JPH03296523A - 封止用樹脂組成物及び半導体封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、半田耐熱性に潰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いて、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に、従来リード
ビン毎に半田付けを行っていたが、最近では半田浸漬方
式や半田リフロ一方式が採用されている。

（発明が解決しようとする課ｊＪｉ　）従来のノボラッ
ク型などのエポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂
およびシリカ粉末からなる樹脂組成物で封止した半導体
装置は、装置全体の半田浴浸漬を行うと耐湿性が低下す
るという欠点があった。　特に吸湿した半導体装置を浸
漬すると、封止樹脂と半導体チップおよび封止樹脂とリ
ードフレームとの間の剥がれや、内部樹脂クラックが生
じて著しい耐湿性劣化を起こし、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。

本発明は、上記の欠点を解消するためになされたもので
、吸湿の影響が少なく、特に半田浸漬後の耐湿性、半田
耐熱性に優れ、封止樹脂と半導体チップあるいは封止樹
脂とリードフレームとの剥がれや内部樹脂クラックの発
生がなく、また電極の腐食による断線や水分によるリー
ク電流の発生もなく、長期信頼性を保証できる封止用樹
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。

［発明の構成コ （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、特定のエポキシ樹脂と特定の多官能フェノー
ル樹脂を用いることによって、耐湿性、半田耐熱性に優
れた樹脂組成物が得られることを見いだし、本発明を完
成したものである。

すなわち、本発明の封止用樹脂組成物は、（Ａ）次の一
般式で示されるエポキシ樹脂、（但し、式中１は０又は
１以上の整数を、ｎは１以上の整数をそれぞれ表す） （Ｂ）次の一般式（Ｉ）又は（Ｉｆ）で示される多官能
フェノール樹脂、および （但し、式中ＲはＣＩＩ　Ｈ２ｍ＋１を、ｎ、ｎは０又
は１以上の整数を表す） （Ｃ）シリカ粉末 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）のシリ
カ粉末を５０〜９０重量％含有してなることを特徴とす
る封止用樹脂組成物である。　また、この封止用樹脂組
成物を用いて半導体素子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。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂としては、次の一般
式で示されるものであれば （但し、式中Ｉは０又は１以上の整数を、ｎは１以上の
整数をそれぞれ表す） 分子量など特に制限されることはなく、広く使用するこ
とができる。　また、このエポキシ樹脂にノボラック型
エポキシ樹脂やエピビス系エポキシ樹脂を併用すること
ができる。

本発明に用いる（Ｂ）多官能フェノール樹脂としては、
次の一般式で示されるもので、（但し、式中ＲはＣＢ　
Ｈ２Ｈ＋１を、１．ｎは０又は１以上の整数を表す） 少なくとも三官能又は四官能のフェノール樹脂であるか
ぎり、分子構造、分子量などに制限されることなく広く
包含することができる。

具体的な多官能フェノール樹脂としては、例え等が挙げ
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。　さらに、前記の多官能フェノール樹脂の他
に、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バ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を混合して使用することができる。

本発明に用いる（Ｃ）シリカ粉末としては、般に使用さ
れているものが広く使用されるが、それらの中でも不純
物濃度が低く、平均粒径５０μｍ以下のものが好ましい
、　平均粒径が５０μｍを超えると耐湿性および成形性
が劣り好ましくない。

シリカ粉末の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して５
０〜９０重量％含有することが好ましい、　その割合が
５０重量％未満では樹脂組成物の吸湿性が高く、半田浸
漬後の耐湿性に劣り、また９０重量％を超えると１ｇ７
１ｖ／Ａに流動性が悪くなり成形性に劣り好ましくない
。

本発明の封止用樹脂組成物は、前述した特定のエポキシ
樹脂、多官能フェノール樹脂、およびシリカ粉末を必須
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、エステル類、パ
ラフィンなどの離型剤、二酸化アンチモンなどの難燃剤
、カーボンブラックなどの着色剤、シランカップリング
剤、種々の硬化促進剤、ゴム系やシリコーン系の低応力
付与剤等を適宜添加・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調製する場
合の一般的方法は、前述のエポキシ樹脂、多官能フェノ
ール樹脂、およびシリカ粉末その他を配合し、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。　この成形材料を用いて半導体素子を
セットした金型内にトランスファー注入して硬化させて
本発明の半導体封止装置を製造することができる。

本発明の半導体封止装置は、上記の封止用樹脂組成物を
用いて、半導体素子を封止することにより容易に製造す
ることができる。　封止を行う半導体素子としては、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、　
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。　封止用樹脂組成物は封止の際に加熱
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
、　成形材料は半導体素子の封止の他に電子部品、ある
いは電気部品の封止また被覆・絶縁等にも使用すること
ができ、それらに優れた特性を付与することができる。

（作用） 本発明において、特定のエポキシ樹脂、特定の多官能フ
ェノール樹脂を用いることによって樹脂組成物のガラス
転移温度を上昇させ、熱機械的特性と低応力性を向上さ
せることができた。　その結果、半田浸漬、半田リフロ
ー後の樹脂クラックの発生がなくなり耐湿性劣化が減少
した封止用樹脂組成物および半導体封止装置を製造する
ことができるものである。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明するが、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 前述した特定のエポキシ樹脂１７％、次式に示した多官
能フェノール樹脂１０％、 シリカ粉末７２％、イミダゾール系硬化促進剤Ｃ，，Ｚ
Ｏ，１％、エステルワックス０．３％およびシランカッ
プリング剤０．４％を常温で混合し、さらに９０〜９５
℃で混練し、冷却した後粉砕して成形材料［Ａ］を製造
した。

実施例　２ 実施例１で用いたエポキシ樹脂９％および多官能フェノ
ール樹脂８％、並びにオルソクレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂８％、シリカ粉末７４％、イミダゾール系硬
化促進剤Ｃ１７２０，１％、エステルワックス０．３％
およびシランカップリング剤０．４％を常温で混合し、
さらに９０〜９５℃で混練冷却した後、粉砕して成形材
料［Ｂ］を製造した。

比較例　１ オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂１７％、ノ
ボラック型フェノール樹脂８％、シリカ粉末７４％、硬
化促進剤０．３％、エステル系ワックス０．３％および
シランカップリング剤０．４％を混合し、実施例１と同
様にして成形材料［Ｃ］を製造した。

比較例　２ エビビス型エポキシ樹脂（エポキシ当量４５０）２０％
、ノボラック型フェノール樹脂５％、シリカ粉末７４％
、硬化促進剤０．３％、エステル系ワックス０．３％お
よびシランカップリング剤０．４％を混合し、実施例１
と同様にして成形材料［Ｄ］を製造した。

こうして製造した成形材料［Ａ］〜［Ｄ］を用いて　１
７０℃に加熱した金型内にトランスファー注入し、硬化
させて半導体素子を封止した半導体封止装置を製造した
。　これらの半導体装置の諸特性を試験したのでその結
果を第１表に示したが、本発明の封止用樹脂組成物およ
び半導体封止装置は耐湿性、半田耐熱性に優れており、
本発明の顕著な効果を確認することができた。

第１表 ＊１　ニドランスファー成形によって直径５０ｎｎ、厚
さ３１１１１の成形品を作り、これを１２７°Ｃ１２，
５気圧の飽和水蒸気中に２４時間放置し、増加した重量
によって測定した。

＊２：吸水率の場合と同様な成形品を作り、１７５℃で
８時間の後硬化を行い、適当な大きさの試験片とし、熱
機械分析装置を用いて測定した。

＊３　：　Ｊ　Ｉ　Ｓ−に−６９１１に準じて試験した
。

＊４：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を、通常の４２アロイフレー
ムに接着し、１７５°Ｃで２分間トランスファー成形し
た後、１７５℃８時間後硬化を行った。　こうして得た
成形品を予め、４０°Ｃ１９０％ＲＨ，１００時間の吸
湿処理をした後、２５０℃の半田浴に１０秒間浸漬した
。　その後、１２７”Ｃ２，５気圧の飽和水蒸気中でプ
レッシャークツカーテストを行い、アルミニウムの腐食
による断線を不良として評価した。

＊５：８ｘ８ＩＩＩｍタミーチップをＱ−ＦＰ　（１４
ｘ１４ｘ１．４ｍｍ）パッケージに納め、成形材料を用
いて　１７５℃で２分間トランスファー成形した後、　
１７５’Ｃ，８時間後硬化を行った。

こうして製造した半導体封止装置を８５℃。

８５％、２４時間の吸湿処理をしな後２４０″Ｃの半田
浴に１分間浸漬した。　その後、実体顕微鏡でパッケー
ジ表面を観察し、外部樹脂クラックの発生の有無を評価
した。

［発明の効果コ 以上の説明および第１表から明らかなように、本発明の
封止用樹脂組成物および半導体封止装置は、耐湿性、半
田耐熱性に優れ、吸湿による影響が少なく、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、しかも長期間にわたって信頼性を
保証することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　（Ａ）次の一般式で示されるエポキシ樹脂、▲数式
   、化学式、表等があります▼ （但し、式中ｍは０又は１以上の整数を、 ｎは１以上の整数をそれぞれ表す） （Ｂ）次の一般式（ I ）又は（II）で示さ れる多官能フェノール樹脂、および ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（II） （但し、式中ＲはＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１を、ｍ、ｎ
   は０又は１以上の整数を表す） （Ｃ）シリカ粉末 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記 （Ｃ）のシリカ粉末を５０〜９０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　（Ａ）次の一般式で示されるエポキシ樹脂、▲数式
   、化学式、表等があります▼ （但し、式中ｍは０又は１以上の整数を、 ｎは１以上の整数をそれぞれ表す） （Ｂ）次の一般式（ I ）又は（II）で示さ れる多官能フェノール樹脂、および ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（II） （但し、式中ＲはＣ＿ｍＨ＿２＿ｍ＿＋＿１を、ｍ、ｎ
   は０又は１以上の整数を表す） （Ｃ）シリカ粉末 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記 （Ｃ）のシリカ粉末を５０〜９０重量％含有する封止用
   樹脂組成物によって、半導体素子を封止してなることを
   特徴とする半導体封止装置。