JP2001072832A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物及び半導体装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＯＣ構造を有する半導体装置において、半
導体素子の通電不良を起こさないエポキシ樹脂組成物を
提供すること。 【解決手段】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促
進剤、半導体素子とリードフレームを接合した後のＬＯ
Ｃテープの厚みよりも最大粒径が小さな無機充填材を主
成分とし、該無機充填材の配合量が全樹脂組成物中の７
５〜９５重量％であることを特徴とするＬＯＣ構造用エ
ポキシ樹脂組成物。
導体素子の通電不良を起こさないエポキシ樹脂組成物を
提供すること。 【解決手段】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促
進剤、半導体素子とリードフレームを接合した後のＬＯ
Ｃテープの厚みよりも最大粒径が小さな無機充填材を主
成分とし、該無機充填材の配合量が全樹脂組成物中の７
５〜９５重量％であることを特徴とするＬＯＣ構造用エ
ポキシ樹脂組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にメモリーパッ
ケージの主流であるＬｅａｄ Ｏｎ Ｃｈｉｐ構造を有
する半導体装置において、発生する通電不良を低減する
ためのエポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置
に関するものである。
ケージの主流であるＬｅａｄ Ｏｎ Ｃｈｉｐ構造を有
する半導体装置において、発生する通電不良を低減する
ためのエポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置の内部構造としては、
半導体素子をダイパッド部に固定するため通常ダイアタ
ッチペーストを用いている。図１に示すように半導体素
子の上には樹脂封止材のみが存在する構造である。一
方、メモリーパッケージに代表されるＬｅａｄ Ｏｎ
Ｃｈｉｐ（以下、ＬＯＣという）構造は、従来構造とは
異なり、図２に示すように半導体素子上にＬＯＣテープ
やリードフレーム等が存在する。ＬＯＣテープは、半導
体素子とリードフレームを固定する接着剤であり、ＬＯ
Ｃテープの厚みに応じて半導体素子とリードフレームの
間に、一定の間隙が存在することとなり、樹脂封止材封
入後はこの間隙にも樹脂組成物が充填される。この間隙
に充填される樹脂組成物に含まれる無機充填材の粒径が
間隙と同じか、より大きいと樹脂組成物の硬化収縮や熱
収縮等の応力により、金属のリードフレームと半導体素
子に充填材が挟まれ発生した応力が直接半導体素子に伝
わり通電不良を引き起こすこととなる。半導体素子とリ
ードフレームの間隙に、その間隙よりも僅かに大きな無
機充填材が充填されるメカニズムについては定かではな
いが、成形時には成形時の熱により一時的に半導体素子
とリードフレームを接合した後のＬＯＣテープの厚み
（間隙）よりも広くなり、半導体素子とリードフレーム
を接合した後のＬＯＣテープの厚みよりも僅かに大きな
粒径の無機充填材でも充填されるものと推定される。
半導体素子をダイパッド部に固定するため通常ダイアタ
ッチペーストを用いている。図１に示すように半導体素
子の上には樹脂封止材のみが存在する構造である。一
方、メモリーパッケージに代表されるＬｅａｄ Ｏｎ
Ｃｈｉｐ（以下、ＬＯＣという）構造は、従来構造とは
異なり、図２に示すように半導体素子上にＬＯＣテープ
やリードフレーム等が存在する。ＬＯＣテープは、半導
体素子とリードフレームを固定する接着剤であり、ＬＯ
Ｃテープの厚みに応じて半導体素子とリードフレームの
間に、一定の間隙が存在することとなり、樹脂封止材封
入後はこの間隙にも樹脂組成物が充填される。この間隙
に充填される樹脂組成物に含まれる無機充填材の粒径が
間隙と同じか、より大きいと樹脂組成物の硬化収縮や熱
収縮等の応力により、金属のリードフレームと半導体素
子に充填材が挟まれ発生した応力が直接半導体素子に伝
わり通電不良を引き起こすこととなる。半導体素子とリ
ードフレームの間隙に、その間隙よりも僅かに大きな無
機充填材が充填されるメカニズムについては定かではな
いが、成形時には成形時の熱により一時的に半導体素子
とリードフレームを接合した後のＬＯＣテープの厚み
（間隙）よりも広くなり、半導体素子とリードフレーム
を接合した後のＬＯＣテープの厚みよりも僅かに大きな
粒径の無機充填材でも充填されるものと推定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＬＯＣ構造
を有する半導体装置において、半導体素子を封止する樹
脂組成物に含有される無機充填材中の粗大粒が半導体素
子に局所的に応力をかけ、半導体素子の通電不良を引き
起こす原因であることを見出し鋭意検討を重ねた結果、
半導体素子とリードフレームを接合した後のＬＯＣテー
プの厚みによる間隙と無機充填材の最大粒径との関係を
明確にすることにより本発明に到ったものである。
を有する半導体装置において、半導体素子を封止する樹
脂組成物に含有される無機充填材中の粗大粒が半導体素
子に局所的に応力をかけ、半導体素子の通電不良を引き
起こす原因であることを見出し鋭意検討を重ねた結果、
半導体素子とリードフレームを接合した後のＬＯＣテー
プの厚みによる間隙と無機充填材の最大粒径との関係を
明確にすることにより本発明に到ったものである。
【０００４】
【問題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）エポキ
シ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、
（Ｄ）半導体素子とリードフレームを接合した後のＬＯ
Ｃテープの厚みよりも最大粒径が小さな無機充填材を主
成分とし、該無機充填材の配合量が全樹脂組成物中の７
５〜９５重量％であるＬＯＣ構造用エポキシ樹脂組成物
及びこれを用いて半導体素子を封止してなるＬＯＣ構造
を有する半導体装置である。
シ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、
（Ｄ）半導体素子とリードフレームを接合した後のＬＯ
Ｃテープの厚みよりも最大粒径が小さな無機充填材を主
成分とし、該無機充填材の配合量が全樹脂組成物中の７
５〜９５重量％であるＬＯＣ構造用エポキシ樹脂組成物
及びこれを用いて半導体素子を封止してなるＬＯＣ構造
を有する半導体装置である。
【０００５】以下に本発明を詳細に説明する。本発明に
用いるエポキシ樹脂は、分子中に２個以上のエポキシ基
を有するモノマー、オリゴマー、ポリマーならば、特に
限定されるものではない。これらのものとしては、例え
ば、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エ
ポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、トリフェノー
ルメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹
脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン
変性フェノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。樹脂組
成物の耐湿性向上のためには、不純物としてＣｌイオ
ン、Ｎａイオン等の不純物イオンが極力少ないことが好
ましく、又硬化性の点からエポキシ当量としては、１５
０〜３００ｇ／ｅｑが望ましい。本発明に用いるフェノ
ール樹脂は、分子中にフェノール性水酸基を有するモノ
マー、オリゴマー、ポリマーならば、特に限定されるも
のではない。これらのものとしては、例えば、フェノー
ルノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、テルペ
ン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン樹脂等が
挙げられる。硬化性の点から水酸基当量としては８０〜
２５０ｇ／ｅｑが望ましい。
用いるエポキシ樹脂は、分子中に２個以上のエポキシ基
を有するモノマー、オリゴマー、ポリマーならば、特に
限定されるものではない。これらのものとしては、例え
ば、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エ
ポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、トリフェノー
ルメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹
脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン
変性フェノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。樹脂組
成物の耐湿性向上のためには、不純物としてＣｌイオ
ン、Ｎａイオン等の不純物イオンが極力少ないことが好
ましく、又硬化性の点からエポキシ当量としては、１５
０〜３００ｇ／ｅｑが望ましい。本発明に用いるフェノ
ール樹脂は、分子中にフェノール性水酸基を有するモノ
マー、オリゴマー、ポリマーならば、特に限定されるも
のではない。これらのものとしては、例えば、フェノー
ルノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、テルペ
ン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン樹脂等が
挙げられる。硬化性の点から水酸基当量としては８０〜
２５０ｇ／ｅｑが望ましい。
【０００６】本発明に用いる無機充填材としては、溶融
シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素等があり、こ
れらの内では高充填化が可能な球状溶融シリカが好まし
い。これらは単独でも併用してもよい。本発明に用いる
硬化促進剤は、エポキシ基とフェノール性水酸基の反応
を促進するものであればよく、一般に封止材料に使用さ
れているものを使用することができる。例えば、１，８
−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリ
フェニルホスフィン、ベンジルジメチルアミン、２−メ
チルイミダゾール等があり、単独でも併用してもよい。
シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素等があり、こ
れらの内では高充填化が可能な球状溶融シリカが好まし
い。これらは単独でも併用してもよい。本発明に用いる
硬化促進剤は、エポキシ基とフェノール性水酸基の反応
を促進するものであればよく、一般に封止材料に使用さ
れているものを使用することができる。例えば、１，８
−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリ
フェニルホスフィン、ベンジルジメチルアミン、２−メ
チルイミダゾール等があり、単独でも併用してもよい。
【０００７】本発明における技術上のポイントは、特殊
な粒径を有する無機充填材にある。本発明に用いる無機
充填材は、半導体素子とリードフレームを接合した後の
ＬＯＣテープの厚みによる間隙よりも、その最大粒径が
小さなものであれば、必ずしも篩い分けしなくともよい
が、半導体素子とリードフレームを接合した後のＬＯＣ
テープの厚みによる間隙よりも目開きの小さなＴｙｌｅ
ｒ標準篩いで篩い分けしたものが、より好ましい。好ま
しいＴｙｌｅｒ標準篩としては、３７、４４、５３、６
１μｍの目開きのものである。半導体素子とリードフレ
ームの間隙は、特に限定されるものではなく、その間隙
に応じて適宜無機充填材の粒径を制御したものを選択し
て用いればよい。全エポキシ樹脂組成物中の無機充填材
の配合量は、７５〜９５重量％が好ましく、７５重量％
未満であると実装時の半田リフロー温度によるパッケー
ジクラックが発生するおそれがあり、９５重量％を越え
ると成形時の流動特性が不十分で、ワイヤー変形やチッ
プシフト等の成形性不良が発生するおそれがあり好まし
くない。
な粒径を有する無機充填材にある。本発明に用いる無機
充填材は、半導体素子とリードフレームを接合した後の
ＬＯＣテープの厚みによる間隙よりも、その最大粒径が
小さなものであれば、必ずしも篩い分けしなくともよい
が、半導体素子とリードフレームを接合した後のＬＯＣ
テープの厚みによる間隙よりも目開きの小さなＴｙｌｅ
ｒ標準篩いで篩い分けしたものが、より好ましい。好ま
しいＴｙｌｅｒ標準篩としては、３７、４４、５３、６
１μｍの目開きのものである。半導体素子とリードフレ
ームの間隙は、特に限定されるものではなく、その間隙
に応じて適宜無機充填材の粒径を制御したものを選択し
て用いればよい。全エポキシ樹脂組成物中の無機充填材
の配合量は、７５〜９５重量％が好ましく、７５重量％
未満であると実装時の半田リフロー温度によるパッケー
ジクラックが発生するおそれがあり、９５重量％を越え
ると成形時の流動特性が不十分で、ワイヤー変形やチッ
プシフト等の成形性不良が発生するおそれがあり好まし
くない。
【０００８】本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、硬化促進剤、無機充填材を主成分とする
が、これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、難
燃剤、難燃助剤、離型剤、及びシリコーン系や合成ゴム
系の低応力剤等の種々の添加剤を適宜配合しても差し支
えない。本発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料として
製造するには、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促
進剤、無機充填材及びその他の添加剤をミキサーにより
混合した後、更に熱ロールやニーダー等で溶融混練し冷
却後、粉砕して封止材料とすることができる。本発明の
樹脂組成物を用いて、ＬＯＣ構造を有する部品を封止
し、半導体装置を製造するには、トランスファーモール
ド、コンプレッションモールド、インジェクションモー
ルド等の従来の成形方法で硬化成形すればよい。
ェノール樹脂、硬化促進剤、無機充填材を主成分とする
が、これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、難
燃剤、難燃助剤、離型剤、及びシリコーン系や合成ゴム
系の低応力剤等の種々の添加剤を適宜配合しても差し支
えない。本発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料として
製造するには、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促
進剤、無機充填材及びその他の添加剤をミキサーにより
混合した後、更に熱ロールやニーダー等で溶融混練し冷
却後、粉砕して封止材料とすることができる。本発明の
樹脂組成物を用いて、ＬＯＣ構造を有する部品を封止
し、半導体装置を製造するには、トランスファーモール
ド、コンプレッションモールド、インジェクションモー
ルド等の従来の成形方法で硬化成形すればよい。
【０００９】
【実施例】以下本発明を実施例にて具体的に説明する。 実施例１ ビフェニル型エポキシ樹脂（融点１０５℃、エポキシ当量１９０） １００重量部 パラキシリレン変性フェノール樹脂（軟化点７５℃、水酸基当量１７５） ９０重量部 臭素化エポキシ樹脂（軟化点７０℃、臭素含有量４９％） １０重量部 三酸化アンチモン １０重量部 カルナバワックス ５重量部 シリコーンオイル ５重量部 １，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７ ３重量部 カーボンブラック ３重量部 溶融シリカ粉末（Ｔｙｌｅｒ標準篩５３μｍ篩い分け品） １０００重量部 をミキサーにて常温混合し、８０〜１１０℃で二軸混練
機により混練し、冷却後粉砕した。
機により混練し、冷却後粉砕した。
【００１０】評価方法 スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じた金型を
用い、前記樹脂組成物をトランスファー成形機にて１７
５℃で、射出圧７０ｋｇｆ／ｃｍ2、保圧時間１２０秒
の条件にて成形しスパイラルフローを測定した。 半田クラック性：５０ｐＴＳＯＰ（ＬＯＣ構造）を用
い、８５℃、相対湿度６０％で１６８時間の吸湿処理を
した後ＩＲリフロー２３５℃（ピーク温度約２４０℃）
以上、約１０秒行い、その後の外観検査にてクラックの
発生したものを不良とした。 半導体素子の傷：半田クラック性試験と同様のパッケー
ジを用い、半導体素子上にウエハーコート材のポリイミ
ド樹脂を約３μｍの厚みで塗布、ダイシングを行い、Ｌ
ＯＣテープで固定した後に封止材で封止し、温度サイク
ル試験［−６５℃〜１５０℃（各温度に１５分放置）で
５００サイクル］後のパッケージを開封し、リードフレ
ーム近傍のポリイミド樹脂上の傷を観察した。ポリイミ
ド樹脂上の傷が３個以上あるものを不良と判定した。評
価パッケージの半導体素子とリードフレームのクリアラ
ンスは、半導体素子とリードフレームを接合した後のＬ
ＯＣテープの厚みによる間隙に埋め込み樹脂を注入し硬
化させた後、中央部付近を短辺方向に切断し間隙をマイ
クロゲージを用いて測定する。
用い、前記樹脂組成物をトランスファー成形機にて１７
５℃で、射出圧７０ｋｇｆ／ｃｍ2、保圧時間１２０秒
の条件にて成形しスパイラルフローを測定した。 半田クラック性：５０ｐＴＳＯＰ（ＬＯＣ構造）を用
い、８５℃、相対湿度６０％で１６８時間の吸湿処理を
した後ＩＲリフロー２３５℃（ピーク温度約２４０℃）
以上、約１０秒行い、その後の外観検査にてクラックの
発生したものを不良とした。 半導体素子の傷：半田クラック性試験と同様のパッケー
ジを用い、半導体素子上にウエハーコート材のポリイミ
ド樹脂を約３μｍの厚みで塗布、ダイシングを行い、Ｌ
ＯＣテープで固定した後に封止材で封止し、温度サイク
ル試験［−６５℃〜１５０℃（各温度に１５分放置）で
５００サイクル］後のパッケージを開封し、リードフレ
ーム近傍のポリイミド樹脂上の傷を観察した。ポリイミ
ド樹脂上の傷が３個以上あるものを不良と判定した。評
価パッケージの半導体素子とリードフレームのクリアラ
ンスは、半導体素子とリードフレームを接合した後のＬ
ＯＣテープの厚みによる間隙に埋め込み樹脂を注入し硬
化させた後、中央部付近を短辺方向に切断し間隙をマイ
クロゲージを用いて測定する。
【００１１】実施例２〜５ 表１の配合に従って、実施例１と同様にして樹脂組成物
を得、同様に評価した。評価結果を表１に示す。 比較例１〜５ 表２の配合に従って、実施例１と同様にして樹脂組成物
を得、同様に評価した。評価結果を表２に示す。実施
例、比較例に用いた無機充填材の特性を表３に示す。実
施例１に用いた以外の他の樹脂の特性は、オルソクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点６５℃、エポキ
シ当量２００）、ジシクロペンタジエン変性フェノール
型エポキシ樹脂（軟化点６０℃、エポキシ当量２６
５）、フェノールノボラック樹脂（軟化点９０℃、水酸
基当量１００）である。
を得、同様に評価した。評価結果を表１に示す。 比較例１〜５ 表２の配合に従って、実施例１と同様にして樹脂組成物
を得、同様に評価した。評価結果を表２に示す。実施
例、比較例に用いた無機充填材の特性を表３に示す。実
施例１に用いた以外の他の樹脂の特性は、オルソクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点６５℃、エポキ
シ当量２００）、ジシクロペンタジエン変性フェノール
型エポキシ樹脂（軟化点６０℃、エポキシ当量２６
５）、フェノールノボラック樹脂（軟化点９０℃、水酸
基当量１００）である。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】
【表３】
【００１５】
【発明の効果】本発明の樹脂組成物中の無機充填材は、
半導体素子に局所的な応力をかけることがなく、半導体
素子の通電不良がないＬＯＣ構造を有する半導体装置を
得ることができる。
半導体素子に局所的な応力をかけることがなく、半導体
素子の通電不良がないＬＯＣ構造を有する半導体装置を
得ることができる。
【図１】従来構造の半導体装置の断面図である。
【図２】ＬＯＣ構造を有する半導体装置の断面図であ
る。
る。
８：間隙（ここに樹脂組成物は入り込む）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 CC042 CD041 CD051 CD061 CD071 CD141 CE002 DE146 DJ006 DJ016 EN067 EU117 EU207 EW137 FA086 FD016 GQ05 4J036 AA01 AC02 AD01 AD07 AE07 AF06 AF08 DA05 DC05 DC41 DC46 DD07 FA03 FA05 FB06 FB07 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB06 EB07 EB09 EB12 EB19 EC07
Claims (3)
- 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）半導体素子とリードフ
レームを接合した後のＬｅａｄ Ｏｎ Ｃｈｉｐテープ
の厚みよりも最大粒径が小さな無機充填材を主成分と
し、該無機充填材の配合量が全樹脂組成物中の７５〜９
５重量％であることを特徴とするＬｅａｄ Ｏｎ Ｃｈ
ｉｐ構造用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項２】 最大粒径が小さな無機充填材が、Ｌｅａ
ｄ Ｏｎ Ｃｈｉｐテープの厚みよりも目開きの細かな
Ｔｙｌｅｒ標準篩で篩い分けされたものである請求項１
記載のＬｅａｄ Ｏｎ Ｃｈｉｐ構造用エポキシ樹脂組
成物。 - 【請求項３】 請求項１、又は２記載のエポキシ樹脂組
成物で封止されたＬｅａｄ Ｏｎ Ｃｈｉｐ構造を有す
ることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25160199A JP2001072832A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25160199A JP2001072832A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001072832A true JP2001072832A (ja) | 2001-03-21 |
Family
ID=17225256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25160199A Pending JP2001072832A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001072832A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002317121A (ja) * | 2000-12-25 | 2002-10-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 埋め込み樹脂 |
-
1999
- 1999-09-06 JP JP25160199A patent/JP2001072832A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002317121A (ja) * | 2000-12-25 | 2002-10-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 埋め込み樹脂 |
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