JP2857444B2 - 封止用樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

封止用樹脂組成物および半導体封止装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、耐湿性、半田耐熱性、成形性に優れた封止
用樹脂組成物および半導体封止装置に関する。
(従来の技術) 近年、半導体、集積回路の分野における高集積化、高
信頼性化の技術開発と同時に、半導体装置の実装工程の
自動化が推進されている。例えば、フラットパッケージ
型の半導体装置を回路基板に取り付ける場合、従来はリ
ードピン毎に半田付けを行っていたが、最近は半導体装
置全体を250℃に加熱した半田浴に浸漬して、一度に半
田付けを行う方法が採用されている。
従来のエポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂お
よび無機質充填剤からなる樹脂組成物で封止した半導体
装置では、装置全体の半田浴浸漬を行うと耐湿性が低下
するという欠点がある。特に吸湿した半導体装置を半田
浴に浸漬すると、封止樹脂と半導体チップとの間あるい
は封止樹脂とフレームとの間に剥がれが生じ、著しい耐
湿劣化をおこし、電極の腐蝕による断線や水分によるリ
ーク電流を生じ、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る。このため、耐湿性の影響が少な
く、半導体装置全体の半田浴浸漬をしても耐湿劣化の少
ない成形性のよい封止用樹脂の開発が強く要望されてい
た。
(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、要望に応えるために
なされたもので、吸湿の影響が少なく、特に半田浴浸漬
後の耐湿性および半田耐熱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。
[発明の構成] (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、ホスファゼン系フッ素ゴムを配合するによっ
て、半田浴浸漬後の耐湿性および半田耐熱性が向上し、
かつ成形性がよくなることを見いだし、本発明を完成し
たものである。すなわち、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)次の一般式で示されるホスファゼン系フッ素ゴム
および (但し、式中R1はCpH2pCqF2q+1を、R2はCtH2tCsF
2s+1を、l,m,n,p,q,s,tは1以上の整数を表す) (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)のホス
ファゼン系フッ素ゴムを0.1〜5重量%、また前記
(D)の無機質充填剤を25〜90重量%含有してなること
を特徴とする封止用樹脂組成物およびこの封止用樹脂組
成物の硬化物で半導体ペレットが封止されてなることを
特徴とする半導体封止装置である。
以下、本発明を詳細に説明する。
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、さらに次の一般式で示さ
れるエポキシノボラック系の樹脂が挙げられる。
(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。
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あるいはパラホルムアルデヒド
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
よい。
本発明に用いる(C)ホスファゼン系フッ素ゴムとし
ては、例えば前記一般式で示したものが用いられる。ホ
スファゼン系フッ素ゴムとしては、例えばジクロロホス
フォニトリルの三量体を熱分解した長鎖ゴム(PNCl2
を含フッ素アルコールと反応させたもの等が挙げられ
る。具体的な化合物としては次のものが挙げられる。
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。ホスファゼン系フッ素ゴムの配合割合は、全体の
樹脂組成物に対して0.1〜5重量%含有することが望ま
しい。この割合が0.1重量%未満では半田耐熱性に効果
なく、また5重量%を超えると樹脂粘度が増加する等、
成形性に悪影響を与え、実用に適さず好ましくない。
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、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、これらは単独もしくは2種以
上混合して使用する。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25〜90重量
%である。その割合が25重量%未満では、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90重
量%を超えるとカサバリが大きくなり成形性が悪く実用
に適さない。
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、ホスファゼン系フッ素ゴムおよ
び無機質充填剤を必須成分とするが、本発明の目的を損
なわないかぎり、また必要に応じて、天然ワックス類,
合成ワックス類,直鎖脂肪酸の金属塩,酸アミド,エス
テル類,パラフィン類などの離型剤、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
アンチモンなどの難燃剤、カーボンブラック,ベンガラ
などの着色剤、シランカップリング剤、種々の硬化促進
剤等を適宜添加配合することができる。
本発明の封止用樹脂組成物を成形材料として製造する
場合の一般的な方法は、エポキシ樹脂、ノボラック型フ
ェノール樹脂、ホスファゼン系フッ素ゴム、無機質充填
剤、その他の原料成分を所定の組成比に選んで、ミキサ
ー等によって十分均一に混合した後、更に熱ロールによ
る溶融混合処理、また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。そして、この成形材料を電子部品或いは電気部
品の封止に、またそれらの被覆、絶縁等に適用し、優れ
た特性と信頼性を付与することができる。
本発明の半導体封止装置は、上記のようにして得られ
た封止用樹脂組成物を用いて半導体ペレットを封止する
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℃以上の
温度で加熱硬化させることが望ましい。封止を行う半導
体ペレットとしては、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。
(作用) 本発明において、ホスファゼン系フッ素ゴムを用いた
ことによって、目的とする特性が得られるものである。
ホスファゼン系フッ素ゴムは、封止用樹脂組成物と半導
体ペレットとの密着性、また封止用樹脂組成物とリード
フレームとの密着性を向上させ、半田浴に浸漬しても耐
湿性の劣化を少なくすることができる。
(実施例) 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、以下の実施例に限定されるものではない。以下
の実施例および比較例において「%」とは「重量%」を
意味する。
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21
5)18%に、ノボラック型フェノール樹脂(フェノール
当量107)9%、次のホスファゼン系フッ素ゴム0.3%、 溶融シリカ粉末71%、エステル系ワックス0.3%および
シラン系カップリング剤0.4%を配合し、常温で混合し
更に90〜95℃で混練冷却した後、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、その結果を第1表に示した。特に耐湿性において本
発明の顕著な効果が認められた。
実施例 2〜3 クレゾールノボラックエポキシ樹脂(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%、次のホスファゼン系フッ素ゴムを、 実施例2では0.3%、実施例3では0.3%、シリカ粉末71
%、エステル系ワックス0.3%およびシラン系カップリ
ング剤0.4%を実施例1と同様に配合、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
第1表に示した。耐湿性において本発明の顕著な効果が
認められた。
比較例 クレゾールノボラックエポキシ樹脂(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0.3%およびシラン系カップリング剤
0.4%を配合し、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
を第1表に示した。
[発明の効果] 以上の説明および第1表から明らかなように、本発明
の封止用樹脂組成物は、半導体チップやリードフレーム
に対する密着性が良いために、吸湿の影響が少なく、半
田浴に浸漬した後でも耐湿性に優れ、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などを著
しく低減することができ、しかも長時間にわたって信頼
性を保証することができる。また、250℃の半田浴浸漬
にもかかわらず優れた半田耐熱性を示した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI //(C08L 63/00 85:02) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08L 63/00 - 63/10 C08L 85/02 C08G 59/62 H01L 23/29

Claims (2)

    (57)【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)次の一般式で示されるホスファゼン系フッ素ゴム
    および (但し、式中R1はCpH2pCqF2q+1を、R2はCtH2tCsF
    2s+1を、l,m,n,p,q,s,tは1以上の整数を表す) (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)のホス
    ファゼン系フッ素ゴムを0.1〜5重量%、また前記
    (D)の無機質充填剤を25〜90重量%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)次の一般式で示されるホスファゼン系フッ素ゴム
    および (但し、式中R1はCpH2pCqF2q+1を、R2はCtH2tCsF
    2s+1を、l,m,n,p,q,s,tは1以上の整数を表す) (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)のホス
    ファゼン系フッ素ゴムを0.1〜5重量%、また前記
    (D)の無機質充填剤を25〜90重量%含有した封止用樹
    脂組成分の硬化物により、半導体ペレットが封止されて
    なることを特徴とする半導体封止装置。
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