JPS627211B2 - - Google Patents

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JPS627211B2
JPS627211B2 JP56097840A JP9784081A JPS627211B2 JP S627211 B2 JPS627211 B2 JP S627211B2 JP 56097840 A JP56097840 A JP 56097840A JP 9784081 A JP9784081 A JP 9784081A JP S627211 B2 JPS627211 B2 JP S627211B2
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JP
Japan
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epoxy resin
less
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silica powder
epoxy
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JP56097840A
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Kazuo Iko
Takahiro Yoshioka
Kazuyuki Miki
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Electric Industrial Co Ltd
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
この発明は樹脂封止型LSI、IC、トランジスタ
などの半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関す
る。 半導体素子の樹脂封止材料については、耐熱
性、耐湿性、機械的強度などにすぐれるほか、金
型を摩耗することのない適度な硬さを有し、また
冷熱サイクル時に内部封入物をこわさないように
するため線膨張係数が小さくされていることが必
要で、さらに半導体素子の発熱を防ぐため良好な
熱伝導性を有していることが望まれる。 また、最近、LSI、IC、トランジスタなどの半
導体の封止に、樹脂注入圧力が低いため半導体素
子とリードとを結ぶボンデイングワイヤを破損す
るおそれが少ないなどの利点を有するトランスフ
アーモールドが広く採用されているが、この場
合、成型金型の取り数がふえるにしたがつて、前
述の如き一般的要求特性に加えて、比較的大きな
スパイラルフロー値を有することが要求される。 一方、スパイラルフロー値があまりに大きくな
りすぎると、つまり流動性が高くなりすぎると、
金型の合せ目などの微小な隙間から樹脂が流れ出
てバリを生じ作業性を著るしく低下させ、また半
導体部品のリード線上に発生したバリは除去しが
たく、ハンダ付け時にハンダ不良を生じたりす
る。したがつて、ただ単にスパイラルフロー値を
満足するだけでは不充分で、スパイラルフロー値
を満足してなおかつバリの発生が抑止されたバリ
特性にすぐれたものであることが必要である。 従来、半導体素子の樹脂封止材料、とくにトラ
ンスフアーモールド用の封止材料としてはエポキ
シ樹脂組成物がもつとも一般的であり、エポキシ
樹脂およびその硬化剤あるいは充てん剤や各種添
加剤の種類、配合量などが個々の要求特性に応じ
て使いわけられていた。しかるに、従来公知のこ
の種エポキシ樹脂組成物には、前述した一般的要
求特性をすべて満足し、さらにスパイラルフロー
値とバリ特性とに共にすぐれるものはほとんど見
い出されておらず、かかるエポキシ樹脂組成物の
出現が業界において強く望まれていた。 この発明は、上記の観点から鋭意検討した結果
見い出されたものであり、その要旨とするところ
は、下記の三成分; (a) エポキシ当量250以下で軟化点が60〜120℃の
ノボラツク型エポキシ樹脂、 (b) 軟化点60〜130℃のノボラツク樹脂、 (c) 全組成物中60〜80重量%を占め、粒子径149
μ以上のものが0.5重量%以下、44μ以下のも
のが60重量%以上および5μ以下のものが20〜
55重量%であつてかつメジアン径が10μを超え
30μ以下である粒度分布を有する結晶性シリカ
粉末および/または溶融シリカ粉末、 を含有することを特徴とする半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物にある。 すなわち、この発明者らは、上記のa、b、c
三成分を必須成分として使用することによつて、
封止材料として要求される一時特性、つまり耐熱
性、耐湿性、機械的強度、適度な硬さ、線膨張係
数、熱伝導性などを充分に満足させることができ
る一方、スパイラルフロー値とバリ特性とをいず
れも改善できるものであることを見い出した。 この発明において用いられるa成分は、エポキ
シ当量250以下で軟化点が60〜120℃の範囲にある
ノボラツク型エポキシ樹脂であり、1分子中に2
個以上のエポキシ基を有するクレゾールノボラツ
クエポキシ樹脂、フエノールノボラツクエポキシ
樹脂などのなかから上記要件を満足するものが選
択使用される。 ここで、エポキシ当量が250より大きくなる
と、架橋密度が小さくなつて充分なる耐熱性、強
度が得られない。また、軟化点が60℃より低くな
るとバリの発生が著るしく、120℃より高くなる
と流れ性が悪くなり成形に適さなくなる。さら
に、ノボラツク型以外のエポキシ樹脂、たとえば
ビスフエノールA型や脂環式のエポキシ樹脂で
は、そのエポキシ当量を250以下としたとき、低
粘性の液状となり、この場合、バリ特性が著るし
く低下したり、成形時の耐熱性が低くなる。 この発明においては、上記a成分からなるエポ
キシ樹脂のほかに成形材料に難燃化機能を附与す
るために、全エポキシ樹脂中通常15〜25重量%の
割合で臭素化エポキシ樹脂を使用することができ
る。この臭素化エポキシ樹脂としては、好ましく
は臭素化フエノールノボラツクエポキシ樹脂、臭
素化クレゾールノボラツクエポキシ樹脂、臭素化
クレゾールノボラツクエポキシ樹脂の如きノボラ
ツク型が用いられるが、ビスフエノールA型の如
き他のタイプのものであつても差し支えない。ま
た、臭素化エポキシ樹脂のエポキシ当量および軟
化点については、とくに限定されず、従来公知の
ものを広く適用できる。 この発明において用いられるb成分は、上記a
成分を主体としたエポキシ樹脂の硬化剤であり、
分子内に水酸基を2個以上有するフエノールノボ
ラツク樹脂、クレゾールノボラツク樹脂などのノ
ボラツク樹脂のなかから軟化点60〜130℃の範囲
にあるものが用いられる。ノボラツク樹脂以外の
硬化剤、たとえばアミン系硬化剤や酸無水物系硬
化剤を使用すると、耐湿性が悪くなるなどの欠点
があり、不適当である。また、軟化点を60〜130
℃に規定した理由は、60℃より低くなるとバリの
発生が著しく、130℃より高くなると流れ性が悪
くなるなどの問題が生じるためである。 b成分の使用量は、一般にa成分を主体とした
エポキシ樹脂に含まれるエポキシ基と水酸基との
割合が1対1を中心として0.7対1〜1対0.7の範
囲となるようにするのが好ましい。 この発明において用いられるc成分は、結晶性
シリカ粉末および/または溶融シリカ粉末からな
る充てん剤であり、かかる充てん剤を選択使用し
たことによつて、金型を摩損することのない適度
な硬さが得られ、また線膨張係数や熱伝導性、耐
湿性などの面で好結果が得られる。他の充てん
剤、たとえばアルミナ粉では硬度が高く、モール
ド時の金型摩耗が激しく、また炭酸カルシウムや
硫酸バリウムなどでは加水分解しやすく、半導体
部品の耐湿性が悪くなるなどの欠点を免れない。 この発明において上記の結晶性シリカ粉末およ
び/または溶融シリカ粉末は、粒子径149μ以上
のものが0.5重量%以下、44μ(350メツシユ)以
下のものが60重量%以上および5μ以下のものが
20〜55重量%であつて、かつメジアン径が10μを
超え30μ以下である粒度分布を有していることが
必要である。 粒子径149μ以上のものが0.5重量%を超えてし
まうと、金型ゲート部の目づまりをおこす結果未
充てん部を生じて完全な樹脂封止が困難となる。
また、44μ以下のものが60重量%に満たない場
合、5μ以下のものが20重量%より少なくなるか
あるいは55重量%より多くなる場合、さらにメジ
アン径が10μを超え30μ以下の範囲を逸脱する場
合、いずれもスパイラルフロー値が低くなり、ま
たバリ特性も悪くなる。 図面は、この発明に適用できるシリカ粉と比較
用のシリカ粉とにつき、横軸に粒子径(μ)を、
縦軸に通過累積分布(重量%)をとり、横軸を対
数目盛りで表わした粒度分布曲線を示したもので
あり、曲線―1はほぼ後記第1表に示されるシリ
カA(粒子径44μ以下が95重量%、5μ以下が53
重量%、メジアン径が4.5μの溶融シリカ粉末)
に相当し、また曲線―2はほぼ後記第1表に示さ
れるシリカB(粒子径44μ以下が64重量%、5μ
以下が20重量%、メジアン径が24μの結晶性シリ
カ粉末)に相当する。なお、シリカAおよびシリ
カBはいずれも粒子径149μ以上のものが0.5重量
%以下とされたものである。 この図は、この発明に適用されるシリカ粉の粒
度分布をより理解しやすくするためのものにすぎ
ないが、一例として上記曲線―2にて示されるよ
うな粒度分布曲線を有するシリカ粉Bは、前記こ
の発明の要件を満足するものといえる。そして、
かかる要件を満足することによつて初めてスパイ
ラルフロー値とバリ特性とに共に好結果がもたら
されるのであり、このことは、後記の実施例およ
び比較例によつて極めて明らかである。 このように、この発明で用いられるシリカ粉
は、上述の如き特定の粘度分布を有するものでな
ければならないが、そのなかでも特にメジアン径
が10μを超え30μ以下の範囲となるような比較的
高い値となつているとにより、バリ特性とともに
高いスパイラルフロー値が得られて成形性に非常
に好結果が得られるものである。 この発明において上記構成からなるc成分の使
用割合は、全組成物中60〜80重量%の範囲内とさ
れていなければならない。60重量%より少なくな
ると、封止材料の熱膨張率が大きくなり、半導体
成形品のリードと封止樹脂との間のはがれ現象に
より耐湿性を低下させる。また、80重量%より多
くなると、最適粒度分布を選択しても、スパイラ
ルフロー値が小さくなり、成形時に未充てんを生
じたり、半導体素子とリードとを結ぶボンデイン
グワイヤを変形させたり切断する危険性が生じ
る。 この発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
は、上に述べてきたa、b、c三成分を必須成分
とし、必要に応じてa成分以下のエポキシ樹脂と
して臭素化エポキシ樹脂を含むことがあり、さら
にこれらに通常各種アミン、弗化ホウ素の各種ア
ミン錯体、各種のイミダゾール化合物などの硬化
促進剤を全組成物中0.1〜1.0重量%の割合で配合
することができる。また、三酸化アンチモンのよ
うな無機系難燃剤、顔料、カツプリング剤、離型
剤、劣化防止剤、変性剤などの公知の添加剤を全
組成物中10重量%以下の割合で配合することがで
きる。 このようにして得られるこの発明のエポキシ樹
脂組成物は比較的大なるスパイラルフロー値を有
しており、トランスフアーモールドによる成形性
に卓越した効果を発揮する。ここで、スパイラル
フロー値とは、周知のとおり、スパイラルフロー
金型を用いて、EMMI1−66(Epoxy Molding
Material Institute;Society of Plastic
Industry)に準拠して測定される値を意味する
が、この発明のエポキシ樹脂組成物は上記測定値
が通常90cm以上で120cm以下、とくに好適には100
〜110cm程度のスパイラルフローを示すものであ
る。 このエポキシ樹脂組成物を用いて実際に各種半
導体を樹脂封止するには、トランスフアーモール
ドなどの従来公知の成形法により硬化成形すれば
よく、これによつて耐熱性、強度、耐湿性、熱伝
導性などの一般的特性を満足するのみならず、バ
リ特性に非常にすぐれる樹脂封止半導体を得るこ
とができる。 以下に、この発明の実施例を比較例とともに記
述する。以下において、部とあるは重量部を意味
するものとする。また、各実施例および比較例で
用いたオルソクレゾールノボラツクエポキシ樹脂
はエポキシ当量が215、軟化点88℃であり、臭素
化フエノールノボラツクオエポキシ樹脂のエポキ
シ当量は265、軟化点は92℃である。さらにフエ
ノールノボラツク樹脂の軟化点は95℃である。ま
た、シリカ粉として、粒子径149μ以上のものが
それぞれ0.5重量%以下とされた下記第1表に示
される8種の溶融シリカ粉末および/または結晶
性シリカ粉末を用いた。
【表】 実施例 1、2 オルソクレゾールノボラツクエポキシ樹脂、臭
素化フエノールノボラツクエポキシ樹脂およびフ
エノールノボラツク樹脂とともに、前記第1表に
示されるシリカBまたはCを使用し、これに2―
フエニルイミダゾール、カルナバワツクス、三酸
化アンチモン、カーボンブラツク、カツプリング
剤の如き添加剤を、後記の第2表に示される配合
割合(部数)で配合し、二本ロールで80〜100℃
で加熱混練したのち、冷却し所定の粒度に粉砕し
てこの発明の2種の半導体封止用エポキシ樹脂組
成物を得た。 各組成物のスパイラルフロー値(cm)とバリ特
性とを第2表に併記した。なお、バリ特性は、5
μおよび50μクリアランスのバリ評価用金型を用
いて成形したときのバリ長さ(mm)を測定したも
のである。 比較例 1〜6 オルソクレゾールノボラツクエポキシ樹脂、臭
素化フエノールノボラツクエポキシ樹脂およびフ
エノールノボラツク樹脂とともに、前記第1表に
示されるシリカA、D、E、F、GまたはHを使
用し、これに実施例1、2と同様の添加剤を、後
記の第2表に示される配合割合(部数)で配合
し、以下実施例1、2と同様の操作でこの発明と
は異なる6種の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
を得た。各組成物のスパイラルフロー値およびバ
リ特性は、第2表に併記されるとおりであつた。
【表】
【表】 第2表から明らかなように、この発明のエポキ
シ樹脂組成物はすぐれた流動特性(スパイラルフ
ロー)とバリ特性とを有しているものであること
が判る。また各組成物を用いてトランスフアーモ
ールドにより半導体素子を実際に樹脂封止した他
の試験から、この発明のエポキシ樹脂組成物によ
ると、耐熱性、強度、耐湿性などの一般的諸特性
を充分に満足する樹脂封止が可能であることが確
認された。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明に適用されるシリカ粉の粒度分
布を示す特性図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下記の三成分; (a) エポキシ当量250以下で軟化点が60〜120℃の
    ノボラツク型エポキシ樹脂、 (b) 軟化点60〜130℃のノボラツク樹脂、 (c) 全組成物中60〜80重量%を占め、粒子径149
    μ以上のものが0.5重量%以下、44μ以下のも
    のが60重量%以上および5μ以下のものが20〜
    55重量%であつてかつメジアン径が10μを超え
    30μ以下である粘度分布を有する結晶性シリカ
    粉末および/または溶融シリカ粉末、 を含有することを特徴とする半導体封止用エポキ
    シ樹脂組成物。 2 a成分以外のエポキシ樹脂として臭素化エポ
    キシ樹脂を含む特許請求の範囲第1項記載の半導
    体封止用エポキシ樹脂組成物。
JP9784081A 1981-06-24 1981-06-24 Epoxy resin composition for encapsulation of semiconductor Granted JPS57212225A (en)

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