JPH0881541A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置

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JPH0881541A
JPH0881541A JP24479594A JP24479594A JPH0881541A JP H0881541 A JPH0881541 A JP H0881541A JP 24479594 A JP24479594 A JP 24479594A JP 24479594 A JP24479594 A JP 24479594A JP H0881541 A JPH0881541 A JP H0881541A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
epoxy
fused silica
silica powder
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Pending
Application number
JP24479594A
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English (en)
Inventor
Masanori Okamoto
正法 岡本
Kenichi So
顕一 宗
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Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Corp
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Publication date
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、(A)次式で表されるジフェニル
メタン骨格を有するエポキシ樹脂、 (B)フェノール樹脂、(C)有機塩基を極微量添加し
た、エポキシ基を有するシランカップリング剤、(D)
最大粒径が100 μm 以下の溶融シリカ粉末および(E)
硬化促進剤を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記
(D)の溶融シリカ粉末を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、成形性、充填性に優
れ、吸湿による影響が少なく、熱放散性が良好でしかも
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、
成形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】従来のエポキシ樹脂組
成物、すなわち、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無機充填剤
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】また、無機充填剤を高充填することによ
り、樹脂分の割合が少なくなり、樹脂組成物の低吸湿化
を図ることができるが、無機質充填剤の高充填化に伴い
流動性が著しく損なわれるばかりでなく、樹脂等の有機
分と無機質充填剤との界面が多くなるため、内部樹脂ク
ラックがその界面を伝って外部樹脂クラックへと進行す
るという欠点があった。
【0005】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、成形性、流動性に優れ、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と
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。
【0006】
【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、特定のシランカップリング剤および溶融シリカ
粉末を用いることによって、耐湿性、半田耐熱性、成形
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。
【0007】即ち、本発明は、(A)次の一般式で示さ
れるジフェニルメタン骨格を有するエポキシ樹脂、
【0008】
【化5】 (B)フェノール樹脂、(C)有機塩基を極微量添加し
た、次の一般式で示されるエポキシ基を有するシランカ
ップリング剤、
【0009】
【化6】R1 −Cn 2n−Si (OR2 3 (但し、式中R1 はエポキシ基を有する原子団を、R2
はメチル基又はエチル基を、n は0 又は1 以上の整数を
それぞれ表す)(D)最大粒径が100 μm 以下の溶融シ
リカ粉末および(E)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(D)の溶融シリカ粉末を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。
【0010】以下、本発明を詳細に説明する。
【0011】本発明に用いる(A)エポキシ樹脂は、前
記の一般式化5で示されるジフェニルメタン骨格を有す
るエポキシ樹脂が使用される。また、このエポキシ樹脂
には、ノボラック系エポキシ樹脂、エピビス系エポキシ
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。
【0012】本発明に用いる(B)フェノール樹脂とし
ては、前記(A)のエポキシ樹脂のエポキシ基と反応し
得るフェノール性水酸基を分子中に2 個以上有するもの
であれば特に制限するものではない。具体的な化合物と
して例えば
【0013】
【化7】 (但し、n は0 又は1 以上の整数を表す)
【0014】
【化8】 (但し、n は0 又は1 以上の整数を表す)
【0015】
【化9】 (但し、n は0 又は1 以上の整数を表す)
【0016】
【化10】 (但し、n は0 又は1 以上の整数を表す)
【0017】
【化11】 (但し、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。
【0018】本発明に用いる(C)有機塩基を極微量添
加した、エポキシ基を有するシランカップリング剤とし
ては、前記の一般式化6で示されるものが使用される。
具体的なものとして、例えば、
【0019】
【化12】
【0020】
【化13】 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。
【0021】このシランカップリング剤には極微量の有
機塩基を添加処理することが重要である。有機塩基で処
理することによって加水分解性を高めることができる。
ここで添加処理する有機塩基としては、ジメチルアミ
ン、ジエチルアミン、ピリジン、キノリン、ピペリジン
等の環状有機塩基を挙げることができ、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。有機塩基の
添加配合量は、シランカップリング剤に対して0.0005〜
0.05重量%の範囲内で使用することが望ましい。この配
合量が0.0005重量%未満ではシランカップリング剤の加
水分解を十分に促進することができず、また、0.05重量
%を超えると耐湿信頼性が低下して好ましくない。
【0022】本発明に用いる(D)溶融シリカ粉末とし
ては、不純物濃度が低く最大粒径が100 μm 以下で、平
均粒径30μm 以下の溶融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。溶融シリカ粉末の配合割合は、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。これらの溶融シリカ粉末に、シラン
カップリング剤に有機塩基を添加し、直ちにヘンシェル
ミキサー、スーパーミキサー等で処理を行うと均一に表
面処理ができ、その効果が十分に発揮できる。
【0023】本発明に用いる(E)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を広く使用する
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。
【0024】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、フェノール樹脂、特定のシランカ
ップリング剤、溶融シリカ粉末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、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。
【0025】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、フェノール樹脂、特定のシランカップリング
剤、溶融シリカ粉末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。
【0026】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、175 ℃以上
に加熱して硬化させることが望ましい。
【0027】
【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、フェノール樹脂、有機塩
基を極微量添加した特定のシランカップリング剤、溶融
シリカ粉末および硬化促進剤を用いることによって、目
的を達成することができた。即ち、有機塩基を極微量配
合し、シランカップリング剤の加水分解を促進させ、有
機分と無機分との反応性を高め、有機分と無機分との界
面強度を向上させ、溶融シリカ粉末と特定のエポキシ樹
脂を用いることによって、流動性を損なわずに高充填が
でき、樹脂組成物の吸水性が低減し、成形性、流動性、
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。
【0028】
【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。
【0029】実施例1 溶融シリカ粉末(最大粒径100 μm 以下)84%をヘンシ
ェルミキサーに入れ、攪拌しながら前述した化12のシ
ランカップリング剤0.4 %、ジエチルアミン4×10-4
を加えて溶融シリカ粉末の表面処理をした。次に前述し
た化5のジフェニルメタン骨格を有するエポキシ樹脂6.
2 %、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂1.
5 %、前述した化7のフェノールノボラック樹脂1.5
%、前述した化8のフェノールアラルキル樹脂3.5 %、
トリフェニルホスフィン0.2 %、カルナバワックス類0.
4 %、カーボンブラック0.3 %、三酸化アンチモン2.0
%を常温で混合し、さらに90〜100 ℃で混練冷却した
後、粉砕して成形材料を製造した。
【0030】実施例2〜3 表1に示した組成で実施例1と同様にして成形材料を製
造した。
【0031】比較例1〜3 表1に示した組成で実施例1と同様にして成形材料を製
造した。
【0032】こうして製造した成形材料を用いて 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2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、成形性に優
れており、本発明の顕著な効果を確認することができ
た。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】 *1 :EMMI−I−66に準じてスパイラルフロー測定した(175 ℃)。 *2 :高化式フロー粘度(175 ℃)。 *3 :175 ℃,80kg/cm2 ,2 分間のトランスファー成形によって得られた成形 品(試験片)をつくり、175 ℃,8 時間の後硬化を行い、JIS−K−6911 に準じて試験した。 *4 :*3 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。 *5 :5.3 ×5.3mm チップをVQFP80pin (12×12×1.4mm )パッケージ用金 型に納め、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 の吸湿処理した後、増加した重量によって計算した。 *6 :*6 のVQFP80pin パッケージの半導体封止装置をエアーリフローマシ ン(Max 240℃)に通し、外部および内部クラックの有無を調査した。
【0035】
【発明の効果】以上の説明および表2から明らかなよう
に、本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封止装置
は、耐湿性、半田耐熱性、成形性に優れ、また、薄型パ
ッケージ等の充填性にも優れ、吸湿による影響が少な
く、放熱性が良好で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 23/29 23/31

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ジフェニル
    メタン骨格を有するエポキシ樹脂、 【化1】 (B)フェノール樹脂、(C)有機塩基を極微量添加し
    た、次の一般式で示されるエポキシ基を有するシランカ
    ップリング剤、 【化2】R1 −Cn 2n−Si (OR2 3 (但し、式中R1 はエポキシ基を有する原子団を、R2
    はメチル基又はエチル基を、n は0 又は1 以上の整数を
    それぞれ表す)(D)最大粒径が100 μm 以下の溶融シ
    リカ粉末および(E)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(D)の溶融シリカ粉末を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ジフェニル
    メタン骨格を有するエポキシ樹脂、 【化3】 (B)フェノール樹脂、(C)有機塩基を極微量添加し
    た、次の一般式で示されるエポキシ基を有するシランカ
    ップリング剤、 【化4】R1 −Cn 2n−Si (OR2 3 (但し、式中R1 はエポキシ基を有する原子団を、R2
    はメチル基又はエチル基を、n は0 又は1 以上の整数を
    それぞれ表す)(D)最大粒径が100 μm 以下の溶融シ
    リカ粉末および(E)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(D)の溶融シリカ粉末を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。
JP24479594A 1994-09-13 1994-09-13 エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 Pending JPH0881541A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08100049A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Dainippon Ink & Chem Inc 半導体封止材料用エポキシ樹脂組成物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08100049A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Dainippon Ink & Chem Inc 半導体封止材料用エポキシ樹脂組成物

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