JPH0940756A

JPH0940756A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置

Info

Publication number: JPH0940756A
Application number: JP20925895A
Authority: JP
Inventors: Masanori Okamoto; 正法岡本
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-02-10

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェ
ノール樹脂、（Ｃ）無機質充填剤、（Ｄ）硬化促進剤、
（Ｅ）カーボンブラック、（Ｆ）アジン染料を必須成分
とし、全体の樹脂組成物に対して前記（Ｅ）のカーボン
ブラックを0.10〜10重量％、前記（Ｆ）のアジン系化合
物を0.01〜10重量％の割合で含有してなるエポキシ樹脂
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、レーザーマークの鮮明度に優れ、また赤外線
の透過による半導体装置の誤動作の防止を可能にした信
頼性の高いものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザーマークの鮮明
度に優れ、かつ半導体素子に赤外線の影響を及ぼさない
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】従来、ダイオード、トランジスタ、集積
回路等の電子部品では熱硬化性樹脂を用いて封止する方
法が行われてきた。この樹脂封止はガラス、金属、セラ
ミックを用いたハーメチックシール方式に比較して、経
済的に有利なため広く実用化されている。封止樹脂とし
ては熱硬化性樹脂の中でも信頼性及び価格の点からエポ
キシ樹脂組成物が最も一般的に用いられている。エポキ
シ樹脂組成物には、酸無水物、芳香族アミン、ノボラッ
ク型フェノール樹脂等の硬化剤が用いられているが、こ
れらの中でもノボラック型フェノール樹脂を硬化剤とし
たエポキシ樹脂組成物は、他の硬化剤を使用したものに
比べて、成形性、耐湿性に優れ、毒性がなくかつ安価で
あるため半導体封止材料として広く用いられている。

【０００３】また、樹脂封止した半導体封止製品の表面
に製品名や製造者名をマークするのに、現在、熱硬化性
インキで捺印する方法が一般的に採用されている。しか
し、このインキによるマークは、有機溶剤で比較的容易
に消えること、また摩擦に弱いという欠点がある。これ
らの欠点を補い、かつマーキング工程の効率化を図るた
めに最近ＣＯ₂等のレーザーを用いたレーザーマークが
行われるようになった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、着色剤
にカーボンブラックのみを使用したエポキシ樹脂組成物
では、レーザーマークを行った場合の鮮明度がインキマ
ーキング法に比べて劣る欠点があった。また、着色剤に
染料のみを用いた樹脂組成物では、レーザーマーク鮮明
度に優れているが、赤外線が透過されるため半導体製品
が誤動作する欠点があった。

【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、特にレーザーマーク鮮明度に優れ、赤外
線が透過することなく半導体装置の誤動作を防止した信
頼性の高い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】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、着色剤としてカ
ーボンブラックとアジン染料を併用することによって、
上記の目的が達成さ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）エポキシ樹脂、
（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）無機質充填剤、（Ｄ）硬
化促進剤、（Ｅ）カーボンブラックおよび（Ｆ）アジン
染料を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して前記
（Ｅ）のカーボンブラックを0.10〜10重量％、前記
（Ｆ）のアジン染料を0.01〜10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。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂は、分
子中に 2個以上のエポキシ基を有するもので一般封止材
用として用いられているものであればよく、特に制限さ
れるものではない。例えば、ノボラック型エポキシ樹
脂、エピビス系エポキシ樹脂、その他一般に公知のエポ
キシ樹脂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、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個以上有するものを使用する。
具体的な樹脂として、例えば、

【００１１】

【化１】（但し、n は 0又は 1以上の整数を表す）

【００１２】

【化２】（但し、n は 0又は 1以上の整数を表す）

【００１３】

【化３】（但し、n は 0又は 1以上の整数を表す）

【００１４】

【化４】（但し、n は 0又は 1以上の整数を表す）

【００１５】

【化５】（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。

【００１６】本発明に用いる（Ｃ）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、炭素繊維等が挙げられ、特
にシリカ粉末やアルミナが好ましく使用される。無機質
充填剤の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して25〜93
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耐湿性、耐熱性およ
び機械的特性、さらに成形性に効果なく、また、93重量
％を超えるとカサバリが大きくなり、成形性に劣り好ま
しくない。

【００１７】本発明に用いる（Ｄ）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が広く使用す
ることができ、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。

【００１８】本発明に用いる（Ｅ）カーボンブラックと
しては、熱分解法（アセチレンブラック法）、不完全燃
焼法（チャネル法）等で製造されるいずれでもよく、特
に制限されるものではい。カーボンブラックの配合割合
は、樹脂組成物に対して0.10〜10重量％含有するように
配合することが望ましい。0.10重量％未満では赤外線の
遮断に効果がなく、10重量％を超えるとレーザーマーク
性が悪く実用に適さない。

【００１９】本発明に用いる（Ｆ）アジン染料として
は、特に制限されるものではないが、分子中に塩素や臭
素等のハロゲン原子を含まないものが好ましい。この具
体的な化合物としては、例えば、

【００２０】

【化６】

【００２１】

【化７】等が挙げられ、これらは単独または混合して使用するこ
とができる。アジン染料の配合割合は、樹脂組成物に対
して 0.01 〜10重量％含有するように配合することが望
ましい。配合割合が 0.01 重量％未満ではレーザーマー
ク鮮明度に効果なく、10重量％を超えるとカサバリが大
きくなり成形性が悪く実用に適さない。

【００２２】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機質充填剤、硬化促
進剤、カーボンブラックおよびアジン染料を必須成分と
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、もしくは
パラフィン等の離型剤、塩素化パラフィン、ブロムトル
エン、ヘキサブロムベンゼン、三酸化アンチモン等の難
燃剤、ベンガラ等の無機着色剤、シランカップリング
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。

【００２３】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、前述したエポキシ樹
脂、フェノール樹脂、無機質充填剤、硬化促進剤、カー
ボンブラックおよびアジン染料、その他成分を配合し、
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。

【００２４】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、150 ℃以上
に加熱して硬化させることが望ましい。

【００２５】

【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、着色剤としてカーボンブラックとアジン染料を
併用することによって、レーザーマーク鮮明度向上と赤
外線の透過を防止することが可能となったものである。

【００２６】

【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。

【００２７】実施例１ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂15％、フェノー
ルノボラック樹脂 8.0％、溶融シリカ粉末70％、トリフ
ェニルホスフィン 0.2％、カーボンブラック0.2 ％、化
６のアジン染料 0.3％、ブロモ化エポキシ樹脂 2.5％、
三酸化アンチモン 2.8％、カルナバワックス 0.5％およ
びシランカップリグ剤 0.5％を常温で混合し、さらに90
〜100 ℃で混練、冷却固化した後、粉砕して成形材料
（Ａ）を製造した。

【００２８】実施例２ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂15％、フェノー
ルノボラック樹脂 8.0％、溶融シリカ粉末70％、トリフ
ェニルホスフィン 0.2％、カーボンブラック0.2 ％、化
７のアジン染料 0.3％、ブロモ化エポキシ樹脂 2.5％、
三酸化アンチモン 2.8％、カルナバワックス 0.5％およ
びシランカップリング剤 0.5％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（Ｂ）
を製造した。

【００２９】比較例１ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂15％、フェノー
ルノボラック樹脂 8.0％、溶融シリカ粉末70％、トリフ
ェニルホスフィン 0.2％、化６のアジン染料0.5 ％、ブ
ロモ化エポキシ樹脂 2.5％、三酸化アンチモン 2.8％、
カルナバワックス 0.5％およびシランカップリング剤
0.5％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（Ｃ）を製造した。

【００３０】比較例２ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂15％、フェノー
ルノボラック樹脂 8.0％、溶融シリカ粉末70％、トリフ
ェニルホスフィン 0.2％、カーボンブラック0.5 ％、ブ
ロモ化エポキシ樹脂 2.5％、三酸化アンチモン 2.8％、
カルナバワックス 0.5％およびシランカップリング剤
0.5％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（Ｄ）を製造した。

【００３１】実施例１〜２および比較例１〜２で製造し
た成形材料（Ａ）〜（Ｄ）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、レーザーマーク性、赤外線透過防止等に優れて
おり、本発明の顕著な効果を確認することができた。

【００３２】

【表１】＊1 ：成形材料を用いて170 ℃，3 分間トランスファー成形し、その後180 ℃， 8 時間の後硬化を行った。こうして得た封止部品100 個について、ＣＯ₂レーザーを用いてレーザーマークを行い、目視で鮮明度を評価した。○印…鮮明、×印 …不鮮明。＊2 ：−65℃と＋200 ℃の恒温槽へ各30分間ずつ入れ、500 サイクル繰り返した後の樹脂クラックの発生を調査した。＊3 ：成形材料を用いて 2本のアルミニウム配線を有する封止部品を170 ℃，3 分間トランスファー成形し、その後180 ℃，8 時間の後硬化を行った。こうして得た封止部品100 個について、120 ℃の高圧水蒸気中で耐湿試験を行い、アルミニウム腐食による50％の断線（不良発生）の起こる時間を評価した。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明および表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、レーザーマーク鮮明度に優れ、赤外線の透過による
半導体装置の誤動作の防止を可能にした信頼性の高いも
のである。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）無機質充填剤、（Ｄ）硬化促進剤、（Ｅ）
カーボンブラックおよび（Ｆ）アジン染料を必須成分と
し、全体の樹脂組成物に対して前記（Ｅ）のカーボンブ
ラックを0.10〜10重量％、前記（Ｆ）のアジン染料を0.
01〜10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）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）無機質充填剤、（Ｄ）硬化促進剤、（Ｅ）
カーボンブラックおよび（Ｆ）アジン染料を必須成分と
し、全体の樹脂組成物に対して前記（Ｅ）のカーボンブ
ラックを0.10〜10重量％、前記（Ｆ）のアジン染料を0.
01〜10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。