JPH0952999A - 半導体封止用樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた炭酸ガスレーザーマーキング性を有
し、半導体パッケージの表面実装化における半田処理工
程後の信頼性維持のための耐熱性に優れ、ブロム化エポ
キシ樹脂やアンチモン化合物等の難燃剤を添加すること
なく優れた難燃性を有し、かつ常温保管性に優れた半導
体封止用樹脂組成物を得る。 【解決手段】 有機アジン系染料、レゾール樹脂、硬化
促進剤、及び無機質充填材を必須成分とする半導体封止
用樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガスレーザーマー
キング性、成形性、半田耐熱性、耐湿信頼性、常温保管
性に優れた半導体封止用樹脂組成物に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】トランジスター、コンデンサー、ダイオ
ード、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体封止用樹脂組成物の樹脂
成分としてはエポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂
の組み合わせで、着色剤成分としてはカーボンブラック
が広く採用され、半導体装置への印字方法としてはイン
クによる捺印が広く用いられてきたが、近年はインク捺
印に代わり炭酸ガスレーザーによる半導体装置への印字
も導入されてきた。更に近年の電子機器の小型化、軽量
化、高性能化の市場動向の中で、半導体封止材料への要
求は益々厳しいものとなってきているため、従来の半導
体封止用樹脂組成物では解決できない問題点も生じ始め
ている。炭酸ガスレーザーによる印字方法においては、
従来のエポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂とカー
ボンブラック着色剤を原料として用いた半導体封止用樹
脂組成物の場合には発色性が悪く、鮮明な印字を得るこ
とが困難である。

【０００３】更に、半導体パッケージの表面実装の採用
によりパッケージが半田浸漬あるいはリフロー工程で急
激に２００℃以上の高温にさらされるために、パッケー
ジが割れたりチップと封止樹脂との界面剥離が生じて耐
湿性が低下したりするという半田耐熱性の問題がある。
この半田耐熱性の向上に関しては耐熱エポキシ樹脂の使
用、半田浸漬時の応力低減やリードフレーム、チップと
の接着性向上のための可撓性樹脂の使用、接着性付与成
分の添加、熱膨張係数を小さくするための無機質充填材
の配合量の増量、あるいはシリカ表面のシランカップリ
ング剤の処理条件の改良等数多くの提案がなされてきて
いる。しかし根本的な欠点としてエポキシ樹脂は耐熱性
が低く、２００℃以上の環境では急激に物理的耐久性が
低下してしまい、熱応力に耐え得る強度を保つことは不
可能である。この耐熱性の低下を改良しなければ上記諸
提案の効果を充分に得ることはできない。特殊な骨格構
造のエポキシ樹脂を用いることにより、特性のかなりの
改善が達成されつつあるものの、非常に高価格であり、
かつ極低温での保管が要求されている。また、従来のエ
ポキシ樹脂は生来的にブロム化エポキシ樹脂、アンチモ
ン化合物等の難燃剤を配合しなければ使用に耐え得る難
燃性を有することはできない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】半導体封止用樹脂組成
物の炭酸ガスレーザーマーキング性、常温保管性、成形
性、半田耐熱性、耐湿信頼性につき種々の検討を行った
結果、上記特性は封止樹脂組成物中の着色剤成分を有機
アジン系染料に、樹脂成分をレゾール樹脂にすることで
飛躍的に特性が向上することを見いだした。 即ち、本
発明は優れた炭酸ガスレーザーマーキング性、成形性、
半田耐熱性、耐湿信頼性、常温保管性を有する半導体封
止用樹脂組成物を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、有機アジン系
染料、レゾール樹脂、硬化促進剤、及び無機質充填材を
必須成分とする半導体封止用樹脂組成物である。以下に
本発明を詳細に説明する。本発明に用いる有機アジン系
染料について以下に説明する。アジンとは６原子複素環
内で異原子が２個以上で、かつその内１個は窒素原子で
あるものの総称である。本発明における有機アジン系染
料はアジン環を１個または２個以上有する化合物を指
し、単独で用いても混合して用いても差し支えない。こ
の有機アジン系染料は、全樹脂組成物中に０．２０〜
２．００重量％含み、より好ましくは０．３０〜１．５
０重量％である。０．２０重量％未満だと炭酸ガスレー
ザー印字後の発色性が悪く、また樹脂組成物の色が淡青
色となるために良好なコントラストを得ることができな
い。２．００重量％を越えると炭酸ガスレーザー印字部
の全染料が発色できずに残留し易くなるために良好な発
色性を得ることが困難になる。またコントラスト調整用
にカーボンブラック、各種各色の着色剤等を併用して用
いることも可能である。本発明に用いる有機アジン系染
料は、市場より容易に入手できる。例えば、中央合成化
学株式会社（例えば、商品名ＯＩＬ ＢＬＡＣＫ Ｓ
Ｎ）等から販売されておる。

【０００６】本発明に用いられるレゾール樹脂は、フェ
ノール化合物とアルデヒド化合物の脱水縮合反応により
得られ、フェノール性水酸基とメチロール基、ジメチレ
ンエーテル基等を有するモノマー、オリゴマー、ポリマ
ー、及びこれら混合物全般をいう。また、これらレゾー
ル樹脂は単独であっても、混合して用いても差し支えな
い。これらレゾール樹脂は保管安定性と難燃性に優れて
おり、半導体封止用樹脂組成物の原料として用いた場合
には常温保管が可能で、ハロゲン化合物やアンチモン化
合物等の難燃剤を配合することなく十分な難燃性を発揮
する。炭酸ガスレーザー印字の機構は、レーザー被照射
部の局部的燃焼を利用して文字パターンを彫り込むもの
であり、難燃剤が存在する場合にはその部分のみ燃焼が
不十分となるため理想的な燃焼状態を得られず発色が不
鮮明になってしまう。そこで、難燃剤を配合することな
く優れた難燃性を発揮するレゾール樹脂を用いることに
より、優れた炭酸ガスレーザーマーキング性を有する半
導体封止用樹脂組成物を得ることができる。本発明に用
いるレゾール樹脂の配合割合は、全樹脂組成物中１０〜
４０重量％の範囲であり、好ましくは２５〜３５重量％
である。１０重量％未満だと流動性が低下し、未充填不
良等を引き起こし良好な成形性を得ることができない。
４０重量％を越えると強度の低下を引き起こして良好な
半導体封止用樹脂組成物を得ることができなくなってし
まう。

【０００７】本発明に用いる硬化促進剤は、レゾール樹
脂の架橋反応の触媒となるものであり、具体的にはアニ
リン、アンモニア等のアミン化合物、１，８−ジアザビ
シクロ（５．４．０）ウンデセン−７、１、５−ジアザ
ビシクロ（４．３．０）ノネン−５等のアミジン系化合
物、２−フェニルイミダゾール、２−メチルイミダゾー
ル、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニ
ル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾ
ール等のイミダゾール化合物、ｐ−トルエンスルホン酸
等の酸、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のア
ルカリ化合物等が挙げらる。本発明では、これらに限定
されるものではないが、好ましくは１，８−ジアザビシ
クロ（５．４．０）ウンデセン−７、２−メチルイミダ
ゾール等が用いられる。また、これらの硬化促進剤は単
独であっても、混合して用いても差し支えない。本発明
に用いる硬化促進剤の配合割合は、全樹脂組成物中０．
１０〜２．００重量％の範囲であり、好ましくは０．３
０〜１．０重量％である。０．１０重量％未満だと硬化
性が悪く、良好な成形性を得ることができず、２．００
重量％を越えると硬化性が高過ぎて流動性が低下し、未
充填不良等を引き起こし良好な成形性を得ることができ
ない。

【０００８】本発明に用いる無機質充填材は、平均粒径
１０〜２０μｍ、最大粒径７０〜１５０μｍの溶融シリ
カ粉末、結晶シリカ粉末、アルミナ、窒化珪素等が挙げ
られる。これら無機質充填材の配合量は成形性と信頼性
とのバランスから全樹脂組成物中に６５〜８５重量％含
有することが好ましい。特に充填材量の多い配合では、
球状の溶融シリカを用いるのが一般的である。本発明の
樹脂組成物は、有機アジン系染料、レゾール樹脂、硬化
促進剤、及び無機質充填材を必須成分とするが、これ以
外にも必要に応じて、シランカップリング剤に代表され
る各種カップリング剤、カーボンブラックに代表される
着色剤、天然ワックス及び合成ワックス等の離型剤、シ
リコーンオイル、シリコーンゴム、合成ゴム等の低応力
添加剤を適宜配合しても差し支えない。成形材料化する
に際しては、加熱ニーダーや熱ロールにより全組成物を
加熱混練し、続いて冷却、粉砕することで目的とする半
導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られる。

【０００９】以下本発明を実施例で具体的に説明する。 実施例１ レゾール樹脂（住友デュレズ株式会社・製 Ｒ−２５） ２８．００重量部 ２−メチルイミダゾール ０．７０重量部 溶融シリカ粉末 ７０．０５重量部 γーアミノプロピルトリエトキシシラン ０．５０重量部 カルナバワックス ０．５０重量部 有機アジン系染料１（中央合成化学株式会社・製 ＯＩＬ ＢＬＡＣＫ ＳＮ ） ０．２５重量 部 上記配合で半導体封止樹脂組成物を製造するにあたっ
て、全配合原料をミキサーにより混合した後、バレル温
度１００℃で、ニーダー、ロール等で加熱混練し、更に
冷却後粉砕して封止材料とした。この材料を用いて、ゲ
ル化時間、難燃性、耐湿性信頼性、スパイラルフローの
経時変化を測定した。更に、炭酸ガスレーザー印字によ
る発色性、コントラストの評価を行った。サンプルの成
形は全てトランスファー成形で、金型温度１７５℃、硬
化１２０秒にて実施した。後硬化は１７５℃で８時間実
施した。 ゲル化時間 ：１７５℃の熱板上に樹脂を２ｇ
乗せ、スパチュラを用いて約２５ｍｍ角の大きさに広げ
て熱板にこすりつけた後、樹脂が硬化して熱板より剥が
れる時間。 難燃性 ：ＵＬ−９４垂直法。厚さ１．０
ｍｍの試験片を使用。 耐湿信頼性 ：１６ｐＤＩＰパッケージを成
形、後硬化後、８５℃、８５％ＲＨの環境下で２４時間
放置し、その後２６０℃の半田槽に１０秒間浸漬した。
次にこのパッケージに１２５℃、２．３気圧のプレッシ
ャークッカー処理を行い、不良率が５０％となる迄のプ
レッシャークッカー処理時間を耐湿信頼性として表現し
た。 炭酸ガスレーザー印字：１０φ３ｍｍ厚の円板を成形、
後硬化後に印字をし、発色性、コントラストは目視にて
評価。 印字装置 ：ユニマークＡＧＨ６１０（ウシオ電機・
製） レーザー波長：１０．６μｍ 印加電圧 ：４０ｋＶ スパイラルフロー ：内部がスパイラル状になった金
型を用い、トランスファー成形１７５℃、実効圧７０ｋ
ｇｆ／ｃｍ²で約１２０秒硬化した時の金型内で樹脂が
流動した長さ。同時に、常温保管による経時変化を測
定。 これらの結果を表１に示す 実施例２〜４ 表１の配合に従い、実施例１と同様にして封止材料を得
た。評価結果を表１に示す。

【００１０】比較例１〜３ 表２の配合に従い、実施例１と同様にして封止材料を得
た。評価結果を表２に示す。

【００１１】

【表１】

【００１２】

【表２】

【００１３】

【発明の効果】本発明に従うと、優れた炭酸ガスレーザ
ーマーキング性、半導体パッケージの表面実装化におけ
る半田処理工程後の信頼性維持のための耐熱性、ブロム
化エポキシ樹脂やアンチモン化合物等の難燃剤を添加す
ることなく難燃性が得られ、かつ常温保管性にも優れて
いる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機アジン系染料、レゾール樹脂、硬化
   促進剤、及び無機質充填材を必須成分とすることを特徴
   とする半導体封止用樹脂組成物。
2. 【請求項２】 有機アジン系染料を全樹脂組成物中に
   ０．２０〜２．００重量％含む請求項１記載の半導体封
   止用樹脂組成物。