JPH09208808A - 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】 【課題】 ハロゲン成分の遊離が極めて少なく、耐湿
性、耐高温放置性、耐燃焼性、成形性に優れ、長期間信
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
装置を提供するものである。 【解決手段】 本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）
フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）無機質
充填剤を必須成分とし、ハロゲン系難燃剤を含まず全体
の樹脂組成物に対して前記（Ｄ）の無機質充填剤を83容
量％以上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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形性、耐湿性、
耐高温放置性、耐燃焼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が進行している。こう
して製造される半導体封止装置には、耐燃焼性を維持す
るため、ハロゲン系難燃剤が必須成分として含まれてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のエポキシ樹脂樹
脂組成物によって封止された半導体装置は、その耐燃焼
性を維持するために含まれるハロゲン系難燃剤に起因し
て、ハロゲン成分の遊離により耐湿性、耐高温放置性が
低下するという欠点がある。また、廃棄物処理に際して
も、ハロゲン系難燃剤からのハロゲン成分の遊離による
環境問題が発生するという欠点もあった。こうしたこと
から、ハロゲン系難燃剤を含まず、かつ耐燃焼性に優れ
た封止用樹脂の開発が強く要望されていた。

【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、ハロゲン成分の遊離が極めて少なく、耐
湿性、耐高温放置性、耐燃焼性、成形性に優れ、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】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、無機質充填剤を
83容量％以上配合した後述の組成物が、耐湿性、耐高温
放置性、耐燃焼性、成形性に優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）エポキシ樹脂、
（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）
無機質充填剤を必須成分とし、ハロゲン系難燃剤を含ま
ず全体の樹脂組成物に対して前記（Ｄ）の無機質充填剤
を83容量％以上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。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂として
は、その分子中にエポキシ基を少なくとも2 個有する化
合物である限り、その分子構造、分子量等に特に制限は
なく、一般に封止用材料として使用されているものを広
く包含することができる。具体的なものとして例えば、
ビスフェノール型の芳香族系、シクロヘキサン誘導体等
の脂肪族系、また、次の一般式で示されるエポキシノボ
ラック系の樹脂等が挙げられる。

【０００９】

【化１】 （但し、式中、Ｒ¹ は水素原子またはアルキル基を、Ｒ
² は水素原子またはアルキル基を、n は1 以上の整数を
それぞれ表す） これらのエポキシ樹脂は、単独又は混合して使用するこ
とができる。

【００１０】本発明に用いる（Ｂ）フェノール樹脂とし
ては、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、例えばエポキシ化もしくはブチル
化ノボラック型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは
単独又は混合して使用することができる。ノボラック型
フェノール樹脂の配合割合は、前記（Ａ）エポキシ樹脂
のエポキシ基（a ）と（Ｂ）フェノール樹脂のフェノー
ル性水酸基（b ）とのモル比［（a ）／（b ）］が0.1
〜10の範囲内であることが望ましい。モル比が0.1 未満
もしくは10を超えると耐熱性、耐湿性、成形作業性およ
び硬化物の電気特性が悪くなり、いずれの場合も好まし
くない。

【００１１】本発明に用いる（Ｃ）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。これらの硬化促進剤は、単独又は混合
して使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。その配合量が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
って成形性に劣り好ましくない。

【００１２】本発明に用いる（Ｄ）無機質充填剤として
は、シリカ粉末、アルミナ、三酸化アンチモン、タル
ク、炭酸カルシウム、チタンホワイト、クレー、マイ
カ、ベンガラ、ガラス繊維等が挙げられ、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。これらの
中でも特にシリカ粉末やアルミナ粉末が好ましく使用さ
れる。無機質充填剤の配合割合は、樹脂組成物に対して
83容量％以上の割合で含有するように配合することが好
ましい。その割合が83容量％未満では耐燃焼性に劣り好
ましくない。

【００１３】本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤および特定割合の無
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、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、ベンガラ等の着色
剤等を適宜、添加配合することができる。

【００１４】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、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、硬化促進剤、無機質充填剤およびその他の
成分を所定の組成比に選択して配合し、ミキサー等によ
って十分均一に混合し、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ある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。

【００１５】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。成形材料は封止の際に加熱
して硬化させ、最終的にはこの組成物の硬化物によって
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。

【００１６】本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体
封止装置は、無機質充填剤を全体の樹脂組成物の83容量
％以上配合することによって、ハロゲン系難燃剤を含ま
ないにもかかわらず、優れた耐燃焼性を有し、樹脂組成
物中におけるハロゲン成分の遊離による信頼性低下を防
止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】 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。

【００１８】実施例１ ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量193 ）5 ％、
アラルキル型フェノール樹脂（フェノール当量175 ）4
％、球状シリカ粉末91％（83容量％となる）、エステル
ワックス類 0.2％および硬化促進剤0.3 ％を常温で混合
し、さらに80〜90℃で混練してこれを冷却粉砕して成形
材料（Ａ）を製造した。

【００１９】実施例２ ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量193 ）4 ％、
アラルキル型フェノール樹脂（フェノール当量175 ）3
％、球状シリカ粉末93％（84容量％となる）、エステル
ワックス類 0.2％および硬化促進剤0.3 ％を常温で混合
し、さらに80〜90℃で混練してこれを冷却粉砕して成形
材料（Ｂ）を製造した。

【００２０】比較例１ ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量193 ）8 ％、
アラルキル型フェノール樹脂（フェノール当量175 ）6
％、球状シリカ粉末85％（72容量％となる）、エステル
ワックス類 0.2％および硬化促進剤 0.3％を常温で混合
し、さらに80〜90℃で混練してこれを冷却粉砕して成形
材料（Ｃ）を製造した。

【００２１】比較例２ ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量193 ）7 ％、
ビスフェノール型臭素化エポキシ樹脂（エポキシ当量40
0 ）2 ％、アラルキル型フェノール樹脂（フェノール当
量175 ）6 ％、球状シリカ粉末85％（72容量％とな
る）、エステルワックス類 0.2％および硬化促進剤 0.3
％を常温で混合し、さらに80〜90℃で混練してこれを冷
却粉砕して成形材料（Ｄ）を製造した。

【００２２】実施例１〜２及び比較例１〜２で製造した
成形材料（Ａ）〜（Ｄ）を用いて 180℃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。また、同様に成形材料
（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、 180℃に加熱した金型内にト
ランスファー注入し、硬化させて試験片を作成し、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、ハロゲン成
分の遊離が少なく、その他の特性も優れており、本発明
の顕著な効果を確認することができた。

【００２３】

【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 ：ＵＬ−９４Ｖ−0 （試験片厚0.8 ，1.6 ｍｍ）○印…合格、×印…不合格 。 ＊4 ：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た後、180 ℃で2 時間熱水抽出し、イオンクロマトグラ フィーにより測定した。 ＊5 ：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、180 ℃，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、85℃，85％Ｒ Ｈ，168 時間の吸湿処理した後、240 ℃のＩＲリフロー炉を通した後、127 ℃， 2.5 ａｔｍの飽和水蒸気中で耐湿試験を行い、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。 ＊6 ：ＰＣＴ試験と同様に成形した半導体封止装置を同様の条件でＩＲリフロー 炉を通した後、300 ℃の高温槽中に放置し、ＰＣＴ試験と同様に評価した。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明及び表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、ハロゲン成分の遊離が極めて少なく、耐湿性、耐高
温放置性、耐燃焼性、成形性に優れ、しかも長時間にわ
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）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
   樹脂、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）無機質充填剤を必
   須成分とし、ハロゲン系難燃剤を含まず全体の樹脂組成
   物に対して前記（Ｄ）の無機質充填剤を83容量％以上含
   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）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
   樹脂、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）無機質充填剤を必
   須成分とし、ハロゲン系難燃剤を含まず全体の樹脂組成
   物に対して前記（Ｄ）の無機質充填剤を83容量％以上含
   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。