JPH10226753A - ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物、およびこれを用いた樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成型性が良好であるとともに、他の部材との
接着性にも優れ、硬化後には高い強度を有し、しかも良
好な貯蔵安定性や難燃性を備えたポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 ポリフェニレンサルファイド樹脂、およ
び無機質充填剤を含むポリフェニレンサルファイド樹脂
において、チタニアウィスカーおよびホウ酸アルミニウ
ムウィスカーの少なくとも一方のウィスカーを含有する
ことを特徴とするポリフェニレンサルファイド樹脂組成
物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリフェニレンサ
ルファイド樹脂組成物、およびこれを用いた樹脂封止型
半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、樹脂封止型半導体装置のほとんど
の製品は、トランスファ成形法により封止されている。
この方法においては、まず、フェノールノボラック樹脂
を硬化剤としてエポキシ樹脂、および充填剤などを主体
としたエポキシ樹脂成型材料などの未硬化樹脂タブレッ
トを加熱溶融させる。次いで、トランスファ成型機を用
いて金型に注入し、高温高圧状態で成型して硬化するこ
とによって、例えばリードフレームに搭載された半導体
チップを封止する。このような方法で製造された樹脂封
止型半導体装置は、半導体チップが樹脂で完全に覆われ
ているために信頼性に優れており、金型によって緻密に
成型されるのでパッケージの外観も良好である。なお、
樹脂封止型半導体装置の製造には、熱可塑性樹脂を用い
たインジェクション成型や、液状封止樹脂を用いたポッ
ティング封止法なども実用化されている。

【０００３】一方、近年半導体装置の高集積化に伴なう
チップの大型化に伴なって、半導体封止樹脂に要求され
る性能も高まりつつある。また、環境対応された無公害
な材料や生産効率に優れた材料、ランナー、カルなどの
不要な部分の少ない成型方法、さらには再利用可能な封
止材料に対する要求も高くなっている。加えて封止材料
には、貯蔵安定性も要求される。通常、エポキシ樹脂封
止材料においては、難燃剤としてハロゲン化合物や三酸
化アンチモンが配合されている。また生産性を高めるた
めに多量の硬化触媒が含有されていることに起因して、
エポキシ樹脂封止材料は貯蔵安定性が低い。ハロゲン化
合物等の難燃剤の配合は、上述したような観点から好ま
しくないので、これらを低減し、場合によっては全く配
合しないエポキシ樹脂封止材料の開発や、貯蔵安定性に
優れた潜在性触媒の開発が進んでいる。

【０００４】難燃剤を配合せずにエポキシ封止樹脂の難
燃性を確保するには、フィラーの含有量を高めなければ
ならない。そこで、流動性に優れたフィラー系の選定
や、低粘度の樹脂系の検討などが進められているもの
の、成型性の低下を招き実用化されているものは少なか
った。このようにエポキシ封止樹脂は、最近の要求に対
応しきれなくなりつつある。

【０００５】一方、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイ
ド）樹脂、液晶ポリマーなどの熱可塑性樹脂を半導体封
止材料として応用することが検討されている。これらの
熱可塑性樹脂は、貯蔵安定性や難燃性に優れているが粘
度が高いため、半導体素子を封止した場合には種々の問
題が引き起こされる。具体的には、ボンディングワイヤ
ーが大きく変形し、ベッド位置が変化するなどの現象が
発生してしまう。また熱可塑性樹脂は、インサートされ
た金属の４２アロイフレーム、Ｃｕフレームあるいは半
導体チップなどとの接着性が悪く、十分な耐湿信頼性を
有する半導体装置を製造することが困難であった。特
に、ＰＰＳ樹脂で封止を行なった場合、この樹脂自体が
高結晶性であるため延性に乏しく脆弱であり、半導体装
置を封止する樹脂組成物に望まれるような強度、靭性が
得られないという問題も抱えている。このような問題を
回避する目的で、低分子量、かつ低粘度のＰＰＳ樹脂に
フィラーを高充填した封止樹脂についての検討が行なわ
れている。かかる封止樹脂は分子量が小さので硬化後に
十分な強度を得ることができず、もろいため金型からの
エジェクト時にパッケージが壊れてしまう。さらに、接
着性を付与する目的で各種添加剤の検討も行なわれてい
るが、ＰＰＳ樹脂の特性である難燃性が損なわれてしま
うという問題があった。

【０００６】また、ＰＰＳ樹脂は、樹脂合成時に副反応
物としてイオン性不純物であるＮａやＣｌが副生する。
このような不純物が樹脂組成物中に残存していると、半
導体装置の信頼性に対して大きな問題となる。そこで、
イオン性不純物をさまざまな方法で洗浄、除去する方法
が試みられている。しかしながら、これらの方法により
イオン性不純物を除去した樹脂組成物は、リードフレー
ム等の金属との接着性に乏しく、樹脂とリードフレーム
との界面から浸入する水分によっても信頼性が低下して
しまう。これを改善するためには、リードフレームにカ
ップリング処理を施したり、エポキシ系接着剤を塗布し
たりする方法等が挙げられる。このように処理を施して
も、高温、高湿条件下では未だ満足な結果は得られてい
ない。また、プロセス、生産効率の簡素化という観点か
らも望ましいものではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、エポ
キシ封止樹脂は貯蔵安定性が悪いなど種々の問題を有し
ており、一方、貯蔵安定性や難燃性に優れたＰＰＳ樹脂
においては、良好な成形性と十分な強度とを兼ね備える
ことができなかった。

【０００８】そこで本発明は、成型性が良好であるとと
もに、他の部材との接着性にも優れ、硬化後には高い強
度を有し、しかも良好な貯蔵安定性や難燃性を備えたポ
リフェニレンサルファイド樹脂組成物を提供することを
目的とする。

【０００９】また本発明は、長期耐湿信頼性の高い樹脂
封止型半導体装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、およ
び無機質充填剤を含むポリフェニレンサルファイド樹脂
組成物において、チタニアウィスカーおよびホウ酸アル
ミニウムウィスカーの少なくとも一方のウィスカーを含
有することを特徴とするポリフェニレンサルファイド樹
脂組成物を提供する。

【００１１】また本発明は、（ａ）ポリフェニレンサル
ファイド樹脂と、（ｂ）無機質充填剤と、（ｃ）インデ
ンの重合体、フェノールアラルキル樹脂、およびノボラ
ック型フェノール樹脂から選択された少なくとも１種の
化合物とを含有するポリフェニレンサルファイド樹脂組
成物を提供する。

【００１２】さらに本発明は、ポリフェニレンサルファ
イド樹脂と、無機質充填剤とを含有し、前記ポリフェニ
レンサルファイド樹脂は非ニュートン指数ｎが１．１以
上である成分を含み、前記無機質充填剤は、平均粒径１
μｍ以下の微細成分を含み、この微細成分の含有量は、
無機質充填剤全体に対して５〜４０重量％であるポリフ
ェニレンサルファイド樹脂組成物を提供する。

【００１３】またさらに本発明は、第１および第２のポ
リフェニレンサルファイド樹脂の混合物からなるポリフ
ェニレンサルファイド樹脂混合物２０〜７０重量％と無
機質充填剤３０〜８０重量％とを含有し、前記第１のポ
リフェニレンサルファイド樹脂は、溶融粘度が１０〜１
５０ポイズの範囲内であり、前記第２のポリフェニレン
サルファイドは、溶融粘度が１５０〜５００ポイズの範
囲内で実質的に非架橋構造であり、前記ポリフェニレン
サルファイド樹脂混合物中における前記第１のポリフェ
ニレンサルファイド樹脂の配合量は１０〜８０重量％で
あり、前記第２のポリフェニレンサルファイド樹脂の配
合量は９０〜２０重量％であるポリフェニレンサルファ
イド樹脂組成物を提供する。

【００１４】また本発明は、半導体素子と、前記半導体
素子を封止する樹脂層とを具備し、前記樹脂層は、前述
の樹脂組成物の硬化物を用いることを特徴とする樹脂封
止型半導体装置が提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 （実施例Ｉ）本実施例においては、ポリフェニレンサル
ファイド樹脂および無機質充填材とともに特定のウィス
カーを配合することによって、リードフレームや半導体
素子との接着性を高めたポリフェニレンサルファイド樹
脂組成物について説明する。

【００１６】本実施例においては、ポリフェニレンサル
ファイド樹脂は、ｐ−ジクロルベンゼンと硫化ナトリウ
ムとの縮合反応により得られる化合物であればよく、下
記一般式（１）で表わされる化合物であって公知の製造
方法で合成される任意のものを使用することができる。

【００１７】

【化１】 上記一般式（１）中、ｎは１０以上の整数である。

【００１８】また、一般式（１）で表わされる構造鎖中
に、以下に示すような基が含まれていてもよい。

【００１９】

【化２】 ポリフェニレンサルファイド樹脂としては、具体的に
は、例えば東燃化学社製ＬＮ−０１Ｇ，ＬＶ−０１Ｇ，
ＬＮ−０２，ＬＮ−０３，ＬＮ−０４およびＬＣ−７な
どのリニア高分子型；Ｔ−１，Ｔ−３ＡＧ，Ｔ−４Ａ
Ｇ，Ｔ−７，Ｔ−３およびＴ−４などのセミリニア型；
Ｈ−１，Ｋ−２，Ｋ−３およびＫ−４などの架橋型およ
び架橋前駆体の樹脂が挙げられる。さらに、東レ製Ｍ−
３９１０，Ｌ−３３４０、呉羽製Ｗ−２０２、大日本イ
ンキ製ＥＸ−３１９２などを用いることもできる。これ
らの中でも、射出成型時における素子のボンディングワ
イヤの変形を防止するために低粘度タイプが特に好まし
く、具体的には、ＬＮ−０１Ｇ、ＬＶ−０１Ｇ、ＬＮ−
０２およびＨ−１などが挙げられる。また、本発明にお
いてかかるポリフェニレンサルファイド樹脂の分子量
は、５０００〜５００００程度であることが流動性、成
形性、機械特性の点から好ましい。

【００２０】本発明のポリフェニレンサルファイド樹脂
組成物を半導体封止用として用いる場合には、耐湿信頼
性の点から、Ｎａ，Ｃｌなどのイオン性不純物の含有量
が５００ｐｐｍ以下であることが望まれる。ポリフェニ
レンサルファイド樹脂中のイオン性不純物は、次のよう
な方法により除去して樹脂の高純度化を達成することが
できる。例えば、反応混合物のイオン交換水による水洗
から濾過する方法、熱イオン交換水を用いて水洗から濾
過する方法、およびオートクレーブを用いて強制的に不
純物を除去する方法などを用いることができる。

【００２１】上述したようなポリフェニレンサルファイ
ド樹脂の配合量は、本実施例の樹脂組成物中、２０重量
％以上７０重量％以下程度とすることが好ましい。２０
重量％未満では、ポリフェニレンサルファイドが有して
いる流動性等の効果を十分に得ることができないのみな
らず、ボンディングワイヤーの断線のおそれがある。一
方７０重量％を越えると、成形収縮、熱膨張率が大きく
なり、信頼性の低下を招く。

【００２２】本実施例に用いる無機質充填剤としては、
溶融シリカ、結晶性シリカ、ガラス、タルク、アルミ
ナ、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウ
ム、マグネシア、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミ
ニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、および雲
母などが挙げられる。これらのなかでも、低吸湿性で、
しかも低溶融粘度の組成物が得られることから、溶融シ
リカ、結晶性シリカが特に好ましい。また、無機質充填
剤の形状としては、破砕状、球状、亜球状、繊維状、燐
ペン状のものが使用できるが、特に球状、亜球状のもの
が好ましい。球状シリカを用いる場合には、薄型パッケ
ージへの充填性とボンディングワイヤーへのダメージを
考慮して、その平均粒径は３０μｍ以下であることが望
まれる。

【００２３】上述したような球状シリカは、単独で用い
てもよいが、平均粒径０．１〜５μｍの小粒径シリカ
と、平均粒径１０〜３０μｍの大粒径シリカとの粒径の
異なる２種類を組み合わせて用いた場合には、流動性が
向上するという利点が得られる。この際、大粒径シリカ
の配合量は、樹脂組成物に対して３０〜７０重量％程度
とし、小粒径シリカの配合量は、シリカの総量に対して
０．５〜３０重量％程度とすることが好ましい。

【００２４】また、補強効果を向上させるために繊維状
の無機質充填剤を使用してもよい。繊維状の充填剤とし
ては、チタニア、ホウ酸アルミニウム、炭化ケイ素、窒
化ケイ素、チタン酸カリウム、塩基性マグネシウム、酸
化亜鉛、グラファイト、マグネシア、硫酸カルシウム、
ホウ酸マグネシウム、二ホウ化チタン、α−アルミナ、
クリソタイル、ワラストナイトなどのウィスカー類；Ｅ
ガラス繊維、シリカアルミナ繊維、シリカガラス繊維な
どの非晶質繊維；チラノ繊維、炭化ケイ素繊維、ジルコ
ニア繊維、γ−アルミナ繊維、α−アルミナ繊維、ＰＡ
Ｎ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維などの結晶性繊維など
が挙げられる。繊維状充填剤としては、平均繊維径５μ
ｍ以下、最大繊維長５０μｍ以下のものが細部への充填
性が良好であり、ワイヤーに対するダメージも少ないの
で好ましい。

【００２５】上述したような無機質充填剤の配合量は、
樹脂組成物全体に対して８０重量％以下とすることが好
ましい。無機質充填剤の配合量が８０重量％を越えると
樹脂組成物の流動性が不十分となり、ワイヤー流れ、ベ
ッド移動、未充填などが引き起こされるおそれがある。
しかしながら、無機質充填剤の配合量が過剰に少ない場
合には、硬化物の熱膨張率が大きくなり、十分な耐熱衝
撃性を得られないおそれがある。このため、無機質充填
材は、樹脂組成物全体に対して３０重量％以上配合する
ことが望まれる。

【００２６】本実施例に用いられるチタニアウィスカー
は、チタン酸カリウムウィスカーに酸処理および脱カリ
ウム処理を施して得られたチタニアに対し、さらに熱処
理を施すことによって単斜晶チタニアウィスカーとして
製造することができる。単斜晶チタニアウィスカーは、
平均繊維長５μｍ以下、最大繊維長５０μｍ以下のもの
が好ましく、その繊維径は、５μｍ以下であることが好
ましい。これらの上限を越える寸法のウィスカーを配合
すると、加工性の低下、ボンディングワイヤーの断線の
おそれがある。なお、チタニアウィスカーとしては、平
均繊維長１μｍ以下、最大繊維長３０μｍ以下、繊維径
２μｍ以下のものがより好ましい。

【００２７】また、ホウ酸アルミニウムウィスカーとし
ては、一般式９Ａｌ₂ Ｏ₃ ・２Ｂ₂Ｏ₃ 、２Ａｌ₂ Ｏ₃
・２Ｂ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ ・２Ｂ₂ Ｏ₃ の３種類の化合
物が挙げられる。これらの化合物は、次のような方法で
合成することができる。例えば、Ａｌ₂ Ｏ₃ とＨ₃ ＢＯ
₃ またはＢ₂ Ｏ₃ とを混合し、高温（２１００℃以上）
で溶融混合した後、冷却し、繊維を成長させる溶融法に
より合成することができる。また、１０００〜１４００
℃の気体状態のＡｌＦ₃ とＢ₂ Ｏ₃ 中に水蒸気を通過さ
せ繊維成長させる気相法により合成してもよい。さら
に、内部フラックス法や外部フラックス法により合成す
ることもできる。内部フラックス法は、次のような方法
である。すなわち、単結晶を成長させる際、その反応温
度でＡｌ₂Ｏ₃ またはＡｌ₂ Ｏ₃ を発生する化合物を溶
融液状化させる。そして、結晶成長を促進するＢ
₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ などのフラックス成分を混合し
て１２００〜１４００℃で結晶成長を行なう。一方、外
部フラックス法は、次のような方法である。すなわち、
まず、Ａｌ₂ Ｏ₃ およびＢ₂ Ｏ₃ を発生する原料を１０
００℃以上で加熱し、ここにアルカリ金属の塩化物、硫
酸塩または炭酸塩を反応に関与しないフラックスとして
加える。次いで、この混合物を１０００〜１２００℃に
加熱して９Ａｌ₂ Ｏ₃ ・Ｂ₂ Ｏ₃ を成長させることによ
ってウィスカーを合成する。

【００２８】これらの方法のいずれにより製造されたウ
ィスカーを用いてもよい。ホウ酸アルミニウムウィスカ
ーは、特に平均繊維長５μｍ以下、最大繊維長５０μｍ
以下のものが好ましく、その繊維径は５μｍ以下である
ことが好ましい。これらの上限を越える寸法のウィスカ
ーを配合すると、加工性の低下、ボンディングワイヤー
の断線のおそれがある。なお、ホウ酸アルミニウムウィ
スカーとしては、平均繊維長１μｍ以下、最大繊維長３
０μｍ以下、繊維径２μｍ以下のものが特に好ましい。

【００２９】さらに、上述したような単斜晶チタニアウ
ィスカーやホウ酸アルミニウムウィスカーに対して、一
般に用いられている有機ケイ素系カップリング剤、Ｔｉ
系カップリング剤、Ａｌ系カップリング剤、Ｚｒ系カッ
プリング剤等により表面処理を施して用いると、得られ
る樹脂組成物の流動性や硬化後の強度を向上させること
ができる。

【００３０】本実施例の樹脂組成物において、チタニア
ウィスカーおよび／またはホウ酸アルミニウムウィスカ
ーの配合量は、前述の無機質充填剤に対して５０重量％
以下とすることが好ましい。５０重量％を越えると、樹
脂組成物の粘度が上昇し、成形性の低下、ボンディング
ワイヤーの断線のおそれがある。しかしながら、チタニ
アウィスカーの配合量が少なすぎる場合には、その効果
を十分に発揮させることができないので、前述の無機質
充填剤に対して５重量％以上の割合で配合することが望
まれる。

【００３１】また本実施例においては、樹脂組成物の弾
性率を低下させる目的で、耐熱性熱可塑性樹脂、耐熱性
ゴムなどを添加してもよい。耐熱性熱可塑性樹脂として
は、例えば、ポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹
脂、フェノキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコーン樹脂、シ
リコーンゴム、およびフッ素ゴムなどが挙げられる。さ
らに、各種プラスチック粉末、各種エンジニアリングプ
ラスチック粉末などを添加して、樹脂組成物に低応力性
を付与することも可能である。低応力を付与する成分の
最大粒子サイズは、１００μｍ以下であることが好まし
く、５０μｍ以下がより好ましい。ポリフェニレンサル
ファイド樹脂組成物中の耐熱性熱可塑性樹脂、耐熱ゴム
成分等の粒子サイズが大きい場合には、樹脂封止の際、
半導体素子およびボンディングワイヤーにダメージを与
え、信頼性を著しく低下させるおそれがある。

【００３２】さらに、目的に応じて、本実施例の樹脂組
成物には種々の添加剤を配合することができる。例え
ば、金型との離型性を向上させるための耐熱ワックス等
の離型剤や、樹脂層と半導体素子またはリードフレーム
との接着性を向上させるための接着性付与剤、カップリ
ング剤、酸化防止剤、熱安定剤、腐食防止剤、紫外線防
止剤、結晶核剤、流動性付与剤、およびバリ止め剤等が
挙げられる。これらの成分の配合量は、本発明のポリフ
ェニレンサルファイド樹脂組成物の特性を損なわない範
囲で適宜決定することができる。

【００３３】本発明のポリフェニレンサルファイド樹脂
組成物は、例えば無機質充填剤をヘンシェルミキサーで
混合しながらカップリング剤を処理し、樹脂成分と混合
した後、押し出し機などの加工機で溶融混合からペレタ
イザーなどを用いてペレット化させることにより製造す
ることができる。

【００３４】本発明のポリフェニレンサルファイド樹脂
組成物を用いて半導体素子を封止するに当たっては、イ
ンジェクション成形、圧縮成形、トランスファ成形、注
型等の任意の成形方法を使用することができる。また、
樹脂シートを作製して所定のサイズにカットした後、半
導体素子の上下から圧着する成形方法等にも適用可能で
あり、フリップチップ等の表面実装に適用してもよい。

【００３５】さらに本発明のポリフェニレンサルファイ
ド樹脂組成物は、上述したように半導体素子の封止に用
いるのみならず、精密電子部品、精密電気部品、自動車
部品、摺動部材、耐熱積層板、マウント剤、注型材料の
他、耐熱接着剤や耐熱塗料として使用することもでき
る。

【００３６】本実施例のポリフェニレンサルファイド樹
脂組成物は、チタニアウィスカーおよびホウ酸アルミニ
ウムウィスカーの少なくとも一方のウィスカーが配合さ
れているので、従来のポリフェニレンサルファイド樹脂
組成物に比べて樹脂組成物の粘度が低く、機械的特性も
優れており、他の部材との接着性も良好である。しか
も、ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物の特性であ
る貯蔵安定性や難燃性は何等損なわれることはない。

【００３７】このため、本実施例の樹脂組成物を用いて
半導体素子の封止を行なった場合には、半導体素子のボ
ンディングワイヤーの変形もなく、リードフレームや半
導体素子との接着性に優れ、高温高湿条件での吸湿量を
低く抑えることができる。加えて、低粘度ゆえに成形時
間は短縮され、有害なハロゲン化合物や三酸化アンチモ
ンを配合することなく難燃化を達成することができる。
したがって、本実施例のポリフェニレンサルファイド樹
脂組成物を用いて半導体素子を封止することにより、長
期にわたって良好な信頼性を有する樹脂封止型半導体装
置を製造することができる。

【００３８】以下、本発明の実施例および比較例を示し
て、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら
に限定されるものではない。 （実施例Ｉ−１）下記表１および２に示す処方にしたが
って、充填剤成分と樹脂成分とをそれぞれ配合し、ヘン
シェルミキサー中に充填剤成分を仕込み、回転数４００
０ｒｐｍで混合させながら、充填剤にカップリング処理
を施した。次いで、ポリフェニレンサルファイド樹脂成
分を添加してさらに混合を行なうことにより、均一なポ
リフェニレンサルファイド樹脂組成物の粉体を得て、そ
れぞれ実施例（１〜８）、比較例（１〜３）および参考
例とした。

【００３９】各粉体を、二軸押し出し機により２８０℃
〜３１０℃の混練り温度のもと、ダイス６穴を用いて試
作した。混練りされた吐出樹脂を水冷し、ペレタイザー
を用いて所定のサイズにカットして樹脂ペレットを作製
した。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】 表１および２中の数値は、各成分の配合量を重量％で示
したものである。

【００４２】ここで、表に示した略号は、それぞれ以下
のポリフェニルサルファイド樹脂を示す。

【００４３】 ＰＰＳ−１ ：リニア高分子型 ＬＮ−０１（東燃化学
社製） ＰＰＳ−２ ：架橋型前駆体高分子型 Ｈ−１（東燃化
学社製） ＰＰＳ−３ ：セミリニア高分子型 ＬＪ−０３（東燃
化学社製） ＰＰＳ−４ ：Ｍ−３９１０（東レ製） ＰＰＳ−５ ：Ｍ−３３４０（東レ製） ＰＰＳ−Ａ ：リニアー高分子型：低粘度タイプ これらのポリフェニレンサルファイド樹脂中のＮａ⁺ イ
オンおよびＣｌ^- イオン濃度を下記表３にまとめる。

【００４４】

【表３】 表３に示すように、参考例の樹脂組成物に配合したポリ
フェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ−Ａ）は、イオン
性不純物の濃度が極めて高いものである。

【００４５】なお、実施例（１〜８）の樹脂組成物に配
合したチタニアウィスカーＡ〜Ｃは、いずれも繊維径
０．１〜１μｍ、繊維長１０〜２０μｍであり、これら
のうちＢおよびＣには、それぞれエポキシシラン系表面
処理およびアミノシラン系表面処理を施した。

【００４６】一方、比較例の樹脂組成物に配合したウィ
スカーの寸法は、それぞれ以下のとおりである。

【００４７】チタン酸カリウムウィスカー：繊維径０．
４μｍ、繊維長１０〜２０μｍ 炭化ケイ素ウィスカー：繊維径５．０μｍ、繊維長５〜
２００μｍ Ｅガラス繊維 ：繊維径１０μｍ、繊維長６０μｍ 上述のようにして得られた各ペレットを１５０℃で２０
時間乾燥した後、ＤＩＰ１４ｐｉｎ金型に搭載されたス
クリュウプリプラ方式縦型射出成型機により、図１に示
すようなテスト用素子（２ｍｍ□チップ）を樹脂封止し
た。成形は、溶融温度３１０℃、金型温度１７０℃で射
出圧５００ｋｇ／ｃｍ² 、加圧時間２０秒の条件で行な
った。また、各種試験片が成形できる金型を用いて、同
一の成形条件で成形体を作製した。なお、図１におい
て、２はリードフレーム、７はつりピン部、８はダイバ
ー部を示している。

【００４８】ここで用いたテスト用素子の封止前の断面
図を図２に示し、封止後に得られたパッケージの概略を
図３に示す。図２に示すように、ダイパッド５上にマウ
ント剤４を介して半導体チップ３が実装されており、こ
の半導体チップ３とリードフレーム２とは、ボンディン
グワイヤ６により接続されている。このような素子を各
樹脂組成物で封止した後、リードカットによりリードフ
レーム２をカットし、かつ曲げ加工を施すことにより図
３に示すようなパッケージ１を製造した。

【００４９】得られた素子の不良をチェックした後、ま
ず、以下のようにして成形体の外観、金型汚れおよびパ
ッケージの充填性を調べた。成形体の外観は、パッケー
ジ表面の顕微鏡観察によりヒケ、外部巣の有無を観察す
ることにより評価し、金型汚れは、同一金型において同
一品の成型を１００ショット行ない、その後の金型表面
を観察し判定した。また、パッケージの充填性は、パッ
ケージの顕微鏡観察により未充填の有無を観察した。

【００５０】また、前述と同様のパッケージにおける樹
脂層とリードフレームとの接着性を次のようにして調べ
た。具体的には、プレッシャクッカーにレッドインクを
収容し、２．５ａｔｍ雰囲気で処理した後、パッケージ
内部のつりピン部７におけるインク侵入距離を測定し
た。なお、工程は次の通りである。

【００５１】 １）プレッシャクッカー（レッドインク）テスト ２）水洗浄 ３）水分拭き取り ４）リードフレーム−樹脂層の層間破壊 ５）顕微鏡観察 さらに、実施例、比較例および参考例のポリフェニレン
サルファイド樹脂組成物について、以下のような手段に
より一般特性を調べた。 ガラス転移点 ：セイコー電子製ＴＭＡ 熱膨張率 ：セイコー電子製ＴＭＡ 曲げ強度および弾性率 ：ＪＩＳ Ｋ−６９１１ 吸水率（85℃85％ 168時間）：ＴＡＢＡＩ製高温恒湿槽 得られた結果を、成形性の評価とともに下記表４にまと
める。

【００５２】さらに、実施例（１〜８）、比較例（１〜
３）および参考例の樹脂組成物を用いて封止したパッケ
ージに対して、Ｘ線撮影を行なうことによりワイヤー流
れを観察してボンディングワイヤの変形を調べ、２０個
のサンプルについて−６５℃、室温、１５０℃を１サイ
クルとする冷熱サイクルを５０〜４００回サイクル繰り
返してデバイスの動作特性チェックにより不良発生率を
調べた。

【００５３】また、プレッシャクッカーにより耐湿性を
評価した。具体的には、各パッケージを１２７℃、２．
５気圧の飽和水蒸気中に所定時間放置し、各時間経過毎
の不良（リーク不良、オープン不良）発生率を調べ、耐
湿性を評価した。

【００５４】各信頼性テストの結果を、下記表５にまと
める。

【００５５】

【表４】 表４中、“○”は、成型体の外観、金型汚れ、およびパ
ッケージの充填性について、それぞれ次の結果を示す。

【００５６】 成形体の外観：連続１００ショットで外観良好であった 金型汚れ：連続１００ショット後、金型汚れ無し パッケージの充填性：１００ショット成形で未充填の発
生無し

【００５７】

【表５】 上述の表４の結果から、本発明（実施例１〜８）、比較
例および参考例のいずれの樹脂組成物も、成形性は良好
であることがわかる。しかしながら、一般特性には、チ
タニアウィスカーを配合した本発明の樹脂組成物の効果
が明確に現れている。すなわち、比較例の樹脂組成物を
用いて半導体素子を封止した場合には、リードフレーム
や半導体素子に対する樹脂層の接着力が極めて弱く、つ
りピン侵入距離は最大で５．５ｍｍにも及んでいる。こ
れに対し、本発明の樹脂組成物は優れた接着力を有して
おり、つりピン侵入距離はほとんどの場合０．３ｍｍ以
下である。また、曲げ強度等についても、本発明の樹脂
組成物は、一般的に向上が認められる。

【００５８】さらに、本発明の樹脂組成物は高流動性、
すなわち、低粘度であるため、表５に示されるようにボ
ンディングワイヤの変形は最小で１．６％であり、冷熱
サイクルテストや耐湿信頼性試験に供した際も、不良は
ほとんど発生しない。これに対し、比較例の樹脂組成物
では、ボンディングワイヤの変形は２０．５％にも及ん
でおり、冷熱サイクルテストでは、４００サイクルでサ
ンプルの半数程度が不良となっている。また、耐湿信頼
性試験についても、５００時間でほぼ半数のサンプルが
不良となっている。これらの結果から、チタニアウィス
カーを配合しない樹脂で封止した半導体装置は、信頼性
が乏しいことがわかる。

【００５９】なお、イオン性不純物の含有量が高いポリ
フェニレンサルファイド樹脂を用いた樹脂組成物を、参
考例の結果として示している。

【００６０】上述の例では、本実施例の樹脂組成物を用
いてＤＩＰ型のパッケージを作製したが、これに限定さ
れるものではなく、フリップチップ、ＢＧＡ（ボールグ
リッドアレイ）等の表面実装に本発明の樹脂組成物を応
用することもできる。

【００６１】ここで、本発明の樹脂封止型半導体装置の
他の例を表わす断面図を、図４に示す。図４に示す樹脂
封止型半導体装置１０においては、半導体素子１２は、
バンプ１３を介して基板１１上に実装されており、半導
体素子１２と基板１１との間隙、および半導体素子の周
囲は、本発明の樹脂組成物を硬化させてなる樹脂層１４
により封止されている。かかる樹脂封止型半導体装置１
０は、例えば、射出成形法、加熱含浸法、シートを用い
た加圧加熱成形法などにより製造することができる。 （実施例Ｉ−２）下記表６および７に示す処方にしたが
って、充填剤成分と樹脂成分とをそれぞれ配合しヘンシ
ェルミキサー中に充填剤成分を仕込み、回転数５０００
ｒｐｍで混合させながら、充填剤にカップリング処理を
施した。次いで、ポリフェニレンサルファイド樹脂成分
を添加してさらに混合を行なうことにより、均一なポリ
フェニレンサルファイド樹脂組成物の粉体を得て、それ
ぞれ実施例（９〜１５）、比較例（４〜６）とした。

【００６２】各粉体を、二軸押し出し機により２８０℃
〜３１０℃の混練り温度のもと、ダイス６穴を用いて試
作した。混練りされた吐出樹脂を水冷し、ペレタイザー
を用いて所定のサイズにカットして樹脂ペレットを作製
した。

【００６３】

【表６】

【００６４】

【表７】 表６および７中の数値は、各成分の配合量を重量％で示
したものである。

【００６５】ここで、表に示した略号は、それぞれ以下
のポリフェニレンサルファイド樹脂を示す。

【００６６】 ＰＰＳ−６ ：リニア高分子型 ＬＮ−０１Ｇ （東燃
化学社製） ＰＰＳ−７ ：リニア高分子型 ＬＮ−０２Ｇ （東燃
化学社製） ＰＰＳ−８ ：分岐高分子型 ＬＶ−０１（東燃化学社
製） ＰＰＳ−９ ：リニア高分子型 ＬＪ−０３Ｇ（東燃化
学社製） ＰＰＳ−Ａ ：リニア高分子型 低粘度タイプ これらのポリフェニレンサルファイド樹脂中のＮａ⁺ イ
オンおよびＣｌ^- イオン濃度を下記表８にまとめる。

【００６７】

【表８】 表８に示すように、比較例の樹脂組成物に配合したポリ
フェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ−Ｂ）は、イオン
性不純物の濃度が極めて高いものである。

【００６８】なお、実施例（９〜１５）の樹脂組成物に
配合したホウ酸アルミニウムウィスカー（Ａ〜Ｃ）は、
いずれも繊維径０．５〜１０μｍ、繊維長１〜３０μｍ
である。

【００６９】上述のようにして得られた各ペレットを１
５０℃で２０時間乾燥した後、ＤＩＰ１４ｐｉｎ金型に
搭載されたプリペラ方式縦型射出成型機により、図１に
示したようなテスト用素子（２ｍｍ□チップ）を樹脂封
止した。成形は、溶融温度３１０℃、金型温度１７０℃
で射出圧４００ｋｇ／ｃｍ² の条件で行なった。なお、
加圧時間は、下記表９および１０に示すとおりとした。
また、各種試験片が成形できる金型を用いて、同一の成
形条件で成形体を作製した。

【００７０】得られた素子の不良をチェックした後、ま
ず、以下のようにして成形体の外観、金型汚れおよびパ
ッケージの充填性を調べた。成形体の外観は、パッケー
ジ表面の顕微鏡観察によりヒケ、外部巣の有無を観察す
ることにより評価し、金型汚れは、同一金型において同
一品の成型を５０ショット行ない、その後の金型表面を
観察し判定した。また、パッケージの充填性は、パッケ
ージの顕微鏡観察により未充填の有無を観察した。

【００７１】本実施例においては、加圧成形時間は、次
のような条件を満たす時間とした。具体的には、金型か
らの離型が問題なく、連続成形可能な時間を加圧成形時
間とした。樹脂層とＣｕフレームとの接着性は、Ｃｕ製
リードフレーム金属基材表面に２ｍｍ□成形体を形成
し、専断接着強度を測定することにより求めた。

【００７２】また、前述の実施例（Ｉ−１）と同様の手
法により、レッドインクテストを行なって、ツリピン部
のインクの侵入距離を測定した。

【００７３】さらに、各樹脂組成物のガラス転移温度、
熱膨張率、曲げ強度および弾性率、吸水率について、実
施例（Ｉ−１）と同様の手段で調べるとともに、溶融粘
度を、シマズ製作所製高化式フローテスターを用いて、
３０ｋｇｆ荷重のもとで測定した。

【００７４】得られた結果を、成形性の評価とともに下
記表９および１０にまとめる。

【００７５】

【表９】

【００７６】

【表１０】 表９および１０中、“○”は、成型体の外観、金型汚
れ、およびパッケージの充填性について、それぞれ次の
結果を示す。

【００７７】 成形体の外観：連続５０ショットで外観良好であった 金型汚れ：連続５０ショット後、金型汚れ無し パッケージの充填性：５０ショット成形で未充填の発生
無し さらに、実施例（９〜１５）、比較例（４〜６）の樹脂
組成物を用いて封止したパッケージに対して、Ｘ線撮影
を行なうことによりワイヤー流れを観察してボンディン
グワイヤの変形を調べ、２０個のサンプルについて−６
５℃、室温、１５０℃を１サイクルとする冷熱サイクル
を２０〜５００回サイクル繰り返してデバイスの動作特
性チェックにより不良発生率を調べた。

【００７８】また、プレッシャクッカーにより耐湿性を
評価した。具体的には、各パッケージを１２７℃、２．
５気圧の飽和水蒸気中に所定時間放置し、各時間経過毎
の不良（リーク不良、オープン不良）発生率を調べ、耐
湿性を評価した。

【００７９】各信頼性テストの結果を、下記表１１およ
び１２にまとめる。

【００８０】

【表１１】

【００８１】

【表１２】 表９および１０の結果から、本発明（実施例９〜１
５）、および比較例（４〜６）の樹脂組成物は、いずれ
も成形性は良好であることがわかる。しかしながら、一
般特性には、ホウ酸アルミニウムウィスカーを配合した
本発明の樹脂組成物の効果が明確に現れている。すなわ
ち、比較例の樹脂組成物を用いて半導体装置を封止した
場合には、リードフレームや半導体素子に対する樹脂層
の接着力が極めて弱く、つりピン侵入距離は最大で７．
２ｍｍにも及んでいるのに対し、本発明の樹脂組成物は
優れた接着力を有しており、つりピン侵入距離は０ｍｍ
である。また、曲げ強度等についても、本発明の樹脂組
成物は、一般的に向上が認められる。

【００８２】さらに、表１１および１２に示されるよう
に、本発明の樹脂組成物で封止した際には、ボンディン
グワイヤーの変形が少なく、冷熱サイクルテストや耐湿
信頼性試験に供した際も、不良はほとんど発生しない。
これに対して、比較例の樹脂組成物では、ボンディング
ワイヤの変形は８．４％にも及んでおり、冷熱サイクル
テストでは、２００サイクルで全てのサンプルが不良と
なっているものもある。また、耐湿信頼性試験について
も、５００時間では確実に不良が発生している。これら
の結果から、ホウ酸アルミニウムウィスカーを配合しな
い樹脂組成物で封止した半導体装置は、信頼性が乏しい
ことがわかる。 （実施例II）本実施例では、ポリフェニレンサルファイ
ド樹脂および無機質充填材とともに特定の化合物を配合
することにより、リードフレームや半導体素子との接着
性を高めたポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を説
明する。

【００８３】本実施例で用いられるポリフェニレンサル
ファイド（ＰＰＳ）樹脂は、下記一般式（２）で表わさ
れる繰り返し単位を有する熱可塑性樹脂であり、大きく
分けてリニア型と架橋型とがある。リニア型は、一般式
（２）で表わされる繰り返し単位が鎖状に連なった構造
を有するものである。

【００８４】

【化３】 一方、架橋型は、例えば、一般によく知られているジハ
ロベンゼンとアルカリ金属重硫化物とを極性溶媒中で触
媒下重合させた重合体を酸素雰囲気下で加熱することに
より架橋させて高重合度化したものである。より具体的
には、下記一般式（３）、（４）で表わされる構造をと
る。

【００８５】

【化４】 本実施例において用いられるＰＰＳ樹脂は、上記一般式
（２）〜（４）のいずれを用いてもよい。さらに、例え
ばメタ結合、エーテル結合、および置換フェニルサルフ
ァイド結合等のその他の結合を構造中に含んでいてもよ
い。構造中に含み得る単位としては、具体的には、下記
一般式（５）〜（１３）で表わされる構造単位が挙げら
れる。ただし、このような構造単位の割合は、重合体中
の繰り返し単位内に３０モル％未満とすることが望まれ
る。このような繰り返し単位の割合が３０モル％以上と
なると、重合体の結晶性に影響を及ぼし、耐熱性の低下
を招くために好ましくない。

【００８６】

【化５】

【００８７】

【化６】 ここで、式中、Ｒ、Ｒ¹ 、Ｒ² はそれぞれ独立にアルキ
ル基、ニトロ基、カルボン酸基、アミノ基、カルボン酸
の金属塩基、アルコキシ基を示す。

【００８８】なお、リニア型のＰＰＳ樹脂は、例えば下
記化学式で表わされるように、ｐ−ジクロロベンゼンと
硫化ナトリウムとを縮合反応させることによって合成す
ることができる。

【００８９】

【化７】 式中、ｎは１０以上の整数である。

【００９０】これらのＰＰＳ樹脂は低吸湿性、低誘電率
であるためリードフレーム等の金属との密着性が向上
し、半導体装置の封止用として好適である。

【００９１】なお、本実施例においては、ＰＰＳ樹脂と
して前述の（実施例Ｉ）において説明したようなものを
用いることもできる。

【００９２】本実施例の樹脂組成物においては、樹脂強
度、耐衝撃性等の機械的強度を向上させる観点から、無
機質充填剤を添加することが好ましい。

【００９３】無機質充填剤の具体例としては、溶融シリ
カ粉末、結晶性シリカ粉末、ガラス繊維、タルク、アル
ミナ粉末、窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、ケ
イ酸カルシウム粉末、炭酸カルシウム粉末、硫酸バリウ
ム粉末、およびマグネシア粉末等が挙げられる。

【００９４】これらのうちでは、溶融シリカ粉末や結晶
性シリカ粉末およびガラス繊維を単独もしくは混合させ
て用いたものが、耐湿性、半導体装置の封止を用途にし
た場合の信頼性の観点から最も好ましい。シリカ粉末を
用いる際には、粉砕状、球状、微細状のものを適宜組み
合わせて用いる。

【００９５】またＰＰＳ樹脂に対する無機質充填剤の添
加量は、ＰＰＳ樹脂１００重量部に対して２５〜５５０
重量部が好ましく、より好ましくは１５０〜４００重量
部である。２５重量部未満では低粘度のＰＰＳ樹脂を用
いたとき成形性が悪化し、また耐熱性や耐衝撃性につい
ても十分な特性を得ることができない。一方５５０重量
部を越えると無機質充填剤を樹脂で十分にぬらすことが
できないため、溶融粘度が著しく上昇し、ワイヤ変形や
断線を招いてしまう。

【００９６】さらに、耐湿性をより向上させるために無
機質充填剤の表面処理を行うことが好ましい。この場
合、通常の表面処理に用いられるようなシランカップリ
ング剤であればいかなるものでも用いることができ、具
体的にはエポキシシラン、アミノシラン、メルカプトシ
ラン、アクリルシラン等が挙げられる。

【００９７】シランカップリング剤の添加量は無機質充
填剤１００重量部に対して０．０２〜１０重量部が好ま
しい。０．０２重量部未満だと強度向上などのカップリ
ング効果が得られず、また１０重量部を越えると耐湿
性、信頼性の悪化を招き、好ましくない。

【００９８】次に、本実施例の樹脂組成物に（ｃ）成分
として配合される化合物について詳細に説明する。
（ｃ）成分の化合物は、接着性を付与する作用を有する
ものであり、インデンの重合体、フェノールアラルキル
樹脂およびノボラック型フェノール樹脂から選択された
少なくとも１種の化合物を用いることができる。

【００９９】インデンの重合体は、インデンの単独重合
体または共重合体である。共重合体の場合には、インデ
ン単量体のモル数をＩ、インデンと共重合する単量体の
モル数をＳとしたときに、Ｉ／Ｓ≧１．５であることが
密着性の向上という観点から好ましい。Ｉ／Ｓ≧１．５
であれば、インデン類特有の粘着性が発現しやすくなる
ため密着性が向上するが、Ｉ／Ｓが１．５未満だとこの
効果を十分に得ることが困難となる。

【０１００】ここで、インデンと共重合する単量体とし
てはスチレン、ビニルナフタレンおよびビニルビフェニ
ル等のビニル芳香族系の単量体が耐湿性の観点から好ま
しい。

【０１０１】これらの重合体は、フリーデルクラフト型
触媒等を用いたカチオン重合や、２５０℃以上の高温に
よる熱重合法等によって生成することができる。こうし
て得られたインデン重合体は、ＰＰＳ樹脂と同様に低吸
湿性、低誘電率である。したがって、ＰＰＳ樹脂にイン
デンの重合体を添加すると吸湿性がさらに低下し、誘電
率もさらに低下する。これに起因して樹脂層とリードフ
レーム等の金属との密着性が向上する。またこのような
樹脂は、成形温度での溶融粘度も低下する。すなわち流
動性が高くなるので、無機質充填剤を高充填することが
可能となり、樹脂強度、耐衝撃性が向上する。さらに寸
法安定性も向上し、低分子量のＰＰＳ樹脂を用いたとき
の成形体のヒケ防止等に特に有効である。

【０１０２】また、ＰＰＳ樹脂に対するインデンの重合
体の添加量は、ＰＰＳ樹脂１００重量部に対して５〜１
００重量部であることが好ましい。添加量が５重量部未
満であるとインデンの重合体が成形体表面にほとんど現
れないため密着性が低下して、その結果、半導体装置の
信頼性が低下してしまい好ましくない。また添加量が１
００重量部を越えるとインデンの重合体の分解が激しく
なるため、樹脂組成物の耐熱性が低下してしまい、これ
も好ましくない。

【０１０３】本実施例の樹脂組成物に（ｃ）成分として
配合され得るフェノールアラルキル樹脂は、アラルキル
エーテルとフェノールとをフリーデルクラフツ触媒で反
応させた樹脂であり、フリーデルクラフツ樹脂とも称さ
れる。このような樹脂としては、例えば、α，α’−ジ
メトキシ−ｐ−キシレンとフェノールとの縮合重合化合
物がよく知られている（プラスチックス３４巻、２号、
８５ページ）。より具体的には、ＸＬ−２２５，ＸＬ−
２２５Ｌ、ＸＬ−２２５ＬＬ、ＸＬ−２２５３Ｌ、ＸＬ
−２２５４Ｌ（いずれも三井東圧化学（株）製）、ＭＥ
Ｈ−７８００Ｌ、７８００ＬＬ（いずれも明和化成
（株）製）などが挙げられる。

【０１０４】また、ノボラック型フェノール樹脂として
は、一分子中にフェノール性水酸基を２個以上有するも
のであれば、任意の化合物を用いることができる。例え
ば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック
樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノ
ニルフェノールノボラック樹脂、シクロペンタジエンフ
ェノールノボラック樹脂、およびナフタレン型ノボラッ
ク樹脂などが挙げられる。また、これらのフェノールノ
ボラック樹脂に、アリル基、アクリル基、ビニル基また
はメルカプト基などの反応性の基が結合していてもよ
い。さらに、吸水量の増加を抑える目的で、ビフェニル
型フェノール樹脂ＭＥＨ−７８５０、ＭＥＨ−７８５
１，ＭＥＨ−７８６０（明和化成（株）製）なども使用
することができる。

【０１０５】上述したようなフェノールアラルキル樹脂
やノボラック型フェノール樹脂の配合量は、ＰＰＳ樹脂
１００重量部に対して０．１〜２０重量部であることが
好ましい。配合量が０．１重量部未満の場合には、十分
な効果を得ることが困難となり、一方、２０重量部を越
えると、耐水性が悪くなり、耐湿信頼性の悪化を招き、
望まれる機械的強度が出なくなるおそれがある。

【０１０６】この他、本実施例の樹脂組成物には必要に
応じて、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸
やその金属塩、酸アミド類、エステル類、パラフィン類
等の離型剤；カーボンブラック、二酸化チタン等の顔
料；および変性剤としてシリコーンオイル、シリコーン
ゲル、シリコーンゴム、各種プラスチック粉末、各種エ
ンジニアリングプラスチック粉末、ＡＢＳ樹脂やＭＢＳ
樹脂の粉末等を適宜添加してもよい。

【０１０７】本実施例の樹脂組成物は、前述した各成分
を加熱ロール、ニーダーあるいは押し出し機によって溶
融混練したり、微粉砕可能な特殊混合機によって混合し
たり、これらの各方法の適当な組み合わせで調製するこ
とができる。樹脂組成物の調製に当たっては、各成分を
混合機によりドライブレンド後、ＰＰＳ樹脂と無機質充
填剤とを押し出し機で溶融混合し、ペレタイズする方法
が最も一般的である。

【０１０８】上述のようにして調製された樹脂組成物
は、樹脂と無機質充填剤とからなる一般的な用途、すな
わち電気、電子部品の封止材、ギア、ベアリング等の機
械部品の構造材、各種ハウジング材等に広く適用可能で
ある。

【０１０９】一方、本実施例の樹脂封止型半導体装置
は、上記樹脂組成物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。樹脂封止の一般的
な方法は低圧トランスファ成形であるが、インジェクシ
ョン成形、圧縮成形、注型等による封止も可能である。

【０１１０】（実施例II−１）下記表１３に示す処方に
したがって各成分を配合して、実施例（１６〜１９）、
比較例（７〜９）の樹脂組成物を調製した。

【０１１１】

【表１３】 表中の数値は重量部を示す。

【０１１２】ここで、用いた成分は以下のとおりであ
る。 ポリフェニレンサルファイド樹脂：（溶融粘度１０Ｐａ
・Ｓ、東レ社製） 無機質充填剤： 充填剤Ａ１（溶融シリカ粉末S-CO、平均粒径22μｍ、マ
イクロン社製） 充填剤Ｂ１（ガラス繊維ＲＥＶＸ−2008、13μｍ径、平
均長50〜60μｍ日本板硝子社製）、 インデン樹脂Ａ（インデン単独重合体、軟化点１４４
℃） インデン樹脂Ｂ（インデン−スチレン共重合体Ｉ−１２
０、軟化点１２０℃Ｉ／Ｓ＝４．２，新日鐵化学社製） 表面処理剤（シランカップリング剤Ａ−１８７、日本ユ
ニカー社製） なお、インデン単独重合体は、十分に精製したインデン
を、ＴｉＣｌ₃ Ｂｕを触媒として用いて重合した後、メ
タノール洗浄を数回繰り返し行なって調製した。

【０１１３】樹脂組成物の調製に当たっては、まず、ヘ
ンシェルミキサー中において溶融シリカ粉末をシランカ
ップリング剤を用いて表面処理し、次いで、他の成分も
ミキサー中で混合した。その後、２８０〜３３０℃の二
軸押し出し機で溶融混練し、ペレット化した。得られた
ペレットを樹脂温度３３０℃、金型温度１５０℃に設定
した射出成形機（ＩＳ−１００ＦＢ、東芝機械社製）に
て三点曲げ強度用のテストピース、および１４ｐｉｎ
ＤＩＰ構造のテスト用半導体素子を封止成形した。

【０１１４】ここで図５に、実施例の樹脂組成物によっ
てテスト用素子を封止した樹脂封止型半導体装置の概略
図を示す。図５において、２１はテスト用素子のチッ
プ、２２はテスト用素子のリードフレームであり、チッ
プ２１とリードフレーム２２とが樹脂組成物２３によっ
て封止されている。また、図中のＡ〜Ｅについては後述
する。

【０１１５】一方、実施例に対する比較例（７〜９）と
して、表１３に示すような配合割合で、インデン樹脂を
添加しない樹脂組成物を、実施例と同様にして調製して
ペレット化した。これらのうち比較例７は実施例と同様
に封止成形を行ない、比較例８，９はエポキシ系接着剤
（エピコート１９１，油化シェルエポキシ社製）を予め
塗布したリードフレームを用いて封止した。

【０１１６】これらの封止したものを用いて、以下に示
す試験を行った。 （１）溶融粘度 高化式フローテスター（ダイス、穴径１．０ｍｍ、穴長
２．０ｍｍ）により３１０℃、１０ｋｇ荷重の条件下で
溶融粘度を測定した。 （２）成形収縮性 曲げ強度試験用のテストピースの長さ方向の成形収縮率
をノギスにより測定した。 （３）成形物ヒケ 成形物表面の平面部分に光を当て、その反射によって成
形物表面のヒケを目視判定した。 （４）密着性試験 テスト用素子を蛍光液（ＮＥＯＧＬＯ、Ｆ−４Ａ−Ｅ、
栄進化学社製）に室温で真空中１０分間処理した後、リ
ードフレーム界面からの蛍光液の侵入度を、偏光顕微鏡
を観察することによって測定した。さらにテスト用素子
を冷熱サイクル（ＴＣＴ）試験機（−６５〜１５０℃）
にかけて熱衝撃を与え、これを１００サイクル繰り返し
た後の素子についても同様に蛍光液の侵入度を観察し
た。 （５）ワイヤ変形 封止したテスト用素子のワイヤ変形量を、Ｘ線撮影装置
を用いて観察した。 （６）冷熱サイクル試験 封止したテスト用素子をＴＣＴ試験機（−６５〜１５０
℃）にかけて熱衝撃を与え、１００サイクル繰り返した
後の素子の不良発生率を調べた。

【０１１７】これらの試験を行った結果を下記表１４に
まとめて示す。なお、ヒケについては、表面にヒケのな
いものが○、ヒケの多いものが×である。また蛍光液の
侵入度は、図５のＡ〜Ｅを用いて蛍光液がどの程度侵入
したかを示している。さらにワイヤ変形量については、
変形率を用い、変形率が１０％未満が二重丸、変形率１
０％以上２０％未満が○、変形率２０％以上が△、断線
が×で示してある。

【０１１８】

【表１４】 表１４に示されるように、実施例（１６〜１９）の樹脂
組成物は、比較例（７〜９）に比べて溶融粘度が低く流
動性に優れ、曲げ強度が強く機械的特性にも優れてい
る。さらに、成形収縮性が小さくヒケもなく寸法安定性
がよい。また、蛍光液の侵入度が小さくリードフレーム
との密着性に優れており、熱衝撃にも強く、ワイヤの断
線、変形がない。このように、本実施例の樹脂組成物
は、総合的にみて比較例より優れていることがわかる。

【０１１９】（実施例II−２）下記表１５および１６に
示す処方にしたがって、充填剤成分と樹脂成分とをそれ
ぞれ配合し、ヘンシェルミキサー中に充填剤成分を仕込
み、回転数４０００ｒｐｍで混合させながら、充填剤に
カップリング処理を施した。次いで、ポリフェニレンサ
ルファイド樹脂成分を添加してさらに混合を行なうこと
により、均一なポリフェニレンサルファイド樹脂組成物
の粉体を得て、それぞれ実施例（２０〜２６）、比較例
（１０〜１２）とした。

【０１２０】各粉体を、二軸押し出し機により２８０℃
〜３１０℃の混練り温度のもと、ダイス６穴を用いて試
作した。混練りされた吐出樹脂を水冷し、ペレタイザー
を用いて所定のサイズにカットして樹脂ペレットを作製
した。

【０１２１】

【表１５】

【０１２２】

【表１６】 表１５および１６中の数値は、各成分の配合量を重量％
で示したものである。ここで、表に示した略号は、それ
ぞれ以下のポリフェニレンサルファイド樹脂を示す。

【０１２３】 ＰＰＳ−６ ：リニア高分子型 ＬＮ−０１Ｇ（東燃化
学社製） ＰＰＳ−７ ：リニア高分子型 ＬＮ−０２Ｇ（東燃化
学社製） ＰＰＳ−８ ：分岐高分子型 ＬＶ−０１（東燃化学社
製） ＰＰＳ−９ ：リニア高分子型 ＬＪ−０３Ｇ（東燃化
学社製） ＰＰＳ−Ａ ：リニア高分子型 低粘度タイプ ここで用いたポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ
−６〜ＰＰＳ−９、ＰＰＳ−Ａ）は、前述の実施例（Ｉ
−２）で用いたものと同様であるので、各樹脂中のＮａ
⁺ イオンおよびＣｌ^- イオン濃度は、前述の表８に示し
たとおりである。

【０１２４】なお、実施例（２０〜２６）の樹脂組成物
に配合したフェノール樹脂およびフェノールアラルキル
樹脂は、それぞれ以下のとおりである。 フェノール樹脂：ＢＲＧ５５７ フェノールアラルキル樹脂：ＸＬ−２２５Ｌ 上述のようにして得られた各ペレットを１５０℃で２０
時間乾燥した後、ＤＩＰ１４ｐｉｎ金型に搭載されたプ
リペラ方式縦型射出成型機により、図１に示したような
テスト用素子（２ｍｍ□チップ）を樹脂封止した。成形
は、溶融温度３１０℃、金型温度１７０℃で射出圧４０
０ｋｇ／ｃｍ² の条件で行なった。なお、成形時間は下
記表１７および１８に示すとおりとした。また、各種試
験片が成形できる金型を用いて、同一の成形条件で成形
体を作製した。

【０１２５】得られた素子の不良のチェックした後、ま
ず、以下のようにして成形体の外観、金型汚れおよびパ
ッケージの充填性を調べた。成形体の外観は、パッケー
ジ表面の顕微鏡観察によりヒケ、外部巣の有無を観察す
ることにより評価し、金型汚れは、同一金型において同
一品の成型を５０ショット行ない、その後の金型表面を
観察し判定した。また、パッケージの充填性は、パッケ
ージの顕微鏡観察により未充填の有無を観察した。

【０１２６】本実施例においては、加圧成形時間は、次
のような条件を満たす時間とした。具体的には、金型か
らの離型が問題なく、連続成形可能な時間を加圧成形時
間とした。樹脂層とＣｕフレームとの接着性は、Ｃｕ製
リードフレーム金属基材表面に２ｍｍ□成形体を形成
し、専断接着強度を測定することにより求めた。

【０１２７】また、前述の実施例（Ｉ−１）と同様の手
法により、レッドインクテストを行って、つりピン浸入
距離を測定した。

【０１２８】さらに、各樹脂組成物のガラス転移温度、
熱膨張率、曲げ強度および弾性率、吸水率について、実
施例（Ｉ−１）と同様の手段で調べるとともに、溶融粘
度を、シマズ製作所製高化式フローテスターを用いて、
３０ｋｇｆ荷重のもとで測定した。

【０１２９】得られた結果を、成形性の評価とともに下
記表１７および１８にまとめる。

【０１３０】

【表１７】

【０１３１】

【表１８】 表１７および１８中、“○”は、成型体の外観、金型汚
れ、およびパッケージの充填性について、それぞれ次の
結果を示す。

【０１３２】 成形体の外観：連続５０ショットで外観良好であった 金型汚れ：連続５０ショット後、金型汚れ無し パッケージの充填性：５０ショット成形で未充填の発生
無し さらに、実施例（２０〜２６）、比較例（１０〜１２）
の樹脂組成物を用いて封止したパッケージに対して、Ｘ
線撮影を行なうことによりワイヤー流れを観察してボン
ディングワイヤの変形を調べ、２０個のサンプルについ
て−６５℃、室温、１５０℃を１サイクルとする冷熱サ
イクルを２０〜５００回サイクル繰り返してデバイスの
動作特性チェックにより不良発生率を調べた。

【０１３３】また、プレッシャクッカーにより耐湿性を
評価した。具体的には、各パッケージを１２７℃、２．
５気圧の飽和水蒸気中に所定時間放置し、各時間経過毎
の不良（リーク不良、オープン不良）発生率を調べ、耐
湿性を評価した。

【０１３４】各信頼性テストの結果を、下記表１９およ
び２０にまとめる。

【０１３５】

【表１９】

【０１３６】

【表２０】 表１７および１８の結果から、本発明（実施例２０〜２
６）および比較例（１０〜１２）の樹脂組成物は、いず
れも成形性は良好であることがわかる。しかしながら、
一般特性には、接着性を付与する化合物（（ｃ）成分）
を配合した本発明の樹脂組成物の効果が明確に現れてい
る。すなわち、比較例の樹脂組成物を用いて半導体装置
を封止した場合には、リードフレームや半導体素子に対
する樹脂層の接着力が極めて弱く、つりピン侵入距離は
最大で７．２ｍｍにも及んでいる。これに対し、本発明
の樹脂組成物は優れた接着力を有しており、つりピン侵
入距離は０ｍｍである。また、曲げ強度等についても、
本発明の樹脂組成物は、一般的に向上が認められる。

【０１３７】さらに、表１９および２０に示されるよう
に、本発明の樹脂組成物で封止した際には、ボンディン
グワイヤーの変形が少なく、冷熱サイクルテストや耐湿
信頼性試験に供した際も、不良はほとんど発生しない。
これに対して、比較例の樹脂組成物では、ボンディング
ワイヤーの変形は８．４％にも及んでおり、冷熱サイク
ルテストでは、２００サイクルで全てのサンプルが不良
となっているものもある。また、耐湿信頼性試験につい
ても、５００時間では確実に不良が発生している。これ
らの結果から、フェノールアラルキル樹脂および／また
はノボラック型フェノール樹脂を含有しない樹脂で封止
した半導体装置は、信頼性が乏しいことがわかる。 （実施例 III ）本実施例においては、配合されるポリ
フェニレンサルファイド樹脂を特定するとともに、無機
質充填剤中における微細なものの割合を特定することに
よって、接着性を高めたポリフェニレンサルファイド樹
脂組成物を得た。

【０１３８】本実施例において用いられるポリフェニレ
ンサルファイド樹脂は、基本的には、上述の（実施例I
I）で説明したような一般式（２）で表わされる繰り返
し単位を有する熱可塑性樹脂である。

【０１３９】かかるポリフェニレンサルファイド樹脂
は、通常公知の方法、例えば、特公昭４５−３３６８号
公報や特公昭５２−１２２４０号公報、あるいは特開昭
６１−７３３２号公報に記載されている方法などによっ
て製造することができる。ポリフェニレンサルファイド
樹脂は、その分子構造として大きく分けてリニア型、架
橋型、および分岐型がある。リニア型とは、上述した繰
り返し単位が、鎖状に連なった構造をしており、架橋型
とは、例えば一般によく知られているジハロベンゼンと
アルカリ金属重硫化物を極性溶媒中、触媒下で重合させ
たものである。また、分岐型は、分子鎖が枝分かれ構造
をとり、上述と同様の方法で、繰り返し単位中にトリハ
ロベンゼンを混入させることににより合成することがで
きる。特に、本実施例においては、ポリフェニレンサル
ファイド樹脂のうち、少なくとも３０ｗｔ％は、分岐型
であることが好ましい。

【０１４０】またポリフェニレンサルファイド樹脂は、
例えば、メタ結合、エーテル結合、および置換フェニル
サルファイド結合のその他の結合を構造中に含んでいて
もよい。構造中に含み得る単位としては、具体的には、
前述の（実施例II）において説明した一般式（５）〜
（１１）で表わされる構造単位が挙げられる。ただし、
得られる重合体の材料物性の低下を避けるために、この
ような構造単位の割合は重合体の繰り返し単位内に３０
モル％未満とすることが望まれる。３０モル％を越える
と、ポリマーの結晶性に影響を及ぼし、耐熱性が低下し
たり、十分な機械的物性が得られなくなるおそれがあ
る。なお、このような繰り返し単位の割合は、より好ま
しくは重合体中１０モル％未満である。

【０１４１】また、フェニル中の水素の１つあるいは２
つを、メチル基、エチル基、カルボン酸基、アミノ基な
どの官能基で置換したモノ、ジ、トリハロベンゼンを共
重合させたポリフェニレンサルファイド樹脂も、結晶特
性が問題ない範囲で使用することができる。

【０１４２】本実施例の樹脂組成物に配合されるポリフ
ェニレンサルファイド樹脂は、非ニュートン指数ｎが
１．１以上である特定のポリフェニレンサルファイド樹
脂を含有する。なおここで、非ニュートン指数ｎは、キ
ャピログラフを用いて、３３０℃、Ｌ／Ｄ＝１０の条件
下で、せん断速度（ＳＲ）変化に対するせん断応力（Ｓ
Ｓ）を測定し、下記数式（１）にしたがって求めた値で
ある。

【０１４３】ＳＲ＝Ｋ・ＳＳⁿ （１） 非ニュートン指数ｎが１．１未満の場合には、リードフ
レーム等の金属と密着性を示す樹脂組成物を得ることが
できない。このため本実施例においては、非ニュートン
指数ｎが１．１以上のポリフェニレンサルファイド樹脂
を配合しなければならない。なお、金属との密着性をよ
り十分なものとするためには、このような特定のポリフ
ェニレンサルファイド樹脂の含有量は、ポリフェニレン
サルファイド樹脂マトリックス中３０ｗｔ％以上である
ことが好ましい。

【０１４４】上述したような非ニュートン指数ｎが１．
１以上のポリフェニレンサルファイド樹脂は、次のよう
な特性を有する。すなわち、このようなポリフェニレン
サルファイド樹脂は、２０℃／ｍｉｎの条件で降温させ
た際のＤＳＣによる発熱ピークが、２００〜２２５℃の
範囲の温度で観察される。発熱ピークが２００℃未満で
あると、成形サイクルに長時間を要して生産性に問題が
生じ、一方２２５℃を越えるものは、金属との密着性を
示さなくなる。

【０１４５】なお、樹脂のピーク温度の測定方法は、詳
細には次のとおりである。まず、ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂５ｍｇをＤＳＣにて３３０℃まで２０℃／ｍ
ｉｎで昇温し、そのまま１０分間保持する。次いで、加
熱されたポリフェニレンサルファイド樹脂を２０℃／ｍ
ｉｎの冷却速度で１００℃まで冷却し、その冷却中に現
れる結晶化発熱によるピーク温度を測定する。

【０１４６】このような特性を備えるポリフェニレンサ
ルファイド樹脂としては、例えば、トープレン社製ＬＶ
−０１Ｇ、ＬＶ−０２Ｇなどが挙げられる。

【０１４７】これらのポリフェニレンサルファイド樹脂
は、上述したように、樹脂マトリックス全体に対して少
なくとも３０ｗｔ％含有されていればよい。それ以外に
使用可能なポリフェニレンサルファイド樹脂としては、
前述したいずれの構造をとるものでもよいが、実質上、
非架橋構造である線状構造か、もしくは分岐型構造をと
るものが好ましい。

【０１４８】また、これらポリフェニレンサルファイド
樹脂は、電気絶縁性や樹脂封止型半導体装置に使用する
場合の耐湿信頼性の点から、特にＮａ、Ｃｌなどのイオ
ン性不純物の少ないものが好ましい。高純度化は、前述
の（実施例Ｉ）等で説明した方法により行なうことがで
きる。

【０１４９】本実施例の樹脂組成物に配合される無機質
充填材としては、基本的には、（実施例Ｉ）においてす
でに説明したような溶融シリカ粉末、結晶性シリカ粉
末、およびガラス繊維等、任意のものを用いることがで
きる。前述と同様の理由から、溶融シリカ粉末や結晶シ
リカ粉末を単独もしくは混合させて用いることが最も好
ましい。シリカ粉末の形状としては、破砕状、球状、微
細状、燐ペン状のものが使用できるが、球状、亜球状の
ものが特に好ましい。

【０１５０】本実施例の樹脂組成物は、上述したような
無機質充填材中に、平均粒径１μｍ以下の微細なものを
無機質充填材全体の５〜４０ｗｔ％含有する。微細な充
填材の割合が５ｗｔ％未満の場合には、バリの発生が顕
著となり、一方、４０ｗｔ％を越えると、流動性が低下
する。なお、平均粒径１μｍ以下の微細な無機質充填材
の割合は、好ましくは充填材全体の７〜３０ｗｔ％であ
る。

【０１５１】このような成分としては、例えば、溶融シ
リカ粉末、結晶性シリカ粉末、ガラス繊維、タルク、ア
ルミナ粉末、窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、
窒化ホウ素粉末、ケイ酸カルシウム粉末、炭酸カルシウ
ム粉末、硫酸バリウム粉末、マグネシア粉末、酸化マグ
ネシウム粉末、酸化ベリリウム粉末および雲母などが挙
げられる。

【０１５２】これらのうちでは、溶融シリカ粉末や結晶
性シリカ粉末およびガラス繊維を単独もしくは混合させ
て用いたものが、耐湿性、半導体装置の封止を用途にし
た場合の信頼性の観点から最も好ましい。また、その形
状は球状のものが好ましい。

【０１５３】より具体的には、平均粒径１μｍ以下の無
機質充填材としては、アドマテクス社製、アドマファイ
ンＳＯ−２５Ｒ、ＳＯ−２５ＲＡ、およびＳＯ−２５Ｈ
Ａなどが挙げられる。

【０１５４】また、補強効果を向上させるために、繊維
状の無機質充填材を使用してもよい。繊維状の無機質充
填材としては、（実施例Ｉ）で列挙したようなウィスカ
ー類、非晶質繊維および結晶性繊維等を使用することが
できる。細部への充填性を考慮すると、本実施例におい
ては、繊維状の無機質充填材は、平均繊維径２０μｍ以
下、最大繊維径１００μｍ以下のものが好ましい。

【０１５５】本実施例の樹脂組成物に含有される無機質
充填材は、平均粒径１μｍ以下のものを所定量含有して
いれば、それ以外は特に限定されない。すなわち、前述
したような無機質充填材を単独もしくは適宜組み合わせ
て用いることができる。

【０１５６】また、樹脂組成物における無機質充填材の
配合量は、組成物全体に対して２５〜８０ｗｔ％である
ことが好ましい。無機質充填材の配合量が２５ｗｔ％未
満の場合には、バリの発生等による成形性の悪化や、耐
熱衝撃性についても十分な特性を得ることが困難とな
る。一方、８０ｗｔ％を越えると、溶融粘度が著しく上
昇してワイヤ変形が断線を招くおそれがある。なお、無
機質充填材のより好ましい配合量は、組成物中、４０〜
７０ｗｔ％である。

【０１５７】上述したような無機質充填材は、表面処理
を施して耐湿性を向上させることが好ましい。この場
合、通常表面処理に使用されるようなカップリング剤で
あれば、特に限定されず、例えば、エポキシシラン、ア
ミノシラン、メルカプトシラン、アクリルシランなどの
有機ケイ素系カップリング剤；Ｔｉ系カップリング剤；
Ａｌ系カップリング剤、Ｚｒ系カップリング剤等が挙げ
られる。このようなカップリング剤の添加量は、充填材
１００重量部に対して、０．０２〜１０重量部とするこ
とができる。

【０１５８】上述した成分に加えて、本実施例の樹脂組
成物には、前述の（実施例II）で列挙したような各種添
加剤を適宜添加してもよい。またさらに、必要に応じ
て、酸化防止剤、熱安定性剤、腐食防止剤、紫外線防止
剤、結晶化促進剤、流動性付与剤、およびバリ止め剤等
を配合することができる。

【０１５９】本実施例の樹脂組成物は、例えば、前述の
（実施例II）において説明したような方法で調製するこ
とができる。また、調製された樹脂組成物は、（実施例
II）で説明したような樹脂と無機質充填剤とからなる一
般的な用途に広く適用可能である。

【０１６０】次に、具体例を示して本実施例をさらに詳
細に説明する。

【０１６１】下記表２１に示す処方にしたがって各成分
を配合して、実施例（２７〜３１），比較例（１３〜１
７）の樹脂組成物を調製した。

【０１６２】

【表２１】 表中の数値は重量部を示す。

【０１６３】ここで用いた成分は、以下のとおりであ
る。

【０１６４】ポリフェニレンサルファイド樹脂AA：ＬＶ
−０１（トープレン社製） 非ニュートン指数ｎ＝１．１２、結晶化温度２２１℃ ポリフェニレンサルファイド樹脂BB：ＬＮ−０３Ｇ（ト
ープレン社製） 非ニュートン指数ｎ＝１．０１、結晶化温度２５８℃ 溶融シリカ粉AA：S-CO、平均粒径２２μｍ（マイクロン
社製） 溶融シリカ粉BB：SO-25R、平均粒径０．５μｍ（マイク
ロン社製） シランカップリング剤： A-187、日本ユニカー社製エポ
キシランカップリング剤 樹脂組成物の調製に当たっては、まず、ヘンシェルミキ
サー中において溶融シリカ粉末をシランカップリング剤
を用いて表面処理し、次いで、他の成分のミキサー中で
混合した。その後、２８０〜３３０℃の二軸押し出し機
で溶融混練し、ペレット化した。得られたペレットを樹
脂温度３３０℃、金型温度１５０℃に設定した縦型射出
成形機（ＭＩＰＳ−３０、メイホー社製）にて三点曲げ
強度用のテストピース、および１４ｐｉｎ ＤＩＰ構造
のテスト用半導体素子を封止成形した。

【０１６５】なお、本実施例においてテスト用素子を封
止した樹脂封止型半導体装置の概略は、図５に示したも
のと同様である。

【０１６６】一方、実施例に対する比較例（１３〜１
７）として、表２１に示すような配合割合で、所定のポ
リフェニレンサルファイド樹脂や微細な無機質充填材を
配合しない組成物を、実施例と同様にして調製してペレ
ット化した。これらのうち、比較例１６，１７はエポキ
シ系接着剤（エピコート１９１，油化シェルエポキシ社
製）を予め塗布したリードフレームを用いて封止した。

【０１６７】これらの封止したものを用いて、以下に示
す試験を行ない、得られた結果を下記表２２にまとめ
る。

【０１６８】

【表２２】 なお、表中に示した特性等は、それぞれ次のようにして
調べた。 （１）溶融粘度 キャピログラフ（３Ａ、東洋精機製作所製）を用いて、
測定温度３３０℃、Ｌ／Ｄ＝１０の条件下で溶融粘度を
測定した。表中、せん断速度１２００ｓｅｃ^-1の時の粘
度値を表記した。 （２）成形収縮性 曲げ強度試験用のテストピースの長さ方向の成形収縮率
をノギスにより測定した。 （３）成形物ヒケ 成形物表面の平面部分に光を当て、その反射によって成
形物表面のヒケを目視判定した。表面のヒケのないもの
を○とし、ヒケの多いものを×とした。 （４）密着性試験 テスト用素子を蛍光液（ＮＥＯＧＬＯ、Ｆ−４Ａ−Ｅ、
栄進化学社製）に室温で真空中１０分間処理した後、リ
ードフレーム界面からの蛍光液の侵入度を、偏光顕微鏡
を観察することによって測定した。さらにテスト用素子
を冷熱サイクル（ＴＣＴ）試験機（−６５〜１５０℃）
にかけて熱衝撃を与え、これを１００サイクル繰り返し
た後の素子についても同様に蛍光液の侵入度を観察し
た。

【０１６９】なお、蛍光液の侵入度は、図５中のＡ〜Ｅ
を用いて蛍光液がどの程度侵入したかを示している。 （５）ワイヤ変形 封止したテスト用素子のワイヤ変形量を、Ｘ線撮影装置
を用いて観察した。表中、変形率が５％未満が二重丸、
変形率５％以上１０％未満が○、変形率１０％以上１５
％未満が△、変形率１５％以上または断線が×で示して
ある。 （６）冷熱サイクル試験 封止したテスト用素子をＴＣＴ試験機（−６５〜１５０
℃）にかけて熱衝撃を与え、１００サイクル繰り返した
後の素子の不良発生率を調べた。 （７）充填性試験 ＤＩＰ１４ｐｉｎ成形後のダイバー部（図１中の８）へ
の充填性を観察し、バリの発生がなく、全て充填してい
るものに○、またバリが発生しているものやダイバー部
への充填が不完全なものを×とした。

【０１７０】表２２に示されるように、実施例（２７〜
３１）の樹脂組成物は、比較例（１３〜１７）に比べて
溶融粘度が低く流動性に優れ、曲げ強度が強く機械的特
性にも優れている。さらに、成形収縮性が小さくヒケも
なく寸法安定性がよい。また、蛍光液の侵入度が小さく
リードフレームとの密着性に優れており、熱衝撃にも強
く、ワイヤの断線、変形がない。このように、本実施例
の樹脂組成物は、総合的にみて比較例より優れているこ
とがわかる。 （実施例IV）本実施例においては、溶融粘度の異なる特
定の２種類のポリフェニレンサルファイド樹脂を混合し
て用い、さらに無機質充填材の配合量を限定することに
よって、機械的強度を高めた樹脂組成物を得た。

【０１７１】本実施例において用いられるポリフェニレ
ンサルファイド樹脂は、基本的には、前述の（実施例 I
II）の場合と同様に、一般式（２）で表わされる繰り返
し単位を有する熱可塑性樹脂であり、上述したような方
法によって合成することができる。

【０１７２】ただし、本実施例の樹脂組成物に配合され
るポリフェニレンサルファイド樹脂は、溶融粘度が１０
〜１５０ポイズの第１のポリフェニレンサルファイド樹
脂と、溶融粘度が１５０〜５００ポイズの第２のポリフ
ェニレンサルファイド樹脂とを所定の割合で混合してな
る混合物である。

【０１７３】第１のポリフェニレンサルファイド樹脂
（以下、ＰＰＳ−Ｌと称する）は、リニア型、架橋型、
および分岐型のいずれのタイプでもよく、特に限定され
ない。溶融粘度は、３１０℃、１０ｋｇ荷重のもとで測
定した際の値が、１０〜１５０ポイズであり、７０〜１
２０ポイズであることが好ましい。第１のポリフェニレ
ンサルファイド樹脂の溶融粘度が１０ポイズ未満である
と、成形サイクルに関わる溶融成形性が十分でなく、ま
た機械物性も好ましくない。一方、１５０ポイズを越え
ると、本発明の効果を得ることが困難となる。さらに、
溶融粘度が１５０ポイズを越えるものを第１のポリフェ
ニレンサルファイド樹脂として用いると、その割合が第
２のものより多い場合には、組成物の流動性が低下す
る。

【０１７４】上述したような範囲の溶融粘度を有し、第
１のポリフェニレンサルファイド樹脂として使用し得る
ものは、例えば、トープレン社製ＬＮ−０１Ｇ、Ｈ−
０、Ｈ−１、ＬＶ−０１Ｇ、ＬＶ−０２Ｇなどが挙げら
れる。さらに東レ社製Ｍ−３９１０，Ｌ−３３４０、大
日本インキ社製ＥＸ−３１９２も使用することができ
る。

【０１７５】第２のポリフェニレンサルファイド樹脂
（以下、ＰＰＳ−Ｈと称する）は、架橋構造をとるもの
以外で、かつ溶融粘度が１５０〜５００ポイズのもので
あれば、リニア型および分岐型のいずれのタイプでもよ
い。溶融粘度が１５０ポイズ未満であると、十分な機械
的強度を得ることできず、一方、溶融粘度が５００ポイ
ズを越えるものを使用すると、樹脂組成物の流動性が低
下する。ただし、分岐型ポリフェニレンサルファイド樹
脂を用いる場合には、溶融粘度が２５０ポイズ以上のも
のが好ましい。

【０１７６】上述したような範囲の溶融粘度を有し、第
２のポリフェニレンサルファイド樹脂として好ましいも
のは、リニア型構造をとり、かつ結晶化温度が２３５℃
以上の樹脂であり、（ｍ−フェニレンサルファイド）単
位を０．５〜１０モル％程度導入したリニア型ポリフェ
ニレンサルファイド樹脂が最も好ましい。このような条
件を満足するポリフェニレンサルファイド樹脂として
は、例えば、トープレン社製ＬＪ−０３Ｇ、ＬＷ−０３
Ｇなどが挙げられる。

【０１７７】本実施例の樹脂組成物に配合されるポリフ
ェニレンサルファイド樹脂は、上述したような第１のポ
リフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ−Ｌ）と第２の
ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ−Ｈ）との混
合物である。（ＰＰＳ−Ｌ）と（ＰＰＳ−Ｈ）との配合
量は、次の条件を満足するよう決定すれば、特に限定さ
れない。

【０１７８】（ＰＰＳ−Ｌ）≧１０ｗｔ％ （ＰＰＳ−Ｈ）≧２０ｗｔ％ （ＰＰＳ−Ｌ）＋（ＰＰＳ−Ｌ）＝１００ｗｔ％ （ＰＰＳ−Ｌ）の割合が１０ｗｔ％未満の場合には、樹
脂組成物の流動性が低下し、一方、（ＰＰＳ−Ｈ）の割
合が２０ｗｔ％未満の場合には、機械的特性が十分でな
くなる。なお、（ＰＰＳ−Ｈ）の配合割合は、より好ま
しくは５０ｗｔ％≧である。

【０１７９】本実施例においては、上述したような割合
で（ＰＰＳ−Ｌ）と（ＰＰＳ−Ｈ）とを混合して得られ
たポリフェニレンサルファイド樹脂混合物の温結晶化温
度を２２０〜２４０℃の範囲であることが好ましい。結
晶化温度は、次のような手法で測定した。具体的には、
まず、混合物５ｍｇをＤＳＣにて３３０℃まで２０℃／
ｍｉｎで昇温し、そのまま１０分間保持する。次いで、
加熱されたポリフェニレンサルファイド樹脂混合物を、
２０℃／ｍｉｎの冷却速度で１００℃まで冷却した。こ
こでの冷却中に現れる結晶化発熱によるピーク温度を、
結晶化温度とした。

【０１８０】ポリフェニレンサルファイド樹脂混合物の
結晶化温度が２２０℃未満の場合には、成形サイクルに
長時間を要するので成形性に問題を生じるおそれがあ
り、一方、２４０℃を越えると、金属との密着性が低下
するおそれがある。なお、結晶化温度は、２２５〜２３
６℃の範囲内であることがより好ましい。

【０１８１】また、これらポリフェニレンサルファイド
樹脂は、電気絶縁性や樹脂封止型半導体装置に使用する
場合の耐湿信頼性の点から、特にＮａ、Ｃｌなどのイオ
ン性不純物の少ないものが好ましい。高純度化は、前述
の（実施例Ｉ）等で説明した方法により行なうことがで
きる。

【０１８２】上述したようなポリフェニレンサルファイ
ド樹脂混合物の配合量は、本実施例の樹脂組成物中、２
０〜７０ｗｔ％である。ポリフェニレンサルファイド樹
脂混合物の配合量が２０ｗｔ％未満の場合には、ポリフ
ェニレンサルファイドの有している流動性等の効果を得
ることができない。加えて、ボンディングワイヤーの断
線のおそれがある。一方、７０ｗｔ％を越えると、成形
収縮、熱膨張率が大きくなり、素子の信頼性の低下を招
く。なお、ポリフェニレンサルファイド樹脂混合物の配
合量は、３０〜６５ｗｔ％であることがより好ましい。

【０１８３】本実施例の樹脂組成物に配合される無機質
充填材としては、基本的には、（実施例 III）において
説明したような、溶融シリカ粉末、結晶性シリカ粉末、
およびガラス繊維等、任意のものを用いることができ
る。前述と同様の理由から、溶融シリカ粉末や結晶シリ
カ粉末を単独もしくは混合させて用いることが最も好ま
しい。シリカ粉末の形状としては、破砕状、球状、微細
状、燐ペン状のものが使用できるが、球状、亜球状のも
のが特に好ましい。

【０１８４】上述したような無機質充填材の配合量は、
樹脂組成物中３０〜８０ｗｔ％である。無機質充填材の
配合量が３０ｗｔ％未満の場合には、バリの発生等によ
る成形性の悪化や、耐熱衝撃性についても十分な特性を
得ることができない。一方、８０ｗｔ％を越えると、溶
融粘度が著しく上昇してワイヤ変形が断線を招くおそれ
がある。なお、無機質充填材のより好ましい配合量は、
組成物中、４０〜７０ｗｔ％である。

【０１８５】また、補強効果を向上させるために、繊維
状の無機質充填材を使用してもよい。繊維状の無機質充
填材としては、（実施例Ｉ）で列挙したようなウィスカ
ー類、非晶質繊維および結晶性繊維等を使用することが
できる。細部への充填性を考慮すると、本実施例におい
ては、繊維状の無機質充填材は、平均繊維径２０μｍ以
下、最大繊維径１００μｍ以下のものが好ましい。

【０１８６】本実施例の樹脂組成物は、上述したような
無機質充填材中に、平均粒径１μｍ以下の微細な無機質
充填材を無機質充填材全体の５〜４０ｗｔ％含有するこ
とが好ましい。微細な充填材の割合が５ｗｔ％未満の場
合には、バリが発生するおそれがあり、一方、４０ｗｔ
％を越えると、適切な流動性を維持することが困難とな
る。なお、平均粒径１μｍ以下の微細な無機質充填材の
割合は、好ましくは充填材全体の７〜３０ｗｔ％であ
る。

【０１８７】このような成分としては、例えば、（実施
例 III）で列挙したような溶融シリカ粉末、結晶性シリ
カ粉末、ガラス繊維等が挙げられる。前述と同様の理由
から、溶融シリカ粉末や結晶性シリカ粉末およびガラス
繊維を単独もしくは混合させて用いたものが、耐湿性、
半導体装置の封止を用途にした場合の信頼性の観点から
最も好ましい。また、その形状は球状のものが好まし
い。

【０１８８】より具体的には、平均粒径１μｍ以下の無
機質充填材としては、アドマテクス社製、アドマファイ
ンＳＯ−２５Ｒ、ＳＯ−２５ＲＡ、およびＳＯ−２５Ｈ
Ａなどが挙げられる。

【０１８９】上述したような無機質充填材は、（実施例
III）において説明したようなカップリング剤を用いて
表面処理を施すことによって、耐湿性を向上させること
が好ましい。

【０１９０】上述した成分に加えて、本実施例の樹脂組
成物には、前述の（実施例II）で列挙したような各種添
加剤を適宜添加してもよい。またさらに、必要に応じ
て、酸化防止剤、熱安定性剤、腐食防止剤、紫外線防止
剤、結晶化促進剤、流動性付与剤、およびバリ止め剤等
を配合することができる。

【０１９１】本実施例の樹脂組成物は、例えば、前述の
（実施例II）において説明したような方法で調製するこ
とができる。また、調製された樹脂組成物は、（実施例
II）で説明したような樹脂と無機質充填剤とからなる一
般的な用途に広く適用可能である。

【０１９２】次に、具体例を示して本実施例をさらに詳
細に説明する。

【０１９３】下記表２３に示す処方にしたがって各成分
を配合して、実施例（３２〜３８），比較例（１８〜２
３）の樹脂組成物を調製した。

【０１９４】

【表２３】 ここで用いた成分は、以下のとおりである。

【０１９５】ポリフェニレンサルファイド樹脂Ｌ１：リ
ニア型 LN-01（トープレン社製） 溶融粘度１１０ポイズ、結晶化温度２５５℃ ポリフェニレンサルファイド樹脂Ｌ２：リニア型 H-1
（トープレン社製） 溶融粘度９０ポイズ、結晶化温度２４１℃ ポリフェニレンサルファイド樹脂Ｌ３：分岐型 LV-01
（トープレン社製） 溶融粘度９０ポイズ、結晶化温度２２１℃ ポリフェニレンサルファイド樹脂Ｈ１：リニア型LN-03G
（トープレン社製） 溶融粘度２７０ポイズ、結晶化温度２５８℃ ポリフェニレンサルファイド樹脂Ｈ２：リニア型LJ-03G
（トープレン社製） 溶融粘度２６０ポイズ、結晶化温度２２７℃ 溶融シリカ粉AA：S-CO、平均粒径２２μｍ（マイクロン
社製） 溶融シリカ粉BB：SO-25R、平均粒径０．５μｍ（マイク
ロン社製） シランカップリング剤： A-187、日本ユニカー社製エポ
キシランカップリング剤 なお、ポリフェニレンサルファイド樹脂（Ｌ１，Ｌ２お
よびＬ３）は、第１のポリフェニレンサルファイド樹脂
に相当し、ポリフェニレンサルファイド樹脂（Ｈ１およ
びＨ２）は、第２のポリフェニレンサルファイド樹脂に
相当する。ここで、実施例（３２〜３８）の樹脂組成物
に配合したポリフェニレンサルファイド樹脂混合物の高
温結晶化温度を、以下にまとめる。 樹脂組成物の調製に当たっては、まず、ヘンシェルミキ
サー中において溶融シリカ粉末をシランカップリング剤
を用いて表面処理し、次いで、他の成分のミキサー中で
混合した。その後、２８０〜３３０℃の二軸押し出し機
で溶融混練し、ペレット化した。得られたペレットを樹
脂温度３３０℃、金型温度１５０℃に設定した縦型射出
成形機（ＭＩＰＳ−３０、メイホー社製）にて三点曲げ
強度用のテストピース、および１４ｐｉｎ ＤＩＰ構造
のテスト用半導体素子を封止成形した。

【０１９６】なお、本実施例においてテスト用素子を封
止した樹脂封止型半導体装置の概略は、図５に示したも
のと同様である。

【０１９７】これらの封止したものを用いて、以下に示
す試験を行ない、得られた結果を下記表２４にまとめ
る。

【０１９８】

【表２４】 なお、表中に示した特性等は、それぞれ次のようにして
調べた。 （１）溶融粘度 高化式フローテスター（ダイス、穴径１．０ｍｍ、穴長
２．０ｍｍ）により３１０℃、１０ｋｇ荷重の条件下で
溶融粘度を測定した。 （２）成形収縮性 曲げ強度試験用のテストピースの長さ方向の成形収縮率
をノギスにより測定した。 （３）成形物ヒケ 成形物表面の平面部分に光を当て、その反射によって成
形物表面のヒケを目視判定した。表面のヒケのないもの
を○とし、ヒケの多いものを×とした。 （４）ワイヤ変形 封止したテスト用素子のワイヤ変形量を、Ｘ線撮影装置
を用いて観察した。表中、変形率が５％未満が二重丸、
変形率５％以上１０％未満が○、変形率１０％以上１５
％未満が△、変形率１５％以上または断線が×で示して
ある。 （５）冷熱サイクル試験 封止したテスト用素子をＴＣＴ試験機（−６５〜１５０
℃）にかけて熱衝撃を与え、１００サイクル繰り返した
後の素子の不良発生率を調べた。 （６）充填性試験 ＤＩＰ１４ｐｉｎ成形後のダイバー部（図１中の８）へ
の充填性を観察し、バリの発生がなく、全て充填してい
るものに○、またバリが発生しているものやダイバー部
への充填が不完全なものを×とした。

【０１９９】表２４に示されるように、実施例（３２〜
３８）の樹脂組成物は、比較例（１８〜２３）に比べ
て、成形物の状態はよく、強度と流動性とのバランスも
優れていることがわかる。さらに、ＤＩＰパッケージ成
形においては、ダイバー部への充填性がよく、ワイヤの
断線、変形が生じないことから、素子の信頼性に対して
優れた特性を示した。

【０２００】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
成型性が良好であるとともに、他の部材との接着性にも
優れ、硬化後には高い強度を有し、しかも良好な環境安
定性や難燃性を備えたポリフェニレンサルファイド樹脂
組成物が提供される。しかも本発明の樹脂組成物は、環
境に有害な成分を含有せず、高温恒湿条件での吸湿量は
低いという利点も有している。かかる樹脂組成物を用い
て半導体素子を封止した場合には、長期にわたって良好
な信頼性を有する樹脂封止型半導体装置を製造すること
ができる。さらに、本発明の樹脂組成物は、半導体素子
の封止用のみならず種々の分野に応用可能であり、その
工業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の樹脂組成物で封止される、リードフレ
ームに搭載された半導体素子の一例を示す概略図。

【図２】本発明の樹脂組成物で封止される半導体素子の
一例を示す断面図。

【図３】本発明の樹脂封止型半導体装置の一例を示す斜
視図。

【図４】本発明の樹脂封止型半導体装置の他の例を示す
断面図。

【図５】実施例IIの樹脂組成物によってテスト用素子を
封止した樹脂封止型半導体装置の概略図。

【符号の説明】

１…樹脂封止型半導体装置 ２…リードフレーム ３…半導体チップ ４…マウント剤 ５…ダイパッド ６…ボンディングワイヤ ７…つりピン部 ８…ダイバー部 １０…樹脂封止型半導体装置 １１…基板 １２…半導体素子 １３…バンプ １４…樹脂層 ２１…チップ ２２…リードフレーム ２３…樹脂組成物

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリフェニレンサルファイド樹脂、およ
   び無機質充填剤を含むポリフェニレンサルファイド樹脂
   組成物において、チタニアウィスカーおよびホウ酸アル
   ミニウムウィスカーの少なくとも一方のウィスカーを含
   有することを特徴とするポリフェニレンサルファイド樹
   脂組成物。
2. 【請求項２】 （ａ）ポリフェニレンサルファイド樹脂
   と、 （ｂ）無機質充填剤と、 （ｃ）インデンの重合体、フェノールアラルキル樹脂、
   およびノボラック型フェノール樹脂から選択された少な
   くとも１種の化合物とを含有するポリフェニレンサルフ
   ァイド樹脂組成物。
3. 【請求項３】 ポリフェニレンサルファイド樹脂と、無
   機質充填剤とを含有し、 前記ポリフェニレンサルファイド樹脂は非ニュートン指
   数ｎが１．１以上である成分を含み、 前記無機質充填剤は、平均粒径１μｍ以下の微細成分を
   含み、この微細成分の含有量は、無機質充填剤全体に対
   して５〜４０重量％であるポリフェニレンサルファイド
   樹脂組成物。
4. 【請求項４】 第１および第２のポリフェニレンサルフ
   ァイド樹脂の混合物からなるポリフェニレンサルファイ
   ド樹脂混合物２０〜７０重量％と無機質充填剤３０〜８
   ０重量％とを含有し、 前記第１のポリフェニレンサルファイド樹脂は、溶融粘
   度が１０〜１５０ポイズの範囲内であり、前記第２のポ
   リフェニレンサルファイドは、溶融粘度が１５０〜５０
   ０ポイズの範囲内で実質的に非架橋構造であり、 前記ポリフェニレンサルファイド樹脂混合物中における
   前記第１のポリフェニレンサルファイド樹脂の配合量は
   １０〜８０重量％であり、前記第２のポリフェニレンサ
   ルファイド樹脂の配合量は９０〜２０重量％であるポリ
   フェニレンサルファイド樹脂組成物。
5. 【請求項５】 前記無機質充填の配合量は、樹脂組成物
   全体の８０重量％以下であり、かつ前記ウィスカー配合
   量は、無機質充填剤の５０重量％以下である請求項１に
   記載のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物。
6. 【請求項６】 前記ウィスカーはカップリング剤で表面
   処理されたものである請求項１に記載のポリフェニレン
   サルファイド樹脂組成物。
7. 【請求項７】 前記（ｃ）成分はインデンの重合体であ
   り、この重合体はインデンの単量体を含む共重合体であ
   って、インデン単量体のモル数を共重合成分のモル数と
   は、下記数式で表わされる関係にある請求項２に記載の
   ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物。 Ｉ／Ｓ≧１．５ ここで、Ｉはインデン単量体のモル数であり、Ｓはイン
   デンと共重合する単量体のモル数を表わす。
8. 【請求項８】 前記（ｃ）成分はインデンの重合体であ
   り、この配合量は、ポリフェニレンサルファイド樹脂１
   ００重量部に対して５〜１００重量部であって、 前記無機質充填剤の配合量は、ポリフェニレンサルファ
   イド樹脂１００重量部に対して２５〜５５０重量部であ
   る請求項２に記載のポリフェニレンサルファイド樹脂組
   成物。
9. 【請求項９】 前記（ｃ）成分は、フェノールアラルキ
   ル樹脂およびノボラック型フェノール樹脂の少なくとも
   一方の樹脂であり、この（ｃ）成分の配合量は、樹脂組
   成物全体に対して３０重量％以下である請求項２に記載
   のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物。
10. 【請求項１０】 前記非ニュートン指数ｎが１．１以上
    のポリフェニレンサルファイド樹脂の含有量は、樹脂マ
    トリックス全体に対して少なくとも３０重量％以上であ
    る請求項３に記載のポリフェニレンサルファイド樹脂組
    成物。
11. 【請求項１１】 前記無機質充填剤の配合量は、樹脂組
    成物全体に対して２５〜８０重量％である請求項３に記
    載のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物。
12. 【請求項１２】 前記ポリフェニレンサルファイド樹脂
    混合物は、高温結晶化温度が２２０〜２４０℃である請
    求項４に記載のポリフェニレンサルファイド樹脂組成
    物。
13. 【請求項１３】 前記第２のポリフェニレンサルファイ
    ド樹脂が線状構造であって、かつ高温結晶化温度が２３
    ５℃以下である請求項４記載のポリフェニレンサルファ
    イド樹脂組成物。
14. 【請求項１４】 前記無機質充填材は、平均粒径１μｍ
    以下の微細成分を含み、この微細成分の配合量は、充填
    剤全体に対して５〜４０重量％である請求項４記載のポ
    リフェニレンサルファイド樹脂組成物。
15. 【請求項１５】 前記無機質充填剤は平均粒径３０μｍ
    以下の球状シリカである請求項１または２に記載のポリ
    フェニレンサルファイド樹脂組成物。
16. 【請求項１６】 前記ポリフェニレンサルファイド樹脂
    中におけるイオン性不純物の含有量は５００ｐｐｍ以下
    である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のポリフ
    ェニレンサルファイド樹脂組成物。
17. 【請求項１７】 半導体素子と、前記半導体素子を封止
    する樹脂層とを具備し、前記樹脂層は、請求項１ないし
    １６のいずれか１項に記載の樹脂組成物の硬化物を用い
    ることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。