JPH06329761A - 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）テトラメチル-p,p′- ジフ
ェノール型のエポキシ樹脂、（Ｂ）トリアジン環を有す
る多官能エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノール樹脂、（Ｄ）
シリカ粉末および（Ｅ）特定式で示されるＤＢＵ系硬化
促進剤を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｅ）
のＤＢＵ系硬化促進剤を 0.01 〜5 重量％の割合で含有
するエポキシ樹脂組成物であり、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てなる半導
体封止装置である。 【効果】 本発明のエポキシ樹脂組成物は、吸湿の影響
が少なく、薄肉部によく充填し、信頼性の高い半導体封
止装置が得られる。

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、
成形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】近年半導体において、肉厚の薄いパッケ
ージの実用化が推進されている。例えば、集積回路にお
いてフラットパッケージやＳＯＰ（Small Outline Pack
age ）、ＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）又は
パワートランジスタにおけるアイソレーションタイプパ
ッケージ等 0.1〜 0.5mm程度の薄い部分に樹脂を充填し
なければならなくなっている。また、表面実装型のパッ
ケージは回路基板に取り付ける場合に、半田浸漬方式や
半田リフロー方式が採用されている。

【０００３】従来、これらには、ノボラック型エポキシ
樹脂、フェノール樹脂、シリカ粉末および硬化促進剤か
らなる封止用樹脂が使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
封止用樹脂を使用すると肉厚の薄い部分、例えば、半導
体チップの上面や、絶縁型パッケージの裏面等に充填せ
ず、巣やフクレを生じ耐湿性の低下や外観不良を生じる
欠点があった。また、このような樹脂で封止した半導体
装置は、装置全体の半田浴浸漬を行うと耐湿性が低下す
るという欠点がある。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および封止樹脂とリード
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。

【０００５】本発明は、上記の欠点を解消するためにな
されたもので、薄肉部の成形性がよく、吸湿の影響が少
なく、特に半田浸漬後の耐湿性、半田耐熱性に優れ、封
止樹脂と半導体チップ或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。

【０００６】

【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
シ樹脂および特定の硬化促進剤を用いることによって、
上記目的が達成できることを見いだし、本発明を完成さ
せたものである。

【０００７】即ち、本発明は、（Ａ）次の式で示される
エポキシ樹脂、

【０００８】

【化４】 （但し、式中n は 0又は 1以上の整数を表す）

【０００９】（Ｂ）次の一般式で示されるトリアジン環
を有する多官能エポキシ樹脂、

【００１０】

【化５】 （但し、式中ＲはＣ_m Ｈ_2mで示される2 価の基を、m は
0又は 1以上の整数を表す） （Ｃ）フェノール樹脂、 （Ｄ）シリカ粉末および （Ｅ）次の一般式で示されるＤＢＵ（1,8-ジアザビシク
ロ[5,4,0] ウンデセン-1）系硬化促進剤

【００１１】

【化６】 （但し、式中Ｒ¹ 、Ｒ² はＣ_n Ｈ_2n+1を、n は 0又は 1
以上の整数を表す）を必須成分とし、樹脂組成物に対し
て前記（Ｅ）のＤＢＵ系硬化促進剤を 0.01〜5 重量％
の割合で含有す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、半導体チップを封止してなることを特徴とする半導
体封止装置である。

【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１３】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂として
は、次式で示されるエポキシ樹脂が使用される。

【００１４】

【化７】 （但し式中n は 0又は 1以上の整数を表す）

【００１５】本発明に用いる（Ｂ）トリアジン環を有す
る多官能エポキシ樹脂としては、次式で示されるものが
使用される。

【００１６】

【化８】 （但し、式中ＲはＣ_m Ｈ_2mで示される2 価の基を、m は
0又は 1以上の整数を表す） また、これら（Ａ）および（Ｂ）のエポキシ樹脂の他
に、必要に応じて、ノボラック型エポキシ樹脂やエピビ
ス系エポキシ樹脂を併用することができる。

【００１７】本発明に用いる（Ｃ）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
類や多官能フェノール類と、ホルムアルデヒド或いはパ
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、例えばエポ
キシ化若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、これらは単独又は 2種以上混合して使用す
ることができる。フェノール樹脂の配合割合は、前記の
（Ａ）および（Ｂ）のエポキシ樹脂のエポキシ基（a ）
と（Ｂ）のフェノール樹脂のフェノール水酸基（b ）と
のモル比［（a）／（b ）］が 0.1〜10の範囲内である
ことが望ましい。モル比が 0.1未満若しくは10を超える
と耐湿性、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。

【００１８】本発明に用いる（Ｄ）シリカ粉末として
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
ものが望ましい。平均粒径が30μm を超えると耐湿性お
よび成形性に劣り好ましくない。シリカ粉末の配合割合
は、樹脂組成物に対して25〜90重量％の割合で含有する
ことが望ましい。その配合割合が、25重量％未満では、
耐湿性、耐熱性、成形性および機械的特性に劣り好まし
くない。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ない。

【００１９】本発明に用いる（Ｅ）硬化促進剤として
は、次の一般式で示されるＤＢＵ系硬化促進剤が使用さ
れる。

【００２０】

【化９】 （但し、式中Ｒ¹ 、Ｒ² はＣ_n Ｈ_2n+1を、n は 0又は 1
以上の整数を表す） このＤＢＵ系硬化促進剤の他に、公知のイミダゾール系
促進剤、リン系促進剤、その他の硬化促進剤を併用する
ことができる。ＤＢＵ系硬化促進剤の配合割合は、全体
の樹脂組成物に対して 0.01 〜5 重量％の割合であるこ
とが望ましい。その配合割合が 0.01 重量％未満では樹
脂組成物のゲルタイムが長くなり、硬化特性も悪く、ま
た 5重量％を超えると極端に流動性が悪く成形性に劣
り、樹脂組成物の電気特性が悪く、また、半導体装置の
耐湿性に劣り好ましくない。

【００２１】本発明のエポキシ樹脂組成物は、特定のエ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリカ粉末およびＤＢＵ
系硬化促進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、合成ワックス、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、塩素化バラ
フィン、ブロムトルエン、ヘキサブロムベンゼン、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、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。

【００２２】本発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料と
して製造する場合の方法としては、特定のエポキシ樹
脂、フェノール樹脂、シリカ粉末、ＤＢＵ系硬化促進剤
その他各種の添加剤を配合し、ミキサー等によって十分
均一に混合した後、さらにニーダ、押出機、熱ロールに
よる加熱混練処理を行い、次いで冷却固化させ、適当な
大きさに粉砕して成形材料を製造することができる。

【００２３】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。

【００２４】本発明の半導体封止装置は、上述したエポ
キシ樹脂組成物を用いて、半導体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、注型等による封止も可能である。エポキシ樹脂組成
物は封止の際に加熱して硬化させ、最終的にはこの組成
物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。

【００２５】

【作用】本発明のエポキシ樹脂組成物は、特定のエポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、シリカ粉末、ＤＢＵ系硬化促
進剤を用いることによって、樹脂封止時に半導体チップ
上面や絶縁型パッケージの裏面等の肉厚の薄い部分の充
填性がよくなり、かつ半導体装置の耐湿性劣化が少なく
なり、信頼性の高い半導体封止装置を製造することがで
きるものである。

【００２６】

【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。以下の実施例及び比較例において「％」とは「重量
％」を意味する。

【００２７】実施例１ 化７に示したエポキシ樹脂 4％に、化８のトリアジン環
を有するエポキシ樹脂4％、フェノール樹脂 2％、シリ
カ粉末82％、ＤＢＵ系硬化促進剤 0.1％、ワックス 0.2
％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、これを冷却粉砕して成形
材料（Ａ）を製造した。

【００２８】実施例２ 実施例１で用いた化７のエポキシ樹脂 6.5％および化８
のトリアジン環を有するエポキシ樹脂 0.5％、フェノー
ル樹脂 5％、シリカ粉末74％、ＤＢＵ系硬化促進剤 0.1
％、ワックス 0.3％およびシランカップリング剤 0.5％
を常温で混合し、さらに90〜95℃で混練した後、これを
冷却粉砕して成形材料（Ｂ）を製造した。

【００２９】比較例１ o-クレゾールノボラックエポキシ樹脂 8％に、フェノー
ル樹脂 2％、シリカ粉末82％、トリフェニルホスフィン
0.1％、ワックス 0.2％、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、これを
冷却粉砕して成形材料（Ｃ）を製造した。

【００３０】比較例２ o-クレゾールノボラックエポキシ樹脂 7％に、ノボラッ
ク型フェノール樹脂 5％、シリカ粉末74％、トリフェニ
ルホスフィン 0.1％、ワックス 0.3％、シランカップリ
ング剤 0.5％を常温で混合し、さらに90〜95℃で混練し
た後、これを冷却粉砕して成形材料（Ｄ）を製造した。

【００３１】実施例１〜２及び比較例１〜２で製造した
成形材料を用いて、半導体チップを封止し、170 ℃で加
熱硬化させて半導体封止装置を製造した。成形材料及び
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。本発明のエポキシ樹脂組成物及び半導
体封止装置は、耐湿性、成形性に優れており、本発明の
効果を確認することができた。

【００３２】

【表１】 ＊1 ：成形材料を用いて、175 ℃の金型で 100kg／cm²
の圧力をかけてスパイラルの流動距離を測定した。 ＊2 ：175 ℃の熱板上で成形材料がゲル化するまでの時
間を測定した。 ＊3 ：成形材料を用いて、175 ℃の金型で 100kg／cm²
の圧力をかけて10μm 、200μm 、 300μm の隙間を流
れる流動距離を測定した。 ＊4 ：成形材料を用いて、ＴＯ−２２０型パッケージに
ダミーチップを納め、パッケージ 500個の中でのチップ
上面の充填不良数を測定した。 ＊5 ：成形材料を用いて、ＤＩＰ−１６ピンＭＯＳＩＣ
テスト素子、又はＴＯ−２２０型テスト素子を封止した
半導体封止装置それぞれについて、ＰＣＴ 4気圧の条件
でアルミニウム配線のオープン不良が50％に達するまで
の時間を測定した。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明及び表１から明らかなよう
に、本発明のエポキシ樹脂組成物は、成形性に優れ、吸
湿の影響が少なく、半田浴浸漬後の耐湿性、半田耐熱性
に優れているため、薄肉部によく充填し、巣やフクレの
発生がなく、樹脂組成物と半導体チップ或いは樹脂組成
物とリードフレーム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
ク電流の発生もない、信頼性の高い半導体封止装置が得
られた。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂、 【化１】 （但し式中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トリアジン環を有する多官
   能エポキシ樹脂、 【化２】 （但し、式中ＲはＣ_m Ｈ_2mで示される2 価の基を、m は
   0又は 1以上の整数を表す） （Ｃ）フェノール樹脂、 （Ｄ）シリカ粉末および （Ｅ）次の一般式で示されるＤＢＵ系硬化促進剤 【化３】 （但し、式中Ｒ¹ 、Ｒ² はＣ_n Ｈ_2n+1を、n は 0又は 1
   以上の整数を表す）を必須成分とし、樹脂組成物に対し
   て前記（Ｅ）のＤＢＵ系硬化促進剤を 0.01〜5 重量％
   の割合で含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成
   物。
2. 【請求項２】 請求項１に記載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。