JPH11181058A - 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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JPH11181058A
JPH11181058A JP36589197A JP36589197A JPH11181058A JP H11181058 A JPH11181058 A JP H11181058A JP 36589197 A JP36589197 A JP 36589197A JP 36589197 A JP36589197 A JP 36589197A JP H11181058 A JPH11181058 A JP H11181058A
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JP
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resin composition
sealing
resin
semiconductor device
inorganic filler
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JP36589197A
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Koichi Ibuki
浩一 伊吹
Mototake Andou
元丈 安藤
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Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にPd、Pd−Au、Ag等のプレプレー
ティングフレームと、樹脂組成物との接着力を向上さ
せ、半導体封止装置の耐リフロー性を向上させ、リフロ
ー後の耐湿劣化を防止し、信頼性の高い半導体封止装置
を提供する。 【解決手段】(A)エポキシ樹脂、(B)ノボラック型
フェノール樹脂、(C)テルルジエチルジチオカルバメ
ートおよび(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)のテルルジエチルジチオカル
バメートを0.01〜0.5 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封止用樹脂
組成物であり、また、該組成物によって半導体チップが
封止された半導体封止装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Pd、Au、Ag
メッキを施したフレームを用いた半導体パッケージにお
いて耐リフロークラック性等の信頼性に優れた封止用エ
ポキシ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】最近の半導体装置では、半田メッキに換
えて、Pd、Pd−Au、Ag等のプレプレーティング
を施したフレームを採用した半導体パッケージが増加し
ている。
【0003】従来の、エポキシ樹脂、ノボラック型フェ
ノール樹脂及び無機質充填剤からなる樹脂組成物によっ
て封止したPdやPd−Au等のプレプレーティングフ
レームを採用した半導体装置は、該プレプレーティング
フレームと封止樹脂との接着性が著しく悪いという欠点
があった。特に吸湿した半導体装置を赤外線(IR)リ
フロー方式で表面実装すると、封止樹脂とリードフレー
ム、あるいは封止樹脂と半導体チップとの間の剥がれが
生じて著しい耐湿劣化を起こし、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。このため、耐湿性の影響が少なく、半導体
装置全体のIRリフローによる表面実装を行っても耐湿
劣化の少ない成形性のよい材料の開発が強く要望されて
いた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解消し、上記要望に応えるためになされたもので、P
d、Pd−Au、Ag等のプレプレーティングフレーム
との接着性が高く、特に耐リフロー性とリフロー後の信
頼性に優れた、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。
【0005】
【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、樹脂組成物にテ
ルルジエチルジチオカルバメートを配合することによっ
て、Pd、Pd−Au、Ag等のプレプレーティングフ
レームとの接着性を大幅に向上し、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)テルルジエ
チルジチオカルバメートおよび(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)のテルル
ジエチルジチオカルバメートを0.01〜0.5 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。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。
【0008】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、ビフェニル型、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、また、次の一般式で示されるエポキシノボラック系
のエポキシ樹脂等が挙げられる。
【0009】
【化1】 (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
て用いることができる。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、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。本発明に
用いる(C)テルルジエチルジチオカルバメートとして
は、次の構造式に示されるものである。
【0010】
【化2】 また、テルルジエチルジチオカルバメートには、更に他
の加硫促進剤のほか、酸化亜鉛、酸化マグネシウムなど
を併用することもできる。
【0011】テルルジエチルジチオカルバメートの配合
割合は、全体の樹脂組成物に対して0.01〜0.5 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、Pd、Pd−Au、Ag等のプレプレーティングフ
レームとの接着力の向上に効果なく、また、0.5 重量%
を超えると、封止樹脂の硬化等に悪影響を与え、実用に
適さず好ましくない。
【0012】本発明に用いる(D)無機質充填剤として
は、シリカ粉末、アルミナ粉末、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
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。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。
【0013】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、テルルジエチルジチ
オカルバメート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、酸アミド類、エステル類、パラフィン
類等の離型剤、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、三酸化アンチモン等の難燃剤、
エラストマー等の低応力剤、カーボンブラック、ベンガ
ラ等の着色剤、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、テルルジエチルジ
チオカルバメート、無機質充填剤、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。
【0014】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。
【0015】
【作用】本発明の封止用樹脂組成物および半導体封止装
置は、樹脂成分としてテルルジエチルジチオカルバメー
ト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、テルルジエチルジチオカルバメートは
樹脂組成物のPdやPd−Au等のプレプレーティング
フレームとの接着力を向上させ、半導体パッケージにお
いて耐リフロークラック性等の信頼性を向上させること
ができる。
【0016】
【発明の実施の形態】次に本発明を実施例によって説明
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。以下の実施例及び比較例において「%」と
は「重量%」を意味する。
【0017】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215
)19%に、ノボラック型フェノール樹脂(フェノール
当量107 )9 %、次の化3に示したテルルジエチルジチ
オカルバメート0.06%、
【0018】
【化3】 溶融シリカ粉末71%およびエステル系ワックス類 0.3%
を配合し、常温で混合し、さらに90〜95℃で混練してこ
れを冷却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PdとPd−Auのプレプレーティングフレームに対
する接着力、耐湿性を試験したので、その結果を表1に
示した。特に接着力において本発明の顕著な効果が認め
られた。
【0019】実施例2 ビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ当量215 )17%
に、ノボラック型フェノール樹脂(フェノール当量107
)8 %、前記した化3のテルルジエチルジチオカルバ
メート0.06%、シリカ粉末74%およびエステル系ワック
ス類 0.3%を実施例1と同様に混合、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、PdとPd−Auのプレプレーティングフレ
ームに対する接着力、耐湿性の特性試験を行ったのでそ
の結果を表1に示した。特に接着力において本発明の顕
著な効果が認められた。
【0020】実施例3 クレゾールノボラックエポキシ樹脂(エポキシ当量215
)19%に、ノボラック型フェノールアラルキル樹脂
(フェノール当量107 )9 %、前記した化3のテルルジ
エチルジチオカルバメート0.06%、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン0.2 %、シリカ粉末71%およ
びエステル系ワックス0.3 %を実施例1と同様に混合、
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、PdとPd−Auのプレプ
レーティングフレームに対する接着力、耐湿性を試験し
たので、その結果を表1に示した。特に接着力において
本発明の顕著な効果が認められた。
【0021】比較例 クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(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類 0.3%およびシラン系カップリン
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
結果を表1に示した。
【0022】
【表1】 *1 :トランスファー成形によって接着面積4 mm2 の成形品を、PdまたはP d−Auプレプレーティングされた上に成形し、175 ℃,8 時間放置した後、剪 断接着力を求めた。 *2 :トランスファー成形によって成形品をつくり、これを175 ℃,8 時間の後 硬化を行い、熱機器分析装置を用いて測定した。 *3 :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(テスト用素子)をPdプレプレーティングフレームに接着し、175 ℃で2 分 間トランスファー成形して、QFP−208P,2.8 mmt の成形品をつくり、 これを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、Max240 ℃のIRリフロー炉を4 回通し た。その後、127 ℃,2.5 気圧の飽和水蒸気中でPCT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。
【0023】
【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、Pd、Pd−Au、Agメッキのインサートとの接
着性に優れ、IRリフロー後においても剥離することな
く、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等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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08L 63/00 C08L 63/00 B C H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31

Claims (2)

    【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)テルルジエチルジチオカルバ
    メートおよび(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)のテルルジエチルジチオカ
    ルバメートを0.01〜0.5 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)テルルジエチルジチオカルバ
    メートおよび(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)のテルルジエチルジチオカ
    ルバメートを0.01〜0.5 重量%、また前記(D)の無機
    質充填剤を25〜95重量%の割合で含有した封止用樹脂組
    成物の硬化物によって、半導体チップを封止してなるこ
    とを特徴とする半導体封止装置。
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