JPH05160301A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】エポキシ樹脂，フェノール樹脂硬化剤の水酸基
当量１に対して、エポキシ樹脂のエポキシ基当量０.０
２〜０.７の割合を溶媒中で反応させた後、溶媒を除去
して得られるグリシジルエーテル変性フェノール樹脂硬
化剤、および硬化促進剤を必須成分として含有する樹脂
組成物によって封止する。 【効果】ガラス転移温度が高く高温高強度をもち、低応
力並びに低吸湿の特徴を兼ね備えているため、耐半田リ
フロー性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軟化温度が低くて使用時
の取扱性，反応性および成型性に優れ、かつ内部応力が
低く、高いガラス転移温度を有する耐半田リフロー性に
優れる樹脂封止型半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体
素子は、量産性の点からプラスチックパッケージを用い
た樹脂封止が主流となっている。半導体封止材料は特に
エポキシ樹脂と硬化剤としてノボラック型フェノール系
樹脂に硬化促進剤を配合した組成物が、成形性，吸湿特
性および耐熱性の点で優れるため用いられている。

【０００３】しかし、近年の半導体の集積度の上昇，パ
ッケージサイズやパッケージ形状，実装方式等の変遷に
伴い、耐熱性，耐湿性，低応力などを含めた信頼性のな
お一層の向上が望まれている。例えば、パッケージの実
装方式がピン挿入型から表面実装型の移行に伴い、プリ
ント基板への実装時にパッケージが２００℃以上の高温
に曝されるようになって来たため、パッケージがクラッ
クを生じたり、チップと封止用樹脂との界面が剥離し、
耐湿性が低下するなどの問題が生じている。

【０００４】この問題に対し、従来から、封止用樹脂の
ガラス転移温度を上げ、リフロー時の温度（２００〜２
６０℃）における高温強度を高めたり、封止用樹脂の吸
湿率の低減や低応力化等の種々の試みがなされている。
この中で、内部応力の低い硬化物を与え、また耐半田リ
フロー性にも有効なエポキシ樹脂組成物として骨格にビ
フェニルをもつエポキシ樹脂の使用が特開平1−268711
号，特開平2−91965 号，特開平2−99514号，特開平3−
14816号並びに特開平3−47827号公報で検討されてい
る。また、特開平2−110958号並びに特開平2−110958号
公報にはナフタレン骨格を有する低吸湿のエポキシ樹脂
が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は半田リ
フロー時のクラック発生にはある程度の効果があるもの
の、その抑止効果はいまだ不十分である。また、これら
二官能のエポキシ樹脂は硬化物のガラス転移温度が低く
なる傾向にあるため、１５０℃まで温度を上げて行う温
度サイクル試験，２００℃以上の高温放置試験，１２１
℃で行うＰＣＴ試験等で行われる各種信頼性が従来のエ
ポキシ樹脂よりも劣る。そのため、これらエポキシ樹脂
の硬化剤として多官能のフェノール樹脂を用いることに
よってガラス転移温度を上げることが行われている。し
かし、多官能のフェノール樹脂は軟化温度が高いため成
形性が急激に低下し、硬化物の吸湿率が大きくなり、逆
に、耐半田リフロー性や耐湿性が悪くなる。そのため、
他の特性並びに信頼性を維持しながら、耐リフロー性の
大幅向上に対しては何れの場合も満足しうるものではな
かった。

【０００６】本発明の目的は、成形性，耐熱性に優れ、
低応力並びに低吸湿率をもつ樹脂組成物によって封止さ
れた耐半田リフロー性に優れた樹脂封止型半導体装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者等は、軟化温度が低く、成形性が良好で、
耐熱性と低吸湿性を両立しうるエポキシ樹脂並びに硬化
剤の化学構造と組成を検討した。その結果、特定の多価
フェノール樹脂と、エポキシ樹脂とを特定の反応比率で
溶媒中で反応させた後、溶媒を除去して得られたグリシ
ジルエーテル変性フェノール樹脂硬化剤を用いれば、多
価フェノール樹脂の分子構造の対称性を崩すことによっ
て軟化温度を下げることができるばかりでなく、封止用
樹脂のガラス転移温度を上げ、しかも樹脂の吸湿率の増
大を抑え、弾性率低下による熱応力の低減も図ることが
できることを見出した。

【０００８】また、このグリシジルエーテル変性フェノ
ール樹脂はフェノール性水酸基の一部がエポキシ樹脂と
予備反応しているため、この硬化剤を含有するエポキシ
樹脂組成物は加熱硬化後、樹脂の橋かけ点間分子量が若
干大きくなり破断伸びが増大する。その効果によって従
来の多価フェノール樹脂を用いた場合よりも樹脂の接着
力の向上を図ることができる。そのため、素子やフレー
ムと樹脂との密着性が良くなり、耐リフロー性の向上に
も効果がある。

【０００９】すなわち、本発明の樹脂封止型半導体は、
（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）フェノール樹脂硬化剤の水
酸基当量１に対して、エポキシ樹脂のエポキシ基当量0.
02〜０.７ の割合を溶媒中で反応させた後、溶媒を除去
して得られるグリシジルエーテル変性フェノール樹脂硬
化剤、（ｃ）硬化促進剤を必須成分として含有する樹脂
組成物によって封止したことを特徴とする樹脂封止型半
導体である。

【００１０】本発明で用いるフェノール樹脂硬化剤は樹
脂硬化物の耐熱性を上げるために軟化温度として７０℃
以上で、一分子中に平均水酸基数を二個以上もつ多価フ
ェノールが好ましい。軟化温度が７０℃未満の樹脂で
は、平均水酸基数が二以上であってもフェノールがアル
キル基で核置換されていたり、低分子のフェノール誘導
体や不純物が含まれている可能性が高いため、樹脂硬化
物の耐熱性向上に対して効果が小さくなる。本発明で用
いる多価フェノール樹脂は、基本的に一般式(１)〜（１
１）で表わされる化学構造をもつものである。

【００１１】

【化１】

【００１２】（式中、Ｒ₁はＨ，ＣＨ₃のいずれかの基を
表わし、ｎは１以上の整数を表わす。）

【００１３】

【化２】

【００１４】（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４の
アルキル基を表し、ａは１〜２の整数を表す。）

【００１５】

【化３】

【００１６】（式中、Ｒ並びにａは一般式（３）と同義
である。）

【００１７】

【化４】

【００１８】

【化５】

【００１９】

【化６】

【００２０】

【化７】

【００２１】（式中、ｎは一般式（１）と同義であ
る。）

【００２２】

【化８】

【００２３】（式中、ｎは一般式（１）と同義であ
る。）

【００２４】

【化９】

【００２５】（式中、ｎは一般式（１）と同義であ
る。）

【００２６】

【化１０】

【００２７】（式中、ｎは一般式（１）と同義であ
る。）

【００２８】

【化１１】

【００２９】（式中、ｎは一般式（１）と同義であり、
ｍは１以上の整数を表す。）本発明において、このよう
な多価フェノールと反応させるエポキシ樹脂は、反応後
に得られるグリシジルエーテル変性フェノール樹脂の軟
化温度を低くするため、低溶融粘度のものが用いられ
る。具体的には、１５０℃における溶融粘度が２ポアズ
以下が好ましく、溶融粘度が２ポアズを超えると、反応
後得られるグリシジルエーテル変性フェノール樹脂の軟
化温度が非常に高くなり、樹脂組成物の成形性が大幅に
低下する。また、ここで用いるエポキシ樹脂は、反応後
得られるグリシジルエーテル変性フェノール樹脂の粘度
低下と樹脂硬化物のガラス転移温度の向上を両立させる
ため、少なくとも一分子中にエポキシ基を二ないし三個
もつものが必須となる。一分子中にエポキシ基を一個も
つエポキシ樹脂だけでは、得られるグリシジルエーテル
変性フェノール樹脂の粘度は低くなるが、樹脂硬化物で
ガラス転移温度の向上がほとんど見られない。逆に、エ
ポキシ基を四個以上もつものはガラス転移温度は高くな
るが、反応時ゲル化するおそれがあり、また得られるグ
リシジルエーテル変性フェノール樹脂の粘度も高くな
る。これらエポキシ樹脂は、例えば４，４´−ジヒドロ
キシビフェニル、３，５−ジメチル−４，４´−ジヒド
ロキシビフェニル、３，３´,５，５´−テトラメチル
−４,４´−ジヒドロキシビフェニルまたは１，６−ジ
ヒドロキシナフタレンなどのビフェニルまたはナフタレ
ン類のグリシジルエーテル、ビスフェノルＡ，Ｆまたは
Ｓなどのグリシジルエーテル、一般式（２）,（５）,
（６）で表される多価フェノールなどのグリシジルエー
テル、脂環式の二または三官能のエポキシ樹脂が挙げら
れる。また、本発明ではグリシジルエーテル変性フェノ
ール樹脂の粘度と樹脂硬化物のガラス転移温度の両者の
特性を考慮して、このような一分子中にエポキシ基を二
ないし三個もったエポキシ樹脂を一分子中にエポキシ基
を一個もつエポキシ樹脂または化合物と併用して反応を
行っても差し支えない。

【００３０】本発明における多価フェノール類とエポキ
シ樹脂との反応割合は、多価フェノールの水酸基当量１
に対して、エポキシ樹脂のエポキシ基当量が０.０２〜
０.７になる割合である。そのエポキシ樹脂の反応割合
が少なすぎると、得られるグリシジルエーテル変性フェ
ノールは依然として溶融粘度及び軟化点が高いままとな
り、成形性の点で改良がみられず、また、そのエポキシ
樹脂の反応割合が多すぎると、反応が進みすぎて同様に
グリシジルエーテル変性フェノールの溶融粘度及び軟化
点が高くなり、取り扱いにくくなる。

【００３１】多価フェノール類とエポキシ樹脂との反応
は、常法に従って行わせることができるが、本発明では
軟化温度７０℃以上の多価フェノールを用いるため、樹
脂を溶融する時に１００℃以上、場合によっては１５０
℃以上の高温が必要になる。この条件では反応の急激な
進行やゲル化がおこりやすく、所望の低粘度をもつグリ
シジルエーテル変性フェノールが得られないため、多価
フェノール及びエポキシ樹脂の両者を溶解させる溶媒中
で反応を行わせる必要がある。すなわち、一般的には、
多価フェノール類とエポキシ樹脂をメチルエチルケト
ン，メチルイソブチルケトン，ジオキサン，トルエンな
どの少なくとも沸点７０℃以上の溶媒に溶解した後、エ
ポキシ基とフェノール性水酸基との反応触媒であるテト
ラメチルアンモニウムクロリド，テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシドなどの四級アンモニウム塩触媒，トリ
フェニルホスフィンなどのリン系触媒、１，８−ジアザ
ビシクロ（５，４，０）−ウンデセン、イミダゾ−ル類
のアミン系触媒を、多価フェノール類百重量部に対して
０.００１ 〜１重量部加え、７０〜１５０℃の温度で
０.５ 〜１０時間攪拌して反応させる。その後、溶媒を
減圧下で除去することによって目的の本発明のグリシジ
ルエーテル変性フェノール樹脂硬化剤が得られる。この
場合、エポキシ樹脂のエポキシ基は多価フェノール類と
全て反応する必要はなく、得られるグリシジルエーテル
変性フェノール樹脂の中に未反応のエポキシ基をもつエ
ポキシ樹脂が残っても差し支えない。かかる樹脂硬化剤
の軟化温度は封止用エポキシ樹脂組成物の成形性を向上
するため、１５０℃以下であることが好ましい。軟化温
度が１５０℃を超えると、樹脂組成物の溶融粘度が高く
なり、成形性の低下が著しくなる。

【００３２】本発明の樹脂封止型半導体装置は、以上の
ようにして得られたグリシジルエーテル変性フェノール
樹脂をエポキシ樹脂の硬化剤として含有するエポキシ樹
脂組成物によって封止されていることを特徴としてお
り、このエポキシ樹脂組成物には、樹脂の硬化反応を促
進するため硬化促進剤が配合される。ここで用いるエポ
キシ樹脂は特に制約がなく、半導体封止用として一般的
に使用されているものはいずれも可能であり、たとえ
ば、ビスフェノールＡ，ビスフェノールＳ及びビスフェ
ノールＦやフェノールノボラック樹脂及びクレゾールノ
ボラック樹脂とエピクロロヒドリンを反応させて得られ
るビスフェノール系エポキシ樹脂やノボラック系エポキ
シ樹脂、又は、それらの臭素化エポキシ樹脂，ナフタレ
ン骨格又はビフェニル骨格をもつエポキシ樹脂，フェノ
ール又はクレゾールベースの三官能以上の多官能エポキ
シ樹脂，シクロヘキセン，シクロペンタジエン，ジシク
ロペンタジエンのような脂環式化合物から得られるエポ
キシ樹脂，グリセリンのような多価アルコールから得ら
れるエポキシ樹脂、一般式（１）〜（１１）で表される
多価フェノール樹脂とエピクロロヒドリンとを反応させ
て得られるエポキシ樹脂又はそれらの臭素化エポキシ樹
脂などがある。その中でも低応力または低吸湿性のビフ
ェニル骨格又はナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂が
耐半田リフロー性を向上する上で特に好ましい。また、
硬化促進剤は、トリフェニルホスフィン，テトラフェニ
ルホスホニウムテトラフェニルボレートなどの含燐有機
塩基性化合物、又は、これらのテトラ置換ボロン塩，ト
リエチレンジアミン，ベンジルジメチルアミンなどの三
級アミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）−ウ
ンデセン，イミダゾールなどの少なくとも一種類が挙げ
られる。

【００３３】本発明の半導体封止用として用いる樹脂組
成物では、グリシジルエーテル変性フェノール樹脂硬化
剤が必須であるが、特性に応じて、この硬化剤以外の、
たとえば、フェノールノボラック樹脂，クレゾールノボ
ラック樹脂，フェノール又はクレゾールベースの三官能
型硬化剤、フェノールとアラルキルエーテル重縮合物に
よる硬化剤と併用することも可能である。かかるグリシ
ジルエーテル変性フェノール樹脂を必須成分とする硬化
剤の配合はエポキシ樹脂に対して０.５〜１.５当量が望
ましい。硬化剤の配合量がエポキシ樹脂に対して０.５
当量未満であると、エポキシ樹脂の硬化が完全に行われ
ないため、硬化物の耐熱性，耐湿性並びに電気特性が劣
り、１．５当量を超えると、逆に樹脂硬化後も硬化剤が
有する水酸基が多量に残るために電気特性並びに耐湿性
が悪くなる。又、反応後得られるグリシジルエーテル変
性フェノール樹脂の中に未反応のエポキシ樹脂が残って
いる場合には、新たに配合するエポキシ樹脂の量を当量
割合に合うように調整して加える必要がある。

【００３４】本発明で樹脂封止型半導体装置用として用
いる樹脂組成物には、必要に応じ、組成物全体に対して
５５〜８５容量％の無機充填剤を配合する。無機充填剤
は硬化物の熱膨張係数や熱伝導率，弾性率などの改良を
目的に添加するものであり、この配合量が５５容量％未
満ではこれらの特性の改良を十分に行えず、又、８５容
量％を超えて配合した場合には材料の粘度が著しく上昇
し流動性が低下する。無機充填剤は種々の化合物が挙げ
られるが、電子部品には熱化学的に安定な充填剤を用い
ることが重要であり、具体的には熔融シリカ，結晶性シ
リカ，アルミナから選ばれる少なくとも一種の無機粒子
が望ましい。これらの充填剤の平均粒径は１〜３０μｍ
の範囲が望ましく、平均粒径が１μｍ未満では樹脂組成
物の粘度が上昇するため流動性が著しく低下し、又、３
０μｍを超えると成形時に樹脂成分と充填剤の分離が起
きやすく硬化物が不均一になるため硬化物物性にばらつ
きが生じたり、狭い隙間への充填性が悪くなる。

【００３５】さらに、本発明ではこの他必要に応じて、
樹脂組成物として硬化物の強靱性や低弾性率化のための
可撓化剤を用いることができる。可撓化剤の配合量は全
樹脂組成物に対し２〜２０重量％であることが好まし
い。可撓化剤の配合量が２重量％未満では硬化物の強靱
性や低弾性率化に対してほとんど効果がなく、２０重量
％を超えると樹脂組成物の流動性が極端に悪くなった
り、可撓化剤が樹脂硬化物表面に浮きでることによっ
て、成形用金型の汚れが顕著になる。可撓化剤はエポキ
シ樹脂組成物と非相溶のものがガラス転移温度を下げず
に硬化物の低弾性率化ができることから、ブタジエン・
アクリロニトリル系共重合体やそれらの末端又は側鎖ア
ミノ基，エポキシ基，カルボキシル基変性共重合体やア
クリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体などの
ブタジエン系可撓化剤や末端又は側鎖アミノ基，水酸
基，エポキシ基，カルボキシル基変性シリコーン樹脂系
可撓化剤などが用いられるが、耐湿性や高純度の点か
ら、シリコーン系可撓化剤が特に有用である。

【００３６】本発明の樹脂封止型半導体装置に用いる樹
脂組成物にはこの他必要に応じ、樹脂成分と充填剤の接
着性を高めるためのエポキシシラン，アミノシランなど
のカップリング剤，着色のための染料や顔料、硬化物の
金型からの離型性を改良するための離型剤などの各種添
加剤を発明の目的を損なわない範囲において用いること
ができる。

【００３７】以上のような原材料を用いて半導体封止用
成形材料を作成する一般的な方法は、所定配合量の原材
料混合物を十分混合した後、熱ロールや押出し機などに
よって混練し、冷却，粉砕することによって成形材料を
得ることができる。このようにして得られた成形材料を
用いて半導体を封止する方法は、低圧トランスファ成形
法が通常用いられるが、場合によっては、インジェクシ
ョン成形，圧縮成形，注型などの方法によっても可能で
ある。

【００３８】

【作用】本発明で耐熱性，耐湿性及び耐半田リフロー性
に優れた樹脂封止型半導体装置が得られる理由は本発明
に用いられるグリシジルエーテル変性フェノール樹脂硬
化剤の構造と特性によるものである。

【００３９】グリシジルエーテル変性フェノール樹脂硬
化剤は二官能以上であり、しかもベンゼン環やナフタレ
ン環などの耐熱性に優れる構造をもつため、高いガラス
転移温度を示すことができる。また、多価フェノール樹
脂を特定の比率でエポキシ樹脂とあらかじめ反応させた
ため、多価フェノール樹脂の分子構造の対称性が崩れる
ことによって軟化温度が低下し、成形性の大幅な向上を
図ることができる。又、グリシジルエーテル変性フェノ
ール樹脂に未反応のエポキシ樹脂が残っている場合は、
凝固点降下によって樹脂の軟化温度が一層低下する。さ
らに、このグリシジルエーテル変性フェノール樹脂はフ
ェノール水酸基の一部がエポキシ基と予備反応している
ため、この硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物は加熱
硬化後、樹脂の橋かけ点間分子量が若干大きくなり構造
の非対称性が大きくなる。そのため、従来の多価フェノ
ール樹脂を用いた時よりも柔軟性があり、破断伸びが大
きくなるため、樹脂の自由体積低減の効果がよって低吸
湿の特徴を示し、接着力の向上も図ることができる。
又、この樹脂硬化物が有する非対称性の構造は低弾性率
化に対しても大きな効果がある。

【００４０】ガラス温度が高いため高温強度に優れ、し
かも高接着，低吸湿の特徴をもつエポキシ樹脂とグリシ
ジル変性フェノール樹脂並びに硬化促進剤を必須成分と
する樹脂組成物によって封止された半導体装置は、リフ
ロー加熱時に発生するパッケージクラックの原因である
水分を吸着しにくくなる。さらに、樹脂とリードフレー
ムとの接着性の向上はそれらの界面における透湿を低減
させるために耐半田リフローが良好となる。又、リフロ
ー加熱時の水蒸気圧に耐えられる高温強度が大きいこと
も耐リフロー性のもう一つの要因である。さらに、ガラ
ス転移温度が高いために、耐温度サイクル試験や高温放
置試験なども良好な特性を示す。

【００４１】また、本発明における樹脂組成物は低弾性
率である特徴をもつため、半導体装置に発生する熱応力
が小さくなる。

【００４２】

【実施例】以下、本発明について実施例に従い具体的に
説明する。実施例１〜７はグリシジル変性フェノール樹
脂硬化剤の製造方法であり、実施例８〜１８は、実施例
１〜７において製造した各グリシジル変性フェノール樹
脂硬化剤を用いた封止用エポキシ樹脂組成物並びにそれ
らによって封止された半導体装置の例である。

【００４３】〈実施例１〉攪拌装置，温度計を備えた反
応器中で、一般式（２）で表されるフェノール樹脂（こ
こでＲは水素であり、軟化温度は２２３℃）２１０ｇ
と、３，３´，５，５´−テトラメチル−４，４´−ジ
ヒドロキシビフェニルのグリシジルエーテル（エポキシ
当量１８８ｇ／ｅｑ）９４ｇとをメチルイソブチルケト
ンに１２０℃で均一に溶解した後、トリフェニルホスフ
ィン０.６ｇ 加え、同じ温度で二時間反応を行わせた。
その後、６０℃減圧下にてメチルイソブチルケトンを除
去して、エポキシ基数／フェノール性水酸基数の反応比
が０.０５ のグリシジル変性フェノール樹脂を得た。こ
のグリシジル変性フェノール樹脂は未反応のエポキシ基
を含んでいることがわかったため、フェノール性水酸基
当量，エポキシ基当量並びに軟化温度の測定を行った結
果、それぞれ２０９ｇ／ｅｑ，６７５ｇ／ｅｑ，６１℃
であった。

【００４４】〈実施例２〉実施例１と同じフェノール樹
脂，エポキシ樹脂，触媒を用い、使用量をそれぞれ１４
４ｇ，９４ｇ，０.１ｇ とした他は、実施例１と同様の
条件で反応を行わせた。得られたグリシジル変性フェノ
ール樹脂はエポキシ基数／フェノール性水酸基数の反応
比が０.１１ であった。又、フェノール性水酸基当量，
エポキシ基当量並びに軟化温度はそれぞれ２６７ｇ／ｅ
ｑ，６１０ｇ／ｅｑ，４５℃であった。

【００４５】〈実施例３〉フェノール樹脂として一般式
（３）で表されるジヒドロキシビフェニル（軟化温度２
８１℃）９３ｇ，エポキシ樹脂として実施例１と同じビ
フェニル型エポキシ樹脂９４ｇ並びに触媒としてトリフ
ェニルホスフィン０.３ｇ とを用い、その他は実施例１
と同様にして反応させた。この反応におけるフェノール
性水酸基数／エポキシ基数の比は０.１０ であった。
又、フェノール性水酸基当量，エポキシ基当量並びに軟
化温度はそれぞれ２０８ｇ／ｅｑ，４６７ｇ／ｅｑ，６
５℃であった。

【００４６】〈実施例４〉フェノール樹脂として一般式
（６）で表される９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニ
ール）フルオレン（軟化温度２２３℃）５２５ｇ，エポ
キシ樹脂として実施例１と同じビフェニル型エポキシ樹
脂９４ｇ並びに触媒としてトリフェニルホスフィン０.
６ｇ とを用い、その他は実施例１と同等にして反応さ
せた。この反応におけるフェノール性水酸基数／エポキ
シ基数の比は０.０８ であった。又、フェノール性水酸
基当量，エポキシ基当量並びに軟化温度はそれぞれ４３
６ｇ／ｅｑ，１４７０ｇ／ｅｑ，５３°であった。

【００４７】〈実施例５〉フェノール樹脂として実施例
１と同じ多価フェノール樹脂２１０ｇ，エポキシ樹脂と
して１，６−ジヒドロキシナフタレンのグリシジルエー
テル（エポキシ当量１４１ｇ／ｅｑ）７１ｇ並びに触媒
としてトリフェニルホスフィン０.３ｇ を用い、その他
は実施例１と同様にして反応を行った。この反応におけ
るフェノール性水酸基数／エポキシ基数の比は０.１５
であった。又、フェノール性水酸基当量，エポキシ基当
量並びに軟化温度はそれぞれ２０８ｇ／ｅｑ，８１０ｇ
／ｅｑ，６９℃であった。

【００４８】〈実施例６〉フェノール樹脂として実施例
１と同じ多価フェノール樹脂２１０ｇ，エポキシ樹脂と
してビスフェノールＦのグリシジルエーテル（エポキシ
当量１６１ｇ／ｅｑ）８１ｇ並びに触媒としてトリフェ
ニルホスフィン０.６ｇ を用い、実施例１と同様にして
反応を行わせた。この反応におけるフェノール性水酸基
数／エポキシ基数の比は０.１８ であった。又、フェノ
ール性水酸基当量，エポキシ基当量並びに軟化温度はそ
れぞれ２２０ｇ／ｅｑ，９０９ｇ／ｅｑ，５２℃であっ
た。

【００４９】〈実施例７〉フェノール樹脂として一般式
（４）で表される１，６−ジヒドロキシナフタレン１６
０ｇ，エポキシ樹脂として実施例１と同じビフェニル型
エポキシ樹脂９４ｇ，触媒としてトリフェニルホスフィ
ン１.０ｇを用い、実施例１と同様にして反応を行わせ
た。この反応におけるフェノール性水酸基数／エポキシ
基数の比は０.２０ であった。又、フェノール性水酸基
当量，エポキシ基当量並びに軟化温度はそれぞれ３１５
ｇ／ｅｑ，８４８ｇ／ｅｑ，６０℃であった。

【００５０】〈実施例８〉エポキシ樹脂として、３，３
´，５，５´−テトラメチル−４，４´−ジヒドロキシ
ビフェニルのグリシジルエーテル（エポキシ当量１８８
ｇ／ｅｑ），臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（エポキシ当量３７５，軟化温度６８℃）および実施例
１で得られたグリシジルエーテル変性フェノール樹脂硬
化剤、表１に示す硬化触媒，充填剤として平均粒径６μ
ｍの角形の溶融シリカと平均粒径３０μｍの球形の溶融
シリカの３０／７０の混合品、難燃助剤として三酸化ア
ンチモン、カップリング剤としてエポキシシラン、離型
剤としてモンタン酸エステルロウ、着色剤としてカーボ
ンブラックを用い、表１に示す配合割合で成形材料を作
成した。各素材の混練には直径２０インチの二軸ロール
を用い、ロール表面温度約５５〜８０℃で約１０分間の
混練を行った。

【００５１】

【表１】

【００５２】〈実施例９〜１７〉実施例１〜７で得られ
た各グリシジルエーテル変性フェノール樹脂硬化剤をそ
れぞれ使用し、表１に示す配合量により種々のエポキシ
樹脂，グリシジルエーテル変性フェノール樹脂以外のフ
ェノール樹脂硬化剤並びに添加剤を配合し、実施例８と
同様にして成形材料を作成した。なお、表中のエポキシ
樹脂の中で、ナフタレン型エポキシ樹脂は１，６−ジヒ
ドロキシナフタレンのグリシジルエーテル（エポキシ当
量１４１ｇ／ｅｑ）を意味し、また、表中の樹脂硬化剤
のなかで、フェノールとアラルキルエーテルとの重縮合
物（水酸基当量１７３、軟化温度６９℃）は次の構造式
をもつ樹脂である。

【００５３】

【化１２】

【００５４】〈実施例１８〉樹脂成分は実施例８と同じ
素材と、新たに可撓化剤として側鎖エポキシ変性シリコ
ーン樹脂（分子量７３６００，エポキシ当量３９００）
を用い、表１に示す配合割合で成形材料を作成した。

【００５５】〈比較例１〉エポキシ樹脂として、実施例
８と同じエポキシ樹脂を用い、硬化剤として一般式
（２）で表されるフェノール樹脂（ここでＲは水素を表
す）を用いた他は実施例８と同様にして成形材料を作成
した。

【００５６】〈比較例２〉エポキシ樹脂として、オルト
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１
９５，軟化温度６５℃）、硬化剤としてフェノールノボ
ラック樹脂（水酸基当量１０６，軟化温度６５℃）を用
いた他は実施例８と同様にして成形材料を作成した。

【００５７】〈比較例３〉エポキシ樹脂として、実施例
８と同じエポキシ樹脂を用い、硬化剤として一般式
（３）で表される４，４´−ジヒドロキシビフェニルを
用いた他は実施例８と同様にして成形材料を作成した。

【００５８】〈比較例４〉エポキシ樹脂として、実施例
８と同じエポキシ樹脂を用い、硬化剤としてフェノール
とアラルキルエーテルとの重縮合物を用いた他は実施例
８と同様にして成形材料を作成した。

【００５９】このようにして得られた成形材料の１８０
℃における成形性と、金型温度180℃、成形圧力７０Ｋ
ｇ／cm² 、成形時間９０秒で成形した後１８０℃で六時
間の後硬化を行った成形品の緒物性の結果を表１にまと
めて示す。なお、表１における配合割合はすべて重量部
で表してある。また、表中に記号で示した硬化促進剤は
ＤＢＵ；１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）−ウン
デセン、ＴＰＰ；トリフェニルホスフィンである。

【００６０】表中の各種特性のうち、吸湿率と接着力は
以下のより測定した。

【００６１】(1) 吸湿率：９０mmφ，２mmｔの円盤を成
形し、８５℃／１００％ＲＨ，３００時間にて吸湿さ
せ、重量変化から求めた。

【００６２】(2) 接着力：０.３mmｔ のアルミ箔と成形
材料とのアルミピール強度を引っ張り速度５０mm／分に
て測定した。

【００６３】表１から明らかなように、本発明における
半導体封止用樹脂組成物は比較例に示す軟化温度の高い
多価フェノール樹脂硬化剤を用いた樹脂組成物と比べ
て、溶融粘度が低く、成形性に優れるばかりでなく、吸
湿率が低く，接着力が高くなる。また、ガラス転移温度
がほぼ同等であるにもかかわらず、樹脂破断伸びが大き
いため２１５℃の曲げ強度が高くなることが分かる。一
方、従来のオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
からなる樹脂組成物と比べると、吸湿率が低く、また、
曲げ弾性率も低くなるため熱応力の低減に効果がある。
さらに、フェノールとアラルキルエーテルとの重縮合物
である樹脂硬化剤と比べても、接着性や吸湿特性の大幅
な低下を伴わずに、ガラス転移温度並びに２１５℃の曲
げ強度を向上させることができる。

【００６４】次に、成形材料を用いて、表面にアルミニ
ウムのジグザグ配線を形成したシリコチップ（６×６m
m）を４２アロイ系のリードフレームに搭載し、更にチ
ップ表面のアルミニウム電極とリードフレーム間を金線
（３０μｍφ）でワイヤボンデイングした半導体装置
（外形２０×１４mm，厚さ２mm）を封止し１８０℃で六
時間硬化後、各種信頼性試験を行った。その結果を表２
に示す。

【００６５】

【表２】

【００６６】表２から明らかなように、本発明の樹脂封
止型半導体装置は吸湿率が小さく、しかも高温強度の大
きな樹脂組成物で封止しているため、耐半田リフロー性
が比較例と比べて優れていることが分かる。また、低吸
湿であるとともにガラス転移温度が高いため、耐湿信頼
性や高温放置特性も良好であり、耐半田リフロー特性と
の信頼性のバランスを図ることができる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によって得られた樹脂封止型半導
体装置は、従来のものと比べて、ガラス転移温度が高
く、高温高強度をもつばかりでなく、低応力並びに低吸
湿の特徴を兼ね備えているため、耐半田リフロー性に優
れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宝蔵寺 裕之 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エポキシ樹脂，フェノール樹脂硬化剤の水
   酸基当量１に対して、エポキシ樹脂のエポキシ基当量
   ０.０２〜０.７の割合を溶媒中で反応させた後、溶媒を
   除去して得られるグリシジルエーテル変性フェノール樹
   脂硬化剤、および、硬化促進剤を必須成分として含有す
   る樹脂組成物によって封止されていることを特徴とする
   樹脂封止型半導体装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記フェノール樹脂硬
   化剤の水酸基当量１に対して、エポキシ樹脂のエポキシ
   基当量０.０２〜０.７の割合を溶媒中で反応させて得ら
   れるグリシジルエーテル変性フェノール樹脂硬化剤の、
   前記フェノール樹脂硬化剤が、軟化温度として７０℃以
   上で、一分子中に平均水酸基数を二個以上もつ多価フェ
   ノールである樹脂封止型半導体装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記フェノール樹脂硬
   化剤の水酸基当量１に対して、エポキシ樹脂のエポキシ
   基当量０.０２〜０.７の割合を溶媒中で反応させて得ら
   れるグリシジルエーテル変性フェノール樹脂硬化剤の、
   前記エポキシ樹脂の粘度が１５０℃で２ポアズ以下であ
   る樹脂封止型半導体装置。
4. 【請求項４】請求項１において、前記フェノール樹脂硬
   化剤の水酸基当量１に対して、エポキシ樹脂のエポキシ
   基当量０.０２〜０.７の割合を溶媒中で反応させて得ら
   れるグリシジルエーテル変性フェノール樹脂硬化剤にお
   いて、少なくとも一分子中にエポキシ基を二ないし三個
   有するエポキシ樹脂を用いて反応を行なわせる樹脂封止
   型半導体装置。
5. 【請求項５】請求項１において、前記グリシジルエーテ
   ル変性フェノール樹脂硬化剤の軟化温度が１５０℃以下
   である樹脂封止型半導体装置。
6. 【請求項６】請求項１において、無機質微粒子からなる
   充填剤が全組成物に対し５５〜８５容量％含む樹脂封止
   型半導体装置。