JPH08245754A - 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）トリスヒドロキシフェニル
メタン骨格含有し該ヒドロキシ基がグリシジル化された
エポキシ樹脂、（Ｂ）1,5-ナフタレンジオールを用いた
ナフトールアラルキル樹脂、（Ｃ）無機質充填剤および
（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、樹脂組成物に対して
（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が封止されてなる
半導体封止装置である。 【効果】 本発明によれば、半導体封止装置の耐湿性、
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、特定のフェノ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、式中のＲ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ 、Ｒ⁴ はそれぞれ同一
又は異なるアルキル基を表し、n 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アラルキル樹
脂、

【０００８】

【化６】 （但し、式中n は 0又は 1以上の整数を表す） （Ｃ）無機質充填剤および （Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、全体の樹脂組成物に
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
記の一般式で示されるものが使用され、その分子量等に
特に制限されることなく使用することができる。具体的
な化合物としては

【００１１】

【化７】 （但し、式中n は 0又は 1以上の整数を表す）

【００１２】

【化８】 （但し、式中t-Ｂu はターシャルブチル基を、n は 0又
は 1以上の整数をそれぞれ表す）

【００１３】

【化９】 （但し、式中t-Ｂu はターシャルブチル基を、n は 0又
は 1以上の整数をそれぞれ表す）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。ま
た、このエポキシ樹脂には、ノボラック系エポキシ樹脂
やビフェニル系エポキシ樹脂、その他の公知のエポキシ
樹脂を併用することができる。

【００１４】本発明に用いる（Ｂ）ナフトールアラルキ
ル樹脂としては、前記の一般式化６で示されるものが使
用され、その分子量等に特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は、例えば

【００１５】

【化１０】

【００１６】

【化１１】 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、このナフトールアラルキル樹脂の他に
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。

【００１７】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が好ましい。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。

【００１８】本発明に用いる（Ｄ）硬化促進剤として
は、リン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、Ｄ
ＢＵ系硬化促進剤、その他の硬化促進剤等が広く使用す
ることができる。これらは単独又は 2種以上併用するこ
とができる。硬化促進剤の配合割合は、全体の樹脂組成
物に対して 0.01 〜5 重量％含有するように配合するこ
とが望ましい。その割合が 0.01 重量％未満では樹脂組
成物のゲルタイムが長く、硬化特性も悪くなり、また、
5 重量％を超えると極端に流動性が悪くなって成形性に
劣り、さらに電気特性も悪くなり耐湿性に劣り好ましく
ない。

【００１９】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、特定のナフトールアラルキル樹
脂、無機質充填剤および硬化促進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
鎖脂肪族の金属塩、酸アミド、エステル類、パラフィン
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。

【００２０】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、特定のナフトールアラルキル樹脂、無機質充
填剤および硬化促進剤その他の成分を配合し、ミキサー
等によって十分均一に混合した、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。

【００２１】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。

【００２２】

【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、特定のナフトールアラル
キ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、熱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。

【００２３】

【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。

【００２４】実施例１ 前述した化８のエポキシ樹脂 8.7％、前述した化６のナ
フトールアラルキル樹脂 4.3％、シリカ粉末86％、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。

【００２５】実施例２ 実施例１で用いた化８のエポキシ樹脂 4.3％、ビフェニ
ル系エポキシ樹脂 4.3％、実施例１で用いた化６のナフ
トールアラルキル樹脂 4.4％、シリカ粉末86％、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。

【００２６】比較例１ ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂11.2％、ノボ
ラック型フェノール樹脂 5.8％、シリカ粉末82％、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％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。

【００２７】比較例２ ビフェニル型エポキシ樹脂11.3％、ノボラック型フェノ
ール樹脂 5.7％、シリカ粉末82％、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。

【００２８】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。

【００２９】

【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30℃60％ ＲＨ，335 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 ％断線不良として評価した。 ＊5 ：18×18mmダミーチップをＱＦＰ（32×32× 3.2mm）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％，96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。

【００３０】

【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。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）次の一般式で示されるエポキシ樹
   脂、 【化１】 （但し、式中のＲ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ 、Ｒ⁴ はそれぞれ同一
   又は異なるアルキル基を表し、n 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アラルキル樹
   脂、 【化２】 （但し、式中n は0 又は1 以上の整数を表す） （Ｃ）無機質充填剤および （Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、全体の樹脂組成物に
   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、式中のＲ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ 、Ｒ⁴ はそれぞれ同一
   又は異なるアルキル基を表し、n 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アラルキル樹
   脂、 【化４】 （但し式中n は 0又は 1以上の整数を表す） （Ｃ）無機質充填剤および （Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、全体の樹脂組成物に
   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。