JPH0485321A - 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、半田耐熱性に優れた封
止用樹脂組成物及び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か
推進されている。　例えは集積回路におけるフラットパ
ッケージや、Ｓ　ＯＰ　（５ｌａｌｌ　ｏｕｔ−ｎｅ　
ｐａｃｈａｇｅ）　、Ｔ　Ｓ　ＯＰ　（ｔｈｉｎ　ｓｎ
＋ａｌｌ　ｏｕｔｌｉｎｅｐａｃｈａｇｅ　）　、また
パワートランジスタにおける絶縁型〈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
パッケージの裏面で、約０．１〜０．５ｎ＋Ｉｌ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
式か採用され、薄いパッケージの封止樹脂にとって一層
厳しい環境になっている６ 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、シリカ粉末およびその樹脂に適
した通常の硬化促進剤からなるものであるが、この従来
の封止樹脂で封止すると、薄肉の部分に樹脂が充填され
ず巣やフクロを生じる等成形性か悪く、耐湿性の低下や
外観不良を生じる欠点があった。　また、上記従来の封
止樹脂で封止した半導体装置は、装置全体の半田浴浸漬
等を行うと耐湿性か低下するという欠点かあった。

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か
れや、内部樹脂クラックか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電流を生
じる。　その結果、半導体装置は長期間の信頼性を保証
することかできないという欠点かあった。

（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、また吸湿の影響か少なく、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樹脂組成物及び半
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」 （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装態研究を重
すた結果、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か得られることを見いた
し、本発明を完成したものである６ すなわち、本発明は、 ＜Ａ＞次の式で示されるエポキシ樹脂 （但し、式中、ｎは１以上の整数を、ｔは０又は１以上
の整数を表す） （Ｂ）次の一般式（Ｉ）又は（…）で示される多官能フ
ェノール樹脂 （但し、式中ｎは０又は１以上の整数を、ＲはＣ□Ｈ２
１，＋＋、を、［は０又は１以上のＭ数を表す）（Ｃ）
ノボラック型フェノール樹脂 （Ｄ）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（但
し、式中Ｒ’　、Ｒ’はＣｎ　Ｈ）ｎ　＋＋を、ｎは０
又は１以上の整数を表す） （Ｅ　、）シリカ粉末 を必須成分とし、前記（Ｄ）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である。

　またこの封止用樹脂組成物の硬化物で、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置である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂としては、前記の式
で示されるものを使用する。　このエポキシ樹脂はグリ
シジルが四官能であり、分子中その骨格構造を有する限
り、その分子１等に制限されることはなく、広く使用す
ることができる４また、必要に応じてノボラック型エポ
キシ樹脂やエピビス系エポキシ樹脂を併用することもで
きる。

そして、これらのエポキシ樹脂は、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）多官能フェノール樹脂は、前記（
Ｉ）、（ｎ）の式で示されるとおり、ヒドロキシルがそ
れぞれ少なくとも三官能又は少なくとも四官能のフェノ
ール樹脂で、分子中に前記骨格構造を有する限り、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。　具体的な三官能フェノール樹脂および四官能
フェノール樹脂として、 等が挙げられ、これらは単独又は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）ノボラ・ン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パラホルムアルテヒ
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が広く使用でき、これらは単独
又は２種以上使用することができる。

本発明に用いる（Ｄ）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）をジア
ルキルアミノ基で買換したものである。　また、この（
Ｄ）硬化促進剤に公知のイミダゾール系促進剤、ジアル
キルアミノ基で置換しないＤＢＵ系促進剤、リン系促進
剤、その他の促進剤を併用することもできる。　　＜Ｄ
）硬化促進剤の配合割合は、樹脂組成物に対して０．０
１〜５重量％含有することが望ましい。　その割合が０
．０１重量％未満では、樹脂組成物のゲルタイムが長く
、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り成形性に劣り、また電気
特性も悪くなり、耐湿性が劣り好ましくない。

本発明に用いる（Ｅ）シリカ粉末としては、般に使用さ
れているシリカ粉末か広く使用されるが、それらの中で
も不純物濃度が低く、平均粒径３０μＩ以下のものが望
ましい。　平均粒径が３０μ鵡を超えると耐湿性および
成形性が劣り好ま１−くない。

本発明の封止用樹脂組成物は、特定のエポキシ樹脂、多
官能フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、ジ
アルキルアミツリ、８−ジアザビシクロ［５，０，４１
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
Ｓ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、三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、すなわち特定のエ
ポキシ樹脂、多官能フェノール樹脂、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］ウンテセン硬化促進剤、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
と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、上記の封止用樹脂組成物を
用いて、半導体装置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Ｎ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。　封正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な半導＃装１か得られる。　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ｍｉ組成物及び半導体封止装置は、特定
のエポキシ樹脂、多官能フェノール樹脂、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，
０，４１ウンデセン硬化促進剤の所定量を配合し、樹脂
組成物のゲル化時間、流動性をコントロールしたので薄
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、特定のエポキシ樹脂、多官能
フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂とを反応
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とともに、特定のエポキシ樹脂と多
官能フェノール樹脂か含有するアルキル基は吸湿性を向
上させる。　その結果、樹脂組成物の吸湿性が少なくな
り、半田浸漬や半田リフローを行ってもｍ脂りラックの
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 前記特定のエポキシ樹脂１７％、前記の三官能フェノー
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℃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 前記特定のエポキシ樹脂１２％、前記の三官能フェノー
ル樹脂６％、ジアルキルアミノ　−１８−ジアザビシク
ロ［５，０，４］ウンデセン硬化促進ｊｆｌＩ　０１３
％、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＋、、冷却ｊ−た後粉砕＋
。

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ｉ！ｆｌ１０．３％、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ｉ−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Ｓ著な効果を確
認することができた。

第 表 （単位） 本１　：成形材料を用いて、１７５°Ｃの金型で１００
　ｋ！７７′Ｃ１１’の圧力をかけスパイラルの流動圧
Ｍを測定した。

＊２：１７５°Ｃの熱板上で成形材料のゲル化するまで
の時間を測定した。

ネコ：成形材料を用いて、１７５°Ｃの金型てづ００　
ｋｇ／　ｒ　ｎ　２の圧力をかけて、２００μｔ、３０
０μｍ、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　１
４Ｘ　１４１１１１）パッケージに８ｘ８ｎ＋ｉのタミ
ーチップを納め、パッケージ５００個の中でのチ・ツブ
１面の充填不良数を測定した。

＊５　：成形材料を用いて、ＴＯ−２２０型パツケージ
にタミーチップを納め、パッケージ５００個中での裏面
の充填不良数を測定１−な。

＊６　：成形材料を用いて、ＤＩＲ−１６ピンＭＯ５Ｉ
Ｃ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ＰＣ７４気圧の条件で
アルミニウム配線のオープン不良か５０％に達するまで
め時間を測定した。

［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、巣やフクロの発生がなく、樹脂
組成物と半導体装置ある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かなく、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が得られた。

Claims (1)

1. 【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▼ （但し、式中、ｎは１以上の整数を、ｍは０又は１以上
   の整数を表す） （Ｂ）次の一般式（ I ）又は（II）で示される多官能
   フェノール樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼…（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼…（II） （但し、式中ｎは０又は１以上の整数を、 ＲはＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１を、ｍは０又は１以上の
   整数を表す） （Ｃ）ノボラック型フェノール樹脂 （Ｄ）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） （Ｅ）シリカ粉末 を必須成分とし、前記（Ｄ）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。 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▼ （但し、式中、ｎは１以上の整数を、ｍは０又は１以上
   の整数を表す） （Ｂ）次の一般式（ I ）又は（II）で示される多官能
   フェノール樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（II） （但し、式中ｎは０又は１以上の整数を、 ＲはＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１を、ｍは０又は１以上の
   整数を表す） （Ｃ）ノボラック型フェノール樹脂 （Ｄ）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） （Ｅ）シリカ粉末 を必須成分とし、前記（Ｄ）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置。