JP2000302948A

JP2000302948A - 封止用樹脂組成物および半導体封止装置

Info

Publication number: JP2000302948A
Application number: JP11110246A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Sudo; 信博須藤
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】特にハロゲン（塩素、臭素）化合物および金
属酸化物を含有しない、水酸化マグネシウム粉末の使用
により、難燃性、成形性、耐湿性および信頼性のよい、
封止用樹脂組成物および半導体封止装置を提供する。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹
脂、（Ｃ）シランカップリング剤で表面処理した水酸化
マグムシウム粉末および（Ｄ）無機充填剤を必須成分と
し、樹脂組成物全体に対して、前記（Ｃ）シランカップ
リング剤で表面処理した水酸化マグムシウム粉末を０．
１〜９５重量％、また前記（Ｄ）無機充填剤を４０〜９
５重量％の割合で含有してなることを特徴とする封止用
樹脂組成物である。また、この封止用樹脂組成物の硬化
物によって半導体チップを封止してなる半導体封止装置
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲン（塩素、
臭素）化合物および金属酸化物を添加することなしに、
優れた難燃性を有し、また、成形性、耐湿性および信頼
性に優れた封止用樹脂組成物および半導体封止装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置では、その封止樹脂に難燃性
をもたせることが一般的であり、難燃の処方として、ハ
ロゲン（塩素、臭素）化合物および金属酸化物を単独も
しくは併用することで難燃効果を現している。しかし、
封止用樹脂組成物の難燃効果を現すために添加されるハ
ロゲン（塩素、臭素）化合物、特に臭素化エポキシ樹脂
およびその難燃効果を助けるために添加されている金属
酸化物、特に三酸化アンチモンは、半導体装置の信頼性
を低下させるという欠点があった。そればかりか、最近
では環境への悪影響もが指摘され始めている。このた
め、成形性、耐湿性、信頼性に優れた、ハロゲン（塩
素、臭素）化合物および金属酸化物を含有しない封止用
の樹脂組成物の開発が強く要望されており、その代替材
として、リン系難燃剤などの検討が広く進められてい
る。しかし、リン系難燃剤の多くはリン酸エステル系の
ものが多く、難燃効果が得られても、加水分解により発
生するリン酸が、半導体封止装置の耐湿信頼性をを低下
させる原因となってしまい、十分な信頼性を確保するこ
とがでくきていない。また、金属水和物についても十分
な成形性が確保できないばかりか、その吸湿特性の劣化
は、半導体封止装置の信頼性を大きく低下させてしまう
欠点があった。そのため、成形性、耐湿性および信頼性
に優れたハロゲン（塩素、臭素）化合物および金属酸化
物を含有しない封止用の樹脂組成物の開発が強く要望さ
れてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点を
解消し、上記要望に応えるためになされたもので、ハロ
ゲン（塩素、臭素）化合物および金属酸化物を含有しな
い、水和金属系難燃剤の使用により十分な難燃性を付与
しつつ、成形性、耐湿性および信頼性のよい、封止用樹
脂組成物および半導体封止装置を提供しようとするもの
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、樹脂組成物に、
シランカップリング剤で表面処理をした水酸化マグネシ
ウム粉末を配合することによって、十分な難燃性、成形
性とともに耐湿性と信頼性が向上し、上記目的が達成さ
れることを見いだし、本発明を完成させたものである。

【０００５】即ち、本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）シランカップリング剤で
表面処理した水酸化マグムシウム粉末および（Ｄ）無機
充填剤を必須成分とし、樹脂組成物全体に対して、前記
（Ｃ）シランカップリング剤で表面処理した水酸化マグ
ムシウム粉末を０．１〜９５重量％、また前記（Ｄ）無
機充填剤を４０〜９５重量％の割合で含有してなること
を特徴とする封止用樹脂組成物である。また、この封止
用樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップを封止し
てなることを特徴とする半導体封止装置である。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００７】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂として
は、その分子中にエポキシ基を少なくとも２個有する化
合物である限り、分子構造および分子量など特に制限は
なく、一般に封止用材料として使用されるものを広く包
含することができる。例えば、ビフェニル型、ビスフェ
ノール型の芳香族系、シクロヘキサン誘導体等脂肪族
系、また、次の一般式で示されるようなエポキシ樹脂が
挙げられる。

【０００８】

【化１】（但し、式中、Ｒ¹ 、Ｒ² は水素原子あるいはアル
キル基を、またｎは１以上の整数をそれぞれ表す）これらのエポキシ樹脂は、単独もしくは２種類以上混合
して用いることができる。

【０００９】本発明に用いる（Ｂ）フェノール樹脂とし
ては、前記（Ａ）のエポキシ樹脂と反応し得るフェノー
ル性水酸基を２個以上有するものであれば、特に制限す
るものではない。具体的なものとしては、例えば、次の
式に示されるものがある。

【００１０】

【化２】（但し、式中、ｎは０または１以上の整数を表す）

【化３】（但し、式中、ｎは０または１以上の整数を表す）等が
挙げられ、これらの樹脂は、単独もしくは２種類以上混
合して用いることができる。

【００１１】フェノール樹脂の配合割合は、前述したエ
ポキシ樹脂のエポキシ基（ａ）とフェノール樹脂のフェ
ノール性水酸基（ｂ）との当量比（ａ）／（ｂ）の値が
０．１〜１０の範囲内であることが望ましい。当量比が
０．１未満あるいは１０を超えると、耐湿性、耐熱性、
成形作業性および硬化物の電気特性が悪くなり、いずれ
の場合も好ましくない。従って上記の範囲内に限定する
のがよい。

【００１２】本発明に用いる（Ｃ）の水酸化マグムシウ
ム粉末としては、シランカップリング剤で表面処理した
ものが用いられる。シランカップリング剤は、エポキシ
基含有シランカップリング剤、アミノ基含有シランカッ
プリング剤等が特に好ましく、それらシランカップリン
グ剤は市販されているものを用いてよい。水酸化マグム
シウム粉末の平均粒径は、０．３μｍ〜２μｍのものが
使用できる。特に好ましくは０．６μｍ〜１．０μｍで
ある。

【００１３】（Ｃ）の水酸化マグムシウム粉末の配合割
合は、全体の樹脂組成物に対して０．１〜９５重量％含
有することが望ましい。この割合が０．１重量％未満で
は、難燃性の効果が十分に得られず、また９５重量％を
超えると封止樹脂の特性等に悪影響を及ぼし、実用に適
さず好ましくない。

【００１４】本発明に用いる（Ｄ）の無機充填剤として
は、シリカ粉末、アルミナ粉末、タルク、炭酸カルシウ
ム、酸化チタン、ガラス繊維等が挙げられ、これらは、
単独もしくは２種類以上混合して用いることができる。
これらのなかでも特にシリカ粉末やアルミナ粉末が好ま
しく、これらはよく使用される。無機充填剤の配合割合
は、全体の樹脂組成物に対して４０〜９５重量％の割合
で含有することが望ましい。その割合が４０重量％未満
では、耐熱性、耐湿性、機械的特性および成形性が悪く
なり、また、９５重量％を超えると、かさばりが大きく
なり成形性に劣り実用に適さない。

【００１５】本発明の封止用樹脂組成物は、前述したエ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、表面処理水酸化マグネシ
ウム粉末および無機充填剤を主成分とするが、本発明の
目的に反しない限度において、また必要に応じて例え
ば、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪族の金
属塩、酸アミド類、エステル類、パラフィン系等の離型
剤、エラストマー等の低応力化成分、カーボンブラック
等の着色剤、シランカップリング剤等の無機充填剤の処
理剤、種々の硬化促進剤などを適宜、添加配合すること
ができる。本発明の封止用樹脂組成物を成形材料とし
て調製する場合の一般的な方法としては、前述したエポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、表面処理水酸化マグネシウ
ム粉末、無機充填剤およびその他の成分を配合し、ミキ
サー等によって十分均一に混合した後、さらに熱ロール
による溶融混合処理、またはニーダ等による混合処理を
行い、次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕して成
形材料とすることができる。こうして得られた成形材料
は、半導体封止をはじめとする電子部品あるいは電気部
品の封止、被覆、絶縁等に適用すれば、優れた特性と信
頼性を付与させることができる。

【００１６】本発明の半導体装置は、上記のようにして
得られた封止用樹脂を用いて、半導体チップを封止する
ことにより容易に製造することができる。封止の最も一
般的な方法としては、低圧トランスファー成形方がある
が、射出成形、圧縮成形および注型などによる封止も可
能である。封止用樹脂組成物を封止の際に加熱して硬化
させ、最終的にはこの組成物の硬化物によって封止され
た半導体封止装置が得られる。加熱による硬化は、１５
０℃以上に加熱して硬化させることが望ましい。封止を
行う半導体装置としては、例えば、集積回路、大規模集
積回路、トランジスタ、サイリスタおよびダイオード等
で特に限定されるものではない。

【００１７】

【作用】本発明の封止用樹脂組成物および半導体封止装
置は、樹脂成分としてシランカップリング剤で表面処理
した水酸化マグネシウム粉末を用いたことにより、目的
とする特性が得られるものである。即ち、水酸化マグネ
シウム粉末の添加により、十分な成形性を保ちながら、
樹脂組成物の優れた難燃性を付与し、その化合物の安定
性から半導体装置において耐湿性および信頼性を向上さ
せることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例によって説
明するが、本発明はこれらの実施例によって限定される
ものではない。以下の実施例および比較例において
「％」とは「重量％」を意味する。

【００１９】実施例１多官能エポキシ樹脂（エポキシ当量１６４）６％に、ノ
ボラック型フェノール樹脂（フェノール当量９７）４
％、前記（Ｃ）のエポキシ基含有シランカップリング剤
で表面処理した水酸化マグネシウム粉末（平均粒径０．
８μｍ）１０％、溶融シリカ粉末７５％およびワックス
類０．３％を配合し常温で混合し、さらに９０〜９５℃
で混練してこれを冷却粉砕して成形材料を作成した。こ
の成形材料を１７５℃に加熱した金型内にトランスファ
ー注入し、硬化させて成形品（封止品）を成形した。こ
の成形品について燃焼性および耐湿性の試験を行った。
その結果を表１に示す。

【００２０】実施例２多官能エポキシ樹脂（エポキシ当量１６４）６％に、ザ
イロク型フェノール樹脂（フェノール当量１７５）８
％、前記（Ｃ）のエポキシ基含有シランカップリング剤
で表面処理した水酸化マグネシウム粉末（平均粒径０．
８μｍ）１０％、溶融シリカ粉末７５％およびワックス
類０．３％を配合し常温で混合し、さらに９０〜９５℃
で混練してこれを冷却粉砕して成形材料を作成した。こ
の成形材料を１７５℃に加熱した金型内にトランスファ
ー注入し、硬化させて成形品（封止品）を成形した。こ
の成形品について燃焼性および耐湿性の試験を行った。
その結果を表１に示す。

【００２１】比較例１多官能エポキシ樹脂（エポキシ当量１６４）６％に、ノ
ボラック型フェノール樹脂（フェノール当量９７）４
％、水酸化マグネシウムを１０％、溶融シリカ粉末７５
％およびワックス類０．３％を配合し常温で混合し、さ
らに９０〜９５℃で混練してこれを冷却粉砕して成形材
料を作成した。この成形材料を１７５℃に加熱した金型
内にトランスファー注入し、硬化させて成形品（封止
品）を成形した。この成形品について燃焼性および耐湿
性の試験を行った。その結果を表１に示す。

【００２２】比較例２多官能エポキシ樹脂（エポキシ当量１６４）６％に、ノ
ボラック型フェノール樹脂（フェノール当量９７）４
％、縮合型リン酸エステルを２％、溶融シリカ粉末７５
％およびワックス類０．３％を配合し常温で混合し、さ
らに９０〜９５℃で混練してこれを冷却粉砕して成形材
料を作成した。この成形材料を１７５℃に加熱した金型
内にトランスファー注入し、硬化させて成形品（封止
品）を成形した。この成形品について燃焼性および耐湿
性の試験を行った。その結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】＊１：トランスファー成形によって１２０×１２×
（０．８／１．６）ｍｍの成形品をつくり、１７５℃、
８時間放置した後、ＵＬ−９４Ｖ耐炎性試験規格に基づ
き燃焼性の試験を行った。

【００２４】＊２：成形材料を用いて１７５℃で２分間
トランスファー成形して、１７５℃において８時間後硬
化させた後、１２７℃、２．５気圧の飽和水蒸気中にお
いて２４時間吸水させたときの吸水率を測定した。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明および表１から明らかなよう
に、本発明の封止用樹脂組成物および半導体封止装置
は、難燃性に優れているにもかかわらず、耐湿信頼性に
優れ、長期にわたる信頼性を保証することができた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 23/31 Ｆターム(参考） 4J002 CC04X CD05W CD06W CE00X DE076 DE137 DE147 DE237 DJ017 DJ047 DL007 FA047 FB136 FB146 FD017 FD090 FD160 GQ05 4J036 AA01 AA02 AD01 AF01 FA01 FA02 FA13 FB07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB06 EB08 EB09 EB12 EB13 EB18 EB19 EC01 EC05 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）シランカップリング剤で表面処理した水酸
化マグムシウム粉末および（Ｄ）無機充填剤を必須成分
とし、樹脂組成物全体に対して、前記（Ｃ）シランカッ
プリング剤で表面処理した水酸化マグムシウム粉末を
０．１〜９５重量％、また前記（Ｄ）無機充填剤を４０
〜９５重量％の割合で含有してなることを特徴とする封
止用樹脂組成物。
【請求項２】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）シランカップリング剤で表面処理した水酸
化マグムシウム粉末および（Ｄ）無機充填剤を必須成分
とし、樹脂組成物全体に対して、前記（Ｃ）シランカッ
プリング剤で表面処理した水酸化マグムシウム粉末を
０．１〜９５重量％、また前記（Ｄ）無機充填剤を４０
〜９５重量％の割合で含有した封止用樹脂組成物の硬化
物によって、半導体チップを封止してなることを特徴と
する半導体封止装置。