JPH06220165A

JPH06220165A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置

Info

Publication number: JPH06220165A
Application number: JP3287593A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sawai; 和弘沢井; Koichi Ibuki; 浩一伊吹
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1994-08-09

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明は、（Ａ）o-フェニルフェノール、p-
フェニルフェノールなどをフェノールとして用いたフェ
ニルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボ
ラック型フェノール樹脂および（Ｃ）無機質充填剤を必
須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）の無機質充
填剤を25〜90重量％の割合で含有してなるエポキシ樹脂
組成物であり、またこのエポキシ樹脂組成物の硬化物に
よって封止した半導体封止装置である。【効果】本発明によれば、耐湿性、半田耐熱性に優
れ、吸湿による電極の腐蝕断線や水分によるリーク電流
の発生等を著しく低減することができて、長期間にわた
る頼性が保証できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐湿性、半田耐熱性、
成形性に優れたエポキシ樹脂組成物および半導体封止装
置に関する。

【０００２】

【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、リードピ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ー方式が採用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のフェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂等のエポキシ樹脂、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によって封止した
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、封止樹脂と半導体素子、あるいは封止樹
脂とリードフレームの間の剥がれや、内部樹脂クラック
が生じて著しい耐湿性劣化を起こし、電極の腐蝕による
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。

【０００４】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、特に半田浴浸漬後
の耐湿性、半田耐熱性に優れ、封止樹脂と半導体素子あ
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、また電極の腐蝕による断線や水
分によるリーク電流の発生もなく、長期信頼性を保証で
きるエポキシ樹脂組成物および半導体封止装置を提供し
ようとするものである。

【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、特定のエポキ
シ樹脂を、ノボラック型フェノール樹脂とともに用いる
ことによって、耐湿性、半田耐熱性に優れた樹脂組成物
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。

【０００６】即ち、本発明は、（Ａ）フェニルフェノー
ルノボラック型エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック型フェ
ノール樹脂および（Ｃ）無機質充填剤を必須成分とし、
樹脂組成物に対して前記（Ｃ）の無機質充填剤を25〜90
重量％の割合で含有してなることを特徴とするエポキシ
樹脂組成物である。また、このエポキシ樹脂組成物の硬
化物によって、半導体素子が封止されてなることを特徴
とする半導体封止装置である。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明に用いる（Ａ）フェニルフェノール
ノボラック型型エポキシ樹脂としては、フェニルフェノ
ールのノボラックにおけるフェノール性水酸基の水素原
子をグリシジル基で置換したものであればよく、その分
子量等特に制限されることなく使用することができる。
例えば化１で示されるo-フェニルフェノールノボラック
型エポキシ樹脂、化２で示されるp-フェニルフェノール
ノボラック型エポキシ樹脂が挙げられる。

【０００９】

【化１】

【００１０】

【化２】これらのエポキシ樹脂は、単独又は 2種以上混合して使
用することができる。これらのフェニルフェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂の他に、フェノールやクレゾール
のノボラック系エポキシ樹脂やエピビス系エポキシ樹脂
を併用することができる。

【００１１】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あるいはパラホルム
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
ール樹脂およびこれらの変性樹脂、例えばエポキシ化も
しくはブチル化ノボラック型フェノール樹脂等が挙げら
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。ノボラック型フェノール樹脂の配合割合は、前
記（Ａ）のエポキシ樹脂のエポキシ基（a ）と（Ｂ）の
ノボラック型フェノール樹脂のフェノール性水酸基（b
）とのモル比［（a ）／（b ）］が 0.1〜10の範囲内
であることが望ましい。モル比が 0.1未満もしくは10を
超えると耐熱性、耐湿性、成形作業性および硬化物の電
気特性が悪くなり、いずれの場合も好ましくない。

【００１２】本発明に用いる（Ｃ）無機質充填剤として
は、一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
シリカ粉末が好ましく使用される。平均粒径30μm を超
えると耐湿性および成形性が劣り好ましくない。無機質
充填剤の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して25〜90
重量％含有するように配合することが望ましい。その割
合が25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。

【００１３】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
特定のエポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂およ
び無機質充填剤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、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。

【００１４】本発明のエポキシ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、前述した特定のエポ
キシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、無機質充填剤
およびその他の成分を配合し、ミキサー等によって十分
均一に混合した後、さらに熱ロールによる溶融混合処理
また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。こうして得られた成形材料は、半導体素子をはじめ
とする電子部品或いは電気部品の封止・被覆・絶縁等に
適用すれば優れた特性と信頼性を付与させることができ
る。

【００１５】また、本発明の半導体封止装置は、上述の
成形材料を用いて半導体素子を封止することにより容易
に製造することができる。封止を行う半導体素子として
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
い。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、注形等によ
る封止も可能である。成形材料で封止後加熱して硬化さ
せ、最終的にはこ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 ℃以上に加
熱して硬化させることが望ましい。

【００１６】

【作用】本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封止
装置は、特定のエポキシ樹脂、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。

【００１７】

【実施例】次に本発明を実施例によって具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例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。

【００１８】実施例１次式に示したo-フェニルフェノールノボラック型エポキ
シ樹脂（エポキシ当量250 ）18％、

【００１９】

【化３】ノボラック型フェノール樹脂7 ％、シリカ粉末74％、硬
化促進剤 0.4％、エステルワックス類 0.3％およびシラ
ンカップリング剤 0.3％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（Ａ）を製造し
た。

【００２０】実施例２次式に示したp-フェニルフェノールノボラック型エポキ
シ樹脂（エポキシ当量330 ）19％、

【００２１】

【化４】ノボラック型フェノール樹脂6 ％、シリカ粉末74％、硬
化促進剤 0.4％、エステルワックス類 0.3％およびシラ
ンカップリング剤 0.3％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
た。

【００２２】実施例３実施例１で用いたo-フェニルフェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂（エポキシ当量250 ）9 ％、o-クレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂8 ％、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 0.4％、エステ
ルワックス類 0.3％およびシランカップリング剤 0.3％
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（Ｃ）を製造した。

【００２３】比較例１ o-クレゾールノボラック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
％、硬化促進剤 0.4％、エステルワックス類 0.3％およ
びシランカップリング剤 0.3％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（Ｄ）を
製造した。

【００２４】比較例２エピ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 0.4％、エステルワックス類 0.3％およびシラン
カップリング剤 0.3％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（Ｅ）を製造し
た。

【００２５】こうして製造した成形材料（Ａ）〜（Ｅ）
を用いて 170℃に加熱した金型内にトランスファー注入
し、半導体素子を封止し硬化させて半導体封止装置を製
造した。これらの半導体封止装置について、諸試験を行
ったのでその結果を表１に示したが、本発明のエポキシ
樹脂組成物および半導体封止装置は、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
できた。

【００２６】

【表１】＊1 ：トランスファー成形によって直径50mm、厚さ3mm
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℃，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。＊3 ：ＪＩＳ−Ｋ−６９１１に準じて試験した。＊4 ：成形材料を用いて、 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42アロイフレーム
に接着し、175 ℃，2 分間トランスファー成形した後、
175 ℃，8 時間の後硬化を行った。こうして得た成形品
を、予め40℃，90％ＲＨ、100 時間の吸湿処理した後、
250 ℃の半田浴に10秒間浸漬した。その後、127 ℃，
2.5気圧の飽和水蒸気中でＰＣＴを行い、アルミニウム
の腐蝕による50％断線を不良として評価した。＊5 ： 8×8mm ダミーチップをＱＦＰ（14×14× 1.4m
m）パッケージに納め、成形材料を用いて175 ℃，2 分
間トランスファー成形した後、175 ℃，8 時間の後硬化
を行った。こうして得た半導体封止装置を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、実体顕微鏡でパッケージ表面を観察
し、外部樹脂クラックの発生の有無を評価した。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明および表１から明らかなよう
に、本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体封止装置
は、耐湿性、半田耐熱性に優れ、吸湿による影響が少な
く、電極の腐蝕による断線や水分によるリーク電流の発
生等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】

【請求項１】（Ａ）フェニルフェノールノボラック型
エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂およ
び（Ｃ）無機質充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対
して前記（Ｃ）の無機質充填剤を25〜90重量％の割合で
含有してなることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【請求項２】（Ａ）フェニルフェノールノボラック型
エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂およ
び（Ｃ）無機質充填剤を必須成分とし、樹脂組成物に対
して前記（Ｃ）の無機質充填剤を25〜90重量％の割合で
含有したエポキシ樹脂組成物の硬化物によって、半導体
素子が封止されてなることを特徴とする半導体封止装
置。