JPH04106120A - 封止用樹脂組成物及び半導体封止装置 - 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】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、成形性が良く、耐湿性、半田耐熱性にも優れ
た封止用樹脂組成物、及びそれにより封正した半導体封
止装置に関する。

（従来の技術） 近年、半導体装置において、薄いパッケージの実用化が
推進されている。　例えば集積回路におケルフラットハ
ラケージや、Ｓ　ＯＰ　（５Ｉｌａｌｌ　ｏｕｔ−ｎｅ
　ｐａｃｋａｇｅ）　、Ｔ　Ｓ　ＯＰ　（ｔｈｉｎ　５
ｎａｌｌ　ｏｕｔｌｉｎｅｐａｃｋａｇｅ　）　、また
パワートランジスタにおけるアイソレーションタイプの
パッケージ等は、半導体素子の上面や絶縁型パッケージ
の裏面等で、約０．１〜０．５　ｎ＋１１程度という薄
肉の部分に樹脂を充填しなければならなくなっている。

　一方、表面実装型のパッケージは、それを回路基板に
取り付ける場合に半田浸漬方式や半田リフロ一方式が採
用され、パッケージを構成する封止樹脂にとつ、て−層
厳しい環境になっている。

従来の封止樹脂は、ノボラック型エポキシ樹脂、ノボラ
ック型フェノール樹脂、シリカ粉末および公知の硬化促
進剤からなるものであるが、この封止樹脂で封止すると
、薄肉の部分に樹脂が充填されず巣やフクレを生じる等
成形性が悪く、耐湿性の低下や外観不良を生じる欠点が
あった６　まな、上記従来の封止樹脂で封止した半導体
装！は、装置全体の半田浴浸漬等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
浸漬した場合には、封止樹脂と半導体素子、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′！４流を生じる。　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。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記の欠点を解消するためになされたもので
、薄肉部の成形性に優れ、また吸湿の影響が少なく、特
に半田浸漬後や半田リフロー後の耐湿性、半田耐熱性に
優れ、長期信頼性を保証できる封止用１！ｌａ組成物及
び半導体封止装置を提供することを目的としている。

［発明の構成コ （課題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、後述するような組成物を用いることによって
、薄肉部の成形性、耐湿性、半田耐熱性に優れた封止用
樹脂組成物及び半導体封止装置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、本発明は、 （Ａ）ヒドロキシベンズアルデヒドの芳香族環水素をア
ルキル基で置換したアルキル１換ヒドロキシベンズアル
デヒド類とフェノールの芳香族環水素をアルキル基で置
換したアルキル置換フェノール類とを反応して得られる
！１脂のフェノール性水酸基をエポキシ化したアルキル
変性多官能エボキシ樹脂 （但し、アルキル置換ヒドロキシベンズアルデヒド類の
アルキル基がＣ，Ｈ２１？ｌ＋、、１１≧１の整数であ
り、アルキル置換フェノール類のアルキル基がＣｎＨ２
，、、、１０≧ｎ≧１の整数である） （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂 （Ｃ＞次の一般式で示されるジアルキルアミノ１８−ジ
アザビシクロ［５，０，４１ウンデセン硬化促進剤 （但し、式中Ｒ’　、Ｒ’はＣｎＨ２ｒｌ−１、を、ｎ
は０又は１以上の整数を表す） （Ｄ）シリカ粉末 を必須成分とし、前記（Ｃ）のジアルキルアミノ−１，
８−ジアザビシクロ［５，０，４］ウンデセン硬化促進
剤を樹脂組成物に対して０．０１〜５重量％の割合に含
有してなることを特徴とする封止用樹脂組放物である。

　またこの封止用樹脂組放物の硬化物で、半導体装置を
封止してなることを特徴とする半導体封止装！である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に用いる＜Ａ）アルキル変性多官能エポキシＷＩ
Ｊ脂としは、アルキル置換ヒドロキシベンズアルデヒド
類とアルキル置換フェノール類とを反応して得られるフ
ェノールｔ！Ｉ脂骨格構造を有し、その樹脂骨格構造に
おけるフェノール性水酸基をエポキシ化したもので、そ
の分子中その骨格構造を有する限り、分子構造、分子量
等に特に制限されることはなく、広く使用することがで
きる。

（Ａ）アルキル変性多官能エポキシｔ！ｌ脂として、次
の構造式のものを例示することができる。

（但し、式中Ｒ３はＣＩＩＨ２，＋、、ＩＩ≧１の整数
て゛あり、Ｒ４はＣｎＨ２ｎ、、、１０≧ｎ≧１の整数
である） また、（Ａ）アルキル変性多官能エポキシ樹脂には、必
要に応じてノボラ・ツク型エポキシ樹脂やエピビス系エ
ポキシｒ！Ａ脂を併用することもできる。

これらのアルキル変性多官能エポキシ樹脂は、単独又は
２種以上使用することができる。

本発明に用いる（Ｂ）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、ホルムアルデヒド或いはパ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
びそれらの変性樹脂、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限り特に制限はなくＳ広
く使用することができる。　これらの樹脂は単独又は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）ジアルキルアミノ−１，８−ジア
ザビシクロ［５，０，４］ウンデセン硬化促進剤は、前
記の一般式を有するもので、１，８−ジアザビシクロ［
５，０，４］ウンデセン（ＤＢＵと略称される）にジア
ルキルアミノ基を１換したものである。！ｉな、この（
Ｃ）硬化促進剤に公知のイミダゾール系促進剤、ジアル
キルアミノ基を置換しないＤＢＵ系硬化促進剤、リン系
促進剤、その他の促進剤を併用することもできる。　　
（Ｃ）硬化促進剤の配合割合は、樹脂組成物に対して０
．０１〜５重量％含有することが望ましい。　その割合
が０．０１ｊｌ量％未満では、樹脂組成物のゲルタイム
か長く、また硬化特性も悪く好ましくない、　５重量％
を超えると極端に流動性が悪くなって成形性に劣り、ま
た電気特性も悪くなり、さらに耐湿性が劣り好ましくな
い。

本発明に用いる（Ｄ）シリカ粉末としては、殻に使用さ
れているシリカ粉末が広（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３０μ−以下のものが望
ましい、　平均粒径が、３０μ霧を超えると耐湿性およ
び成形性が劣り好ましくない。

本発明の封止用樹脂組成物は、アルキル変性多官能エポ
キシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、ジアルキルア
ミノ−１，８−ジアザビシクロ［５，０，４］ウンデセ
ン硬化促進剤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、合成ワックス類、直鎧脂肪酸
の金属塩、酸アミド、エステル類、パラフィン等の離型
剤、二酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック等
の着色剤、シランカップリング剤、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、前述した各成分、すなわちアルキル
変性多官能エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂
、ジアルキルアミノ−１，８−ジアザビシクロ［５，０
，４］ウンデセン硬化促進剤、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する。　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。　この成形材料を電子部品
あるいは電気部品の封止用として、また被覆、絶縁等に
適用し、優れた特性と信頼性を付与することができる。

本発明の半導体封止装置は、１記の封止用樹脂組成物を
用いて、半導体装１を封止することにより製造すること
ができる。　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
、ダイオード等で特に限定されるものではなく広く使用
できる。　封止の最も一般的な方法としては、低圧トラ
ンスファー成形法があるが、射出成形、圧縮成形、注型
等による封止も可能である。　封止用樹脂組成物は封止
の時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１５０℃以上の温度で硬化させることが
望ましい。

（作用） 本発明の封止用樹脂組成物及び半導体封止装置は、アル
キル変性多官能エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール
樹脂、ジアルキルアミノ　−１，８−ジアザビシクロ［
５，０，４］ウンデセン硬化促進剤というすべて特定さ
れた成分を用いて反応させることによって目的を達成し
たものである。　即ち、ジアルキルアミノ−１，８−ジ
アザビシクロ［５，０，４］ウンデセン硬化促進剤を所
定量配合させ、！Ｍ脂組成物のゲル化時間、流動性をコ
ントロールしなので薄肉部の充填性が良くなり耐湿性の
向上とともに優れた成形性を付与した。　また、アルキ
ル変性多官能エポキシ樹脂とノボラック型フェノール樹
脂を反応させることによって、カラス転移温度を上昇さ
せ、熱時の特性を向上させる。　その結果、Ｗ！Ｊ脂薊
成物酸物湿性が向上し、半田浸漬や半田リフローを行っ
ても樹脂クラックの発生がなくなり、耐湿性劣化がなく
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。

実施例　１ アルキル変性多官能エポキシ樹脂１７％、ノボラック型
フェノール樹脂８％、ジアルキルアミノ１．８−ジアザ
ビシクロ［５，０，４］ウンデセン硬化促進剤０．３％
、シリカ粉末７４％、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の温度で混練し、冷却した後粉砕して成
形材料＜Ａ）を製造した。

実施例　２ アルキル変性多官能エポキシ樹脂１２％、ノボラック型
フェノール樹脂６％、ジアルキルアミノ１．８−ジアザ
ビシクロ［５，０，４］ウンデセン硬化促進剤０．３％
、シリカ粉末８１％、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℃の温度で混練し、冷却した後粉砕して成形
材料（Ｂ）を製造した。

比較例　１ オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂１７％、ノ
ボラック型フェノール樹脂８％、シリカ粉末７４％、イ
ミダゾール系硬化促進剤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％を実施例１
と同様にして成形材料（Ｃ）を製造した。

比較例　２ オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂１２％、ノ
ボラック型フェノール樹脂６％、シリカ粉末８１％、イ
ミダゾール系硬化促進剤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％を比較例１
と同様にして成形材料＜Ｄ）を製造した。

実施例１〜２及び比較例１〜２で製造した成形材料（Ａ
）〜（Ｄ＞及びこれらを用いて製造した半導体封止装置
について成形性及び耐湿性について試験したので、その
結果を第１表に示した。

本発明はいずれも優れており、本発明の顕著な効果を確
認することができた。

第１表 （単位） ＊１　：成形材料を用いて、１７５℃の金型で１００　
ｋＱ／　ｃｍ’の圧力をかけスパイラルの流動距離を測
定した。

＊２：１７５℃の熱板上で成形材料がゲル化するまでの
時間を測定した。

＊３：成形材料を用い、１７５°Ｃの金型で１００　ｋ
ｇ／ｃｍ２の圧力をかけて、２００μ霧、３００μｌ。

１０μｍのすき間を流れる流動距離を測定した。

＊４：成形材料を用いて、Ｑ　Ｆ　Ｐ　（１４ｘ　１４
ｘ　１４ｎｉｌバツゲージに８Ｘ８１１１のダミーチッ
プを納め、パラゲージ５００個の中でのチップ上面の充
填不良数を測定した。

＊５本成形材料を用いて、ＴＯ−２２０型パツケージに
ダミーチップを納め、バラゲージ５００個中での裏面の
充填不良数を測定した。

＊６：成形材料を用いて、ＤＩＲ−１６ビンＭＯ５ＩＣ
テスト素子、又はＴｏ’−２２０型テスト素子を封止し
た半導体封止装置それぞれについて、ＰＯ２４気圧の条
件でアルミニラム配線のオープン不良か５０％に達する
までの時間を測定した。

［発明の効果Ｊ 以上の説明および第１表から明らかなように本発明の封
止用樹脂組成物は、成形性に優れ、吸湿の影響が少なく
、半田浴浸漬後の耐湿性、半田耐熱性に優れているため
、薄肉部によく充填し、巣やフクレの発生がなく、樹脂
組成物と半導体装置或いは樹脂組成物とリードフレーム
間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い
、優れた信頼性の高い半導体封止装置か得られた。

特許出願人　東芝ゲミカル株式会社 代理人　　　弁理士　諸１）英二′り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　（Ａ）ヒドロキシベンズアルデヒドの芳香族環水素
   をアルキル基で置換したアルキル置換ヒドロキシベンズ
   アルデヒド類とフェノールの芳香族環水素をアルキル基
   で置換したアルキル置換フェノール類とを反応して得ら
   れる樹脂のフェノール性水酸基をエポキシ化したアルキ
   ル変性多官能エポキシ樹脂 （但し、アルキル置換ヒドロキシベンズアルデヒド類の
   アルキル基がＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１、ｍ≧１の整数
   であり、アルキル置換フェノール類のアルキル基がＣ＿
   ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１、１０≧ｎ≧１の整数である） （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂 （Ｃ）次の一般式で示されるジアルキルアミノ−１、８
   −ジアザビシクロ［５、０、４］ウンデセン硬化促進剤 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＾１、Ｒ＾２はＣ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿
   １を、ｎは０又は１以上の整数を表す） （Ｄ）シリカ粉末 を必須成分とし、前記（Ｃ）のジアルキルアミノ−１、
   ８−ジアザビシクロ［５、０、４］ウンデセン硬化促進
   剤を樹脂組成物に対して０．０１〜５重量％の割合に含
   有してなることを特徴とする封止用樹脂組成物。 （Ａ）ヒドロキシベンズアルデヒドの芳香族環水素をア
   ルキル基で置換したアルキル置換ヒドロキシベンズアル
   デヒド類とフェノールの芳香族環水素をアルキル基で置
   換したアルキル置換フェノール類とを反応して得られる
   樹脂のフェノール性水酸基をエポキシ化したアルキル変
   性多官能エポキシ樹脂 （但し、アルキル置換ヒドロキシベンズアルデヒド類の
   アルキル基がＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１、ｍ≧１の整数
   であり、アルキル置換フェノール類のアルキル基がＣ＿
   ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１、１０≧ｎ≧１の整数である） （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂 （Ｃ）次の一般式で示されるジアルキルアミノ−１、８
   −ジアザビシクロ［５、０、４］ウンデセン硬化促進剤 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＾１、Ｒ＾２はＣ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿
   １を、ｎは０又は１以上の整数を表す） （Ｄ）シリカ粉末を必須成分とし、前記（Ｃ）のジアル
   キルアミノ−１、８−ジアザビシクロ［５、０、４］ウ
   ンデセン硬化促進剤を樹脂組成物に対して０．０１〜５
   重量％の割合に含有した封止用樹脂組成物の硬化物によ
   り、半導体装置を封止してなることを特徴とする半導体
   封止装置。