JPH05315472A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその組成物で封止した半導体装置 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその組成物で封止した半導体装置

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JPH05315472A
JPH05315472A JP12095792A JP12095792A JPH05315472A JP H05315472 A JPH05315472 A JP H05315472A JP 12095792 A JP12095792 A JP 12095792A JP 12095792 A JP12095792 A JP 12095792A JP H05315472 A JPH05315472 A JP H05315472A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
represented
polyethylene
epoxy
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Application number
JP12095792A
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English (en)
Inventor
Takayoshi Kashiwabara
隆貴 柏原
Hirooki Koujima
博起 幸島
Sakae Goka
栄 五箇
Tatsuo Kawada
達男 河田
Hiroshi Suzuki
宏 鈴木
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 吸湿時の半田耐熱性に優れた半導体装置及び
離型性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供
する。 【構成】 式(I)で表わされるエポキシ樹脂、式(II)
で表わされる硬化剤及び、ポリエチレンを主鎖とする離
型剤をあらかじめ樹脂中にジメチルシロキサンを主鎖と
するエポキシポリエーテルシリコーンまたは高級脂肪酸
を分散剤として分散させてなる離型剤を必須成分として
含有するエポキシ樹脂組成物。 (上記式(I)において、Rは水素基又はメチル基、n
は0〜3になるような正の整数)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は接着性に優れ、かつ離
型性に優れたエポキシ樹脂組成物及びその組成物で封止
した半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI等の半導体素子は、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。この種の樹脂封止には従来からエポキシ樹脂組成物
が使用されており良好な成績を納めている。しかしなが
ら半導体分野での技術革新によって、素子の集積度の向
上と共に、素子サイズの大型化、パッケージの小型化、
薄型化が進み、同時にパッケージの基板への取付けも表
面実装方式化する傾向にある。特に表面実装型のパッケ
ージは基板との半田付けを行う時に、パッケージ自体が
短時間のうちに200℃以上の高温に曝されることにな
る。この時パッケージ中に含有される水分は気化し、こ
こで発生する蒸気圧は樹脂と素子、リードフレーム等の
インサートとの界面において、剥離応力として働き、樹
脂とインサートの間で剥離を発生し、特に薄型のパッケ
ージにおいてはパッケージのフクレやパッケージのクラ
ックに至っていまうことになる。こうしたパッケージに
おいては、剥離やクラックの発生に伴い耐湿信頼性の低
下、あるいはパッケージのフクレによる基板実装時の半
田付け不良を発生してしまうことになる。これに対し、
従来からパッケージが吸湿しないよう防湿梱包を行った
り、吸湿したパッケージを乾燥させるため125℃/4
8Hr等の条件で半田付け作業前の乾燥処理が行われてい
るが、これらは同時に梱包費用の増加、工数の増加、工
程時間の増加といった問題につながっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これまでの半導体封止
用エポキシ樹脂組成物においては上記のような半田付け
時の耐熱性に問題があった。本発明はこのような課題に
対し、半導体封止に用いるエポキシ樹脂組成物におい
て、その硬化物の吸湿を低減し、又パッケージ内部のイ
ンサートとの密着性を向上させることによりパッケージ
インサートとの界面剥離の発生を抑制し、吸湿時の半田
耐熱性に優れた半導体装置を提供すると共に、これら半
導体素子をエポキシ樹脂組成物で封止する際に、封止用
金型と優れた離型性を有するエポキシ樹脂組成物を提供
することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明におけるエポキシ樹脂組成物は成分として、
以下の(A)〜(C)を必須成分として含有することを
特長したエポキシ樹脂組成物に関する。 (A)式(I)で示されるエポキシ樹脂
【0005】
【化3】 (上記式(I)において、Rは水素基又はメチル基、n
は0〜3になるような正の整数) (B)式(II)で示される硬化剤
【0006】
【化4】 (上記式(II)において、mは1以上の整数) (C)ポリエチレンを主鎖とする離型剤を、あらかじめ
樹脂中にジメチルシロキサンを主鎖とするポリエーテル
シリコーンまたは高級脂肪酸を分散剤として分散させて
なる離型剤。
【0007】すなわち本発明者らは、パッケージインサ
ートと封止材料であるエポキシ樹脂組成物との接着性を
向上させるために検討を進めた結果、上記(A)、
(B)を含有してなるエポキシ樹脂組成物が極めて高い
接着性を示し、同時に基板への半田付け実装時のクラッ
クの発生に対しても有効であることを見出した。又この
ような接着力を向上させたエポキシ樹脂組成物で封止用
金型を用いて半導体素子を封止しようとした場合、エポ
キシ樹脂組成物の硬化物と封止用金型との離型性が損な
われることになる。この点に対し、ポリエチレンを主鎖
とする離型剤をジメチルシロキサンを主鎖としたエポキ
シポリエーテルシリコーン、もしくは高級脂肪酸を分散
剤としてあらかじめ樹脂中に分散させて用いることで、
樹脂系の良好な接着性を損なうことなく、くり返しの封
止作業において良好な離型性が得られることを見出し、
本発明に至ったのである。
【0008】この発明に用いるエポキシ樹脂は、前述式
(I)のエポキシ樹脂と式(II)で示される硬化剤と前
述のポリエチレンを主鎖とする離型剤を、あらかじめ樹
脂中にジメチルシロキサンを主鎖とするエポキシポリエ
ーテルシリコーンまたは高級脂肪酸を分散剤として分散
させてなる離型剤とを含有して得られるものであって、
通常粉末状もしくはそれを打錠したタブレット状になっ
ている。
【0009】上記式(I)で表わされるエポキシ樹脂
は、その自体でエポキシ樹脂成分を構成してもよいし、
それ以外に1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエ
ポキシ樹脂を併用しても構わない。併用されるエポキシ
樹脂としては、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂が挙げられる。他のエポキシ樹脂を
併用する場合、上記式(I)で表わされるエポキシ樹脂
の含有率はエポキシ樹脂全体の10wt%以上であれば良
く、特に50wt%以上が好ましい。又、上記式(II)で
表される硬化剤は、それ自体で硬化剤成分を構成しても
良いし、それ以外に通常用いられる硬化剤を併用しても
構わない。このような硬化剤としては、フェノールノボ
ラック樹脂、ビスフェノールA等が挙げられる。他の硬
化剤と併用する場合、上記式(II)で表わされる硬化剤
の含有率は硬化剤全体の10wt%以上であれば良く、特
に50wt%以上が好ましい。これらエポキシ樹脂と硬化
剤の添加量比はエポキシ基1当量に対し、硬化剤のフェ
ノール基0.8〜1.2当量となるように添加すること
が好ましい。上記ポリエチレンを主鎖とする離型剤は下
記一般式で表わされるものであって、
【0010】
【化5】 そのポリエチレン主鎖となる骨格は直鎖もしくは分岐型
であって分子量が1500〜10000酸価で10〜7
0、ケン化価で10〜120、滴点で100〜130℃
となるようなものが好ましい。分散剤として用いるジメ
チルシロキサンを主鎖としたポリエーテルシリコーンは
下記一般式で表わされるものである。
【0011】
【化6】 又、分散剤として用いられる高級脂肪酸としてはモンタ
ン酸、ステアリン酸等が挙げられる。上記ポリエチレン
の分散媒として用いられる樹脂は上記エポキシ樹脂組成
物に含有される樹脂であれば特に制限されるものではな
いが、好適には上記式(II)で表わされる硬化剤もしく
はフェノールノボラックを用いる。樹脂中に予め上記分
散剤を用いて分散させた離型剤の添加量は含有されるポ
リエチレン量として、合計のエポキシ樹脂100重量部
に対して0.01〜5重量部になるように添加すること
が好ましく、さらに好適には0.1〜2重量部である。
すなわち上記ポリエチレンの添加量が0.01部以下で
あれば充分な離型性を得ることができず、逆に5部を超
えると接着性の大幅な低下が見られるからである。
【0012】又、この発明に用いられるエポキシ樹脂組
成物には必要に応じて硬化促進剤、無機充填材等を加え
ることができる。又(C)成分の他に、従来から用いて
いる高級脂肪酸系離型剤を併用しても構わない。上記硬
化促進剤としては、トリフェニルホスフィン、ビアザビ
シクロ(2,4,6)ウンデセン−7等が挙げられ、無
機質充填材としては、シリカ、窒化ケイ素、アルミナ等
が挙げられる。
【0013】この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、
上記原料を各々適宜配合し、この配合物をミキシングロ
ール機等の混練機にかけ混練して、半溶融状の樹脂組成
物とし、これを室温に冷却した後、公知の手段によって
破砕し、必要に応じて打錠するという一連の工程により
目的とするエポキシ樹脂組成物を得ることができる。こ
のようなエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の封
止は、特に限定するものではなく、通常の方法、例えば
トランスファ成形等の公知の成形方法によって行うこと
ができる。このようにして得られる半導体装置は、イン
サートと封止材料の界面における接着性が極めて優れて
おり、半導体装置の吸湿半田時の水蒸気圧によっても界
面剥離を生じにくく、故に吸湿半田時の耐クラック性に
優れている。又同時に上記トランスファ成形等における
成形時においても金型に貼り付くことなく優れた離型性
を有している。
【0014】
【実施例】まず実施例に先立って、下記方法に従ってポ
リエチレンを主鎖とする離型剤をジメチルシロキサンを
主鎖とするポリエーテルシリコーン、又は脂肪酸を分散
剤として樹脂中に分散させた樹脂粉末を作成した。
【0015】<ジメチルシロキサン主鎖のエポキシポリ
エーテルシリコーンを分散剤としたポリエチレンと樹脂
の溶融混合物の作成>軟化点80℃のフェノールノボラ
ック樹脂300gと分子量5000、ポリエチレン主鎖
分枝型、酸価17、ケン化価37、滴点105℃の酸化
型ポリエチレン50g、上記エポキシポリエーテルシリ
コーン0.1gを混合し、これを130〜150℃に加
熱して溶融し、均一な溶融混合物を作成した。さらに上
記溶融混合物を冷却したのち粉砕してポリエチレンを含
有する溶融混合物を得た。(以下粉末Aと称す)
【0016】<脂肪酸分散剤としてモンタン酸を用いた
ポリエチレンと樹脂の溶融混合物の作成>軟化点80℃
のフェノールノボラック樹脂300gと分子量500
0、ポリエチレン主鎖分枝型、酸価17、ケン化価3
7、滴点105℃の酸化型ポリエチレン50g、モンタ
ン酸1gを混合し、これを130〜150℃に加熱して
溶融し、均一な溶融混合物を作成した。さらに上記溶融
混合物を冷却したのち粉砕してポリエチレンを含有する
溶融混合物を得た。(以下粉末Bと称す)
【0017】実施例1〜4、比較例1〜4 まず表1に示す各種の素材を用いエポキシ樹脂組成物を
作成した。各素材を予備混合(ドライブレンド)した
後、二軸ロール(ロール表面温度約80℃)で約10分
間混練し、冷却後、粉砕機で粉砕し、パウダ状のエポキ
シ樹脂組成物を得た。このエポキシ樹脂組成物を用い、
トランスファプレスで厚さ約0.03mmのアルミホイル
上に幅約1cmの成形品を175℃、1.5分間、70kg
f/mm2 の条件で成形し、175℃、6時間のアフタキュ
アを行う。上記成形品のアルミホイルをピール試験する
ことによってアルミニウム接着力を求めた。その結果を
表2に示す。又、このエポキシ樹脂組成物を用いて半導
体素子をトランスファプレスで同様の条件で成形し成形
品の離型性を確認した。その結果を表2に示す。さらに
成形品に175℃、6時間のアフタキュアを行い半導体
装置を得た。この半導体装置は、QFP54ピンのパッ
ケージ(外形寸法20×14×2.0mm )であり、リー
ドフレームは42アロイ材で6×6mmのチップサイズを
有するものである。このようにして得られた半導体装置
について、85℃、85%のRHの条件下で所定の時間
吸湿させた後、215℃、90秒の処理を行った時のパ
ッケージクラック発生率を求めた。その結果を表2に示
す。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明は、前記式(I)
で表わされるエポキシ樹脂、式(II)で表わされる硬化
剤及び、ポリエチレンを主鎖とする離型剤を、あらかじ
め樹脂中にジメチルシロキサンを主鎖とするエポキシポ
リエーテルシリコーンもしくは高級脂肪酸を分散剤とし
て分散させたことを特徴とする離型剤を含むエポキシ樹
脂組成物であり、かかる組成物を用いて半導体素子を樹
脂封止することにより、パッケージのインサートと樹脂
の密着性に優れているため吸湿した状態での半田実装に
おいてもパッケージクラックが発生することはない。
又、上記離型剤の作用により、樹脂系の優れた密着性を
損なうことなく、且つ半導体素子の樹脂封止作業におい
ても封止用金型と成形品の界面において優れた離型性を
有しおり、良好な封止作業性を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のエポキシ樹脂組成物で封止された半導体
装置のアフタキュア後での略断面図。
【図2】図1の半導体装置の吸湿後半田耐熱処理により
パッケージクラックを生じた状態での略断面図。
【符号の説明】
1 タブ 2 チップ 3 リードフレーム 4 ワイヤー 5 樹脂 6 クラック 7 タブ浦側と樹脂との剥離
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 C08G 59/62 NJS 8416−4J C08K 3/00 NKT 7242−4J C08L 63/00 NKB 8830−4J (72)発明者 河田 達男 茨城県結城市大字鹿窪1772−1 日立化成 工業株式会社南結城工場内 (72)発明者 鈴木 宏 茨城県結城市大字鹿窪1772−1 日立化成 工業株式会社南結城工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の(A)〜(C)に示す成分を必須
    成分として含有してなる半導体封止用エポキシ樹脂組成
    物。 (A)式(I)で示されるエポキシ樹脂 【化1】 (上記式(I)において、Rは水素基又はメチル基、n
    は0〜3になるような正の整数) (B)式(II)で示される硬化剤 【化2】 (上記式(II)において、mは1以上の整数) (C)ポリエチレンを主鎖とする離型剤を、あらかじめ
    樹脂中にジメチルシロキサンを主鎖とするエポキシポリ
    エーテルシリコーンまたは高級脂肪酸を分散剤として分
    散させてなる離型剤。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のエポキシ樹脂組成物で封
    止した半導体装置において、無機質充填剤を30〜95
    wt%含有してなるエポキシ樹脂組成物で封止した半導体
    装置。
JP12095792A 1992-05-14 1992-05-14 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその組成物で封止した半導体装置 Pending JPH05315472A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6134428A (en) * 1995-11-06 2000-10-17 Seiko Epson Corporation Wrist mounted communicator
JP2005314565A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2006182913A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Hitachi Chem Co Ltd 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置
JP2008201906A (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Nitto Denko Corp 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置
US7741388B2 (en) 2004-11-02 2010-06-22 Sumitomo Bakelite Company, Ltd. Epoxy resin composition and semiconductor device

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