JPH0812850A

JPH0812850A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法

Info

Publication number: JPH0812850A
Application number: JP14519894A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Fukuhara; 康雄福原; Masaaki Otsu; 正明大津; Hiroyuki Shiraki; 啓之白木
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体素子の封止工程において、成形時に金
型から離型性がよく、半導体素子やリードフレームと封
止樹脂との界面の密着力に優れた半導体封止用エポキシ
樹脂組成物の製造方法を提供する。【構成】エポキシ樹脂に、硬化剤、充填剤を添加して
なる配合品を混練後、破砕して粉粒体とした後に、この
粉粒体に、離型剤としてカルボキシル基含有ポリオレフ
ィンを半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して
０．０１〜０．０５重量％後添加して混合する。上記カ
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。上記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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の半導体素
子やリードフレームと封止用樹脂との界面に剥離を生じ
させることなく、成形時の金型との離型性を向上させて
作業性を改良した半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製
造方法に関する。

【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。
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（ＤＩＰ：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。これ
らの表面実装方式の場合、半導体パッケージは、実装の
際に例えば、２１０〜２７０℃の半田浴に浸漬される等
高温で処理されるため、半導体パッケージ全体に高温の
熱が加わる。この工程で封止樹脂とチップとの剥離やパ
ッケージクラックにより耐熱性が落ちてしまうという問
題があった。このような半導体装置の半田耐熱性を上げ
るためには、半導体素子やリードフレームと封止樹脂と
の界面の密着力の向上が不可欠であった。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
げるためには、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に含有
される離型剤の量を低減しなければならず、この離型剤
の量を低減した半導体封止用エポキシ樹脂組成物を成形
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。一方、金
型からの離型性を良くするために、配合時に離型剤を多
く添加すると、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という問題があった。

【０００３】

【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、成形時に金型から離型性が
よく、半導体素子やリードフレームと封止樹脂との界面
の密着力に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製
造方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法は、エポキ
シ樹脂に、硬化剤、充填剤を添加してなる配合品を混練
後、破砕して粉粒体とした後に、この粉粒体に、離型剤
としてカルボキシル基含有ポリオレフィンを半導体封止
用エポキシ樹脂組成物の全量に対して０．０１〜０．０
５重量％後添加して混合することを特徴とする。

【０００５】本発明の請求項２に係る半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物の製造方法は、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。

【０００６】本発明の請求項３に係る半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物の製造方法は、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。

【０００７】以下、本発明を詳述する。本発明に用いる
エポキシ樹脂は、特に限定されず、下記の一般式若し
くは下記の一般式で表されるビフェニル型エポキシ樹
脂、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、フェノールノボラック型エポキシ樹
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。

【０００８】

【化１】

【０００９】

【化２】

【００１０】硬化剤としては、必要に応じて、下記の一
般式で表されるジシクロペンタジエン・フェノール共
重合体、下記の一般式で表されるｐ−キシレン・フェ
ノール共重合体、フェノールノボラック樹脂、クレゾー
ルノボラック樹脂、ナフタレンノボラック樹脂、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、特に限定はない。

【００１１】

【化３】

【００１２】

【化４】

【００１３】充填剤としては、溶融シリカ、結晶シリ
カ、アルミナ、窒化ケイ素、タルク、クレー等を使用す
ることができ、特に限定するものではないが、充填剤の
含有量が、エポキシ樹脂組成物の全量に対して７０〜９
３重量％であることが好ましい。すなわち、充填剤の含
有量が、エポキシ樹脂組成物の全量に対して７０重量％
未満の場合には、エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸湿率
が大きくなり、クラックが発生し易くなり、９３重量％
を越える場合には、エポキシ樹脂組成物の溶融粘度が高
くなるので、半導体パッケージを成形する際の成形性が
悪くなる。

【００１４】離型剤としては、必要に応じてモンタン酸
エチレンビスアマイドや天然カルナウバワックス等も使
用してもよいが、必須成分は、カルボキシル基含有ポリ
オレフィンである。これらの離型剤は、エポキシ樹脂、
硬化剤及び充填剤からなる配合品の中に含まれていても
よいが、この配合品を例えば、押出機又はロール等の混
練機で混練後、破砕機で破砕して得た半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物の粉粒体に、さらに離型剤としてカルボ
キシル基含有ポリオレフィンを後添加して例えば、タン
ブラーブレンダーやリボンブレンダー等の混合機で混合
することを必須とする。後添加する離型剤の必須成分で
あるカルボキシル基含有ポリオレフィンの後添加量は、
半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して０．０
１〜０．０５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後添加量が、半導体封止用
エポキシ樹脂組成物の全量に対して０．０１重量％未満
の場合には、金型からの離型効果が十分でなく、成形品
が金型から離型し難くなり、０．０５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。

【００１５】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。

【００１６】ポリオレフィンに含まれるカルボキシル基
の量は、特に限定されるものではないが、このポリオレ
フィンの全量に対して０．１〜５０重量％が好ましく、
０．２〜３０重量％がより好ましい。すなわち、カルボ
キシル基の含有量がポリオレフィンの全量に対して０．
１重量％未満の場合には、エポキシ樹脂及び硬化剤との
親和性が悪くなることがあり、５０重量％を越える場合
には、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の耐熱性、吸湿
性等の諸特性に悪影響を生じることがある。

【００１７】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、無水マレイン酸がよい。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。

【００１８】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
の製造方法には、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、着色剤、低応力化剤及び
難燃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。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。カーボンブラック等の着色剤等も用いることが
できる。低応力化剤としては、シリケコーンゲル、シリ
コーンゴム及びシリコーンオイル等を例示できる。難燃
剤としては、例えば、難燃性エポキシ樹脂等の有機系難
燃剤及び三酸化アンチモン等の無機系難燃剤を用いるこ
とができる。

【００１９】なお、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂
組成物の製造方法に用いられる硬化剤、硬化促進剤、カ
ップリング剤、着色剤、低応力化剤及び難燃剤等は、上
記に例示したものに限定されるものではない。

【００２０】

【作用】本発明の請求項１〜請求項３に係る半導体封止
用エポキシ樹脂組成物の製造方法は、エポキシ樹脂、硬
化剤及び充填剤からなる配合品を混練後、破砕して粉粒
体とした後に、この粉粒体に、さらに離型剤の必須成分
であるカルボキシル基含有ポリオレフィンを後添加して
混合機で混合することを必須とする。すなわち、離型剤
としてカルボキシル基含有ポリオレフィンを半導体封止
用エポキシ樹脂組成物の粉粒体に後添加するので、離型
剤が成形時に溶け出し易いため、少量であっても、金型
との離型性を向上させることができるものと推察する。
すなわち、混練する前に離型剤を添加して混練すると、
配合品を混練後、破砕して得た半導体封止用エポキシ樹
脂組成物の粉粒体では、この粉粒体の内部に潜在する離
型剤が多いため、離型剤が成形時に溶け出し難く、金型
との離型性が悪くなる。このため、半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物の粉粒体に後添加した離型剤と同等の金型
との離型効果を持たせるためには、混練前に添加する離
型剤の添加量を増やさなければならない。離型剤の添加
量を増やすと、半導体素子やリードフレームと封止樹脂
との界面の密着力が低下するために剥離が生じる。これ
に対して、配合品を混練後、破砕して得た半導体封止用
エポキシ樹脂組成物の粉粒体に、離型剤を後添加する
と、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の粉粒体の表面に
離型剤が多く顕在するので、離型剤が成形時に溶け出し
易いため、少量であっても、金型との離型性を向上させ
ることができる。さらに、カルボキシル基含有ポリオレ
フィンは、成形時に金型表面に溶け出した際に、金型の
熱により酸化重合を起こし、金型表面に強固なポリオレ
フィン膜を形成するため、他の離型剤より、離型効果が
大きくなるものと推察される。すなわち、離型剤の後添
加量が半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して
０．０１〜０．０５重量％のように少量であるため、半
導体素子やリードフレームと封止樹脂との界面の密着力
に優れる。

【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〜実施例８及び比較例１〜比較例
６の配合成分については、エポキシ樹脂としては、上記
の一般式で表されるビフェニル型エポキシ樹脂５０重
量％と上記の一般式で表されるビフェニル型エポキシ
樹脂５０重量％とからなるエポキシ当量１７２のビフェ
ニル型エポキシ樹脂（ＹＬ６１２１：油化シェルエポキ
シ株式会社製）（エポキシ樹脂Ａと称する）と、上記の
一般式で表されるビフェニル型エポキシ樹脂のみから
なるエポキシ当量１９５のビフェニル型エポキシ樹脂
（ＹＸ４０００Ｈ：油化シェルエポキシ株式会社製）
（エポキシ樹脂Ｂと称する）とを用いた。

【００２３】硬化剤としては、上記の一般式で表され
る水酸基当量１８０のジシクロペンタジエン・フェノー
ル共重合体（ＤＰＲ−５０００：三井東圧化学株式会社
製）（フェノール樹脂Ｃと称する）と、下記の一般式
で表される水酸基当量１７２のｐ−キシレン・フェノー
ル共重合体（ミレックス２２５−３Ｌ：三井東圧化学株
式会社製）（フェノール樹脂Ｄと称する）とを用いた。

【００２４】硬化促進剤として２−エチル−４−メチル
イミダゾール、着色剤としてカーボンブラック、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
シランををそれぞれ用いた。充填剤としては、汎用溶融
シリカ粉末を用いた。

【００２５】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）を用い、それ以外の離型剤として、モンタン酸エチ
レンビスアマイドと天然カルナウバワックスとを用い
た。

【００２６】配合成分は、実施例１〜実施例８について
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、比較例１〜比較例６については、表２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及び表
２に示した数値は、重量部で示したものである。

【００２７】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、破砕機で約１ｍｍの粒径に
破砕して、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の粉粒体を
得た。比較例１及び比較例２については、粉粒体に離型
剤を後添加せず、その他の実施例及び比較例について
は、粉粒体に離型剤を後添加してタンブラーブレンダー
で混合して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】上記の実施例及び比較例で得た各半導体封
止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１７０〜１７５℃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及
び表２に示した。

【００３１】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金型において、
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
料を用いて上記条件で成形後、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及び表２に示した。

【００３２】表１及び表２から明らかなように、実施例
１〜実施例８は、比較例１〜比較例６に比べて、成形直
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。

【００３３】

【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項３に係る半導
体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法は、上記のよう
に構成されているので、本発明の請求項１〜請求項３に
係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法による
と、半導体素子の封止工程において、成形時に金型から
の離型性がよく、半導体素子やリードフレームと封止樹
脂との界面の密着力に優れる半導体封止用エポキシ樹脂
組成物が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の試験方法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Ｃ０８Ｌ 23:02）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂に、硬化剤、充填剤を添加
してなる配合品を混練後、破砕して粉粒体とした後に、
この粉粒体に、離型剤としてカルボキシル基含有ポリオ
レフィンを半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対
して０．０１〜０．０５重量％後添加して混合すること
を特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方
法。
【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記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方
法。
【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記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造
方法。