JP2001060643A - エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置Info
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Abstract
シ樹脂組成物と、それにより非常に優れた放熱性をもつ
半導体封止装置を提供する。 【手段】 (A)次式で示される多官能型エポキシ樹
脂、 (B)フェノール樹脂、(C)次の構造式で示されるウ
レア系硬化促進剤 (D)最大粒径100μm以下の結晶シリカ粉末もしく
は溶融シリカ粉末を必須成分とし、全体の樹脂組成物に
対して前記(D)のシリカ粉末を30〜90重量%の割
合で含有することを特徴とし、図1にみるように、成形
に際し低粘度溶融維持時間の長いエポキシ樹脂組成物で
あり、またこの組成物の硬化物によって、半導体素子が
封止されてなる半導体封止装置である。
Description
ポキシ樹脂組成物および半導体封止装置に関する。
に集積回路を構成するトランジスタの電力消費により、
素子周辺部に熱が発生する。この素子周辺部の温度を許
容温度以下に保つために半導体装置の設計およびシステ
ム設計を行うことが、半導体素子の性能、信頼性上極め
て重要になっている。
熱を半導体装置の外部に効率的に放出するために、封止
樹脂の熱発生部周辺の樹脂厚さを薄肉化、特に裏面部分
にあたる樹脂の厚さを薄くするなどの設計がなされてい
る。これにより半導体装置内部の樹脂の厚さに極端な偏
りが発生してしまう。一方、封止樹脂材料においては、
熱伝導性を向上させるために無機充填材を高充填させた
り、熱伝導性の高い結晶性のシリカ充填材を用いてい
る。しかしこれに伴い、封止樹脂の溶融状態における流
動性が著しく低下してしまっている。
び未充填発生などの成形性の低下、それに伴なって歩留
まりが低下するなどの問題が発生している。
導体封止装置の樹脂の厚さが薄肉でしかも厚さに極端な
偏りがある場合にも、その熱伝導性を維持したまま封止
用樹脂組成物の成形性を向上させることを目的としたも
のである。
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、封止用樹脂組成
物の特定のエポキシ樹脂と硬化促進剤として特定のウレ
ア樹脂を用いることにより、熱伝導性を維持したまま著
しく成形性・寸法安定性の優れた樹脂組成物が得られる
ことを見出し、本発明を完成したものである。
れる多官能型エポキシ樹脂、
基、nは1以上の整数をそれぞれ表す)(B)フェノー
ル樹脂、(C)次の構造式で示されるウレア系硬化促進
剤
は溶融シリカ粉末を必須成分とし、前記(D)のシリカ
粉末を全体の樹脂組成物に対して30〜90重量%の割
合で含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物であ
る。また、このエポキシ樹脂組成物の硬化物によって、
半導体素子が封止されていることを特徴とする半導体封
止装置である。
は、前記化5で示されたものが使用されるが、このエポ
キシ樹脂には、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、ビフェニル系エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン
系樹脂、その他の一般に公知とされているエポキシ樹脂
はそれらを併用することができる。
ては、前記(A)エポキシ樹脂のエポキシ基と反応し得
るフェノール水酸基を分子中に2個以上有するものであ
れば特に制限されない。具体的な化合物として、例え
ば、
挙げられ、これらは単独または2種以上混合して使用す
ることができる。
としては、化6があるが、これらは単独または混合して
使用することができる。また、公知のリン系硬化促進
剤、イミダゾール系硬化促進剤、DBU系硬化促進剤を
(C)ウレア系硬化促進剤と併用して使用することがで
きる。
結晶シリカ粉末もしくは溶融シリカ粉末としては、不純
物濃度が低く、メジアン径が30μm以下のものが使用
される。メジアン径が30μmを超えると成形性が著し
く劣り、好ましくない。また結晶シリカ粉末および溶融
シリカ粉末は単独または混合して使用することができ、
その配合割合は、シリカ粉末の重量が全体の樹脂組成物
に対し25〜90重量%含有するように配合することが
好ましい。その割合が25重量%未満では樹脂組成物の
熱伝導率が低く、また、吸湿性が高くなり、半導体装置
の放熱性や耐湿信頼性が劣ってしまう。また90重量%
を超えると極端に成形性が劣り好ましくない。
特定のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、特定のウレア系
硬化促進剤、最大粒径が100μm以下の結晶シリカ粉
末もしくは溶融シリカ粉末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、た
とえば天然ワックス類、合成ワックス類等の離型剤、三
酸化アンチモン、ブロモ化エポキシ樹脂等の難燃剤、カ
ーボンブラック等の着色剤、ゴム系やシリコーン系ポリ
マーの低応力付与剤、アミン変性およびエポキシ変性シ
リコーンオイル等のカップリング剤等を適宜添加配合す
ることができる。
して調製する場合の一般的な方法は、前述したエポキシ
樹脂、フェノール樹脂、特定のウレア系硬化促進剤およ
び最大径が100μm以下の結晶シリカ粉末もしくは溶
融シリカ粉末、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、さらに熱ロールまたはニーダ等
により加熱溶融混合処理を行い、つ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、優れた成形性と信頼性などの特性を付与するこ
とができる。
成形材料を用いて半導体素子を封止することにより、容
易に製造することができる。封止を行う半導体素子とし
は、たとえば集積回路、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。封止の最も一般的な方法としては、トランスフ
ァー成形法があるが、射出成形、圧縮成形等による封止
も可能である。封止および、封止後加熱して樹脂を硬化
させる際、150℃以上にすることが望ましい。
は、前述したエポキシ樹脂組成物に、特定の他官能エポ
キシ樹脂と、特定の活性の弱いウレア系硬化促進剤を用
いることによって、硬化反応の反応速度を制御し、成形
温度での反応性を維持したまま、その温度以下で、エポ
キシ樹脂組成物全体の溶融粘度の低い状態を維持するこ
とができる。これにより半導体装置の放熱性を維持した
まま成形性を向上させることができるものである。
明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
また以下の実施例および比較例において「%」とは「重
量%」を意味する。
リカ粉末をあわせて82.0%、化5に示したエポキシ
樹脂8.75%、前記の化7のフェノールノボラック樹
脂2.90%、前記の化6のウレア系硬化促進剤0.1
24%、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂
1.30%、カルナバワックス類0.23%、カーボン
ブラック0.150%、および三酸化アンチモン1.0
0%、その他カップリング剤、低応力添加剤等のシリコ
ーンオイル3.55%を常温で混合し、さらに90〜1
10℃で溶融混練した後、冷却および粉砕して成形材料
を製造した。
リカ粉末をあわせて82.0%、化5に示したエポキシ
樹脂8.70%、前記化7のフェノールノボラック樹脂
2.88%、前記の化6のウレア系硬化促進剤0.74
5%、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂
1.29%、カルナバワックス類0.229%、カーボ
ンブラック0.149%、および三酸化アンチモン0.
994%、その他カップリング剤、低応力添加剤等のシ
リコーンオイル3.53%を常温で混合し、さらに90
〜110℃で溶融混練した後、冷却および粉砕して成形
材料を製造した。
リカ粉末をあわせて81.5%、化5に示したエポキシ
樹脂8.85%、前記の化7のフェノールノボラック樹
脂2.97%、リン系硬化促進剤0.120%、テトラ
ブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂1.80%、カ
ルナバワックス類0.120%、カーボンブラック0.
210%、および三酸化アンチモン1.10%、その他
カップリング剤、低応力添加剤等のシリコーンオイル
3.33%を常温で混合し、さらに90〜110℃で溶
融混練した後、冷却および粉砕して成形材料を製造し
た。
リカ粉末をあわせて82.0%、化5に示したエポキシ
樹脂8.35%、前記の化7のフェノールノボラック樹
脂2.95%、イミダゾール系硬化促進剤0.205
%、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂1.
30%、カルナバワックス類0.150%、カーボンブ
ラック0.150%、および三酸化アンチモン1.00
%、その他カップリング剤、低応力添加剤等のシリコー
ンオイル3.90%を常温で混合し、さらに90〜11
0℃で溶融混練した後、冷却および粉砕して成形材料を
製造した。
75℃における流動性および硬化性、放熱性について諸
試験を行ったので、結果を表1に示す。また成形温度で
ある175℃以下で、粘度の低い溶融状態を維持する時
間を比較するために実施例1と比較例1について165
℃における粘度の時間依存性を図1に示す。また合わせ
て、成形性を比較するため、放熱性向上を目的とし、素
子上部と下部との樹脂厚の比を極端に変えたトランジス
タ半導体装置TO−3PHを対象としてトランスファー
成形し、その外部巣の数を比較したものを表1に掲載す
る。
パイラルフローを測定した。
の成形材料を直径4〜5cmの円状に広げ、一定速度で
練り合わせたとき、試料が増粘し、最終的に粘りのなく
なった時間を計測した。
て測定した。
形したφ100、25mm厚の成形品を作成し、迅速熱
伝導率測定装置を用いて測定を行った。
成形材料を用いてトランスファー成形し、そのうち表面
に巣が発生した半導体装置数を計測した。
なように、本発明のエポキシ樹脂組成物および半導体装
置は、成形温度での硬化性を維持したまま、その温度以
下で、溶融粘度の低い状態を維持することができ、これ
により放熱性を維持したまま成形性を向上させる半導体
成形材料およびそれを用いた半導体装置を得ることがで
きるものである。
ける低粘度溶融状態維持時間の比較を示したグラフであ
る。
22)
リカ粉末をあわせて82.0%、化5に示したエポキシ
樹脂(EOCN−102、日本化薬社製、商品名、n=
2のものとn=3のものの混合物)8.75%、前記の
化7のフェノールノボラック樹脂(H−4、明和化成社
製、商品名、n=2.3〜2.7)2.90%、前記の
化6のウレア系硬化促進剤(U−CAT3503N、サ
ンアプロ社製、商品名)0.124%、テトラブロモビ
スフェノールA型エポキシ樹脂1.30%、カルナバワ
ックス類0.23%、カーボンブラック0.150%、
および三酸化アンチモン1.00%、その他カップリン
グ剤、低応力添加剤等のシリコーンオイル3.55%を
常温で混合し、さらに90〜110℃で溶融混練した
後、冷却および粉砕して成形材料を製造した。
リカ粉末をあわせて82.0%、化5に示したエポキシ
樹脂(EOCN−102、日本化薬社製、商品名、n=
2のものとn=3のものの混合物)8.70%、前記化
7のフェノールノボラック樹脂(H−4、明和化成社
製、商品名、n=2.3〜2.7)2.88%、前記の
化6のウレア系硬化促進剤(U−CAT3503N、サ
ンアプロ社製、商品名)0.745%、テトラブロモビ
スフェノールA型エポキシ樹脂1.29%、カルナバワ
ックス類0.229%、カーボンブラック0.149
%、および三酸化アンチモン0.994%、その他カッ
プリング剤、低応力添加剤等のシリコーンオイル3.5
3%を常温で混合し、さらに90〜110℃で溶融混練
した後、冷却および粉砕して成形材料を製造した。
Claims (2)
- 【請求項1】 (A)次の一般式で示される多官能型エ
ポキシ樹脂、 【化1】 (但し、式中、R1 〜R4 は水素原子またはアルキル
基、nは1以上の整数をそれぞれ表す)(B)フェノー
ル樹脂、(C)次の構造式で示されるウレア系硬化促進
剤および 【化2】 (D)最大粒径100μm以下の結晶シリカ粉末もしく
は溶融シリカ粉末を必須成分とし、前記(D)のシリカ
粉末を全体の樹脂組成物に対して30〜90重量%の割
合で含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項2】 (A)次の一般式で示される多官能型エ
ポキシ樹脂、 【化3】 (但し、式中、R1 〜R4 は水素原子またはアルキル
基、nは1以上の整数をそれぞれ表す)(B)フェノー
ル樹脂、(C)次の構造式示されるウレア系硬化促進剤 【化4】 (D)最大粒径100μm以下の結晶シリカ粉末もしく
は溶融シリカ粉末を必須成分とし、前記(D)のシリカ
粉末を全体の樹脂組成物に対して30〜90重量%の割
合で含有するエポキシ樹脂組成物の硬化物によって、半
導体素子が封止されていることを特徴とする半導体封止
装置。
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---|---|---|---|
JP23625599A JP3145687B2 (ja) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013133437A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Hitachi Chemical Co Ltd | 樹脂シート、樹脂付金属箔、樹脂硬化物、金属基板、led基板、及び、樹脂付金属箔の製造方法 |
-
1999
- 1999-08-24 JP JP23625599A patent/JP3145687B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|---|---|---|
JP2013133437A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Hitachi Chemical Co Ltd | 樹脂シート、樹脂付金属箔、樹脂硬化物、金属基板、led基板、及び、樹脂付金属箔の製造方法 |
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