JPS626587B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、優れた成形性を有するエポキシ樹脂
成形材料の製造法に関するものである。 その目的とするところは、成形性の優れた且つ
電気特性、耐熱性の優れたエポキシ樹脂成形材料
を提供することにある。 さらに詳しくは半導体装置封止用成形材料とし
て使用した場合、半導体素子表面での特別な処理
を必要とせず半導体素子と直接接触モールド可能
で、信頼性とくに半導体動作時において定格値へ
の影響がほとんどなく極めて良好な成形性を有す
る材料を提供するところにある。さらにモールド
時材料粘性が十分低く、しかもバリ（フラツシ
ユ）が小さくて成形サイクルの良好なる材料を提
供することにある。 エポキシ樹脂成形材料を低圧半導体封止用成形
材料として使用する場合、一般に採用されている
成形法はトランスフアモールド法もしくはコンプ
レツシヨンモールド（圧縮成形）方式である。半
導体素子はフレーム状に搭載されており、これを
インサート品として一体モールドするため、通常
金型キヤビテイの外側にリード線が出る形とな
る。簡単な概略図を第１図、第２図に示す。第２
図の断面図において、リードフレームは上型下型
よりサンドイツチされており、これによりフレー
ムが固定され、加熱溶融されたエポキシ樹脂成形
材料は、金型キヤビテイ内を充填し十分圧力をか
けて硬化される。この様にして半導体装置は封止
成形されるが、この場合上下の金型のクリアラン
ス（隙間）とフレーム厚みのバラツキを数μｍ以
内に抑えることは不可能である。それ故加熱溶融
されたエポキシ樹脂はリードフレームと上下型の
すき間に流れバリ（フラツシユ）となる。半導体
製品の使用時、この流出したバリのためハンダが
はじかれてくつつかないとか成形時金型に付着し
て製品の離型性を悪くするあるいはフレームの変
形もしくは歪を生じ半導体素子に悪影響を与える
など大きな問題となる。第１図において、流出す
るバリの長さの許容量は、通常キヤビテイ端面よ
り1.5mm以内である。 上述した問題の原因は、エポキシ樹脂成形材料
中に使用する充填剤と樹脂もしくは硬化剤との間
で相分離をおこし、樹脂系（硬化剤も含む）のみ
が粘性の低さからしみ出してくるあるいは充填剤
と樹脂系の表面ぬれが悪くそのためキヤビテイ内
で乱流を生じ流動中にフレームを変形させそこか
らしみ出すあるいはフレームの厚みのバラツキが
局部的に存在するなどによる。 以上の原因のうち、フレームのバラツキはその
厚み公差を抑えることで解消できるが、材料の場
合は使用している充填剤のほとんどが無機質のた
め本質的に樹脂とのぬれが悪くこの問題を解消す
るのは非常に困難であつた。 通常エポキシ樹脂成形材料の製造は、樹脂、硬
化剤、硬化助剤、充填剤、離型剤、着色剤などを
粉砕混合し、この配合粉を熱を加えながらロー
ル、ニーダーもしくは押出機等混練機を利用して
溶融分散させて製造するが、この状態で樹脂系と
充填剤を完全にぬれるまで溶融分散させることは
不可能である。この理由は硬化剤と樹脂が同時に
混練を受けるため、充填剤と樹脂系がぬれる以前
に硬化が進みゲル化が起こる、逆に温度を低くし
てゲル化の促進をおさえると混練効果が十分得ら
れないためである。 本発明は以上の点を鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、半導体装置封止用
エポキシ樹脂成形材料において従来の信頼性実績
のある組成をそのまま維持して成形性特にバリお
よび流動性を改善するところにある。 本発明はエポキシ樹脂成形材料のバリおよび流
動性を改善する手法として、充填剤全量もしくは
その一部を、あらかじめ溶融したエポキシ樹脂も
しくは硬化剤と溶融混合を行ない、その混合物を
使用することを特徴とする。 使用するエポキシ樹脂あるいは硬化剤と充填剤
の溶融温度は、必ずその樹脂あるいは硬化剤の軟
化点もしくは融点よりも10℃以上高くする必要が
あり、これ以下では充填剤とのぬれの効果が期待
できない。したがつてこれ以下の温度で熱ロール
等で混練しても本発明の効果は達成できない。溶
融混合時間は、混合効率にもよるが20分以上行な
うのが望ましくその判定の基準は、粘度計を用い
て最低粘度を測定し、これが安定した時点をもつ
て完了とする。溶融混合は釜、ビーカあるいはニ
ーダ等加熱混合もしくは撹拌できるものであれば
何でも可である。 本発明に適用できるエポキシ樹脂としては、公
知のエポキシ樹脂全般を意味するものであり、例
えばビスフエノール系エポキシ樹脂、ノボラツク
系エポキシ樹脂、シクロヘキセン、シクロベンタ
ジエンのような脂環式化合物からえられるエポキ
シ樹脂などがあり、これらの少くとも一種が用い
られる。 硬化剤としては、無水酸例えば無水テトラハイ
ドロフタル酸、無水フタル酸などあるいはフエノ
ールノボラツク樹脂などが用いられる。 充填剤としては、シリカ、石英ガラス、けい酸
ジルコニウム、アルミナガラス繊維、タルク、ク
レー、炭酸カルシウムなどの無機質充填剤であ
り、これらを必要に応じて併用することも可能で
ある。溶融混合を行なう場合、エポキシ樹脂で行
なうか硬化剤で行なうかの判断は、その素材の軟
化温度で決定し通常は低い素材の方を採用するの
が、工程、時間の点から望ましい。 溶融混合させる充填剤量は、該エポキシ樹脂組
成物に使用する総充填剤量の50重量パーセント以
上が好ましい。 このようにして得られたエポキシ樹脂あるいは
硬化剤と充填剤の溶融混合物は、従来と同じ形態
で使用可能であり、エポキシ樹脂成形材料を製造
することができる。混練を行なう具体的手法とし
てはミキシングロール、コニーダ、エクスツルー
ダ、押出機、加圧ニーダなどを用いる方法があ
る。 以下本発明について実施例に従がい説明する
が、本発明を何ら制限するものではない。尚、以
下各例中に部とあるのは重量部を意味する。 実施例 １ (A) クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂軟化点
73℃（環球法）（チバ社製ECN1273） 100部 (B) フエノール・ホルムアルデヒドノボラツク樹
脂（日立化成社製 HP−607N） 55部 (C) ２−ヘプタデシルイミダゾール ２部 (D) カルナバワツクス ２部 (E) シリカ粉 410部 上記組成を均一混合し、予め70〜80℃に加熱し
てあるミキシングロールで約８分間混練し、その
後室温まで冷却し粉砕してエポキシ樹脂成形材料
〔〕を得た。これに対し、エポキシ樹脂(A)と充
填剤(E)を約110℃に温めて20分間溶融混合し、ス
テンレスバツトに取出して冷却後粉砕した。この
溶融混合物に(B)(C)(D)各素材を加え均一混合して、
エポキシ樹脂組成物〔〕と同様にミキシングロ
ールを用いてエポキシ樹脂組成物〔〕を作成し
た。エポキシ樹脂組成物〔〕が従来の製造法で
あり、〔〕が本発明法である。得られた成形材
料の特性結果を表−１に示す。

【表】 実施例 ２ (A) フエノールノボラツク型エポキシ樹脂（ダウ
社製 XD−7855） 100部 (B) 無水テトラハイドロフタル酸（融点98℃（キ
ヤピラリー法）（新日本理化社製THPA） 45部 (C) ２−メチルイミダゾール １部 (D) カルナバワツクス ２部 (E) 石英ガラス粉 380部 硬化剤(B)と充填剤(E)を約100℃に温めて30分間
溶融混合を行ない、溶融混合物〔〕を得た。比
較として充填剤(E)の量をそれぞれ260部、190部、
150部使用し、硬化剤(B)と溶融混合物〔〕〔〕
〔〕を、〔〕と同様にして作成した。得られた
溶融混合物〔〕〔〕〔〕〔〕を実施例１と
同様にして60〜70℃のミキシングロールで10分間
混練し冷却してエポキシ樹脂組成物を得た。
〔〕〜〔〕に材料の流動性をスパイラルフロ
ーで硬化性をゲルタイムと硬度で判定した。条件
は170℃、圧力70Kg／cm²20分である。表−１に示
すバリ長さは、金型にそれぞれ100μｍ、50μ
ｍ、30μｍ、20μｍ、10μｍの深さの溝を作り、
そこにしみ出す材料の長さを測定した。 表−１より、本発明によるエポキシ樹脂成形材
料〔〕は、流動性（スパイラルフロー）が約30
％延びしかもバリもクリアランスが50μｍ以下に
なることがわかる。バリの100μｍでは、スパイ
ラルフローと同様に大きくなるが、これはインサ
ート品との隙間が非常に狭い場合でもよく硫動す
ることを意味しており、金型クリアランスも現在
では100μｍも大きくなることはないため全く問
題にならない。本発明は成形性のみならず別の効
果も付与した。それはエポキシ樹脂成形材料の硬
化物の耐湿性レベルが一段と向上したことであ
る。煮沸後の体積抵抗率の低下は水の浸透による
劣化であるが、本発明法によれば１オーバー以上
アツプしており、これは樹脂系と充填剤界面との
ぬれが向上し結合が強くなつた結果と考えられ
る。 ついては、総充填剤量が380部になる様に未混
融の充填剤をミキシングロール混練を行なう前に
追加した。得られたエポキシ樹脂成形材料の特性
を表−２に示す。

【表】 表−２より約40％の溶融混合物を使用したエポ
キシ樹脂成形材料は、バリ長さを1.5mm以下にお
さえられず実物成形におけるハンダ性も悪い。さ
らに透湿性レベルも他の三つのエポキシ樹脂組成
物に比べて約１オーダー低く、効果が出ていない
ことがわかる。これに比べて本発明による溶融混
合した充填剤使用成形材料は、実施例１と同様に
バリ長さを1.5mm以下に抑えることが可能であ
り、実装でのハンダ性も良好である。また耐湿性
レベルも一段と向上することがわかる。 従つて、本発明によるエポキシ樹脂成形材料
は、従来実績のある組成をそのまま維持しながら
耐湿性、成形性レベルを向上させるためトランジ
スタ、ダイオードなどはもちろんのことより複雑
で高信頼性を要求されるLSI、ICなどの封止に対
しても信頼性の向上を一段とアツプするものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般半導体パツケージ概略図、第２図
はモールド金型の断面図である。 符号の説明、１……エポキシ樹脂成形材料、２
……リードフレーム、３……金型上型、４……金
型下型、５……金型パーテイング面、６……金型
キヤビテイ、７……半導体素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エポキシ樹脂と硬化剤と充填剤と添加剤を混
   合してエポキシ樹脂成形材料を製造する方法にお
   いて、充填剤とエポキシ樹脂または硬化剤をあら
   かじめエポキシ樹脂または硬化剤の軟化点もしく
   は融点よりもそれぞれ10℃以上高い温度で溶融混
   合した後粉砕し、次いでこれに成形材料の他の成
   分を混合することを特徴とするエポキシ樹脂成形
   材料の製造方法。 ２ 充填剤のうち50重量％以上をエポキシ樹脂ま
   たは硬化剤と溶融混合する特許請求の範囲第１項
   記載のエポキシ樹脂成形材料の製造方法。