JPH06298903A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物Info
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Landscapes
- 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】 総エポキシ樹脂量中に30〜100重量%の
下記式で示されるエポキシ樹脂(n=0,1,2の割合
が1:0.4:0.25の混合物)を含み、フェノール
樹脂硬化剤、トリフェニルホスフィン及び総エポキシ樹
脂組成物中に80〜90重量%の無機充填材を含んでな
る半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】 【効果】 耐半田ストレス性に非常に優れ、かつ耐湿性
に優れたものである。
下記式で示されるエポキシ樹脂(n=0,1,2の割合
が1:0.4:0.25の混合物)を含み、フェノール
樹脂硬化剤、トリフェニルホスフィン及び総エポキシ樹
脂組成物中に80〜90重量%の無機充填材を含んでな
る半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】 【効果】 耐半田ストレス性に非常に優れ、かつ耐湿性
に優れたものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスの表面実
装化における耐半田ストレス性に優れた半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物に関するものである。
装化における耐半田ストレス性に優れた半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスタ、集積
回路等の電子部品を熱硬化性樹脂で封止しているが、特
に集積回路では耐熱性、耐湿性に優れたオルソクレゾー
ルノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラック樹
脂、溶融シリカ、結晶シリカ等の無機充填材を配合した
エポキシ樹脂組成物が用いられている。ところが近年、
集積回路の高集積化に伴いチップがだんだん大型化し、
かつパッケージは従来のDIPタイプから表面実装化さ
れた小型、薄型のQFP,SOP,SOJ,TSOP,
TQFP,PLCCに変わってきている。即ち、大型チ
ップを小型で薄いパッケージに封入することになり、熱
応力によりクラックが発生し、これらのクラックによる
耐湿性の低下等の問題が大きくクローズアップされてき
ている。特に半田付けの工程において急激に200℃以
上の高温にさらされることにより、パッケージの割れや
樹脂とチップの剥離により耐湿性が劣化してしまうとい
った問題点がでてきている。従って、これらの大型チッ
プを封止するのに適した信頼性の高い半導体封止用樹脂
組成物の開発が望まれている。
回路等の電子部品を熱硬化性樹脂で封止しているが、特
に集積回路では耐熱性、耐湿性に優れたオルソクレゾー
ルノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラック樹
脂、溶融シリカ、結晶シリカ等の無機充填材を配合した
エポキシ樹脂組成物が用いられている。ところが近年、
集積回路の高集積化に伴いチップがだんだん大型化し、
かつパッケージは従来のDIPタイプから表面実装化さ
れた小型、薄型のQFP,SOP,SOJ,TSOP,
TQFP,PLCCに変わってきている。即ち、大型チ
ップを小型で薄いパッケージに封入することになり、熱
応力によりクラックが発生し、これらのクラックによる
耐湿性の低下等の問題が大きくクローズアップされてき
ている。特に半田付けの工程において急激に200℃以
上の高温にさらされることにより、パッケージの割れや
樹脂とチップの剥離により耐湿性が劣化してしまうとい
った問題点がでてきている。従って、これらの大型チッ
プを封止するのに適した信頼性の高い半導体封止用樹脂
組成物の開発が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な問
題点に対して、無機充填材を総エポキシ樹脂組成物中に
80〜90重量%含むことにより、成形物の低熱膨張化
及び低吸水化を図り、エポキシ樹脂として式(1)で示
されるエポキシ樹脂を用いることにより、リードフレー
ム及び半導体チップとの接着性の向上、成形物の高温時
における低弾性率化による低応力化により、基板実装時
における半導体パッケージの耐半田ストレス性を著しく
向上させた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供する
ところにある。
題点に対して、無機充填材を総エポキシ樹脂組成物中に
80〜90重量%含むことにより、成形物の低熱膨張化
及び低吸水化を図り、エポキシ樹脂として式(1)で示
されるエポキシ樹脂を用いることにより、リードフレー
ム及び半導体チップとの接着性の向上、成形物の高温時
における低弾性率化による低応力化により、基板実装時
における半導体パッケージの耐半田ストレス性を著しく
向上させた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供する
ところにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)総エポ
キシ樹脂量中に30〜100重量%含む式(1)で示さ
れるエポキシ樹脂、
キシ樹脂量中に30〜100重量%含む式(1)で示さ
れるエポキシ樹脂、
【0005】
【化2】
【0006】(B)フェノール樹脂硬化剤、(C)硬化
促進剤 及び(D)総エポキシ樹脂組成物中に80〜9
0重量%含む無機充填材からなる半導体封止用エポキシ
樹脂組成物で、従来のエポキシ樹脂組成物に比べ、優れ
た信頼性として耐半田ストレス性と半田処理後の耐湿性
を有するものである。
促進剤 及び(D)総エポキシ樹脂組成物中に80〜9
0重量%含む無機充填材からなる半導体封止用エポキシ
樹脂組成物で、従来のエポキシ樹脂組成物に比べ、優れ
た信頼性として耐半田ストレス性と半田処理後の耐湿性
を有するものである。
【0007】式(1)の分子構造で示されるエポキシ樹
脂は、ジシクロペンタジエンとフェノール類とを付加反
応により重合させたフェノール樹脂をグリシジルエーテ
ル化することによって得られるエポキシ樹脂で、従来の
オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂に比べ、ガラ
ス転移温度を越えた高温時の弾性率が低く、リードフレ
ーム等の金属類との接着性に優れる。従って表面装置の
半田付け時における熱ストレスを低減させることがで
き、耐半田クラック性に優れるエポキシ樹脂組成物を得
ることができる。このエポキシ樹脂の使用量はこれを調
節することにより耐半田クラック性を最大限に引き出す
ことができる。耐半田クラック性の効果を引き出すため
には式(1)で示されるエポキシ樹脂を総エポキシ樹脂
量に対して30重量%以上、好ましくは50重量%以上
使用することが望ましい。30重量%未満だと高温時の
低弾性率化及び接着性が得られず耐半田クラック性が不
充分である。更に式(1)中のRは水素原子が好まし
い。
脂は、ジシクロペンタジエンとフェノール類とを付加反
応により重合させたフェノール樹脂をグリシジルエーテ
ル化することによって得られるエポキシ樹脂で、従来の
オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂に比べ、ガラ
ス転移温度を越えた高温時の弾性率が低く、リードフレ
ーム等の金属類との接着性に優れる。従って表面装置の
半田付け時における熱ストレスを低減させることがで
き、耐半田クラック性に優れるエポキシ樹脂組成物を得
ることができる。このエポキシ樹脂の使用量はこれを調
節することにより耐半田クラック性を最大限に引き出す
ことができる。耐半田クラック性の効果を引き出すため
には式(1)で示されるエポキシ樹脂を総エポキシ樹脂
量に対して30重量%以上、好ましくは50重量%以上
使用することが望ましい。30重量%未満だと高温時の
低弾性率化及び接着性が得られず耐半田クラック性が不
充分である。更に式(1)中のRは水素原子が好まし
い。
【0008】式(1)で示されるエポキシ樹脂以外に他
のエポキシ樹脂を併用する場合、用いるエポキシ樹脂と
はエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー
全般を言う。例えば、ビフェニル型エポキシ化合物、ビ
スフェノール型エポキシ化合物、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、トリフェノールメタン型エポキシ化合物、アルキル
変性トリフェノールメタン型エポキシ化合物及びトリア
ジン核含有エポキシ樹脂等が挙げられる。
のエポキシ樹脂を併用する場合、用いるエポキシ樹脂と
はエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー
全般を言う。例えば、ビフェニル型エポキシ化合物、ビ
スフェノール型エポキシ化合物、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、トリフェノールメタン型エポキシ化合物、アルキル
変性トリフェノールメタン型エポキシ化合物及びトリア
ジン核含有エポキシ樹脂等が挙げられる。
【0009】本発明で用いる無機充填材としては、溶融
シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、2次凝
集シリカ粉末、多孔質シリカ粉末、アルミナ等が挙げら
れ、特に球状シリカ粉末、又は溶融シリカ粉末と球状シ
リカ粉末との混合物が好ましい。また、無機充填材の配
合量は、耐半田クラック性と成形性及び流動性のバラン
スから総エポキシ樹脂組成物量中に80〜90重量%、
更に望ましくは82〜88重量%含有することが好まし
い。無機充填材量が80重量%未満だと低熱膨張化、低
吸水化が得られず耐半田クラック性が不充分である。ま
た、無機充填材量が90重量%を越えると高粘度化によ
る半導体パッケージ中のダイパッド、金線ワイヤーのず
れ等の不都合が生じる。
シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、2次凝
集シリカ粉末、多孔質シリカ粉末、アルミナ等が挙げら
れ、特に球状シリカ粉末、又は溶融シリカ粉末と球状シ
リカ粉末との混合物が好ましい。また、無機充填材の配
合量は、耐半田クラック性と成形性及び流動性のバラン
スから総エポキシ樹脂組成物量中に80〜90重量%、
更に望ましくは82〜88重量%含有することが好まし
い。無機充填材量が80重量%未満だと低熱膨張化、低
吸水化が得られず耐半田クラック性が不充分である。ま
た、無機充填材量が90重量%を越えると高粘度化によ
る半導体パッケージ中のダイパッド、金線ワイヤーのず
れ等の不都合が生じる。
【0010】本発明で用いる硬化剤としては、フェノー
ルノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシク
ロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェ
ノール樹脂、トリフェノールメタン化合物等が挙げら
れ、特にフェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジ
エン変性フェノール樹脂、パラキシリレン変性フェノー
ル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂及びこれらの混合
物が好ましい。又、これらの硬化剤の配合量としてはエ
ポキシ化合物のエポキシ基数と硬化剤の水酸基数を合わ
せるように配合することが好ましい。
ルノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシク
ロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェ
ノール樹脂、トリフェノールメタン化合物等が挙げら
れ、特にフェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジ
エン変性フェノール樹脂、パラキシリレン変性フェノー
ル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂及びこれらの混合
物が好ましい。又、これらの硬化剤の配合量としてはエ
ポキシ化合物のエポキシ基数と硬化剤の水酸基数を合わ
せるように配合することが好ましい。
【0011】本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ
基と水酸基との硬化反応を促進させるものであればよ
く、一般に封止材料に使用されているものを広く使用す
ることができる。例えばジアザビシクロウンデセン(D
BU)、トリフェニルホスフィン(TPP)、ジメチル
ベンジルアミン(BDMA)や2メチルイミダゾール
(2MZ)等が単独もしくは2種類以上混合して用いら
れる。本発明のエポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂、硬
化剤、硬化促進剤及び無機充填材を必須成分とするが、
これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、ブロム
化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、ヘキサブロムベン
ゼン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色
剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤及びシリコ
ーンオイル、ゴム等の低応力添加剤等の種類の添加剤を
適宜配合しても差し支えがない。
基と水酸基との硬化反応を促進させるものであればよ
く、一般に封止材料に使用されているものを広く使用す
ることができる。例えばジアザビシクロウンデセン(D
BU)、トリフェニルホスフィン(TPP)、ジメチル
ベンジルアミン(BDMA)や2メチルイミダゾール
(2MZ)等が単独もしくは2種類以上混合して用いら
れる。本発明のエポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂、硬
化剤、硬化促進剤及び無機充填材を必須成分とするが、
これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、ブロム
化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、ヘキサブロムベン
ゼン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色
剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤及びシリコ
ーンオイル、ゴム等の低応力添加剤等の種類の添加剤を
適宜配合しても差し支えがない。
【0012】また、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物
を成形材料として製造するには、エポキシ樹脂、硬化
剤、硬化促進剤、充填材、その他の添加剤をミキサー等
によって充分に均一に混合した後、更に熱ロールまたは
ニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して封止材料とす
ることができる。これらの成形材料は電気部品あるいは
電子部品であるトランジスタ、集積回路等の被覆、絶
縁、封止等に適用することができる。
を成形材料として製造するには、エポキシ樹脂、硬化
剤、硬化促進剤、充填材、その他の添加剤をミキサー等
によって充分に均一に混合した後、更に熱ロールまたは
ニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して封止材料とす
ることができる。これらの成形材料は電気部品あるいは
電子部品であるトランジスタ、集積回路等の被覆、絶
縁、封止等に適用することができる。
【0013】
実施例1 下記組成物 式(2)で示されるエポキシ樹脂(軟化点65℃、エポキシ当量250g/e q) 6.8重量部
【0014】
【化3】
【0015】(nの値は0から2を示す混合物であり、
その重量割合はn=0が1に対してn=1が0.4、n
=2が0.25である) オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂(軟化点58℃、エポキシ当量20 0g/eq) 2.9重量部 フェノールノボラック樹脂硬化剤(軟化点65℃、水酸基当量105g/eq ) 4.1重量部 溶融シリカ粉末(平均粒径10μm、比表面積2.0m2/g) 35重量部 球状シリカ粉末(平均粒径30μm、比表面積2.5m2/g) 50重量部 トリフェニルホスフィン 0.2重量部 カーボンブラック 0.5重量部 カルナバワックス 0.5重量部 をミキサーで常温で混合し、70〜100℃で2軸ロー
ルにより混練し、冷却後粉砕して成形材料とした。粉砕
して得られた成形材料は、試験用金型を用い、175
℃、70kg/cm2、120秒の条件でスパイラルフ
ローを測定した。更に得られた成形材料をタブレット化
し、低圧トランスファー成形機にて175℃、70kg
/cm2、120秒の条件で半田クラック試験用として
6mm×6mmのチップを52pQFPに封止し、また
半田耐湿性試験用として3mm×6mmのチップを16
pSOPに封止した。封止したテスト用素子について下
記の半田クラック試験及び半田耐湿性試験を行なった。 半田クラック試験:封止したテスト用素子を85℃、8
5%RHの環境下で48時間及び72時間処理し、その
後260℃の半田槽に10秒間浸漬後顕微鏡で外部クラ
ックを観察した。 半田耐湿性試験:封止したテスト用素子を85℃、85
%RHの環境下で72時間処理し、その後260℃の半
田槽に10秒間浸漬後、プレッシャークッカー試験(1
25℃、100%RH)を行い、回路のオープン不良を
測定した。 試験結果を表1に示す。 実施例2〜5 表1の処方に従って配合し、実施例1と同様にして成形
材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形品を
得、この成形品を用いて実施例1と同様に半田クラック
試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を表1に
示す。
その重量割合はn=0が1に対してn=1が0.4、n
=2が0.25である) オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂(軟化点58℃、エポキシ当量20 0g/eq) 2.9重量部 フェノールノボラック樹脂硬化剤(軟化点65℃、水酸基当量105g/eq ) 4.1重量部 溶融シリカ粉末(平均粒径10μm、比表面積2.0m2/g) 35重量部 球状シリカ粉末(平均粒径30μm、比表面積2.5m2/g) 50重量部 トリフェニルホスフィン 0.2重量部 カーボンブラック 0.5重量部 カルナバワックス 0.5重量部 をミキサーで常温で混合し、70〜100℃で2軸ロー
ルにより混練し、冷却後粉砕して成形材料とした。粉砕
して得られた成形材料は、試験用金型を用い、175
℃、70kg/cm2、120秒の条件でスパイラルフ
ローを測定した。更に得られた成形材料をタブレット化
し、低圧トランスファー成形機にて175℃、70kg
/cm2、120秒の条件で半田クラック試験用として
6mm×6mmのチップを52pQFPに封止し、また
半田耐湿性試験用として3mm×6mmのチップを16
pSOPに封止した。封止したテスト用素子について下
記の半田クラック試験及び半田耐湿性試験を行なった。 半田クラック試験:封止したテスト用素子を85℃、8
5%RHの環境下で48時間及び72時間処理し、その
後260℃の半田槽に10秒間浸漬後顕微鏡で外部クラ
ックを観察した。 半田耐湿性試験:封止したテスト用素子を85℃、85
%RHの環境下で72時間処理し、その後260℃の半
田槽に10秒間浸漬後、プレッシャークッカー試験(1
25℃、100%RH)を行い、回路のオープン不良を
測定した。 試験結果を表1に示す。 実施例2〜5 表1の処方に従って配合し、実施例1と同様にして成形
材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形品を
得、この成形品を用いて実施例1と同様に半田クラック
試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を表1に
示す。
【0016】比較例1〜6 表2の処方に従って配合し、実施例1と同様にして成形
材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形品を
得、この成形品を用いて実施例1と同様に半田クラック
試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を表2に
示す。
材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形品を
得、この成形品を用いて実施例1と同様に半田クラック
試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を表2に
示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【発明の効果】基板実装時における半導体パッケージの
耐半田ストレス性を著しく向上させ、かつ耐湿性に優れ
たものである。
耐半田ストレス性を著しく向上させ、かつ耐湿性に優れ
たものである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)
- 【請求項1】(A)総エポキシ樹脂量中に30〜100
重量%含む式(1)で示されるエポキシ樹脂、 【化1】 (B)フェノール樹脂硬化剤、(C)硬化促進剤 及び
(D)総エポキシ樹脂組成物中に80〜90重量%含む
無機充填材からなることを特徴とする半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9036293A JPH06298903A (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | エポキシ樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9036293A JPH06298903A (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | エポキシ樹脂組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06298903A true JPH06298903A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=13996432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9036293A Pending JPH06298903A (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | エポキシ樹脂組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06298903A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003037954A1 (fr) * | 2001-11-02 | 2003-05-08 | Nippon Petrochemicals Co.,Ltd. | Resines phenolique et epoxyde, leur procede de production et composition de resine pour matiere d'encapsulation de semi-conducteurs |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61168618A (ja) * | 1985-01-22 | 1986-07-30 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
| JPS61293219A (ja) * | 1985-06-20 | 1986-12-24 | Sanyo Kokusaku Pulp Co Ltd | 封止用樹脂組成物 |
| JPS62246921A (ja) * | 1986-04-19 | 1987-10-28 | Toshiba Chem Corp | 封止用樹脂組成物 |
| JPH06228277A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-16 | Toshiba Chem Corp | エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 |
| JPH06239971A (ja) * | 1993-02-16 | 1994-08-30 | Toshiba Chem Corp | エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 |
-
1993
- 1993-04-19 JP JP9036293A patent/JPH06298903A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61168618A (ja) * | 1985-01-22 | 1986-07-30 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
| JPS61293219A (ja) * | 1985-06-20 | 1986-12-24 | Sanyo Kokusaku Pulp Co Ltd | 封止用樹脂組成物 |
| JPS62246921A (ja) * | 1986-04-19 | 1987-10-28 | Toshiba Chem Corp | 封止用樹脂組成物 |
| JPH06228277A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-16 | Toshiba Chem Corp | エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 |
| JPH06239971A (ja) * | 1993-02-16 | 1994-08-30 | Toshiba Chem Corp | エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003037954A1 (fr) * | 2001-11-02 | 2003-05-08 | Nippon Petrochemicals Co.,Ltd. | Resines phenolique et epoxyde, leur procede de production et composition de resine pour matiere d'encapsulation de semi-conducteurs |
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