JPH06220164A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、（Ａ） 1分子中にエポキシ基を少
なくとも 2個有するエポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック型
フェノール樹脂、（Ｃ）アルコール型エポキシ樹脂およ
び（Ｄ）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）のアルコール型エポキシ樹脂を 0.1〜
5.0重量％、また前記（Ｄ）の無機質充填剤を25〜90重
量％の割合で含有してな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により封止した半
導体封止装置である。 【効果】 本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封
止装置は、半田浸漬や半田リフロー後でも、耐湿性に優
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
できて、長期間にわたり信頼性を保証することができ
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
近では半導体装置全体を250 ℃に加熱した半田浴に浸漬
して、一度に半田付けを行う方法等が採用されている。

【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との間、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。このため、耐湿性の影響が少なく、半導体
装置全体の半田浴浸漬を行っても耐湿劣化の少ない成形
性のよい封止用樹脂の開発が強く要望されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解消して要望にこたえるためになされたもので、耐熱
性が高く、特に半田浴浸漬後の耐湿性および半田耐熱性
に優れた成形性のよい、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、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分子中にエポキ
シ基を少なくとも 2個有するエポキシ樹脂、（Ｂ）ノボ
ラック型フェノール樹脂、（Ｃ）アルコール型エポキシ
樹脂および（Ｄ）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）のアルコール型エポキシ樹脂を
0.1〜 5.0重量％、また前記（Ｄ）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
硬化物により、半導体ペレット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）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される
ことなく、一般に封止用材料として使用されているもの
を広く包含することができる。具体的な化合物として例
えば、ビスフェノール型の芳香族系、シクロヘキサン誘
導体等脂肪族系、また次の一般式で示されるエポキシノ
ボラック系の樹脂等が挙げられる。

【０００９】

【化１】 （但し、式中Ｒ¹ は水素原子、ハロゲン原子又はアルキ
ル基を、Ｒ² は水素原子又はアルキル基を、n は 1以上
の整数をそれぞれ表す）これらのエポキシ樹脂は単独又
は 2種以上混合して使用することができる。

【００１０】本発明に用いる（Ｂ）ノボラック型フェノ
ール樹脂としては、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、パラホルムアル
デヒド等のアルデヒド類と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、例えば
エポキシ化もしくはブチル化ノボラック型フェノール樹
脂等が挙げられ、これらの樹脂は単独もしくは 2種以上
混合して使用することができる。ノボラック型フェノー
ル樹脂の配合割合は、前述したエポキシ樹脂のエポキシ
基（a ）とノボラック型フェノール樹脂のフェノール性
水酸基（b ）との当量比［（a ）／（b ）］が 0.1〜10
の範囲内であることが望ましい。当量比が 0.1未満もし
くは10を超えると耐熱性、耐湿性、成形作業性および硬
化物の電気特性が悪くなり、いずれの場合も好ましくな
い。

【００１１】本発明に用いる（Ｃ）アルコール型エポキ
シ樹脂としては、例えば次式のような化合物が挙げら
れ、これらの樹脂は単独もしくは 2種以上混合して使用
することができる。すなわち、脂肪族多価アルコール、
ポリエーテルジアルコール、環状脂肪族多価アルコー
ル、芳香族多価アルコール等のグリシジルエーテルであ
る。

【００１２】

【化２】

【００１３】

【化３】

【００１４】

【化４】 （但し、化４において、n は1 以上の整数を表す）。

【００１５】また、更にその他の化合物として接着力を
付与する添加物を併用することもできる。アコール型エ
ポキシ樹脂の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して
0.1〜5.0 重量％配合することが望ましい。この割合が
0.1重量％未満では、接着力に効果なく、また 5.0重量
％を超えると型汚れ、離型性等成形性に悪影響を与え実
用に適さず好ましくない。

【００１６】本発明に用いる（Ｃ）無機質充填剤として
は、シリカ粉末、アルミナ、三酸化アンチモン、タル
ク、炭酸カルシウム、チタンホワイト、クレー、マイ
カ、ベンガラ、ガラス繊維等が挙げられ、これらは単独
もしくは 2種以上混合して使用することができる。これ
らの中でも特にシリカ粉末やアルミナ粉末が好ましくよ
く使用される。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
の耐熱性、耐湿性、半田耐熱性、機械的特性および成形
性が悪くなり、また90重量％を超えるとカサバリが大き
くなり成形性が悪く実用に適さず好ましくない。

【００１７】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、アルコー
ル型エポキシ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、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、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。

【００１８】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、前述したエポキシ樹
脂、ノボラック型フェノール樹脂、アルコール型エポキ
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、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た。こうして得られた成形材料は、
半導体ペレット、電子部品或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。

【００１９】本発明の半導体封止装置は、上述の成形材
料を用いて半導体ペレットを封止することにより容易に
製造することができる。封止を行う半導体ペレットとし
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。

【００２０】

【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、エポキシ樹脂とノボラック型フェノール樹脂と
に加えて、アルコール型エポキシ樹脂を特定量用いるこ
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。

【００２１】

【実施例】次に本発明を実施例によって説明するが、本
発明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。

【００２２】実施例１ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量 21
5）18％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール
当量 107） 9％、次式に示したアルコール型エポキシ樹
脂 1.0％、

【００２３】

【化５】 溶融シリカ粉末71％、エステル系ワックス 0.3％、シラ
ンカップリング剤 0.3％および触媒 0.2％を配合、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。

【００２４】実施例２ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量 21
5）19％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール
当量 107） 9％、次式に示したアルコール型エポキシ樹
脂 1.0％、

【００２５】

【化６】 溶融シリカ粉末70％、エステルワックス類 0.3％、シラ
ンカップリング剤 0.3％および触媒 0.2％を混合、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（Ｂ）を製造した。

【００２６】実施例３ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量 21
5）19％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール
当量 107） 9％、実施例１で用いた化５のアルコール型
エポキシ樹脂 0.5％、溶融シリカ粉末71％、エステルワ
ックス類 0.3％、シランカップリング剤 0.3％および触
媒 0.2％を配合、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。

【００２７】比較例 クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量 21
5）19％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当
量 107） 9％、シリカ粉末71％、硬化促進剤 0.2％エス
テルワックス類 0.3％およびシランカップリング剤 0.3
％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。

【００２８】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、半導体ペレットを封止し硬化させて半導体封止装置
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、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 ：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て 5×
10×1.5 mmのフラットパッケージ型成形品をつくり、そ
の後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℃，90％ＲＨ，100 時間の吸湿処理をし
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。

【００３０】

【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、半田浸漬や半田リフロー後でも、耐湿性に優れ、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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ） 1分子中にエポキシ基を少なくと
   も 2個有するエポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック型フェノ
   ール樹脂、（Ｃ）アルコール型エポキシ樹脂および
   （Ｄ）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）のアルコール型エポキシ樹脂を0.1〜 5.0
   重量％、また前記（Ｄ）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。
2. 【請求項２】 （Ａ） 1分子中にエポキシ基を少なくと
   も 2個有するエポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック型フェノ
   ール樹脂、（Ｃ）アルコール型エポキシ樹脂および
   （Ｄ）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）のアルコール型エポキシ樹脂を0.1〜 5.0
   重量％、また前記（Ｄ）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り、
   半導体ペレットが封止されてなることを特徴とする半導
   体封止装置。