JPH07304932A

JPH07304932A - 型慣れ材用エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH07304932A
Application number: JP10018294A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Fukuhara; 康雄福原; Masaaki Otsu; 正明大津; Hiroyuki Shiraki; 啓之白木; Masayuki Kiyougaku; 正之教学; Takashi Toyama; 貴志外山; Tatsuyoshi Wada; 辰佳和田; Masashi Nakamura; 正志中村; Yoshihiko Nakamura; 善彦中村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体素子の封止工程において、成形を一時
中断する場合、金型を長時間高温状態に保持しておいて
も金型からの離型効果がなくならず、成形品を金型から
離型し易い状態に保つ型慣れ材用エポキシ樹脂組成物を
提供する。また、例えば、メモリー用半導体装置等の場
合に、α線による半導体素子のソフトエラーが発生し易
いという悪影響を及ぼさない型慣れ材用エポキシ樹脂組
成物をも提供する。【構成】エポキシ樹脂に、離型剤、硬化剤及び充填剤
を添加してなる型慣れ材用エポキシ樹脂組成物であっ
て、上記離型剤としてカルボキシル基含有ポリオレフィ
ンを型慣れ材用エポキシ樹脂組成物の全量に対して１〜
５重量％含有する。また、上記充填剤としてウランの含
有量がシリカの全量に対して０．１ｐｐｂ以下である低
α線シリカを含有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子等を封止用
樹脂によって封止する前段階として、金型からの離型効
果を持たせるために成形する型慣れ材用エポキシ樹脂組
成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスター、集
積回路等の電気・電子部品や半導体装置等の封止方法と
して、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分
とした半導体封止用成形材料を用いて、トランスファー
成形等によって封止する方法が、一般に行われている。
ところが、封止成形後のリードフレーム等と封止樹脂と
の密着性を上げるために、半導体封止用成形材料に含有
される離型剤の量を低減する必要があった。この離型剤
の量を低減した半導体封止用成形材料を成形すると金型
からの離型効果が小さく、成形品が金型から離型し難く
なってしまうという欠点があった。このため、封止成形
の前段階として、金型からの離型効果を持たせるため
に、いわゆる型慣れ材と呼ばれるエポキシ樹脂組成物を
成形することが一般に行われている。この型慣れ材用エ
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型エポキシ樹脂及びビ
フェニル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂主剤、フェノ
ールノボラック等の硬化剤、三級アミン、イミダゾール
及びホスフィン類等の硬化促進剤、シリカ等の無機粉末
からなる無機充填剤、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及びステアリン酸等の離
型剤並びにカーボンブラック等の着色剤等から構成され
ている。

【０００３】また、半導体素子の封止工程において、成
形を一時中断する場合、金型を冷やしてしまうと、成形
を再開するときに、金型を成形条件の温度まで上げるの
に長時間を要するため、金型を長時間高温状態に保持し
ておくことが多かった。ところが、このように金型を高
温状態で長時間放置した場合、従来の型慣れ材では、金
型からの離型効果がなくなってしまい、成形品が金型か
ら離型し難くなってしまうという欠点があった。このた
め、改めて型慣れ材で成形をした後に、半導体素子の封
止成形を行わなければならず、成形作業性に問題があっ
た。

【０００４】また、例えば、メモリー用半導体装置等で
は、型慣れ材にα線を出すウラン等の含有量の多いシリ
カ等の材料を使用している場合には、この材料が半導体
封止材に混入して、α線により半導体素子のソフトエラ
ーが発生し易いという問題があった。

【０００５】

【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、その目的とするところは、半導
体素子の封止工程において、成形を一時中断する場合、
金型を長時間高温状態に保持しておいても金型からの離
型効果がなくならず、成形品を金型から離型し易い状態
に保つ型慣れ材用エポキシ樹脂組成物を提供することに
ある。

【０００６】また、例えば、メモリー用半導体装置等の
場合に、α線による半導体素子のソフトエラーが発生し
易いという悪影響を及ぼさない型慣れ材用エポキシ樹脂
組成物をも提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
型慣れ材用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂に、離
型剤、硬化剤及び充填剤を添加してなる型慣れ材用エポ
キシ樹脂組成物であって、上記離型剤としてカルボキシ
ル基含有ポリオレフィンを型慣れ材用エポキシ樹脂組成
物の全量に対して１〜５重量％含有することを特徴とす
る。

【０００８】本発明の請求項２に係る型慣れ材用エポキ
シ樹脂組成物は、カルボキシル基含有ポリオレフィンの
分子量が１０００〜３００００であることを特徴とす
る。

【０００９】本発明の請求項３に係る型慣れ材用エポキ
シ樹脂組成物は、カルボキシル基含有ポリオレフィンの
酸価が０．５〜５０であることを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項４に係る型慣れ材用エポキ
シ樹脂組成物は、上記充填剤としてウランの含有量がシ
リカの全量に対して０．１ｐｐｂ以下である低α線シリ
カを含有することを特徴とする。

【００１１】以下、本発明を詳述する。本発明に用いる
エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールＦ型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック
型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、
ハロゲン化エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキ
シ樹脂等のようにエポキシ樹脂全般を用いることができ
る。

【００１２】また、離型剤としての必須成分は、カルボ
キシル基含有ポリオレフィンであり、カルボキシル基含
有ポリオレフィンの含有量は、型慣れ材用エポキシ樹脂
組成物の全量に対して１〜５重量％に制限される。すな
わち、カルボキシル基含有ポリオレフィンの含有量が、
型慣れ材用エポキシ樹脂組成物の全量に対して１重量％
未満の場合には、金型を高温状態で長時間放置したと
き、金型からの離型効果がなくなってしまい、成形品が
金型から離型し難くなる。また、カルボキシル基含有ポ
リオレフィンの含有量が、型慣れ材用エポキシ樹脂組成
物の全量に対して５重量％を越える場合には、半導体装
置の半導体素子やリードフレームと封止樹脂との界面に
剥離が生じる。

【００１３】そして、有効な離型性を示すという点か
ら、カルボキシル基含有ポリオレフィンの分子量が、１
０００〜３００００であることが好ましく、２０００〜
１２０００であることがさらに好ましい。また、同じく
有効な離型性を示すという点から、カルボキシル基含有
ポリオレフィンの酸価が、０．５〜５０であることが好
ましく、５〜３０であることがより好ましく、１３〜２
０であることがさらに好ましい。

【００１４】本発明で用いられるポリオレフィンとして
は、例えば、エチレン、プロピレン、１−ペンテン、２
−ペンテン、１−ヘキセン及び２−ヘキセン等の１種又
は２種以上が挙げられる。好ましくは、ポリエチレン、
ポリプロピレン及びエチレン−プロピレン共重合体の中
の少なくとも１種を用いるのがよい。また、ポリオレフ
ィンに含有されるカルボキシル基（又はその酸無水物基
も含む）としては、例えば、不飽和カルボン酸の残基等
が挙げられる。不飽和カルボン酸としては、アクリル
酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル
酸、イタコン酸、無水マレイン酸及び無水イタコン酸等
が挙げられる。好ましくは、マレイン酸がよい。また、
本発明に用いられるポリオレフィンには、他のビニル化
合物が共重合されていてもよい。このビニル化合物とし
ては、例えば、ブタジエン、イソプレン及びネオプレン
等のジエン系ビニル化合物；スチレン、α−メチルスチ
レン、ビニルトルエン及びその他各種の置換スチレン等
の芳香族ビニル化合物；アクリル酸メチル、メタクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、ア
クリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸２−
エチルヘキシル及びメタクリル酸２−エチルヘキシル等
の不飽和カルボン酸エステル化合物；塩化ビニル及び塩
化ビニリデン等のハロゲン化ビニル；酢酸ビニル及びプ
ロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル；並び
にアクリロニトリル及びメタクリルニトリル等のニトリ
ル基含有ビニル化合物等が挙げられ、１種又は２種以上
で使用される。なお、カルボキシル基含有のポリオレフ
ィンは、ポリエチレン等を酸化（部分酸化も含む）して
カルボン酸の状態にしたもの、いわゆる酸化ポリエチレ
ン等であってもよい。

【００１５】また、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミ
ナ、窒化ケイ素、タルク、クレー等の充填材を用いるこ
とを排除するものではないが、例えば、メモリー用半導
体装置等の場合に、α線による半導体素子のソフトエラ
ーが発生し易いという悪影響を及ぼさない型慣れ材用エ
ポキシ樹脂組成物としては、上記充填剤としてウランの
含有量がシリカの全量に対して０．１ｐｐｂ以下である
低α線シリカを用いるのが好ましい。

【００１６】また、硬化剤としては、必要に応じてフェ
ノールノボラック樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、
イソシアネート、アミン系硬化剤、酸無水物等が用いら
れ、特に限定する理由はない。

【００１７】本発明の型慣れ材用エポキシ樹脂組成物に
は、上記成分以外にも必要に応じて適当な硬化促進剤、
カップリング剤及び着色剤等を添加することができる。
必要に応じて用いられる硬化促進剤として、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及び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
ル及び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及びトリフェニルホ
スフィン等の有機ホスフィン類（リン系硬化促進剤）；
並びにテトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレ
ート及びトリフェニルホスフィンテトラフェニルボレー
ト等のテトラフェニルボロン塩等を用いることができ
る。また、充填剤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
シシラン及び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用いられる。そして、カーボ
ンブラック等の着色剤等も用いることができる。

【００１８】なお、本発明の型慣れ材用エポキシ樹脂組
成物に用いられる硬化剤、硬化促進剤、カップリング剤
及び着色剤等は、上記に例示したものに限定されるもの
ではない。

【００１９】

【作用】本発明の請求項１〜請求項３に係る型慣れ材用
エポキシ樹脂組成物は、離型剤としてカルボキシル基含
有ポリオレフィンを型慣れ材用エポキシ樹脂組成物の全
量に対して１〜５重量％含有しているので、封止成形の
前段階として、成形することにより、金型表面に付着し
たカルボキシル基含有ポリオレフィンが金型の熱によ
り、酸化重合して金属表面に強固なポリオレフィン膜を
形成するため、成形品が金型から離型し易く、長時間に
わたり、離型効果が維持されるものと推察される。

【００２０】また、本発明の請求項４に係る型慣れ材用
エポキシ樹脂組成物は、充填剤としてウランの含有量が
シリカの全量に対して０．１ｐｐｂ以下である低α線シ
リカを用いているので、封止材料にα線が多く発生する
シリカが混入することがなく、α線による半導体素子の
ソフトエラーの発生を防止できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。

【００２２】実施例１〜３及び比較例１〜４の配合成分
については、エポキシ樹脂としては、エポキシ当量１９
５、軟化点７０℃のクレゾールノボラック型エポキシ樹
脂（ＥＳＣＮ１９５ＸＬ−４：住友化学工業株式会社
製）を９６．１重量部、硬化剤としては、水酸基当量１
０５、軟化点８２℃のフェノールノボラック樹脂（ＰＳ
Ｍ６２００：群栄化学株式会社製）を５１．７重量部、
硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）を
１．６重量部、着色剤としてカーボンブラックを０．１
重量部、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシランを２．０重量部をそれぞれ用い
た。その他の配合成分は、表１に示したそれぞれの物質
をそれぞれの配合量で用いた。表１に示した数値は、重
量部で示したものである。

【００２３】なお、離型剤のカルボキシル基含有ポリオ
レフィンとして、カルボキシル基含有量１．５重量％
（ポリエチレン１００ユニットに約１個のカルボキシル
基）、分子量９０００、酸化１５〜１７の酸化ポリエチ
レン離型剤（ＰＥＤ１９１：ヘキストジャパン株式会社
製）を実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２で用
いた。また、比較例３の離型剤としては、モンタン酸エ
チレンビスアマイドを用い、比較例４の離型剤として
は、天然カルナウバワックスを用いた。

【００２４】そして、実施例３では、充填剤として、ウ
ランの含有量がシリカの全量に対して０．１ｐｐｂ以下
である低α線溶融シリカ粉末を用いた。実施例１及び実
施例２並びに比較例１〜比較例４の充填剤としては、汎
用溶融シリカ粉末を用いた。

【００２５】上記の各実施例及び、比較例において、充
填剤の表面をカップリング剤で処理し、上記配合成分を
ミキサーで３分間均一に混合分散した後、ロール温度７
５℃のミキシングロールで５分間加熱、溶融、混練し
た。この混練物を、冷却し、約５ｍｍの粒径に粉砕し
て、型慣れ材用エポキシ樹脂組成物を得た。

【００２６】

【表１】

【００２７】以上で得た各型慣れ材用エポキシ樹脂組成
物をトランスファー成形機を用いて金型温度１７０〜１
７５℃で成形時間９０秒で成形して図１に示すように、
クロムめっき板１上にプリン型の成形品２を得た。この
成形品２をクロムめっき板１から取り去り、その後、こ
のクロムめっき板１上に、半導体封止用エポキシ樹脂成
形材料を型慣れ材用エポキシ樹脂組成物と同じ条件で成
形し、成形品２の後硬化を行わずに万能引張試験機を用
いて成形品２とクロムめっき板１との剪断強度を測定
し、成形直後の金型離型強度として表１に示した。この
後、半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を５０ショット
連続で成形し、成形品２を取り去った後、上記クロムめ
っき板１を１７０〜１７５℃で７２時間保持し、次いで
半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を成形した後、上記
と同様にして万能引張試験機を用いて成形品２とクロム
めっき板１との剪断強度を測定し、７２時間高温保持後
の金型離型強度として表１に示した。

【００２８】なお、半導体封止用エポキシ樹脂成形材料
については、表２に示したそれぞれの物質を表２に示し
た重量部で配合し、充填剤の表面をカップリング剤で処
理し、上記配合成分をミキサーで３分間均一に混合分散
した後、ロール温度８５℃のミキシングロールで８分間
加熱、溶融、混練した。この混練物を、冷却し、約５ｍ
ｍの粒径に粉砕して、半導体封止用エポキシ樹脂組成物
を得た。

【００２９】

【表２】

【００３０】また、フラットパッケージ成形品（ＦＰ）
のリードフレームと封止樹脂との界面剥離の有無を調べ
るために、外形寸法１９ｍｍ×１５ｍｍ、厚み１．８ｍ
ｍの６０ピンフラットパッケージ型ＩＣ金型で、各型慣
れ材用エポキシ樹脂組成物を前記の条件で成形した。次
いで、７．６ｍｍ×７．６ｍｍ、厚み０．４ｍｍの半導
体素子をダイパット寸法８．２ｍｍ×８．２ｍｍの４２
アロイリードフレームに銀ペーストで実装し、上記ＩＣ
金型でフラットパッケージを半導体封止用エポキシ樹脂
成形材料を用いて成形後、超音波探査装置により、リー
ドフレームと封止樹脂との界面剥離の有無を調べること
により、リードフレームと封止樹脂との密着性を評価し
た。その結果を表１に示した。

【００３１】表１から明らかなように、実施例１〜実施
例３は、比較例１〜比較例４に比べて、成形直後の金型
離型強度及び７２時間高温保持後の金型離型強度が小さ
くて優れているとともに、リードフレームと封止樹脂と
の密着性もよいことが確認できた。

【００３２】また、実施例３の充填剤として、ウランの
含有量がシリカの全量に対して０．１ｐｐｂ以下である
低α線溶融シリカ粉末を用いた型慣れ材用エポキシ樹脂
組成物では、半導体封止用エポキシ樹脂成形材料にα線
が多く発生するシリカが混入することがないため、メモ
リー用半導体装置等の場合に、α線による半導体素子の
ソフトエラーが発生し易いという悪影響を及ぼさないと
いうことが確認できた。

【００３３】

【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項３に係る型慣
れ材用エポキシ樹脂組成物によると、上記のように構成
されているので、半導体素子の封止工程において、成形
を一時中断する場合、金型を長時間高温状態に保持して
おいても金型からの離型効果がなくならず、成形品を金
型から離型し易い状態に保つことができる。

【００３４】また、本発明の請求項４に係る型慣れ材用
エポキシ樹脂組成物によると、上記のように構成されて
いるので、例えば、メモリー用半導体装置等の場合に、
α線による半導体素子のソフトエラーが発生し易いとい
う悪影響を及ぼさない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るクロムめっき板と成形品
の断面図である。

【符号の説明】

１クロムめっき板２成形品

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｈ０１Ｌ 23/31 (72)発明者教学正之大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者外山貴志大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者和田辰佳大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者中村正志大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者中村善彦大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂に、離型剤、充填剤及び硬
化剤を添加してなる型慣れ材用エポキシ樹脂組成物であ
って、上記離型剤としてカルボキシル基含有ポリオレフ
ィンを型慣れ材用エポキシ樹脂組成物の全量に対して１
〜５重量％含有することを特徴とする型慣れ材用エポキ
シ樹脂組成物。
【請求項２】カルボキシル基含有ポリオレフィンの分
子量が１０００〜３００００であることを特徴とする請
求項１記載の型慣れ材用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】カルボキシル基含有ポリオレフィンの酸
価が０．５〜５０であることを特徴とする請求項１又は
請求項２記載の型慣れ材用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】上記充填剤としてウランの含有量がシリ
カの全量に対して０．１ｐｐｂ以下である低α線シリカ
を含有することを特徴とする請求項１〜請求項３いずれ
かに記載の型慣れ材用エポキシ樹脂組成物。