JPH1112437A - 封止用樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents

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）Ｎ−シクロヘキシル−2-ベンゾ
チアゾールスルフェンアミドおよび（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Ｎ
−シクロヘキシル−2-ベンゾチアゾールスルフェンアミ
ドを0.001 〜0.1 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、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（ＩＴ）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Ｎ
−シクロヘキシル−2-ベンゾチアゾールスルフェンアミ
ド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）Ｎ−シクロ
ヘキシル−2-ベンゾチアゾールスルフェンアミドおよび
（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Ｎ−シクロヘキシル−2-ベンゾチアゾ
ールスルフェンアミドを0.001 〜0.1 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、Ｐｄ若しくはＰ
ｄ−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。

【００１０】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）
Ｎ−シクロヘキシル−2-ベンゾチアゾールスルフェンア
ミドは、次の構造式に示されるものである。

【００１１】

【化２】

【００１２】Ｎ−シクロヘキシル−2-ベンゾチアゾール
スルフェンアミドの配合割合は、全体の樹脂組成物に対
して0.001 〜0.1 重量％含有することが望ましい。この
割合が0.001 重量％未満では、ＰｄやＰｄ−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、0.1 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。

【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、Ｎ−シクロヘキシル
−2-ベンゾチアゾールスルフェンアミドおよび無機質充
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、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、Ｎ−シクロヘキシル
−2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、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Ｎ−シクロヘキシル−2-ベンゾチ
アゾールスルフェンアミド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Ｎ−シクロヘキ
シル−2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド0.01％、

【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Ｎ−シクロヘキシル−2-ベンゾ
チアゾールスルフェンアミド0.01％、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Ｎ−シクロヘキシル−2-ベンゾ
チアゾールスルフェンアミド0.05％、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 の
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、適当な大きさのテ
ストピースとし、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 ｍｍ^t 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、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 23/31

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）Ｎ−シクロヘキシル−2-ベン
   ゾチアゾールスルフェンアミドおよび（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
   Ｎ−シクロヘキシル−2-ベンゾチアゾールスルフェンア
   ミドを0.001 〜0.1 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）Ｎ−シクロヘキシル−2-ベン
   ゾチアゾールスルフェンアミドおよび（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
   Ｎ−シクロヘキシル−2-ベンゾチアゾールスルフェンア
   ミドを0.001 〜0.1 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。