JPH0881543A - 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Info
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Abstract
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)
特定粒径の溶融球状シリカ粉末及び結晶性シリカ粉末か
らなり、特定割合に含有する複合シリカ粉末、および
(E)硬化促進剤を必須成分とす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、熱伝
導性に優れ、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
成形性及び熱伝導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。
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。
置、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。
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。
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、熱伝導性に優
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。
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複合シリカ
粉末を用いることによって、耐湿性、半田耐熱性、成形
性、熱伝導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。
れるジフェニルメタン骨格を有するエポキシ樹脂、
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、
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 以下の溶融球
状シリカ粉末及び最大粒径が100 μm 以下の結晶性シリ
カ粉末からなる複合シリカ粉末、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)の複合シリカ粉末を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。
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。
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
れ、これらは単独又は混合して使用することができる。
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、
ができる。
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。
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 以下の溶融球状シリカ粉末と、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
の結晶シリカ粉末との複合物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。複合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。また、結晶シリカ粉末の割合が全体の樹脂
組成物に対して20重量%以上含有するように配合すると
十分な熱伝導性を得ることができる。これらの複合シリ
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。
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。
特定のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、有機塩基を微量
配合した特定のシランカップリング剤、複合シリカ粉末
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。
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、複合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。
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。
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、複合
シリカ粉末および硬化促進剤を用いることによって、樹
脂組成物の吸水性を低減し、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、良好な熱伝導性を示
し、耐湿性劣化が少なくなるものである。
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。
20μm )54%、微細な溶融球状シリカ粉末(平均粒径0.
5 μm )10%、結晶シリカ粉末(最大粒径100μm 以
下、平均粒径10μm )20%からなる複合シリカ粉末をヘ
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%を加えて複合シリカ粉末の表面処理をした。
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70〜10
0 ℃で混練冷却した後、粉砕して成形材料を製造した。
造した。
造した。
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、成形性、耐湿性、半田耐熱性、熱
伝導性に優れており、本発明の顕著な効果を確認するこ
とができた。
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、熱伝導性に優れ、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。
Claims (2)
- 【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 H2n−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 以下の溶融球
状シリカ粉末及び最大粒径が100 μm 以下の結晶性シリ
カ粉末からなる複合シリカ粉末、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)の複合シリカ粉末を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。 - 【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 H2n−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 以下の溶融球
状シリカ粉末及び最大粒径が100 μm 以下の結晶性シリ
カ粉末からなる複合シリカ粉末、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)の複合シリカ粉末を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。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP24715994A JP3705618B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 |
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1994
- 1994-09-14 JP JP24715994A patent/JP3705618B2/ja not_active Expired - Fee Related
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