JP2000178445A - 液状封止樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

液状封止樹脂組成物及び半導体装置

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JP2000178445A JP10358520A JP35852098A JP2000178445A JP 2000178445 A JP2000178445 A JP 2000178445A JP 10358520 A JP10358520 A JP 10358520A JP 35852098 A JP35852098 A JP 35852098A JP 2000178445 A JP2000178445 A JP 2000178445A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 流動性、信頼性に優れた液状封止樹脂組成物
及び半導体装置を提供する。 【解決手段】 液状シアネートエステル、金属錯体触
媒、アルコキシシラン系化合物、絶縁性無機フィラー必
須成分とし、全シアネートエステル(A)100重量部
に対して金属錯体触媒(B)が0.15重量部から0.
9重量部、かつシアネートエステル(A)100重量部
に対してアルコキシシラン系化合物(C)が1から15
重量部である液状封止樹脂組成物であり、該液状封止樹
脂組成物で半導体を封止した半導体装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動性、信頼性に
優れた液状封止樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年半導体チップの大型化、パッケージ
の多様化に伴い周辺材料である樹脂材料に対する信頼性
の要求は年々厳しいものとなってきている。従来はリー
ドフレームに半導体チップを接着しモールド樹脂で封止
したパッケージが主流であったが、多ピン化の限界から
ボールグリッドアレイ(BGA)の様なパッケージが増
えてきている。BGAはモールド樹脂又は液状樹脂によ
り封止される。更に表面実装法により実装されるため封
止材料はいわゆる耐半田クラック性が必要である。
【0003】耐半田クラック性に重要な因子は (1)
被着体との接着性、その耐湿信頼性、(2)封止樹脂の
線膨張係数(α1)領域の広いこと(高Tg)が挙げられ
る。更にイオン性不純物が少ないこと、熱衝撃試験に対
し優れた特性を有する事等が重要となる。またBGAの
多くは、基板のキャビティに半導体素子が接着し基板と
素子はワイヤーボンディングにより電気的的接合が行わ
れ、そのワイヤーの間隔は非常に狭いため、液状樹脂に
は優れた流動性が必要である。
【0004】これらの条件を満たす樹脂としては液状エ
ポキシ樹脂、液状酸無水物、球状シリカフィラーを主成
分とした組成物が商品化されている。酸無水物硬化のた
めTgが高い、樹脂粘度が低いためフィラーを高充填でき
ることにより線膨張係数を低くできる、流動性に優れる
等の長所がある反面、耐水性に劣るという致命的な欠陥
があった。また液状エポキシ樹脂、液状芳香族アミン、
球状シリカフィラーを主成分とした組成物も提案されて
いる。しかし、これらの液状封止樹脂は、耐水性、耐半
田クラック性に優れるものの、Tgが低く、特に熱衝撃試験に
おいて硬化樹脂表面にクラックが生じるといった問題が
あった。
【0005】他の液状熱硬化型樹脂については液状シア
ネート系が考えられる。この樹脂系は高Tgの硬化物が得
られるが一方耐湿接着性に劣る、流動性に劣る等の欠点
があり、BGA等の半導体封止用途として実用化されて
いなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの問
題を解決するため鋭意検討した結果、流動性、信頼性に
優れた液状封止樹脂組成物を提供するものである。
【0007】
【発明を解決するための手段】式(1)並びに式(2)
及びまたは式(3)で示される少なくとも2種以上の液
状シアネートエステル(A)100重量部に対して、金
属錯体触媒(B)0.15から0.9重量部、式(4)
で示されるアルコキシシラン系化合物(C)1から15
重量部、絶縁性無機フィラーからなる液状封止樹脂組成
物である。更に該液状シアネートエステル中に式(2)
及びまたは式(3)に示すシアネートエステルが15重
量%から30重量%含まれ、該絶縁性無機フィラーが全
液状樹脂に対して60〜80重量%であり、該絶縁性無
機フィラーの形状が球状であり、該絶縁性無機フィラー
の平均粒径が0.5μmから12μmで、かつ最大粒径
が70μm 以下である。
【0008】
【化1】
【化2】 また、上記の液状封止樹脂組成物で半導体を封止してな
る半導体装置であり、好ましくは、該半導体がボールグ
リッドアレイである半導体装置である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明に用いられるシアネートエ
ステル(A)としては式(1)並びに式(2)及び又は
式(3)からなる。更には全シアネートエステル中に式
(2)及び又は式(3)に示すシアネートエステルを1
5重量%から30重量%含むことが望ましい。
【0010】これは、本発明に用いられる式(1)に示
すシアネートエステルは低粘度の液状で封止樹脂材に好
適ではあるが硬化物の耐湿性はやや劣る。一方、式
(2)、(3)に示すシアネートエステルは分子中にア
ルキルを有しており耐湿性を有するためである。本発明
に用いられる式(2)で表されるシアネートエステルと
しては、4,4'-メチリデンビス[2,6-ジメチルフェニ
レンシアネート]、4,4'-(1-メチルエチリデン)ビス
[2-メチルフェニレンシアネート]、4,4'-(1-メチル
エチリデン)ビス[2,6-ジメチルフェニレンシアネー
ト]、4,4'-メチレンビス[2-メチルフェニレンシアネ
ート]、4,4'-(1-メチル-エチリデン)ビス[2-(1,1-
ジメチルエチル)フェニレンシアネート]、等があり、式
(3)で表されるシアネートエステルとしては、フェノ
ールノボラック型シアネートエステル、クレゾールノボ
ラック型シアネートエステルなどがある。本材料を用い
ることにより液状封止実装の信頼性および耐湿信頼性、
流動性を大幅に向上させることができる。
【0011】ここで全シアネートエステル中に含まれる
式(2)及び又は(3)に示すシアネートエステルが1
5重量%未満の場合、吸湿後の密着性が低く、30重量
%よりも多いと製品粘度が増大し、流動性は低下する。
又、粘度が許容範囲を超えない程度に製品の冷凍保存時
の結晶化を防止する目的から、これらのシアネートエス
テルを予め加熱して10から30重量%程度反応させた
ものを配合しても良い。また本発明の効果を逸脱しない
範囲でフェノ―ル化合物から合成される他のシアネ―ト樹脂を添
加することもできる。その添加量は全シアネ―ト樹脂に対
し、30重量%以下であることが好ましい。
【0012】一般に1分子内に少なくとも2個以上のシ
アネート基を有する化合物は、金属錯体存在下、加熱す
ることにより容易に3量化反応による架橋が起こりTgの
高い樹脂硬化物を与える。その金属錯体触媒(B)の例
としては、コバルト、亜鉛、鉄、銅、クロム、マンガ
ン、ニッケル、チタンなどの金属ナフテン酸塩、アセチ
ルアセトナート、又その誘導体の塩、各種カルボン酸塩
アルコキシドなどの有機酸塩等があり、単独でも混合し
て使用しても良い。その添加量は全シアネート樹脂10
0重量部に対し0.15重量部から0.9重量部であ
る。0.15重量部より少ないと反応促進効果が低く、
硬化時間が長くなり生産性が劣る。一方、0.9重量部
より多いと製品としての可使時間(ポットライフ)や保
管可使時間(シェルフライフ)が損なわれるためであ
る。
【0013】次に本発明で用いるアルコキシシラン系化
合物(C)はシアネート樹脂と相互作用又は反応をほと
んどしないものが適用される。これはシアネート基と相
互作用又は反応を伴う官能基が存在する場合(例えばグ
リシジル基、メルカプト基、アミノ基、イソシアネート
基、塩素、水酸基等)、液状樹脂の流動性が極端に低下
し、更には加熱しても流動性が向上しないためである。
【0014】従って本発明で用いられるアルコキシシラ
ンの例としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリ
メトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルト
リ-(β-メトキシエトキシ)シラン、β-(3,4エポキ
シシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-アク
リロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アクリ
ロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシ
プロピルメチルジエトキシシラン、γ-アクリロキシプ
ロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピ
ルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメ
チルジエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルト
リエトキシシラン等が挙げられ、単独でも混合して使用
しても良い。
【0015】また、アルコキシシランの添加量は全シア
ネート樹脂100重量部に対し1重量部から15重量部
までである。1重量部より少ないと接着性が発現せず、
また15重量部より多いと過剰のアルコキシシランが増
加し、ブリード、ボイド、アウトガスなどの原因となり
好ましくない。
【0016】本発明で用いる絶縁性無機フィラー(D)
の例としては、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、窒
化アルミ等が挙げられるが、信頼性、熱放散性、コスト
の点でシリカ粒子が好ましく、低放射線性であればより
好ましい。形状は球状、破砕状、フレーク状等がある
が、フィラーの高充填化により線膨張係数の低減化が図
れる為、球状が好ましい。その添加量は、 封止樹脂と
しての特性(耐湿性、作業性等)を保つため全液状封止
樹脂組成物の60〜80重量%であることが必要であ
る。60重量%未満だと、上述の線膨張係数の低減効果
は小さく、80重量%を越えると結果として得られる組
成物の粘度が高くなり過ぎ、流動特性が悪化するため好
ましくない。添加に際しては上記の範囲で有れば単独で
用いても、混合して粒度分布に多峰性を持たせたもので
も差し支えない。
【0017】本発明の液状封止樹脂組成物には、前記の
必須成分の他に必要に応じてエポキシ樹脂、各種液状ゴ
ム等の添加剤を加えることもできる。更に エポキシ樹
脂との反応を促進するための触媒又は硬化剤、希釈剤、
顔料、カップリング剤、難燃剤、レベリング剤、消泡剤
等の添加物を用いても差し支えない。液状封止樹脂は、
例えば各成分、添加物等を三本ロール、二本熱ロール、
ブレード型混合機にて分散混練し、真空下脱泡処理して
製造する。
【0018】
【実施例】本発明を実施例で具体的に説明する。 <実施例1〜2及び比較例1〜4>表1の処方に従って
秤量し、3本ロールにて混練・分散後、真空脱泡処理を
行い、液状封止樹脂を作製した。但し、比較例4は現行
のエポキシ樹脂系液状封止樹脂であり、フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂100重量部に芳香族ジアミン系
化合物を39重量部、γ-グリシドキシプロピルトリメ
トキシシランを10.8重量部加えた処方とした。
【0019】次に樹脂の特性を把握するため以下の代用
特性を評価した。 (1)粘度測定:25℃において東機産業(株)製E型
粘度計で72時間静置後の粘度を測定し、その値を材料
の粘度とした。また同温度において、粘度計の0.5及
び2.5回転における比をもってチキソトロピーとし
た。 (2)接着強度:有機基板としてBTレジン製基板上に
ソルダーレジスト(太陽インキ社製PSRー4000/
CA−40)を形成した表面に液状封止樹脂を塗布しそ
の上に6x6x0.38mm角のシリコンチップを載置
し150℃、180分で硬化接着させ、240℃、20
秒におけるダイシェア強度をDAGE製BT100にて
測定した。また、同試験片を湿度85%温度85℃の吸
湿処理を最大72時間施し、同様にダイシェア強度を測
定し、吸湿処理後の密着性とした。
【0020】(3)流動性:有機基板として、14.5
x14.5x0.5mmのキャビティ(A)を有するガラス
エポキシ基板上に金メッキを施したものを用い、(A)
に液状樹脂を一定量((A)の中心に液滴として流動後
にフル充填出来る量)塗布した。それを(1)室温に5
分静置させた後、(2)80℃のホットプレート上に5
分静置させてから(3)150℃の硬化炉で180分静
置させ、(1)から(3)までの結果を合わせて液状樹
脂の濡れ拡がり性を観察し、流動性の評価をした。
【0021】上記の測定結果を表1に示す。
【表1】
【0022】以上表1に示したように、実施例では被着
体に対する接着力が飛躍的に増大しつつ、吸湿後の接着
力も既存の液状樹脂と同等のレベルを示した。また、実
施例1、2及び3はシアネートエステル系の液状樹脂で
あることから、非常に高いガラス転移温度を示した。更
に流動性に関し、実施例1ではある程度の流動性を発現
したが、実施例2ではアルコシキシラン系化合物の組み
合わせで非常に良好な流動性を示した。加えて、実施例
1及び実施例2はアルコキシシラン化合物を含むため、
吸湿後の密着性において大きな低下は見られず、72時
間後においても比較例4に示す実用化されているエポキ
シ樹脂系の液状封止樹脂以上の値を示した。
【0023】一方、実施例3ではフェノールノボラック
型のシアネートエステルを用いたため密着性及びガラス
転移温度は高いが、粘度及びチキソトロピーが高く、実
施例1及び2より流動性に劣ったが、アルコキシシラン
系化合物を用いていない比較例2と比べて密着性、流動
性とも向上した。比較例1ではアルコキシシラン系化合
物を用いていないため、Tgは高いが吸湿後の密着性の低
下が他と比べても大きく、吸湿後24時間後で既に劇的
に低下し、流動性が劣った。又、比較例3ではアルコキ
シシランとしてグリシジルエーテルユニットを有するも
のを用いたため、強度は高いが、粘度及びチキソトロピ
ーが高く流動性に劣り液状樹脂には適さない。比較例4
ではエポキシ樹脂系の液状樹脂だが密着性、Tgに関して
実施例1及び2に及ばない。
【0024】
【発明の効果】本発明の液状モールド樹脂で封止する事
により、高密着性、高熱的特性、高流動性を有する高性
能の半導体封止が可能となり、工業的メリットは大き
い。
───────────────────────────────────────────────────── 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 23/29 H01L 23/30 R 23/31 Fターム(参考) 4J002 CM021 DE148 DE238 DF018 DJ018 EX037 EZ006 FD018 FD156 GQ01 4J043 PA02 QC14 RA47 SA13 SB01 UA131 UB011 ZB02 4M109 AA01 BA04 CA05 EA03 EB02 EB04 EB06 EB07 EB08 EB12 EB16 EB19 EC03 EC05 EC09 EC20

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(1)並びに式(2)及びまたは式
    (3)で示される少なくとも2種以上の液状シアネート
    エステル(A)100重量部に対して、金属錯体触媒
    (B)0.15から0.9重量部、式(4)で示される
    アルコキシシラン系化合物(C)1から15重量部、絶
    縁性無機フィラーからなることを特徴とする液状封止樹
    脂組成物。 【化1】 【化2】
  2. 【請求項2】 該液状シアネートエステル中に式(2)
    及びまたは式(3)に示すシアネートエステルが15重
    量%から30重量%含まれる請求項1記載の液状封止樹
    脂組成物。
  3. 【請求項3】 該絶縁性無機フィラーが全液状樹脂に対
    して60〜80重量%である請求項1記載の液状封止樹
    脂組成物。
  4. 【請求項4】 該絶縁性無機フィラーの形状が球状であ
    る請求項1記載の液状封止樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 該絶縁性無機フィラーの平均粒径が0.
    5μmから12μmで、かつ最大粒径が70μm 以下
    である請求項1記載の液状封止樹脂組成物。
  6. 【請求項6】 請求項1、2、3、4または5記載の液
    状封止樹脂組成物で半導体を封止してなることを特徴と
    する半導体装置。
  7. 【請求項7】 該半導体がボールグリッドアレイである
    請求項6記載の半導体装置。
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JP2015086337A (ja) * 2013-11-01 2015-05-07 スリーボンドファインケミカル株式会社 シアネートエステル樹脂組成物
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JP2020200356A (ja) * 2019-06-06 2020-12-17 信越化学工業株式会社 熱硬化性樹脂組成物

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