JPH0721040B2

JPH0721040B2 - 封止用樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0721040B2
Application number: JP62000590A
Authority: JP
Inventors: 和弘沢井
Original assignee: 東芝ケミカル株式会社
Priority date: 1987-01-07
Filing date: 1987-01-07
Publication date: 1995-03-08
Anticipated expiration: 2010-03-08
Also published as: JPS63170409A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、耐湿性、半田耐熱性に優れた電子・電気部品
等の封止用樹脂組成物に関する。

（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、従来はリード
ピン毎に半田付けを行っていたが、最近は、半導体装置
全体を250℃以上に加熱した半田浴に浸漬して、半田付
けを行う方法が採用されている。

（発明が解決しようとする問題点）従来のエポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂およ
び無機質充填剤からなる樹脂組成物で封止した半導体装
置では、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半田
浸漬すると封止樹脂と半導体チップおよびフレームとの
間に剥がれが生じ、著しい耐湿劣化をおこし、電極の腐
食による断線や水分によるリーク電流を生じ、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る。こ
のため吸湿の影響が少なく、装置全体の半田浴浸漬をし
ても耐湿劣化の少ない封止用樹脂の開発が強く要望され
ていた。

本発明は、上記の欠点を解消し、要望に応えるためにな
されたもので、吸湿の影響が少なく、特に半田浴浸漬後
の耐湿性および半田耐熱性に優れた封止用樹脂組成物を
提供しようとするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段と作用）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、封止用樹脂の成分にケトン樹脂を配合すれば、
耐湿性および半田耐熱性が向上して上記目的を達成でき
ることを見いだし、本発明を完成したものである。

すなわち、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）ケトン樹脂および（Ｄ）無機質充填剤を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して、前記
（Ｃ）ケトン樹脂を0.1〜10重量％、また前記（Ｄ）無
機質充填剤を25〜90重量％含有するとともに、（Ｃ）ケ
トン樹脂には、フラン環を有する化合物とケトンとの共
縮合樹脂を含まないことを特徴とする封止用樹脂組成物
である。そしてエポキシ樹脂のエポキシ基（ａ）とノボ
ラック型フェノール樹脂のフェノール性水酸基（ｂ）と
の当量比［（ａ）／（ｂ）］が0.1〜10の範囲内にある
封止用樹脂組成物である。

本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂としては、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
用材料に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
ン誘導体等の脂環族系、さらに次の一般式で示されるエ
ポキシノボラック系等の樹脂が挙げられる。

（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、単独もしくは２種以上の混合
系として用いる。

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、これらの
樹脂は単独もしくは２種以上の混合系として用いる。ノ
ボラック型フェノール樹脂の配合割合は、前述した
（Ａ）エポキシ樹脂のエポキシ基（ａ）と、（Ｂ）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
の当量比［（ａ）／（ｂ）］が0.1〜10の範囲内である
ことが望ましい。当量比が0.1未満もしくは10を超える
と、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。従って上記の範囲
内に限定するのがよい。

本発明に用いる（Ｃ）ケトン樹脂としては、アルカリ触
媒の存在下でケトンとホルムアルデヒドとの重縮合反応
によって得られるものであれば、分子量、分子構造等に
特に制限はなく広く使用できる。但し、（Ｃ）ケトン樹
脂には、フラン環を有する化合物とケトンとの共縮合樹
脂、例えばフルフラール・ケトン共縮合樹脂を含まない
ものとする。具体的なものとしては、例えば次のものが
挙げられる。

（但し、式中ｎは１以上の整数を表す）これらのケトン樹脂は単独もしくは２種以上の混合系と
して使用する。ケトン樹脂の配合割合は、全体の樹脂組
成物に対して、0.1〜10重量％の範囲とする。その割合
が0.1重量％未満では、半田耐熱性に効果なく、また10
重量％を超えると、金型汚れ、粘度の増加等、成形性の
面で悪影響を与え、実用に適さず好ましくない。このケ
トン樹脂を用いることによって、封止樹脂と半導体チッ
プとの密着性や、封止樹脂とリードフレームとの密着性
が向上し、半田浴に浸漬しても耐湿性の劣化が少ない。

本発明に用いる（Ｄ）無機質充填剤としては、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、炭素繊維等が挙げられ、これらは単独もしく
は２種以上の混合系として用いる。これらのなかでも特
に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％の範囲で含有させる。その割合が25重量％未満で
は耐湿性、耐熱性、機械的特性および成形性に効果な
く、また90重量％を超えるとカサバリが大きくなり成形
性が悪く実用に適さない。

本発明の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂、ノボラッ
ク型フェノール樹脂、ケトン樹脂および無機質充填剤を
必須成分とするが、必要に応じて、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、パラフィン類などの離型剤、塩素化パラフィン、
ブロムトルエン、ヘキサブロムベンゼン、三酸化アンチ
モンなどの難燃剤、カーボンブラック、ベンガラなどの
着色剤、シランカップリング剤、種々の硬化促進剤等を
適宜添加配合することもできる。

本発明の封止用樹脂組成物を成形材料として製造する場
合の一般的な方法は、エポキシ樹脂、ノボラック型フェ
ノール樹脂、ケトン樹脂、無機質充填剤、その他の原料
成分を所定の組成比に選んで、ミキサー等によって十分
均一に混合した後、更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。こうし
て得られた成形材料は、電子部品或いは電気部品の封
止、被覆、絶縁等に適用することができる。

（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
明は以下の実施例に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、「％」とあるのは「重量
％」を意味する。

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％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール
当量107）９％、次の式で示されるケトン樹脂２％、溶融シリカ粉末71％、硬化促進剤0.3％、エステル系ワ
ックス0.3％、およびシラン系カップリング剤0.4％を常
温で混合し、更に90〜95℃で混練して冷却した後、粉砕
して成形材料を得た。得られた成形材料を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成形品
（封止品）を得た。この成形品について耐湿性、応力等
に関連する諸特性を試験したのでその結果を第１表に示
したが、本発明の顕著な効果が認められた。

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）18％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール
当量107）９％、次の式で示しされるケトン樹脂２％、シリカ粉末71％、硬化促進剤0.3％、エステル系ワック
ス0.3％およびシラン系カップリング剤0.4％を実施例１
と同様に混合、混練、粉砕して成形材料を得た。次いで
実施例１と同様にして成形品を得、また耐湿性、応力等
に関連する諸特性を試験したのでその結果を第１表に示
した。本発明の顕著な効果が認められた。

比較例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％に、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
ステル系ワックス0.3％およびシラン系カップリング剤
0.4％を実施例１と同様にして成形材料を得た。この成
形材料を用いて成形品とし、成形品の諸特性について実
施例１と同様に試験した。その結果を第１表に示した。

実施例および比較例について行った吸水率、ガラス転移
温度、半田浴浸漬後の耐湿性の試験は、次のようにして
行った。吸水率は、トランスファー成形によって直径50
mm、厚さ3mmの成形品を作成し、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求
めた。ガラス転移温度は、吸水率の試験と同じ成形品を
作成し、これを175℃で８時間の後硬化を行い、適当な
大きさのテストピースとし、熱機械分析装置を用いて測
定した。また、耐湿性は、封止用樹脂組成物を用いて、
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
（テスト用素子）を通常の42アロイフレームに接着し、
175℃で２分間トアンスファー成形して５×10×1.5mmの
フラットパッケージ型成形品を得、その後175℃で８時
間後硬化を行った。この成形品を予め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プレッシ
ャー・クッカー・テスト（PCT）を行い、アルミニウム
の腐食による断線を不良として評価した。

［発明の効果］以上の説明および第１表から明らかなように、本発明の
封止用樹脂組成物は、半導体チップやリフトオフに対す
る密着性が良いために、吸湿の影響が少なく、半田浴に
浸漬した後でも耐湿性に優れ、その結果電極の腐食によ
る断線や水分によるリーク電流の発生などを著しく低減
することができ、しかも長期間に渡って信頼性を保証す
ることができる。また、250℃以上の半田浴浸漬にもか
かわらず優れた耐熱性を示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 23/31

Claims

【特許請求の範囲】

【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）ケトン樹脂および（Ｄ）無機質充填剤を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して、前記
（Ｃ）ケトン樹脂を0.1〜10重量％、また前記（Ｄ）無
機質充填剤を25〜90重量％含有するとともに、（Ｃ）ケ
トン樹脂には、フラン環を有する化合物とケトンとの共
縮合樹脂を含まないことを特徴とする封止用樹脂組成
物。
【請求項２】エポキシ樹脂のエポキシ基（ａ）とノボラ
ック型フェノール樹脂のフェノール性水酸基（ｂ）との
当量比［（ａ）／（ｂ）］が0.1〜10の範囲内にある特
許請求の範囲第１項記載の封止用樹脂組成物。