JP2000319360A

JP2000319360A - 封止用樹脂組成物および半導体封止装置

Info

Publication number: JP2000319360A
Application number: JP11125484A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Sudo; 信博須藤
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2000-11-21
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: JP3096287B1

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、アリルエーテルを有するフェノ
ール樹脂の使用により、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）アリルエーテルを有するフェノール樹脂およ
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）アリルエーテルを有するフェノール
樹脂を０．１〜５０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、金属水和物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する
ことなく、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、
アリルエーテルを有するフェノール樹脂を配合すること
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）アリルエーテルを有する
フェノール樹脂および（Ｄ）無機充填剤を必須成分と
し、樹脂組成物に対して、前記（Ｃ）アリルエーテルを
有するフェノール樹脂を０．１〜５０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ものが挙げられ
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）のアリルエーテルを
有するフェノール樹脂としては、フェノール性水酸基を
２個以上有するもので、その水酸基の一部にアリル基を
導入してアリルオキシ基としたものであれば特に制限す
るものではない。具体的な化合物としては、例えば、

【化４】式中のアリルエーテルは、加熱によりクライゼン転移す
るようなアリル基などの置換基を有するものであればよ
い。

【００１３】アリルエーテルを有するフェノール樹脂の
配合割合は、全体の樹脂組成物に対して０．１〜５０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、充分な難燃効果が得られず、また５０重量％
を超えると、耐湿性、機械的特性および成形性が悪くな
り、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、酸化チタンおよび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、半田耐熱性、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、アリルエーテルを有する
フェノール樹脂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。

【００１６】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、アリルエーテルを有するフ
ェノール樹脂、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。

【００１７】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。

【００１８】

【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、樹脂成分としてアリルエーテルを有するフェノー
ル樹脂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、アリルエーテルを有するフェノール
樹脂は十分な成形性を保ちながら、樹脂組成物に優れた
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。

【００１９】

【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。

【００２０】実施例１多官能エポキシ樹脂（エポキシ当量１６４）５％に、ノ
ボラック型フェノール樹脂（フェノール当量９７）１
％、前記の化４に示すアリルエーテルを有するフェノー
ル樹脂（フェノール当量１２２）を３％、溶融シリカ粉
末８３％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】実施例２多官能エポキシ樹脂（エポキシ当量１６４）８％に、前
記の化４に示すアリルエーテルを有するフェノール樹脂
（フェノール当量１２２）を３％、溶融シリカ粉末８５
％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
％、溶融シリカ粉末８０％、三酸化アンチモン１％およ
びワックス類０．３％を配合し常温で混合し、さらに９
０〜９５℃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】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
％、溶融シリカ粉末８０％、ポリリン酸エステル６％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。

【００２４】

【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。

【００２５】＊２：成形材料を用いて２本のアルミ配線
を有するシリコン製チップ（テスト素子）を銅フレーム
に接着し、１７５℃で２分間トランスファー成形して、
ＴＯ−９２の成形品をつくり、１７５℃において４時間
後硬化させた後、２６０℃の半田浸漬後、１２７℃、
２．５気圧の飽和水蒸気中において各時間吸水させたと
きの吸水率を測定した。

【００２６】

【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。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月２４日（２０００．３．２
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】封止用樹脂組成物および半導体封止装
置

【特許請求の範囲】

【化１】（Ｄ）無機充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対し
て、前記（Ｃ）のアリルエーテル構造を有するフェノー
ル化合物を０．１〜５０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。

【化２】（Ｄ）無機充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対し
て、前記（Ｃ）のアリルエーテル構造を有するフェノー
ル化合物を０．１〜５０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。

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００３】

【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、
アリルエーテル構造を有する、特定構造のフェノール化
合物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）アリルエーテル構造を有
する、下記構成式で示されるフェノール化合物および

【化３】（Ｄ）無機充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対し
て、前記（Ｃ）のアリルエーテル構造を有するフェノー
ル化合物を０．１〜５０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。

【０００８】

【化４】（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。

【００１０】

【化５】（但し、式中、ｎは０または１以上の整数を表す）

【００１１】

【化６】（但し、式中、ｎ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。

【００１２】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。

【００１３】本発明に用いる（Ｃ）のアリルエーテル構
造を有するフェノール化合物は、化３の構造式に示され
るものである。式中のアリルエーテル構造は、加熱によ
りクライゼン転移をするものである。（Ｃ）成分のフェ
ノール化合物の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して
０．１〜５０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、充分な難燃効果が得られず、
また５０重量％を超えると、耐湿性、機械的特性および
成形性が悪くなり、実用に適さず好ましくない。

【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、アリルエーテル構造を有
するフェノール化合物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。

【００１６】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、アリルエーテル構造を有す
るフェノール化合物、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。

【００１８】

【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、樹脂成分としてアリルエーテル構造を有するフェ
ノール化合物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、アリルエーテル構造を有する
フェノール化合物は十分な成形性を保ちながら、樹脂組
成物に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。

【００１９】

【００２０】実施例１多官能エポキシ樹脂（エポキシ当量１６４）５％に、ノ
ボラック型フェノール樹脂（フェノール当量９７）１
％、前記の化３に示すアリルエーテル構造を有するフェ
ノール化合物（フェノール当量１２２）を３％、溶融シ
リカ粉末８３％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】実施例２多官能エポキシ樹脂（エポキシ当量１６４）８％に、前
記の化３に示すアリルエーテル構造を有するフェノール
化合物（フェノール当量１２２）を３％、溶融シリカ粉
末８５％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。

【００２４】

【００２６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4J002 CC03X CC073 CD00W CD02W CD03W CD05W DE136 DE146 DE236 DJ016 DJ046 DL006 FA046 FD016 GQ05 4J036 AA01 AA04 AC01 AD01 AJ08 FA01 FA03 FA05 FA06 FB07 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EA06 EB03 EB08 EB09 EB12 EB19 EC01 EC03 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）アリルエーテルを有するフェノール樹脂お
よび（Ｄ）無機充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対
して、前記（Ｃ）アリルエーテルを有するフェノール樹
脂を０．１〜５０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）アリルエーテルを有するフェノール樹脂お
よび（Ｄ）無機充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対
して、前記（Ｃ）アリルエーテルを有するフェノール樹
脂を０．１〜５０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。