JPH06228277A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置

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JPH06228277A
JPH06228277A JP4197493A JP4197493A JPH06228277A JP H06228277 A JPH06228277 A JP H06228277A JP 4197493 A JP4197493 A JP 4197493A JP 4197493 A JP4197493 A JP 4197493A JP H06228277 A JPH06228277 A JP H06228277A
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英夫 島倉
Kazuhiro Sawai
和弘 沢井
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、(A)ジシクロペンタジエン・フ
ェノール共重合体を骨格とするエポキシ樹脂、(B)次
の一般式に示されるフェノール性樹脂および (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って、半導体チップを封止
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、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。

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。
【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の間の剥がれや、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、特定のエポキ
シ樹脂、特定のフェノール性樹脂を用いることによっ
て、耐湿性、半田耐熱性等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)次の一般式で示されるエポキシ樹脂、
【0007】
【化5】 (但し、式中R1 はCj 2j+1基を、R2 はCk 2k+1
基をそれぞれ表し、各基におけるj およびk 並びにn は
0又は 1以上の整数を表す) (B)次の一般式で示されるフェノール性樹脂および
【0008】
【化6】 (但し、式中R3 はCl 2l+1基を、R4 はCm 2m+1
基をそれぞれ表し、各基におけるl およびm 並びにn は
0又は 1以上の整数を表す) (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。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】本発明に用いる(A)エポキシ樹脂は、前
記の一般式で示されるものが使用され、その分子量等に
制限されることなく使用することができる。具体的な化
合物として、例えば
【0011】
【化7】
【0012】
【化8】 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。また、このエポキシ樹脂には、ノボラック系
エポキシ樹脂やエピビス系エポキシ樹脂、その他一般に
公知のエポキシ樹脂を併用することができる。
【0013】本発明に用いる(B)フェノール性樹脂
は、前記の一般式で示されるフェノール性樹脂を使用す
ることができる。具体的な化合物としては、例えば、
【0014】
【化9】
【0015】
【化10】 また、このフェノール性樹脂にはフェノール、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あるい
はパラホルムアルデヒド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を併用す
ることができる。
【0016】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劣り好ましくない。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か好ましい。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。
【0017】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
特定のエポキシ樹脂、特定のフェノール性樹脂および無
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
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。
【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、前述した特定のエポ
キシ樹脂、特定のフェノール性樹脂、無機質充填剤およ
びその他成分を配合し、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】また、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。封止を行う半導体チップと
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、注形等
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、特定のエポキシ樹脂、特定のフェノール性樹脂
を用いることによって、樹脂組成物の吸水性を低減し、
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。
【0022】実施例1 次の化11に示したエポキシ樹脂11%、
【0023】
【化11】 次の化12に示したフェノール性樹脂 7%、
【0024】
【化12】 シリカ粉末81%、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。
【0025】実施例2 実施例1で用いたと同じ化11のエポキシ樹脂 6%、化
12で示されるフェノール性樹脂 8%、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81%、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(B)を製造し
た。
【0026】比較例1 o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂13%、ノボラッ
ク型フェノール樹脂 5%、シリカ粉末81%、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。
【0027】比較例2 エピビス型エポキシ樹脂(エポキシ当量 450)16%、ノ
ボラック型フェノール樹脂 2%、シリカ粉末81%、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。
【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、半導体チップ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 :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× 1.4m
m)パッケージに納め、成形材料を用いて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。こうして得た半導体封止装置を85℃,85%,
24時間の吸湿処理した後、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。
【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、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。
───────────────────────────────────────────────────── 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 C08L 63/00 NKT 8830−4J H01L 23/29 23/31

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)次の一般式に示されるエポキシ樹
    脂、 【化1】 (但し、式中R1 はCj 2j+1基を、R2 はCk 2k+1
    基をそれぞれ表し、各基におけるj およびk 並びにn は
    0又は 1以上の整数を表す) (B)次の一般式に示されるフェノール性樹脂および 【化2】 (但し、式中R3 はCl 2l+1基を、R4 はCm 2m+1
    基をそれぞれ表し、各基におけるl およびm 並びにn は
    0又は 1以上の整数を表す) (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。
  2. 【請求項2】 (A)次の一般式で示されるエポキシ樹
    脂、 【化3】 (但し、式中R1 はCj 2j+1基を、R2 はCk 2k+1
    基をそれぞれ表し、各基におけるj およびk 並びにn は
    0又は 1以上の整数を表す) (B)次の一般式で示されるフェノール性樹脂および 【化4】 (但し、式中R3 はCl 2l+1基を、R4 はCm 2m+1
    基をそれぞれ表し、各基におけるl およびm 並びにn は
    0又は 1以上の整数を表す) (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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06298903A (ja) * 1993-04-19 1994-10-25 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06298903A (ja) * 1993-04-19 1994-10-25 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物

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