JPH01245014A - 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〉 本発明は半導体装置を封止するための樹脂組成物に関す
る。さらに詳しくは、樹脂封止型半導体装置を実装する
際、ハンダ付は工程において封止樹脂にクラックが発生
するのを防止した半導体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度化が急速に進められており
、素子サイズの大型化と配線の微細化が著しく進展して
いる。これら高集積化された半導体装置も含め半導体装
置は現在はとんどが樹脂封止されているが、これは信頼
性の高い優れた性能を有する封止用樹脂の開発に負うと
ころが大きい。

一方、最近は、プリント基板への部品実装においても高
密度化、自動化が進められており、従来のリードピンを
基板の穴に挿入する゛１挿入実実装式”に代り、基板表
面に部品をハンダ付けする″表面実装方式”がさかんに
なってきている、それに伴い、パッケージも従来のＤＩ
Ｒ（デュアル・インライン・パッケージ）型から高密度
実装、表面実装に適した薄型のＰＰＰ（フラット・プラ
スチック・パッケージ）型に移行しつつある。

表面実装方式への移行に伴い、従来あまり問題とならな
かったハンダ付は工程が大きな問題となってきている。

従来のビン挿入実装方式ではハンダ付は工程はリード部
が部分的に加熱されるだけであったが、表面実装方式で
はパッケージ全体が熱媒に浸され加熱される０表面実装
方式におけるハンダ付は方法としてはハンダ浴浸漬、不
活性ガスの飽和蒸気による加熱（ベーパフェイズ法）や
赤外線リフロー法などが用いられるが、いずれの方法で
もパッケージ全体が２１０〜２７０℃の高温に加熱され
ることになる。そのため従来の封止用樹脂で封止したパ
ッケージはハンダ付は時に樹脂部分にクラックが発生し
、製品として使用できないという問題がおきる。

ハンダ付は工程におけるクラックの発生は、後硬化して
から実装工程の間までに吸湿された水分がハンダ付は加
熱時に爆発的に水蒸気化、膨張することに起因するとい
われており、その対策として後硬化したパッケージを完
全に乾燥し密封した容器に収納して出荷する方法が用い
られている。

封止用樹脂の改良も種々検討されている。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５８−２１９２１８号公報、特開昭５９−９６
１２２号公報）、無機充填剤の品種を選択する方法（特
開昭５８−１９１３６号公報、特開昭６０−２０２１４
５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６
０−１７９３７号公報）、攬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課題〉 しかるに乾燥パッケージを容器に封入する方法は製造工
程および製品の取扱作業が煩雑になるうえ、製品価格が
きわめて高価になる欠点がある。

また種々の方法で改良された樹脂も、それぞれ少しづつ
効果をあげてきているが、実装技術の進歩に伴うより過
酷な要請に答えるには十分でない、具体的にはこれら従
来の方法で得られた樹脂により封止された半導体装置を
加湿処理後、たとえば、８５℃／８５％Ｒ）（処理７２
時間、または１２１℃／２気圧ＰＣＴ　（プレッシャー
・クツカー・テスト）処理７２時間後にハンダ浴に浸す
と樹脂部分にはことごとく膨れまたはクラックが発生す
る。すなわち、まだハンダ付は加熱時のクラック発生を
防止した十分満足できる封止用樹脂は得られておらず、
表面実装化技術の進展に対応したハンダ耐熱生が優れた
封止用樹脂の開発が望まれているのが現状である。

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された封止用樹脂を提供するこ
とにあり、表面実装ができる樹脂封止半導体装置を可能
にすることにある。

く課題を解決するための手段〉 すなわち本発明はエポキシ樹脂（＾）、硬化剤（Ｂ）お
よび粉末状充填剤（Ｃ）を主成分とする半導体封止用樹
脂組成物において、該半導体封止用樹脂組成物中に、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（Ｄ）
を０．００１〜２０重量％含有し、かつ前記粉末状充填
剤（Ｃ）が粒子径１４μ以下の微粉末粒子を５０重量％
以上含有することを特徴とす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。

本発明の半導体封止用樹脂組成物はエポキシ樹脂（＾）
、硬化物（［１）および粉末状充填剤（Ｃ）を主成分と
して含有する。

本発明におけるエポキシ樹脂（Ａ）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、ビスしドロキシビフ
ェニル型エポキシ樹脂、ビスフエノール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２種類以上併用してもよい。

本発明の樹脂組成物においてエポキシ樹脂（＾）の配合
量については特に制限はないが、通常は３〜３０重量％
、好ましくは５〜２５重量％である。

本発明における硬化剤（Ｂ）はエポキシ樹脂と反応して
硬化されるものであれば特に限定されない、たとえば、
フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂
、下記式■で表わされるノボラック樹脂、 （ただし、ｎは０以上の整数を示す、）ビスフェノール
Ａやレゾルシンから合成される各種ノボラック樹脂、各
種多価フェノール化合物、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が
、特に限定されるものではない。

本発明の樹脂組成物において硬化剤（Ｂ）の配合量につ
いては特に制限はないが、通常は１〜２０重量％、好ま
しくは２〜１５重量％である。

本発明で使用するエポキシ樹脂（Ａ）および硬化剤（Ｂ
）は耐湿性の点からナトリウムイオン、塩素イオン、遊
離の酸、アルカリやそれらを生成する可能性のある不純
物はできるだけ除去したものを用いることが好ましい。

エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合比は、ａ械的
性質や耐熱性などの点からエポキシ樹脂に対する硬化剤
の化学当量比が０．５〜１．５、特に０．７〜１．３の
範囲にあることが好ましい。

本発明の樹脂組成物における粉末状充填剤（Ｃ）は粒子
径が１４μ以下、好ましくは１２μ以下、特に好ましく
は１０μ以下の微粉末粒子を５０重量％以上含有するこ
とが必須である。１４μ以下の微粉末粒子が５０重量％
未満の場合はハンダ工程におけるクラックの発生防止効
果は十分発揮されない。

粉末状充填剤（Ｃ）の材質に関しては特に制限がないが
、通常は溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化ケイ
素、炭化ケイ素、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、
クレー、タルク、ゲイ酸カルシウム、酸化チタンなどが
用いられる。

これらは２種以上併用することができる。なかでも溶融
シリカは線膨張係数を低下させる効果が大きく、低応力
化に有効なため好ましく用いられる。粉末状充填剤（Ｃ
）の粒子形状に関しても特に制限はなく、通常は破砕状
のもの、球状のものまたは破砕状と球状を併用したもの
を用いることができる。

粉末状充填剤（Ｃ）の粒度分布に関しても、粒子径が上
記の範囲内にあるかぎり特に制限はない、異なる粒度分
布を持った粉末状充填剤を２種以上併用することもでき
る。

本発明の樹脂組成物において、粉末状充填剤（Ｃ）の配
合量は、通常５０〜８５重量％、好ましくは６５〜８０
重量％である。５０重量％未満では線膨張係数が大きく
なり、８５重量％を越えると成形性が不十分である。

本発明の半導体封止用樹脂組成物は、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（Ｄ）（以下、化合物
（Ｄ）と称する）を含有することが必須である。該化合
物（Ｄ）を含有しない場合は本発明の効果が十分発揮さ
れない。

化合物（０）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。

これらの化合物（Ｄ）は２種以上併用してもよい、　か
かる化合物（Ｄ）の配合量は本発明の半導体封止用樹脂
組成物中、０．００１〜２０１ｆｌ量％、好ましくは０
．００３〜１０重量％、特に好ましくは０．００５〜５
重量％である。０．００１重量％未満の場合はハンダ付
は工程におけるクラックの発生防止効果は十分発揮され
ない、逆に２０重量％を越える場合は、樹脂組成物の硬
化反応が遅くなったり、硬化物の物性が劣り、半導体封
止、用樹脂としての性能が悪化するので好ましくない。

また、本発明において、エポキシ樹脂と硬化剤の硬化反
応を促進するために硬化促進剤を用いてもよい、硬化促
進剤として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−フ
ェニルイミダゾールなどのイミダゾール類、ベンジルジ
メチルアミン、１．８−ジアザビシクロ（５，４，０＞
ウンデセン−７（ＤＢＵと略す）などのアミン類、トリ
フェニルホスフィン、テトラフェニルホルホニウム、テ
トラフェニルボレートなどの有機リン化合物などが好ま
しく用いられる。

本発明の樹脂組成物は必要に応じてシリコーンゴム、オ
レフィン系ゴム、ジエン系ゴムなどのゴム状重合体、ワ
ックスなどの離型剤、カーボンブラックなどの着色剤、
カップリング剤、臭素化化合物、酸化アンチモンなどの
難燃剤、シリコーンオイルなどを用いることができる。

本発明の樹脂組成物は溶融混練することが好ましく、溶
融混練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−、ニーダ−、ロール、−軸もしくは二
軸の抽出機、コニーダーなどを用い溶融混練することが
できる。

〈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、部数と％はそれぞれ重量部と重量％を意味す
る。

実施例１〜１７、比較例１〜１３ 表１に示した原料、表２に示した充填剤および表３に示
した各種の化合物（Ｄ）を表３に示した配合処方の組成
比で配合し、ミキサーによりトライブレンドした。これ
をロール表面温度９０℃のミキシングロールを用いて５
分間加熱混練したのち、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模擬素子を搭載した４２７０イ製
リードフレームを用い、低圧トランスファー成形機によ
り１８０℃×２分の条件で４４ピンフラツトパツケージ
を成形し、次いで１８０℃で５時間後硬化した。

得られたフラットパッケージ硬化物を８５℃、８５％Ｒ
Ｈで７２時間加湿処理したのち、２６０℃のハンダ浴に
１０秒間浸漬し、浸漬後のクラック発生状況を調べた。

結果を表３に示す。

表３においてハンダ耐熱性をパッケージ２０細巾クラッ
クが発生しなかったパッケージの個数で表示した。

表３の結果から次のことが明らかである。

実施例１〜１７にみられるように化合物（０）を含有し
、かつ粉末状充填剤が粒子径１４μ以下の微粉末状粒子
を５０重量％以上含有する本発明の樹脂組成物で封止し
たパッケージは、８５°Ｃ／８５％ＲＨで加湿処理後２
６０℃のハンダ浴に浸漬してもほとんどクラックが発生
ぜず、ハンダ耐熱性が優れている。

一方、比較例１〜５にみちれるように、微粉末状充填剤
が１４μ以下の微粉末粒子を５０重量％以上含有したと
しても、化合物（Ｄ）を含有しない樹脂組成物はほとん
どのパッケージにクラックが発生する。

比較例６〜１１にみられるように化合物（Ｄ）を含有し
ても、粉末状充填剤が粒子径１４μ以下の微粉末粒子を
５０重量％未満しか含有しない樹脂組成物はほとんどの
パッケージにクラックが発生する。

比較例１２．１３にみられるように、化合物ＴＯ＞を含
有せず、粉末状充填剤が粒子径１４μ以下の微粉末粒子
を５０重量％未満しか含有しない樹脂組成物はすべての
パッケージにクラックが発生する。

〈発明の効果〉 本発明の樹脂組成物はハンダ耐熱性がきわめて優れてお
り、本発明の樹脂組成物で封止することにより半導体装
置を実装する際のハンダ付は工程における樹脂クラック
の発生を防止することができる。この特徴をいかして、
表面実装用の半導体装置の封止なと種々の用途への応用
が期待される。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）および粉末状充填
   剤（Ｃ）を主成分とする半導体封止用樹脂組成物におい
   て、該半導体封止用樹脂組成物中に、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（Ｄ）を０．００１〜
   ２０重量％含有し、かつ前記粉末状充填剤（Ｃ）が粒子
   径１４μ以下の微粉末粒子を５０重量％以上含有するこ
   とを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。