JPH07228664A - 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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JPH07228664A
JPH07228664A JP2238994A JP2238994A JPH07228664A JP H07228664 A JPH07228664 A JP H07228664A JP 2238994 A JP2238994 A JP 2238994A JP 2238994 A JP2238994 A JP 2238994A JP H07228664 A JPH07228664 A JP H07228664A
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JP
Japan
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epoxy resin
curing agent
resin composition
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JP2238994A
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Masashi Nakamura
正志 中村
Hiroshi Yamamoto
広志 山本
Takayuki Tsuji
隆行 辻
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半田付け工程などで高温にさらされたときに
クラックが発生しにくく、その結果、耐湿信頼性が改善
された封止品が得られる半導体封止用エポキシ樹脂組成
物を提供する。 【構成】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び無機
充填材を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物にお
いて、エポキシ樹脂総量に対して式(1)で示されるエ
ポキシ樹脂を10〜100重量%含有し、硬化剤がフェ
ノール樹脂硬化剤であることを特徴としている。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体を封止するのに
利用されるエポキシ樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体等の電子部品を熱硬化性樹
脂組成物を用いて封止する方法が一般に行なわれてい
る。この場合、熱硬化性樹脂組成物としては、エポキシ
樹脂組成物が最も一般的に用いられている。このエポキ
シ樹脂組成物は、例えば、クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、脂肪族環
状エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂;フェノールノボラッ
ク樹脂等の硬化剤;三級アミン、イミダゾール、ホスフ
ィン類等の硬化促進剤;シリカ、アルミナ等の無機粉末
からなる無機充填材;シランカップリング剤等のカップ
リング剤;カルナウバワックス、ステアリン酸等の離型
剤;カーボンブラック等の着色剤等から構成されてい
る。
【0003】最近では電子部品の小型化、薄型化のた
め、半導体の実装方式が、従来のピン挿入方式(DI
P:デュアル・インライン・パッケージ等)から、表面
実装方式(SOP:スモール・アウトライン・パッケー
ジ、QFP:クォッド・フラット・パッケージ等)へと
移行しつつある。表面実装方式の場合、半導体パッケー
ジは、赤外線リフローによる半田付け工程等で高温処理
(例えば、210〜270℃)され、その際にはパッケ
ージ全体が高温加熱されることになる。上述の、従来の
エポキシ樹脂組成物を使用して封止したパッケージで
は、この工程で、クラックが発生したり、大幅に耐湿信
頼性が低下する等の問題が生じる場合があった。
【0004】半田付け工程におけるクラックの発生は、
後硬化してから実装までの間に吸収された水分が半田付
け工程の加熱で爆発的に水蒸気化し膨張することに起因
すると言われている。そこで、その対策として、後硬化
したパッケージを密封した防湿容器に収納して出荷する
方法が採用されている。しかし、この方法は密封工程を
要するので工程が複雑であり、また作業が煩雑であると
いう欠点がある。
【0005】また、封止用樹脂組成物自体の改良も種々
検討されている。例えば、特開昭64−87616号、
特開平1−108256号にはエポキシ樹脂としてビフ
ェニル型エポキシ樹脂を用い、硬化剤としては一般の硬
化剤を用いる組成物が提案されている。また、特開昭6
2−184020号、特開昭62−104830号等に
は、硬化剤としてジシクロペンタジエン・フェノール重
合体を用い、エポキシ樹脂としては一般のエポキシ樹脂
を用いる組成物が提案されている。しかし、これら提案
されている組成物では、いまだ十分な効果が得られてお
らず、改良の余地があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述の、パッケージを
防湿容器に封入して出荷する方法は、製造工程が複雑で
あり、また作業が煩雑であるという欠点があり、その改
善策が強く望まれている。
【0007】上記の事情に鑑みて、半田付け工程での半
田クラックの発生及びそれに伴う大幅な耐湿信頼性の低
下という従来技術の問題点を解決することが本発明の課
題である。すなわち、本発明は半田付け工程などで高温
にさらされたときにクラックが発生しにくく、その結
果、耐湿信頼性が改善された封止品(パッケージ)が得
られる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供すること
を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組
成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び無機充
填材を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物におい
て、エポキシ樹脂総量に対して下式(1)で示されるエ
ポキシ樹脂を10〜100重量%含有し、硬化剤がフェ
ノール樹脂硬化剤であることを特徴としている。
【0009】
【化5】
【0010】また、請求項2の発明に係る半導体封止用
エポキシ樹脂組成物は、請求項1記載の半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物において、フェノール樹脂硬化剤が下
式(2)で示されるナフタレン骨格を有するフェノール
樹脂硬化剤であることを特徴としている。
【0011】
【化6】
【0012】また、請求項3の発明に係る半導体封止用
エポキシ樹脂組成物は、請求項1記載の半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物において、フェノール樹脂硬化剤が下
式(3)で示されるp−キシリレン骨格を有するフェノ
ール樹脂硬化剤であることを特徴としている。
【0013】
【化7】
【0014】また、請求項4の発明に係る半導体封止用
エポキシ樹脂組成物は、請求項1、請求項2または請求
項3記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、
エポキシ樹脂として、下式(4)で示されるビフェニル
型エポキシ樹脂をも含有していることを特徴としてい
る。
【0015】
【化8】
【0016】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
使用する前記式(1)で示されるエポキシ樹脂は、通常
この用途に使用される他のエポキシ樹脂(例えばO−ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂やビフェニル型エポ
キシ樹脂)に比べて低粘度、低吸湿性である。粘度が低
くなる原因は前記式(1)で示されるエポキシ樹脂が他
のエポキシ樹脂に比べて低分子量であるためと考えら
れ、一方、低吸湿性であるのはt−ブチル基が寄与して
いるためと考えられる。そこで、エポキシ樹脂組成物中
に、前記式(1)で示されるエポキシ樹脂をエポキシ樹
脂総量に対して10〜100重量%含有させることは、
溶融粘度の低減ができ、また得られる硬化物の吸湿量を
少なくできるようになる。この溶融粘度が低減できるこ
とは、エポキシ樹脂組成物中に無機充填材を多く配合す
ることを可能にするので、硬化物の吸湿量低減を実現す
るのに有効である。また、得られる硬化物の吸湿量低減
のためには硬化剤としてフェノール樹脂硬化剤を用いる
ことが望ましい。以上述べたように、エポキシ樹脂総量
に対して式(1)で示されるエポキシ樹脂を10〜10
0重量%含有し、硬化剤がフェノール樹脂硬化剤である
エポキシ樹脂組成物を用いて得られるパッケージは吸湿
量が少なく、実装時の半田付け時にクラックが発生しに
くいものとなる。
【0017】本発明では、エポキシ樹脂総量に対して式
(1)で示されるエポキシ樹脂を10〜100重量%含
有することが重要である。10重量%未満では硬化物の
吸湿量低減が達成できず、半田付け時のクラック発生を
低減する硬化が顕著でなくなる。また、式(1)で示さ
れるエポキシ樹脂を上記の範囲で含有しておりさえすれ
ば、本発明の効果を損なわない範囲で他のエポキシ樹脂
を併用することは構わない。特に、前記式(4)で示さ
れるビフェニル型エポキシ樹脂を式(1)で示されるエ
ポキシ樹脂と併用することは、得られる硬化物の低吸湿
性を大幅に損なうことがなく、かつ、耐熱性は維持され
るので好ましい。
【0018】また、本発明で使用するフェノール樹脂硬
化剤としては、前記式(2)で示されるナフタレン骨格
を有するフェノール樹脂硬化剤または前記式(3)で示
されるp−キシリレン骨格を有するフェノール樹脂硬化
剤を使用することが、得られる硬化物の吸湿量低減のた
めには好ましい。
【0019】本発明で使用する硬化促進剤としては、例
えば、1、8−ジアザ−ビシクロ(5、4、0)ウンデ
セン−7;トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルア
ミン等の三級アミン類;2−メチルイミダゾール、2−
エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダ
ゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール等のイ
ミダゾール類;トリブチルホスフィン、トリフェニルホ
スフィン等の有機ホスフィン類(リン系硬化促進剤)等
が挙げられる。
【0020】本発明で使用する無機充填材としては、例
えば、シリカ、アルミナ等通常の封止用エポキシ樹脂組
成物に用いられる無機粉末が使用できる。無機充填材の
配合量は、特に限定するものではないが、エポキシ樹脂
組成物全体に対して70〜93重量%が好ましく、さら
に好ましくは84〜93重量%である。配合量が70重
量%未満であると得られる硬化物の吸湿率が大きくな
り、実装時の半田付け時にクラックが発生しやすくな
り、93重量%を越えると、エポキシ樹脂組成物の溶融
粘度が高くなり、パッケージを成形する際の成形性が低
下するので好ましくない。
【0021】上記の無機充填材の表面処理に用いるカッ
プリング剤としては、例えば、γ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。また
本発明に使用できる離型剤としては、例えば、カルナウ
バワックス、ステアリン酸、モンタン酸、カルボキシル
基含有ポリオレフィン等があり、着色剤としては、例え
ば、カーボンブラック等があり、低応力化剤としては、
例えば、シリコーンゲル、シリコーンゴム、シリコーン
オイル等がある。なお、この発明の半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物に用いられる硬化促進剤、無機充填剤、離
型剤、着色剤、低応力化剤はここに例示したものに限定
されるものではない。
【0022】また、以上の配合成分からなる半導体封止
用エポキシ樹脂組成物を成型材料とするには、配合成分
を均一に混合し、加熱溶融、冷却、粉砕する通常のプロ
セスで製造することができる。その際に使用する装置と
しては、例えば、ミキサー、ブレンダー、ニーダー、ロ
ール等が挙げられる。
【0023】
【作用】本発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物
が前記式(1)で示されるエポキシ樹脂を含有すること
はエポキシ樹脂組成物を低粘度にする作用と、得られる
硬化物の吸湿量を少なくする作用がある。
【0024】
【実施例】以下に、本発明の具体的な実施例及び比較例
を示す。 (実施例1〜6及び比較例1〜3)表1及び表2に示す
原材料を同表に示す割合で配合し(単位は重量部)、さ
らに各実施例及び各比較例それぞれにおいて、無機充填
材(溶融シリカ微粉末を使用)329.22重量部にカ
ップリング剤(γ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シランを使用)1.98重量部を混合して得られた、表
面処理を施した無機充填材と難燃剤と離型剤と着色剤を
配合した。なお、難燃剤としては三酸化アンチモンを
4.8重量部、離型剤としてはモンタン酸を1.2重量
部、着色剤としてはカーボンブラックを0.88重量部
を各実施例及び各比較例において配合した。得られた配
合物を加熱ロールにより、混練温度85℃で8分間混練
し、その後、約5mmφに粉砕し、半導体封止用樹脂組
成物(エポキシ樹脂成型材料)を作製した。
【0025】表1〜表3に示す各原材料の詳細について
説明する。式(1)で示されるエポキシ樹脂としては、
エポキシ等量が175である東都化成(株)製の品番Z
X1312を用い、式(4)で示されるビフェニル型エ
ポキシ樹脂としては、エポキシ当量が195である油化
シェルエポキシ(株)製の品番YX4000Hを用い、
難燃性エポキシ樹脂としては、エポキシ当量が400で
ある住友化学工業(株)製のブロム化エポキシ樹脂(品
番ESB400T)を用いた。硬化剤としては次のもの
を用いた。フェノールノボラック樹脂としては、OH当
量が105の群栄化学工業(株)製の品番PSM620
0を用い、式(2)で示されるナフタレン骨格を有する
フェノール樹脂としては、OH当量が140の日本化薬
(株)製の商品名カヤハードNHNを用い、式(3)で
示されるp−キシリレン骨格を有するフェノール樹脂と
しては、OH当量が172の三井東圧化学(株)製の商
品名ミレックス225−3Lを用いた。
【0026】上記で得られた半導体封止用樹脂組成物
(エポキシ樹脂成型材料)の175℃における溶融粘度
を測定し表1及び表2に示した。
【0027】また、上記で得られた半導体封止用樹脂組
成物を、トランスファー成型機を用いて170〜175
℃で90秒間成型し、次いで175℃で6時間の後硬化
をして、吸湿率及び耐半田クラック性の各評価用サンプ
ルを作製した。この評価用サンプルを用い、吸湿率及び
耐半田クラック性を、次に示す方法により測定、評価
し、得られた結果を表1及び表2に示した。
【0028】(1)吸湿率 評価用サンプルとして50mmφ、3.0mm厚の円板
を上記の成形条件及び後硬化条件で作製し、この評価用
サンプルを85℃、85%RHで72時間吸湿させたと
きの重量変化より吸湿率を求めた。
【0029】(2)耐半田クラック性 7.6mm×7.6mm×0.4mmの大きさの半導体
チップを、ダイパッド寸法8.2mm×8.2mmの4
2アロイリードフレームに銀ペーストを用いて装着した
ものを、外形寸法が19mm×15mm×厚み1.8m
mの60ピンフラットパッケージ成型用の金型を用いて
封止成形して評価用サンプルを作製した。このときの成
形条件及び後硬化条件は前記の条件で行った。得られた
半導体チップが封止されている評価用サンプルを、85
℃、85%RHで72時間吸湿させた後、260℃の半
田槽に10秒間浸漬する操作を2回繰り返した。試験を
終えたサンプルの外観観察を行い、得られた結果を表1
及び表2に、(クラックの発生したサンプル数)/(試
験した総サンプル数)として示した。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】表1及び表2の結果から明らかなように、
本発明の実施例は比較例に比べ溶融粘度及び吸湿率は低
く、また半田付け工程での半田クラックの発生が少なく
なっていることが確認された。
【0033】
【発明の効果】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は上
記のように構成されているので、本発明の封止用エポキ
シ樹脂組成物によれば、封止品の吸湿量を低減すること
ができ、従って、半田付け工程などで高温にさらされた
ときにクラックが発生しにくい、耐湿信頼性が改善され
た封止品(パッケージ)を得ることができるようにな
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び
    無機充填材を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物
    において、エポキシ樹脂総量に対して式(1)で示され
    るエポキシ樹脂を10〜100重量%含有し、硬化剤が
    フェノール樹脂硬化剤であることを特徴とする半導体封
    止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】
  2. 【請求項2】 フェノール樹脂硬化剤が式(2)で示さ
    れるナフタレン骨格を有するフェノール樹脂硬化剤であ
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体封止用エポキ
    シ樹脂組成物。 【化2】
  3. 【請求項3】 フェノール樹脂硬化剤が式(3)で示さ
    れるp−キシリレン骨格を有するフェノール樹脂硬化剤
    であることを特徴とする請求項1記載の半導体封止用エ
    ポキシ樹脂組成物。 【化3】
  4. 【請求項4】 エポキシ樹脂として、式(4)で示され
    るビフェニル型エポキシ樹脂をも含有していることを特
    徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の半導
    体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化4】
JP2238994A 1994-02-21 1994-02-21 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 Withdrawn JPH07228664A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6495270B1 (en) 1998-02-19 2002-12-17 Hitachi Chemical Company, Ltd. Compounds, hardening accelerator, resin composition, and electronic part device
JP2004307545A (ja) * 2003-04-02 2004-11-04 Kyocera Chemical Corp エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置

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US6495270B1 (en) 1998-02-19 2002-12-17 Hitachi Chemical Company, Ltd. Compounds, hardening accelerator, resin composition, and electronic part device
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