JP2001040185A - 封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶シリカを封止用エポキシ樹脂組成物の充
填材として用い、このエポキシ樹脂組成物の金型成形に
て封止樹脂を成形して半導体素子等の樹脂封止を行うに
あたり、ランナ部の脱型性の低下とそれに伴う成形不良
を防ぎ、金型交換周期を向上させることができる封止用
エポキシ樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 充填材として結晶シリカを含有する。表
面をシリコーン樹脂にて被覆したシリコーンゴムパウダ
ーと、下記構造式（Ａ）に示す構造を有し、式中のｘ、
ｙ、ｚの値がそれぞれ５以上の整数であるシリコーンオ
イルとを含有する。表面をシリコーン樹脂にて被覆した
シリコーンゴムパウダーを封止用エポキシ樹脂組成物全
量に対して０．１〜１．０重量％含む。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品、半導体
装置などの封止用エポキシ樹脂組成物に関し、詳しく
は、成形時の金型脱型性に優れる封止用エポキシ樹脂組
成物及びこの封止用エポキシ樹脂組成物にて封止されて
なる半導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等の電子部品の封止用材料と
して、セラミックや熱硬化性樹脂が一般的に用いられて
きた。なかでもエポキシ樹脂組成物を封止材に用いる方
法が経済性と性能のバランスの点で好ましく、従来より
広く用いられていた。エポキシ樹脂組成物を封止材とし
て半導体を樹脂封止するにあたっては、例えばリードフ
レーム用の金属上に半導体素子を搭載し、その半導体素
子とリードフレームをボンディングワイヤ等を用いて電
気的に接続し、金型を使用してエポキシ樹脂組成物を硬
化成形して封止樹脂を成形することによりこの封止樹脂
にて半導体素子全体及びリードフレームの一部を封止し
ていた。

【０００３】ここで、半導体封止用のエポキシ樹脂組成
物には、相応の強度を付与する目的で様々な無機充填材
が配合され、一般的には純度の高いシリカが広く用いら
れていた。特に封止する半導体の種類により、高い熱放
散性が必要とされる場合は、結晶シリカ等がよく用いら
れていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、結晶シリカは
数ある無機充填材のなかでも比較的硬度が高いので、連
続成形すると、金型が徐々に摩耗してしまうものであっ
た。この金型摩耗の現象は、特に充填材配合量の高い樹
脂組成物において顕著に現れるものであった。その結
果、成形された封止樹脂やランナ部の金型からの脱型性
が悪化し、作業性を損ねたり、歩留まりが低下すること
となり、またその結果、金型交換を頻繁に行わなければ
ならないものであった。

【０００５】本願は上記の点に鑑みてなされたものであ
り、結晶シリカを封止用エポキシ樹脂組成物の充填材と
して用い、このエポキシ樹脂組成物の金型成形にて封止
樹脂を成形して半導体素子等の樹脂封止を行うにあた
り、金型交換を行う目安となる現象、すなわちランナ部
の脱型性の低下とそれに伴う成形不良を防ぎ、金型交換
周期を向上させることができる封止用エポキシ樹脂組成
物を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
封止用エポキシ樹脂組成物は、充填材として結晶シリカ
を含有すると共に、表面をシリコーン樹脂にて被覆した
シリコーンゴムパウダーと、下記構造式（Ａ）に示す構
造を有し、式中のｘ、ｙ、ｚの値がそれぞれ５以上の整
数であるシリコーンオイルとを含有し、表面をシリコー
ン樹脂にて被覆したシリコーンゴムパウダーを封止用エ
ポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１．０重量％含
むことを特徴とするものである。

【０００７】

【化２】

【０００８】また本発明の請求項２に係る封止用エポキ
シ樹脂組成物は、請求項１の構成に加えて、シリコーン
オイルを封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１
〜１．０重量％含むことを特徴とするものである。

【０００９】また本発明の請求項３に係る封止用エポキ
シ樹脂組成物は、請求項１又は２の構成に加えて、硬化
促進剤としてイミダゾール類を含有して成ることを特徴
とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。尚、本明細書中で封止用エポキシ樹脂組成物の加
熱硬化成形物のことを硬化成形体ということがあり、ま
た半導体装置等を樹脂封止するために成形された硬化成
形体のことを封止樹脂ということがある。

【００１１】本発明に係る封止用エポキシ樹脂組成物
は、エポキシ樹脂成分、硬化剤、硬化促進剤、無機充填
材等を含有する。ここで無機充填材としては、結晶シリ
カを必須成分として配合するものである。また無機充填
材として更に、溶融シリカ、窒化ケイ素等を併用するこ
ともできる。無機充填材の配合量は、封止用エポキシ樹
脂組成物全量に対して６０〜９３重量％の割合で配合す
ることが好ましい。

【００１２】また本発明に係る封止用エポキシ樹脂組成
物に、上記の成分に加えて、表面をシリコーン樹脂にて
被覆したシリコーンゴムパウダー（以下、「被覆シリコ
ーンゴムパウダー」ということがある。）を配合するも
のである。この被覆シリコーンゴムパウダーとしては、
例えば信越化学工業株式会社製の商品名「ＭＫＰ６０
０」等を用いることができる。この被覆シリコーンゴム
パウダーの配合割合は、封止用エポキシ樹脂組成物全量
に対して０．１〜１．０重量％とするものである。

【００１３】また更に本発明に係る封止用エポキシ樹脂
組成物には、上記構造式（Ａ）に示す構造を有し、式中
のｘ，ｙ，ｚの値が５以上の整数であるシリコーンオイ
ルを配合するものである。ここで式中のｘ，ｙ，ｚの値
の上限はそれぞれ４０とすることが好ましい。またこの
シリコーンオイルの配合割合は、封止用エポキシ樹脂組
成物全量に対して０．１〜１．０重量％とすることが好
ましい。

【００１４】このように充填材として結晶シリカを含有
する封止用エポキシ樹脂組成物に被覆シリコーンゴムパ
ウダー及び上記構造式（Ａ）に示すシリコーンオイルを
配合することにより、封止用エポキシ樹脂組成物を用い
て、トランスファ成形等の金型成形にて封止樹脂を成形
する場合に、金型の摩耗を抑制することができ、同一の
金型にて繰り返し成形を行っても成形後の封止樹脂やラ
ンナ部の脱型性の低下を抑制することができて、作業性
を向上すると共に金型交換の周囲を延長することができ
るものである。しかもこのとき被覆シリコーンゴムパウ
ダーの配合割合を、封止用エポキシ樹脂組成物全量に対
して０．１〜１．０重量％とすることにより、金型の摩
耗を抑制すると共に成形時の封止用エポキシ樹脂組成物
の良好な流動性を確保し、成形時の金型内の未充填を抑
制して歩留まりの低下を抑制することができるものであ
る。ここで被覆シリコーンゴムパウダーの配合割合が
０．１重量％に満たないと、金型の摩耗を抑制する効果
が不充分でランナ部等の脱型性が悪化するおそれがあ
り、また１．０重量％を超えると成形時の封止用樹脂組
成物の流動性が悪化するおそれがある。

【００１５】また更に上記構造式（Ａ）に示すシリコー
ンオイルの配合割合を、封止用エポキシ樹脂組成物全量
に対して０．１〜１．０重量％とすると、金型の摩耗を
抑制する効果と、成形時の封止用エポキシ樹脂組成物の
流動性を確保する効果とを、更に向上することができる
ものである。ここで上記構造式（Ａ）に示すシリコーン
オイルの配合割合が０．１重量％未満であると、シリコ
ーンオイルによる金型の摩耗の抑制効果が充分に得られ
ないおそれがあり、１．０重量％を超えると封止樹脂の
成形時において封止樹脂の表面にシリコーンオイルが浸
み出すブリード現象により、封止樹脂の外観が悪化した
り、あるいは封止樹脂の成形に用いる金型が汚染された
りするおそれがある。

【００１６】またエポキシ樹脂組成物としては、エポキ
シ樹脂成分として、例えばｏ−クレゾールノボラック型
エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペ
ンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型、Ｆ
型、Ｓ型等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ブロム含
有型エポキシ樹脂等を用いることができる。これらのエ
ポキシ樹脂は、単独で用いても、２種類以上を併用して
もよい。エポキシ樹脂成分の配合量は、封止用エポキシ
樹脂組成物全量に対して７〜３５重量％の範囲とするこ
とが好ましい。

【００１７】また、このエポキシ樹脂成分の硬化剤とし
ては、例えばフェノールノボラック、クレゾールノボラ
ック、フェノールアラルキル、ナフトールアラルキル等
の多種の多価フェノール化合物あるいはナフトール化合
物を用いることができる。これらの硬化剤は、単独で用
いても、２種類以上を併用してもよい。硬化剤の配合量
としては、エポキシ樹脂成分に対して、当量比で０．５
〜１．５の範囲とすることが好ましく、より好ましくは
当量比で０．８〜１．２の範囲とするものである。

【００１８】また、硬化促進剤としては、２−メチルイ
ミダゾール、２−フェニルイミダゾール等のイミダゾー
ル類を配合することが好ましく、この場合、成形時の金
型の摩耗を更に抑制すると共に、成形時の封止用エポキ
シ樹脂組成物の流動性を更に向上することができる。ま
た更に、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィ
ン、トリメチルホスフィン等の有機ホスフィン類、１，
８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、
トリエタノールアミン、ベンジルジメチルアミン等の三
級アミン等を併用することができる。

【００１９】また、離型剤としては、カルナバワック
ス、ステアリン酸、モンタン酸、カルボキシル基含有ポ
リオレフィン、脂肪酸アミド等を配合することができ
る。

【００２０】またその他必要に応じて、γ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピ
ルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、種々
の難燃剤、着色剤、シリコーン可撓剤等を配合すること
ができる。

【００２１】封止用エポキシ樹脂組成物を調製するにあ
たっては、上記の各成分を所望の割合で配合したものを
ミキサー、ブレンダー等で均一に混合した後、ニーダー
やロール等で加熱・混練することにより、目的とする封
止用エポキシ樹脂組成物を得ることができる。また必要
に応じて冷却固化した後粉砕して粉末状の封止用エポキ
シ樹脂組成物を得ることもできる。

【００２２】このようにして得られたエポキシ樹脂組成
物を用いて半導体装置の製造を行う際には、例えば先ず
４２アロイや銅等の金属製のリードフレーム上に、半導
体素子をダイボンディングする。次にＡｕ等の細線ワイ
ヤを用いたワイヤボンディング法等でリードフレームと
半導体素子を結線する。

【００２３】次に本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて
トランスファ成形等により封止樹脂を成形し、半導体素
子とワイヤを封止するものである。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例によって詳述する。

【００２５】〔実施例１乃至８、比較例１乃至８〕各実
施例及び比較例について、各成分を下記の表１、２に示
す割合にて配合したものをミキサーで均一に混合した
後、ニーダーで加熱・混練し、更に冷却固化した後粉砕
して粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

【００２６】ここで表１中に示す各成分の詳細は次の通
りである。 ・エポキシ樹脂Ａ ： ｏ−クレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂、住友化学工業株式会社製、品番「ＥＳＣＮ
１９５ＸＬ エポキシ当量１９５」 ・エポキシ樹脂Ｂ ： ビフェニル型エポキシ樹脂、油
化シェルエポキシ株式会社製、品番「ＹＸ４０００Ｈ」 ・エポキシ樹脂Ｃ ： ジシクロペンタジエン型エポキ
シ樹脂、大日本インキ化学工業株式会社製、品番「ＨＰ
７２００」 ・フェノール樹脂Ｄ ： フェノールノボラック型樹
脂、荒川化学株式会社製、品番「タマノール７５４」、
水酸基当量１０５ ・ブロム化エポキシ樹脂 ： 日本化薬株式会社製、品
番「ＢＮＥＮ−Ｓ」、エポキシ当量２８１ ・被覆シリコーンゴムパウダーＸ ： 信越化学工業株
式会社製、品番「ＫＭＰ６００」 ・シリコーンゴムパウダーＹ ： 信越化学工業株式会
社製、品番「ＫＭＰ５９４」 ・シリコーンオイルα ： 構造式（Ａ）で示され、式
中のｘ，ｙ，ｚの値がそれぞれ５以上の整数であるシリ
コーンオイル、信越化学工業株式会社製、品番「Ｘ２２
−２０００」 ・シリコーンオイルβ ： 下記の構造式（Ｂ）で示さ
れ、式中のｘ，ｙがそれぞれ整数であるシリコーンオイ
ル、東レダウコーニングシリコーン株式会社製、品番
「ＳＦ８４１７」 ・無機充填材Ｅ ： 結晶シリカ、株式会社龍森製、品
番「３Ｋ」 ・無機充填材Ｆ ： 溶融シリカ、株式会社龍森製、品
番「ＲＤ８」 ・硬化促進剤Ｇ ： ２−フェニルイミダゾール（２Ｐ
Ｚ）、四国化成工業株式会社製 ・硬化促進剤Ｈ ： トリフェニルホスフィン（ＴＰ
Ｐ）、北興化学工業株式会社製

【００２７】

【化３】

【００２８】リードフレーム上に、半導体素子をダイボ
ンディングし、ワイヤボンディング法にてリードフレー
ムと接続した。次に各実施例及び比較例の封止用エポキ
シ樹脂組成物を用いてトランスファ成形により封止樹脂
を成形して半導体素子とワイヤを封止し、評価用のＴＯ
Ｐ３Ｆパッケージを作製した。

【００２９】ここで半導体装置のパッケージの作製にあ
たっては、１６０個のキャビティーを有し、一度に１６
０個のパッケージが作製できる金型を用い、この金型を
用いて繰り返しパッケージの作製を行った。また封止樹
脂の成形条件は、注入圧力１４０ｋｇ／ｃｍ^２、金型温
度１７５℃、保持時間１２０秒間とした。 〔評価試験〕半導体装置のパッケージ成形時に、金型の
キャビティーに接続される１６本のランナ部に圧力セン
サを埋め込み、同一の金型にてパッケージの成形を１０
回繰り返した後の、封止樹脂の成形後の型開き直後のラ
ンナの脱型抵抗を測定した。この結果を表１、２の脱型
抵抗の欄に示す。

【００３０】また封止樹脂の外面のピンホール及びひけ
の有無を目視にて観察し、１６０個のサンプルのうち、
これらの不良の発生数（不良の発生したサンプルの数）
が０の場合を「○」、不良の発生数が１〜３個の場合を
「△」、不良の発生数が４個以上の場合を「×」として
充填性を評価した。この結果を表１、２の充填性の欄に
示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】表１、２に示すように、実施例１乃至８で
は脱型抵抗及び充填性が共に良好なものであった。それ
に対して比較例１乃至８では脱型抵抗と充填性とが共に
良好なものは得られなかった。

【００３４】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る封止用エポキシ
樹脂組成物は、充填材として結晶シリカを含有すると共
に、表面をシリコーン樹脂にて被覆したシリコーンゴム
パウダーと、上記構造式（Ａ）に示す構造を有し、式中
のｘ、ｙ、ｚの値がそれぞれ５以上の整数であるシリコ
ーンオイルとを含有し、表面をシリコーン樹脂にて被覆
したシリコーンゴムパウダーを封止用エポキシ樹脂組成
物全量に対して０．１〜１．０重量％含むものであり、
この封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、トランスファ
成形等の金型成形にて封止樹脂を成形する場合に、金型
の摩耗を抑制することができ、同一の金型にて繰り返し
成形を行っても成形後の封止樹脂やランナ部の脱型性の
低下を抑制することができて、作業性を向上すると共に
金型交換の周期を延長することができるものであり、し
かも成形時の封止用エポキシ樹脂組成物の良好な流動性
を確保し、成形時の金型内の未充填を抑制して歩留まり
の低下を抑制することができるものである。

【００３５】また本発明の請求項２に係る封止用エポキ
シ樹脂組成物は、請求項１の構成にくわえて、シリコー
ンオイルを封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．
１〜１．０重量％含むものであり、成形時の金型の摩耗
を更に抑制すると共に、成形時の封止用エポキシ樹脂組
成物の流動性を更に向上することができるものである。

【００３６】また本発明の請求項３に係る封止用エポキ
シ樹脂組成物は、請求項１又は２の構成に加えて、硬化
促進剤としてイミダゾール類を含有するものであり、成
形時の金型の摩耗を更に抑制すると共に、成形時の封止
用エポキシ樹脂組成物の流動性を更に向上することがで
きるものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填材として結晶シリカを含有すると共
   に、表面をシリコーン樹脂にて被覆したシリコーンゴム
   パウダーと、下記構造式（Ａ）に示す構造を有し、式中
   のｘ、ｙ、ｚの値がそれぞれ５以上の整数であるシリコ
   ーンオイルとを含有し、表面をシリコーン樹脂にて被覆
   したシリコーンゴムパウダーを封止用エポキシ樹脂組成
   物全量に対して０．１〜１．０重量％含むことを特徴と
   する封止用エポキシ樹脂組成物。 【化１】
2. 【請求項２】 シリコーンオイルを封止用エポキシ樹脂
   組成物全量に対して０．１〜１．０重量％含むことを特
   徴とする請求項１に記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
3. 【請求項３】 硬化促進剤としてイミダゾール類を含有
   して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の封止
   用エポキシ樹脂組成物。