JPH10158477A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体パッケージ成形の際に優れた離型性を備
えるとともに、パッケージ内部の密着性にも優れ、かつ
連続成形時において金型汚染の生じない良好な成形性を
備えた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供する。 【解決手段】エポキシ樹脂〔（Ａ）成分〕およびフェノ
ール樹脂〔（Ｂ）成分〕とともに、下記の（Ｃ）成分を
含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。
（Ｃ）下記の（ｃ１）成分および（ｃ２）成分を主成分
とする離型剤。（ｃ１）下記の一般式（１）で表される
化合物。 【化１】Ｒ₁ −ＣＯＯ−Ｒ₂ …（１） ［上記式（１）において、Ｒ₁ は炭素数１０〜５０のア
ルキル基であり、Ｒ₂ は炭素数１０〜５０のアルキル基
である。しかも、Ｒ₁ の炭素数（α）とＲ₂ の炭素数
（β）の和〔（α）＋（β）〕が、４０＜（α）＋
（β）＜７０を満たす。］ （ｃ２）下記の一般式（２）で表される化合物。 【化２】Ｃ₆ Ｈ₄ （ＣＯＯＲ₃ ）₂ …（２） 〔上記式（２）において、Ｒ₃ は炭素数３０〜７０のア
ルキル基である。〕

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パッケージ成形時
の離型性と、半導体パッケージ内における密着性に優
れ、かつ連続成形時において金型汚染の生じない、優れ
た成形性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】トランジスター、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導
体素子は、外部環境からの保護および半導体素子のハン
ドリングを簡易にするという観点より、従来から、プラ
スチックパッケージ等によって封止され半導体装置化さ
れている。この種のパッケージの代表例としては、デュ
アルインラインパッケージ（ＤＩＰ）があげられる。こ
のＤＩＰはピン挿入型と呼ばれるものであり、実装基板
に対してピンを挿入することにより半導体装置を取り付
けるようになっている。

【０００３】最近は、ＬＳＩ素子の高集積化と高速化が
進んでおり、パッケージ内部の半導体素子の大形化が進
んでいる。このような半導体素子を連続的に樹脂封止す
る方法として、エポキシ樹脂を主成分とした半導体封止
用エポキシ樹脂組成物を用いて、トランスファーモール
ド装置により成形することが広く用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記半導体
パッケージの成形において、金型からのパッケージの離
型性と、パッケージ内における接着性とは常に相反する
課題であった。近年、パッケージ内のダイパッドおよび
半導体素子の大形化により、成形後のパッケージ内で生
じる剥離現象が重要視されてきており、かつ、量産性を
高めるために、連続成形性の良好なことが要望されてい
る。特に、近年のパッケージの半田実装時のクラック発
生防止を目的として、パッケージ内の剥離発生防止が重
要な課題となっている。しかしながら、パッケージ内の
剥離発生を防止する一方で、パッケージの離型性の向上
をも望まれているのが実状であり、先に述べたように、
成形時のパッケージの離型性と、パッケージ内部の密着
性の双方を同時に満足させることは困難であった。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、半導体パッケージ成形の際に優れた離型性を備
えるとともに、パッケージ内部の密着性にも優れ、かつ
連続成形時において金型汚染の生じない良好な成形性を
備えた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の提供をその目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、下記
の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有するという構成をとる。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）フェノール樹脂。 （Ｃ）下記の（ｃ１）成分および（ｃ２）成分を主成分
とする離型剤。

【０００７】（ｃ１）下記の一般式（１）で表される化
合物。

【化３】Ｒ₁ −ＣＯＯ−Ｒ₂ …（１） ［上記式（１）において、Ｒ₁ は炭素数１０〜５０のア
ルキル基であり、Ｒ₂ は炭素数１０〜５０のアルキル基
である。しかも、Ｒ₁ の炭素数（α）とＲ₂ の炭素数
（β）の和〔（α）＋（β）〕が、４０＜（α）＋
（β）＜７０を満たす。］

【０００８】（ｃ２）下記の一般式（２）で表される化
合物。

【化４】Ｃ₆ Ｈ₄ （ＣＯＯＲ₃ ）₂ …（２） 〔上記式（２）において、Ｒ₃ は炭素数３０〜７０のア
ルキル基である。〕

【０００９】パッケージの連続成形時における金型汚
染、金型からの離型性、および、パッケージ内部の密着
性は、封止用のエポキシ樹脂組成物に含有される離型剤
の種類等に大きく影響される。すなわち、離型剤の熱劣
化が激しいとき、金型への付着が発生し易く、連続成形
時の金型汚れの発生につながる。このようなことから、
離型剤として、それを含む樹脂の熱劣化が発生し難いよ
うな構造を有することが望ましく、不飽和官能基等を持
たないことが望ましい。

【００１０】また、金型内での離型性については、離型
剤の融点と樹脂組成物からの分離性に影響される。すな
わち、樹脂の離型性については、離型剤の融点が樹脂の
流動開始時の融点に近いことと、離型剤が適度に樹脂成
分から分離されて、金型と樹脂との間に広がることが望
ましい。

【００１１】さらに、半導体パッケージを構成するフレ
ームおよび半導体素子への密着性は、離型剤とこれらの
濡れ性に影響される。すなわち、離型剤がフレームや素
子との良好な濡れ性を有しており、しかも熱による影響
が少ないことが望ましい。

【００１２】そして、本発明者らは、封止材料として用
いる樹脂組成物に添加する離型剤について、上記の観点
より鋭意検討を重ね、種々の化合物について研究を行っ
た結果、前記特定の構造を有する２種類の化合物を併用
することにより、所期の目的が達成されることを見出し
本発明に到達した。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を説
明する。

【００１４】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
は、エポキシ樹脂（Ａ成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成
分）と、２種類の異なる構造を有する化合物を主成分と
する特殊な離型剤（Ｃ成分）とを用いて得られるもので
あり、通常、粉末状あるいはこれを打錠したタブレット
状になっている。

【００１５】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）は、特に限定
するものではなく通常用いられるエポキシ樹脂、例え
ば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹
脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂等各種のエポキシ樹
脂があげられる。上記エポキシ樹脂は、単独でもしくは
２種以上併せて用いることができる。そして、これらエ
ポキシ樹脂のなかでも、融点が室温を超えており、室温
下で固形状もしくは高粘度の液体状を呈するものを用い
ることが良好な結果をもたらす。具体的には、ビフェニ
ル型エポキシ樹脂を用いることが好ましく、これに他の
エポキシ樹脂を併用しても、もしくは反応させた樹脂を
用いてもよい。

【００１６】上記Ａ成分とともに用いられるフェノール
樹脂（Ｂ成分）は、硬化剤として作用するものであって
特に限定するものではなく、例えば、ノボラック系フェ
ノール樹脂、アラルキル系フェノール樹脂等が適宜に用
いられる。なかでも、低吸湿性という点からアラルキル
系フェノール樹脂を用いることが好ましい。

【００１７】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とフェノール
樹脂（Ｂ成分）との配合割合は、エポキシ樹脂中のエポ
キシ基１当量に対してフェノール樹脂中の水酸基が０．
８〜１．２当量となるように設定することが好ましい。

【００１８】上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられ
る特殊な離型剤（Ｃ成分）は、２種類の異なる構造を有
する化合物を主成分とするものである。上記２種類の異
なる構造を有する化合物は、下記の一般式（１）および
一般式（２）で表される化合物である。すなわち、離型
剤として、下記の一般式（１）および一般式（２）で表
される化合物を併用することにより、成形時の離型性と
半導体パッケージ内での密着性の双方を同時に満足する
ことができ、しかも金型汚染の生じない優れた成形性を
備えるようになるものであって、上記２種類の化合物そ
れぞれ単独の使用ではこのような効果の発現はみられな
い。なお、このＣ成分において、上記主成分とすると
は、基本的には、離型剤であるＣ成分が上記２種類の異
なる構造を有する化合物からなることを意味するが、場
合によっては上記２種類の異なる構造を有する化合物を
用いることにより得られる効果を阻害しない範囲内であ
れば離型剤作用を有する他の化合物を用いてもよいとい
う趣旨を含む。

【００１９】

【化５】Ｒ₁ −ＣＯＯ−Ｒ₂ …（１） ［上記式（１）において、Ｒ₁ は炭素数１０〜５０のア
ルキル基であり、Ｒ₂ は炭素数１０〜５０のアルキル基
である。しかも、Ｒ₁ の炭素数（α）とＲ₂ の炭素数
（β）の和〔（α）＋（β）〕が、４０＜（α）＋
（β）＜７０を満たす。］

【００２０】

【化６】Ｃ₆ Ｈ₄ （ＣＯＯＲ₃ ）₂ …（２） 〔上記式（２）において、Ｒ₃ は炭素数３０〜７０のア
ルキル基である。〕

【００２１】上記一般式（１）において、より好ましく
はＲ₁ は炭素数１０〜２０のアルキル基であり、Ｒ₂ は
炭素数３０〜５０のアルキル基である。さらに、Ｒ₁ の
炭素数（α）とＲの炭素数（β）の和〔（α）＋
（β）〕は、より好ましくは４０＜（α）＋（β）＜６
０の範囲である。すなわち、上記式（１）において、Ｒ
₁ のアルキル基の炭素数、Ｒ₂ のアルキル基の炭素数が
それぞれ上記炭素数未満では、離型剤が成形パッケージ
表面に滲みとして残り、かつ熱劣化をうけて金型汚れを
発生する。また、Ｒ₁ のアルキル基の炭素数、Ｒ₂ のア
ルキル基の炭素数がそれぞれ上記炭素数を超えると、離
型不足により連続成形が充分に行えなくなるからであ
る。さらに、Ｒ₁ の炭素数（α）とＲ₂ の炭素数（β）
の和〔（α）＋（β）〕が上記範囲外では、例えば、合
計の炭素数が少な過ぎる場合、熱劣化をうけて金型汚れ
となる。また、合計の炭素数が多過ぎるときは、離型剤
が融解しないため成形時に金型表面に離型剤が滲出せず
離型不良となるからである。

【００２２】また、上記一般式（２）において、より好
ましくはＲ₃ は炭素数４０〜６０のアルキル基である。
すなわち、上記式（２）において、Ｒ₃ でのアルキル基
の炭素数が３０未満では、離型剤が成形パッケージ表面
に滲みとして残り、かつ熱劣化をうけて金型汚れを発生
する。また、Ｒ₃ でのアルキル基の炭素数が７０を超え
ると、離型不足により連続成形が充分に行えなくなるか
らである。

【００２３】つぎに、上記一般式（１）で表される化合
物（ｃ１）と、一般式（２）で表される化合物（ｃ２）
との混合割合〔（ｃ１）／（ｃ２）〕は、重量比で、
（ｃ１）／（ｃ２）＝０．２〜５の範囲に設定すること
が好ましく、より好ましくは（ｃ１）／（ｃ２）＝０．
５〜３である。すなわち、両者の混合割合において、
（ｃ１）／（ｃ２）が５を超えると、成形金型の部分劣
化あるいは接着不良が発生し易く連続成形時に問題が生
じる恐れがある。また、（ｃ１）／（ｃ２）が０．２未
満では、成形時の離型不良となる傾向がみられるからで
ある。

【００２４】そして、前記一般式（１）および一般式
（２）で表される化合物を主成分とする特殊な離型剤
（Ｃ成分）の配合量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成
物全体の０．０１〜２重量％の範囲に設定することが好
ましい。特に好ましくは０．１〜０．５重量％である。
すなわち、上記Ｃ成分の配合量が０．０１重量％未満で
は、離型不良となる傾向がみられ、逆に２重量％を超え
ると、成形パッケージ内の接着不良や剥離が発生する傾
向がみられるからである。

【００２５】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
には、上記Ａ〜Ｃ成分とともに、通常、無機質充填剤が
配合される。上記無機質充填剤としては、結晶性シリカ
粉末および溶融性シリカ粉末があげられる。さらに、上
記シリカ粉末以外にアルミナ粉末、酸化ベリリウム粉末
等を使用することができる。これらは単独でもしくは２
種以上併せて用いられる。なかでも、溶融シリカ粉末を
用いることが好ましい。このような無機質充填剤の配合
量は、エポキシ樹脂組成物全体の６０〜９０重量％の範
囲に設定することが好適である。

【００２６】さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物に
は、上記Ａ〜Ｃ成分および無機質充填剤以外に、必要に
応じて難燃剤、カップリング剤等を適宜に配合すること
ができる。

【００２７】上記難燃剤としては、ノボラック型ブロム
化エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂等が適宜に用いられる。さらに、難燃助剤として
は、三酸化アンチモンもしくは五酸化アンチモンを併せ
て用いることができる。

【００２８】上記カップリング剤としては、グリシジル
エーテルタイプ、アミンタイプ、チオシアンタイプ等の
メトキシシランやエトキシシランが適宜単独でもしくは
２種以上併せて用いられる。そして、その使用方法とし
ては、上記無機質充填剤とドライブレンドしたり、もし
くは無機質充填剤と予備加熱反応させたりして用いる方
法、さらには有機成分原料に対して予備混合する方法等
適宜に選択される。

【００２９】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
は、例えばつぎのようにして製造することができる。す
なわち、上記Ａ〜Ｃ成分および無機質充填剤、さらに必
要に応じて上記他の添加剤を適宜配合し予備混合した
後、ミキシングロール機等の混練機にかけ加熱状態で溶
融混練しこれを室温に冷却した後、公知の手段により粉
砕し必要に応じて打錠するという一連の工程を経由する
ことにより製造することができる。

【００３０】このような半導体封止用エポキシ樹脂組成
物を用いての半導体素子の封止は、特に限定されるもの
ではなく、通常のトランスファーモールド等の公知のモ
ールド方法により行うことができる。

【００３１】このようにして得られる半導体装置は、そ
の封止樹脂層の形成材料である半導体封止用エポキシ樹
脂組成物中に含まれる、前記一般式（１）および（２）
で表される各化合物を主成分とする特殊な離型剤（Ｃ成
分）の作用により、連続成形時の金型汚れが発生し難
く、かつ、安定した離型性とパッケージ内の密着性に優
れ、良好な量産性を有するものである。

【００３２】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３３】まず、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の
作製に先立って、下記に示す化合物を準備した。

【００３４】〔化合物ａ〕下記の式（ａ）で表される化
合物である。

【化７】Ｃ₁₅Ｈ₃₁−ＣＯＯ−Ｃ₄₀Ｈ₈₁ …（ａ）

【００３５】〔化合物ｂ〕下記の式（ｂ）で表される化
合物である。

【化８】Ｃ₆ Ｈ₄ （ＣＯＯＣ₅₀Ｈ₁₀₁ ）₂ …（ｂ）

【００３６】〔化合物ｃ〕下記の式（ｃ）で表される化
合物である。

【化９】Ｃ₄₀Ｈ₈₁−ＣＯＯ−Ｃ₂₀Ｈ₄₁ …（ｃ）

【００３７】〔化合物ｄ〕下記の式（ｄ）で表される化
合物である。

【化１０】 Ｃ₆ Ｈ₄ （ＣＯＯＣ₄₀Ｈ₈₁）₂ …（ｄ）

【００３８】

【実施例１〜８、比較例１〜６】下記の表１〜表２に示
す各成分を用いて同表に示す割合で配合し、９０〜１１
０℃に加熱したロール混練機にかけて３分間溶融混練し
た。つぎに、この溶融物を冷却した後、粉砕し、さらに
打錠することによりタブレット化して半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物を得た。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】つぎに、上記各実施例および比較例で得ら
れたタブレット状のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導
体パッケージ自動成形機（ＴＯＷＡ社製、マルチプラン
ジャーモールドＵＰＳ−４０Ｌ）を用いて、２８ピンス
モールアウトラインパッケージ（ＳＯＰ−２８）成形金
型にて、１０００ショットの連続成形を試みた。この連
続成形において、パッケージの離型性を評価し、離型性
に問題が発生しはじめた成形ショット数を確認した。さ
らに、連続成形が終了した金型を目視により観察して金
型表面の汚れ具合を評価した。このときの金型表面の汚
れ具合において、初期の金型表面と比べて樹脂の付着、
汚れ、変色がみられないものを○、初期の金型表面と比
べて樹脂の付着、汚れ、変色が確認されたものを×とし
て表示した。

【００４２】また、連続成形にて成形した半導体パッケ
ージを、超音波探傷装置（日立建機社製、ＡＴ−５００
０）にて解析し、パッケージ内の剥離の有無を確認し
た。その結果、パッケージ内に全く剥離が生じなかった
ものを○、剥離が確認されたものを×として表示した。

【００４３】つぎに、各エポキシ樹脂組成物とリードフ
レームおよび半導体素子との接着力をつぎのような方法
により測定した。すなわち、図１に示すように、各エポ
キシ樹脂組成物からなる円錐台状のタブレット（上面径
９ｍｍ×下面径１１ｍｍ×高さ１０ｍｍ）１２を作製
し、これをリードフレーム材料と同じ材質（４２アロ
イ、銅の２種類）の金属板１３上に接着搭載した。つい
で、図２に示すように、上記金属板１３上のタブレット
１２に矢印Ｆ方向から力を加え、そのときの剪断力を測
定し接着力とした。これらの結果を下記の表３〜表６に
併せて示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】

【表５】

【００４７】

【表６】

【００４８】上記表３〜表６の結果から、全ての実施例
品では、連続成形時の離型性が良好であり、しかも成形
後の金型の汚れも非常に少ないことがわかる。しかも、
実施例品の樹脂組成物の接着性は良好であり、成形パッ
ケージ内の剥離の発生もみられなかったことから、パッ
ケージ内の密着性にも優れていることがわかる。これに
対して、比較例１〜４、６〜７品では金型汚れが発生
し、かつ、パッケージ内部の剥離も確認され、比較例５
品では、パッケージ内の剥離の発生はみられなかった
が、金型汚れが発生した。また、全比較例品では連続成
形での不良発生ショット数も小さく３００〜６００ショ
ット程度で不良が発生した。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明は、エポキシ樹脂
（Ａ成分）およびフェノール樹脂（Ｂ成分）とともに、
前記一般式（１）および（２）で表される各化合物を主
成分とする特殊な離型剤（Ｃ成分）を配合した半導体封
止用エポキシ樹脂組成物である。このため、半導体パッ
ケージ成形における連続成形時の離型性に優れ、かつ熱
劣化による金型汚れの発生も少なく、パッケージ内部の
フレームおよび半導体素子との密着性にも優れている。
したがって、半導体パッケージの量産性という点に関し
て著しい改善が図られ、結果、信頼性の高い半導体パッ
ケージの量産が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リードフレーム材料と各エポキシ樹脂組成物と
の接着力の測定方法を示す斜視図である。

【図２】リードフレーム材料と各エポキシ樹脂組成物と
の接着力の測定方法を示す斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 (72)発明者 大野 博文 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有するこ
   とを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）フェノール樹脂。 （Ｃ）下記の（ｃ１）成分および（ｃ２）成分を主成分
   とする離型剤。 （ｃ１）下記の一般式（１）で表される化合物。 【化１】Ｒ₁ −ＣＯＯ−Ｒ₂ …（１） ［上記式（１）において、Ｒ₁ は炭素数１０〜５０のア
   ルキル基であり、Ｒ₂ は炭素数１０〜５０のアルキル基
   である。しかも、Ｒ₁ の炭素数（α）とＲ₂ の炭素数
   （β）の和〔（α）＋（β）〕が、４０＜（α）＋
   （β）＜７０を満たす。］ （ｃ２）下記の一般式（２）で表される化合物。 【化２】Ｃ₆ Ｈ₄ （ＣＯＯＲ₃ ）₂ …（２） 〔上記式（２）において、Ｒ₃ は炭素数３０〜７０のア
   ルキル基である。〕
2. 【請求項２】 上記（ｃ１）成分と（ｃ２）成分との混
   合割合〔（ｃ１）／（ｃ２）〕が、重量比で、（ｃ１）
   ／（ｃ２）＝０．２〜５の範囲に設定されている請求項
   １記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。