JP3853579B2

JP3853579B2 - 封止用樹脂組成物および半導体封止装置

Info

Publication number: JP3853579B2
Application number: JP2000243534A
Authority: JP
Inventors: 和史伊藤; 優子高橋
Original assignee: Kyocera Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: JP2002060588A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体等の電子部品の封止用樹脂組成物とそれにより封止された半導体封止装置に関する。更に詳しくは成形性に優れ、電気特性にも優れた樹脂組成物であり、レシチンを添加した熱硬化性エポキシ樹脂と無機質充填剤を主成分とする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】
半導体および電子部品は、それを外部環境から保護するためにセラミックパッケージまたは樹脂パッケージなどで封止されているが、この封止材料についてはコスト、生産性等の面から無機質充填剤を含有させた合成樹脂組成物によるものが普及している。
【０００３】
この合成樹脂組成物は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂とシリカ等の無機質充填剤とシリコーンオイル等の添加物から構成されているが、シリコーンオイルは半導体成形時の離型性に優れている反面、樹脂との相溶性が悪いため、半導体パッケージ表面の汚れや巣、フクレが発生する等成形性に問題がある。また、樹脂と相溶性のよい変性シリコーンオイルは、成形性は良いが電気抵抗を低下させるという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の欠点を解消するためになされたもので、成形性、電気特性に優れ、かつ、充填性や作業性に適した熱硬化性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】
本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、樹脂組成物にレシチンを配合することによって、樹脂との相溶性を良好にし、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）レシチンおよび
（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）のレシチンを０．０１〜１．０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熱硬化性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。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明の樹脂組成物は、レシチンと無機充填剤をエポキシ樹脂およびノボラックフェノール樹脂に配合したものである。
【０００９】
本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂としては、次式に示すｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
【化１】

（但し、式中、ｎは１以上の整数を表す）
などのノボラック型エポキシ樹脂があり、具体的には、市販されるＥＳＣＮ−１９５ＸＬ−６５（住友化学工業（株）製、商品名）が挙げられ、この他、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、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等が挙げられ、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。
【００１０】
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、次の一般式に示されるもので、
【化２】

（但、式中、ｎは１以上の整数を表す）
具体的には、市販されるＨ−４（明和化成（株）製、商品名）が挙げられ、その他、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。
【００１１】
本発明に用いる（Ｃ）レシチンとしては、次の一般式に示されるもので、ホスファチジルコリンとも呼ばれ、
【化３】

（但し、式中、Ｒ，Ｒ´は、脂肪酸アルキル基を表し、ＲとＲ´が同じのものであってもよい）
具体的には、例えば、市販されるＬ００２３（東京化成工業社製、商品名）が挙げられる。
【００１２】
レシチンの配合割合は、全体の樹脂組成物に対して０．０１〜１．０重量％含有することが望ましい。この割合が０．０１重量％未満では、充分な成形性が得られず、また、１．０重量％を超えると、耐湿性が低下するので、いずれも好ましくない
本発明に用いる（Ｄ）無機質充填剤としては、クレー、マイカ、石英粉末、シリカ、軽石粉末、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、ガラスビーズ、アルミナ粉末等が挙げられ、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。
【００１３】
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、レシチ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、粘度調整用の溶剤、カップリング剤その他の添加剤を適宜、添加配合することができる。その溶剤としては、非極性炭化水素溶剤、エーテル系溶剤、アセタール系溶剤、エステル系溶剤、セロソルブアセテート系溶剤、カルビトールアセテート系溶剤等が挙げられ、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。
【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、レシチン、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】
本発明の熱硬化性封止用樹脂組成物および半導体封止装置は、樹脂成分としてレシチ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、熱硬化性に優れかつ、充填性や作業性が良く、硬化物の電気抵抗を低下させることなく外観を向上させた半導体等の電子部品を成形することができる。
【００１８】
【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。
【００１９】
実施例１〜２
エポキシ樹脂としてクレゾールノボラックエポキシ樹脂のＥＳＣＮ−１９５ＸＬ−６５（住友化学工業社製、商品名）、ノボラック型フェノール樹脂として、Ｈ−４（明和化成社製、商品名）、レシチンとして、Ｌ００２３（東京化成工業社製、商品名）、イミダゾール系触媒として、２，４−ジアミノ−６−（２′−ウンデシルイミダゾリル）−エチル−ｓ−トリアジン、および無機質充填剤として、平均粒子径が３５μｍの結晶シリカを、それぞれ表１に示す重量割合で配合し、ロールミルにて混練した後、これを冷却粉砕して実施例１〜２のエポキシ樹脂組成物を製造した。
【００２０】
比較例１〜２
同様に、クレゾールノボラックエポキシ樹脂のＥＳＣＮ−１９５ＸＬ−６５（住友化学工業社製、商品名）、ノボラック型フェノール樹脂のＨ−４（明和化成社製、商品名）、ストレーシシリコーンオイルのＴＳＦ４５１−５０（東芝シリコーン（株）製、商品名）、およびイミダゾール系触媒の２，４−ジアミノ−６−（２′−ウンデシルイミダゾリル）−エチル−ｓ−トリアジン、および実施例で用いたと同じ平均粒子径が３５μｍの結晶シリカを、それぞれ表２に示す重量割合で配合し、ロールミルにて混練した後、これを冷却粉砕して比較例１〜２のエポキシ樹脂組成物を製造した。
【００２１】
比較例３〜４
同様に、クレゾールノボラックエポキシ樹脂のＥＳＣＮ−１９５ＸＬ−６５（住友化学工業社製、商品名）、ノボラック型フェノール樹脂のＨ−４（明和化成社製、商品名）、ポリオキシアルキレン（ＰＯＡ）変性シリコーンオイルのＴＳＦ４４４０（東芝シリコーン（株）製、商品名）、イミダゾール系触媒の２，４−ジアミノ−６−（２′−ウンデシルイミダゾリル）−エチル−ｓ−トリアジン、および実施例で用いたと同じ平均粒子径が３５μｍの結晶シリカを、それぞれ表３に示す重量割合で配合し、ロールミルにて混練した後、これを冷却粉砕して比較例３〜４のエポキシ樹脂組成物を製造した。
【００２２】
前記実施例１〜２および比較例１〜４で得たエポキシ樹脂組成物のゲルタイム、ＪＩＳ試験用成形品の体積抵抗率を測定した。また、半導体チップを封止した半導体装置の外観検査を行い、その結果を表１〜３に示した。表１〜３における注は下記のとおりである。
【００２３】
＊１：１７５℃の熱板上で測定した。
【００２４】
＊２：１７５℃，２分間の条件で成形した成形硬化物を、１５０℃、５００Ｖの条件で測定した。
【００２５】
＊３：封止したＴＯ−３Ｐ（Ｈ）厚０．３ｍｍの裏面を目視して、巣、フクレについての不良個数を調査した。
【００２６】
表１〜３の結果をみればわかるとおり、実施例１〜２の樹脂組成物は、比較例１〜２の樹脂組成物より成形性に優れ、比較例３〜４の樹脂組成物より電気抵抗性が優れていた。
【００２７】
【表１】

【表２】

【表３】

【００２８】
【発明の効果】
以上の説明および表１〜３から明らかなように、本発明の封止用樹脂組成物は成形性に優れかつ電気特性にも優れ、充填性や作業性が良いため、この樹脂組成物を電子部品の封止に使用することにより、半導体封止装置の作業性、性能の両面で改善をはかることができる。

Claims

（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂、
（Ｃ）レシチンおよび
（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）レシチンを０．０１〜１．０重量％、また前記（Ｄ）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。
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂、
（Ｃ）レシチンおよび
（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）レシチンを０．０１〜１．０重量％、また前記（Ｄ）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によって、半導体チップが封止されてなることを特徴とする半導体封止装置。