JPH06107771A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
半導体封止用エポキシ樹脂組成物Info
- Publication number
- JPH06107771A JPH06107771A JP4256808A JP25680892A JPH06107771A JP H06107771 A JPH06107771 A JP H06107771A JP 4256808 A JP4256808 A JP 4256808A JP 25680892 A JP25680892 A JP 25680892A JP H06107771 A JPH06107771 A JP H06107771A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- epoxy resin
- curing agent
- formula
- solder
- resin composition
- Prior art date
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- Pending
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 3,3′,5,5′−テトラメチル−4,
4′−ジヒドロキシビフェニルグリシジルエーテルを総
エポキシ樹脂中に30〜100重量%含むエポキシ樹脂
と下式のナフトール樹脂硬化剤を総硬化剤中に30〜1
00重量%含む硬化剤、溶融シリカ及びトリフェニルホ
スフィンからなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】 【効果】 半田付け工程による急激な温度変化による熱
ストレスを受けたときの耐クラック性に非常に優れ、か
つ耐湿性にも優れている。
4′−ジヒドロキシビフェニルグリシジルエーテルを総
エポキシ樹脂中に30〜100重量%含むエポキシ樹脂
と下式のナフトール樹脂硬化剤を総硬化剤中に30〜1
00重量%含む硬化剤、溶融シリカ及びトリフェニルホ
スフィンからなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】 【効果】 半田付け工程による急激な温度変化による熱
ストレスを受けたときの耐クラック性に非常に優れ、か
つ耐湿性にも優れている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの表面
実装化における耐半田ストレス性に優れた半導体封止用
エポキシ樹脂組成物に関するものである。
実装化における耐半田ストレス性に優れた半導体封止用
エポキシ樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスター、集
積回路などの電子部品は熱硬化性樹脂で封止されている
が、特に集積回路では耐熱性、耐湿性に優れたO−クレ
ゾールノボラックエポキシ樹脂をノボラック型フェノー
ル樹脂で硬化させるエポキシ樹脂が用いられている。し
かし近年、集積回路の高集積化に伴いチップの大型化、
パッケージの軽薄短小化が進み、実装法の表面実装化が
進んできた。即ち大型チップを小型で薄いパッケージに
封入することになり、応力によるクラック発生、それに
伴う耐湿性の低下などの問題が大きくクローズアップさ
れてきている。特に半田付け工程において急激に200
℃以上の高温にさらされることによりパッケージの割れ
や樹脂とチップの剥離により耐湿性が劣化してしまうと
いった問題がでてきている。
積回路などの電子部品は熱硬化性樹脂で封止されている
が、特に集積回路では耐熱性、耐湿性に優れたO−クレ
ゾールノボラックエポキシ樹脂をノボラック型フェノー
ル樹脂で硬化させるエポキシ樹脂が用いられている。し
かし近年、集積回路の高集積化に伴いチップの大型化、
パッケージの軽薄短小化が進み、実装法の表面実装化が
進んできた。即ち大型チップを小型で薄いパッケージに
封入することになり、応力によるクラック発生、それに
伴う耐湿性の低下などの問題が大きくクローズアップさ
れてきている。特に半田付け工程において急激に200
℃以上の高温にさらされることによりパッケージの割れ
や樹脂とチップの剥離により耐湿性が劣化してしまうと
いった問題がでてきている。
【0003】そのため、耐半田ストレス性、耐湿性に優
れた封止用樹脂組成物の開発が望まれている。これらの
問題を解決するために半田付け時の熱衝撃を緩和する目
的で、熱可塑性オリゴマーの添加(特開昭62−115
849号公報)や各種シリコーン化合物の添加(特開昭
62−11585号公報、62−116654号公報、
62−128162号公報)、更にはシリコーン変性
(特開昭62−136860号公報)などの手法で対処
しているがいずれも半田付け時にパッケージにクラック
が生じてしまい信頼性の優れた半導体封止用エポキシ樹
脂組成物を得るまでには至らなかった。一方、耐半田ス
トレス性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組成物を得るため
に、樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の使用(特開昭
62−168620号公報)等より耐熱性の向上が検討
されてきたが、特に200〜300℃のような高温にさ
らされた場合においては耐半田ストレス性が不十分であ
った。
れた封止用樹脂組成物の開発が望まれている。これらの
問題を解決するために半田付け時の熱衝撃を緩和する目
的で、熱可塑性オリゴマーの添加(特開昭62−115
849号公報)や各種シリコーン化合物の添加(特開昭
62−11585号公報、62−116654号公報、
62−128162号公報)、更にはシリコーン変性
(特開昭62−136860号公報)などの手法で対処
しているがいずれも半田付け時にパッケージにクラック
が生じてしまい信頼性の優れた半導体封止用エポキシ樹
脂組成物を得るまでには至らなかった。一方、耐半田ス
トレス性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組成物を得るため
に、樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の使用(特開昭
62−168620号公報)等より耐熱性の向上が検討
されてきたが、特に200〜300℃のような高温にさ
らされた場合においては耐半田ストレス性が不十分であ
った。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に対して耐半田ストレス性及び耐湿性に優れた半導
体封止用樹脂組成物を提供するものである。
問題に対して耐半田ストレス性及び耐湿性に優れた半導
体封止用樹脂組成物を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題を解決するために鋭意研究を進め、次の組成の樹脂
組成物を見いだした。即ち、本発明は、(A)エポキシ
樹脂として、(1)の構造式で示されるエポキシ樹脂を
総エポキシ量に対して30〜100重量%含むエポキシ
樹脂、
問題を解決するために鋭意研究を進め、次の組成の樹脂
組成物を見いだした。即ち、本発明は、(A)エポキシ
樹脂として、(1)の構造式で示されるエポキシ樹脂を
総エポキシ量に対して30〜100重量%含むエポキシ
樹脂、
【0006】
【化3】
【0007】(B)式(2)で示される構造のナフトー
ル樹脂硬化剤を総硬化剤量に対して30〜100重量%
含む硬化剤、
ル樹脂硬化剤を総硬化剤量に対して30〜100重量%
含む硬化剤、
【0008】
【化4】
【0009】(C)無機充填材および(D)硬化促進剤
を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物であ
る。
を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物であ
る。
【0010】本発明において用いられる式(1)で示さ
れる構造のビフェニル型エポキシ化合物は従来のエポキ
シ樹脂に比べて非常に低い粘度を有する。そのため、充
填材の含有量を大幅に増加させることが可能であり、樹
脂組成物の衝撃強度を向上させ、耐半田ストレス性に優
れた特性を示している。このエポキシ樹脂の使用量はこ
れを調節することにより耐半田ストレス性を向上させる
ことができる。耐半田ストレス性の効果を出すためには
式(1)で示されるビフェニル型エポキシ樹脂を総エポ
キシ量に対して30重量%以上更に好ましくは50重量
%以上の使用が望ましい。30重量%未満だと十分な強
度が得られず耐半田ストレス性の向上が望めない。更に
式(1)中のR1、R2、R3、R4はメチル基または水素
原子、R5、R6、R7、R8は水素原子が望ましい。
れる構造のビフェニル型エポキシ化合物は従来のエポキ
シ樹脂に比べて非常に低い粘度を有する。そのため、充
填材の含有量を大幅に増加させることが可能であり、樹
脂組成物の衝撃強度を向上させ、耐半田ストレス性に優
れた特性を示している。このエポキシ樹脂の使用量はこ
れを調節することにより耐半田ストレス性を向上させる
ことができる。耐半田ストレス性の効果を出すためには
式(1)で示されるビフェニル型エポキシ樹脂を総エポ
キシ量に対して30重量%以上更に好ましくは50重量
%以上の使用が望ましい。30重量%未満だと十分な強
度が得られず耐半田ストレス性の向上が望めない。更に
式(1)中のR1、R2、R3、R4はメチル基または水素
原子、R5、R6、R7、R8は水素原子が望ましい。
【0011】併用するエポキシ樹脂にはエポキシ基を有
するポリマー全般を用いることができる。例えばクレゾ
ールノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラックエ
ポキシ樹脂、ナフタレンエポキシ樹脂、3官能エポキシ
樹脂などが挙げられる。
するポリマー全般を用いることができる。例えばクレゾ
ールノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラックエ
ポキシ樹脂、ナフタレンエポキシ樹脂、3官能エポキシ
樹脂などが挙げられる。
【0012】式(2)の分子構造で示される硬化剤の使
用は従来のフェノールノボラック樹脂硬化剤の使用と比
べると半田処理温度周辺での弾性率の低下とリードフレ
ーム及びチップとの密着力を向上させ、また分子内にナ
フタレン構造が導入されていることから、低熱膨張化及
び低吸水化を図ることができる。従って半田付け時の熱
衝撃に対して、発生応力の低下とそれに伴うチップとの
密着不良の防止に有効である。このようなナフトール樹
脂硬化剤の使用量はこれを調整することにより耐半田ス
トレス性を最大限に引き出すことができる。耐半田スト
レス性の効果を引き出すためには式(2)で示されるナ
フトール樹脂硬化剤を総硬化剤量に対して30重量%以
上、更に好ましくは50重量%以上の使用が望ましい。
使用が30重量%未満だと低吸水性、低弾性及びリード
フレーム、チップとの密着力が不十分で耐半田ストレス
性の向上が望めない。更に式中のnの値は1〜5が望ま
しく、6以上だとトランスファー成形時の流動性が低下
する。
用は従来のフェノールノボラック樹脂硬化剤の使用と比
べると半田処理温度周辺での弾性率の低下とリードフレ
ーム及びチップとの密着力を向上させ、また分子内にナ
フタレン構造が導入されていることから、低熱膨張化及
び低吸水化を図ることができる。従って半田付け時の熱
衝撃に対して、発生応力の低下とそれに伴うチップとの
密着不良の防止に有効である。このようなナフトール樹
脂硬化剤の使用量はこれを調整することにより耐半田ス
トレス性を最大限に引き出すことができる。耐半田スト
レス性の効果を引き出すためには式(2)で示されるナ
フトール樹脂硬化剤を総硬化剤量に対して30重量%以
上、更に好ましくは50重量%以上の使用が望ましい。
使用が30重量%未満だと低吸水性、低弾性及びリード
フレーム、チップとの密着力が不十分で耐半田ストレス
性の向上が望めない。更に式中のnの値は1〜5が望ま
しく、6以上だとトランスファー成形時の流動性が低下
する。
【0013】併用する硬化剤にはフェノール性水酸基を
有するポリマー全般を用いることができる。例えばフェ
ノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジ
シクロペンタジエン変性フェノール樹脂、ジシクロペン
タジエン変性フェノール樹脂とフェノールノボラック及
びクレゾールノボラック樹脂との共重合物、パラキシレ
ン変性フェノール樹脂等を用いることができる。
有するポリマー全般を用いることができる。例えばフェ
ノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジ
シクロペンタジエン変性フェノール樹脂、ジシクロペン
タジエン変性フェノール樹脂とフェノールノボラック及
びクレゾールノボラック樹脂との共重合物、パラキシレ
ン変性フェノール樹脂等を用いることができる。
【0014】本発明で用いる無機充填材としては、溶融
シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、2次凝
集シリカ粉末、多孔質シリカ粉末、2次凝集シリカ粉末
または多孔質シリカ粉末を粉砕したシリカ粉末、アルミ
ナ等が挙げられ、特に溶融シリカ粉末、球状シリカ粉
末、及び溶融シリカ粉末と球状シリカ粉末との混合物が
好ましい。また無機充填材の配合量としては耐半田スト
レス性と成形性のバランスから総組成物量に対して70
から90重量%が好ましい。
シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、2次凝
集シリカ粉末、多孔質シリカ粉末、2次凝集シリカ粉末
または多孔質シリカ粉末を粉砕したシリカ粉末、アルミ
ナ等が挙げられ、特に溶融シリカ粉末、球状シリカ粉
末、及び溶融シリカ粉末と球状シリカ粉末との混合物が
好ましい。また無機充填材の配合量としては耐半田スト
レス性と成形性のバランスから総組成物量に対して70
から90重量%が好ましい。
【0015】本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ
基と水酸基との反応を促進するものであればよく、一般
に封止用材料に使用されているものを広く使用すること
ができ、例えばジアザシクロウンデセン(DBU)、ト
リフェニルホスフィン(TPP)、ジメチルベンジルア
ミン(BDMA)、2メチルイミダゾール(2MZ)等
を単独もしくは2種以上混合して用いることができる。
基と水酸基との反応を促進するものであればよく、一般
に封止用材料に使用されているものを広く使用すること
ができ、例えばジアザシクロウンデセン(DBU)、ト
リフェニルホスフィン(TPP)、ジメチルベンジルア
ミン(BDMA)、2メチルイミダゾール(2MZ)等
を単独もしくは2種以上混合して用いることができる。
【0016】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物はエポ
キシ樹脂、硬化剤、無機充填材及び硬化促進剤を必須成
分とするが、これ以外に必要に応じてシランカップリン
グ剤、ブロム化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、ヘキ
サブロムベンゼン等の難燃化剤、カーボンブラック、ベ
ンガラなどの着色剤、天然ワックス、合成ワックス等の
ワックス、シリコーンオイル、ゴム等の低応力剤等の種
々の添加剤を適宜配合しても良い。
キシ樹脂、硬化剤、無機充填材及び硬化促進剤を必須成
分とするが、これ以外に必要に応じてシランカップリン
グ剤、ブロム化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、ヘキ
サブロムベンゼン等の難燃化剤、カーボンブラック、ベ
ンガラなどの着色剤、天然ワックス、合成ワックス等の
ワックス、シリコーンオイル、ゴム等の低応力剤等の種
々の添加剤を適宜配合しても良い。
【0017】本発明の封止用エポキシ樹脂を成形材料と
して製造するには、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填
材、硬化促進剤、その他の添加剤をミキサーなどにより
均一に混合した後、更に熱ロールまたはニーダーなどで
溶融混練し、冷却後粉砕して成形材料とすることができ
る。これらの成形材料は電子部品あるいは電気部品の封
止、被覆、絶縁などに適用することができる。
して製造するには、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填
材、硬化促進剤、その他の添加剤をミキサーなどにより
均一に混合した後、更に熱ロールまたはニーダーなどで
溶融混練し、冷却後粉砕して成形材料とすることができ
る。これらの成形材料は電子部品あるいは電気部品の封
止、被覆、絶縁などに適用することができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例にて具体的に説明す
る。 実施例1 式(3)で示されるエポキシ樹脂(エポキシ当量185、融点104℃) 46重量部
る。 実施例1 式(3)で示されるエポキシ樹脂(エポキシ当量185、融点104℃) 46重量部
【0019】
【化5】
【0020】 式(2)で示されるナフトール樹脂硬化剤(軟化点104℃、水酸基当量15 0) 37重量部 溶融シリカ粉末 332重量部 トリフェニルホスフィン 0.8重量部 カーボンブラック 2.1重量部 カルナバワックス 2.1重量部 を、ミキサーで常温で混合し、70〜100℃で2軸ロ
ールにより混練し、冷却後粉砕し成形材料とした。得ら
れた成形材料を、タブレット化し、低圧トランスファー
成形機にて175℃、70kg/cm2、120秒の条件で
半田クラック試験用として6×6mmのチップを13.9
×13.9×2.0mmのパッケージに封止し、又半田耐
湿試験用として3×6mmのチップを7.2×11.5×
2.0mmのパッケージに封止した。封止したテスト用素
子について下記の半田クラック試験及び半田耐湿性試験
を行った。 半田クラック試験:封止したテスト用素子を85℃、8
5%RHの環境下で24時間、72時間処理後、260
℃の半田槽に10秒間浸漬した。浸漬後、顕微鏡で外観
観察しクラックを確認した。 半田耐湿性試験:封止したテスト用素子を85℃、85
%RHの環境下で72時間処理後、260℃の半田槽に
10秒間浸漬した。浸漬後プレッシャークッカー試験
(125℃、100%RH)を行い回路のオープン不良
数を測定した。 試験結果を表1に示す。
ールにより混練し、冷却後粉砕し成形材料とした。得ら
れた成形材料を、タブレット化し、低圧トランスファー
成形機にて175℃、70kg/cm2、120秒の条件で
半田クラック試験用として6×6mmのチップを13.9
×13.9×2.0mmのパッケージに封止し、又半田耐
湿試験用として3×6mmのチップを7.2×11.5×
2.0mmのパッケージに封止した。封止したテスト用素
子について下記の半田クラック試験及び半田耐湿性試験
を行った。 半田クラック試験:封止したテスト用素子を85℃、8
5%RHの環境下で24時間、72時間処理後、260
℃の半田槽に10秒間浸漬した。浸漬後、顕微鏡で外観
観察しクラックを確認した。 半田耐湿性試験:封止したテスト用素子を85℃、85
%RHの環境下で72時間処理後、260℃の半田槽に
10秒間浸漬した。浸漬後プレッシャークッカー試験
(125℃、100%RH)を行い回路のオープン不良
数を測定した。 試験結果を表1に示す。
【0021】実施例2〜5 表1の処方に従って配合し、実施例1と同様にして成形
材料を得た。得られた成形材料を用いて成形後上記の半
田クラック試験、半田耐湿性試験を行った。 比較例1〜2 表1の処方に従って配合し、実施例1と同様にして成形
材料を得た。得られた成形材料を用いて成形後上記の半
田クラック試験、半田耐湿性試験を行った。
材料を得た。得られた成形材料を用いて成形後上記の半
田クラック試験、半田耐湿性試験を行った。 比較例1〜2 表1の処方に従って配合し、実施例1と同様にして成形
材料を得た。得られた成形材料を用いて成形後上記の半
田クラック試験、半田耐湿性試験を行った。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】本発明に従うと従来技術では得ることの
できなかった耐半田ストレス性を有するエポキシ樹脂組
成物を得ることができるので、半田付け工程による急激
な温度変化による熱ストレスを受けたときの耐クラック
性に非常に優れ、更に耐湿性が良好なことから電子、電
気部品の封止用、被覆用、絶縁用に用いた場合、特に表
面実装パッケージに搭載された高集積大型チップICに
おいて非常に信頼性を必要とする製品について好適であ
る。
できなかった耐半田ストレス性を有するエポキシ樹脂組
成物を得ることができるので、半田付け工程による急激
な温度変化による熱ストレスを受けたときの耐クラック
性に非常に優れ、更に耐湿性が良好なことから電子、電
気部品の封止用、被覆用、絶縁用に用いた場合、特に表
面実装パッケージに搭載された高集積大型チップICに
おいて非常に信頼性を必要とする製品について好適であ
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 23/29 23/31
Claims (1)
- 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂として、(1)の構
造式で示されるエポキシ樹脂を総エポキシ量に対して3
0〜100重量%含むエポキシ樹脂、 【化1】 (B)式(2)で示される構造のナフトール樹脂硬化剤
を総硬化剤量に対して30〜100重量%含む硬化剤、 【化2】 (C)無機充填材および(D)硬化促進剤を必須成分と
する半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4256808A JPH06107771A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4256808A JPH06107771A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06107771A true JPH06107771A (ja) | 1994-04-19 |
Family
ID=17297730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4256808A Pending JPH06107771A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06107771A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5644003A (en) * | 1994-07-19 | 1997-07-01 | Sumitomo Chemical Company, Ltd. | Epoxy resin composition, process for producing the same and resin-sealed semiconductor device |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP4256808A patent/JPH06107771A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5644003A (en) * | 1994-07-19 | 1997-07-01 | Sumitomo Chemical Company, Ltd. | Epoxy resin composition, process for producing the same and resin-sealed semiconductor device |
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