JPH1112442A

JPH1112442A - 封止用樹脂組成物および半導体封止装置

Info

Publication number: JPH1112442A
Application number: JP18184797A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ibuki; 浩一伊吹
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1999-01-19
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: JP3440449B2

Abstract

(57)【要約】【課題】特にＰｄ・Ｐｄ−Ａｕ等のプレプレーティン
グフレームと、樹脂組成物との接着力を向上させ、半導
体封止装置の耐リフロー性を向上させ、リフロー後の耐
湿劣化を防止し、信頼性の高い半導体封止装置を提供す
る。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）ノボラック型
フェノール樹脂、（Ｃ）4,4-ジチオジモルホリンおよび
（Ｄ）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4,4-ジチオジモルホリンを0.001 〜0.
1 重量％、また前記（Ｄ）の無機質充填剤を25〜95重量
％の割合で含有してなる封止用樹脂組成物であり、ま
た、該組成物によって封止された、ＰｄやＰｄ−Ａｕ等
のプレプレーティングフレームを用いた半導体封止装置
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、ＰｄやＰｄ−Ａｕ
等のプレプレーティングを施したフレームを用いた半導
体パッケージにおいて耐リフロークラック性等の信頼性
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】最近の半導体装置では、半田メッキに換
えて、ＰｄやＰｄ−Ａｕ等のプレプレーティングを施し
たフレームを採用した半導体パッケージが増加してい
る。

【０００３】従来のエポキシ樹脂、ノボラック型フェノ
ール樹脂及び無機質充填剤からなる樹脂組成物によって
封止したＰｄやＰｄ−Ａｕ等のプレプレーティングフレ
ームを採用した半導体装置は、インサートと封止樹脂の
接着性が著しく悪いという欠点があった。特に吸湿した
その半導体装置を表面実装すると、封止樹脂とリードフ
レーム、あるいは封止樹脂と半導体チップとの間の剥が
れが生じて著しい耐湿劣化を起こし、電極の腐食による
断線や水分によるリーク電流を生じ、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。このため、耐リフロー性に優れ、耐湿
性の影響が少なく、耐湿劣化の少ない成形性のよい材料
の開発が強く要望されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解消し、上記要望に応えるためになされたもので、Ｐ
ｄやＰｄ−Ａｕ等のプレプレーティングフレームとの接
着性が高く、特に耐リフロー性とリフロー後の信頼性に
優れた、成形性のよい、封止用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、樹脂組成物に4,
4-ジチオジモルホリンを配合することによって、Ｐｄや
Ｐｄ−Ａｕ等のプレプレーティングフレームとの接着性
を大幅に向上し、上記目的が達成されることを見いだ
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）4,4-ジチオ
ジモルホリンおよび（Ｄ）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4,4-ジチオジモ
ルホリンを0.001 〜0.1 重量％、また前記（Ｄ）の無機
質充填剤を25〜95重量％の割合で含有してなることを特
徴とする封止用樹脂組成物であり、またこの封止用樹脂
組成物の硬化物によって、Ｐｄ若しくはＰｄ−Ａｕのプ
レプレーティングを施したフレームに搭載された半導体
チップを封止してなることを特徴とする半導体封止装置
である。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】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、ビフェニル型、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
のエポキシ樹脂等が挙げられる。

【０００９】

【化１】（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
独もしくは2 種以上混合して用いることができる。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、パラホルムアルデヒド等のアルデ
ヒド類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
はブチル化した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 種以上混合して用
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。従って上記の範囲
内に限定するのが良い。

【００１０】本発明に用いる（Ｃ）4,4-ジチオジモルホ
リンは、次の構造式に示されるものである。

【００１１】

【化２】

【００１２】4,4-ジチオジモルホリンの配合割合は、全
体の樹脂組成物に対して0.001 〜0.1 重量％含有するこ
とが望ましい。この割合が0.001 重量％未満では、Ｐｄ
やＰｄ−Ａｕ等のプレプレーティングフレームとの接着
力の向上に効果なく、また、0.1 重量％を超えると、封
止樹脂の硬化等に悪影響を与え、実用に適さず好ましく
ない。

【００１３】本発明に用いる（Ｄ）無機質充填剤として
は、シリカ粉末、アルミナ粉末、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2 種以上混合して使用することができる。これらの
中でも特にシリカ粉末とアルミナ粉末が好ましく、よく
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25〜95重量％の割合で含有することが望ま
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、95重量％を超えるとカサバリが大きくなり、成形性
に劣り実用に適さない。

【００１４】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、4,4-ジチオジモルホ
リン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、塩素化パラフィン、ブロム化トルエン、ヘキサブロ
ムベンゼン、三酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブ
ラック、ベンガラ等の着色剤、種々の硬化促進剤等を適
宜、添加配合することができる。

【００１５】本発明の封止用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としては、エポキシ樹
脂、ノボラック型フェノール樹脂、4,4-ジチオジモルホ
リン、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又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。

【００１６】本発明の半導体封止装置は、上記のように
して得られた封止用樹脂を用いて、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。封止用樹脂組成物を封止の際に加熱して硬化さ
せ、最終的にはこの組成物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。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。

【００１７】

【作用】本発明の封止用樹脂組成物および半導体封止装
置は、樹脂成分として4,4-ジチオジモルホリンを用いた
ことによって、目的とする特性が得られるものである。
即ち、ＰｄやＰｄ−Ａｕ等のプレプレーティングフレー
ムとの接着力を向上させ、表面実装後のインサートと封
止樹脂との接着性の劣化を防止することができ、長期の
信頼性を保証することができた。

【００１８】

【発明の実施の形態】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。以下の実施例及び比較例において「％」と
は「重量％」を意味する。

【００１９】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195
）12.5％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノー
ル当量104 ）6.7 ％、次の化３に示した4,4-ジチオジモ
ルホリン0.01％、

【００２０】

【化３】溶融シリカ粉末80％、エステル系ワックス類 0.2％、硬
化促進剤0.19％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℃で混練してこれを冷却粉砕
して成形材料を製造した。この成形材料を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）をつくった。この成形品について耐湿性等の
特性を試験したので、その結果を表１に示した。特に耐
湿性において本発明の顕著な効果が認められた。

【００２１】実施例２ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量213 ） 5.0％
に、フェノールアラルキル樹脂（フェノール当量175 ）
4.15％、前記した化３の4,4-ジチオジモルホリン0.01
％、シリカ粉末90％、エステル系ワックス類 0.2％、硬
化触媒0.14％およびシランカップリング剤0.5 ％を実施
例１と同様に混合、混練、粉砕して成形材料を製造し
た。また、実施例１と同様にして成形品をつくり、耐湿
性等の特性試験を行ったのでその結果を表１に示した。
特に耐湿性において本発明の顕著な効果が認められた。

【００２２】実施例３ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量213 ） 5.0％
に、フェノールアラルキル樹脂（フェノール当量175 ）
4.15％、前記した化３の4,4-ジチオジモルホリン0.005
％、硬化触媒0.14％、シランカップリング剤0.5 ％、シ
リカ粉末90％およびエステル系ワックス0.2 ％を実施例
１と同様に混合、混練、粉砕して成形材料を製造した。
また、実施例１と同様にして成形品をつくり、耐湿性等
の特性試験を行ったのでその結果を表１に示した。特に
耐湿性において本発明の顕著な効果が認められた。

【００２３】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19
5 ）12.5％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノー
ル当量104 ） 6.7％、シリカ粉末80％、硬化促進剤0.19
％、エステル系ワックス類 0.2％およびシラン系カップ
リング剤 0.4％を混合し、実施例１と同様にして成形材
料を製造した。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と同様にして試験を行い、
その結果を表１に示した。

【００２４】

【表１】＊1 ：トランスファー成形によって接着面積4 ｍｍ²の
成形品をつくり、これを175 ℃，8 時間の後硬化を行
い、剪断接着力を求めた。＊2 ：トランスファー成形によって成形品をつくり、こ
れを175 ℃，8 時間の後硬化を行い、熱機器分析装置を
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（テスト用素子）をＰｄプレ
プレーティングフレームに接着し、175 ℃で2 分間トラ
ンスファー成形して、ＱＦＰ−２０８Ｐ，2.8 ｍｍ^tの
成形品をつくり、これを175 ℃，8 時間の後硬化を行っ
た。こうして得た成形品を予め、85℃，40％ＲＨ，168
時間の吸湿処理した後、Ｍａｘ240 ℃のＩＲリフロー炉
を4 回通した。その後、127 ℃，2.5 気圧の飽和水蒸気
中でＰＣＴを行い、アルミニウムの腐食による断線を不
良として評価した。

【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、本発明の封止用樹脂組成物および半導体封止装置
は、Ｐｄ、Ｐｄ−Ａｕメッキのインサートとの接着性に
優れ、ＩＲリフロー後においても剥離することなく、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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 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）4,4-ジチオジモルホリンおよ
び（Ｄ）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4,4-ジチオジモルホリンを0.001 〜
0.1 重量％、また前記（Ｄ）の無機質充填剤を25〜95重
量％の割合で含有してなることを特徴とする封止用樹脂
組成物。
【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）4,4-ジチオジモルホリンおよ
び（Ｄ）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4,4-ジチオジモルホリンを0.001 〜
0.1 重量％、また前記（Ｄ）の無機質充填剤を25〜95重
量％の割合で含有した封止用樹脂組成物の硬化物によっ
て、Ｐｄ若しくはＰｄ−Ａｕのプレプレーティングを施
したフレームに搭載された半導体チップを封止してなる
ことを特徴とする半導体封止装置。