JPH08311169A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置

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JPH08311169A
JPH08311169A JP11886395A JP11886395A JPH08311169A JP H08311169 A JPH08311169 A JP H08311169A JP 11886395 A JP11886395 A JP 11886395A JP 11886395 A JP11886395 A JP 11886395A JP H08311169 A JPH08311169 A JP H08311169A
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JP
Japan
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formula
epoxy resin
component
integer
resin composition
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JP11886395A
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English (en)
Inventor
Tomoichi Oda
倫一 尾田
Tatsuo Kawada
達男 河田
Hiroki Kojima
博樹 幸島
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の封止樹脂とインサートとの間の
剥離及びクラックの発生を抑制し、耐湿性に優れた封止
用樹脂組成物を提供すること。 【構成】 特定のビフェニル型エポキシ樹脂(A成分)
及びテルペン型フェノール樹脂もしくはアラルキル型フ
ェノール樹脂もしくはクレゾールノボラック型フェノー
ル樹脂(B成分)、硬化促進剤(C成分)、無機質充填
材(D成分)を必須成分とし、前記無機質充填材を樹脂
組成物に対して、60〜95vol%含有してなる半導
体封止用エポキシ樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、はんだ耐熱性、耐湿性
に優れた、半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその樹
脂組成物で封止した半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI等の半導体素子は素子の集
積度の向上と共に、素子サイズの大型化、樹脂封止型半
導体装置の小型化、薄型化が進んでいる。同時に半導体
装置の基板への取り付けを行う時に、半導体装置自体が
短時間のうちに200℃以上の高温にさらされるように
なってきた。この時、樹脂封止材中に含有される水分が
気化し、ここで発生する蒸気圧が樹脂と素子、リードフ
レーム等のインサートとの界面において、剥離応力とし
て働き、樹脂インサートの間で剥離が発生し、特に薄型
の樹脂封止型半導体装置においては、半導体装置のフク
レやクラックに至ってしまうことになる。以上の様な剥
離やクラックにより半導体装置の耐湿信頼性の劣化を生
じることになる。このような剥離やクラックを生じる防
止策として、タブ裏面と封止用樹脂との間の接着力を向
上させるため、タブ面のディンプル加工、スリット加工
等の手法が取られているが、リードフレームの高コスト
化、効果不十分等の問題があり、封止用樹脂での改善が
望まれる。このため、吸湿の影響が少なく、半導体装置
が基板への取り付けの際の高温にさらされても、剥離や
クラックが発生せず、耐湿信頼性の劣化の少ない封止用
樹脂の開発が強く要求されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
要求に対し、樹脂封止に用いる封止用樹脂組成物におい
て、その吸湿を低下することにより、半導体装置の封止
樹脂とインサートとの間の剥離及びクラックの発生を抑
制し、耐湿性に優れた封止用樹脂組成物を提供すること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、すなわち下記
一般式(I)で示されるビフェニル型エポキシ樹脂(A
成分)、一般式(II)で示される水酸基当量130〜1
80(g/eq)軟化点70〜130(℃)のテルペン
骨格を有するフェノール樹脂一般式(III) で示されるア
ラルキル基フェノール樹脂及び一般式(IV)で示される
クレゾールノボラック型フェノール樹脂から選ばれる2
種以上の硬化剤(B成分)、一般式(V)で示される硬
化促進剤(C成分)、無機質充填材(D成分)を必須成
分とし、樹脂組成物に対して前記無機質充填材を60〜
95vol%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関する。
【0005】
【化1】 (式中、R1 ,R2 ,R3 ,R4 は、H基、CH3 基も
しくはC(CH3 3 基を示し、nは0〜3の整数を示
す。)
【0006】
【化2】 (式中、mは0〜5の整数を示す。)
【0007】
【化3】 (式中、lは0〜30の整数を示す。)
【0008】
【化4】 (式中、kは0以上の整数を示す。)
【0009】
【化5】
【0010】更に、上記A成分のエポキシ樹脂には通常
の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いられるエポキ
シ樹脂を併用することができる。この併用されるエポキ
シ樹脂は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエ
ポキシ樹脂であれば特に制限するものではないが、従来
から半導体封止用樹脂組成物の封止樹脂として用いられ
ているオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フ
ェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポ
キシ樹脂等が好適である。
【0011】本発明に用いる上記の一般式(II)で示さ
れる水酸基当量130〜180(g/eq)軟化点70
〜130(℃)のテルペン骨格を有するフェノール樹脂
及び一般式(III) で示されるアラルキル基フェノール樹
脂及び一般式(IV)で示されるクレゾールノボラック型
フェノール樹脂以外にも通常の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物に用いられるフェノール樹脂を併用することが
できる。この併用されるフェノール樹脂は1分子中に2
個以上の水酸基を有するフェノール樹脂であれば特に限
定するものではないが、従来から半導体の封止樹脂とし
て用いられているノボラック型フェノール樹脂、フェノ
ール類とジメトキシパラキシレンから合成されるキシリ
レン基を有するフェノール・アラルキル樹脂、分子内に
ジシクロペンタジエン骨格構造を有するフェノール樹脂
等があり、2種類以上併用しても良い。また、(A)の
エポキシ樹脂と(B)の硬化剤の当量比(Bの水酸基数
/エポキシ樹脂基数)は、特に限定はされないが、それ
ぞれの未反応分を少なく抑えるために0.7〜1.3の
範囲に設定することが好ましい。
【0012】C成分の硬化促進剤として、従来使用して
いたアミン類及びその誘導体又はそれらの塩類、1,8
−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデンセン−7及び
その誘導体又はそれらの塩類、各種オニウム化合物、イ
ミダゾール等の硬化促進剤から一般式(IV)で示される
潜在性のある(活性化エネルギーに変曲点があり、低温
で反応が遅く、高温で反応が早い)硬化促進剤を用い
る。C成分の硬化促進剤を必須成分として用いる一つの
理由としては、上記1,8−ジアザビシクロ(5,4,
0)ウンデンセン−7を使用すると、成形する前に吸湿
した場合、硬化性が著しく低下してしまう為である。硬
化促進剤の配合割合は、好ましくはエポキシ樹脂100
重量部に対して、0.1〜10重量部である。
【0013】本発明に用いるD成分の無機質充填剤は結
晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カル
シウム、炭酸カルシウム、又はこれらを球形化したビー
ズ等が挙げられ、1種以上用いることができる。充填剤
の配合量としては、成形性、熱膨張係数の低減、高温強
度向上の観点から60〜95vol%以上が好ましい。
【0014】その他の添加剤として高級脂肪酸、高級脂
肪金属塩、エステル系ワックス、ポリエチレン系ワック
ス等の離型剤、カーボンブラック等の着色剤、エポキシ
シラン、アミノシラン、ウレイドシランビニルシラン、
アルキルシラン、有機チタネート、アルミニウムアルコ
レート等のカップリング剤及び難燃剤等を用いることが
できる。
【0015】以上のような原材料を用いて樹脂組成物を
作製する一般的な方法としては、所定の配合量の原材料
をミキサー等によって十分混合した後、ミキシングロー
ル、押出機等によって混練し、冷却、粉砕することによ
って封止用樹脂組成物を得ることができる。
【0016】本発明で得られる樹脂組成物を用いて電子
部品を封止する方法としては、低圧トランスファー成形
法が最も一般的であるが、インジェクション成形法、圧
縮成形法によっても可能である。
【0017】
【効果】前記した樹脂組成物は、低吸水率、高接着で、
高温時での曲げ強度や歪みが高く、この樹脂組成物を用
いて封止した半導体装置は、含有する水分が少なく、更
にインサートとの密着性が高くなり、はんだ付け時のク
ラックが発生することなく、耐熱信頼性に優れた樹脂封
止型半導体装置を提供することができる。
【0018】
【実施例】以下実施例及び比較例によって具体的に本発
明を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定
されるものではない。まず、表1に示す重量部で配合し
予備混合(ドライブレンド)した後、10インチ径の二
軸加熱ロールを使用して、混練温度80〜90℃、混練
時間7〜10分の条件で混練し、冷却後、粉砕後微粒化
して得た封止用樹脂組成物を用いた。
【0019】実施例1〜4、比較例1〜6 この封止用樹脂組成物を用い、トランスファー成形機
で、金型温度180℃、成形圧力70kgf/cm2
硬化時間90秒の条件で成形した。スパイラルフロー
(SF)は、EMMI1−66に準じて測定した。吸湿
後の硬化性については、封止用樹脂組成物を25℃、5
0%RH雰囲気中に24時間放置後、上記と同様にスパ
イラルフロー測定時カル部の硬化状態を見た。表2にお
いて、○印は、吸湿後の硬化性が良好、×印は不良であ
ることを示す。A1ピール接着力は、厚み約0.03m
mのアルミホイル上に幅10mmの成形品を上記の条件
で成形し、更に175℃、5時間後硬化を行ったものに
ついて、アルミ箔と成形品の密着力を測定した。曲げ弾
性率、曲げ強さ、歪みは、127×12.7×4mmの
試験片を上記の条件で成形し、更に後硬化を行ったもの
について、オートグラフ(島津製作所製)を用いて、三
点支持の曲げ試験を20℃及び215℃で行った。吸湿
率はφ50×3mmの円板を上記の条件で成形し、更に
後硬化を行ったものについてPCT(121℃、2at
m)20時間後の重量変化から測定した。また、封止用
樹脂組成物を用いて、半導体素子をトランスファー成形
機で同様の条件で成形し、後硬化(175℃/5時間)
後はんだ付け時の耐熱性と耐熱信頼性を測定した。はん
だ付け時の耐熱性に用いた半導体装置QFP80ピン
は、外形寸法が20×14×2(mm)のフラットパッ
ケージであり、8×14×0.4(mm)の素子を搭載
した80ピン、42アロイリードのものである。試験条
件は、85℃/85%RHで所定時間加湿した後、21
5℃のベーパーフェーズリフロー炉において90秒加熱
する。評価は外観を顕微鏡にて観察し、パッケージクラ
ックの有無を判定することにより行った。耐湿信頼性に
用いた半導体装置DIP16ピンは、外形寸法が6.3
×19.5×3.8(mm)であり、リードフレームは
42アロイ材で7.2×3.9(mm)のチップサイズ
を有するものである。(チップのデザインはA115μ
m幅、ギャップ5μm、パッシベーションなし) このようにして得られた半導体装置について、125
℃、24時間ベーキング後85℃/85%RHで72時
間加熱させた後、215℃のベーパーフェーズリフロー
炉において、90秒加熱処理を行い、PCT(121
℃、2atm)の条件化で放置した時の半導体装置のA
1配線の腐食断線を導通試験を行うことにより求めた。
上記の各試験結果をまとめて表2に示す。表2より、実
施例の成形品は、低吸水率、高接着時での曲げ弾性率が
低く、高温時での曲げ強度や歪みが高く、これを用いて
封止した半導体装置は、はんだ付け時の耐熱性、耐湿信
頼性が良好であることが明白である。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物は、はんだ付け時の耐熱性、耐湿信頼性に優れたもの
であり、従って該封止用樹脂封止組成物で封止した半導
体装置もはんだ付け時の耐熱性、耐湿信頼性に優れたも
のとなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/31

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I)で示されるビフェニル型エポ
    キシ樹脂(A成分)、下記一般式(II)で示される水酸
    基当量130〜180(g/eq)軟化点70〜130
    (℃)のテルペン骨格を有するフェノール樹脂及び一般
    式(III) で示されるアラルキル型フェノール樹脂及び一
    般式(IV)で示されるクレゾールノボラック型フェノー
    ル樹脂から選ばれる2種以上の硬化剤(B成分)、下記
    一般式(V)で示される硬化促進剤(C成分)、無機質
    充填材(D成分)を必須成分とし、前記無機質充填材を
    樹脂組成物に対して60〜95vol%含有してなる半
    導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】 (式中、R1 ,R2 ,R3 ,R4 は、H基、CH3 基も
    しくはC(CH3 3 基を示し、nは0〜3の整数を示
    す。) 【化2】 (式中、mは0〜5の整数を示す。) 【化3】 (式中、lは0〜30の整数を示す。) 【化4】 (式中、kは0以上の整数を示す。) 【化5】
  2. 【請求項2】請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂
    組成物で封止した半導体装置。
JP11886395A 1995-05-18 1995-05-18 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置 Pending JPH08311169A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6194491B1 (en) * 1997-10-03 2001-02-27 Hitachi Chemical Company, Ltd. Biphenyl epoxy resin, naphthalene-containing phenolic resin and accelerator triphenylphosphine/p-benzoquinone
CN1320019C (zh) * 2002-10-03 2007-06-06 日本化药株式会社 光半导体密封用环氧树脂组合物
JP2013249280A (ja) * 2012-05-31 2013-12-12 Air Water Inc フェノール系オリゴマー、その製法及び用途

Cited By (3)

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CN1320019C (zh) * 2002-10-03 2007-06-06 日本化药株式会社 光半导体密封用环氧树脂组合物
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