JPH10204265A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置

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JPH10204265A
JPH10204265A JP2198797A JP2198797A JPH10204265A JP H10204265 A JPH10204265 A JP H10204265A JP 2198797 A JP2198797 A JP 2198797A JP 2198797 A JP2198797 A JP 2198797A JP H10204265 A JPH10204265 A JP H10204265A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
silica powder
fused silica
coupling agent
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Pending
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JP2198797A
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English (en)
Inventor
Masanori Okamoto
正法 岡本
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Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な成形性で、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
半導体ップあるいは封止樹脂とリードフレームとの剥が
れや内部樹脂クラックの発生がないエポキシ樹脂組成物
および半導体封止装置を提供する。 【解決手段】 (A)ビフェニル型エポキシ樹脂、
(B)フェノール樹脂、(C)アミノアルキルチタネー
ト系カップリング剤、(D)最大粒径100 μm以下の溶
融シリカ粉末および(E)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(D)の溶融シリカ粉末
を25〜90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、半導体チップが封止されてなる半導体封止装置で
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、成形性、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
樹脂および無機質充填剤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】また、無機質充填剤を高充填して樹脂分の
割合が少なくすることにより、樹脂組成物の低吸湿化を
図れるが、それに伴い流動性が著しく損なわれるばかり
でなく、樹脂等の有機分と無機質充填剤との界面が多く
なるため、内部樹脂クラックがその界面を伝わって外部
クラックへと進行するという欠点があった。
【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、良好な成形性で、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
脂と半導体ップあるいは封止樹脂とリードフレームとの
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。
【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、特定のチタネー
ト系カップリング剤を用いることによって、樹脂等の有
機分と無機分のシリカとの双方の反応性を高めたカップ
リング剤で処理した最大粒径100 μm以下のシリカ粉末
と、特定のエポキシ樹脂を用いることによって、流動性
を損なわずに高充填でき、有機分と無機分の界面強度を
上げ、成形性、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。
【0007】即ち、本発明は、(A)次式で示されるビ
フェニル型エポキシ樹脂、
【0008】
【化5】 (B)フェノール樹脂、(C)次の一般式で示されるチ
タネート系カップリング剤、
【0009】
【化6】 (但し、式中、R1 は水素原子又はN−アミノアルキル
基を表し、n およびアルキル基の炭素数は1 〜4 の整数
である) (D)最大粒径100 μm以下の溶融シリカ粉末および
(E)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(D)の溶融シリカ粉末を25〜90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
記化5で示されるものが使用され、特に耐湿性、半田耐
熱性、成形性等に優れる。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、その他の一般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)フェノール樹脂とし
ては、前記(A)の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
であれば特に制限されるものではない。具体的な化合物
として、例えば、
【0013】
【化7】 (但し、n は 0又は 1以上の整数を表す)
【0014】
【化8】 (但し、n は 0又は 1以上の整数を表す)
【0015】
【化9】 (但し、n は 0又は 1以上の整数を表す)
【0016】
【化10】 (但し、n は 0又は 1以上の整数を表す)
【0017】
【化11】 (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 2種以上混合して使用することが
できる。
【0018】本発明に用いる(C)チタネート系カップ
リング剤としては、前記の一般式化6で示されるものが
使用される。具体的なものとしては、例えば、
【0019】
【化12】
【0020】
【化13】 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、これらのチタネート系カップリング剤
は、公知のシランカップリング剤と併用して使用するこ
とができる。
【0021】チタネート系カップリング剤の配合割合
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。この配合割合が 0.0
1 重量%未満では機械的強度が向上しないため、半田浸
漬後の耐湿性に劣り、また、5重量%を超えると樹脂バ
リが出易いため成形性が悪く好ましくない。
【0022】本発明に用いる(D)最大粒径が100 μm
以下の溶融シリカ粉末としては、不純物濃度が低く、平
均粒径30μm以下の溶融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。溶融シリカ粉末の配合割合は、全体の
樹脂組成物に対して25〜90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
成物の吸湿性が高く、半田浸漬後の耐湿性に劣り、また
90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。
【0023】本発明に用いる(E)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。
【0024】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、フェノール樹脂、特定のチタネー
ト系カップリング剤、最大粒径100 μm以下の溶融シリ
カ粉末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、エステル類、パラフィン等の離型剤、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、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。
【0025】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、フェノール樹脂、チタネート系カップリング
剤、最大粒径100 μm以下の溶融シリカ粉末および硬化
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、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。
【0026】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。
【0027】
【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と、フェノール樹脂、特定
のチタネート系カップリング剤、最大粒径100 μm以下
の溶融シリカおよび硬化促進剤を用いることによって、
樹脂組成物の吸水性を低減し、熱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。
【0028】
【発明の実施の形態】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。
【0029】実施例1 最大粒径100 μm以下の溶融シリカ粉末84%をヘンシル
ミキサーに入れ、攪拌しながら前述した化12のチタネ
ート系カップリング剤 0.4%を加えて、上記のシリカ粉
末の表面処理をした。
【0030】上記の表面処理をした溶融シリカ粉末に
は、前記の化5に示したビフェニル型エポキシ樹脂 6.2
%、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂 1.5
%、前記の化7のフェノールノボラック樹脂 1.5%、前
記の化8のフェノールアラルキル樹脂 3.5%、トリフェ
ニルホスフィン 0.2%、カルナバワックス類 0.4%、カ
ーボンブラック 0.3%、および三酸化アンチモン 2.0%
を常温で混合し、さらに90〜100 ℃で混練冷却した後、
粉砕して成形材料を製造した。
【0031】実施例2〜3 実施例1と同様にして表1に示す組成の成形材料を製造
した。
【0032】比較例1〜3 実施例1と同様にして表1に示す組成の成形材料を製造
した。
【0033】こうして製造した成形材料を用いて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2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、成形性、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。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】 *1 :EMMI−I−66に準じてスパイラルフロー(175 ℃)を測定した。 *2 :高化式フロー粘度(175 ℃)を測定した。 *3 :175 ℃,80kg/cm2 ,2 分間のトランスファー成形をして成形品(試験片 )をつくり、175 ℃,8 時間の後硬化を行い、JIS−K−6911に準じて試 験した。 *4 :*3 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。 *5 :*6 : 5.3× 5.3mmチップをVQFP(12×12× 1.4mm)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%,48時間の吸湿 処理した後、増加した重量によって計算した。また、これをエアーリフローマシ ン(Max 240℃)に通し、外部および内部クラックの有無を調査した。
【0036】
【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、成形性、半田耐熱性に優れ、低粘度であるため、薄
型パッケージ等の充填性にも非常に優れ、吸湿による影
響が少なく、電極の腐食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。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)次式で示されるビフェニル型エポ
    キシ樹脂、 【化1】 (B)フェノール樹脂、(C)次の一般式で示されるチ
    タネート系カップリング剤、 【化2】 (但し、式中、R1 は水素原子又はN−アミノアルキル
    基を表し、n およびアルキル基の炭素数は1 〜4 の整数
    である) (D)最大粒径100 μm以下の溶融シリカ粉末および
    (E)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(D)の溶融シリカ粉末を25〜90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)次式で示されるビフェニル型エポキ
    シ樹脂、 【化3】 (B)フェノール樹脂、(C)次の一般式で示されるチ
    タネート系カップリング剤、 【化4】 (但し、式中、R1 は水素原子又はN−アミノアルキル
    基を表し、n およびアルキル基の炭素数は1 〜4 の整数
    である) (D)最大粒径が100 μm以下の溶融シリカ粉末および
    (E)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(D)の溶融シリカ粉末を25〜90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。
JP2198797A 1997-01-21 1997-01-21 エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 Pending JPH10204265A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030075949A (ko) * 2002-03-22 2003-09-26 주식회사 원케미컬 하부충진용 열경화성 수지 조성물
JP2016079318A (ja) * 2014-10-20 2016-05-16 日立化成株式会社 熱硬化性樹脂組成物、並びにこれを用いたプリプレグ、積層板及びプリント配線板
JP2016079317A (ja) * 2014-10-20 2016-05-16 日立化成株式会社 熱硬化性樹脂組成物、並びにこれを用いたプリプレグ、積層板及びプリント配線板

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030075949A (ko) * 2002-03-22 2003-09-26 주식회사 원케미컬 하부충진용 열경화성 수지 조성물
JP2016079318A (ja) * 2014-10-20 2016-05-16 日立化成株式会社 熱硬化性樹脂組成物、並びにこれを用いたプリプレグ、積層板及びプリント配線板
JP2016079317A (ja) * 2014-10-20 2016-05-16 日立化成株式会社 熱硬化性樹脂組成物、並びにこれを用いたプリプレグ、積層板及びプリント配線板

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