JPH0656960A

JPH0656960A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置

Info

Publication number: JPH0656960A
Application number: JP23275492A
Authority: JP
Inventors: Hideo Shimakura; 英夫島倉; Kazuhiro Sawai; 和弘沢井
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1994-03-01

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明は、（Ａ）次の一般式で示されるエポ
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り、またこの組
成物の硬化物によって半導体チップ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。【効果】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、封止樹脂と半導体チップ、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、封止樹脂と半導体チップ
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）次の一般式で示さ
れるエポキシ樹脂、

【０００７】

【化３】（但し、式中Ｒ¹はＣ_jＨ_2j+1基を、Ｒ²はＣ_kＨ_2k+1
基をそれぞれ表し、各基におけるj 及びk 並びにn は 0
又は 1以上の整数を表す）（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、半導体チップが
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。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂は、前
記の一般式化３で示されるものが使用され、その分子量
等に制限されることなく使用することができる。具体的
な化合物として、例えば

【００１０】

【化４】（但し、式中n は 0又は 1以上の整数を表す）等が挙げ
られ、これらは単独又は混合して使用することができ
る。また、このエポキシ樹脂には、ノボラック系エポキ
シ樹脂やエピビス系エポキシ樹脂、その他、一般に公知
の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が挙げら
れ、これらは単独又は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
湿性、成形作業性及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悪く好ましくない。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好ましい。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
ミド類、エステル類、パラフィン類等の離型剤、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、半導体装置をはじめ
とする電子部品ある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】本発明の半導体封止装置は、上述の成形材
料を用いて半導体チップ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、注型等による封
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、前述した特定のエポキシ樹脂を用いることによ
って、樹脂組成物の吸水性が低下し、またガラス転移温
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。

【００１８】実施例１次の化５に示したエポキシ樹脂13％、

【００１９】

【化５】ノボラック型フェノール樹脂 5％、シリカ粉末80％、硬
化促進剤 1.0％、エステルワックス類 0.6％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
℃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実施例１で用いたと同じ化５のエポキシ樹脂 8％、エピ
ビス型エポキシ樹脂5％、ノボラック型フェノール樹脂
5％、シリカ粉末80％、硬化促進剤 1.0％、エステルワ
ックス類 0.6％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℃で混練した後、粉砕して成
形材料（Ｂ）を製造した。

【００２１】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％、硬化促進剤
0.3％、エステルワックス類 0.3％およびシランカップ
リング剤 0.4％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。

【００２２】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 0.3％、エステルワックス類 0.3％およびシラ
ンカップリング剤 0.4％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。

【００２３】こうして製造した成形材料（Ａ）〜（Ｄ）
を用いて 170℃に加熱した金型内にトランスファー注入
し、硬化させて半導体チップを封止して半導体封止装置
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。

【００２４】

【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℃，95％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（14×14×1.4 m
m）パッケージに納め、成形材料を用いて175 ℃で2 分
間トランスファー成形した後、175 ℃で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。

【００２５】

【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）次の一般式で示されるエポキシ樹
脂、【化１】（但し、式中Ｒ¹はＣ_jＨ_2j+1基を、Ｒ²はＣ_kＨ_2k+1
基をそれぞれ表し、各基におけるj 及びk 並びにn は 0
又は 1以上の整数を表す）（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）次の一般式で示されるエポキシ樹
脂、【化２】（但し、式中Ｒ¹はＣ_jＨ_2j+1基を、Ｒ²はＣ_kＨ_2k+1
基をそれぞれ表し、各基におけるj 及びk 並びにn は 0
又は 1以上の整数を表す）（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、半導体チップが封止さ
れてなることを特徴とする半導体封止装置。