JPH08217852A - 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） 3,3′−スピロビ［1,1-ジ
アルキル−5-インダノール］をグリシジル化したエポキ
シ樹脂、（Ｂ）ナフトールアラルキル重合体および
（Ｃ）無機質充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対し
て前記（Ｃ）の無機質充填剤を25〜90重量％の割合で含
有してなるエポキシ樹脂組成物であり、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
した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および半導体封
止装置は、耐湿性、半田耐熱性に優れ、吸湿による影響
が少なく、電極の腐蝕による断線や水分によるリーク電
流の発生等を著しく低減することができ、しかも長期間
にわたって信頼性を保証することができる。

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、半導体集積回路の分野において、
高集積化、高信頼性化の技術開発と同時に半導体装置の
実装工程の自動化が推進されている。例えばフラットパ
ッケージ型の半導体装置を回路基板に取り付ける場合
に、従来、リードピン毎に半田付けを行っていたが、最
近では半田浸漬方式や半田リフロー方式が採用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のノボラック型エ
ポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ノボラック型フェノール
樹脂およびシリカ粉末からなる樹脂組成物によって封止
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った。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、あるいは
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。

【０００４】本発明は、上記の欠点を解消するためにな
されたもので、吸湿の影響が少なく、特に半田浴浸漬後
の耐湿性、半田耐熱性に優れ、封止樹脂と半導体チップ
あるいは封止樹脂とリードフレームの間の剥がれや、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。

【０００５】

【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、特定のナフトール樹脂を用いることによって、
耐湿性、半田耐熱性等に優れた樹脂組成物が得られるこ
とを見いだし、本発明を完成したものである。

【０００６】即ち、本発明は、（Ａ）次の一般式で示さ
れるエポキシ樹脂、

【０００７】

【化５】 （但し、式中Ｒ¹ はＣ_j Ｈ_2j+1基を、Ｒ² はＣ_k Ｈ_2k+1
基をそれぞれ表し、各基におけるj およびk は 0又は 1
以上の整数を表す） （Ｂ）次の一般式で示されるナフトール樹脂および

【０００８】

【化６】 （但し、式中Ｒ³ はＣ_l Ｈ_2l+1基を、Ｒ⁴ はＣ_m Ｈ_2m+1
基をそれぞれ表し、各基におけるl およびm 並びにn は
0 又は 1以上の整数を表す） （Ｃ）無機質充填剤 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）の無機
質充填剤を25〜90重量％の割合で含有してなることを特
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、半導体チップが封止さ
れてなることを特徴とする半導体封止装置である。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１０】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂は、前
記の一般式化５で示されるものが使用され、その分子量
等に制限されることなく使用することができる。具体的
な化合物として、例えば 3,3′−スピロビ［5-インダノ
ール］をグリシジル化したエポキシ樹脂、 3,3′−スピ
ロビ［1,1-ジメチル−5-インダノール］をグリシジル化
したエポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独又は混合
して使用することができる。また、このエポキシ樹脂に
は、ノボラック系エポキシ樹脂やエピビス系エポキシ樹
脂、ビフェニル型エポキシ樹脂その他一般に公知のエポ
キシ樹脂を併用することができる。

【００１１】本発明に用いる（Ｂ）ナフトール樹脂は、
前記の一般式化６で示されるものを使用され、その分子
量等に制限されることなく使用することができる。具体
的な化合物として例えば、

【００１２】

【化７】 （但し、式中n は0 又は 1以上の整数を表す）等が挙げ
られ、これらは単独又は混合して使用することができ
る。また、このナフトール樹脂の他にフェノール、アル
キルフェノール等のフェノール類とホルムアルデヒドあ
る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を併
用することができる。

【００１３】本発明に用いる（Ｃ）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が、そ
れらの中でも不純物濃度が低く、平均粒径30μm 以下の
シリカ粉末が好ましく使用される。平均粒径30μm を超
えると耐湿性および成形性が劣り好ましくない。無機質
充填剤の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して25〜90
重量％含有するように配合することか好ましい。その割
合が25重量％未満では樹脂組成物の吸湿性が高く、半田
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。

【００１４】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
特定のエポキシ樹脂、特定のナフトール樹脂および無機
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
類、合成ワックス類、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、カーボンブラック等の着色剤、シラ
ンカップリング剤、種々の硬化促進剤、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。

【００１５】本発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料と
して調製する場合の一般的方法は、前述した特定のエポ
キシ樹脂、特定のナフトール樹脂、無機質充填剤および
その他成分を配合し、ミキサー等によって十分均一に混
合した後、さらに熱ロールによる溶融混合処理またはニ
ーダ等による混合処理を行い、次いで冷却固化させ適当
な大きさに粉砕して成形材料とすることができる。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
子部品或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。

【００１６】また、本発明の半導体封止装置は、上述の
成形材料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。成形材料で封止後加熱して硬
化させ、最終的にはこ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。

【００１７】

【作用】本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封止
装置は、特定のエポキシ樹脂、特定のナフトール樹脂を
用いることによって、樹脂組成物の吸水性を低減し、機
械的特性と低応力性が向上し、半田浸漬、半田リフロー
後の樹脂クラックの発生がなくなり、耐湿性劣化が少な
くなるものである。

【００１８】

【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。以下の実施例および比較例において「％」とは「重
量％」を意味する。

【００１９】実施例１ 前述の 3,3′−スピロビ［5-インダノール］をグリシジ
ル化したエポキシ樹脂6 ％、前述の化７で示したナフト
ール樹脂6.4 ％、シリカ粉末86.6％、硬化促進剤 0.3
％、エステルワックス類 0.3％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℃で混練冷却
した後、粉砕して成形材料（Ａ）を製造した。

【００２０】実施例２ 実施例１で用いたと同じ 3,3′−スピロビ［5-インダノ
ール］をグリシジル化したエポキシ樹脂7.3 ％、実施例
１で用いた化７のナフトール樹脂2.55％、ノボラック型
フェノール樹脂2.55％、シリカ粉末86.6％、硬化促進剤
0.3％、エステルワックス類 0.3％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
冷却した後、粉砕して成形材料（Ｂ）を製造した。

【００２１】比較例１ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂9 ％、ノボラッ
ク型フェノール樹脂 3.4％、シリカ粉末86.6％、硬化促
進剤 0.3％、エステルワックス類 0.3％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
混練冷却した後、粉砕して成形材料（Ｃ）を製造した。

【００２２】比較例２ エピビス型エポキシ樹脂（エポキシ当量 450）11％、ノ
ボラック型フェノール樹脂 1.4％、シリカ粉末86.6％、
硬化促進剤 0.3％、エステルワックス類 0.3％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℃で混練冷却した後、粉砕して成形材料（Ｄ）を製造
した。

【００２３】こうして製造した成形材料（Ａ）〜（Ｄ）
を用いて 170℃に加熱した金型内にトランスファー注
入、半導体チップを封止し硬化させて半導体封止装置を
製造した。これらの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に示したが、本発明のエポキ
シ樹脂組成物および半導体封止装置は、耐湿性、半田耐
熱性に優れており、本発明の顕著な効果を確認すること
ができた。

【００２４】

【表１】 ＊1 ：トランスファー成形によって直径50mm、厚さ3mm の成形品を作り、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。 ＊2 ：吸水率の場合と同様な成形品を作り、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。 ＊3 ：ＪＩＳ−Ｋ−６９１１に準じて試験した。 ＊4 ：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、アルミニウムの腐蝕による 50％断線を不良として評価した。 ＊5 ：8 ×8mm ダミーチップをＱＦＰ（14×14× 1.4mm）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％，24時間の吸湿処理し 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。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明および表１から明らかなよう
に、本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封止装置
は、耐湿性、半田耐熱性に優れ、吸湿による影響が少な
く、電極の腐蝕による断線や水分によるリーク電流の発
生等を著しく低減することができ、しかも長期間にわた
って信頼性を保証することができる。

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 Ｈ０１Ｌ 23/31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）次の一般式に示されるエポキシ樹
   脂、 【化１】 （但し、式中Ｒ¹ はＣ_j Ｈ_2j+1基を、Ｒ² はＣ_k Ｈ_2k+1
   基をそれぞれ表し、各基におけるj およびk は 0又は 1
   以上の整数を表す） （Ｂ）次の一般式に示されるナフトール樹脂および 【化２】 （但し、式中Ｒ³ はＣ_l Ｈ_2l+1基を、Ｒ⁴ はＣ_m Ｈ_2m+1
   基をそれぞれ表し、各基におけるl およびm 並びにn は
   0 又は 1以上の整数を表す） （Ｃ）無機質充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対し
   て前記（Ｃ）の無機質充填剤を25〜90重量％の割合で含
   有してなることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】 （Ａ）次の一般式で示されるエポキシ樹
   脂、 【化３】 （但し、式中Ｒ¹ はＣ_j Ｈ_2j+1基を、Ｒ² はＣ_k Ｈ_2k+1
   基をそれぞれ表し、各基におけるj およびk は 0又は 1
   以上の整数を表す） （Ｂ）次の一般式に示されるナフトール樹脂および 【化４】 （但し、式中Ｒ³ はＣ_l Ｈ_2l+1基を、Ｒ⁴ はＣ_m Ｈ_2m+1
   基をそれぞれ表し、各基におけるl およびm 並びにn は
   0 又は 1以上の整数を表す） （Ｃ）無機質充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対し
   て前記（Ｃ）の無機質充填剤を25〜90重量％の割合で含
   有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。