JPS6272713A - 半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物

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JPS6272713A
JPS6272713A JP60212606A JP21260685A JPS6272713A JP S6272713 A JPS6272713 A JP S6272713A JP 60212606 A JP60212606 A JP 60212606A JP 21260685 A JP21260685 A JP 21260685A JP S6272713 A JPS6272713 A JP S6272713A
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JP
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resin
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epoxy resin
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epoxy
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JP60212606A
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Akira Yoshizumi
善積 章
Kazutaka Matsumoto
松本 一高
Takeshi Uchida
健 内田
Michiya Azuma
東 道也
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置封Ih用エポキシ樹脂組成物に関し
、更に詳しくは、優れた耐熱衝撃性を有する硬化物を与
える半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物に関する。
〔発明の技術的背景とその間m点〕
近年、半導体装置の封1Fに関する分野においては、半
導体素子の高集積化に伴って、素子上の各種機億単位の
細密化、素子ペレット自体の大型化が急速に進んでいる
。これらの素子ペレットの変化により封止用樹脂も従来
の封!F用樹脂では耐熱衝撃性等の要求が満足できなく
なってきた。
従来、半導体装置の封止用樹脂として用いられているフ
ェノールポラ−7り樹脂で硬化させるエポキシ樹脂組成
物は吸湿性、高温電気特性、成形性などが優れ、モール
ド用樹脂の主流となっている。
しかし、この系統の樹脂組成物を用いて大型でかつ微細
な表面構造を有する素子ペレットを封止すると、素子ペ
レット表面のアルミニウム(lj )パターンを保護す
るための被覆材であるリンケイ酸ガラス(psc)膜や
窒化ケイ素(SiN)膜に割れを生じたり、素子ペレッ
トに割れを生じたりする。
特に冷熱サイクル試験を実施した場合に、その傾向が非
常に大きい。その結果、ペレット割れによる素子特性の
不良や保護膜の割れに起因してAnパターンの腐食によ
る不良などを生じる。
そこで、このような問題の対策としては、封止樹脂の内
部封入物に対する応力を小さくし、かつ封止樹脂と素子
上のPSG膜やSiN膜などのガラス膜との密着性を大
きくする必要がある。しかも、硬化物については、素子
表面のAnパターンの腐食を極力防市するために、加水
分解性のハロゲン化合物、特に塩素濃度を低くおさえ、
かつ吸湿時や高温時の電気絶縁性能を高レベルに保つ必
要がある。
特開昭58〜184204号公報には、エポキシ樹脂。
ノボラック型フェノール樹脂及びポリエステルエラスト
マーからなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物が記載さ
れているが、この組成物は十分に満足できる耐熱衝撃性
を有する硬化物を与えるものではなかった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、−上記した欠点の解消にあり優れた1
耐熱衝撃性を有する硬化物を与える半導体装置封止用エ
ポキシ樹脂組成物を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明者らは、樹脂封止型の半導体装置の信頼性を改善
すべく鋭意研究を重ねた結果、樹脂組成物の成分として
フェノールアラルキル樹脂と後述する粒径のポリエステ
ルエラストマーとを併用することにより、その組成物が
優れた耐熱衝撃性を有する硬化物を与えることを見い出
し、本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明の半導体装置封止用エポキシ樹1ff
L組成物は、 a)  1分子中にエポキシ基を少なくとも2個有する
エポキシ樹脂       100重量部b) ノボラ
ック型フェノール樹脂 10〜50重量部 C)フェノールアラルキル樹脂 10〜50重量部 であって (b)+(c)の合計量が50〜90重量部
d)粒径 250戸以下のポリエステルエラストマー粉
末         2〜40重量部から成ることを特
徴とするものである。
本発明に係る組成物中の一成分であるエポキシ樹脂(a
)は1分子中にエポキシ基を少なくとも2個有するもの
であればいかなるものであってもよく、例えば、ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂。
ノボラック型エポキシ樹脂、脂項型エポキシ樹脂、グリ
シジルエステル型エポキシ樹脂が挙げられ、これらを組
み合わせても良い。これらのエポキシ樹脂の具体例とし
ては、 EOCN−1023(日本化薬■、を化点7a
℃、エポキシ当量215)、EScN−195XL(仕
置化学■、軟化点71℃、エポキシ当rl198)、E
C:N−1273(チパヵイギー社、軟化点73℃、エ
ポキシ当i 230)、EPPN−201(E本化薬■
、軟化点65℃、エポキシ当量18])、エピコート+
001 (シェル化学、軟化点70℃、エポキシ当量4
75)、チッソノックス201(チッソ株、粘度180
0cps(25℃)、エポキシ当量154)、チッソノ
ックス289(チッソ■、粘度8?0cps (25℃
)、エポキシ当量21s)などが挙げられる。上記エポ
キシ樹脂の中でも、軟化点60〜100℃を有するもの
が好ましく、特に好ましくは70〜85℃を有するもの
である。また、エポキシ当量 100〜300を有する
ものが好ましく、特に好ましくは 175〜220を有
するものである。
この (a)成分には、好ましくは、エポキシ樹脂10
0重量部に対して、30重量部までの難燃エポキシ樹脂
を加えることで、構成される。
本発明に係るノボラック型フェノール樹脂(b)は(a
)成分のエポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであ
り、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノ
ボラック樹脂などのフェノール性水酸基を2個以上有す
るものが挙げられる。前記ノボラック型フェノール樹脂
の中でも、軟化点60〜120℃を有するものが好まし
く、特に好ましくは80〜100℃を有するものであり
、水酸基当量100〜150を有するものが好ましく、
特に好ましくは 100〜110を有するものである。
本発明に係るフェノールアラルキル樹脂(c)はアラル
キルエーテルとフェノールとをフリーデルクラフッ触媒
で反応させた樹脂で、フリーゾルタラフッ型樹脂とも呼
ばれる。α、α°−ジメトキシーP−キシレンと2エノ
ールモノマーのm合1合化合物が良く知られている。(
プラスチックスVoL 34. No 2. P85)
、具体的には、XL−225(三井東圧化学■、軟化点
85℃〜105℃) 、 XYLOK−225フルブラ
イト−アンド・ウィルソン■、軟化点85°C〜 10
5℃)などが挙げられる。これらフェノールアラルキル
樹脂の中でも軟化点80℃〜 120℃を有するものが
好ましく、特に好ましくは85℃〜105℃を有するも
のであり水酸基当量は、195〜235℃を有するもの
が好ましい。
」二足(b)、 (c)の添加量は、 (b) + (
c)の合計量がエポキシ樹脂100重量部に対し、50
重量部〜80重量部の範囲で加えることが必要である。
この配合割合が50重量部未満の場合には、樹脂硬化物
の強度が弱くなり好ましくなく、一方80重量部を超え
る場合には、封止樹脂の耐湿性が低下し、好ましくない
、ノボラック型フェノール樹脂とフェノールアラルキル
樹脂の添加量は、上記条件を満たす範囲内で、かつ、そ
れぞれ10〜50屯驕部の範囲内で選択できる。
フェノール樹脂が10重量部未満では十分な成形品の硬
さが得られず、一方、フェノールアラルキル樹脂がIQ
+!′f、4部未満では十分な耐8衝撃性が得られない
また、フェノール樹脂が50重量部を超える場合には、
十分な耐湿性が得られず、一方、フェノールアラルキル
樹脂が50重量部を超える場合には。
粘度が高く成形品が悪くなる。
本発明にかかるポリエステルエラストマー粉末は、一般
にポリエステルエラストマーとして知られているもので
あって、粒径250u+以下の粒径を有するものであれ
ばいかなるものであってもよい。ポリエステルエラスト
マーとしては1例えば、ハードセグメントとして芳香族
ポリエステルを有し、かつソフトセグメントとして脂肪
族ポリエーテルを有するポリエステル−ポリエーテル型
のポリエステルエラストマー;ハードセグメントとして
芳香族ポリエステルを有し、かつソフトセグメントとし
て脂肪族ポリエステルを有するポリエステル−ポリエス
テル型のポリエステルエラストマーが挙げられる。この
ポリエステルエラストマーは、通常、 120〜250
℃の融点を有するものであり、好ましくは 140〜2
20℃の融点を有するものである。また、ポリエステル
エラストマー粉末の粒径は、組成物の成形性を考慮すれ
ば、粒径を250u以下のものであることが必要である
。好ましくは 149−以下のものである。なお、粉末
の形態は格別限定されない。
これらのポリエステルエラストマーの具体例としては、
ペルプレンPI30N(東洋紡1afllJ、融点17
0℃)、ペルプレンP70B (東洋紡績■、融点20
0℃)、ペルプレンS−3000(東洋紡績■、融点2
16℃)、ハイトレルHTC−2351(デュポン■、
融点147℃)、ハイトレル4075 (デュポン■、
融点174 ℃)、ハイトレル478B (デュポン■
、融点213℃)、ハイトレルHTC−2811(デュ
ポン■、融点214℃)が挙げられる。
この(d)成分の配合割合は、通常、2〜4(l[ii
部で、好ましくはlO〜30重賃部である。この配合割
合が2重畳部未満の場合には、#熱#r撃性能の改良効
果が十分でなく、40重脣部を超える場合には樹脂の成
形性が劣化して好ましくない。
つぎに1本発明の半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物
の製造方法について述べる。
本発明の組成物は、丑記した各成分を、加熱ロールによ
る溶融混練、ニーダ−による溶融混線、押出機による溶
融混練、微粉砕後の特殊混合機による混合及びこれらの
各方法の適宜な組合せによって容易に製造することがで
きる。
なお1本発明の組成物は、必要に応じて、イミダゾール
もしくはその誘導体、第三級アミン系誘i体、ホスフィ
ン誘導体、シクロアミジン誘導体などの硬化促進剤;ジ
ルコン、シリカ、溶融石英ガラス、アルミナ、水酸化ア
ルミニウム、ガラス石英ガラス、ケイ酸カルシウム、石
コウ、炭酸カルシウム、マグネサイト、クレー、カオリ
ン、タルク、鉄粉、銅粉、マイカ、アスベスト、炭化珪
素、窒化ホウ素、二酸化モリブデン、鉛化合物、鉛醜化
物、亜鉛華、チタン白、カーボンブラックなどの充填剤
;高級脂肪酸、ワックス類などの離型剤;エポキシシラ
ン、ビニルシラン、アミノシラン、ポラン系化合物、ア
ルコキシチタネート系化合物、アルミキレート系化合物
などのカップリング剤;アンチモン、リン化合物、臭素
や塩素を含む公知の難燃化剤が配合されてもよい、又、
耐熱衝撃性等の改良目的でシリコーンオイルなど各種の
改良剤を添加してもよい。
〔発明の効果〕
以上に詳述した通り、本発明の半導体装置封止エポキシ
樹脂組成物は、その硬化剤が優れた耐熱衝撃性を有する
ものであり、高集積度の半導体装置等の用途における実
用的価値は極めて大と言える。
以下において、実施例及び比較例を掲げ、本発明を更に
詳しく説明する。
なお、実施例及び比較例中、「部」は全て「重に部」を
示す。
〔発明の実施例〕
凡呈遺」 オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(ESCN
−195XL :仕置化学株)(軟化点=71℃、エポ
キシ当−3: IL8)  100部、ブロム化フェノ
ールノポラックエボキシ樹脂(BREN−S :日本化
薬■)(臭素含有量3oz、軟化点=87℃、エポキシ
当fi 288)18部、フェノールノボラック樹脂(
BRM−558:昭和ユニオン合!i、fl)(軟化点
98°C1水酸基当l 104)36部、フェノールア
ラルキル樹脂(XL−225:三井東圧化学■)(軟化
点95℃、水酸基当量19fl)38部、ポリエステル
エラストマー(ベルプレンP−150M; 東洋紡績■
)(60メツシユ(250μs)バス、融点 170’
Cり12部、更に硬化促進剤としてトルフェニルポスフ
ィン 1.5部、離型剤としてカルナウバろう1部、着
色剤としてカーボン粉末 1.8部、充填剤として溶融
シリカ粉505部、難燃助剤として三酸化アンチモン粉
末15部、充填剤の表面処理のためエポキシシラン系カ
ップリング剤2.4部を配合し、70〜100℃の二軸
ロールで混練し、冷却粉砕し、タブレット化して本発明
の半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
得られた組成物を用いて、低圧トランスファー成形機(
東亜精機50トンプレス)により 175℃、80Kg
/ cm 、  120秒の条件で表面にPSG層を有
する大型ベレット評価用試料素子(8mmX 8部層)
を封止した。
得られた試料素子について耐熱衝撃性、機械特性(曲げ
弾性率、曲げ強さ)及び熱特性(ガラス転移点、熱膨張
係数)を評価するために、後述する各試験を実施した。
耐熱衝撃性試験−得られた試料素子20個を用い一り5
℃〜 150℃の範囲で表に示すサイクル数だけ急熱、
急冷し、クラック発生の有無により耐熱衝撃性を試験し
た。クラック発生の有無は発煙憤酸を用いて成形用樹脂
を溶かし去り、顕微鏡で確認した。
曲げ弾性率はJISK−6911に準じて測定した。
曲げ強さはJISK−Ei911に準じて測定した。
ガラス転移点は真空理工型の熱膨張計を用い、熱膨張カ
ーブの変曲点より求めた。
熱膨張係数は真空理工製膨張針を用いて測定した。
災Jlヱ 実施例1のポリエステルエラストマー全24部、溶融シ
リカ粉を 493部とした以外は、実施例1と同様にし
て本発明の組成物を得、同様の評価試験を実施した。結
果を表に示す。
支亙漬] 実施例1のポリエステルエラストマーをベルブL/ 7
P−280B (東洋紡績■、 150 メ−/ シュ
(105牌)パス、融点218℃)とした以外は、実施
例1と同様にして本発明の組成物を得、同様の評価試験
を実施した。結果を表に示す。
支呈遺」 実施例1のフェノールノポラー2り樹脂を50部、フェ
ノールアラルキル樹脂20部とした以外は、実施例1と
同様にして本発明の組成物を得、同様の評価試験を実施
した。結果を表に示す。
ル較逍」 実施例1のポリエステルエラストマー12部と、フェノ
ールアラルキル樹脂32部を用いず1代えてフェノール
ノボラック樹脂を50部に増量し、フィラーの充@量を
一定にするため、溶融シリカ粉を437部にした以外は
、実施例1と同様にして比較用の組成物を得、同様の評
価試験を実施した。結果を表に示す。
L笠逍」 実施例1のポリエステルエラストマー12部を用いず、
代えて溶融シリカ粉12部をさらに加えた以外は、実施
例1と同様にして比較用の組成物を得、同様の評価試験
を実施した。結果を表に示す。
皿狡皇」 実施例1のフェノールアラルキル樹脂32部を用いず、
フェノールノボラック樹脂を50部に、また溶融シリカ
粉を 468部に変更した以外は、実施例1と同様にし
て比較用の組成物を得、同様の評価試験を実施した。結
果を表に示す。
L狡■」 実施例1のポリエステルエラストマー粉末を60メツシ
ユ(253g) ハス粉末から32メツシユ(5oou
 )バス粉末に変えた以外は、実施例1と同様にして、
比較用の組成物を得た。得られた組成物を用いて、低圧
トランスファー成形機で成形したところ、成形品の表面
が汚れ、実用には不適であった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (a)1分子中にエポキシ基を少なくとも2個有するエ
    ポキシ樹脂100重量部 (b)ノボラック型フェノール樹脂 10〜50重量部 (c)フェノールアラルキル樹脂10〜50重量部であ
    って、(b)+(c)の合計量が 50〜90重量部 (d)粒径250μm以下のポリエステルエラストマー
    粉末2〜40重量部 からなることを特徴とする半導体装置封止用エポキシ樹
    脂組成物。
JP60212606A 1985-09-27 1985-09-27 半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物 Pending JPS6272713A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0222322A (ja) * 1988-07-12 1990-01-25 Toshiba Chem Corp 封止用樹脂組成物
WO1996002592A1 (fr) * 1994-07-18 1996-02-01 Toray Industries, Inc. Composition de resine epoxyde, preimpregne et materiau composite renforce par des fibres
CN106866979A (zh) * 2017-03-22 2017-06-20 江苏中路交通科学技术有限公司 新型高性能水性环氧树脂的合成及其在防水粘结层中的应用

Cited By (4)

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CN106866979B (zh) * 2017-03-22 2019-12-06 江苏中路交通科学技术有限公司 高性能水性环氧树脂的合成及其在防水粘结层中的应用

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