JPH11181241A - 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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JPH11181241A
JPH11181241A JP36589297A JP36589297A JPH11181241A JP H11181241 A JPH11181241 A JP H11181241A JP 36589297 A JP36589297 A JP 36589297A JP 36589297 A JP36589297 A JP 36589297A JP H11181241 A JPH11181241 A JP H11181241A
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浩一 伊吹
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にPd・Pd−Au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)ジエチルチオウレアおよび
(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)のジエチルチオウレアを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
成物によって封止された、PdやPd−Au等のプレプ
レーティングフレームを用い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やPd−Au
等のプレプレーティング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やPd−Au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、インサートと封止樹脂の
接着性が著しく悪いという欠点があった。特に吸湿した
その半導体装置を表面実装すると、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、耐リフロー性に優れ、耐湿
性の影響が少なく、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やPd−Au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、樹脂組成物にジ
エチルチオウレアを配合することによって、PdやPd
−Au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)ジエチルチ
オウレアおよび(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)のジエチルチオウレアを
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
用樹脂組成物であり、またこの封止用樹脂組成物の硬化
物によって、Pd若しくはPd−Auのプレプレーティ
ングを施したフレームに搭載された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したノボラック
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。
【0010】本発明に用いる(C)ジエチルチオウレア
は、次の構造式に示されるものである。また、ジエチル
チオウレアには、更に他の加硫促進剤あるいは酸化亜
鉛、酸化マグネシウムなどを併用することもできる。
【0011】
【化2】
【0012】ジエチルチオウレアの配合割合は、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やP
d−Au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。
【0013】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と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。
【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、ジエチルチオウレア
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
低応力成分、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。
【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、ジエチルチオウレ
ア、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、樹脂成分としてジエチルチオウレアを用いたこと
によって、目的とする特性が得られるものである。即
ち、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、表面実装後のインサートと封止
樹脂との接着性の劣化を防止することができ、長期の信
頼性を保証することができた。
【0018】
【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。
【0019】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195
)12.5%に、ノボラック型フェノール樹脂(フェノー
ル当量104 )6.7 %、次の化3に示したジエチルチオウ
レア0.04%、
【0020】
【化3】 溶融シリカ粉末80%、エステル系ワックス類 0.2%、硬
化促進剤0.19%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耐湿性等の
特性を試験したので、その結果を表1に示した。特に耐
湿性において本発明の顕著な効果が認められた。
【0021】実施例2 ビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ当量213 ) 5.0%
に、フェノールアラルキル樹脂(フェノール当量175 )
4.15%、前記した化3のジエチルチオウレア0.04%、シ
リカ粉末90%、エステル系ワックス類 0.2%、硬化触媒
0.14%およびシランカップリング剤0.5 %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、耐湿性等の
特性試験を行ったのでその結果を表1に示した。特に耐
湿性において本発明の顕著な効果が認められた。
【0022】実施例3 ビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ当量213 ) 5.0%
に、フェノールアラルキル樹脂(フェノール当量175 )
4.15%、前記した化3のジエチルチオウレア0.02%、硬
化触媒0.14%、シランカップリング剤0.5 %、シリカ粉
末90%およびエステル系ワックス0.2 %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、耐湿性等の特性
試験を行ったのでその結果を表1に示した。特に耐湿性
において本発明の顕著な効果が認められた。
【0023】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19
5 )12.5%に、ノボラック型フェノール樹脂(フェノー
ル当量104 ) 6.7%、シリカ粉末80%、硬化促進剤0.19
%、エステル系ワックス類 0.2%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。
【0024】
【表1】 *1 :トランスファー成形によって接着面積4 mm2
成形品をつくり、これを175 ℃,8 時間の後硬化を行
い、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
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、85℃,40%RH,168
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。
【0025】
【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 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)ジエチルチオウレアおよび
    (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)のジエチルチオウレアを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)ジエチルチオウレアおよび
    (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)のジエチルチオウレアを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、Pd
    若しくはPd−Auのプレプレーティングを施したフレ
    ームに搭載された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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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011074120A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Dic Corp 硬化性樹脂組成物、その硬化物、及び回路基板

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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