JP2001081284A

JP2001081284A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法およびそれにより得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物ならびに半導体装置

Info

Publication number: JP2001081284A
Application number: JP25969499A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nishioka; 務西岡; Takashi Taniguchi; 剛史谷口; Minoru Yamane; 実山根; Kazuhiro Ikemura; 和弘池村
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2001-03-27
Anticipated expiration: 2019-09-14
Also published as: JP4295869B2

Abstract

(57)【要約】【課題】成形時のダイパッド部の変形、ボンディングワ
イヤーの変形といったパッケージ内部での封止材の流動
性に起因した不良の発生が抑制されるとともに、封止材
の流動時のエアーの巻き込みや封止材からの発生ガス等
が原因となるボイドの発生等成形時の不良の発生を抑制
することができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製
法を提供する。【解決手段】下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を必須成分とす
る配合成分を配合してベント式混練機を用い各成分を混
練して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造する方法
である。そして、上記混練後の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物中の揮発成分が０．１重量％以下である。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（Ｃ）シランカップリング剤溶液。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形性および耐半
田性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法な
らびにそれにより得られた半導体封止用エポキシ樹脂組
成物ならびに信頼性の高い半導体装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ
等の半導体素子は、外部環境からの保護および素子のハ
ンドリングを可能にする観点から、プラスチックパッケ
ージ、例えば、エポキシ樹脂組成物を用いて封止され半
導体装置化されている。その際に生じる様々な不具合と
しては、ダイパッド部の変形、ボンディングワイヤーの
変形、ボイドの発生等があげられる。上記ダイパッド部
の変形、ボンディングワイヤーの変形といったパッケー
ジ内部における封止材料の流動により発生する不良は、
エポキシ樹脂組成物の粘度を下げるという対策により解
決できる。一方、上記ボイドの発生といった封止材料の
流動時の巻き込みエアー、封止材料からの発生ガス等が
原因の不良は一般的にエポキシ樹脂組成物の粘度を上げ
ることが効果的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、成形時の
不良に対しては、その不良内容により、エポキシ樹脂組
成物の対策方法は全く異なり、二律背反の関係が生ま
れ、結果的には各パッケージ毎にそのバランスをとるし
か方法がなかった。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、成形性および耐半田性に優れた半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物の製法ならびにそれにより得られた半
導体封止用エポキシ樹脂組成物ならびに信頼性の高い半
導体装置の提供をその目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を必須成分と
する配合成分を配合してベント式混練機を用い各成分を
混練して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造する方
法であって、上記混練後の半導体封止用エポキシ樹脂組
成物中の揮発成分が０．１重量％以下である半導体封止
用エポキシ樹脂組成物の製法を第１の要旨とする。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（Ｃ）シランカップリング剤溶液。

【０００６】また、上記半導体封止用エポキシ樹脂組成
物の製法により得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成
物であって、下記の（Ａ）および（Ｂ）成分とともにシ
ランカップリング剤を含有し、かつ半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物中の揮発成分が０．１重量％以下である半
導体封止用エポキシ樹脂組成物を第２の要旨とする。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。

【０００７】さらに、上記半導体封止用エポキシ樹脂組
成物を用いて半導体素子を封止してなる半導体装置を第
３の要旨とする。

【０００８】本発明者らは、エポキシ樹脂組成物を用い
ての半導体装置化に際して生じる、ダイパッド部の変
形、ボンディングワイヤーの変形、ボイドの発生等様々
な不具合の発生を抑制し、優れた成形性を備えた封止材
料となるエポキシ樹脂組成物を得ることを目的として鋭
意検討を重ねた。その結果、その配合成分としてシラン
カップリング剤を溶液状態で配合に供するとともに、各
成分の混練をベント式混練機を用いて混練し封止材を製
造し、混練後の封止材中の揮発成分を特定の値以下に設
定すると、この封止材を用いた場合、上記成形時の不良
の発生が抑制されて信頼性の高い半導体装置が得られる
ことを見出し本発明に到達した。

【０００９】上記ベント式混練機として、ベントポート
が角筒状に形成され、上記ベントポート内における長さ
方向（すなわち、スクリュー軸に沿う方向）の距離がス
クリュー軸のスクリュー部（このスクリュー部はベント
ポートに対応する部分に設けられている）のスクリュー
のピッチの１．５倍以上に形成され、幅方向（すなわ
ち、スクリュー軸に直交する方向）の距離がシリンダの
幅寸法と同寸法以上に形成されているベント式混練機を
用いる場合には、ベントポートにコンパウンドが付着し
てベントポートを閉塞することがなく、これにより混練
され得られた封止材は、揮発成分含有率のより少ない半
導体封止材が得られるようになる。

【００１０】また、配合成分である上記シランカップリ
ング剤として、２個以上のアルコキシ基を有するものを
用いると、このシランカップリング剤が無機質充填剤表
面との反応性に優れるために、機械的強度が向上し、耐
半田性に優れるようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。

【００１２】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
の製法においては、配合成分として、エポキシ樹脂（Ａ
成分）と、フェノール樹脂（Ｂ成分）と、シランカップ
リング剤溶液（Ｃ成分）が用いられ、これら成分を必須
成分とする配合成分をベント式混練機を用い混練するこ
とにより半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造するも
のである。そして、このようにして得られた半導体封止
用エポキシ樹脂組成物は、通常、粉末状もしくはそれを
打錠したタブレット状に成形して用いられる。

【００１３】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、特
に限定するものではなく各種のエポキシ樹脂が用いられ
る。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂、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、トリフェ
ニルメタン型エポキシ樹脂等があげられ、これらは単独
でもしくは２種以上併せて用いられる。これらエポキシ
樹脂のなかでも、ビフェニル型エポキシ樹脂や低級アル
キル基をフェニル環に付加したような低吸湿型のエポキ
シ樹脂を用いることが好ましい。このようなエポキシ樹
脂としては、エポキシ当量１５０〜２５０、軟化点もし
くは融点が５０〜１３０℃のものが好ましい。

【００１４】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とともに用い
られるフェノール樹脂（Ｂ成分）は、上記エポキシ樹脂
（Ａ成分）の硬化剤として作用するものであり、特に限
定するものではなく、フェノールノボラック、クレゾー
ルノボラック、ビフェニル型ノボラック、トリフェニル
メタン型、ナフトールノボラック、フェノールアラルキ
ル樹脂等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上
併せて用いられる。なかでも、フェノールアラルキル樹
脂のように低吸湿性のものを用いることが好ましい。

【００１５】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）とフェノール
樹脂（Ｂ成分）の配合割合は、エポキシ樹脂中のエポキ
シ基１当量あたり、フェノール樹脂中の水酸基当量が
０．５〜２．０当量となるように配合することが好まし
い。より好ましくは０．８〜１．２当量である。

【００１６】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）およびフェノ
ール樹脂（Ｂ成分）とともに用いられるシランカップリ
ング剤溶液（Ｃ成分）は、具体的には、シランカップリ
ング剤の水溶液、シランカップリング剤のアルコール溶
液等の状態で封止材の製造工程に供される。このよう
に、シランカップリング剤を溶液状態として供すること
により、例えばシランカップリング剤のアルコキシ基が
容易に加水分解して無機質充填剤と反応し易く、シラノ
ール基を生成するという効果を奏する。上記シランカッ
プリング剤のアルコール溶液に用いられるアルコールと
しては、一般的なアルコールであれば特に限定するもの
ではないが、沸点が５０〜８０℃のアルコールが好まし
く、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルア
ルコール等があげられる。上記シランカップリング剤溶
液における濃度は、水溶液およびアルコール溶液等の溶
媒に関係なく、１〜１０重量％の範囲に設定することが
好ましい。特に好ましくは３〜８重量％である。すなわ
ち、シランカップリング剤溶液の濃度が１重量％未満の
ように低いと、除去する水またはアルコールの量が多く
なり、ベントによる除去が困難となる傾向がみられる。
一方、シランカップリング剤溶液の濃度が１０重量％を
超えて高いと、例えば、シランカップリング剤のアルコ
キシ基の加水分解に時間を要する傾向がみられるからで
ある。なお、上記加水分解を促進させるために、このシ
ランカップリング剤溶液のｐＨを適宜調整してもよい。

【００１７】上記シランカップリング剤としては、特に
限定するものではなく各種シランカップリング剤を用い
ることができ、なかでも、２個以上のアルコキシ基を有
するものが好適に用いられる。具体的には、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−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、γ−（２−
アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ
−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−ア
ニリノプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシ
ラザン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以
上併せて用いられる。

【００１８】上記シランカップリング剤溶液（Ｃ成分）
中のシランカップリング剤の混練時における配合量は、
配合成分全体中の０．０５〜１重量％の範囲に設定する
ことが好ましく、特に好ましくは０．１〜０．５重量％
である。すなわち、シランカップリング剤溶液の配合量
が０．０５重量％未満のように少な過ぎると、機械的強
度が向上せず、また無機成分表面を濡らす効果が損なわ
れる傾向がみられ、１重量％を超え多過ぎると、シラン
カップリング剤同士の重合反応が進行し、目的とする有
機成分と無機成分のカップリング効果が減少する傾向が
みられるからである。

【００１９】上記Ａ〜Ｃ成分とともに、通常、無機質充
填剤が配合成分として用いられる。上記無機質充填剤と
しては、特に限定するものではなく従来公知の各種充填
剤が用いられる。例えば、溶融シリカ粉末や結晶性シリ
カ粉末等のシリカ粉末、アルミナ粉末等が用いられる。
これらの無機質充填剤は、破砕状、球状、あるいは摩砕
処理したもの等いずれのものでも使用可能である。なか
でも、球状溶融シリカ粉末を用いることが好ましい。そ
して、これらは単独もしくは２種以上混合して用いられ
る。そして、上記無機質充填剤としては、平均粒径が５
〜４０μｍの範囲のものを用いることが、流動性を良好
にするという点から好ましい。上記平均粒径の測定は、
例えば、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置により測
定することができる。

【００２０】上記無機質充填剤の配合量は、エポキシ樹
脂組成物中８０〜９２重量％となるよう設定することが
好ましく、特に好ましくは８７〜９２重量％である。す
なわち、無機質充填剤の配合量が８０重量％未満では、
成形後のパッケージの吸水量が増え、実装時の信頼性が
低下する傾向がみられ、９２重量％を超えると、高粘度
となり流動性に劣る傾向がみられるようになるからであ
る。

【００２１】本発明では上記エポキシ樹脂（Ａ成分）、
フェノール樹脂（Ｂ成分）、シランカップリング剤溶液
（Ｃ成分）および無機質充填剤以外に、必要に応じて、
硬化促進剤、難燃剤、難燃助剤、離型剤、カーボンブラ
ック等の顔料や着色料、低応力化剤、粘着付与剤等他の
添加剤を適宜配合することができる。

【００２２】上記硬化促進剤は、エポキシ基と水酸基と
の反応を促進するものであれば特に限定するものではな
く、従来公知のもの、例えば、１，８−ジアザビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−７等のジアザビシクロアル
ケン系化合物、トリエチレンジアミン等の三級アミン
類、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリ
フェニルホスフィン等のリン系化合物等があげられる。
これら硬化促進剤は単独でもしくは２種以上併せて用い
られる。また、これら硬化促進剤は、分散性の観点か
ら、予めフェノール樹脂と予備混合させて用いることが
好ましい。

【００２３】上記難燃剤としては、ノボラック型ブロム
化エポキシ樹脂等があげられ、さらに上記難燃助剤とし
て、三酸化二アンチモンや五酸化二アンチモン等が用い
られる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いら
れる。

【００２４】上記離型剤としては、高級脂肪酸、高級脂
肪酸エステル、高級脂肪酸カルシウム等の化合物があげ
られ、例えば、カルナバワックスやポリエチレン系ワッ
クスが用いられ、これらは単独でもしくは２種以上併せ
て用いられる。

【００２５】また、上記低応力化剤としては、アクリル
酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体、メタクリル
酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等のブタジエ
ン系ゴムやシリコーン化合物があげられる。さらに、耐
湿信頼性テストにおける信頼性向上を目的としてハイド
ロタルサイト類、水酸化ビスマス等のイオントラップ剤
を配合してもよい。

【００２６】本発明では、半導体封止用エポキシ樹脂組
成物は、例えば、つぎのようにして製造することができ
る。すなわち、前記エポキシ樹脂（Ａ成分）、フェノー
ル樹脂（Ｂ成分）、シランカップリング剤溶液（Ｃ成
分）および無機質充填剤、ならびに必要に応じて他の添
加剤を配合しミキサー等で充分に混合した後、さらにベ
ント式混練機で溶融混練する。ついで、これを室温に冷
却した後、公知の手段によって粉砕し、必要に応じて打
錠するという一連の工程を経由することによって目的と
する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造することが
できる。あるいは、予めシランカップリング剤溶液と無
機質充填剤をミキサー等で混合した後、残りの成分を添
加しミキサー等で充分混合する。ついで、この混合物を
上記と同様、ベント式混練機で溶融混練する。そして、
これを室温に冷却した後、公知の手段によって粉砕し、
必要に応じて打錠するという一連の工程を経由すること
によって目的とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物を
製造することができる。また、上記半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物の混練物を溶融状態で略円柱状の顆粒体も
しくはペレット状に成形するという一連の工程によって
も製造することができる。

【００２７】上記製造工程において用いられるベント式
混練機は、２軸脱気用押出機に、ベントポートを設けた
ものである。この２軸脱気用押出機は、上記ベントポー
トで上記混合物であるスラリー状材料中の揮発分を脱気
させるようにしている。そして、２軸脱気用押出機のシ
リンダ内に、互いに逆方向に回転する２本のスクリュー
軸を左右に並設するとともに、シリンダの周壁の一部か
らベントポートを立ち上げ形成している。

【００２８】より詳しく説明すると、２軸脱気用押出機
のシリンダの内部にスクリュー軸が配設されるととも
に、シリンダの周壁の一部にベントポートが形成されて
おり、上記スクリュー軸には、上記ベントポートに対応
する部分に原料送り用のスクリュー部が形成されている
とともに、このスクリュー部を挟む状態でその前後の部
分に混練用のパドル部が形成されている。これにより、
上記スクリュー部とシリンダの内周面との間に原料送り
ゾーンが形成されるとともに、上記各パドル部とシリン
ダの内周面との間に（加熱）混練ゾーンが形成され、上
記原料送りゾーンがその両側の（加熱）混練ゾーンで気
密状に密封されて原料送りゾーンの真空度が保たれるこ
とから、ベントポートでの脱気が効率良く行われるよう
になる。このような脱気は、真空ポンプ等により行われ
る。また、本発明で用いられるベント式混練機において
特に好ましいものは、上記ベントポートが角筒状に形成
されており、このベントポート内における長さ方向の距
離が上記スクリュー部のスクリューのピッチ（通常は、
５〜２０ｍｍ）の１．５倍以上に、好適には、５倍程度
に形成され、幅方向の距離がシリンダの幅寸法と同寸法
以上に形成されている。すなわち、上記ベントポート内
における長さ方向の距離が上記スクリュー部のスクリュ
ーのピッチの１．５倍未満に形成され、幅方向の距離が
シリンダの幅寸法未満に形成されている場合には、ベン
トポートの側壁に、混合物（コンパウンド）が付着しや
すくなり、ベントポートが短時間で閉塞する傾向がみら
れるからである。このようなベント式混練機としては、
例えば、特開平７−３１４４４０号公報に開示されたベ
ント式混練機が好適に用いられる。

【００２９】つぎに、本発明において用いられるベント
式混練機の具体例を図面に基づいて説明する。図１およ
び図２は本発明に特に好ましく用いられるベント式混練
機の一例を示している。このベント式混練機は２軸型で
あり、シリンダ１と、このシリンダ１内に左右に並設さ
れ同方向に回転する２本のスクリュー軸４とを備えてい
る。これら両スクリュー軸４には、その後側から順に、
原料送り用の第１スクリュー部５ａ，混練用の第１パド
ル部６ａ，原料送り用の第２スクリュー部５ｂ，混練用
の第２パドル部６ｂおよび戻し用の第３スクリュー部５
ｃが設けられている。一方、上記シリンダ１には、その
上壁の後端部に原料供給口２が立設されているととも
に、下壁の前端部（上記第２パドル部６ｂの前端部に対
応する部分）に吐出口３が穿設されている。また、上記
シリンダ１には、上記各パドル部６ａ，６ｂに対応する
周壁の部分にヒーター等の加熱手段（図示せず）が取付
けられているとともに、上記第２スクリュー部５ｂに対
応する上壁の部分に、横断面形状長方形に形成された筒
状のベントポート７が立設されている。このベントポー
ト７は、その前後両側壁７ａ間の距離が、第２スクリュ
ー部５ｂのスクリューのスクリューピッチの１．５倍以
上、好適には５倍の値に設定され、左右両側壁７ｂ間の
距離が、シリンダ１の幅寸法と同寸法に設定されてい
る。図において、８はベントポート７の上面開口を蓋す
る蓋体であり、この蓋体８の側壁に穿設された開口部８
ａを真空ポンプ（図示せず）に連通している。

【００３０】上記ベント式混練機を用いた溶融混練条件
としては、有機成分の軟化点、融点以上の温度に設定す
ることが好ましく、通常、７０〜１３０℃で、１．５〜
４０ｋＰａの範囲に設定される。

【００３１】前述の製法に従って得られた半導体封止用
エポキシ樹脂組成物において、少なくとも混練直後の半
導体封止用エポキシ樹脂組成物中の揮発成分が０．１重
量％以下となる必要がある。特に好ましくは０．０５重
量％以下である。すなわち、揮発成分が０．１重量％を
超え多いと、成形時のボイドの形成等の不具合が発生す
るからである。

【００３２】そして、上記揮発成分は、得られた半導体
封止用エポキシ樹脂組成物の加熱減量を測定することに
より求められる。すなわち、得られたエポキシ樹脂組成
物を１７５℃×１時間の雰囲気下に投入し、加熱後の重
量を測定して減量した重量を下記の式により算出して加
熱減量を測定した。

【００３３】

【数１】

【００３４】このような半導体封止用エポキシ樹脂組成
物を用いての半導体素子の封止は、特に制限するもので
はなく、通常のトランスファー成形等の公知のモールド
方法により行うことができる。

【００３５】このようにして得られる半導体装置は、成
形性に優れたエポキシ樹脂組成物によって封止されてい
るため、ダイパッド部の変形やボンディングワイヤーの
変形といったパッケージ内部での封止材の流動により発
生する不良とともに、封止材流動時の巻き込みエアーお
よび封止材から発生したガス等が原因となるボイドの発
生等が抑制され成形性が向上して、結果、高い信頼性を
備えたものである。

【００３６】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３７】まず、下記に示す各成分を準備した。

【００３８】〔エポキシ樹脂Ａ〕下記の式（１）で表さ
れるビフェニル系エポキシ樹脂（エポキシ当量１９５、
融点１０７℃）

【００３９】

【化１】

【００４０】〔エポキシ樹脂Ｂ〕ブロム化エポキシ樹脂
（エポキシ当量２７５、軟化点８４℃）

【００４１】〔フェノール樹脂〕下記の式（２）で表さ
れるフェノールアラルキル樹脂（水酸基当量１７４、軟
化点８３℃）

【００４２】

【化２】

【００４３】〔リン系硬化促進剤〕トリフェニルホスフ
ィン

【００４４】〔シリカ粉末〕溶融球状シリカ粉末（平均
粒径３０μｍ）

【００４５】〔シランカップリング剤〕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

【００４６】〔離型剤〕カルナバワックス

【００４７】〔三酸化二アンチモン〕

【００４８】〔カーボンブラック〕

【００４９】〔シランカップリング剤溶液の調製〕下記
の表１に示す各成分を同表に示す割合で配合し混合する
ことによりシランカップリング剤溶液を調製した。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【実施例１〜６】下記の表２に示す各成分を同表に示す
割合で配合し、ミキサーで充分混合した後、前述の図１
および図２に示すベント式混練機を用いこれで溶融混練
を行った。つぎに、この溶融物を冷却した後粉砕するこ
とにより目的とする粉末状エポキシ樹脂組成物を得た。

【００５２】〔ベント式混練機〕全長７００ｍｍ×横幅２５０ｍｍ２本のスクリュー軸：回転数５０〜１５０ｒｐｍベントポート：ベントポートの前後両側壁間の距離が、
第２スクリュー部のスクリューのスクリューピッチ（１
２ｍｍ）の５倍の値（６０ｍｍ）左右両側壁間の距離
が、シリンダの幅寸法と同寸法（９５ｍｍ）

【００５３】〔溶融混練条件〕溶融ゾーン：１１０℃×１分間、１３ｋＰａで減圧

【００５４】

【表２】

【００５５】

【比較例１】下記の表３に示す各成分を同表に示す割合
で配合し、ミキサーで充分混合した後、前述の図１およ
び図２に示すベント式混練機を用いこれで溶融混練を行
った。つぎに、この溶融物を冷却した後粉砕することに
より目的とする粉末状エポキシ樹脂組成物を得た。な
お、ベント式混練機および溶融混練条件は上記実施例１
と同様に設定した。

【００５６】

【比較例２】下記の表３に示す各成分を同表に示す割合
で配合し、ミキサーで充分混合した後、前述の図１およ
び図２に示すベント式混練機を用いこれで溶融混練を行
った。つぎに、この溶融物を冷却した後粉砕することに
より目的とする粉末状エポキシ樹脂組成物を得た。な
お、ベント式混練機は上記実施例１と同様に設定し、溶
融混練条件は減圧をせずそれ以外は上記実施例１と同様
に設定した。

【００５７】

【表３】

【００５８】上記各エポキシ樹脂組成物中の混練直後の
加熱減量（揮発成分量）を前述の方法に従って測定し
た。その結果を後記の表４〜表５に示す。また、このよ
うにして得られた実施例品および比較例品の粉末状のエ
ポキシ樹脂組成物を用いて、下記の方法に従ってフロー
テスター粘度を測定した。一方、上記粉末状のエポキシ
樹脂組成物を用い打錠してタブレット化し、ＴＯＷＡ自
動成形機を用いて半導体素子をトランスファー成形でモ
ールド成形することにより半導体装置を得た。この半導
体装置は、１１４ピン四方向フラットパッケージ（ＬＱ
ＦＰ−１１４：２０ｍｍ×２０ｍｍ×厚み１．４ｍｍ）
である。このようにして得られた半導体装置について、
下記の方法に従って成形性（金線ワイヤー流れ、ダイシ
フト、ボイドの発生数）を評価した。これらの結果を後
記の表４〜表５に併せて示す。

【００５９】〔フローテスター粘度〕上記各エポキシ樹
脂組成物を２ｇ精秤し、タブレット状に成形した。そし
て、これを高化式フローテスターのポット内に入れ、１
０ｋｇの荷重をかけて測定した。溶融したエポキシ樹脂
組成物がダイスの穴（直径１．０ｍｍ×１０ｍｍ）を通
過して押し出されるときのピストンの移動速度からサン
プルの溶融粘度を求めた。

【００６０】〔成形性〕金線ワイヤー流れ上記金線を張ったＬＱＦＰ−１１４の作製時において、
図３に示すように、ダイパッド１０を有するＬＱＦＰの
パッケージフレームに金線ワイヤー１４（ワイヤー最大
長：３ｍｍ）を張り、これを用い上記エポキシ樹脂組成
物により樹脂封止してパッケージを作製した。図３にお
いて、１５は半導体チップ、１６はリードピンである。
そして、作製したパッケージを軟Ｘ線解析装置を用い
て、金線流れ量を測定した。測定は、各パッケージから
１０本ずつ金線を選定して測定し、図４に示すように、
正面方向からの金線ワイヤー１４の流れ量を測定した。
そして、金線ワイヤー１４の流れ量の最大部分となる値
をそのパッケージの金線流れ量の値（ｄｍｍ）とし、金
線流れ率〔（ｄ／Ｌ）×１００〕を算出した。なお、Ｌ
は金線ワイヤー１４間の距離（ｍｍ）を示す。そして、
上記金線流れ率が５％以上のものを×、５％未満のもの
を○として表示した。

【００６１】ダイシフト上記金線流れと同様の条件にて半導体装置を作製した。
すなわち、図５に示す形状の、半導体チップ１５が搭載
されたダイパッド１０を有するＬＱＦＰ−１１４のパッ
ケージ１１を成形し、このパッケージ１１をパッケージ
１１のゲート口方向から切断（一点鎖線で切断面を示
す）して、その切断面を観察し、ダイパッドの設計値と
の差によりダイパッドの変形量を測定した。すなわち、
図６（ａ）に示すように、ダイパッドシフトが発生した
状態のパッケージについて、ダイパッド１０の角の下の
樹脂層の厚み（厚みａμｍ）を測定した。一方、図６
（ｂ）に示すように、ダイパッドシフトが発生してない
正常な状態のパッケージにおいて、ダイパッド１０の角
の下の樹脂層の厚み（厚みｂμｍ）を測定した。その結
果、上記測定値と上記正常品との差（ａ−ｂ）を絶対値
で求めた。そして、その差が１００μｍ以上のものを
×、１００μｍ未満のものを○として表示した。

【００６２】ボイドの発生数上記作製したパッケージ（ＬＱＦＰ−１１４）を軟Ｘ線
で観察して、直径０．２ｍｍ以上のボイドをカウントし
た。なお、各実施例および比較例各々につきパッケージ
は１０個作製した。

【００６３】

【表４】

【００６４】

【表５】

【００６５】上記表４〜表５から、実施例品と比較例品
と比較した場合、比較例品はいずれも揮発成分が０．１
重量％を超えており、フローテスター粘度が低かった。
そして成形性評価となる、金線ワイヤー流れ、ダイシフ
ト、ボイドの発生において、実施例品は何ら問題が無か
った。このことから、実施例品は、成形性において優れ
たものであることは明らかである。これに対して、比較
例１品は金線ワイヤー流れおよびダイシフトの評価が悪
く、またボイドが発生した。また、比較例２品は金線ワ
イヤー流れおよびダイシフトの評価は問題なかったが、
ボイドが多く形成された。

【００６６】

【発明の効果】以上のように、本発明は、その配合成分
としてシランカップリング剤を溶液状態で供するととも
に、各配合成分をベント式混練機を用いて混練すること
により半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造する方法
であって、しかも混練後のエポキシ樹脂組成物中の揮発
成分を特定の値以下に設定するものである。このため、
得られる半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、成形性に
優れており、これを半導体素子の封止材として用いた場
合、成形時のダイパッド部の変形、ボンディングワイヤ
ーの変形といったパッケージ内部での封止材の流動性に
起因した不良の発生が抑制されるとともに、封止材の流
動時のエアーの巻き込みや封止材からの発生ガス等が原
因となるボイドの発生等成形時の不良の発生が抑制され
て信頼性の高い半導体装置が得られる。

【００６７】上記ベント式混練機として、ベントポート
が角筒状に形成され、上記ベントポート内における長さ
方向（すなわち、スクリュー軸に沿う方向）の距離がス
クリュー軸のスクリュー部（このスクリュー部はベント
ポートに対応する部分に設けられている）のスクリュー
のピッチの１．５倍以上に形成され、幅方向（すなわ
ち、スクリュー軸に直交する方向）の距離がシリンダの
幅寸法と同寸法以上に形成されているベント式混練機を
用いる場合には、ベントポートにコンパウンドが付着し
てベントポートを閉塞することがなく、これにより混練
され得られた封止材は、揮発成分含有率のより少ない半
導体封止材が得られるようになる。

【００６８】また、配合成分である上記シランカップリ
ング剤として、２個以上のアルコキシ基を有するものを
用いると、このシランカップリング剤が無機質充填剤表
面との反応性に優れるために、機械的強度が向上し、耐
半田性に優れるようになる。

【００６９】したがって、上記エポキシ樹脂組成物を用
いて樹脂封止された半導体装置においては、例えば、ダ
イパッド部の変形、ボンディングワイヤーの変形、ボイ
ドの発生等成形時の不良の発生が抑制され、高い信頼性
を備えた半導体装置が得られる。このように、上記エポ
キシ樹脂組成物を用いた場合、成形時の不具合が改善さ
れるため、表面実装形態のパッケージに適用しても、基
板実装時の熱応力に起因するパッケージクラックや界面
剥離の問題も改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられるベント式混練機の例を示す
要部の断面図である。

【図２】上記ベント式混練機の側面図である。

【図３】金線流れ量を測定するために用いるパッケージ
を示す正面図である。

【図４】金線流れ量の測定方法を示す説明図である。

【図５】ダイシフト量を測定するために用いるパッケー
ジを示す正面図である。

【図６】ダイシフトの測定方法を示す説明図であり、
（ａ）はダイシフトが発生した状態を示す断面図であ
り、（ｂ）は正常な状態を示す断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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 // Ｂ２９Ｋ 63:00 (72)発明者山根実大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者池村和弘大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内Ｆターム(参考） 4F201 AA37 AA39K AB03 AH37 BA01 BC01 BC02 BC12 BC33 BC37 BK02 BK13 BK33 BK36 BK40 BK55 4J002 CC032 CC042 CC052 CC062 CD001 CD051 CD061 CD071 CE002 EX066 EX076 EX086 FD010 FD142 FD150 FD206 GQ05 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB09 EB19 EC05 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を必須成分と
する配合成分を配合してベント式混練機を用い各成分を
混練して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造する方
法であって、上記混練後の半導体封止用エポキシ樹脂組
成物中の揮発成分が０．１重量％以下であることを特徴
とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。（Ｃ）シランカップリング剤溶液。
【請求項２】上記ベント式混練機が、シリンダの内部
にスクリュー軸が配設されるとともにシリンダの周壁の
一部にベントポートが形成され、上記スクリュー軸が上
記ベントポートを挟む前後の部分に形成されたパドル部
を備え、上記ベントポートが角筒状に形成され、上記ベ
ントポート内における長さ方向の距離が上記パドル部に
挟まれたスクリュー部のスクリューのピッチの１．５倍
以上に形成され、幅方向の距離がシリンダの幅寸法と同
寸法以上に形成されているベント式混練機である請求項
１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法。
【請求項３】請求項１または２記載の半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物の製法により得られた半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物であって、下記の（Ａ）および（Ｂ）
成分とともにシランカップリング剤を含有し、かつ半導
体封止用エポキシ樹脂組成物中の揮発成分が０．１重量
％以下であることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹
脂組成物。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）フェノール樹脂。
【請求項４】上記シランカップリング剤が、２個以上
のアルコキシ基を有するものである請求項３記載の半導
体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】請求項３または４記載の半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなる半
導体装置。