JPS63120726A

JPS63120726A - 一液性封止材料

Info

Publication number: JPS63120726A
Application number: JP26626186A
Authority: JP
Inventors: Taro Fukui; 太郎福井; Shinji Hashimoto; 真治橋本; Masaya Tsujimoto; 雅哉辻本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-11-08
Filing date: 1986-11-08
Publication date: 1988-05-25

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】〔技術分野〕この発明は、半導体の封止に用いられる一液性封止材料
に関する。

〔背景技術〕

多数のピンを有するＰＧＡ　（ピングリッドアレイ）型
半導体素子の封止には、セラミックによる気密封止が多
く、ＤＩＰ　（デュアルインライン）型においてほとん
どプラスチック化されているのと対照的である。これが
コスト面で、ＰＧＡ型パッケージの普及を妨げている。

そこで、近年、プリント配線板加工を応用したプラスチ
ックＰＧＡが案出された。このものは、セラミック封止
のものに比べて大幅なコストダウンが期待できるが、一
般にプラスチックはセラミックに比べて気密性に劣り、
湿気の浸入により樹脂の絶縁抵抗の低下が起こるため、
半導体パンケージの特性に劣る。

プラスチックＰＧＡで、基板上に半導体素子を搭載し、
この素子を樹脂ですっぽり覆って封止をした場合、つぎ
のような点での信顛性低下が考えられる。

■　トランスファー成形法によって樹脂封止を行うＤＩ
Ｐなどと違い、ＰＧＡは無圧で成形するため、樹脂に気
泡が残存し、界面密着力に劣る。

■　トランスファー封止によって得られる封止形状では
、リードフレーム以外がすべて樹脂で覆われており、界
面面積が小さいのに比べ、プラスチックＰＧＡは界面が
相対的に大きく、湿気の浸入が起こりやすい。

■　基板（積層板）を通しての吸湿が避けられない。

■　多ピン素子は、ボンディングバンドが多いため、ワ
イヤが多く、大面積で、熱ストレスに弱い。

発明者らは、先に、このような問題を解決し、耐湿耐熱
信頬性の高いプラスチックＰＧＡ型のパッケージを開発
した。このパッケージは、基板表面に半導体素子とリー
ドとが設けられていて、これらが互いにワイヤで接続さ
れているとともに金属製の蓋で覆われている。そして、
半４体とワイヤの周囲を中空のまま残すようにして、基
板と蓋に囲まれた空間が樹脂で封止されている。具体的
には、たとえば、第１図に示されているようなものであ
って、基板１表面に半導体素子２とリード３とが設けら
れており、これらが互いにワイヤ４で接続されており、
かつ、基板１端面および表面が金属製の蓋（ＬＩＤ）５
で覆われ、半導体素子２とワイヤ４の周囲を中空のまま
残して基板１と蓋５に囲まれた空間が樹脂７で封止され
ている。

基板１の裏面には金属箔８が設けられている。

この半導体パッケージは、界面の浸入距離が長いため、
水分が浸入しにくい。さらに金属製蓋を用いているので
封止樹脂バルクを通る水分の浸入をほとんどなくするこ
とができる。そのうえ、基板表面の半導体素子とワイヤ
の周囲を中空のまま残して、それ以外の、基板と蓋に囲
まれた空間が樹脂で封止されているので、素子を樹脂で
直接封じこんだ場合のように、樹脂とチップ（半導体素
子）やワイヤとの膨張係数の差を原因とするクランクや
はがれが発生したり、温度変化を原因とするワイヤ切れ
、チップ割れ、パッシベーション割れを引き起こしたり
しない。

前記のような半導体パッケージに用いられる樹脂封止材
料としては、以下の条件を満たすものが好ましい。

ｆａ）　　密着性が高く、界面吸湿を防ぐことができ、
ＰＣＴ信頼性に優れていること。

（ｂｌ　　金属製蓋端面の垂れやチップ、ワイヤ一部へ
の流れ込みのない高粘度、高チクソ性を有すること。

（Ｃ）　　線膨張係数が金属製蓋を構成する金属に近い
こと。

しかしながら、従来、一般に用いられている封止材料は
、いずれも、前記のような条件を充分に満たすことがで
きなかった。

〔発明の目的〕この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、前記（ａ）〜（Ｃ）の条件を充分に満たし□　、
前記新しく開発された半導体パッケージに用いるのに非
常に適したー液性封止材料を提供することを目的として
いる。

〔発明の開示〕

前記のような目的を達成するため、この発明は、液状の
エポキシ樹脂、有機ジヒドラジド化合物、末端にカルボ
キシル基を有するアクリロニトリル−ブタジエンゴム、
イミダゾール系硬化促進剤および無機充填材を含む一液
性封止材料をその要旨としている。

以下に、この発明の詳細な説明する。

この発明において用いられるエポキシ樹脂としては、た
とえば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂、ＰＥＧ　（ポリエチレングリコール）ジグリシ
ジルエーテル、ＰＰＧ（ポリプロピレングリコール）ジ
グリシジルエーテル。

ノボラックタイプのエポキシ樹脂等の液状のエポキシ樹
脂のうちの少なくとも１種が挙げられる。

液状でないエポキシ樹脂であっても、液状のエポキシ樹
脂と混合して全体として液状となるものであれば、液状
エポキシ樹脂と併用して用いることができる。

有機ジヒドラジド化合物としては、ＮＨ，ＮＨＲＮＨＮ
Ｈｚ　　（Ｒは有機基）の構造を持つものならば特に限
定されないが、たとえば、下記の式Ａ、Ｂであらわされ
る化合物が好ましく用いられる。２種以上が併用される
ようであってもよいＨＪＨＮ−ＣＯ−Ｒ−ＣＯ−ＮＨＮ
Ｈｚ　　　　　・”　（Ａ　）（ＲはＣ０゜以下のアル
キル基またはフェニレン基）（Ｒ＋、ＲｚはＨまたはＣ
４以下のアルキル基もしくはフェニル基）有機ジヒドラジド化合物は硬化剤として用いられるもの
であって、これを使用すると、−液性で密着性が高く、
かつ、チクソ性の高い封止材料が得られる。有機ジヒド
ラジド化合物は、若干、吸湿率が高いという欠点を有す
るが、前記新しく開発された半導体パッケージでは、樹
脂バルクからの水分浸入は非常にわずかであるので、問
題とならない。有機ジヒドラジド化合物は、エポキシ基
１モルに対してヒドラジン基０．１５モル以上０．５モ
ル以下の割合となるように含まれるのが好ましい。０．
１５モル以下であると密着性が悪くなる傾向にあり、０
．５モルを越えると化学量論的に釣り合う量を越えるこ
ととなるので、種々の悪影響が発生する傾向にあるから
である。

末端にカルボキシル基を有するアクリルニトリル−ブタ
ジェンゴムは、ＰＣＴ信顧性を向上させるとともに、高
粘度化の効果を有する。アクリロニトリル−ブタジエン
ゴムは、５１１１Ｒ以上３０ＰＩＩＲ以下用いられるの
が好ましい。５　ＰＨＲよりも少ないと、添加による効
果が少なくなる傾向にあり、３０ＰＨＲを越えると、粘
度が高すぎる傾向にあるとともに硬化物が脆（なる傾向
にあるからである。

イミダゾール系硬化促進剤としては、たとえば、下記の
弐Ｃ−Ｆであらわされる化合物が用いられる。２種以上
が併用されるようであってもよい（以下、ｒ２ＭＡ−Ｏ
ＫＪと記す）　・・・（Ｃ）（ＲはＣＨ３１またはフェ
ニル基）（以下、ｒ２Ｅ４ＭＺ−ＡＪと記す）（ＲはＣ１１３またはＣＨｚＯｌｌ　）イミダゾール系
硬化促進剤は、−液性を維持したまま、硬化速度を上げ
るためには、必須のものである。イミダゾール系硬化促
進剤は０．６　ＰＨＲ以上３ＰＩＩＲ以下含まれるのが
好ましい。

無機充填材としては、たとえば、結晶シリカ。

溶融シリカ等が用いられる。無機充填材は、線膨張係数
を低減させる効果を有する。無機充填材は全組成物中の
５０％以上７０％以下含まれるのが好ましい。７０％を
越えると、粘度およびチクソ性が高くなりすぎる傾向に
ある。

この発明にかかるかかる一液性封止材料は、前記のよう
な原材料を含むので、密着性が高＜、ＰＣＴ信転性に優
れ、高粘度で高チクソ性を有していて、前記（ａ）〜（
Ｃ１の条件を充分に満たし、前記新しく開発された半導
体パッケージに用いるのに非常に適している。

この発明では、前記必須成分のほか、必要に応じて、希
釈剤、顔料、カップリング剤、レベリング剤等の添加物
が用いられるようであってもよいつぎに、実施例および
比較例について説明する（実施例１）つぎの原材料を真空下らいかい機で混合２分散した。

ビスフェノール型エポキシ樹脂　１００重量部（東部化
成■製のＹＤ１２８、エポキシ当ｆｆ１ｌ　８５）２．４−ジヒドラジン−６一メチルアミノーｓｙｍ−トリアジン　　９重量部（日本ヒド
ラジン工業■製、以下ｒ２．４ＨＴＪと記す）末端にカルボキシル基を有するアクリロニトリル−ブタジェンゴム　　　　　　　　　　　　２５重量部（宇部興産
ａ増製のハイ力ＣＴＢＮ１３００＊８．平均分子量イミダゾール系硬化促進剤　　　　１．５重量部（四国
化成工業−の２ＭＡ−ＯＫ）得られた混合物に、つぎの原材料を加えて、真空下、ニ
ーダで混練して、−液性封止材料（−液性組成物）を得
た。

充填材として溶融シリカ　　　　１６０重量部（電気化
学工業０１のＦＳ−７４）顔料としてカーボンブラック　　　　１重量部（三菱化
成工業側製のＭＡ−１００）（実施例２）硬化剤として、２，４ＨＴに代えてアジピン酸ジヒドラ
ジドを１０重量部用いるようにした以外は、実施例１と
同様の方法で一液性封止材料を得た。

（実施例３）硬化剤として、２，４ＨＴに代えてイソフタール酸ジヒ
ドラジドを１２重量部用いるようにした以外は、実施例
１と同様の方法で−液性封止材料を得た。

（実施例４）２．４ＨＴを１８重量部、２ＭＡ−ＯＫを０．５重量部
用いるようにした以外は、実施例１と同様の方法で一液
性封止材料を得た。

（実施例５）２ＭＡ−ＯＫに代えて、２Ｅ４ＭＺ−Ａを用いようにし
た以外は実施例４と同様の方法で一液性封止材料を得た
。

（実施例６）ハイ力ＣＴＢＮ１３００＊８を１０重量部用いようにし
た以外は実施例４と同様の方法で一液性封止材料を得た
。

（比較例１）つぎの原材料を用いるようにし、硬化剤として酸無水物
系硬化剤を用いるようにした。

主剤成分ビスフェノール型エポキシ樹脂　１００重量部（東部化
成■製のＹＤ１２８）末端にカルボキシル基を有するアクリロニトリル−ブタジェンゴム　　　　　　　　　　　　　２５重量部（宇部興
産■製のハイ力ＣＴＢＮ１３００＊８）充填材として溶融シリカ　　　　１２０重量部（電気化
学工業−〇ＦＳ−７４）顔料としてカーボンブラック　　　　１重量部（三菱化
成工業■製のＭＡ−１００）硬化剤成分メチルへキサヒドロ無水フタール酸　　　　　　　　　　　　９０重量部硬化促進剤
としてイミダゾール　　　２重量部化合物（２２４ＭＺ
−Ａ）充填材として溶融シリカ　　　　１２０重量部（電気化
学工業０聯のＦＳ−７４）前記両成分とも、それぞれ、真空下、ニーダで混練し、
こののち、両成分を混合、脱泡して封止材料（エポキシ
樹脂組成物）を得た。

（比較例２）ハイ力ＣＴＢＮ１３００＊８を用いない以外は、実施例
４と同様にして封止材料（エポキシ樹脂組成物）を得た
。

実施例１〜５および比較例１．　２の封止材料を用いて
、第１図に示されているようにして半導体を封止し、半
導体パッケージを得た。ただし、封止材料の硬化条件は
、１２０℃で２時間および１６０℃で３時間とした。

各半導体パッケージにつき、金属製蓋（Ｌ　Ｉ　Ｄ）端
面のタレ、中空のチップ、ワイヤ一部への流れ込み、お
よび、ＰＣＴ信顧信金性べた。結果を第１表に示す。た
だし、タレについては、半導体パッケージを１０個（ｎ
＝１０）つくることとして、硬化時に金属製蓋の外部ま
たはＰＧＡリード部まで封止材料が流れだしたものの数
を示した。

また、流れ込みは、前記１０個の半導体パフケージにつ
き、それぞれを切断し、ワイヤーボンディング部よりも
中に封止材料（樹脂）が流れ込んでいたものの数を示し
た。ＰＣＴ信顛信号性いては、１０個の半導体パッケー
ジの累積不良率を示した。

第１表第１表より、実施例１〜５は、タレおよび流れ込みが生
じに＜（、そのうえ、ＰＣＴ信頼性も優れていることが
わかる。第１表にはあげなかったが、実施例６も、実施
例１〜５と同様タレおよび流れ込みが生じにくく、ＰＣ
Ｔ信頼性も優れていた。これに対し、酸無水物系硬化剤
を用いた比較例１では、粘度が低すぎ、チクソ性不足で
、タレおよび流れ込みが起こりやすく、そのうえ、密着
性が劣るためにＰＣＴ信頼性が若干劣っていた。

末端にカルボキシル基を有するアクリロニトリル−ブタ
ジエンゴムを用いなかった比較例２は、ＰＣＴ信頼性が
劣っていた。

〔発明の効果〕

この発明にがかる一液性封止材料は、液状のエポキシ樹
脂、有機ジヒドラジド化合物、末端にカルボキシル基を
有するアクリロニトリル−ブタジエンゴム、イミダゾー
ル系硬化促進剤および無機充填材を含むので、前記（ａ
）〜（Ｃ）の条件を充分に満たし、前記新しく開発され
た半導体パッケージに用いるのに非常に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体パッケージの縦断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液状のエポキシ樹脂、有機ジヒドラジド化合物、
末端にカルボキシル基を有するアクリロニトリル−ブタ
ジエンゴム、イミダゾール系硬化促進剤および無機充填
材を含む一液性封止材料。
（２）有機ジヒドラジド化合物が、エポキシ基１モルに
対してヒドラジン基０．１５モル以上０．５モル以下の
割合となるように含まれ、末端にカルボキシル基を有す
るアクリロニトリル−ブタジエンゴムが５ＰＨＲ以上３
０ＰＨＲ以下、イミダゾール系硬化促進剤が０．６ＰＨ
Ｒ以上３ＰＨＲ以下含まれ、無機充填材が全組成物中の
５０％以上７０％以下含まれている特許請求の範囲第１
項記載の一液性封止材料。
（３）有機ジヒドラジド化合物が、下記の式Ａ、Ｂであ
らわされる化合物のうちの少なくとも１種である特許請
求の範囲第１項または第２項記載の一液性封止材料。Ｈ＿２ＮＨＮ−ＣＯ−Ｒ−ＣＯ−ＮＨＮＨ＿２・・・（
Ａ）（ＲはＣ＿１＿０以下のアルキル基またはフェニレン基
） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（Ｂ）（Ｒ＿１、Ｒ＿２はＨまたはＣ＿４以下のアルキル基も
しくはフェニル基）
（４）イミダゾール系硬化促進剤が、下記の式Ｃ〜Ｆで
あらわされる化合物のうちの少なくとも１種である特許
請求の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載の一
液性封止材料。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（Ｃ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（Ｄ）（ＲはＣＨ＿３またはフェニル基） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（Ｅ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（Ｆ）（ＲはＣＨ＿３またはＣＨ＿２ＯＨ）