JPH09208665A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂組成物

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JPH09208665A
JPH09208665A JP10730896A JP10730896A JPH09208665A JP H09208665 A JPH09208665 A JP H09208665A JP 10730896 A JP10730896 A JP 10730896A JP 10730896 A JP10730896 A JP 10730896A JP H09208665 A JPH09208665 A JP H09208665A
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JP
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epoxy
epoxy compound
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epoxy resin
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JP10730896A
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Shigeyuki Maeda
重之 前田
Naoki Mogi
直樹 茂木
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無機質充填材の高充填が可能で、保存安定
性、成形性、表面実装時における半導体パッケージの耐
半田ストレス性に優れた樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 エポキシ基を2個以上有するエポキシ化
合物、フェノールとオルソクレゾールのホルムアルデヒ
ド重合体からなるフェノール樹脂を、総フェノール樹脂
硬化剤量に対して30〜100重量%含むフェノール樹
脂、無機質充填材、硬化促進剤を必須成分とする半導体
封止用エポキシ樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無機質充填材の高
充填を可能とし、保存安定性、成形性、表面実装時にお
ける半導体パッケージの耐半田ストレス性に優れた半導
体封止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスタ、集積
回路などの電子部品を、熱硬化性樹脂で封止している
が、特に集積回路では、耐熱性、耐湿性に優れたオルソ
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂をフェノールノボ
ラック樹脂で硬化させ、充填材として溶融シリカ、結晶
シリカなどの無機質充填材を配合したエポキシ樹脂組成
物が用いられている。ところが近年、集積回路の高集積
化に伴いチップがだんだん大型化し、かつパッケージは
従来のDIPタイプから表面実装化された小型、薄型の
QFP、SOP、SOJ、TSOP、TQFP、PLC
Cに変わってきている。即ち、大型チップを小型で薄い
パッケージに封入することになるため、熱応力によりク
ラックが発生し、これらのクラックによる耐湿性低下な
どの問題が大きくクローズアップされている。特に半田
付け工程において、急激に200℃以上の高温に晒され
ることにより、パッケージの割れや樹脂とチップの剥離
により耐湿性が劣化してしまうといった問題点がでてき
ている。従って、これらの大型チップを封止するのに適
した、信頼性の高い半導体封止用エポキシ樹脂組成物の
開発が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な問
題点に対して、エポキシ樹脂としてエポキシ基を2個以
上有するエポキシ化合物、フェノール樹脂硬化剤として
式(1)で示されるフェノールとオルソクレゾールのホ
ルムアルデヒド重合体を用いることにより、表面実装時
における半導体パッケージの耐半田ストレス性を著しく
向上させ、かつ無機質充填材の高充填を可能とし、保存
安定性、成形性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成
物を提供するところにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)エポキ
シ基を2個以上有するエポキシ化合物、(B)式(1)
で示されるフェノール樹脂を、総フェノール樹脂硬化剤
量に対して30〜100重量%含むフェノール樹脂、
【0005】
【化6】 (n=1〜10)
【0006】(C)無機質充填材、(D)硬化促進剤を
必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物であ
り、従来のエポキシ樹脂組成物に比べ、優れた信頼性と
して耐半田ストレス性と半田処理後の耐湿性を有するも
のである。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明に用いるエポキシ基を2個
以上有するエポキシ化合物とは、例えばビフェニル型エ
ポキシ化合物、ビスフェノール型エポキシ化合物、スチ
ルベン型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポ
キシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、
トリフェノールメタン型エポキシ化合物、アルキル変性
トリフェノールメタン型エポキシ化合物等のことを言
う。これらの中では、特にエポキシ樹脂組成物としての
無機質充填材量を80〜90重量%にする場合、式
(2)で示されるビフェニル型エポキシ化合物、式
(3)で示されるビスフェノール型エポキシ化合物や式
(4)で示されるスチルベン型エポキシ化合物等の結晶
性のものがより好ましい。これらのものは単独でも混合
して用いてもよい。
【0008】式(1)の分子構造で示されるフェノール
樹脂は、従来のフェノールノボラック樹脂に比べて、硬
化物が高強度を示し、硬化性、流動性、金型からの離型
性等の成形性、保存安定性に優れる。更に、疎水性のメ
チル基を有するために低吸水性を示す。nは1〜10で
あり、n=1〜3の重量比率が全体の50%以上を占め
るものがより好ましい。n=4以上の重量比率が大きく
なると、樹脂粘度が高くなるために、流動性が低下す
る。更に、耐半田ストレス性を最大限に引き出すために
は、式(1)で示されるフェノール樹脂を、総フェノー
ル樹脂硬化剤量に対して30重量%以上、好ましくは5
0重量%以上の使用が望ましい。30重量%未満である
と、目標とする耐半田ストレス性が不充分である。式
(1)で示されるフェノール樹脂硬化剤以外に、他のフ
ェノール樹脂硬化剤を併用する場合は、フェノール性水
酸基を有するポリマー全般を用いればよい。例えば、フ
ェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、
ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変
性フェノール樹脂、トリフェノールメタン化合物などが
ある。又、これらの硬化剤の配合量としては、エポキシ
化合物のエポキシ基数と硬化剤の水酸基数を合わせるよ
うに配合することが望ましい。
【0009】本発明で用いる無機質充填材としては、溶
融シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、二次
凝集シリカ粉末、多孔質シリカ粉末、アルミナ等が挙げ
られ、特に球状シリカ粉末、及び溶融シリカ粉末と球状
シリカ粉末との混合物が好ましい。又、無機質充填材の
配合量としては、耐半田ストレス性の点から総エポキシ
樹脂組成物量に対して80〜90重量%が好ましい。無
機質充填材量が80重量%未満だと低熱膨張化、低吸水
化が得られず、耐半田ストレス性が不充分である。又、
無機質充填材量が90重量%を越えると、高粘度化によ
る半導体パッケージ中のダイパット、金線ワイヤーのず
れ等の不都合が生じる。
【0010】本発明で用いる硬化促進剤としては、エポ
キシ基と水酸基との硬化反応を促進させるものであれば
よく、一般に封止材料に用いられているものを広く用い
ることができる。例えば、1,8−ジアザビシクロ
(5,4,0)ウンデセン−7、トリフェニルホスフィ
ン、ジメチルベンジルアミン、2−メチルイミダゾール
等があり、これらは単独でも混合して用いてもよい。本
発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ化合物、フェノ
ール樹脂硬化剤、無機質充填材及び硬化促進剤を必須成
分とするが、これ以外に必要に応じてシランカップリン
グ剤、ブロム化エポキシ樹脂、酸化アンチモン、ヘキサ
ブロムベンゼン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガ
ラ等の着色剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤
及び通常半導体封止用樹脂組成物に用いられているシリ
コーンオイル、ゴム等の低応力添加剤等の種々の添加剤
を配合しても差し支えない。
【0011】又、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を
成形材料として製造するには、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂硬化剤、無機質充填材、硬化促進剤、その他の添
加剤をミキサーなどによって充分に均一に混合した後、
更に熱ロール又はニーダーなどで溶融混練し、冷却後粉
砕して封止材料とすることができる。これらの成形材料
は、電気部品あるいは電子部品であるトランジスタ、集
積回路等の被覆、絶縁、封止等に適用することができ
る。
【0012】以下本発明を実施例で具体的に説明する。 実施例1 下記組成物 式(5)で示されるエポキシ化合物(融点110℃,エポキシ当量208g/ eq) 9.05重量部
【0013】
【化7】
【0014】 式(1)で示されるフェノール樹脂硬化剤(軟化点105℃,水酸基当量11 1g/eq) 3.80重量部
【0015】
【化8】 (nの値が1〜10を示す混合物であり、その総重量に
対する重量割合は、n=1が21%、n=2が47%、
n=3以上が32%である。)
【0016】 フェノールノボラック樹脂硬化剤(軟化点65℃,水酸基当量105g/eq ) 0.95重量部 溶融シリカ粉末(平均粒径10μm,比表面積2.0m2/g) 35重量部 球状シリカ粉末(平均粒径30μm,比表面積2.5m2/g) 50重量部 1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBU) 0.2重量部 カーボンブラック 0.5重量部 カルナバワックス 0.5重量部 を常温においてミキサーで混合し、70〜100℃で2
軸ロールにより混練し、冷却後粉砕して成形材料とし
た。粉砕して得られた成形材料は、EMMI−I−66
に準じた試験用金型を用い、175℃、70kg/cm
2、120秒の条件でスパイラルフローを測定した。更
に、得られた成形材料をタブレット化し、低圧トランス
ファー成形機にて175℃、70kg/cm、120
秒の条件で、半田クラック試験用として6×6mmのチ
ップを52pQFPに封止し、又半田耐湿性試験用とし
て3×6mmのチップを16pSOPに封止した。封止
したテスト用素子について、下記の半田クラック試験、
半田耐湿性試験を行った。試験結果を表1に示す。
【0017】評価方法 半田ストレス試験:封止したテスト用素子を、85℃、
85%RHの環境下で24時間、48時間、72時間及
び120時間処理し、その後260℃の半田槽に10秒
間浸漬させた後、顕微鏡で外部クラックを観察した。ク
ラック発生数/総数で表した。試験片の数は16個。 半田耐湿性試験:封止したテスト用素子を、85℃、8
5%RHの環境下で72時間処理し、その後260℃の
半田槽に10秒間浸漬させた後、プレッシャークッカー
試験を行い、回路のオープン不良を測定した。試験片の
数は16個。
【0018】実施例2〜6 表1の処方に従って配合し、実施例1と同様にして成形
材料を得た。なお実施例5で用いた式(6)で示される
エポキシ化合物は、融点108℃、エポキシ当量195
g/eqであり、実施例6に用いた式(7)で示される
エポキシ化合物は、融点77℃、エポキシ当量192g
/eqである。
【0019】
【化9】
【0020】
【化10】
【0021】この成形材料で試験用の封止した成形品を
得、この成形品を用いて実施例1と同様に半田ストレス
試験及び半田耐湿性試験を行った。試験結果を表1に示
す。 比較例1〜3 表2の処方に従って配合し、実施例1と同様にして成形
材料を得た。なお比較例3に用いたオルソクレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂は、軟化点58℃、エポキシ当
量200g/eqである。この成形材料で試験用の封止
した成形品を得、この成形品を用いて実施例1と同様に
半田ストレス試験及び半田耐湿性試験を行った。試験結
果を表2に示す。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】本発明に従うと、無機質充填材を高充填
とすることが可能で、保存安定性、成形性、表面実装時
における半導体パッケージの耐半田ストレス性に優れた
ものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)エポキシ基を2個以上有するエポ
    キシ化合物、 (B)式(1)で示されるフェノール樹脂を、総フェノ
    ール樹脂硬化剤量に対して30〜100重量%含むフェ
    ノール樹脂、 【化1】 (n=1〜10) (C)無機質充填材、(D)硬化促進剤を必須成分とす
    ることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 エポキシ基を2個以上有するエポキシ化
    合物が、結晶性エポキシ化合物である請求項1記載の半
    導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 結晶性エポキシ化合物が、式(2)、式
    (3)又は式(4)である請求項2記載の半導体封止用
    エポキシ樹脂組成物。 【化2】 (式中のR1は、水素、ハロゲン類、アルキル基又はそ
    れらの誘導体の中から選択される原子又は基) 【化3】 (式中のR2は、水素、ハロゲン類、アルキル基又はそ
    れらの誘導体の中から選択される原子又は基) 【化4】 (式中のR3は、水素、ハロゲン類、アルキル基及びそ
    れらの誘導体の中から選択される原子又は基)
  4. 【請求項4】 結晶性エポキシ化合物式(4)が、式
    (5)である請求項3記載の半導体封止用エポキシ樹脂
    組成物。 【化5】
JP10730896A 1995-11-27 1996-04-26 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 Withdrawn JPH09208665A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002241471A (ja) * 2001-02-14 2002-08-28 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002241471A (ja) * 2001-02-14 2002-08-28 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

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