JPH07304854A - エポキシ樹脂組成物の製造方法および半導体封止装置 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物の製造方法および半導体封止装置

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JPH07304854A JP6121811A JP12181194A JPH07304854A JP H07304854 A JPH07304854 A JP H07304854A JP 6121811 A JP6121811 A JP 6121811A JP 12181194 A JP12181194 A JP 12181194A JP H07304854 A JPH07304854 A JP H07304854A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、(A)エポキシ樹脂、(B)ジシ
クロペンタジエンフェノール樹脂、(C)エポキシ基含
有ポリブタジエン、(D)硬化促進剤および(E)無機
質充填剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物を、予め
前記(D)の存在下で(B)および(C)を加熱分散・
反応させた後、樹脂組成物に対して前記(A)および
(E)の合計量を70〜90重量%含有するように配合して
加熱混練することを特徴とするエポキシ樹脂組成物の製
造方法であり、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た半導体封止装置である。 【効果】 本発明によれば、加熱吸湿後の耐リフローク
ラック性、耐湿性、成形性に優れ、自動化に対応した生
産性のよいエポキシ樹脂組成物、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、加熱吸湿後の耐リフロ
ークラック性、耐湿性、成形性に優れ、成形の自動化に
対応したエポキシ樹脂組成物の製造方法および半導体封
止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスタ、I
C、LSI、超LSI等の半導体チップを外部雰囲気や
機械的衝撃から保護するため樹脂封止することが行われ
てきた。樹脂封止法はセラミック等を用いる気密封止法
に比べて、大量生産に適することから広く行われてき
た。
【0003】近年、半導体装置の軽薄短小化の進行と内
部素子の大型化、微細配線化などにより半導体封止樹脂
にはより一層の低応力化と、耐湿性の向上が求められて
いる。一方、半導体装置の実装方式は、ピン挿入方式か
らパッケージ全体が 200℃以上の高温にさらされる表面
実装方式へと移り変わり、加熱吸湿後の耐リフロークラ
ック性、耐湿性への要求も厳しいものがある。更に半導
体封止方法も人手で行っていた工程がコンピュータ制御
の自動成形方式となり、成形時間の短サイクル化に対応
した速硬化で成形作業性の優れたエポキシ樹脂組成物が
求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたもので、低応力化により内部素子の保
護機能に優れ、水分の吸湿を制御し加熱吸湿後の耐リフ
ロークラック性、耐湿性に優れ、かつ自動成形方式に対
応した、信頼性の高いエポキシ樹脂組成物の製造方法お
よび半導体封止装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、主たるエポキシ
樹脂および無機質充填剤以外の特定エポキシドと特定フ
ェノール樹脂を予め加熱分散し反応させ、次いで主たる
エポキシ樹脂および無機質充填剤を加熱混練することに
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。
【0006】即ち、本発明は、(A)エポキシ樹脂、
(B)ジシクロペンタジエンフェノール樹脂、(C)エ
ポキシ基含有ポリブタジエン、(D)硬化促進剤および
(E)無機質充填剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成
物を、予め前記(D)硬化促進剤の存在下で(B)ジシ
クロペンタジエンフェノール樹脂および(C)エポキシ
基含有ポリブタジエンを加熱分散・反応させた後、樹脂
組成物に対して前記(A)エポキシ樹脂および(E)無
機質充填剤の合計量を70〜90重量%含有するように配合
して加熱混練することを特徴とするエポキシ樹脂組成物
の製造方法である。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。
【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、分子量等に制限されること
なく一般に使用されているものを広く使用することがで
きる。例えば、ビスフェノール型、ビフェニル型等の芳
香族系、シクロヘキサン誘導体等の脂環族系、さらに次
の一般式で示されるエポキシノボラック系等のエポキシ
樹脂が挙げられる。
【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)ジシクロペンタジエ
ンフェノール樹脂は、ジシクロペンタジエンとフェノー
ルとの共重合構造のフェノール樹脂であって、その分子
量、フェノール水酸基当量については特に限定されるも
のでなく、次式の一般式で示されるものが最適である。
【0011】
【化2】 (但し、式中R3 は水素原子又はメチル基を、n は 0又
は 1〜5 の整数を表す)なお、このジシクロペタジエン
フェノール樹脂には、ノボラック型フェノール樹脂など
のフェノール樹脂を併用することができる。
【0012】本発明に用いる(C)エポキシ基含有ポリ
ブタジエンは、1,2-ポリブタジエンの側鎖ビニル基の一
部がエポキシ化されたものであって、例えば次式で示さ
れるものが使用される。
【0013】
【化3】 化3において、1,2-ポリブタジエンの分子中あるいは分
子末端にはエポキシ基およびビニル基を含有し、平均分
子量は 500〜2000であるものが望ましく、またエポキシ
当量で 150〜1000のものが好適である。
【0014】本発明に用いる(D)硬化促進剤として
は、有機ホスフィン化合物又は第3級アミンが使用さ
れ、これらは特に限定されるものではなく通常使用され
るものを広く使用することができる。有機ホスフィン化
合物としては、トリエチルホスフィン、ジフェニルホス
フィン、トリフェニルホスフィン等が、また、第3級ア
ミンとしては、2-(ジメチルアミノメチル)フェノー
ル、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノー
ル、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0] ウンデセン-7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。
【0015】本発明に用いる(E)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。これ
らの無機質充填剤としては、例えば、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、ベンガラ、ガラス繊維、炭酸繊
維等が挙げられ、これらの中でも特にシリカ粉末および
アルミナが好ましく使用される。無機質充填剤の配合割
合は、樹脂組成物全体に対して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、吸湿性が高く、半田浴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。
【0016】本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ
樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂、エポキシ
基含有ポリブタジエン、硬化促進剤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、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、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。
【0017】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、(B)ジシクロペン
タジエンフェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂
などの併用するフェノール樹脂、(C)エポキシ基含有
ポリブタジエン、および(D)硬化促進剤をミキサー等
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反応、混合処理を行い、次いで
この加熱混合物に(A)エポキシ樹脂および(E)無機
質充填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、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。
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。
【0018】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。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。
【0019】
【作用】本発明のエポキシ樹脂組成物の製造方法によれ
ば、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂、エポキシ基
含有ポリブタジエン、硬化促進剤を加熱分散・反応さ
せ、次いで加熱分散反応物にエポキシ樹脂および無機質
充填剤を配合して加熱混練することによって、加熱吸湿
後の耐リフロークラック性、吸湿性、成形方式の自動化
に対応した成形性のよい、エポキシ樹脂組成物が製造で
き、信頼性の高い半導体封止装置を得ることができた。
【0020】
【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。
【0021】実施例1〜4 表1に示した組成を用いて、まずフェノール樹脂、ポリ
ブタジエンおよび硬化促進剤を加熱混合反応させた後、
エポキシ樹脂、無機質充填剤およびその他の成分を配合
して混合し、さらに90〜95℃で混練冷却した後、粉砕し
て成形材料を製造した。
【0022】比較例1〜3 表1に示した組成全体を常温で混合し、さらに90〜95℃
で混練冷却した後、粉砕して成形材料を製造した。
【0023】
【表1】
【0024】実施例1〜4及び比較例1〜3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2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、耐リフロークラック性、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。
【0025】
【表2】 *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 :トランスファー成形によって直径50mm、厚さ3mm
の成形品をつくり、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。 *3 :吸水率の場合と同様な成形品をつくり、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。 *4 :JIS−K−6911に準じて試験した。 *5 :トランスフアー成形によって成形した直後の成形
試験片の硬度をバーコール硬度計(#GYZJ935)
で測定した。 *6 :目視により試験片の離型性、表面状態等を総合的
に評価した。表中、◎印…優、○印…良、△印…可、×
印…不可。 *7 :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
配線の腐蝕による断線を不良として評価し、試料の累積
不良数が10%に達した時間を測定した。 *8 :8 ×8mm のダミーチップをQFP(14×14×14m
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%,
48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。
【0026】
【発明の効果】以上の説明及び表2から明らかなよう
に、本発明のエポキシ樹脂組成物の製造方法によれば、
加熱吸湿後の耐リフロークラック性、耐湿性、成形性に
優れ、吸湿の影響が少なく、自動化に対応した生産性の
よいエポキシ樹脂組成物が得られ、この組成物を用いる
ことによって信頼性の高い半導体封止装置を製造するこ
とができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 63/00 NJW H01L 23/29 23/31

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)ジシクロペ
    ンタジエンフェノール樹脂、(C)エポキシ基含有ポリ
    ブタジエン、(D)硬化促進剤および(E)無機質充填
    剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物を、予め前記
    (D)硬化促進剤の存在下で(B)ジシクロペンタジエ
    ンフェノール樹脂および(C)エポキシ基含有ポリブタ
    ジエンを加熱分散・反応させた後、樹脂組成物に対して
    前記(A)エポキシ樹脂および(E)無機質充填剤の合
    計量を70〜90重量%含有するように配合して加熱混練す
    ることを特徴とするエポキシ樹脂組成物の製造方法。
  2. 【請求項2】 (A)エポキシ樹脂、(B)ジシクロペ
    ンタジエンフェノール樹脂、(C)エポキシ基含有ポリ
    ブタジエン、(D)硬化促進剤および(E)無機質充填
    剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物を、予め前記
    (D)硬化促進剤の存在下で(B)ジシクロペンタジエ
    ンフェノール樹脂および(C)エポキシ基含有ポリブタ
    ジエンを加熱分散・反応させた後、樹脂組成物に対して
    前記(A)エポキシ樹脂および(E)無機質充填剤の合
    計量を70〜90重量%含有するように配合して加熱混練し
    たエポキシ樹脂組成物の硬化物で、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。
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