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

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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
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epoxy resin
curing agent
formula
solder
resin composition
Prior art date
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Pending
Application number
JP4256808A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiichi Sakumichi
慶一 作道
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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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。

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。
【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。
【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。
【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。
【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、
【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、
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
【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。
【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。
【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。
───────────────────────────────────────────────────── 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)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP4256808A 1992-09-25 1992-09-25 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 Pending JPH06107771A (ja)

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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

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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