JPH11209573A - 封止用樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

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）ジブチルチオ尿素および（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）のジブチルチオ尿素を0.01〜0.5 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
って半導体チップが封止され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、Ｐｄ−Ａｕ
メッキを施したフレームを組み込んだ半導体パッケージ
において、耐リフロークラック性等の信頼性に優れた封
止用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、該プレプレーティングフ
レームと封止樹脂との接着性が著しく悪いという欠点が
あった。特に吸湿した半導体装置を赤外線（ＩＲ）リフ
ロー方式で表面実装すると、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、耐湿性の影響が少なく、半導体
装置全体のＩＲリフローによる表面実装を行っても耐湿
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、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、樹脂組成物にジ
ブチルチオ尿素を配合することによって、Ｐｄ、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て、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）ジブチルチ
オ尿素および（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）のジブチルチオ尿素を0.01
〜0.5 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
脂組成物である。またこの封止用樹脂組成物の硬化物に
よって、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。本発明に
用いる（Ｃ）ジブチルチオ尿素は、次の構造式に示され
るものである。

【００１０】

【化２】 また、このジブチルチオ尿素には、更に他の加硫促進剤
と酸化亜鉛、酸化マグネシウムを併用することもでき
る。

【００１１】ジブチルチオ尿素の配合割合は、全体の樹
脂組成物に対して0.01〜0.5 重量％含有することが望ま
しい。この配合割合が0.01重量％未満では、Ｐｄ、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、0.5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。

【００１２】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や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。

【００１３】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、ジブチルチオ尿素お
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、エラストマー等の低
応力成分、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。

【００１４】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、ジブチルチオ尿素、
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。

【００１５】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。

【００１６】

【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、樹脂組成物成分としてジブチルチオ尿素を用いた
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、ジブチルチオ尿素は樹脂組成物とＰｄ、Ｐｄ−Ａ
ｕ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、半導体パッケージにおいて耐リフロークラック性等
の信頼性を向上させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】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。

【００１８】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215
）19％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール
当量107 ）9 ％、次の化３に示したジブチルチオ尿素0.
05％、

【００１９】

【化３】 溶融シリカ粉末71％およびエステル系ワックス類 0.3％
を配合し、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ＰｄとＰｄ−Ａｕのプレプレーティングフレームに対
する接着力、耐湿性を試験したので、その結果を表１に
示した。特に接着力において本発明の顕著な効果が認め
られた。

【００２０】実施例２ ビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量215 ）17％
に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量107
）8 ％、前記した化３のジブチルチオ尿素0.06％、シ
リカ粉末74％およびエステル系ワックス類 0.3％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、Ｐｄ
とＰｄ−Ａｕのプレプレーティングフレームに対する接
着力、耐湿性の特性試験を行ったのでその結果を表１に
示した。特に接着力において本発明の顕著な効果が認め
られた。

【００２１】実施例３ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量215
）19％に、ノボラック型フェノールアラルキル樹脂
（フェノール当量107 ）9 ％、前記した化３のジブチル
チオ尿素0.06％、γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン0.2 ％、シリカ粉末71％およびエステル系ワッ
クス0.3 ％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、ＰｄとＰｄ−Ａｕのプレプレーティングフレ
ームに対する接着力、耐湿性を試験したので、その結果
を表１に示した。特に接着力において本発明の顕著な効
果が認められた。

【００２２】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類 0.3％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。

【００２３】

【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、ＰｄまたはＰｄ−Ａｕプレプレーティングさ
れた上に成形し、175 ℃，8 時間放置した後、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、40℃，90％ＲＨ，100
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。

【００２４】

【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 ＦＩ //(Ｃ０８Ｋ 13/02 5:405 3:00）

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）ジブチルチオ尿素および
   （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）のジブチルチオ尿素を0.01〜0.5 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。
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）ジブチルチオ尿素および
   （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）のジブチルチオ尿素を0.01〜0.5 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、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。