JPH0525252A - 封止用樹脂組成物及び半導体封止装置 - Google Patents

封止用樹脂組成物及び半導体封止装置

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JPH0525252A
JPH0525252A JP20627091A JP20627091A JPH0525252A JP H0525252 A JPH0525252 A JP H0525252A JP 20627091 A JP20627091 A JP 20627091A JP 20627091 A JP20627091 A JP 20627091A JP H0525252 A JPH0525252 A JP H0525252A
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JP
Japan
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resin composition
phosphine
formula
tris
resin
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Pending
Application number
JP20627091A
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English (en)
Inventor
Masanori Kokubo
正典 小久保
Kazuhiro Sawai
和弘 沢井
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Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Corp
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Publication date
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 (A)4,4 ′- ジヒドロキシ−テトラメチル
ビフェニール系エポキシ樹脂、(B)多官能ナフトール
樹脂、硬化促進剤として(C)トリス(オルト・パラ電
子供与基置換フェニル)ホスフィン、及び充填剤として
(D)シリカ粉末を必須成分とし、樹脂組成物に対して
前記(C)のトリス(オルト・パラ置換フェニル)ホス
フィンを 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り、またそれにより封
止した半導体封止装置である。 【効果】 この組成物は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、半田耐熱性に優れているので、長期信頼性を保
証できる半導体封止装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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
により封止した半導体封止装置に関する。
【0002】
【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け
るフラットパッケージや、SOP(smalloutline packa
ge )、TSOP(thin small outline package)、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〜 0.5mm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ー方式が採用され、パ
ッケージを構成する封止樹脂にとって一層厳しい環境に
なっている。
【0003】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。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ができない
という欠点があった。
【0004】
【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。
【0005】
【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。
【0006】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
【0007】
【化7】 (但し、式中nは0 又は1 以上の整数を表す)、(B)
化学式(I) 又は (II) で示される多官能ナフトール樹
脂、
【0008】
【化8】 (C)次の一般式で示されるトリス(オルト・パラ置換
フェニル)ホスフィン
【0009】
【化9】 (但し式中R1 ,R2 ,R3 は電子供与基もしくは水素
原子を表し、R1 ,R2 ,R3のうち少なくとも 1つは
電子供与基である)、及び(D)シリカ粉末を必須成分
とし、樹脂組成物に対して前記(C)のトリス(オルト
・パラ置換フェニル)ホスフィンを 0.01 〜5 重量%の
割合に含有してなることを特徴とする。また本発明の半
導体封止装置は、上記封止用樹脂組成物の硬化物によっ
て、半導体装置が封止されてなることを特徴とする。
【0010】以下、本発明を詳細に説明する。
【0011】本発明に用いる(A)エポキシ樹脂として
は、次の一般式で示されるものを使用する。
【0012】
【化10】 (但し、式中nは0 又は1 以上の整数を表す)上記の式
で示されるエポキシ樹脂であれば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。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。
【0013】本発明に用いる(B)多官能ナフトール樹
脂は、下記の化学式で示されるように三官能以上のナフ
トール樹脂を使用する。
【0014】
【化11】
【0015】本発明に用いる(C)トリス(オルト・パ
ラ置換フェニル)ホスフィンは、前記の一般式を有する
もので、トリフェニルホスフィンにおけるフェニル基の
オルト・パラ位に電子供与基を置換したものであるが、
必ずしもすべて置換したものでなくてもよい。すなわ
ち、 1つのオルト位のみ、オルト位とパラ位、オルト位
とオルト位、パラ位のみ、 2つのオルト位とパラ位に置
換されたものである。電子供与基の種類としては、アル
コキシ基、アミノ基、水酸基、ハロゲン基、アルキル基
等が挙げられる。トリス(オルト・パラ置換フェニル)
ホスフィンは硬化促進剤として使用される。また、この
トリス(オルト・パラ置換フェニル)ホスフィンの他に
硬化促進剤として公知のイミダゾール系促進剤、ジアザ
ビシクロウンデセン(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ができる。
【0016】(C)トリス(オルト・パラ置換フェニ
ル)ホスフィンの配合割合は、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 0.0
1 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。
【0017】本発明に用いる(D)シリカ粉末として
は、一般に使用されているシリカ粉末が広く使用される
が、それらの中でも不純物濃度が低く、平均粒径30μm
以下のものが望ましい。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。
【0018】本発明の封止用樹脂組成物は、特定のエポ
キシ樹脂、多官能ナフトール樹脂、トリス(オルト・パ
ラ置換フェニル)ホスフィン、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、直鎖脂肪酸の金属塩、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。
【0019】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、多官能ナフトール樹脂、ト
リス(オルト・パラ置換フェニル)ホスフィンの硬化促
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。さら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。
【0020】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
成物は封止成形の後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。
【0021】
【作用】本発明の封止用樹脂組成物及び半導体封止装置
は、特定のエポキシ樹脂、多官能ナフトール樹脂、トリ
ス(オルト・パラ置換フェニル)ホスフィン硬化促進剤
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、トリス(オルト・パラ置換フェニル)ホス
フィン硬化促進剤を所定量配合させ、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と、多官能ナフトール樹
脂とを反応させることによって、ガ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樹脂組成物の吸
湿性が少なくなる。その結果、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、特に耐湿性
劣化がなくなるものである。
【0022】
【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。
【0023】実施例1 特定のエポキシ樹脂20%、4 官能ナフトール樹脂5 %、
硬化促進剤のトリス(2,6-ジエトキシフェニル)ホスフ
ィン 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。
【0024】実施例2 特定のエポキシ樹脂14%、4 官能ナフトール樹脂4 %、
硬化促進剤のトリス(2,6-ジエトキシフェニル)ホスフ
ィン 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。
【0025】比較例1 o-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。
【0026】比較例2 o-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%を実施例1と同様にして成
形材料(D)を製造した。
【0027】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、成形性及び耐湿性の試験をした
のでその結果を表1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。
【0028】
【表1】 *1 :成形材料を用いて、 175℃のスパイラル金型で10
0 kg/cm2 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のゲル化するまでの時
間を測定した、 *3 :成形材料を用いて、 175℃の金型で100 kg/cm2
の圧力をかけて、 200μm 、 300μm 、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、QFP(14×14×1.4 mm)パ
ッケージに 8×8 mmのダミーチップを納め、パッケージ
500個の中でのチップ上面の充填不良数を測定した、 *5 :成形材料を用いて、TO−220型パッケージに
ダミーチップを納め、パッケージ 500個中での充填不良
数を測定した、 *6 :成形材料を用いて、DIP−16ピンMOSIC
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PCT 4気圧の条件でア
ルミニウム配線のオープン不良が50%に達するまでの時
間を測定した。
【0029】
【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が
得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/29 23/31

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)次の式で示されるエポキシ樹脂 【化1】 (但し、式中nは0 又は1 以上の整数を表す)、(B)
    化学式(I) 又は (II) で示される多官能ナフトール樹
    脂、 【化2】 (C)次の一般式で示されるトリス(オルト・パラ置換
    フェニル)ホスフィン 【化3】 (但し式中R1 ,R2 ,R3 は電子供与基もしくは水素
    原子を表し、R1 ,R2 ,R3のうち少なくとも 1つは
    電子供与基である)、及び(D)シリカ粉末を必須成分
    とし、樹脂組成物に対して前記(C)のトリス(オルト
    ・パラ置換フェニル)ホスフィンを 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. 【請求項2】 (A)次の式で示されるエポキシ樹脂 【化4】 (但し、式中nは0 又は1 以上の整数を表す)、(B)
    化学式(I) 又は (II) で示される多官能ナフトール樹
    脂、 【化5】 (C)次の一般式で示されるトリス(オルト・パラ置換
    フェニル)ホスフィン 【化6】 (但し式中R1 ,R2 ,R3 は電子供与基もしくは水素
    原子を表し、R1 ,R2 ,R3のうち少なくとも 1つは
    電子供与基である。)、及び(D)シリカ粉末を必須成
    分とし、樹脂組成物に対して前記(C)のトリス(オル
    ト・パラ置換フェニル)ホスフィンを 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って、
    半導体装置が封止されてなることを特徴とする半導体封
    止装置。
JP20627091A 1991-07-23 1991-07-23 封止用樹脂組成物及び半導体封止装置 Pending JPH0525252A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6194491B1 (en) 1997-10-03 2001-02-27 Hitachi Chemical Company, Ltd. Biphenyl epoxy resin, naphthalene-containing phenolic resin and accelerator triphenylphosphine/p-benzoquinone

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6194491B1 (en) 1997-10-03 2001-02-27 Hitachi Chemical Company, Ltd. Biphenyl epoxy resin, naphthalene-containing phenolic resin and accelerator triphenylphosphine/p-benzoquinone

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