹脂組成物を金型温
度180℃、90秒でトランスファー成形し、金型表面
と同じ材質であるフェロタイプ板、および厚さ50μm
の42アロイ箔、アルミ箔と接着後、更に180℃6時
間の後硬化を行った。得られた試験片についてフェロタ
イプ板とは剪断による接着力を、42アロイ箔、アルミ
箔とは90度のピールによる接着力を求めた。
【0033】更に、これら半導体封止用樹脂組成物を用
いて8mm角の半導体素子を有する表面実装型半導体装
置を、上記と同様の条件でトランスファー成形し、温度
65℃、湿度95%の条件で168時間吸湿後、赤外線
によるリフロー試験を行いクラック発生の有無を調べ
た。これらの結果を表1に示す。
【0034】
【表1】
【0035】表1より、本発明の樹脂組成物は、フェロ
タイプ板との剪断接着力が小さく、42アロイ箔および
アルミ箔とのピール接着力が大きい。該樹脂組成物で封
止した半導体装置は実装時の耐クラック性に優れている
ことが分かる。
【0036】
【発明の効果】本発明の半導体封止用樹脂組成物は、成
形金型界面との離型性がよく、半導体素子やリードフレ
ームとの接着性に優れている。
【0037】また、パッケージクラックを防止すること
ができ、高信頼性の表面実装型半導体装置を提供するこ
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 NKK 8830−4J //(C08L 63/00 91:06) (72)発明者 江口 州志 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 小角 博義 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 菅原 泰英 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 瀬川 正則 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 石井 利昭 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)熱硬化性樹脂、(B)無機充填剤お
    よび(C)離型剤を含む樹脂組成物であって、前記離型
    剤の一部を前熱記硬化性樹脂、無機充填剤と溶融混合さ
    せた組成物に、残部の離型剤が添加されて成ることを特
    徴とする半導体封止用樹脂組成物。
  2. 【請求項2】前記熱硬化性樹脂が硬化剤、硬化促進剤を
    含むエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項1に記
    載の半導体封止用樹脂組成物。
  3. 【請求項3】前記離型剤がポリオレフィンワックスまた
    は/およびモンタンワックスをベースとするワックスを
    含む離型剤であることを特徴とする請求項1または2に
    記載の半導体封止用樹脂組成物。
JP31772591A 1991-12-02 1991-12-02 半導体封止用樹脂組成物 Pending JPH05152465A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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