JPH11209571A

JPH11209571A - 封止用のエポキシ樹脂組成物および半導体装置封止方法

Info

Publication number: JPH11209571A
Application number: JP1309498A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Ichikawa; 貴之市川; Takanori Kushida; 孝則櫛田; Takashi Toyama; 貴志外山; Ryuzo Hara; 竜三原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1999-08-03
Anticipated expiration: 2018-01-26
Also published as: JP3417283B2

Abstract

(57)【要約】【課題】金型汚れが生じにくく、しかも、流動性、離
型性が良好なエポキシ樹脂組成物と半導体装置封止方法
を提供する。【解決手段】封止用のエポキシ樹脂組成物は、エポキ
シ樹脂と硬化剤と離型剤を含むエポキシ樹脂組成物にお
いて、前記硬化剤として下記一般式（１）で示される化
合物が用いられ、かつ該化合物はｎ＝０の成分が１〜１
０重量％であることを特徴とする。【化１】半導体装置封止方法は、リードフレームに搭載された半
導体素子を前記エポキシ樹脂組成物を用いて封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の封
止に使用されるエポキシ樹脂組成物と、これを用いた半
導体装置封止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置などの電子部品の封止方法と
して、セラミックや、熱硬化性樹脂を用いる方法が、従
来より行われている。なかでも、エポキシ樹脂組成物に
よる封止が、経済性と性能のバランスの点で好ましく、
広く行われている。半導体装置の樹脂封止は、例えばリ
ードフレーム用金属上に半導体素子を搭載し、その半導
体素子とリードフレームをボンディングワイヤー等を用
いて電気的に接続し、金型を使用して、耐湿信頼性半導
体素子の全体及びリードフレームの一部を、封止樹脂で
封止することにより行われる。

【０００３】封止用のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ
樹脂と硬化剤を必須成分として含み、封止の際に使用す
る金型からの脱型を容易にするために離型剤が配合され
ている。ところで、上記樹脂封止を連続的に行っている
うちに、離型剤や低分子量樹脂などの影響で金型汚れが
発生することが、問題となっている。

【０００４】この問題は、低分子量成分を低減すること
により解決することができるが、そうすると、高分子量
成分の比率が多くなるため、流動性が悪くなり、両立が
難しい。離型剤を減らすと、脱型が円滑に行かなくな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、金型汚れが生じにくく、しかも、流動性、離型性が
良好なエポキシ樹脂組成物と半導体装置封止方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者は硬化剤について種々検討した結果、フェ
ノールノボラック型硬化剤を必須とし、その少核体成分
を低減すれば良いこと、多核体成分を低減することも好
ましいことを見いだし、本発明を完成した。すなわち、
本発明にかかる封止用のエポキシ樹脂組成物は、エポキ
シ樹脂と硬化剤と離型剤を含むエポキシ樹脂組成物にお
いて、前記硬化剤として下記一般式（１）で示される化
合物が用いられ、かつ該化合物はｎ＝０の成分が１〜１
０重量％であることを特徴とする。

【０００７】

【化２】

【０００８】上記課題を解決するために、本発明にかか
る半導体装置封止方法は、リードフレームに搭載された
半導体素子をエポキシ樹脂組成物を用いて封止する方法
において、前記エポキシ樹脂組成物として、上記本発明
にかかるエポキシ樹脂組成物を用いることを特徴とす
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】（エポキシ樹脂組成物）エポキシ
樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を持っ
ていれば特に制限はないが、光半導体の封止に用いる場
合は、比較的着色の少ないものが好ましい。好ましい例
としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェ
ノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ
樹脂、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂
環式エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、
脂肪族系エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは単独で
用いても併用してもよい。

【００１０】硬化剤としては、下記一般式（１）で示さ
れる化合物が必ず使用されるが、これ以外の硬化剤を併
用しても良い。

【００１１】

【化３】

【００１２】前記一般式（１）で示される化合物は、ｎ
＝０の成分が１〜１０重量％であることが必要である。
ｎ＝０の成分の割合が１０重量％を超えると、金型汚れ
が発生しやすくなる。前記一般式（１）で示される化合
物において、ｎ＝０〜１の成分和が２０重量％以下であ
ることが好ましく、ｎ＝７〜１０の成分和が３０重量％
以下であることも好ましい。ｎ＝０〜１の成分和が２０
重量％を超えても金型汚れが問題となることがあり、ｎ
＝７〜１０の成分和が３０重量％を超えると流動性が悪
くなり充填性が悪くなる傾向があるからである。

【００１３】フェノールノボラック型硬化剤は、フェノ
ールとホルムアルデヒドを反応させる周知の方法によっ
て得ることができるが、この反応の際に、反応モル比、
反応煮つめ時間（減圧脱水時間）を調整したり、反応
後、溶剤を添加して、減圧、脱溶媒を行うことによって
少核体成分や多核体成分の量を少なくすることができ
る。

【００１４】他の硬化剤としては、エポキシ樹脂と反応
するものであれば特に制限はないが、光半導体封止のた
めには比較的着色の少ないものが好ましい。好ましい例
としては、無水ヘキサヒドロフタル酸等の酸無水物、ク
レゾール、キシレノール、レゾールシン等とホルムアル
デヒドとを縮合反応して得られるノボラック樹脂等があ
る。

【００１５】この他にアミン系硬化剤も挙げられるが、
硬化時の変色が大きいため使用する際は添加量等に注意
を要する。他の硬化剤を併用する場合は、その配合量は
硬化剤全体の５０重量％以下に止めることが好ましい。
前記硬化剤の配合割合は、エポキシ樹脂１当量に対して
硬化剤の当量を０．５〜１．５の範囲に設定することが
好ましく、特に好ましくは０．７〜１．０である。硬化
剤の当量が０．７未満であれば離型性が悪く、１．０を
超えると吸湿が増加し、信頼性が悪くなる傾向がある。

【００１６】エポキシ樹脂組成物では、硬化促進のため
に、通常、硬化促進剤が用いられる。硬化促進剤として
は、エポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進させる作用があ
るものであれば特に制限はないが、比較的着色の少ない
ものが好ましい。好ましい例としては、トリフェニルフ
ォスフィン、ジフェニルフォスフィン等の有機フォスフ
ィン系硬化促進剤、２−メチルイミダゾール、２−フェ
ニル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾ
ール等のイミダゾール系硬化促進剤、１，８−ジアザビ
シクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリエタノール
アミン、ベンジルジメチルアミン等の３級アミン系硬化
促進剤、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニル
ボレート等の有機塩類等が挙げられる。これは単独で用
いてもよく、併用してもよい。

【００１７】前記硬化促進剤の配合割合は、封止樹脂全
体に対して硬化促進剤０．０５〜１．０重量％であるこ
とが好ましい。硬化促進剤の配合量が０．０５重量％未
満では、ゲル化時間が遅くなり、硬化作業性を著しく低
下させる傾向がみられ、逆に１．０重量％を超えると、
硬化が急速に進み、その結果、発熱が大きくなってクラ
ックや発泡を生じる恐れがあるからである。

【００１８】本発明にかかるエポキシ樹脂組成物には離
型剤を配合されている。離型剤としては、例えば、天然
カルナバ系、高級脂肪酸、ポリエチレン系ワックスなど
を用いることができ、単独で用いても、２種類以上を併
用してもよい。具体的には、カルナバワックス、ステア
リン酸、モンタン酸、カルボキシル基含有ポリオレフイ
ン等が好ましく用いられる。これらは単独で使用される
ほか、併用されることもある。離型剤の配合割合は組成
物全体の０．０５〜１．５重量％であることが好まし
い。離型剤として脂肪酸アミドを用いると、金型汚れが
より一層生じ難くなる。封止部分の樹脂硬化物が吸湿
すると、電子部品を母基板に実装する時のハンダ付けの
熱衝撃により、吸湿水分が急激に膨張して、樹脂硬化物
の内部にクラックが発生し信頼性が低下するという問題
の生じることがあるので、通常は、エポキシ樹脂組成物
中に無機充填材を配合しておく。無機充填材としては、
特に限定する訳ではないが、溶融シリカ、結晶シリカ、
アルミナ等を挙げることができる。これらは単独で使用
されるほか、併用されることもある。充填材の配合割合
は組成物全体の６５〜９０重量％であることが好まし
い。

【００１９】本発明にかかる封止用エポキシ樹脂組成物
には、必要に応じて、着色剤、低応力化剤、難燃剤等が
適宜量添加されてよい。着色剤としては、例えばカーボ
ンブラック、酸化チタン等が挙げられる。低応力化剤と
しては、例えば、シリコーンゲル、シリコーンゴム、シ
リコーンオイル等が挙げられる。難燃剤としては、例え
ば、三酸化アンチモン、ハロゲン化合物、リン化合物等
が挙げられる。前記着色剤、低応力化剤、難燃剤等は２
種類以上を併用することもできる。

【００２０】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
各成分をミキサー等によって均一に混合したのち、ロー
ル、ニーダー等によって混練することで製造することが
できる。成分の配合順序は特に制限はない。本発明のエ
ポキシ樹脂組成物は、より具体的には、例えば、エポキ
シ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、離型剤、充填材その他の
配合成分を溶解混合又は溶融混合した後、３本ロール等
で溶融混練し、この混練物を冷却・固化した後、粉砕
し、必要ならタブレット状に打錠することにより製造す
ることができる。性状が室温で液状の場合は、溶解混合
又は溶融混練までで製造することができる。（半導体装置の封止）このようにして得られたエポキシ
樹脂組成物は、金型を用い、固形の場合はタブレットを
トランスファー成形することにより、また、液状の場合
はキャスティングやポッティング、印刷等の方式で注
型、硬化させることにより、光半導体装置のリードフレ
ームに搭載した半導体素子を封止することができる。

【００２１】上記リードフレームとしては、電気伝導性
の点で銅合金製のリードフレームが、また、熱膨張率の
点で４２アロイ合金製のリードフレームが一般に使用さ
れている。これらのリードフレームは、金線等のボンデ
ィングワイヤーとの接着性が低いため、リードフレーム
のボンディングワイヤーと接続しようとする部分にあら
かじめ銀メッキや金メッキを行った後、ボンディングワ
イヤーと接続し、接続の信頼性を改良するようにしてい
る。

【００２２】

【実施例】表１に示す配合でエポキシ樹脂組成物を製造
し、半導体装置の封止を行った。表１で使用されている
硬化剤Ａ〜Ｆは前記一般式（１）で表される化合物であ
り、それぞれのｎ成分比は表２に示すとおりである。表
１、２の単位は重量基準である。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】エポキシ樹脂組成物の製造条件は以下のと
おりであり、半導体封止条件は以下のとおりであった。（エポキシ樹脂組成物の製造条件）各成分をミキサー等
によって均一に混合したのちロール，ニーダー等によっ
て混練することによって製造した。すなわち、２軸加熱
ロールを用いて温度８５℃で５分間混練し、次いで冷却
した。その後、粉砕機で粉砕して、封止材料を得た。（封止条件）半導体素子としたは表面実装ダイオード
（ショットキーダイオード）銅フレームを用いた。トラ
ンスファプレスを用い、成形圧力７０ｋｇ／ｃｍ²：成
形温度１７５℃、成形時間９０秒で上記ダイオードを封
止成形して、半導体装置の成形品を得た。

【００２６】以上のようにして樹脂封止した際の金型汚
れは表１に示すとおりであった。金型汚れは以下のよう
にして評価した。（金型汚れ）ＴＯ２２０パッケージを１７０℃で９０ｓ
（ショット）連続成形したときの金型汚れを目視で確
認。汚れ発生した時点までのショット数で判定。

【００２７】上記とは別に、スパイラルフローを、ＥＭ
ＭＩ規格に準じた金型を使用し、金型温度１７０℃、成
形圧力７０ｋｇ／ｃｍ²で測定した。結果は表１に示す
とおりであった。

【００２８】

【発明の効果】本発明にかかる封止用のエポキシ樹脂組
成物は、金型汚れを起こし難く、しかも、成形時の流動
性が良好であって離型性もよく、連続成形性に優れる。
本発明にかかる半導体装置封止方法は、上記本発明にか
かるエポキシ樹脂組成物を使用して半導体封止を行うた
め、連続成形を良好に行うことができる。

フロントページの続き (72)発明者原竜三大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂と硬化剤と離型剤を含むエポ
キシ樹脂組成物において、前記硬化剤として下記一般式
（１）で示される化合物が用いられ、かつ該化合物はｎ
＝０の成分が１０重量％以下であることを特徴とする、
封止用のエポキシ樹脂組成物。【化１】
【請求項２】前記一般式（１）で示される化合物におい
て、ｎ＝０〜１の成分和が２０重量％以下である、請求
項１に記載の封止用のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】前記一般式（１）で示される化合物におい
て、ｎ＝７〜１０の成分和が３０重量％以下である、請
求項１または２に記載の封止用のエポキシ樹脂組成物。
【請求項４】前記離型剤として脂肪酸アミドが用いられ
ている、請求項１から３までのいずれかに記載の封止用
のエポキシ樹脂組成物。
【請求項５】リードフレームに搭載された半導体素子を
エポキシ樹脂組成物を用いて封止する方法において、前
記エポキシ樹脂組成物として、請求項１から４までのい
ずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を用いることを特徴
とする半導体装置封止方法。