JPS63248823A - エポキシ樹脂組成物及び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】 （′Ｒ，明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、エポキシ樹脂組成物、特に電子部品、電気部
品、とりわ（プ半導体装置の封止に適（〕たエポキシ樹
脂組成物に関する。

（従来の技術） エポキシ樹脂は、電気特性、機械特ｉ牛、耐湿信頼性な
どに優れているため、信頼性の高い絶縁材料として、半
導体装置、電子部品、電気部品の封止や、含浸などに広
く用いられている。

特に半導体装置の封止材料としては、従来のセラミック
や金属によるへ−メヂツクシール方式に比べ安価で、人
伍生産が可能なことから近年、情・］脂による封止が半
導体パッケージングの主流となってきている。

半導体封止材料として樹脂に要求される待斗は、素子上
のＡＰ配線の腐食による断線不良に対する腐食食性、ま
た、チップとフレームをつなぐ△（」ワイヤーの熱衝撃
などによる断線不良に対する耐熱衝撃性などが主なもの
どして上げられる。この熱衝撃試験は、→６５℃（３０
分）−＝２５℃（５分）＝２００’Ｃ（３０分）１２５
℃（５分）という冷熱（±イクルを−くり返ずもので、
温度変化に伴Ｑ−５樹脂の寸法変化が大きい場合、Ａｕ
ワイヤー・の切断が起こり易く、耐熱衝撃信頼性の低下
＠招く。エポキシ樹脂硬化促進剤として一般的であるイ
ミダゾール誘導体は、ガラス転移温度が高く冷熱ザイク
ルにおける寸法変化も小さいため、優れた耐熱衝撃性を
示すが、耐湿性に劣る。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のエポキシ樹脂組成物では、例えば、イミダゾール
誘導体等を硬化促進剤として用いた場合、耐熱衝撃性は
向トするが、耐湿性は、低下する。

また、これを１へりフェニルホスフィン等の耐湿性に優
れた促進剤と併用しても、むしろ耐湿性を劣化させ、耐
熱衝撃性、耐湿性の双方を満足させるエポキシ硬化物は
得られない。

本発明の目的は、このような従来のエポキシ樹脂に見ら
れる難点を改良し、耐熱衝撃性に優れ、かつ高耐湿性の
エポキシ樹脂組成物を提供することにおり、また、信頼
性の高い樹脂封止型半導体装置を提供することに必る。

〔発明の構成〕

（問題を解決するための手段） 本発明を概説ターると、本発明の第１の発明は、（ａ）
”：エポキシ樹脂 υ　：硬化剤としてのフェノール樹脂 Ｃツ：硬化促進剤として、テトラアルキルホスフォニウ
ムベンゾトリアシラー１〜 （アルキル基【ま、メチル、エチル、ｎ−ブチル、１ニ
ーブチル、ペンチル、シクロヘキシルなどでおる。、） １：無機質充填剤 を必須成分として成ることを特徴とするＴボシキ樹脂に
関するものであって、更に本発明の第２の発明、前記第
１の発明に係るエポキシ樹脂組成特の硬化物により封止
されて成ること８特徴とする樹脂封止型半導体装置に関
するものである１゜以下、本発明の構成について詳しく
説明する。

本発明において用いるエポキシ樹脂に）成分は、通常知
られているものであり、特に限定されない。

例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂、り！ノゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂など、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、
グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン
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、複素環型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ
樹脂など、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポ
キシ樹脂が挙げられる。しかして、これらエポキシ樹脂
は１種もしくは２種以上の混合系で用いてもよい。また
これらエポキシ樹脂は、塩素イオンの含有料が１０ｐｐ
ｍ以下、加水分解性塩素の含有料０．１１ｆｆｉ％以下
のものが望ましい。またエポキシ樹脂としては、グリシ
ジルエーテル型エポキシ樹脂が最も適しており、特にエ
ポキシ当量１７０〜３００のノボラック型エポキシ樹脂
を用いた場合に優れた特性を得ることができる。

本発明において用いる硬化剤としてのフェノール樹脂υ
成分としては、フェノールノボラック樹脂、タレゾール
ノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラッ
ク樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂などのノボラ
ック型フェノール樹脂、そしてレゾール型フェノール樹
脂、ビスフェノールＡなどが挙げられる。

これらのフェノール樹脂は１種又は２種以上の混合系で
用いてもそしつかえない。しかし前記エポキシ樹脂（２
）成分と、フェノール樹脂υ成分の配合比率は、エポキ
シ樹脂のエポキシ当量とフェノール樹脂のフェノール性
水酸基当量の当」比（エポキシ当Ｉ１０日当量）が０．
５〜１．５になるようにすることが好ましい。当量比が
この範囲からはずれると強度が低下してしまうので好ま
しくない。

本発明において用いる硬化促進剤としてのテトラアルキ
ルホスフォニウムベンゾトリアゾラートは、下に示す様
な構造を有するホスフォニウム塩である。

Ｒは独立にアルキル基 ル、ペンチル、シクロ ヘキシルなどであるが、り扱い易さなどからｎ扱い易さ
などからｎ−ブチルが好ましい。

また、本発明において用いられ得る一つの硬化促進剤は
トリフェニルホスフィンであり、これらの触媒は、予め
、フェノール樹脂に混溶して用いてもざしつかえない。

テトラブチルホス７ｔニウムベンゾトリアゾラートは、
単独で硬化促進剤として用いても、優れた耐熱衝撃性を
示すが、トリフェニルホスフィンを併用することにより
更に耐湿性の向上を図ることができる。その際、テトラ
ブチルホス７ｔニウムベンゾトリアゾラートとトリフェ
ニルホスフィンの重量化を０．０５　：　１〜０．６：
１とすることが好ましい。この範囲からはずれると、耐
湿性又は耐熱衝撃性が低下し、十分な特性を示さない。

本発明において用いる無機質充填剤ゆ成分としては、例
えば、溶融シリカ粉末、結晶性シリカ粉末、ガラス繊維
、タルク、アルミナ粉、ケい酸カルシウム粉、炭酸カル
シウム粉、硫酸バリウム粉、マグネシア粉などが挙げら
れこれら中、で溶融シリカ粉や結晶性シリカ粉が最も好
ましい。これらの無機質充填剤は１種もしくは２種以上
の混合系で用いてさしつかえない。

本発明に係る前記に）〜ゆ成分を必須成分とするエポキ
シ樹脂組成物は必要に応じて、他の添加成分、例えば天
然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩酸
アミド類、エステル類もしくはパラフィン類などの離型
剤塩素化パラフィン、ブロムトルエン、ヘキサブロムベ
ンゼン、三酸化アンチモンなど難燃剤、カーボンブラッ
クなどの着色剤、シランカップリング剤などの適宜添加
してもさしつかえない。

本発明になるエポキシ樹脂組成分は、例えば、ミキサー
によって充分混合後、さらに熱ロールによる溶融混合処
理又はニーダ−などによる混合処理を加えることにより
、均一に混合された後、コンプレッション、トランスフ
ァー又はインジエクシ′ヨン成形に供される。

本発明になる樹脂封止型半導体装置は、前記したエポキ
シ樹脂組成物を用いて、半導体装置を封止することによ
り、容易に製造することができる。

封止法の最も一般的な方法は、低圧トランスフ７成形法
があるが、インジェクション成形、圧縮形成、注型など
による封止法の適用できることは言うまでもないことで
ある。

封止法エポキシ樹脂組成物による封止に際して、加熱硬
化により、最終的にはこの組成物の硬化物によって封止
された樹脂封止型半導体装ゴを得ることができる。硬化
に際しては、１５０°Ｃ以上に加熱することが特に望ま
しい。

本発明でいう半導体装置どは、集積回路、大規模集積回
路トランジスタ、サイリスタ、ダイオードなどであって
、特にこれら限定されるものではない。

（実施例） 以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明の技術的思想を逸脱しない限り、本発明はこれら
実施例に同等限定されるものではない。

実施例１〜４ エポキシ当量２００のクレゾールノボラック型エポキシ
樹脂に）、分子量７００のフェノールノボラック樹脂■
、テトラブチルホスフォニウムベンゾ！−リアゾラート
（以下ＴＢｌ”ＢＴと略づ゛）、ト・リフェニルホスフ
ィン（以下ＴＰＰと略ず）、溶融シリカ０、シランカッ
プリング剤０、カルナバッワクス０を第１表に示される
配合割合４１部）にてミキサーで混合後、ロールで混練
し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂系成形材料とした。実
施例２〜４は、ＴＢＰ−ＢＴをフェノール樹脂中（予め
溶！４！混合（〕たものを用いた。

比較例１．２ エポキシ当ｌ　２００のクレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂、分子量７００のフェノールノボラック樹脂、Ｔ
ＰＰ、２−メヂルイミダゾール（２−ＭＩ）を第１表に
示した割合で配合し、実施例と同様の操作により、比較
対照用の形成材料を冑た。

上記の各種エポキシ樹脂組成物を用い、ｉａｏ’ｃ３分
のトランスファ形成条件で試験片をつくり、体積抵抗率
、曲げ強さ、曲げ弾性率、ガラス転移温度、熱膨張率の
測定を行った。結果を第２表に示す。

さらに、実施例及び比較例の各種エポキシ樹脂成形材料
で１８０’ＣＸａ分間の条件で、耐湿性試験用の半導体
装置くアルミニウム配線腐食チェック用のデス１〜素子
）を封止し１、得られた耐湿性試験用半導体装置を１２
７℃の高温＾圧水蒸気下で耐重性試験を行った。（ＰＣ
Ｔ）結果を第３表に示す。

また、耐熱衝撃性試験として、実施例、及び比較例の各
成形材料で試験用素子を封止し、→６５℃（３０分）１
２５℃（５分）→２００’Ｃ（３０分）１２５℃（５分
）の冷熱サイクルに共した。（ＴＣＴ＞。

ボンディングワイヤの断線による不良の発生を第３表に
示した。

第２、第３表に示した様に、本発明のエポキシ樹脂組成
物は、従来のエポキシ樹脂組成物に比へ、耐湿性と耐熱
衝撃性がともに優れた信頼性の高い樹脂組成物であり、
電子部品、電気部品の封止及び含浸などに適しているこ
とが判る。

（以下余白） １１１　　表 （以下余白） 第３表 （注）第３表中、分母は試験サンプル数９分子は不良発
生サンプル数を示す。

（以下余白） 〔発明の効果〕 本発明になるエポキシ樹脂組成物は、耐湿性信頼性、耐
熱衝撃性ともに優れた特性を示し、電子部品、電気部品
の封止及び含浸などに、また樹脂封止型半導体装置に有
利に適用されるものである代理人　弁理士　則　近　憲
　佑 ←ットを

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）：エポキシ樹脂 （ｂ）：硬化剤としてのフェノール樹脂 （ｃ）：硬化促進剤として、テトラアルキルホスフォニ
   ウムベンゾトリアゾラート （アルキル基は、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブ
   チル、ペンチル、シクロヘキシルなど） （ｄ）：無機質充填剤 を必須成分を特徴とするエポシキ樹脂組成物。
2. （２）特許請求の範囲第１項において硬化促進剤として
   さらにトリフェニルホスフィンを添加することを特徴と
   するエポキシ樹脂組成物。
3. （３）特許請求の範囲第１項において、硬化促進剤がテ
   トラブチルホスフォニウムベンゾトリアゾラートである
   ことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
4. （４）特許請求の範囲第３項において、硬化促進剤とし
   てさらにトリフエルホスフィンを添加することを特徴と
   するエポキシ樹脂組成物。
5. （５）特許請求の範囲第４項において、テトラブチルホ
   スフオニウムベンゾトリアゾラートとトリフエルホスフ
   ィンの重量比が０．０５：１〜０．６：１であることを
   特徴とするエポキシ樹脂組成物。
6. （６）エポキシ樹脂組成物によって封止されて成る樹脂
   封止型半導体装置において、前記エポキシ樹脂組成物が
   、 （ａ）：エポキシ樹脂 （ｂ）：硬化剤としてのフェノール樹脂 （ｃ）：硬化促進剤として、テトラアルキルホスフォニ
   ウムベンゾトリアゾラート （アルキル基は、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブ
   チル、ペンチル、シクロヘキシルなどである） （ｄ）：無機質充填剤 を必須成分としたものであることを特徴とする樹脂封止
   型半導体装置。
7. （７）特許請求の範囲第６項において、硬化促進剤とし
   て、更にトリフエニルホスフィンを添加することを特徴
   とする樹脂封止型半導体装置。
8. （８）特許請求の範囲第６項において、硬化促進剤がテ
   トラブチルホスフオニウムベンゾトリアゾラートである
   ことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
9. （９）特許請求の範囲第８項において、硬化促進剤とし
   てさらにトリフエニルホスフィンを添加することを特徴
   とする樹脂封止型半導体装置。
10. （１０）特許請求の範囲第９項において、テトラブチル
    ホスフオニウムベンゾトリアゾラートとトリフエニルホ
    スフィンの重量比が０．０５：１〜０．６：１であるこ
    とを特徴とするエポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封止型
    半導体装置。