JPS63152158A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、樹脂封止型の薄型フラットパッケージを赤外
線リフローや蒸気凝縮法などの、はんだ面付実装におい
て、パッケージ全体が加熱された場合の耐クラツク性に
対して優れた樹脂封止型半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体パッケージのはんだ付による基板実装は、従来、
Ｄ　Ｉ　Ｌ　Ｐ　（Ｄｕａｌ　ｉｎ　Ｌｉｎｅ　Ｐｌａ
ｓｔｉｃ　Ｐａｃｋａｇｅ）型パッケージＱリード端子
部を基板の孔に挿入するビン挿入タイプであり、リード
端子部のみを部分加熱接合する方法がとられてきた。し
かし、パッケージのサイズは軽薄短小型の傾向にあり、
チップを保護する封止樹脂は益々薄肉化しＦＰＰ（Ｆｌ
ａｔ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｐａｃｋａｇａ）型を中心にピ
ン挿入タイプから、面付実装タイプへと変化している。

はんだ面付実装法は、近、遠赤外線リフローや不活性化
学液体の蒸気短縮はんだ付などによるパッケージ全体を
加熱する方法が採用されてきた。このような、面付はん
だ面付実゛装法を用いると、ＩＣやＬＳＩを保護してい
る封止樹脂層が薄肉化のため、加熱による高温での機械
的強度が弱く、クラックを発生し、耐湿性を著しく低下
させる問題が生じる。

この封止樹脂層が加熱によりクラック発生を伴う要因の
一つには、封止樹脂層とリード端子間の接着界面の隙間
から侵入する水分、あるいは、封止樹脂層の外側表面か
ら侵入する水分などが、加熱によって水蒸気化し、その
蒸気圧力によって封止樹脂層の機械的強度が耐えられな
くなり、クラックを発生するとされている。

その対策として、パッケージ内への水分の侵入を防止す
るためリードフレーム自体を処理し封止樹脂との接着性
を向上させた手法（特開昭６１−９５０２０号公報、あ
るいは、リードフレームの形状を改良し、水分侵入を防
止する手法（特開昭６１−１２８５５１号公報）などが
ある。また、クラック発生防止のため、パッケージ全体
の形状として、基板実装されるパッケージ裏面側の封止
樹脂層に小孔を施した構造にする手法（沖電気研究開発
：Ｖｏ１２５２、Ｎα４　１９８５年）がある。これら
の手法は、いずれもパッケージの構造を改良したもので
あるのに対し１本発明は、ＩＣやＬＳＩを保護する封止
樹脂組成物自体の改良を行ない、高温での機械的強度の
向上を図り、耐クラツク性の優れ半導体封止用樹脂組成
物を得たものである。

（発明が解決しようとする問題点〕 従来の樹脂封止型半導体装置は、Ｄ　Ｉ　Ｌ　Ｐ　（Ｄ
ｕａｌｉｎ　１ｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）型の比較的封
止樹脂層がないタイプであり、しかも、基板実装は、ピ
ン挿入タイプのため、リード端子のみはんだ加熱される
接合方法である。そのため、封止用樹脂組成物に要求さ
れる高温での機械強度はさほど重要視されない。

樹脂封止型の薄型フラットパッケージＦＰＰ（Ｆｌａｔ
　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｐａｃｋａｇｅ）を中心にした封止
樹脂層の薄いもの、しかも実装法が赤外線リフローや蒸
気凝縮法などのはんだ面付法によるパッケージ全体が加
熱されるものになると、高温での機械強度が弱いため、
封止樹脂層にクラックが発生し、耐湿性が問題となる。

本発明は、この薄肉化タイプのパッケージで並びに、は
んだ面付実装におけるクラック発生防止のため、樹脂組
成物の検討を行ない、高温での機械的強度を向上させた
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

はんだ面付実装における薄型フラットパッケージの耐ク
ラツク性を向上させるには、チップを保護している封止
樹脂の高温での機械的強度を従来以上に強くする必要が
ある。即ち、高温（２５０℃）における封止樹脂の機械
的曲げ強度を２．０ｋｇ／＋＋”以上にすることが望ま
しい。

そのため、封止樹脂組成物を構成しているベースエポキ
シ樹脂、硬化剤に採用しているノボラック型フェノール
樹脂、硬化促進剤、充填剤、あるいは、難燃化剤、カッ
プリング剤、離型剤２着色剤などの各素材について見直
し、検討した結果、硬化剤に採用しているノボラック型
フェノール樹脂の数平均分子量が、従来の１０００以下
のものより、１０００〜３０００の硬化剤を使用するこ
とが最も望ましいことを見い出し、高温（２５０℃）で
の機械的曲げ強度を２　、０　ｋｇ／　ｒｍ”以上にす
ることが耐クラツク性に対し有効であることが判った。

〔作用〕

上記の問題を解決すべく検討を行なった結果、硬化剤と
して特定の分子量をもつノボラック型フェノール樹脂硬
化剤を使用することにより、高温下での機械的強度を強
くしたものである。

ノボラック型フェノール樹脂硬化剤（フェノールＯＨ当
量１００〜３００）として数平均分子量が１０００〜３
０００．好ましくは、組成物の流動性を考慮して数平均
分子量１０００〜２０００の硬化剤と、ノボラック型エ
ポキシ樹脂との当量比が０．８〜１．２の範囲内で混合
し、それに充填剤、硬化促進剤、離型剤２着色剤、難燃
剤、カップリング剤等を使用して配合した組成物をロー
ル等で混練し、シート状にし、粉砕を行ない、封止用樹
脂組成物を得る。

この組成物をトランスファープレスで成形した成形品の
高温（２５０℃）下での機械的曲げ強度は、従来の数平
均分子量が１０００以下のノボラック型フェノール樹脂
硬化剤を用いた場合の２．０ｋｇ／ｎｍ”以下に対し、
いずれも、　　２　、０　ｋｇ／　ｍｍ”以上の曲げ強
度を示し、機械的強度の強い封止用樹脂組成物を得るこ
とができる。

しかも、本発明で得た封止用樹脂組成物を用い、ＦＰＰ
型の薄型フラットパッケージを成形し、赤外線加熱によ
る耐クラツク性を検討した結果、吸湿後のクラック発生
率が少なく、耐クラツク性の良好な半導体封止用樹脂組
成物が得られた。

〔実施例〕

〈実施例１〉 エポキシ樹脂系組成物の硬化剤として、数平均分子量が
１５００のノボラック型フェノール樹脂（フェノール○
Ｈ当量１０６）を用い、主剤のエポキシ樹脂として○−
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１
９５）を臭素化エポキシ樹脂（エポキシ当量４００）を
当量比で混合し、さらに硬化促進剤として有機フォスフ
イン系のテトラフェニルホスホニウムテトラボレートを
、難燃化剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、離型剤にヘキストワックス、着色剤にカーボ
ンブラック、充填剤に溶融シリカ粉を表１に示す配合比
で混合し、９０℃に加熱したロールで十分量混練し、シ
ート状にした後、粉砕して、半導体封止用樹脂組成物を
得た。

なお、ノボラック型フェノール樹脂の数平均分子量測定
は、東洋ソーダ社、ＨＬＣ−８０２Ａ型の液体グロマト
グラフイーを用い、分子量とカウント数の関係から、分
子量１５００に担当するカウント数を求め、面積比から
算出した。

この半導体封止用樹脂組成物を用い、トランスファープ
レスで機械的曲げ試験測定用成形品を１８０℃、７０ｋ
ｇ／ｄ、１．５分間の条件で成形し、１８０℃六時間の
アフターキュアーをする。

曲げ試験成形品を２５０℃、支点間４０ｍｎの２点曲げ
試験を行ない、その結果を表１に示す。

また、この封止用樹脂組成物を用いて、薄型フラットパ
ッケージＦＰＰ型をトランスファープレスで同様に成形
しアフターキュアー後、赤外線加熱による耐クラツク性
を調べ結果を表１に示す。

〈実施例２〜３〉 エポキシ系樹脂組成物の硬化剤として、数平均分子量が
１３００．あるいは１１００のノボラック型フェノール
樹脂を用い、その他のエポキシ樹脂、硬化促進剤、難燃
化剤、離型剤、カップリング剤２着色剤、充填剤は、実
施例１と同様にし、同様な方法で封止用樹脂組成物を得
た。

この組成物を用い、高温での機械的曲げ強度並びに耐ク
ラツク性試験を行ない、表１の結果を得た。

〈比較例１〜２〉 エポキシ系樹脂組成物の硬化剤として、数平均分子量が
８００、あるいは、７００のノボラック型フェノール樹
脂を用い、その他の組成物並びに作製法は実施例１と同
様にした得た封止用樹脂組。

酸物の高温での機械的曲げ強度及び耐クラツク性の結果
を表１に示す。

〔発明の効果〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エポキシ系樹脂の機械的曲げ強度が２５０℃で２．
   ０ｋｇ／ｍｍ＾２以上の値であることを特徴とする樹脂
   封止型半導体装置。 ２、前記エポキシ樹脂の硬化剤として、ノボラック型フ
   ェノール樹脂の数平均分子量が１０００〜３０００であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の樹脂封
   止型半導体装置。