JPS63225616A - 半導体封止用樹脂組成物 - 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半導体装１のための改良された樹脂
組成物に関する。さらに詳しくは、樹脂封止型半導体装
置実装時のハンダ付は工程において封止樹脂に生じるク
ラックを減少させることのできる封止用樹脂組成物に関
する。

〈従来の技術〉 近年、半導体装置の高集積化が著しく進み、素子サイズ
は大型化し配線が微細化するとともに、パッケージもＤ
ＩＰ型から高密度実装、表面実装に適する薄型化したＰ
ＰＰ　（フラットプラスチックバッゲージ）型へ移行し
つつある。

同時に実装の自動化も進み、従来のハンダ付けがリード
部のみの部分加熱接合であったものが、熱媒体中にバラ
ゲージ全体が浸されることになるパッケージ全体加熱方
式、たとえば赤外線リフローや不活性ガス飽和蒸気凝縮
ハンダ付けへと変換が進んでいる。

これらの技術の変換から、半導体の封止には従来の延長
では対応できない新しい問題が生じてきている。なかで
も、従来の封止樹脂を用いたＤＩＰ型の半導体装置では
全く問題にならなかったハンダ付は工程が問題となって
きている。

すなわち、従来と同じ封止樹脂を用いて作られた薄型の
ＰＰＰ型半導体装置は、パッケージ全体加熱方式により
製造されるため、パッケージモールド部にクラックが発
生してしまうのが最大の問題である。いったんクラック
の発生した半導体装置は、最終製品として出荷できない
。

このようなりラック発生の問題に対しては、従来種々の
検討がなされている。たとえば、封止用樹脂にゴム成分
を配合し内部応力を低下させる方法（特開昭５８−２１
９２１８号公報、特開昭５９−９６１２２号公報）°、
無機充填剤の品種を選択する方法（特開昭５８−１９１
３６号公報、特開昭６０−２０２１４５号公報）、無機
充填剤の形状を球形化したり、粒子径をコントロールす
ることにより応力、ひずみを均一化させる方法（特開昭
６０−１７１７５０号公報、特開昭６０−１７９３７号
公報）、碗水性の添加剤やワックスにより吸水性を低下
させ、ハンダ浴での水分による応力発生を下げる方法（
特開昭６０−６５０２３号公報）などがある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 これらの方法は、それぞれ少しずつ効果を挙げてきてい
るが、実装技術の進歩に伴う、より過酷な要請に応える
には十分ではない、具体的には、これらの従来法により
得られた半導体チップをプレッシャー・クツカー・テス
ト（ＰＣＴ処理、８５℃−８５％ＲＨ−１６８時間）後
にハンダ浴に浸すと、モールド部にはことごとく膨れま
たはクラックが生じる。すなわち、まだ満足すべき半導
体装置が得られていないのが現状である。この問題がネ
ックとなって、より高密度の半導体装置の展開が阻害さ
れており、クラックの生じない封止樹脂の開発が強く要
望されていた。

本発明の目的は、かかるハンダ付は工程で生じるクラッ
クの問題を解消した改良封止樹脂を提供することにあり
、高密度の半導体装置の実現を可能にすることにある。

く問題点を解決するための手段〉 すなわち、本発明は、ψ熱硬化性樹脂に（ロ）硬化剤お
よび（ハ）芳香環に３個以上の隣接した水酸基を有し、
かつ該水酸基以外の置換基を有するかまたは有しない化
合物であって、前記置換基が炭素数７以上のアルキル鎖
を有することのない化合物を配合してなる半導体封止用
樹脂組成物である。

以下、本発明の構成を詳述する。

本発明で用いられるω熱硬化性樹脂としては、たとえば
、エポキシ樹脂単独およびエポキシ樹脂とビスマレイミ
ド誘導体からなるポリイミド樹脂またはジアリルビスフ
ェノールＡ樹脂のような他の熱硬化性樹脂との混合樹脂
が好ましく用いられる。用いられるエポキシ樹脂は１分
子中にエポキシ基を２個以上有するものであれば特に限
定されない。

たとえば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹
脂、スピロ環含有エポキシ樹脂などが挙げられる。これ
らのエポキシ樹脂は二種以上併用してもよいが、半導体
装置封止用としては耐熱性、耐湿性の点からクレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂などのエポキシ当量が５００
以下、特に３００以下のエポキシ樹脂を全エポキシ樹脂
中に５０重量％以上含むことが好ましい、またＮａ、Ｃ
ｊその他の不純物はできるだけ除去したものを用いるこ
とが好ましい。

本発明で用いられる（口）硬化剤としては、ω熱硬化性
樹脂と反応して硬化させるものであれば特に限定されな
い、（１１）熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いた
場合には、硬化剤としてたとえば、フェノールノボラッ
ク、クレゾールノボラックなどのノボラック樹脂、テト
ラブロムビスフエノールＡなどのビスフェノール化合物
、無水マレイン酸、無水フタル酸無水ピロメリット酸な
どの酸無水物、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフ
ェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香
族アミンなどが挙げられる。半導体装置封止用としては
耐熱性、保存性の点からフェノールノボラック、クレゾ
ールノボラックが好ましく用いられ、また、透明性の点
からヘキサしドロ無水フタル酸が好ましく用いられる。

硬化剤は二種以上併用してもよい。

本発明において（１′）熱硬化性樹脂と（ロ）硬化剤の
混合比は、機械的性質、耐湿性の点から印に対する（中
の化学当量比が０゜５〜１．５、特に０．８〜１．２の
範囲にあることが好ましい。

また、本発明において（イ）熱硬化性樹脂とく中破化剤
の硬化反応を促進するため硬化触媒を用いてもよい、硬
化触媒は硬化反応を促進させるものならば特に限定され
ない、たとえば、２−メチルイミダゾール、２．４−ジ
メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾ
ール、２−フェニルイミダゾール、２−７エニルー４−
メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾールな
どのイミダゾール類、トリエチルアミン、ベンジルジメ
チルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、２−
（ジメチルアミノメチル）フェノール、２．４．６−ト
リス（ジメチルアミノメチル）フェノール、１．８−ジ
アザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７などの３級
アミン類、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウ
ムテトラプロポキシド、テトラキス（アセチルアセトナ
ト）ジルコニウム、トリ（アセチルアセトナト）アルミ
ニウムなどの有機金属類、トリフェニルホスフィン、ト
リエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリメチ
ルホスフィン、トリ（Ｐ−メチルフェニル）ホスフィン
、トリ（ノニルフェニル）ホスフィンなどの有機ホスフ
ィン類などが挙げられる。用途によっては二種以上の硬
化触媒を併用してもよい、硬化触媒の添加量は、（イ）
熱硬化性樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部
が好ましい。

本発明で用いられる（ハ）芳香環に３個以上の隣接した
水酸基を有し、かつ該水酸基以外の置換基を有するかま
たは有しない化合物であって、前記置換基が炭素数７以
上のアルキル鎖を有することのない化合物（以下、「化
合物」と称する）としては、たとえば、ピロガロール、
没食子酸およびこれらの誘導体類が挙げられる。

そのうち、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステル
が好ましく用いられる。好ましく用いられる没食子酸エ
ステルとしては、没食子酸メチル、没食子酸エチル、没
食子酸プロピル、没食子酸ブチル、没食子酸ペンチル、
没食子酸ヘキシルなど炭素数６以下のアルコールでエス
テル化された没食子酸エステルが挙げられ、特に、没食
子酸メチル、没食子酸エチル、没食子酸プロピル、没食
子酸ブチルなと炭素数４以下のアルコールでエステル化
された没食子酸エステルがさらに著しい効果を発揮する
。

かかる化合物の添加量は、領熱硬化性樹脂ｌＯｏ重量部
に対して０．０１〜８０重量部、好ましくは０．０５〜
４０重量部である。ｏ、ｏｉ重量部未満ではハンダ付は
工程におけるクラック防止効果が小さく、゛また８０重
量部を越えると金型汚れが増大するため好ましくない、
これらの化合物は二種以上併用してもよい。

本発明の樹脂組成物には充填剤としてたとえば溶融シリ
カ、結晶性シリカ、石英ガラス、炭酸カルシウム、炭酸
マグネシウム、アルミナ、クレー、タルク、ケイ酸カル
シウム、酸化チタン、アスベスト、ガラス繊維、炭素繊
維、ケブラーなどを配合することができる。また、その
他にもカーボンブラック、酸化鉄、などの着色剤、シリ
コーンゴム、シリコーンオイル、変成ニトリルゴム、変
成ポリブタジェンゴムなどのエラストマー、シランカッ
プリング剤、チタネートカップリング剤などのカップリ
ング剤、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸
のエステル、ビスアミド系ワックス、パラフィンワック
スなどの離型剤、ハロゲン化合物、リン化合物などの難
燃剤を任意に添加することができる。

本発明の樹脂組成物は溶融混練することが好ましく、溶
融混線は公知の方法を用いることができる。たとえば、
バンバリーミキサ−、ニーグー、ロール、−軸もしくは
二軸の押出機、コニーグーなどを用い、通常５０〜１５
０℃の温度で樹脂組成物とすることができる。　本発明
の樹脂組成物は［ｉ！ｉＩ体であっても液体であっても
よい、固体の例としては、クレゾールノボラックエポキ
シ樹脂、フェノールノボラック樹脂硬化剤、イミダゾー
ル誘導体硬化触媒、シリカ無機充填剤からなる組成物が
挙げられ、液体の例としては、ビスフェノール型エポキ
シ樹脂、酸無水物硬化剤、トリエタノールアミン硬化触
媒からなる組成物が挙げられる。

く作用〉 本発明の樹脂組成物における特徴は、化合物を配合した
点にある０本発明で用いられる化合物がハンダ付は工程
におけるクラック防止の効果を生じる理由は定かではな
いが、芳香環に隣接する３個以上の水酸基がお互いにか
つ該芳香環のπ電子系とも協調しあって、エポキシ樹脂
および硬化剤をはじめとする樹脂系の各成分や半導体搭
載基材とに作用しあうためと推定される。化合物分子中
に炭素数７以上のアルキル鎖が導入されると好ましくな
いが、それは水酸基と相反する疎水性が逆方向に作用し
て効果を弱めるためと推定される。これらの作用がハン
ダ工程におけるハンダ浴処理時に応力発生の低下か応力
に対する抵抗の増加につながり、クラック発生低下に効
果をもたらすものと考えられる。

〈実施例〉 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例中の部数は重量部を意味する。

実施例１ エポキシ当量２２０のエポキシクレゾールノボラック樹
脂１００部、水酸基当量１２０のフェノールノボラック
樹脂５５部、２−メチルイミダゾール２部、溶融シリカ
４００部、エポキシシラン処理されたシリコーンゴム２
ｏ部、野田カルナバワックス２部を配合した樹脂組成物
系を基礎樹脂系として、この系に第１表に示す化合物を
６部ずつ添加しミキサーによりトライブレンドしてから
ロール表面温度９０’Ｃのミキシングロールを用いて５
分間加熱混線後、冷却、粉砕して樹脂組成物を製造した
。これらの樹脂組成物と、別途１．１．１−トリクロル
エタンで脱脂した４２７０イからなる半導体搭載基材（
リードフレーム）を用い、トランスファー成形機で半導
体を搭載しないモデルフラットパッケージ（以下、ｒＦ
ＰＰ、と称する）　（４４ピン、厚さ２−）を１８０℃
ＸＩＯ分の条件で成形したのち、１８０℃で５時間硬化
させた。得られたＰＰＰ硬化物をＰＣＴ処理（８５℃、
８５％ＲＨ１１６８時間）したのち、ハンダ浴に浸漬（
２１０℃、９０秒）し、浸漬後のクラック発生状況を調
べた。

結果を表１に示す。

表　　　　１ 結果は表１から、基本樹脂系で封止したＰＰＰは全数ク
ラック、膨れが生じるのに対し、本発明の樹脂組成物で
封止されたＰＰＰは著しくクラック発生数が減少し、ク
ラックなしのＰＰＰの割合が増加していることが明らか
である。

また、本発明の樹脂組成物で封止されたＰＰＰは、同時
にクラックの発生したＰＰＰであっても、クラックの長
さが著しく短かく点に近くなった。一方、芳香環に隣接
した３個の水酸基を持つ化合物であっても、炭素数７以
上のアルキル鎖も併せ持つ化合物である没食子酸オクチ
ル、没食子酸ドデシルは全く効果がなく全数クラックが
発生した０発生したクラックはリードフレームの半導体
搭載アイランドの辺部に相当する位置に偏在していた。

実施例２ 実施例１において化合物の添加量を表２に示すように変
化させる以外は実施例１と同様にトランスファー成形機
により同条件でＰＰＰを成形し、硬化し、さらに実施例
！と同様のＰＣＴ処理を施したのち、同様の条件でハン
ダ浴に浸漬後のクラック発生状況を調べた。

結果を表２に示す。

表　　　　　２ 表２から明らかなように、添加量が０．０５ｇでもクラ
ック発生防止効果を示し、添加量の増加とともに効果が
増したが、４０部程度でほぼ飽和しな。

〈発明の効果〉 本発明の樹脂組成物によれば、半導体を封止する際の耐
ハンダ性が改良され、ＰＣＴ処理後のハンダ浴浸漬によ
るクラック発生数が激減する。すなわち、ハンダ付は工
程で生じるクラックの問題を解消した優れた半導体封止
用樹脂組成物を蝿供することができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）（イ）熱硬化性樹脂に （ロ）硬化剤および （ハ）芳香環に３個以上の隣接した水酸基を有し、かつ
   該水酸基以外の置換基を有するかまたは有しない化合物
   であって、前記置換基が炭素数７以上のアルキル鎖を有
   することのない化合物 を配合してなる半導体封止用樹脂組成物。
2. （２）熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である特許請求の範
   囲第１項記載の半導体封止用樹脂組成物。
3. （３）化合物がピロガロール、没食子酸および炭素数６
   以下のアルコールでエステル化された没食子酸エステル
   から選ばれたものである特許請求の範囲第１項記載の半
   導体封止用樹脂組成物。