JP2000007885A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置

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JP2000007885A
JP2000007885A JP17674798A JP17674798A JP2000007885A JP 2000007885 A JP2000007885 A JP 2000007885A JP 17674798 A JP17674798 A JP 17674798A JP 17674798 A JP17674798 A JP 17674798A JP 2000007885 A JP2000007885 A JP 2000007885A
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epoxy resin
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inorganic filler
phenolic
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JP17674798A
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English (en)
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Hisanori Watanabe
尚紀 渡辺
Tatsuo Kawada
達男 河田
Takayoshi Kashiwabara
隆貴 柏原
Takahiro Horie
隆宏 堀江
Yoshihiro Mizukami
義裕 水上
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】インサート類との接着力の強い樹脂に良好な金
型離型性を与え、同時に金型汚れ、成形品の外観不良を
抑え、かつ成形品実装時に良好な作業性を確保できる、
高信頼性かつ高成形性の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物及びそれを用いた半導体装置を提供すること。 【解決手段】(A)特定のエポキシ樹脂の1種以上、
(B)フェノール系硬化剤、(C)硬化促進剤、(D)
数平均分子量が500〜20000で、滴点が30〜8
0℃、酸価が10〜50mgKOH/gであるポリオレ
フィン系離型剤、(E)無機充填材、を必須成分とし、
(E)無機充填材の含有量が組成物全体に対して、70
〜90重量%であるエポキシ樹脂組成物を用いて半導体
素子を封止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形性、信頼性に
優れた封止材及びそれを用いた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、トランジスタ、IC、LSI等の
半導体装置の樹脂封止には耐熱性、耐湿性に優れたオル
ソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をフェノールノ
ボラック型樹脂で硬化させ、充填材として溶融シリカ、
結晶シリカ等の無機充填材を配合したエポキシ樹脂組成
物が用いられている。近年、IC、LSI等の高集積化
に伴いチップが段々大型化し、かつパッケージは、従来
のDIPタイプから表面実装タイプであるQFP、SO
P、TSOP、TQFP、PLCC等の小型、薄型のパ
ッケージングに代りつつある。すなわち、大型の半導体
チップを小型で薄い形状のパッケージにすることにな
り、このため、封止用樹脂及び半導体素子の熱膨張係数
の違いに基づく熱応力によりパッケージにクラックが発
生し、半導体装置の耐湿性が低下する等の問題がある。
特に、半導体装置の製造工程の中の半田付けの工程にお
いて、IRリフローやVPSリフローにより、半導体装
置が急激に200℃以上の高温に晒される。このためパ
ッケージ中に含まれる水分が気化し、この際の蒸気圧に
より、封止樹脂と素子あるいはリードフレーム等のイン
サートとの界面において剥離、パッケージの膨れや割れ
が発生し、耐湿性が低下するという問題がある。このよ
うな問題点の対応策として、インサートに対する接着
力、硬化物の吸湿性、高温での機械的強度等に優れた樹
脂が検討されてきたが、インサートに対する接着力の強
い樹脂は、成形金型との離型性が悪い傾向にある。これ
を避けるために多量の内部離型剤を添加すると、今度は
金型の汚れや成形品の外観不良、あるいは成形品を基板
に実装する際の作業性が低下する等の問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
インサート類との接着力の強い樹脂に良好な金型離型性
を与え、同時に金型汚れ、成形品の外観不良を抑え、か
つ成形品実装時に良好な作業性を確保できる、高信頼性
かつ高成形性の半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそ
れを用いた半導体装置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】すなわち本発明は、 (1)(A)式(1)、(2)または(3)で表される
エポキシ樹脂の1種以上、
【化4】
【化5】
【化6】 (B)フェノール系硬化剤、(C)硬化促進剤、(D)
数平均分子量が500〜20000で、滴点が30〜8
0℃、酸価が10〜50mgKOH/gであるポリオレ
フィン系離型剤、(E)無機充填材、を必須成分とし、
(E)無機充填材の含有量が組成物全体に対して、70
〜90重量%であることを特徴とする半導体用エポキシ
樹脂組成物。 (2)前記項(1)のエポキシ樹脂組成物で封止された
半導体装置。に関する。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明で用いられるエポキシ樹脂
としては、特に制限はないが、インサートとの接着力が
比較的高く、充填剤量の多い成形品を与えるエポキシ樹
脂が望ましく、式(1)〜式(3)で表される樹脂が好
適に用いられる。式(1)であらわされるエポキシ樹脂
としては、油化シェルエポキシ(株)社製YX−400
0Hとして、また式(2)であらわされるエポキシ樹脂
としては、大日本インキ化学(株)社製HP−720
0、また式(3)であらわされるエポキシ樹脂として
は、東都化成(株)社製YDC−1312等がある。本
発明においては、上記のエポキシ樹脂に、従来公知のビ
スフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS
等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂、o−クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂、ビフェニル骨格又はナフタレン骨格を有する
エポキシ樹脂等を併用できる。
【0006】硬化剤としては、フェノール系硬化剤であ
れば特に制限はないが、低吸湿の成形品を与える一般式
(4)で表されるフェノール樹脂が好適に用いられる。
一般式(4)で表されるフェノール樹脂としては、三井
化学(株)社製XL−225がある。一般式(4)で表
される硬化剤は、単独で用いても他の硬化剤と併用して
もよい。該硬化剤の配合量は、当量比でエポキシ樹脂に
対して0.8〜1.3当量が好ましい。
【化7】 本発明においては、上記一般式(4)で表されるフェノ
ール樹脂と、ノボラック型フェノール樹脂、o−クレゾ
ールノボラック型樹脂、ポリーp−ヒドロキシレン樹脂
等公知のフェノール系の樹脂を併用することができる。
硬化促進剤としては、特に制限はないが、トリフェニル
ホスフィン、トリフェニルホスフィンとベンゾキノンの
付加物、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)−ウ
ンデセン−7,2−フェニル−4−メチル−イミダゾー
ル、4−ジメチルアミノピリジン等を単独または併用し
て用いることができる。これらの中でも特に、耐湿信頼
性、硬化性に優れたトリフェニルホスフィンとベンゾキ
ノンの付加物が好ましい。カップリング剤は、特に制限
はなく公知のカップリング剤を用いることができるが、
エポキシシラン、アニリノシラン等のシランカップリン
グ剤が耐湿信頼性の点で好ましい。
【0007】離型剤は、本発明の効果を得る上で重要で
ある。本発明で用いられる離型剤としては(D)成分と
して示した数平均分子量が500〜20000で、滴点
が30〜80℃、酸価が10〜50mgKOH/gであ
るポリオレフィン系離型剤である。その配合量はエポキ
シ樹脂100重量部に対して0.5〜10重量部とする
ことが好ましい。この他に、さらに、分子量が500に
満たない高級脂肪酸等とも併用することができる。無機
充填材には、溶融シリカ、結晶シリカ、ジルコン、アル
ミナ等を単独及び併用して用いることができる。無機充
填材の配合量はエポキシ樹脂組成物全体に対して70〜
90重量%が好ましい。70重量%未満では耐クラック
性に問題があり、90重量%を超えると流動性の低下な
どの問題がある。無機充填材の形状は特に制限はない
が、球状が半導体素子に対する損傷をおさえる上で有効
である。また無機充填材の粒径についても特に制限はな
いが、0.5〜100μmであることが好ましい。その
他の添加物として、着色剤(カーボンブラック等)、改
質材(シリコーン、シリコーンゴム等)、イオントラッ
パー(ハイドロタルサイト等)を用いることができる。
【0008】以上の原材料を用いて、成形材料を作製す
る方法としては、所定の配合量の原材料混合物をミキサ
ー等によって充分配合した後、熱ロール、押出機等によ
って混練し、冷却、粉砕する。本発明のエポキシ樹脂組
成物を用いて、電子部品を封止する方法としては、低圧
トランスファ成形法が最も一般的であるが、射出成形、
圧縮成形、注型等の方法によっても可能である。本発明
のエポキシ樹脂組成物は、成形性、信頼性に優れてお
り、トランジスタ、IC、LSI等の封止に好適に用い
ることができる。
【0009】
【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例1〜3 表1に本発明のエポキシ樹脂組成物の配合組成及び得ら
れた特性を示す。
【表1】 (A)成分として式(1)〜(3)で表されるエポキシ樹脂、 (B)成分のフェノール系硬化剤としてXL−225(三井化学株製) (C)成分である硬化促進剤として、トリフェニルフォスフィンとベンゾキノン の付加物、 (D)成分の離型剤として、数平均分子量が2000、滴点50〜60℃、酸価 が30mgKOH/gの、東洋ペトロライト社製X−4092を用いた。 これらを予備混合(ドライブレンド)した後、二軸型押
出機(内部温度約110℃)で溶融、混練し、冷却粉砕
してエポキシ樹脂封止材を製造した。この封止材を用
い、トランスファー成形機にて、金型温度180℃、成
形圧力70kgf/cm2 、硬化時間60秒で成形を行
い、密着性、金型離型性、連続成形性及びそれに伴うP
KG汚れ(ステイン)、ガラスエポキシ基板との仮止め
性の各評価を行った。各評価方法を下記に示す。
【0010】(1)密着性 表面を洗浄したアルミ箔上に、幅1.27mmの試験片
を成形し、175℃で6時間硬化させた後に引き剥がし
試験を行い、その引き剥がし強度を測定した。 (2)金型離型性 図1に示した4枚組みの金型で材料を成形し、3枚目
の、上径10mm、下径12mm、高さ20mmtの寸
法を持った空洞部分に充填された成形品を、プッシュー
プルゲージにて、成形直後に上から突つき、成形品が抜
けた時の荷重を測定(抜き荷重)した。金型クリーニン
グ材を2ショット打った後、離型回復材を使わずに10
ショット成形し、後半の5ショットの平均値で示した。 (3)連続成形性及びそれに伴うPKG汚れ TOWAプレス(TOWA TPS-60H、TSOP28p 用)に
て、各封止材毎に500ショットの連続成形を行い、金
型へのはりつき、ゲート残りの有無等により連続成形性
を確認し、さらに50ショット毎に成形品をサンプリン
グ、これを目視により確認することで、PKG汚れの有
無を確認した。 (4)仮止め性 FUJWAプレス(DIP-14p 用)にて成形を行い、17
5℃で6h後硬化を行った後、ガラスエポキシ基板に仮
止め剤をIR−100を用いて7ケのテストピースを接
着した。その後、150℃で5分間硬化を行った後、引
っ張り強度を測定することで、仮止め性を測定した。
【0011】実施例1〜2に示す結果からも明らかなよ
うに、本発明のエポキシ樹脂組成物は、内部添加型離型
剤として、数平均分子量が500〜20000で、滴点
が30〜80℃、かつ酸価が10〜50mgKOH/g
のポリオレフィンを用いることにより、接着性、離型性
に優れ、かつPKG汚れ、仮止め性も良好な結果を示し
た。
【0012】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は、接着
性、離型性、PKG汚れ、仮止め性に優れ、該エポキシ
樹脂組成物により封止した半導体装置は信頼性に優れて
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】金型離型性の測定方法の説明図である。
【符号の説明】
なし
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 23/31 //(C08L 63/00 23:00) (72)発明者 柏原 隆貴 茨城県結城市大字鹿窪1772−1 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 堀江 隆宏 茨城県結城市大字鹿窪1772−1 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 水上 義裕 茨城県結城市大字鹿窪1772−1 日立化成 工業株式会社下館工場内 Fターム(参考) 4J002 BB003 CC03X CD03W CD04W CD07W CE00X DE097 DE147 DJ017 EE056 EU046 EU096 EU116 EW016 FD017 FD14X FD156 GQ05 4M109 EA03 EB03 EB04 EB06 EB08 EB09 EB13 EB16 EB19 EC03 EC09 EC20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)式(1)、(2)または式(3)で
    表されるエポキシ樹脂の1種以上、 【化1】 【化2】 【化3】 (B)フェノール系硬化剤、 (C)硬化促進剤、(D)数平均分子量が500〜20
    000で、滴点が30〜80℃、酸価が10〜50mg
    KOH/gであるポリオレフィン系離型剤、(E)無機
    充填材、を必須成分とし、(E)無機充填材の含有量が
    組成物全体に対して、70〜90重量%であることを特
    徴とする半導体用エポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】請求項1記載のエポキシ樹脂組成物で封止
    された半導体装置。
JP17674798A 1998-06-24 1998-06-24 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置 Pending JP2000007885A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6837631B2 (en) * 2000-08-15 2005-01-04 Tokyo Electron Limited Substrate processing method and substrate processing apparatus

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