JPH09316176A - 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Info
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Abstract
面実装時における半導体パッケージの耐半田クラック性
及び半田耐湿性に優れた樹脂組成物を提供すること。 【解決手段】 エポキシ官能基を2個以上有するエポキ
シ樹脂、式(1)で示されるフェノール樹脂を総フェノ
ール樹脂硬化剤量中に30〜90重量%、式(2)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中に
10〜70重量%含むフェノール樹脂、無機質充填材及
び硬化促進剤からなる半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。 【化1】 【化2】
Description
充填化を可能とし、成形性、表面実装時における半導体
パッケージの耐半田クラック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。
回路等の電子部品は、熱硬化性樹脂組成物で封止してい
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
晶シリカ等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、且つパッケージは
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。
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等の問題が
大きくクローズアップされてきている。特に、半田付け
工程で急激に200℃以上の高温に曝されるため、パッ
ケージの割れや、樹脂とチップとの剥離が発生し、耐湿
性が低下してしまう問題点が出てきている。この対策と
しては、エポキシ樹脂組成物中に無機質充填材を高充填
化し、低吸水化及び熱時高強度化を達成する方法や、疎
水性且つ可撓性を有する樹脂を用いて低吸水化及び基材
との高密着性を達成する方法等が種々提案されている。
は、エポキシ樹脂組成物の成形時の流動性低下を招くた
め、低粘度の樹脂を用いる必要がある。しかし低粘度樹
脂は分子量が小さく、特に可撓性骨格の樹脂を用いると
架橋密度が低下し、熱時強度や硬化性の低下を招くの
で、成形性や耐半田クラック性が予期したほど向上しな
いのが現状である。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。
題点に対して、表面実装時における半導体パッケージの
耐半田クラック性を著しく向上させ、且つ硬化性、流動
性等の成形性に優れ、更に半田耐湿性にも優れた半導体
封止用エポキシ樹脂組成物を提供するものである。
シ基を2個以上有するエポキシ樹脂、(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
中に30〜90重量%含むフェノール樹脂、
の誘導体の中から選択される同一もしくは異なる原子又
は基。m及びnは0又は1以上の整数) (C)式(2)で示されるフェノール樹脂を、総フェノ
ール樹脂硬化剤量中に10〜70重量%含むフェノール
樹脂、
特徴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
半田クラック性と半田処理後の耐湿性を有するものであ
る。
以上有するエポキシ樹脂としては、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
ポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ト
リフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリ
フェノールメタン型エポキシ樹脂等が挙げられる。特に
エポキシ樹脂組成物としての無機質充填材量を、総エポ
キシ樹脂組成物量中に80〜90重量%とする場合は、
式(3)で示されるビフェニル型エポキシ化合物、式
(4)で示されるビスフェノール型エポキシ化合物や式
(5)で示されるスチルベン型エポキシ化合物等の結晶
性のエポキシ樹脂がより好ましい。これらのエポキシ樹
脂は単独で用いても、混合して用いてもよい。
(1)及び式(2)を必須成分とする。式(1)の分子
構造で示されるフェノール樹脂単独では、リードフレー
ムとの高密着性及び低吸水性を得ることはできるが、成
形性と耐半田クラック性の両立は困難だった。これは、
エポキシ樹脂組成物を低粘度化するために、式(1)の
フェノール樹脂として低分子量のものを使用すると、硬
化物の架橋密度が著しく低くなり、熱時強度の低下を招
くからである。更に、低分子量化に伴う硬化性の低下に
よる成形性不良も問題となっていた。式(1)のm+n
=1〜10であるが、10を越えると粘度が高くなり、
ダイパッド、金線ワイヤーのずれ等が起こる。ところが
式(2)で示されるフェノール樹脂を式(1)のフェノ
ール樹脂に適正量配合すると、高流動性、熱時高強度、
且つメチル基の存在による低吸水性を持つ様になり、良
好な耐半田クラック性を得ることができる。
ール樹脂単独の場合と比較すると、架橋密度が増大し成
形性が良好になる。これは式(2)のフェノール樹脂が
一般的に、塩基性触媒下でオルソクレゾールとホルムア
ルデヒドを反応させることにより生成するオルソクレゾ
ールジメチロール化合物を、酸性触媒下でフェノールと
反応させる二段階製法でつくられることにより、フェノ
ールノボラック樹脂或いはクレゾールノボラック樹脂と
は異なり、分子量分布が狭いためである。これにより流
動性が向上するばかりでなく、架橋密度が高いために熱
時強度が高く、硬化性に優れる特徴を有する。式(2)
のnは1〜10であり、n=1〜3の分子量分布(GP
Cにより体積比率を測定し、分子量分布を算出)が全体
の70%以上を占めるものがより好ましい。n=4以上
のフェノール樹脂のが多くなると、樹脂粘度が高くなる
ため、流動性が低下する。n=10を越えると更に流動
性が低下するため、成形性に問題が生じてくる。更に耐
半田クラック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
量中に30〜90重量%、好ましくは50〜90重量%
以上使用することが望ましい。30重量%未満だと、目
標とする耐半田クラック性が不充分となる。一方、90
重量%を越えると、充分な流動性および熱時強度を得ら
れなくなる。又、式(2)で示されるフェノール樹脂
は、総フェノール樹脂硬化剤量中に10〜70重量%、
好ましくは10〜30重量%使用することが望ましい。
10重量%未満だと、目標とする流動性、硬化性が不充
分となる。一方、70重量%を越えると、吸水率が高く
なるため、耐半田クラック性に悪影響を及ぼしてしま
う。
以外に、他のフェノール樹脂硬化剤を併用することも可
能であり、その場合は、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、フェノールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン
化合物等が挙げられる。又、これらの硬化剤の配合量と
しては、エポキシ樹脂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。
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、良好な耐半田クラック性を得るために
は、総エポキシ樹脂組成物量中に80〜90重量%含む
ものが好ましい。無機質充填材量が80重量%未満だと
低熱膨張性、低吸水性が得られず、耐半田クラック性が
不充分になる。一方、90重量%を越えると、高粘度化
のため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。
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
良く、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
等が挙げられ、これらは単独で用いても混合して用いて
もよい。
樹脂、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、及び半導体封止用樹脂組成物に通常用い
られているシリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤
等、種々の添加剤を配合しても差し支えない。
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、無機質充填剤、硬化促進剤、その他の添
加剤をミキサー等を用いて充分に均一に混合した後、熱
ロール又はニーダー等で溶融混練し、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、封止等に適用できる。
その総体積に対する体積割合は、n=1が16%、n=
2が13%、n=3以上が71%である。)
軸ロールを用いて混練し、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。
し、低圧トランスファー成形機にて175℃、70kg
/cm2、120秒の条件で、耐半田クラック性試験用と
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16pS
OPに封止した。封止したテスト用素子について、下記
の耐半田クラック性試験、半田耐湿性試験を行った。試
験結果を表1に示す。
℃、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1
0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。試験片の総数は1
6個とした。 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(条件125℃、100%RH)を行い、回路のオ
ープン不良を測定した。試験片の総数数は16個とし
た。
材料を得た。なお実施例4に用いたフェノールノボラッ
ク樹脂硬化剤は、軟化点65℃、水酸基当量105g/
eqであり、実施例5に用いた式(8)で示されるフェ
ノール樹脂硬化剤は、軟化点77℃、水酸基当量174
g/eq、ただしmの値が1〜5、nの値が1〜5の整
数を示す混合物である。
は、融点108℃である。
は、融点77℃ある。
得、この成形品を用いて実施例1と同様に耐半田クラッ
ク性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。
材料を得た。比較例2のフェノールノボラック樹脂は実
施例4のものと同一である。この成形材料で試験用に封
止した成形品を得、この成形品を用いて実施例1と同様
に耐半田クラック性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。
時における半導体パッケージの耐半田クラック性の両立
が可能となる。
Claims (3)
- 【請求項1】 (A)エポキシ基を2個以上有するエポ
キシ樹脂、(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中に30〜90重量%含
むフェノール樹脂、 【化1】 (式中のR1は水素、ハロゲン、アルキル基及びそれら
の誘導体の中から選択される同一もしくは異なる原子又
は基。m及びnは0又は1以上の整数) (C)式(2)で示されるフェノール樹脂を、総フェノ
ール樹脂硬化剤量中に10〜70重量%含むフェノール
樹脂、 【化2】 (D)無機質充填材、(E)硬化促進剤からなることを
特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項2】 エポキシ基を2個以上有するエポキシ樹
脂が、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。 - 【請求項3】 結晶性エポキシ化合物が、式(3)、式
(4)及び式(5)から選ばれる1種以上である請求項
1、又は2記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化3】 (式中のR2は、水素、ハロゲン、アルキル基及びそれ
らの誘導体の中から選択される同一もしくは異なる原子
又は基) 【化4】 (式中のR3は、水素、ハロゲン、アルキル基及びそれ
らの誘導体の中から選択される同一もしくは異なる原子
又は基) 【化5】 (式中のR4は、水素、ハロゲン、アルキル基及びそれ
らの誘導体の中から選択される同一もしくは異なる原子
又は基)
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---|---|---|---|
JP13980596A JP3675571B2 (ja) | 1996-06-03 | 1996-06-03 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
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---|---|---|---|
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JPH09316176A true JPH09316176A (ja) | 1997-12-09 |
JP3675571B2 JP3675571B2 (ja) | 2005-07-27 |
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JP13980596A Expired - Fee Related JP3675571B2 (ja) | 1996-06-03 | 1996-06-03 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100523003B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2005-10-20 | 주식회사 케이씨씨 | 펠렛 성형이 용이한 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물 |
JP2007254666A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | ノボラック型フェノール樹脂組成物および熱硬化性樹脂成形材料 |
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1996
- 1996-06-03 JP JP13980596A patent/JP3675571B2/ja not_active Expired - Fee Related
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KR100523003B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2005-10-20 | 주식회사 케이씨씨 | 펠렛 성형이 용이한 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물 |
JP2007254666A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | ノボラック型フェノール樹脂組成物および熱硬化性樹脂成形材料 |
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