JPH06145308A

JPH06145308A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置

Info

Publication number: JPH06145308A
Application number: JP32724292A
Authority: JP
Inventors: Goji Nishikawa; 剛司西川; Kazuhiro Sawai; 和弘沢井
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1992-11-12
Filing date: 1992-11-12
Publication date: 1994-05-24

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明は、（Ａ）1,6-ジヒドロキシナフタレ
ンをフェノールとして用いたフェノール樹脂、（Ｂ）エ
ポキシ樹脂および（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）の無機質充填剤を25〜90
重量％の割合で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
化物によって、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、1,6-ジヒドロキシナフタレ
ンフェノール樹脂をエポキシ樹脂硬化剤として用いたか
ら、樹脂組成物の吸水量が少なく、耐湿性と半田耐熱性
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】

【発明が解決しようとする課題】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
樹脂およ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の間の剥がれや、内部樹脂ク
ラックが生じて著しい耐湿性劣化を起こし、電極の腐蝕
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】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、また電極の腐蝕による断線や
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、エポキシ樹脂
の硬化剤として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）1,6-ジヒドロキシ
ナフタレンをフェノールとして用いたフェノール樹脂、
（Ｂ）エポキシ樹脂および（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）の無機質充填剤
を25〜90重量％の割合で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
成物の硬化物によって、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。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明に用いる（Ａ）1,6-ジヒドロキシナ
フタレンをフェノールとして用いたフェノール樹脂は、
化１で示される1,6-ジヒドロキシナフタレンとホルマリ
ンなどのアルデヒドと縮合反応させたものである。ま
た、このフェノール樹脂には、ノボラック系フェノール
樹脂やエピビス系フェノール樹脂、その他の一般の公知
のフェノール樹脂を併用することができる。

【０００９】

【化１】

【００１０】本発明に用いる（Ｂ）エポキシ樹脂として
は、その分子中にエポキシ基を少なくとも2 個有する化
合物である限り、分子構造、分子量等に特に制限はな
く、封止材料として一般に使用されているエポキシ樹脂
を広く包含することができる。例えば、ビスフェノール
型の芳香族系、シクロヘキサン誘導体等の脂肪族系、さ
らに下記化２に示したエポキシ樹脂等が挙げられ、これ
らは単独又は混合して使用することができる。

【００１１】

【化２】（但し、式中n は 0又は 1以上の整数を表す）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
使用される。平均粒径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、
全体の樹脂組成物に対して25〜90重量％含有するように
配合することが好ましい。その割合が25重量％未満では
樹脂組成物の吸湿性が高く、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。

【００１２】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
特定の（Ａ）特定のフェノール樹脂、（Ｂ）エポキシ樹
脂および（Ｃ）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、三酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック
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。

【００１３】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方法は、前述した特定のフェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂、無機質充填剤およびその他
の成分を配合し、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またはニーダ
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。

【００１４】本発明の半導体封止装置は、上述の成形材
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。封止を行う半導体装置としては、
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。成形材料で封止後加熱して硬化させ、
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。

【００１５】

【作用】本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封止
装置は、前述した特定のフェノール樹脂を用いることに
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、耐湿性劣化が少なく
なるものである。

【００１６】

【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。以下の実施例および比較例において「％」とは「重
量％」を意味する。

【００１７】実施例１ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂10％、1,6-ジヒ
ドロキシナフタレンのフェノール樹脂7 ％、シリカ粉末
82％、硬化促進剤 0.3％、エステルワックス類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℃で混練冷却した後、粉砕して成形材料（Ａ）
を製造した。

【００１８】実施例２ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂10％、1,6-ジヒ
ドロキシナフタレンのフェノール樹脂3 ％、o-クレゾー
ルノボラック型フェノール樹脂4 ％、シリカ粉末82％、
硬化促進剤 0.3％、エステルワックス類 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℃で混練した後、粉砕して成形材料（Ｂ）を製造し
た。

【００１９】比較例１ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂17％、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％、エステルワックス類 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
冷却した後、粉砕して成形材料（Ｃ）を製造した。

【００２０】比較例２エピビス型エポキシ樹脂（エポキシ当量450 ）20％、ノ
ボラック型フェノール樹脂5 ％、シリカ粉末74％、硬化
促進剤 0.3％、エステルワックス類 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℃
で混練冷却した後、粉砕して成形材料（Ｄ）を製造し
た。

【００２１】こうして製造した成形材料（Ａ）〜（Ｄ）
を用いて 170℃に加熱した金型内にトランスファー注入
し、硬化させて半導体チップ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
ポキシ樹脂組成物および半導体封止装置は、吸水率、半
田浴浸漬後の耐湿性（ＰＣＴ）、半田耐熱性（耐クラッ
ク性）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。

【００２２】

【表１】＊1 ：トランスファー成形によって直径50mm、厚さ3mm
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 ℃，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本以上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 ℃，2 分間トランスファー成形した後、
175 ℃，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ＰＣＴを行い、アルミニウム
の腐蝕による50％断線を不良として評価した。＊5 ： 8×8mm 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。こうして得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。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明および表１から明らかなよう
に、本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封止装置
は、耐湿性、半田耐熱性に優れ、吸湿による影響が少な
く、電極の腐蝕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、しかも長期間にわた
って信頼性を保証することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）1,6-ジヒドロキシナフタレンをフ
ェノールとして用いたフェノール樹脂、（Ｂ）エポキシ
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）の無機質充填剤を25〜90重量％
の割合で含有してなることを特徴とするエポキシ樹脂組
成物。
【請求項２】（Ａ）1,6-ジヒドロキシナフタレンをフ
ェノールとして用いたフェノール樹脂、（Ｂ）エポキシ
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）の無機質充填剤を25〜90重量％
の割合で含有したエポキシ樹脂組成物の硬化物によっ
て、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。