JPH11166103A - 封止用樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

封止用樹脂組成物および半導体封止装置

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JPH11166103A
JPH11166103A JP34707797A JP34707797A JPH11166103A JP H11166103 A JPH11166103 A JP H11166103A JP 34707797 A JP34707797 A JP 34707797A JP 34707797 A JP34707797 A JP 34707797A JP H11166103 A JPH11166103 A JP H11166103A
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JP
Japan
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resin composition
resin
semiconductor
inorganic filler
sealing
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JP34707797A
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Koichi Ibuki
浩一 伊吹
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Kyocera Chemical Corp
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Toshiba Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にPd・Pd−Au等のプレプレーティン
グフレームと、樹脂組成物との接着力を向上させ、半導
体封止装置の耐リフロー性を向上させ、リフロー後の耐
湿劣化を防止し、信頼性の高い半導体封止装置を提供す
る。 【解決手段】(A)エポキシ樹脂、(B)ノボラック型
フェノール樹脂、(C)2-メルカプトベンゾチアゾール
および(D)無機質充填剤を必須成分とし、樹脂組成物
に対して、前記(C)の2-メルカプトベンゾチアゾール
を0.001 〜0.1 重量%、また前記(D)の無機質充填剤
を25〜95重量%の割合で含有してなる封止用樹脂組成物
であり、また、該組成物によって封止された、PdやP
d−Au等のプレプレーティングフレームを用いた半導
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、PdやPd−Au
等のプレプレーティングを施したフレームを用いた半導
体パッケージにおいて耐リフロークラック性等の信頼性
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】最近の半導体装置では、半田メッキに換
えて、PdやPd−Au等のプレプレーティングを施し
たフレームを採用した半導体パッケージが増加してい
る。
【0003】従来のエポキシ樹脂、ノボラック型フェノ
ール樹脂及び無機質充填剤からなる樹脂組成物によって
封止されるとともにPdやPd−Au等のプレプレーテ
ィングフレームを採用した半導体装置は、インサートと
封止樹脂の接着性が著しく悪いという欠点があった。特
に吸湿したその半導体装置を表面実装すると、封止樹脂
とリードフレーム、あるいは封止樹脂と半導体チップと
の間の剥がれが生じて著しい耐湿劣化を起こし、電極の
腐食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。このため、耐リフロー性に
優れ、耐湿性の影響が少なく、耐湿劣化の少ない成形性
のよい材料の開発が強く要望されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解消し、上記要望に応えるためになされたもので、P
dやPd−Au等のプレプレーティングフレームとの接
着性が高く、特に耐リフロー性とリフロー後の信頼性に
優れた、成形性のよい、封止用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、エポキシ樹脂の
組成物に2-メルカプトベンゾチアゾールを配合すること
によって、PdやPd−Au等のプレプレーティングフ
レームとの接着性を大幅に向上し、上記目的が達成され
ることを見いだし、本発明を完成したものである。
【0006】即ち、本発明は、(A)エポキシ樹脂、
(B)ノボラック型フェノール樹脂、(C)2-メルカプ
トベンゾチアゾールおよび(D)無機質充填剤を必須成
分とし、樹脂組成物に対して、前記(C)の2-メルカプ
トベンゾチアゾールを0.001 〜0.1 重量%、また前記
(D)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封止用樹脂組成物であり、またこ
の封止用樹脂組成物の硬化物によって、Pd若しくはP
d−Auのプレプレーティングを施したフレームに搭載
された半導体チップを封止してなることを特徴とする半
導体封止装置である。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。
【0008】本発明に用いる(A)エポキシ樹脂として
は、その分子中にエポキシ基を少なくとも2 個有する化
合物である限り、分子構造、分子量など特に制限はな
く、一般に封止用材料として使用されているものを広く
包含することができる。例えば、ビフェニル型、ビスフ
ェノール型の芳香族系、シクロヘキサン誘導体等脂肪族
系、また、次の一般式で示されるエポキシノボラック系
のエポキシ樹脂等が挙げられる。
【0009】
【化1】 (但し、式中、R1 は水素原子、ハロゲン原子又はアル
キル基を、R2 は水素原子又はアルキル基を、nは1 以
上の整数をそれぞれ表す) これらのエポキシ樹脂は、単独もしくは2 種以上混合し
て用いることができる。本発明に用いる(B)ノボラッ
ク型フェノール樹脂としては、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、パラホ
ルムアルデヒド等のアルデヒド類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、例えばエポキシ化もしくはブチル化したノボラック
型フェノール樹脂等が挙げられ、これらの樹脂は、単独
もしくは2 種以上混合して用いる。ノボラック型フェノ
ール樹脂の配合割合は、前述したエポキシ樹脂のエポキ
シ基(a)とノボラック型フェノール樹脂のフェノール
性水酸基(b)との当量比[(a)/(b)]が0.1 〜
10の範囲内であることが望ましい。当量比が0.1 未満も
しくは10を超えると、耐熱性、耐湿性、成形作業性およ
び硬化物の電気特性が悪くなり、いずれの場合も好まし
くない。従って上記の範囲内に限定するのが良い。
【0010】本発明に用いる(C)2-メルカプトベンゾ
チアゾールは、次の構造式に示されるものである。
【0011】
【化2】
【0012】2-メルカプトベンゾチアゾールの配合割合
は、全体の樹脂組成物に対して0.001 〜0.1 重量%含有
させることが望ましい。この割合が0.001 重量%未満で
は、PdやPd−Au等のプレプレーティングフレーム
との接着力の向上に効果なく、また、0.1 重量%を超え
ると、封止樹脂の硬化等に悪影響を与え、実用に適さず
好ましくない。
【0013】本発明に用いる(D)無機質充填剤として
は、シリカ粉末、アルミナ粉末、窒化アルミニウム、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。これらの中でも特にシリカ粉末とアルミナ粉
末が好ましく、よく使用される。無機質充填剤の配合割
合は、全体の樹脂組成物に対して25〜95重量%の割合で
含有することが望ましい。その割合が25重量%未満で
は、耐熱性、耐湿性、半田耐熱性、機械的特性および成
形性が悪くなり、また、95重量%を超えるとカサバリが
大きくなり、成形性に劣り実用に適さない。
【0014】本発明の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹
脂、ノボラック型フェノール樹脂、2-メルカプトベンゾ
チアゾールおよび無機質充填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、塩素化パラフィン、ブロム化トルエン、ヘキ
サブロムベンゼン、三酸化アンチモン等の難燃剤、カー
ボンブラック、ベンガラ等の着色剤、種々の硬化促進剤
等を適宜、添加配合することができる。
【0015】本発明の封止用樹脂組成物を成形材料とし
て調製する場合の一般的な方法としては、エポキシ樹
脂、ノボラック型フェノール樹脂、2-メルカプトベンゾ
チアゾール、無機質充填剤および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又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あるいは電
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。
【0016】本発明の半導体封止装置は、上記のように
して得られた封止用樹脂を用いて、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、注型等による封止も可能
である。封止用樹脂組成物を封止の際に加熱して硬化さ
せ、最終的にはこの組成物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。封止を行う
半導体装置としては、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。
【0017】
【作用】本発明の封止用樹脂組成物および半導体封止装
置は、樹脂成分として2-メルカプトベンゾチアゾールを
用いたことによって、目的とする特性が得られるもので
ある。即ち、PdやPd−Au等のプレプレーティング
フレームとの接着力を向上させ、表面実装後のインサー
トと封止樹脂との接着性の劣化を防止することができ、
長期の信頼性を保証することができた。
【0018】
【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。以下の実施例及び比較例において「%」と
は「重量%」を意味する。
【0019】実施例1 クレゾールノボラックエポキシ樹脂(エポキシ当量195
)12.5%に、ノボラック型フェノール樹脂(フェノー
ル当量104 )6.7 %、次の化3に示した2-メルカプトベ
ンゾチアゾール0.01%、
【0020】
【化3】 溶融シリカ粉末80%、エステル系ワックス類 0.2%、硬
化促進剤0.19%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℃で混練してこれを冷却粉砕
して成形材料を製造した。この成形材料を170 ℃に加熱
した金型内にトランスファー注入し、硬化させて成形品
(封止品)をつくった。この成形品について耐湿性等の
特性を試験したので、その結果を表1に示した。特に耐
湿性において本発明の顕著な効果が認められた。
【0021】実施例2 ビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ当量213 ) 5.0%
に、フェノールアラルキル樹脂(フェノール当量175 )
4.15%、前記した化3の2-メルカプトベンゾチアゾール
0.01%、シリカ粉末90%、エステル系ワックス類 0.2
%、硬化触媒0.14%およびシランカップリング剤0.5 %
を実施例1と同様に混合、混練、粉砕して成形材料を製
造した。また、実施例1と同様にして成形品をつくり、
耐湿性等の特性試験を行ったのでその結果を表1に示し
た。特に耐湿性において本発明の顕著な効果が認められ
た。
【0022】実施例3 ビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ当量213 ) 5.0%
に、フェノールアラルキル樹脂(フェノール当量175 )
4.15%、前記した化3の2-メルカプトベンゾチアゾール
0.005 %、硬化触媒0.14%、シランカップリング剤0.5
%、シリカ粉末90%およびエステル系ワックス0.2 %を
実施例1と同様に混合、混練、粉砕して成形材料を製造
した。また、実施例1と同様にして成形品をつくり、耐
湿性等の特性試験を行ったのでその結果を表1に示し
た。特に耐湿性において本発明の顕著な効果が認められ
た。
【0023】比較例 クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量19
5 )12.5%に、ノボラック型フェノール樹脂(フェノー
ル当量104 ) 6.7%、シリカ粉末80%、硬化促進剤0.19
%、エステル系ワックス類 0.2%およびシラン系カップ
リング剤 0.4%を混合し、実施例1と同様にして成形材
料を製造した。この成形材料を用いて成形品とし、成形
品の諸特性について実施例1と同様にして試験を行い、
その結果を表1に示した。
【0024】
【表1】 *1 :トランスファー成形によって接着面積4 mm2 の成形品をつくり、これを 175 ℃,8 時間の後硬化を行い、剪断接着力を求めた。 *2 :トランスファー成形によって成形品をつくり、これを175 ℃,8 時間の後 硬化を行い、熱機器分析装置を用いて測定した。 *3 :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(テスト用素子)をPdプレプレーティングフレームに接着し、175 ℃で2 分 間トランスファー成形して、QFP−208P,2.8 mmt の成形品をつくり、 これを175 ℃,8 時間の後硬化を行った。こうして得た成形品を予め、85℃,40 %RH,168 時間の吸湿処理した後、Max240 ℃のIRリフロー炉を4 回通し 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 腐食による断線を不良として評価した。
【0025】
【発明の効果】以上の説明および表1から明らかなよう
に、本発明の封止用樹脂組成物および半導体封止装置
は、Pd、Pd−Auメッキのインサートとの接着性に
優れ、IRリフロー後においても剥離することなく、耐
湿性に優れ、その結果、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)エポキシ樹脂、(B)ノボラック
    型フェノール樹脂、(C)2-メルカプトベンゾチアゾー
    ルおよび(D)無機質充填剤を必須成分とし、樹脂組成
    物に対して、前記(C)の2-メルカプトベンゾチアゾー
    ルを0.001 〜0.1 重量%、また前記(D)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
    る封止用樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 (A)エポキシ樹脂、(B)ノボラック
    型フェノール樹脂、(C)2-メルカプトベンゾチアゾー
    ルおよび(D)無機質充填剤を必須成分とし、樹脂組成
    物に対して、前記(C)の2-メルカプトベンゾチアゾー
    ルを0.001 〜0.1 重量%、また前記(D)の無機質充填
    剤を25〜95重量%の割合で含有した封止用樹脂組成物の
    硬化物によって、Pd若しくはPd−Auのプレプレー
    ティングを施したフレームに搭載された半導体チップを
    封止してなることを特徴とする半導体封止装置。
JP34707797A 1997-12-02 1997-12-02 封止用樹脂組成物および半導体封止装置 Pending JPH11166103A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002275246A (ja) * 2001-03-21 2002-09-25 Toray Ind Inc エポキシ系樹脂組成物および半導体装置
JP2003055438A (ja) * 2001-08-21 2003-02-26 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

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