JPH11166103A - 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）2-メルカプトベンゾチアゾール
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2-メルカプトベンゾチアゾール
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Ｐ
ｄ−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
封止されるとともに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、エポキシ樹脂の
組成物に2-メルカプトベンゾチアゾールを配合すること
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）2-メルカプ
トベンゾチアゾールおよび（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2-メルカプ
トベンゾチアゾールを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）2-メルカプトベンゾ
チアゾールは、次の構造式に示されるものである。

【００１１】

【化２】

【００１２】2-メルカプトベンゾチアゾールの配合割合
は、全体の樹脂組成物に対して0.001 〜0.1 重量％含有
させることが望ましい。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、窒化アルミニウム、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、2-メルカプトベンゾ
チアゾール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、2-メルカプトベンゾ
チアゾール、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2-メルカプトベンゾチアゾールを
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2-メルカプトベ
ンゾチアゾール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2-メルカプトベンゾチアゾール
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2-メルカプトベンゾチアゾール
0.005 ％、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、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。

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）2-メルカプトベンゾチアゾー
   ルおよび（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2-メルカプトベンゾチアゾー
   ルを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）2-メルカプトベンゾチアゾー
   ルおよび（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2-メルカプトベンゾチアゾー
   ルを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。