JPH10139856A - 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】 耐湿性、半田耐熱性に優れ、吸湿による影響
が少なく、電極の腐蝕による断線や水分によるリーク電
流の発生等を著しく低減することができ、しかも長期間
にわたって信頼性を保証するエポキシ樹脂組成物および
半導体装置を得る。 【解決手段】 本発明は、（Ａ）1,4-ビス［（3-メチル
−4-ヒドロキシフェニル）−2-プロピル］ベンゼンをグ
リシジル化したエポキシ樹脂、（Ｂ）アラルキル・ナフ
トール樹脂、（Ｃ）無機質充填剤および（Ｄ）硬化促進
剤を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）の無
機質充填剤を25〜95重量％の割合で含有してなるエポキ
シ樹脂組成物であり、また、このエポキシ樹脂組成物の
硬化物によって、半導体チップを封止した半導体封止装
置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐湿性、半田耐熱性に
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と同時に半導体装置の
実装工程の自動化が推進されている。例えばフラットパ
ッケージ型の半導体装置を回路基板に取り付ける場合
に、従来、リードピン毎に半田付けを行っていたが、最
近では半田浸漬方式や半田リフロー方式が採用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のノボラック型エ
ポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ノボラック型フェノール
樹脂およびシリカ粉末からなる樹脂組成物によって封止
した半導体装置は、装置全体の半田浴浸漬を行うと耐湿
性が低下するという欠点があった。特に吸湿した半導体
装置を浸漬すると、封止樹脂と半導体チップ、あるいは
封止樹脂とリードフレームとの間の剥がれや、内部樹脂
クラックが生じて著しい耐湿性劣化を起こし、電極の腐
蝕による断線や水分によるリーク電流を生じ、その結
果、半導体装置は、長期間の信頼性を保証することがで
きないという欠点があった。

【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、吸湿の影響が少なく、特に半田浴浸漬後
の耐湿性、半田耐熱性に優れ、封止樹脂と半導体チップ
あるいは封止樹脂とリードフレームの間の剥がれや、内
部樹脂クラックの発生がなく、また電極の腐蝕による断
線や水分によるリーク電流の発生もなく、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、特定のエポキシ
樹脂、特定のナフトール樹脂を用いることによって、耐
湿性、半田耐熱性等に優れた樹脂組成物が得られること
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、

【０００７】（Ａ）次の一般式で示されるエポキシ樹
脂、

【０００８】

【化５】 （Ｂ）次の一般式で示されるナフトール樹脂、

【０００９】

【化６】 （但し、式中n は0 又は1 以上の整数を表す） （Ｃ）無機質充填剤および （Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、全体の樹脂組成物に
対して前記（Ｃ）の無機質充填剤を25〜95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。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１１】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂は、前
記の一般式化５で示されるもののエポキシ樹脂が使用さ
れる。また、このエポキシ樹脂には、ノボラック系エポ
キシ樹脂、エピビス系エポキシ樹脂、その他の公知のエ
ポキシ樹脂を併用することができる。

【００１２】本発明に用いる（Ｂ）ナフトール樹脂とし
ては、前記の一般式化６で示されるものが使用される。
具体的な化合物として例えば

【００１３】

【化７】

【００１４】

【化８】 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。また、このナフトール樹脂には、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
樹脂を併用することができる。

【００１５】本発明に用いる（Ｃ）無機質充填剤として
は、一般に使用されているものが広く使用されるが、そ
れらの中でも不純物濃度が低く、平均粒径30μm 以下の
シリカ粉末が好ましく使用される。平均粒径30μm を超
えると耐湿性および成形性が劣り好ましくない。無機質
充填剤の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して25〜95
重量％含有するように配合することか好ましい。その割
合が25重量％未満では樹脂組成物の吸湿性が高く、半田
浸漬後の耐湿性に劣り、また95重量％を超えると極端に
流動性が悪くなり、成形性に劣り好ましくない。

【００１６】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。

【００１７】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
特定のエポキシ樹脂、特定のナフトール樹脂、無機質充
填剤および硬化促進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、酸アミド類、エステル類、パラフィン類等の離型
剤、三酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック等
の着色剤、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。

【００１８】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、前述した特定のエポ
キシ樹脂、特定のナフトール樹脂、無機質充填剤および
硬化促進剤その他の成分を配合し、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。

【００１９】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。

【００２０】

【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、特定のエポキシ樹脂、特定のナフトール樹脂を
用いることによって、樹脂組成物の吸水性を低減し、機
械的特性と低応力性が向上し、半田浸漬、半田リフロー
後の樹脂クラックの発生がなくなり、耐湿性劣化が少な
くなるものである。

【００２１】

【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。

【００２２】実施例１ 前述した化５のエポキシ樹脂9.2 ％、前述した化７のナ
フトール樹脂7.8 ％、シリカ粉末82％、硬化促進剤 0.3
％、エステルワックス類 0.3％およびシランカップリン
グ剤 0.4％を常温で混合し、さらに90〜95℃で混練冷却
した後、粉砕して成形材料（Ａ）を製造した。

【００２３】実施例２ 実施例１で用いたと同じ化５のエポキシ樹脂4.8 ％、実
施例１で用いた化７のナフトール樹脂4.2 ％、シリカ粉
末90％、硬化促進剤 0.3％、エステルワックス類 0.3％
およびシランカップリング剤 0.4％を常温で混合し、さ
らに90〜95℃で混練冷却した後、粉砕して成形材料
（Ｂ）を製造した。

【００２４】比較例１ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂17％、ノボラッ
ク型ナフトール樹脂 8％、シリカ粉末74％、硬化促進剤
0.3％、エステルワックス類 0.3％およびシランカップ
リング剤 0.4％を常温で混合し、さらに90〜95℃で混練
冷却した後、粉砕して成形材料（Ｃ）を製造した。

【００２５】比較例２ エピビス型エポキシ樹脂20％、ノボラック型フェノール
樹脂 5％、シリカ粉末74％、硬化促進剤 0.3％、エステ
ルワックス類 0.3％およびシランカップリング剤 0.4％
を常温で混合し、さらに90〜95℃で混練冷却した後、粉
砕して成形材料（Ｄ）を製造した。

【００２６】こうして製造した成形材料（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、耐湿性、半田耐
熱性に優れており、本発明の顕著な効果を確認すること
ができた。

【００２７】

【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 ：ＪＩＳ−Ｋ−６９１１に準じて試験した。 ＊4 ：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、175 ℃，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、予め40℃，95％ＲＨ，100 時間の吸湿処理した後、
250 ℃の半田浴に10秒間浸漬した。その後、127 ℃，
2.5気圧の飽和水蒸気中でＰＣＴ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。 ＊5 ：8 ×8mm ダミーチップをＱＦＰ（14×14× 1.4m
m）パッケージに納め、成形材料を用いて175 ℃，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。こうして得た半導体封止装置を85℃，85％，
24時間の吸湿処理した後、240 ℃の半田浴に 1分間浸漬
した。その後、実体顕微鏡でパッケージ表面を観察し、
外部樹脂クラックの発生の有無を評価した。

【００２８】

【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、耐湿性、半田耐熱性に優れ、吸湿による影響が少な
く、電極の腐蝕による断線や水分によるリーク電流の発
生等を著しく低減することができ、しかも長期間にわた
って信頼性を保証することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 23/31 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ // Ｃ０８Ｇ 61/10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）次の一般式に示されるエポキシ樹
   脂、 【化１】 （Ｂ）次の一般式で示されるナフトール樹脂、 【化２】 （但し、式中n は0 又は1 以上の整数を表す） （Ｃ）無機質充填剤および （Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、全体の樹脂組成物に
   対して前記（Ｃ）の無機質充填剤を25〜95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。
2. 【請求項２】 （Ａ）次の一般式で示されるエポキシ樹
   脂、 【化３】 （Ｂ）次の一般式で示されるナフトール樹脂、 【化４】 （但し、式中n は0 又は1 以上の整数を表す） （Ｃ）無機質充填剤および （Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、全体の樹脂組成物に
   対して前記（Ｃ）の無機質充填剤を25〜95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。