JPH0665357A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボ
ラック型フェノール樹脂、（Ｃ）両末端アルコキシシラ
ン、（Ｄ）アルコキシウレイド系のシランカップリング
剤および（Ｅ）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）の両末端アルコキシシラン、
（Ｄ）シランカップリング剤をそれぞれ0.01〜5.0 重量
％、また（Ｅ）無機質充填剤を25〜90重量％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
のエポキシ樹脂組成物の硬化物で、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及び半導体封止
装置は、成形性、耐湿性、半田耐熱性に優れ、特に吸湿
による影響が少ない。

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
優れた成形性の良好な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、従来はリードピン毎に半田付けを行っていたが、最
近では半導体装置全体を 250℃に加熱した半田浴に浸漬
して、一度に半田付けを行う方法が行われている。

【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が生じ、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
リーク電流を生じて、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、耐熱性が高く、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
く成形性のよい、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、特定のアルコキ
シシラン、シランカップリング剤を用いることによっ
て、耐湿性が向上し、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）エポキシ樹脂、
（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂、（Ｃ）次の一般式
で示される両末端アルコキシシラン、

【０００７】

【化５】 （但し、式中Ｒ¹ はアルコキシル基を、Ｒ² ，Ｒ³ はア
ルキル基又はフェニル基を、m は 1以上の整数を、それ
ぞれ表す） （Ｄ）次式で示されるシランカップリング剤および

【０００８】

【化６】 （但し、式中Ｒはアルキル基を表す） （Ｅ）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）の両末端アルコキシシランを 0.01 〜5.0
重量％、前記（Ｄ）のシランカップリング剤を 0.01 〜
5.0 重量％、また（Ｅ）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
半導体封止装置である。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１０】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂して
は、その分子中にエポキシ基を少なくとも 2個有する化
合物である限り、分子構造、分子量など特に制限はな
く、一般に封止用材料として使用されているものを広く
包含することができる。例えばビスフェノール型の芳香
族系、シクロヘキサン誘導体等脂肪族系、また次の一般
式で示されるエポキシノボラック系の樹脂等が挙げられ
る。

【００１１】

【化７】 （但し、式中Ｒ¹ は水素原子、ハロゲン原子又はアルキ
ル基を、Ｒ² は水素原子又はアルキル基を、n は 1以上
の整数をそれぞれ表す）これらのエポキシ樹脂は単独又
は混合して使用することができる。

【００１２】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。

【００１３】本発明に用いる（Ｃ）両末端アルコキシシ
ランとしては、前記の一般式化５で示されるもので、具
体的な化合物として、例えば、

【００１４】

【化８】 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。この両末端アルコキシシランの配合割合は、
全体の樹脂組成物に対して 0.01 〜5.0 重量％含有する
ように配合することが望ましい。この割合が 0.01 重量
％未満では、耐湿性に効果なく、また5.0 重量％を超え
ると熱時の樹脂強度の劣化や成形性等に悪影響を与え、
実用に適さず好ましくない。

【００１５】本発明に用いる（Ｄ）のシランカップリン
グ剤としては、次の式で示されるものを使用する。

【００１６】

【化９】 （但し、式中Ｒはアルキル基を表す）このシランカップ
リング剤の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して 0.0
1 〜 5.0重量％含有するように配合することが望まし
い。この割合が 0.01 重量％未満では、耐湿性に効果な
く、また 5.0重量％を超えると成形性等に悪影響を与
え、実用に適さず好ましくない。

【００１７】本発明に用いる（Ｅ）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。具体
的なものとしては、シリカ粉末、アルミナ、三酸化アン
チモン、タルク、炭酸カルシウム、チタンホワイト、ク
レー、マイカ、ベンガラ、ガラス繊維等が挙げられ、こ
れらは単独又は混合して使用することができる。これら
のなかでもシリカ粉末やアルミナが好ましく使用され
る。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％未満では耐熱性、耐湿性、半田
耐熱性、機械的特性および成形性が悪くなり、また90重
量％を超えるとカサバリが大きく極端に流動性が悪くな
り、成形性に劣り好ましくない。

【００１８】本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ
樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、両末端アルコキシ
シラン、特定のシランカップリング剤および無機質充填
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、種々の硬化促進剤
等を適宜、添加配合することができる。

【００１９】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な方法は、前述したエポキシ
樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、両末端アルコキシ
シラン、特定のシランカップリング剤、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。また本発明の半導体封止装置は、上述した成形材
料を用いて半導体装置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。

【００２０】

【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、両末端アルコキシシラン、特定のシランカップ
リング剤を用いることによって、樹脂組成物の耐湿性を
向上させ、半田浴に浸漬しても、耐湿性劣化の少ないも
のとすることができた。

【００２１】

【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。

【００２２】実施例１ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量 21
5）18％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当
量 107） 9％、化１０に示した両末端アルコキシシラン
0.15 ％、

【００２３】

【化１０】 および化１１に示したシランカップリング剤 0.4％、

【００２４】

【化１１】 溶融シリカ粉末72％、エステルワックス類 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。

【００２５】実施例２ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量 21
5）19％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当
量 107） 9％、化１１に示した両末端アルコキシシラン
0.15 ％

【００２６】

【化１２】 および化１１に示したシランカップリング剤 0.4％、溶
融シリカ粉末72％、エステルワックス類 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。

【００２７】比較例 クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量 2
15）19％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当
量 107） 9％、シリカ粉末71％、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。

【００２８】こうして製造した成形材料（Ａ）〜（Ｃ）
を用いて 170℃に加熱した金型内にトランスファー注
入、半導体装置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、本発明の樹脂組成
物および半導体封止装置は、耐湿性、半田耐熱性等に優
れており、本発明の顕著な効果を確認することができ
た。

【００２９】

【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℃， 2.0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 ：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て 5×
10× 1.5mmのフラットパッケージ型半導体装置をつく
り、その後、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
処理をした後、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。

【００３０】

【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、耐熱性、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、かつ成形性
がよく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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック
   型フェノール樹脂、（Ｃ）次の一般式で示される両末端
   アルコキシシラン、 【化１】 （但し、式中Ｒ¹ はアルコキシル基を、Ｒ² ，Ｒ³ はア
   ルキル基又はフェニル基を、m は 1以上の整数を、それ
   ぞれ表す） （Ｄ）次式で示されるシランカップリング剤および 【化２】 （但し、式中Ｒはアルキル基を表す） （Ｅ）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）の両末端アルコキシシランを 0.01 〜5.0
   重量％、前記（Ｄ）のシランカップリング剤を 0.01 〜
   5.0 重量％、また（Ｅ）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。
2. 【請求項２】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック
   型フェノール樹脂、（Ｃ）次の一般式で示される両末端
   アルコキシシラン、 【化３】 （但し、式中Ｒ¹ はアルコキシル基を、Ｒ² ，Ｒ³ はア
   ルキル基又はフェニル基を、m は 1以上の整数を、それ
   ぞれ表す） （Ｄ）次式で示されるシランカップリング剤および 【化４】 （但し、式中Ｒはアルキル基を表す） （Ｅ）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）の両末端アルコキシシランを 0.01 〜5.0
   重量％、前記（Ｄ）のシランカップリング剤を 0.01 〜
   5.0 重量％、また（Ｅ）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。