JPH05230172A - 半導体封止用樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 低応力性に優れ、吸湿後、半田浸漬された際
にパッケ−ジクラックが発生することのない耐吸湿半田
クラック性及び吸湿半田処理後の耐湿信頼性に優れた半
導体封止用樹脂組成物を提供する。 【構成】 エポキシ樹脂がビフェニル骨格を有する式
〔１〕（式〔１〕中のＲはＨ、メチル基；ｎは０〜６の
整数）のエポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有し、フェ
ノ−ル性ＯＨ基を官能基に持つ下記の一般式〔２〕のク
レゾール化合物の硬化剤、エポキシ基または、およ
び、ハイドロジエン基を有するポリオキシアルキレン変
性シリコーン：硬化性ポリオルガノシロキサンを１：９
９〜５０：５０の範囲からなるシリコーン重合体、リ
ン系の硬化促進剤、無機充填材を含有してなる半導体
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、半導体封止用樹脂組成
物に関するものである。特に吸湿半田処理時の耐クラッ
ク性と吸湿半田処理後の耐湿信頼性に優れた半導体封止
用樹脂組成物に関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年、ダイオ−ド、トランジスタ−、Ｉ
Ｃ，ＬＳＩなどの半導体や電子部品の封止方法として、
たとえばエポキシ樹脂やシリコン樹脂などの低圧トラン
スファ−成形による樹脂封止法が信頼性の向上とともに
大量生産や価格面で有利性から主流を占めている。中で
もエポキシ樹脂を用いた樹脂封止法においては、オルソ
クレゾ−ルノボラック型エポキシ樹脂を樹脂成分とし、
フェノ−ルノボラック樹脂を硬化剤成分とする樹脂組成
物からなる成形材料が最も多く使用されている。しかし
ながら、最近ＩＣ，ＬＳＩ、ＶＬＳＩなどの半導体、電
子部品の集積度が高密度化されるとともに、半導体装置
の成形品の薄肉化、表面実装のために、これまでの樹脂
組成物では必ずしも十分に対応することができなくなっ
ている。

【０００３】たとえば、表面実装用半導体装置において
は、実装時に、半導体装置自身が、半田に直接浸漬され
るなど、急激に高温の環境下にさらされるため、半導体
装置にパッケ−ジクラックの発生が避けられない事態と
なっている。この現象は、成形品後、半導体装置が保管
中に吸湿した水分が、高温の半田に浸漬された際に、急
激に気化膨張し、封止樹脂がそれに耐えきれず、パッケ
−ジクラックを生じると考えらる。この対応として半導
体封止用樹脂組成物について、耐熱性、吸湿性向上など
の検討からこれら特性の改良が特開平3-39323 号公報に
開示されなされてきているが、特に低応力性とともに上
記の耐吸湿半田クラック性及び吸湿半田処理後の耐湿信
頼性の向上については今だ十分に満足できる状況にはな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みてなされたものであり、従来の半導体封止用
樹脂組成物の欠点を改善し、低応力性の改善と耐吸湿半
田クラック性及び吸湿半田処理後の耐湿信頼性に優れた
新規な半導体封止用樹脂組成物を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、次の〜の成分、エ
ポキシ樹脂がビフェニル骨格を有する下記の一般式
〔１〕（式〔１〕中のＲは水素原子又はメチル基を示
し、ｎは０〜６の整数を示す）のエポキシ樹脂、ナフ
タレン骨格を有し、フェノ−ル性ＯＨ基を官能基に持つ
下記の一般式〔２〕のクレゾール化合物の硬化剤、エ
ポキシ基または、および、ハイドロジエン基を有するポ
リオキシアルキレン変性シリコーン：硬化性ポリオルガ
ノシロキサンを１：９９〜５０：５０の範囲からなるシ
リコーン重合体、リン系の硬化促進剤、無機充填材
を含有してなる半導体封止用樹脂組成物を提供すること
にある。

【０００６】

【化２】

【０００７】

【０００８】以下、この発明を詳しく説明する。エポキ
シ樹脂としては、前記一般式〔１〕のビフェニルノボラ
ック型エポキシ樹脂を用いる必要があり、その配合量は
エポキシ樹脂中に占める割合で５０重量％以上用いるの
が好ましい。５０重量％未満では低吸湿、高密着の効果
が小さいからである。なお、ビフェニルノボラック型エ
ポキシ樹脂以外に、フェノ−ルノボラック型エポキシ樹
脂、クレゾ−ルノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノ
−ルＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノ−ルＦ型エポキシ樹
脂または、これらのハロゲン化エポキシ樹脂などの１種
又は、それ以上の併用もできる。その中でも１分子中に
２個以上のエポキシ基をもつエポキシ樹脂で、エポキシ
当量１８０〜２２０、軟化点６０〜１００℃のものを単
独、もしくは組み合わせ、その配合量が半導体封止用樹
脂組成物の５〜３５重量％の範囲で用いると成形材料と
して混合、加熱、溶融、混練するのに均一性が確保で
き、良好に取扱うことができる。

【０００９】硬化剤としては、ナフタレン骨格を有し、
フェノ−ル性ＯＨ基を官能基に持つ前記一般式〔２〕の
クレゾール化合物を用いる必要があり、その配合量は硬
化剤中に占める割合で３０重量％以上用いるのが好まし
い。３０重量％未満では低吸湿化が進まず、耐吸湿半田
クラック性の改善が認められないからである。なお、他
の硬化剤としてフェノ−ルノボラック樹脂、クレゾ−ル
ノボラック樹脂、レゾ−ル樹脂などを１種又はそれ以上
を併用することができる。その中でも１分子中に２個以
上の水酸基をもつフェノ−ル樹脂であり、水酸基当量８
０〜１２０、軟化点６０〜１２０℃のものを単独、もし
くは組み合わせ、その配合量が半導体封止用樹脂組成物
の２〜２５重量％の範囲で用いると成形材料として混
合、加熱、溶融、混練するのに均一性が確保でき、良好
に取扱うことができる。

【００１０】シリコーン重合体としては、エポキシ基ま
たは、および、ハイドロジエン基を有するポリオキシア
ルキレン変性シリコーン：硬化性ポリオルガノシロキサ
ンを１：９９〜５０：５０の範囲で用いる必要がある。
なぜなら反応性シリコーンの使用では機械強度の低下が
大きく、シリコーンゴムの使用では低応力性が確保でき
ないからである。

【００１１】リン系の硬化促進剤としては、トリフェニ
ルホスフィン、トリフェニルホスファイト、トリフェニ
ルホスフェイトなどを用いることができる。また、他の
硬化促進剤として三級アミン、イミダゾール類などと併
用することもできる。

【００１２】無機充填材としては、例えば、溶融シリ
カ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、珪酸カルシュウ
ム、炭酸カルシュウム、窒化硅素などの粉末があげら
れ、単独、もしくは組み合わせて用いることができる。
しかし、半導体の封止に供するものであるため、無機充
填材５ｇを純水４５ｇで９５℃、２０時間抽出したとき
の抽出水の電気伝導度が１００μs ／cm以下の高純度な
無機充填材が好ましい。特にシリカが好適である。無機
充填材の配合量は半導体封止用樹脂組成物の６５〜９５
重量％の範囲で用いると成形材料として混合、加熱、溶
融、混練するのに均一性が確保でき、良好に取扱うこと
ができる。

【００１３】なお、本発明の半導体封止用樹脂組成物の
配合成分としては、以上の他に、適当な添加剤、硬化促
進剤、難燃剤、離型剤、着色剤などを適用することがで
きる。

【００１４】また、以上の配合成分からなる半導体の封
止用樹脂組成物を成形材料とするには、配合成分を均一
に混合し、加熱溶融、冷却、粉砕の通常のプロセスで製
造することができ、この際に使用される装置たとえば、
ミキサー、ブレンダー、ニーダー、ロールなど通常使用
されるものをそのまま適用することができる。

【００１５】次に本発明を実施例と比較例によって具体
的に説明する。

【００１６】

【実施例】

実施例 １〜４と比較例１〜３ のエポキシ樹脂としては、油化シェル社製のYX-4000H
（エポキシ当量 185、前記一般式〔１〕においてＲがメ
チル基、ｎ＝０のもの）、エポキシ当量１９５、軟化点
６５℃のオルソ−クレゾ−ルノボラックエポキシ樹脂
（表１にはOCN エポキシ樹脂と省記する）を単独または
これにを組合せて用いた。の硬化剤として、一般式
〔１〕のＨ基当量１４０のクレゾール化合物（日本化薬
社製 OCN-7000)または、および、水酸基当量１０４、軟
化点８０℃のノボラック型フェノ−ル樹脂を用いた。
のシリコーン重合体として、シリコーン重合体（Ａ）は
エポキシ基含有ポリオキシアルキレン変性シリコーン
（エポキシ当量2300）４０重量部と硬化性ポリオルガノ
シロキサン（東レ社製SE1821）５０重量部からなるも
の、シリコーン重合体（Ｂ）はハイドロジエン基含有ポ
リオキシアルキレン変性シリコーン（水素当量2500）１
０重量部と硬化性ポリオルガノシロキサン（東レ社製SE
1821）９０重量部からなるもの、シリコーン重合体
（Ｃ）は硬化性ポリオルガノシロキサン（東レ社製SE18
21）１００重量部からなるもの、他にシリコーンゴム
（平均粒子径２μｍ）、エポキシシリコーンオイル（エ
ポキシ当量 600）をそれぞれ用いた。、、の各配
合量は表１に示した。単位は重量部である。これ以外の
配合材料とその配合量は共通で次のものを用いた。単位
はいずれも重量部であり、以下「部」と省記する。

【００１７】硬化促進剤としてトリフェニルホスフィ
ンを１．５部、無機充填材としては、平均粒子径１４
μm 、抽出水の電気伝導度３μs ／cmの溶融シリカを７
３９部、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシランを５部、難燃剤として三酸化アン
チモンを２１部、臭素化エポキシ樹脂（エポキシ当量40
0 、軟化点65℃）を１４部、着色剤としてカ−ボンブラ
ックを２．５部、離型剤としてカルナバワックスを３部
それぞれ用いた。

【００１８】以上の配合成分の配合量を各例ごとに均一
に混合し、ロ−ル温度100 ℃のミキシングロ−ルで加
熱、溶融、混練した後、冷却し、粉砕して各半導体封止
用樹脂組成物の成形材料を得た。

【００１９】以上で得た各成形材料を用いて７５トント
ランスファー成形機に所定の金型を取付け、それぞれ金
型温度１８０℃、成形時間６０秒で試験片を成形した。

【００２０】曲げ弾性率はＪＩＳ・Ｋ6911に準じて行
い、線膨張率はディライトメーター法で行い、吸湿率は
径50mm、厚み３mmの試験片を、８５℃、８５％相対湿度
で７２時間処理する前後の試験片の重量変化率で求め
た。それぞれの結果は表２に示した。

【００２１】吸湿半田クラックは、櫛形状のアルミニウ
ム配線回路をシリコンチップ表面に配設した評価用素子
を４２アロイ製の 60QFPリードフレームに搭載したもの
を使って封止成形した60QFP 成形品１２個を試験片と
し、８５℃、８５％相対湿度で７２時間処理後、２５０
℃の半田槽に１０秒間浸漬し、外観クラック発生の有無
で検査した。結果は、クラック発生個数／全試料数で表
２に示した。

【００２２】吸湿半田後の耐湿信頼性は、前記60QFP 成
形品１２個を８５℃、８５％相対湿度で７２時間処理
後、２５０℃の半田槽に１０秒間浸漬し、さらにＰＣＴ
で２気圧下、200 時間処理した後に封止した半導体装置
のオープン不良を測定した。結果はオープン不良個数／
全試料数で表２に示した。

【００２３】表２の評価結果より、エポキシ樹脂がビ
フェニル骨格を有するエポキシ樹脂ナフタレン骨格を
有し、フェノ−ル性ＯＨ基を官能基に持つクレゾール化
合物の硬化剤、エポキシ基または、および、ハイドロ
ジエン基を有するポリオキシアルキレン変性シリコーン
と硬化性ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン重
合体、リン系の硬化促進剤、無機充填材を含有して
なる半導体封止用樹脂組成物は、成形材料での高流動性
を有し、高密着性、曲げ弾性率と線膨張率の積で考えら
れる低応力性と吸湿半田クラック性及び、吸湿半田処理
後の耐湿信頼性に優れていることが確認できた。

【００２４】

【発明の効果】本発明の半導体封止用樹脂組成物によっ
て、低応力性と耐吸湿半田クラック性及び、吸湿半田処
理後の耐湿信頼性に優れた半導体装置、電子部品を得る
ことができる。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表2 】

【手続補正書】

【提出日】平成４年８月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【化１】

───────────────────────────────────────────────────── 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 8830−4Ｊ Ｈ０１Ｌ 23/29 23/31

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次の〜の成分、エポキシ樹脂がビ
   フェニル骨格を有する下記の一般式〔１〕（式〔１〕中
   のＲは水素原子又はメチル基を示し、ｎは０〜６の整数
   を示す）のエポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有し、フ
   ェノ−ル性ＯＨ基を官能基に持つ下記の一般式〔２〕の
   クレゾール化合物の硬化剤、エポキシ基または、およ
   び、ハイドロジエン基を有するポリオキシアルキレン変
   性シリコーン：硬化性ポリオルガノシロキサンを１：９
   ９〜５０：５０の範囲からなるシリコーン重合体、リ
   ン系の硬化促進剤、無機充填材を含有してなることを
   特徴とする半導体封止用樹脂組成物。 【化１】
2. 【請求項２】 前記ビフェニル骨格を有するエポキシ樹
   脂がエポキシ樹脂中５０重量％以上含まれることを特徴
   とする請求項１記載の半導体封止用樹脂組成物。
3. 【請求項３】 前記クレゾール化合物の硬化剤が硬化剤
   中３０重量％以上含まれ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。