JPH03210323A

JPH03210323A - 封止用樹脂組成物および半導体装置

Info

Publication number: JPH03210323A
Application number: JP433690A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nagata; 勉永田; Kazuhiro Sawai; 沢井　和弘; Goji Nishikawa; 西川　剛司
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1990-01-11
Filing date: 1990-01-11
Publication date: 1991-09-13

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】［発明の目的１（産業上の利用分野）本発明は、耐湿性、半田耐熱性に優れた封止用樹脂組成
物および半導体装置に関する。

（従来の技術）近年、半導体集積回路の分野において、高集積化、高信
頼性化の技術開発と同時に半導体装置の実装工程の自動
化が推進されている。　例えばフ／ラットパッケージ型の半導体装置を回路基板に取り付け
る場合に、従来リードビン毎に半田付けを行っていたが
、最近では半田浸漬方式や半田リフロ一方式が採用され
ている。

（発明が解決しようとする課題）従来のノボラック型などのエポキシ樹脂、ノボラック型
フェノール樹脂およびシリカ粉末からなる樹脂組成物で
封止した半導体装置は、装置全体の半田浴浸漬を行うと
耐湿性が低下するという欠点があった。　特に吸湿した
半導体装置を浸漬すると、封止樹脂と半導体チップおよ
び封止樹脂とリードフレームとの間の剥がれや、内部樹
脂クラックが生じて著しい耐湿性劣化を起こし、電極の
腐食による断線や水分によるリーク電流を生じ、その結
果、半導体装置は、長期間の信頼性を保証することがで
きないという欠点があった。

本発明は、上記の欠点を解消するためになされたもので
、吸湿の影響が少なく、特に半田浸漬後の耐湿性、半田
耐熱性に優れ、封止樹脂と半導体チップあるいは封止樹
脂とリードフレームとの剥がれや内部樹脂クラックの発
生がなく、また電極の腐食による断線や水分によるリー
ク電流の発生もなく、長期信頼性を保証できる封止用樹
脂組成物および半導体装置を提供しようとするものであ
る。

［発明の構成］（課頭を解決するための手段）本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重
ねた結果、次の式で示すエポキシ樹脂およびノボラック
型フェノール樹脂を用いることによって、耐湿性、半田
耐熱性に優れた半導体装置の封止用樹脂組成物が得られ
ることを見いだし、本発明を完成したものである。

すなわち、本発明の封止用樹脂組成物は、＜Ａ）次の式
で示されるエポキシ樹脂（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および（Ｃ）シリカ
粉末を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）のシリ
カ粉末を５０〜９０重量％含有してなることを特徴とす
る。

また、本発明の半導体装置は、（Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および（Ｃ）シリカ
粉末を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）のシリ
カ粉末を５０〜９０重量％含有しこの封止用樹脂組成物
を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に用いる（Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂は
、分子量など特に制限されることはなく、広く使用するこ
とができる。　また、このエポキシ樹脂にノボラック系
エポキシ樹脂やエビビス系エポキシ樹脂を併用すること
ができる。

本発明に用いるＣＢ）ノボラック型フェノール樹脂とし
ては、フェノール、アルキルフェノール等のフェノール
類と、ホルムアルデヒドあるいはバラホルムアルデヒド
とを反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂お
よびこれらの変性樹脂、例えばエポキシ化もしくはブチ
ル化したノボラック型フェノール樹脂等が挙げられ、ノ
ボラック型フェノール樹脂である切り特に制限はなく広
く使用することができる。　　そしてこれらのノボラッ
ク型フェノール樹脂は、単独又は２種以上混合して使用
することができる。

本発明に用いる（Ｃ）シリカ粉末としては、般に使用さ
れているものが広く使用されるが、それらの中でも不純
物濃度が低く、平均粒径３０μｍ以下のものが好ましい
、　平均粒径が３０μｍを超えると耐湿性および成形性
が劣り好ましくない。

シリカ粉末の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して５
０〜９０重量％含有することが好ましい。　その割合が
５０重量％未満では樹脂組成物の吸湿性が高く、半田浸
漬後の耐湿性に劣り、また９０重量％を超えると極端に
流動性が悪くなり成形性に劣り好ましくない。

本発明の封止用樹脂組成物は、前述した特定のエポキシ
樹脂、多官能フェノール樹脂、およびシリカ粉末を必須
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
ス順、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類、パ
ラフィンなどの離型剤、三酸化アンチモンなどの難燃剤
、カーボンブラックなどの着色剤、シランカップリング
剤、種々の硬化促進剤、ゴム系やシリコーン系の低応力
付与剤等を適宜添加・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
合の一般的方法は、前述のエポキシ樹脂、ノボラック型
フェノール樹脂、シリカ粉末その他を配合し、ミキサー
等によって十分均一に混合した後、更に熱ロールによる
溶融混合処理又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。　この成形材料を用いて半導体素子をセ
ットした金型内にトランスファー注入して硬化させて本
発明の半導体装置を製造することができる。

成形材料は半導体素子の封止の他に電子部品、或いは電
気部品の封止また被覆・絶縁等にも使用することができ
、それらに優れた特性を付与することができる。

（作用）本発明の封止用樹脂組成物は、特定のエポキシ樹脂とノ
ボラック型フェノール樹脂を用いることによって、樹脂
組成物のガラス転移温度が上昇し、熱機械的特性と低応
力性が向上し、半田浸漬、半田リフロー後の樹脂クラッ
クの発生がなくなり耐湿性劣化が少なくなるものである
。

（実施例）次に本発明の実施例について説明するが、本発明は以下
の実施例に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１％」とは「重量％
」を意味する。

実施例　１前述した特定のエポキシ樹脂１７％、ノボラック型フェ
ノール樹脂８％、シリカ粉末７４％、硬化促進剤０．３
％、エステルワックス０．３％およびシランカップリン
グ剤０．４％を常温で混合し、さらに９０〜９５°Ｃで
混練し、冷却した後粉砕して成形材料（Ａ）を製造した
。

実施例　２実施例１で用いたエポキシ樹脂９％およびノボラック型
フェノール樹脂８％、並びにオルソクレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂８％、シリカ粉末７４％、硬化促進剤
０．３％、エステルワックス０．３％およびシランカッ
プリング剤０．４％を常温で混合し、さらに９０〜９５
℃で混練冷却した後、粉砕して成形材料（Ｂ）を製造し
な。

比較例　１オルソクレゾールノボラック型エポキシ！４　ｔｆｆｌ
ｆ　１７％、ノボラック型フェノール樹脂８％、シリカ
粉末７４％、硬化促進剤０．３％、エステル系ワックス
０．３％およびシランカヅリング剤０．４％を混合し、
実施ｇＩ４１と同様にして成形材料（Ｃ）を製造しな。

比較例　２エビビス型エポキシ樹脂（エポキシ当量４５０）２０％
、ノボラック型フェノール樹脂５％、シリカ粉末７４％
、硬化促進剤０．３％、エステル系ワックス０．３％お
よびシランカップリング剤０．４％を混合し、実施例１
と同様にして成形林料（Ｄ）を製造した。

こうして製造した成形材料＜Ａ）〜（Ｄ）を用いて　１
７０℃に加熱した金型内にトランスファー注入し、硬化
させて半導体素子を封止した半導体装！を製造した。　
これらの半導体装置の緒特性を試験したので、その結果
を第１表に示したが、本発明の封止用樹脂組成物および
半導体装置は耐湿性、半田耐熱性に優れており、本発明
の顕著な効果を確認することができな。

第１表＊１　ニドランスファー成形によって直径５０１肯、厚
さ３１の成形品を作り、これを１２７℃。

２．５気圧の飽和水蒸気中に２４時間放置し、増加した
重量によって測定した。

＊２：吸水率の場合と同様な成形品を作り、１７５℃で
８時間の後硬化を行い、適当な大きさの試験片とし、熱
機械分析装置を用いて測定した。

傘３　：ＪＩＳ−に−６９１１に準じて試験しな。

＊４：　２本以上のアルミニウム配線を有するシリコン
製チップを、通常の４２７０イフレームに接着し、成形
材料を用いて　１７５℃で２分間トランスファー成形し
た後、１７５℃、８時間後硬化を行った。　こうして得
な成形品を予め、４０℃、　９０％ＲＨ，１００時間の
吸湿処理した後、２５０℃の半田浴に１０秒間浸漬しな
、　その後、１２７℃、２．５気圧の飽和水蒸気中でプ
レッシャークツカーテストを行い、アルミニウムの腐食
による断線を不良として評価しな。

ネ５　　：　　８ｘ８ｒｇｗダミーチップをＱ−ＦＰ　
（１４１４ｘ　１．４）パッケージに納め成形材料を用
いて１７５℃で２分間トランスファー成形した後、１７
５℃、８時間後硬化を行った。　こうして製造した半導
体装置を８５℃、８５％。

２４時間の吸湿処理をした後２４０℃の半田浴に１分間
浸漬した。　その後、実体顕微鏡でバラゲージ表面を′
ａ察し、外部樹脂クラックの発生の有無を評価した。

［発明の効果］以上の説明および第１表から明らかなように、本発明封
止用樹脂組成物および半導体装置は、耐湿性、半田耐熱
性に優れ、吸湿による影響が少なく、電極の腐食による
断線や水分によるリーク電流の発生などを著しく低減す
ることができ、しかも長期間にわたって信頼性を保証す
ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】１（Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼ （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および（Ｃ）シリカ粉末を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）のシリカ粉末を５０〜９０重量％含有してなるこ
とを特徴とする封止用樹脂組成物。２（Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼ （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および（Ｃ）シリカ粉末を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）のシリカ粉末を５０〜９０重量％含有する封止用
樹脂組成物によって、半導体素子を封止してなることを
特徴とする半導体装置。