JPH1180323A

JPH1180323A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置

Info

Publication number: JPH1180323A
Application number: JP26928497A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ito; 昌彦伊藤
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1997-09-16
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】金型離型性を損なうことなく、充填性良好
で、パッケージフクレ、パッケージ剥離がなく、金型汚
れの少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）エポキシ樹脂、（Ｂ）末端のカル
ボキシル基、エポキシ基又はアミノ基及び炭素数10〜99
の非末端アルキル基を有するポリオルガノシロキサン
と、ワックスとを予め予備分散させたノボラック型フェ
ノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）無機質充填
剤を必須成分とし、前記（Ｂ）のフェノール樹脂とポリ
オルガノシロキサンとワックスの比が1 ：(0.01 〜0.
5)：(0〜0.04) であり、（Ｄ）の無機質充填剤が25〜90
重量％の割合で含有してなるエポキシ樹脂組成物、この
硬化物により樹脂封止し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、金型離型性を損な
うことなく、充填性良好で、パッケージフクレまたはパ
ッケージ剥離がなく、また金型汚れの少ないエポキシ樹
脂組成物および半導体封止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスタ等の電
子部品を熱硬化性樹脂によって樹脂封止する方法が行わ
れてきた。この方法は、ガラス、金属、セラミックを用
いたハーメチックシール方式に比較して、経済的に有利
なため、広く実用化されている。封止樹脂としては、熱
硬化性樹脂のなかでも信頼性および価格の点から、エポ
キシ樹脂が最も一般的に用いられている。エポキシ樹脂
には、酸無水物、芳香族アミン、ノボラック型フェノー
ル樹脂などの硬化剤、ワックスなどの滑剤が用いられる
が、これらのなかでもノボラック型フェノール樹脂を硬
化剤として用いたエポキシ樹脂は、他の硬化剤を利用し
たものにくらべて成形性、耐湿性に優れ、毒性がなく、
安価であるため、半導体封止用樹脂として広く使用され
ている。また、充填剤としては、一般的に溶融シリカ粉
末や結晶性シリカ粉末が前述の硬化剤とともに使用され
ている。

【０００３】近年、トランジスタの大電力化が進んで、
パッケージ裏面厚さは薄型化しているが、これまでのも
のと同等の熱放散性を有しながら、離型性、充填性がよ
く、パッケージフクレ、剥離がなく、金型汚れの少ない
半導体封止用樹脂の開発が要望されてきた。

【０００４】こうしたことから、ワックスを単純に減ら
し、ノボラック型フェノール樹脂を硬化剤としたエポキ
シ樹脂と、結晶性シリカ粉末からなる樹脂組成物は、パ
ッケージフクレ、剥離の欠点は改善されるが、離型性が
大幅に劣化する欠点がある。また、ワックスを減らした
分、ポリオルガノシロキサンを添加し、ノボラック型フ
ェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂と結晶性シリ
カ粉末からなる樹脂組成物は、離型性、充填性、パッケ
ージフクレ、剥離は改善されるが、ポリオルガノシロキ
サンは分散性が悪いため、金型に徐々に堆積し、金型汚
れとなる欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解決するためになされたもので、金型離型性を損なう
ことなく、充填性がよく、パッケージフクレ、剥離がな
く、金型汚れの少ない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、予め特定のポリ
オルガノシロキサンとワックスとを分散させたノボラッ
ク型フェノール樹脂を、エポキシ樹脂の硬化剤として用
いることによって、上記の目的を達成できる樹脂組成物
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）エポキシ樹脂、
（Ｂ）次の一般式で示されるポリオルガノシロキサンと
ワックスとを予め予備分散させた、ノボラック型フェノ
ール樹脂、

【０００８】

【化３】（但し、式中、Ｘはカルボキシル基、エポキシ基又はア
ミノ基を、Ｒはメチル基又はフェニル基を、Ｒ′はＣ₁₀
〜Ｃ₉₉のアルキル基を、ｍ，ｎは1 以上の整数をそれぞ
れ表す）（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）無機質充填剤を必須成分
とし、前記（Ｂ）成分におけるノボラック型フェノール
樹脂とポリオルガノシロキサンとワックスの重量比が1
：(0.01 〜0.5)：(0〜0.04) であり、（Ｄ）の無機質
充填剤が全体の樹脂組成物に対して25〜90重量％の割合
で含有され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。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１０】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、分子量、構造などに特に制限されるこ
とはなく、一般封止材料として用いられているものを広
く使用することができる。例えば、ビスフェノール系エ
ポキシ樹脂、エピビス系エポキシ樹脂、ビフェニル系エ
ポキシ樹脂、ノボラック系エポキシ樹脂等が挙げられ、
これらのエポキシ樹脂は単独又は2 種以上混合して使用
することができる。

【００１１】本発明に用いる（Ｂ）ノボラック型フェノ
ール樹脂は、ポリオルガノシロキサンとワックスとを予
め予備分散させたものである。

【００１２】この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又は2 種以上混合して使用する
ことができる。

【００１３】ノボラック型フェノール樹脂に予め予備分
散させるポリオルガノシロキサンとしては、化３に示さ
れる化合物で、Ｒ′として離型性に寄与するＣ₁₀〜Ｃ₉₉
のアルキル基を有し、エポキシ樹脂に固定されるカルボ
キシル基、エポキシ基、アミノ基などのＸ基を有する。
一般式化３で示される各化合物は、単独又は併用して使
用することができる。また、予め予備分散させるワック
スとしては、エステル系（例えばカルナバワックスやモ
ンタン酸ワックスなど）やポリエチレン系ワックスがあ
る。これらは、単独あるいは併用して使用される。

【００１４】ここで、最も重要なことは、ポリオルガノ
シロキサンとワックスとを併用し、かつ、ノボラック型
フェノール樹脂に予め予備分散させておくことである。
予備分散は、ノボラック型フェノール樹脂を、120 〜15
0 ℃に溶融させて、ポリオルガノシロキサンおよびワッ
クスを溶融混合して分散させる。分散の方法については
特に制限されるものではない。

【００１５】本発明に用いる（Ｃ）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 種以上混合して使用
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、さら電気特性も悪くなり耐湿性に劣り好ま
しくない。

【００１６】本発明に用いる（Ｄ）無機質充填剤として
は、不純物濃度が低く、最大粒径が100 μｍ以下で、平
均粒径が30μｍ以下の無機質充填剤が好ましく使用され
る。平均粒径が30μｍを超えると耐湿性および成形性が
劣り、好ましくない。無機質充填剤の具体的なものとし
ては、シリカ粉末、アルミナ粉末、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
のなかでも特にシリカ粉末やアルミナ粉末が好ましく使
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25〜90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、90重量％を超えるとカサバリが大きくなり成形性
に劣り好ましくない。

【００１７】本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ
樹脂、予備分散させたノボラック型フェノール樹脂、硬
化促進剤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、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
ンブラック等の着色剤、ゴム系の低応力付与剤等を適宜
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、エポキシ樹脂、予備
分散させたノボラック型フェノール樹脂、硬化促進剤お
よび無機質充填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する。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。

【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し
ては、例えば集積回路、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、ポリオルガノシロキサンとワックスを予め予備
分散させたノボラック型フェノール樹脂を用いることに
よって、金型離型性を損なうことなく、充填性良好で、
パッケージフクレまたはパッケージ剥離がなく、金型汚
れを低減することができたものである。

【００２１】

【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。「ポリオルガノシロキサン＋ワックス類の予備分散」ノ
ボラック型フェノール樹脂91.07 ％にポリオルガノシロ
キサン7.14％、カルナバワックス1.79％を120 ℃の温度
で30分間、溶融混合して、予備分散フェノール樹脂を調
製した。

【００２２】実施例ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂8.2 ％、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂2.0 ％、上記予
備分散フェノール樹脂5.6 ％、結晶シリカ粉末82％、ト
リフェニルホスフィン0.2 ％、カーボンブラック0.3
％、三酸化アンチモン2.0 ％およびγ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン0.4 ％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
（Ａ）を製造した。

【００２３】比較例１ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂8.2 ％、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂2.0 ％、予備分
散していないノボラック型フェノール樹脂5.1％、カル
ナバワックス0.1 ％、結晶シリカ粉末82％、トリフェニ
ルホスフィン0.2 ％、カーボンブラック0.3 ％、三酸化
アンチモン2.0 ％およびγ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン0.4 ％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（Ｂ）を製造し
た。

【００２４】比較例２ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂8.2 ％、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂2.0 ％、予備分
散していないノボラック型フェノール樹脂5.1％、ポリ
オルガノシロキサン0.4 ％、結晶シリカ粉末82％、トリ
フェニルホスフィン0.2 ％、カーボンブラック0.3 ％、
三酸化アンチモン2.0 ％およびγ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン0.4 ％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（Ｃ）を
製造した。

【００２５】比較例３ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂8.2 ％、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂2.0 ％、予備分
散していないノボラック型フェノール樹脂5.1％、カル
ナバワックス0.1 ％、ポリオルガノシロキサン0.4 ％、
結晶シリカ粉末82％、トリフェニルホスフィン0.2 ％、
カーボンブラック0.3 ％、三酸化アンチモン2.0 ％およ
びγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.4 ％
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（Ｄ）を製造した。

【００２６】比較例４ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂8.2 ％、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂2.0 ％、予備分
散していないノボラック型フェノール樹脂5.1％、カル
ナバワックス0.2 ％、結晶シリカ粉末82％、トリフェニ
ルホスフィン0.2 ％、カーボンブラック0.3 ％、三酸化
アンチモン2.0 ％およびγ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン0.4 ％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（Ｅ）を製造し
た。

【００２７】実施例および比較例１〜４で製造した成形
材料（Ａ）〜（Ｅ）を用いて、圧縮成形および射出成形
で170 ℃に加熱した金型中に成形硬化させてこの硬化物
により封止した半導体封止装置を得た。得られた半導体
封止装置について、金型離型性、金型汚れ、ボイド発
生、パッケージフクレ等の試験を行い、その結果を表１
に示したが本発明の効果を確認できた。

【００２８】

【表１】＊1 ：図１（ａ）に示した3 個の型板１、２、３からな
る試験用金型により成形品４を成形し、図１（ｂ）のよ
うにその成形直後に型板２から成形品４をストリップす
るときの荷重Ｆを測定した。小さい荷重を○、大きい荷
重を×、中間荷重を△とした。＊2 ：ＤＩＰ16ｐｉｎ（鏡面）を1000ショット連続成形
した後に汚れを評価した。金型汚れのないものを○、少
し汚れているものを△、汚れのひどいものを×とした。＊3 ：ＴＯ−２２０（鏡面）を試料30個取り50ショット
連続成形した後に、目視にて未充填、ボイド試料の有無
を調査した。＊4 ：ＴＯ−２２０（鏡面）を試料30個取り50ショット
連続成形した後に、目視にてパッケージフクレ試料の有
無を調査した。

【００２９】

【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、離型性、充填性がよく、パッケージフクレがなく、
金型汚れの少ないことが判明した。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本発明のエポキシ樹脂組成物の
金型離型性を試験する金型の模式断面図、図１（ｂ）
は、離型性評価方法を説明する型板２の斜視図である。

【符号の説明】

１、２、３型板４成形品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ //(Ｃ０８Ｌ 63/00 83:04 91:06）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）次の一般式
で示されるポリオルガノシロキサンとワックスとを予め
予備分散させた、ノボラック型フェノール樹脂、【化１】（但し、式中、Ｘはカルボキシル基、エポキシ基又はア
ミノ基を、Ｒはメチル基又はフェニル基を、Ｒ′はＣ₁₀
〜Ｃ₉₉のアルキル基を、ｍ，ｎは1 以上の整数をそれぞ
れ表す）（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）無機質充填剤を
必須成分とし、前記（Ｂ）成分におけるノボラック型フ
ェノール樹脂とポリオルガノシロキサンとワックスの重
量比が1 ：(0.01 〜0.5)：(0〜0.04) であり、（Ｄ）の
無機質充填剤が全体の樹脂組成物に対して25〜90重量％
の割合で含有されてなることを特徴とするエポキシ樹脂
組成物。
【請求項２】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）次の一般式
で示されるポリオルガノシロキサンとワックスとを予め
予備分散させた、ノボラック型フェノール樹脂、【化２】（但し、式中、Ｘはカルボキシル基、エポキシ基又はア
ミノ基を、Ｒはメチル基又はフェニル基を、Ｒ′はＣ₁₀
〜Ｃ₉₉のアルキル基を、ｍ，ｎは1 以上の整数をそれぞ
れ表す）（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）無機質充填剤を必須成分
とし、前記（Ｂ）成分におけるノボラック型フェノール
樹脂とポリオルガノシロキサンとワックスの重量比が1
：(0.01 〜0.5)：(0〜0.04) であり、（Ｄ）の無機質
充填剤が全体の樹脂組成物に対して25〜90重量％の割合
で含有され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。