JPH05230175A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置

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JPH05230175A
JPH05230175A JP7294192A JP7294192A JPH05230175A JP H05230175 A JPH05230175 A JP H05230175A JP 7294192 A JP7294192 A JP 7294192A JP 7294192 A JP7294192 A JP 7294192A JP H05230175 A JPH05230175 A JP H05230175A
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JP
Japan
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epoxy resin
semiconductor
resin composition
inorganic filler
group
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Pending
Application number
JP7294192A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Sawai
和弘 沢井
Koichi Ibuki
浩一 伊吹
Hideo Shimakura
英夫 島倉
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Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、(A)連鎖結合のメチレン基の水
素原子をグリシジルオキシアリル基で置換したノボラッ
ク型エポキシ樹脂、(B)テルペン骨格を有するフェノ
ール樹脂および(C)無機質充填剤を必須成分とし、樹
脂組成物に対して前記(C)無機質充填剤を25〜90重量
%含有してなることを特徴とするエポキシ樹脂組成物で
あり、またこのエポキシ樹脂組成物の硬化物で、半導体
チップが封止されてなることを特徴とする半導体封止装
置である。 【効果】 本発明によれば、樹脂組成物の吸湿量が少な
く、半導体装置の耐湿性、半田耐熱性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐湿性、半田耐熱性に
優れたエポキシ樹脂組成物およびその組成物によって半
導体チップを封止した半導体封止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の分野において、
高集積化、高信頼性化の技術開発と同時に半導体装置の
実装工程の自動化が推進されている。例えば、フラット
パッケージ型の半導体装置を回路基板に取り付ける場合
に、従来リードピン毎に半田付けを行っていたが、最近
では半田浸漬方式や半田リフロー方式が採用されてい
る。
【0003】従来のノボラック型エポキシ樹脂等のエポ
キシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂及びシリカ粉末
からなる樹脂組成物によって封止した半導体装置は、装
置全体の半田浴浸漬を行うと耐湿性が低下するという欠
点があった。特に吸湿した半導体装置を浸漬すると、封
止樹脂と半導体チップ、あるいは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、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。
【0004】
【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、吸湿の影響が少な
く、特に半田浴浸漬後の耐湿性、半田耐熱性に優れ、封
止樹脂と半導体チップあるいは封止樹脂とリードフレー
ムとの剥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
く、長期信頼性を保証できるエポキシ樹脂組成物および
半導体封止装置を提供しようとするものである。
【0005】
【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、特定のエポキ
シ樹脂および特定のフェノール樹脂を用いることによっ
て、耐湿性、半田耐熱性に優れた樹脂組成物が得られる
ことを見いだし、本発明を完成したものである。
【0006】即ち、本発明は、(A)次の一般式で示さ
れるエポキシ樹脂、
【0007】
【化3】 (但し、式中R1 はCj 2j+1基を、R2 はCk 2k+1
基を、R3 はCl 2l+1基を、R4 はCm 2m+1基をそ
れぞれ表し、各基におけるj 、k 、l 、m 並びにn は 0
又は 1以上の整数を示す) (B)テルペン骨格を有するフェノール樹脂および (C)無機質充填剤 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記(C)無機質
充填剤を25〜90重量%含有してなることを特徴とするエ
ポキシ樹脂組成物である。またこのエポキシ樹脂組成物
の硬化物で、半導体チップが封止されてなることを特徴
とする半導体封止装置である。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。
【0009】本発明に用いる(A)エポキシ樹脂として
は、前記の式で示されるものが使用され、その分子量等
に特に制限されることなく使用することができる。具体
的な化合物として、例えば
【0010】
【化4】
【0011】
【化5】
【0012】
【化6】 等が挙げられ、これらは単独または 2種以上混合して使
用することができる。また、これらのエポキシ樹脂に、
ノボラック型エポキシ樹脂やエピビス系エポキシ樹脂を
併用することができる。
【0013】本発明に用いる(B)テルペン骨格を有す
るフェノール樹脂とは、置換若しくは非置換のフェノー
ル類又は置換若しくは非置換のナフトール類を、パラメ
ンタンの1 位及び8 位に結合させたテルペン骨格を有す
るポリフェノールを、ホルムアルデヒド或いはパラホル
ムアルデヒドとともに反応させて得られるフェノール樹
脂と定義されるものであり、具体的な化合物として、例
えば
【0014】
【化7】 (但し、式中n は 0又は 1以上の整数を表す)等が挙げ
られ、これらは単独又は 2種以上混合して使用すること
ができる。また、この樹脂に、フェノール、アルキルフ
ェノール等のフェノール類と、ホルムアルデヒド或いは
パラホルムアルデヒド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を混合して使
用することができる。
【0015】本発明に用いる(C)無機質充填剤として
は、一般に使用されているもの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
シリカ粉末が好ましく使用することができる。平均粒径
が30μm を超えると耐湿性および成形性が悪く好ましく
ない。無機質充填剤の配合割合は、樹脂組成物に対して
25〜90重量%の割合で含有することが望ましい。その割
合が25重量%未満では、樹脂組成物の吸湿性が大きく、
半田浸漬後の耐湿性に劣り、また、90重量%を超えると
極端に流動性が悪くなり、成形性に劣り好ましくない。
【0016】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
特定のエポキシ樹脂、テルペン骨格を有するフェノール
樹脂および無機質充填剤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、酸アミド類、エステル類、パラフィン類等の離型
剤、塩素化パラフィン、ブロムトルエン、ヘキサブロム
ベンゼン、三酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラ
ック、ベンガラ等の着色剤、シランカップリング剤、種
々の硬化促進剤、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。
【0017】本発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料と
して調製する場合の一般的な方法としては、前述した特
定のエポキシ樹脂、テルペン骨格を有するフェノール樹
脂、無機質充填剤、その他を所定の組成比に選択した原
料成分を配合し、ミキサー等によって十分均一に混合し
た後、さら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ができる。こうして
得られた成形材料は、半導体装置をはじめとする電子部
品あるいは電気部品の封止、被覆、絶縁等に適用すれ
ば、優れた特性と信頼性を付与させることができる。
【0018】本発明の半導体封止装置は、上述した成形
材料を用いて、半導体チップを封止することにより容易
に製造することができる。封止を行う半導体チップとし
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
はない。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。成形材料は封止の際に加熱し
て硬化させ、最終的にはこの硬化物によって封止された
半導体封止装置が得られる。加熱による硬化は、150 ℃
以上に加熱して硬化させることが望ましい。
【0019】
【作用】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した特定
のエポキシ樹脂及びテルペン骨格を有するフェノール樹
脂を用いたことによって、樹脂組成物のガラス転移温度
が上昇し、熱機械的特性と低応力性が向上し、半田浸
漬、半田リフロー後の樹脂クラックの発生がなくなり、
耐湿劣化が少なくなるものである。
【0020】
【実施例】次に本発明を実施例によって説明するが、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。以下の実施例及び比較例において「%」とは「重量
%」を意味する。
【0021】実施例1 化8に示したエポキシ樹脂17%および
【0022】
【化8】 化9に示すテルペン骨格を有するフェノール樹脂 8%、
【0023】
【化9】 シリカ粉末74%、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%を常温で混合
し、さらに90〜95℃で混練してこれを冷却粉砕して成形
材料を製造した。
【0024】実施例2 実施例1で用いた化8のエポキシ樹脂18%および化9の
テルペン骨格を有するフェノール樹脂 3.5%、さらに化
10に示したフェノール樹脂 3.5%、
【0025】
【化10】 シリカ粉末74%、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%を常温で混合
し、さらに90〜95℃で混練してこれを冷却粉砕して成形
材料を製造した。
【0026】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%に、ノ
ボラック型フェノール樹脂 8%、シリカ粉末74%、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%を混合し、実施例1と同様にして成
形材料を製造した。
【0027】比較例2 実施例1に用いた化8のエポキシ樹脂18%、ノボラック
型フェノール樹脂 7%、シリカ粉末74%、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%を混合し、実施例1と同様にして成形材料
を製造した。
【0028】実施例1〜2及び比較例1〜2で製造した
成形材料を用いて、170 ℃に加熱した金型内にトランス
ファー注入し、硬化させて半導体素子を封止して半導体
封止装置を製造した。これらの半導体封止装置につい
て、諸試験を行ったのでその結果を表1に示したが、本
発明のエポキシ樹脂組成物及び半導体封止装置は、耐湿
性、半田耐熱性に優れており、本発明の顕著な効果を確
認することができた。
【0029】
【表1】 *1 :トランスファー成形によって直径50mm、厚さ3 mm
の成形品を作り、これを127℃, 2.5気圧の飽和水蒸気
中に24時間放置し、増加した重量によって測定した。 *2 :吸水率の場合と同様な成形品を作り、 175℃で 8
時間の後硬化を行い、適当な大きさの試験片とし、熱機
械分析装置を用いて測定した。 *3 :JIS−K−6911に準じて試験した。 *4 :成形材料を用いて、 2本のアルミニウム配線を有
するシリコン製チップを、通常の42アロイフレームに接
着し、175 ℃で 2分間トランスファー成形した後、175
℃で 8時間の後硬化を行った。こうして得た成形品を予
め、40℃,95%RH, 100時間の吸湿処理した後、250
℃の半田浴に10秒間浸漬した。その後、127 ℃,2.5 気
圧の飽和水蒸気中で耐湿試験を行い、アルミニウム腐食
による50%断線(不良発生)の起こる時間を評価した。 *5 : 8×8 mmダミーチップをQFP(14×14×1.4 m
m)パッケージに納め、成形材料を用いて、175 ℃で 2
分間トランスファー成形した後、175 ℃で 8時間の後硬
化を行った。こうして製造した半導体封止装置を85℃,
85%,24時間の吸湿処理をした後、240 ℃の半田浴に 1
分間浸漬した。その後、実体顕微鏡でパッケージ表面を
観察し、外部樹脂クラックの発生の有無を評価した。
【0030】
【発明の効果】以上の説明及び表1から明らかなよう
に、本発明のエポキシ樹脂組成物及び半導体封止装置
は、耐湿性、半田耐熱性に優れ、吸湿による影響が少な
く、電極の腐食による断線や水分によるリーク電流の発
生等を著しく低減することができ、しかも長時間にわた
って信頼性を保証することができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 H01L 23/31 // B29K 63:00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)次の一般式で示されるエポキシ樹
    脂、 【化1】 (但し、式中R1 はCj 2j+1基を、R2 はCk 2k+1
    基を、R3 はCl 2l+1基を、R4 はCm 2m+1基をそ
    れぞれ表し、各基におけるj 、k 、l 、m 並びにn は 0
    又は 1以上の整数を示す) (B)テルペン骨格を有するフェノール樹脂および (C)無機質充填剤 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記(C)無機質
    充填剤を25〜90重量%含有してなることを特徴とするエ
    ポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 (A)次の一般式で示されるエポキシ樹
    脂、 【化2】 (但し、式中R1 はCj 2j+1基を、R2 はCk 2k+1
    基を、R3 はCl 2l+1基を、R4 はCm 2m+1基をそ
    れぞれ表し、各基におけるj 、k 、l 、m 並びにn は 0
    又は 1以上の整数を示す) (B)テルペン骨格を有するフェノール樹脂および (C)無機質充填剤 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記(C)無機質
    充填剤を25〜90重量%含有したエポキシ樹脂組成物の硬
    化物で、半導体チップが封止されてなることを特徴とす
    る半導体封止装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08134175A (ja) * 1994-11-08 1996-05-28 Asahi Denka Kogyo Kk エポキシ樹脂組成物
WO2014136509A1 (ja) * 2013-03-08 2014-09-12 アピックヤマダ株式会社 樹脂モールド金型、樹脂モールド装置、樹脂モールド方法、および樹脂モールド金型の評価方法

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