JPH051210A - 封止用樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 この発明は、（Ａ） 4,4′ -ジヒドロキシ
（テトラメチルビフェニル）骨格を有するエポキシ樹
脂、（Ｂ）ジシクロペンタジエン・ナフトール重合体及
び（Ｃ）無機質充填剤を必須成分とし、前記（Ｃ）無機
質充填剤を樹脂組成物に対して25〜90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と、その
組成物によって封止された半導体封止装置である。 【効果】 本発明の封止用樹脂組成物と半導体封止装置
は、特定骨格を有するエポキシ樹脂とジシクロペンタジ
エン・ナフトール重合体を用いることによって、樹脂組
成物のガラス転移温度が上昇し、熱機械的特性と低応力
性が向上し、半導体封止装置の半田浸漬、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少なく
なるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐湿性、半田耐熱性に
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。

【０００２】

【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、リードピ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ー方式が採用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のノボラック型エ
ポキシ樹脂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によって封
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、あるい
は封止樹脂とリードフレームの間の剥がれや、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。

【０００４】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、特に半田浴浸漬後
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。

【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、特定のエポキ
シ樹脂、ジシクロペンタジエン・ナフトール重合体を用
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。

【０００６】すなわち、本発明は、 （Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂

【０００７】

【化３】 （但し、式中ｎは 0又は 1以上の整数を表す）、 （Ｂ）ジシクロペンタジエン・ナフトール重合体および （Ｃ）無機質充填剤 を必須成分とし、前記（Ｃ）無機質充填剤を樹脂組成物
に対して25〜90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、半導体装置が封止されてなる
ことを特徴とする半導体封止装置である。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂として
は、前記の式で示されるものが使用され、その分子量等
に制限されることなく使用することができる。例えば

【００１０】

【化４】 が挙げられる。また、このエポキシ樹脂には、ノボラッ
ク系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。

【００１１】本発明に用いる（Ｂ）ジシクロペンタジエ
ン・ナフトール重合体としては、次の化５で示される骨
格構造を有するものが挙げられる。

【００１２】

【化５】

【００１３】（但し、式中ｎは0 又は1 以上の整数を表
す）また、この重合体には、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を混合して使
用することができる。

【００１４】本発明に用いる（Ｃ）無機質充填剤として
は、一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30μm 以下の
シリカ粉末が好ましく使用される。平均粒径が30μm を
超えると耐湿性および成形性が劣り好ましくない。無機
質充填剤の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して50〜
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％を超えると極端に流動性が悪く
なり成形性に劣り好ましくない。

【００１５】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、ジシクロペンタジエン・ナフトール
重合体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、エステル類、パラフィンなどの離型
剤、三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。

【００１６】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、
ジシクロペンタジエン・ナフトール重合体および無機質
充填剤その他を配合し、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。ま
た、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。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
は被覆・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。

【００１７】

【作用】本発明の封止用樹脂組成物は、特定のエポキシ
樹脂とジシクロペンタジエン・ナフトール重合体を用い
ることによって、樹脂組成物のガラス転移温度が上昇
し、熱機械的特性と低応力性が向上し、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
が少なくなるものである。

【００１８】

【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。

【００１９】実施例１ 前述した特定のエポキシ樹脂17％、化６に示したジシク
ロペンタジエン・ナフトール重合体10％、

【００２０】

【化６】 シリカ粉末72％、硬化促進剤 0.3％、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（Ａ）を製造した。

【００２１】実施例２ 実施例１で用いたエポキシ樹脂 9％、化６に示したジシ
クロペンタジエン・ナフトール重合体 8％、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
％、硬化促進剤0.3 ％、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。

【００２２】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。

【００２３】比較例２ エピ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。

【００２４】こうして製造した成形材料（Ａ）〜（Ｄ）
を用いて 170℃に加熱した金型内にトランスファー注入
し、硬化させて半導体素子を封止した半導体装置を製造
した。これらの半導体装置の諸特性を試験したのでその
結果を表１に示したが、本発明の封止用樹脂組成物およ
び半導体装置は耐湿性、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。

【００２５】

【表１】 ＊1 ：トランスファー成形によって直径50mm、厚さ 3mm
の成形品を作り、これを127℃， 2.5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 ：ＪＩＳ−Ｋ−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℃で 2分間トランスファー成形した
後、 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、 250℃の半田浴に10秒間浸漬した。その後、 127
℃， 2.5気圧の飽和水蒸気中でプレッシャークッカーテ
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 ： 8×8mm ダミーチップをＱＦＰ（14×14×1.4mm
）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℃， 8時間の後硬化
を行った。こうして製造した半導体装置を85℃，85％，
24時間の吸湿処理をした後 240℃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。

【００２６】

【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、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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）次の式で示されるエポキシ樹脂 【化１】 （但し、式中ｎは 0又は 1以上の整数を表す）、 （Ｂ）ジシクロペンタジエン・ナフトール重合体および （Ｃ）無機質充填剤 を必須成分とし、前記（Ｃ）無機質充填剤を樹脂組成物
   に対して25〜90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）次の式で示されるエポキシ樹脂 【化２】 （但し、式中ｎは 0又は 1以上の整数を表す）、 （Ｂ）ジシクロペンタジエン・ナフトール重合体および （Ｃ）無機質充填剤 を必須成分とし、前記（Ｃ）無機質充填剤を樹脂組成物
   に対して25〜90重量％の割合に含有した封止用樹脂組成
   物の硬化物によって、半導体装置が封止されてなること
   を特徴とする半導体封止装置。