JP2001247654A - 液状封止樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents
液状封止樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置Info
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Abstract
において、より高い信頼性を有する液状封止樹脂組成物
を提供する。 【解決手段】 (A)式(1)で示されるエポキシ樹脂
A、(B)式(2)で示されるエポキシ樹脂B、(C)
硬化剤、(D)シリカからなる液状封止樹脂組成物であ
る。また、半導体素子を上記の液状封止樹脂組成物を用
いて封止して製作された半導体装置である。 【化3】
Description
いられる液状封止樹脂組成物に関するものであり、その
樹脂組成物を用いた半導体装置である。
の多ピン化、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
ケージがかなり増えてきている。
封止されるが、基板、ソルダーレジスト、及び金、ニッ
ケル等のメッキ部分から構成されているためそれらに対
する接着性が重要である。また表面実装方式でマザーボ
ードと接合するため耐半田クラック性が必要である。更
に信頼性の一環として温度サイクル試験(T/C試験)があ
り、パッケージには高い信頼性が要求される。
ては、 ・耐半田クラック性:30℃、60%RHの条件でパッ
ケージを一週間吸湿させた後リフロー処理し剥離、クラ
ックのないこと ・T/C試験:-55℃〜125℃(各温度さらし時間30
分)、1000サイクル以上の処理をした後、剥離、クラッ
クのないことなどである。
を一週間吸湿させた後リフロー処理し剥離、クラックの
ないこと ・T/C試験:-65℃〜150℃(各さらし時間30分)、100
0サイクル以上の処理をした後、剥離、クラックのない
ことなどリードフレーム型パッケージと同等のより厳し
い条件が要求されている。 しかし、半導体を封止する液状封止樹脂組成物において
このような信頼性を満足する材料はなかった。
おいて、耐半田クラック性、T/C試験等を満足する信
頼性の高い液状封止樹脂組成物を提供する。
のような問題を解決するために鋭意検討を重ねてきた結
果、式(1)、(2)で示されるエポキシ樹脂、硬化
剤、シリカからなる液状封止樹脂組成物が低応力性、高
ガラス転移温度を有し信頼性に優れていることを見出し
本発明を完成させるに至ったものである。
キシ樹脂A、(B)式(2)で示されるエポキシ樹脂
B、(C)硬化剤、(D)シリカからなる液状封止樹脂
組成物である。
アルキル化ジアミノジフェニルメタンである液状封止樹
脂組成物である。また、半導体素子が上記の液状封止樹
脂組成物を用いて封止された半導体装置である。
されるエポキシ樹脂A((A)成分)は、硬化物が低弾
性率化され、液状封止樹脂に求められる低応力性を有す
る。その反面、硬化物のガラス転移温度が低い。一方、
式(2)で示されるエポキシ樹脂B((B)成分)は、
架橋密度が高いためガラス転移温度が高い。本発明では
(A)成分と(B)成分を併用することにより、高信頼
性の要求を満足できることを見いだしたものである。
(A)成分と(B)成分の割合は(A)/((A)+
(B))=0.1〜0.9であることが好ましい。更に
好ましくは、は0.15〜0.7である。0.1を下回
ると式(1)で示されるエポキシ樹脂の効果である低応
力性が発現できず、0.9を越えると硬化物のガラス転
移温度の著しい低下を招き好ましくないからである。
フェノール樹脂等が使用できる。より好ましくはアルキ
ル化ジアミノジフェニルメタンである。アルキル化ジア
ミノジフェニルメタンの例としては、エチル化ジアミノ
ジフェニルメタン、メチル化ジアミノジフェニルメタン
等があり、これを用いた場合、特に金属、ソルダーレジ
スト等BGAパッケージに必須の被着体への接着性が特
に優れるからである。また、信頼性の優れた液状封止材
料を得るために、硬化剤のNa+、Cl-等のイオン性不純物
はできるだけ少ないものが好ましい。
(B))と、硬化剤との配合モル比は0.8〜1.2が望まし
い。0.8未満の場合は、過剰に未反応の硬化剤の反応基
が残存することとなり、耐湿性の低下、信頼性の低下に
繋がる。逆に1.2を越えると硬化が不十分となり、信頼
性の低下に繋がる。
填に用いることができるものなら何れも使用できる。そ
の中でもシリカが好ましく、例えば、結晶シリカ、溶融
シリカ等が用いられる。形状は一般に球状、破砕状、フ
レーク状等があるが、充填材をより多く添加することに
より線膨張係数の低減化が図られ、その効果をあげるた
めには球状の無機充填材が最も良い。添加量は、最終硬
化物に対し、60wt%〜90wt%が望ましい。60wt%未
満だと、硬化物の線膨張係数が大きくなり、硬化後のパ
ッケージへの応力蓄積やT/C試験での樹脂クラックを起
こす恐れがある。一方、90wt%を越えると結果として
得られる液状封止樹脂組成物の粘度が高くなり過ぎ、実
用レベルではないため好ましくない。
必須成分の他に必要に応じて、硬化促進剤、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。液状封止樹脂組成仏
は、各成分、添加物等を3本ロールにて分散混練し、真
空下で脱泡処理して製造する。
体装置を製作すると、従来より信頼性の高い半導体装置
を得ることが出来る。半導体装置の製造方法は公知の方
法を用いることが出来る。
ポキシ樹脂A(当量225)20重量部、(B)成分と
して式(2)で示されたエポキシ樹脂B(当量106)
80重量部、硬化剤としてエチル化ジアミノジフェニル
メタン(カヤハート゛A-A、日本化薬社製、当量65)40重量
部、密着性助剤としてγ-グリシジルトリメトキシシラ
ン6重量部、平均粒径6μm、最大粒径50μmの球状
シリカ350重量部、希釈剤として、ブチルセロソルブ
アセテート7.5重量部、カーボンブラック1重量部を
秤量し、これらの原材料を3本ロールにて分散混練し、
真空下脱泡処理をして液状封止樹脂組成物を得た。次
に、得られた液状封止樹脂組成物を用いて接着性、靱性
値の尺度として破壊エネルギー及び信頼性試験を行っ
た。
で示されたエポキシ樹脂A(当量225)20重量部、
(B)成分として式(2)で示されたエポキシ樹脂B
(当量106)80重量部、硬化剤としてアリルフェノ
ールノボラック(MEH-8000、明和化成製、水酸基当量14
1)70重量部、密着性助剤としてγ-グリシジルトリメ
トキシシラン7重量部、平均粒径6μm、最大粒径50
μmの球状シリカ420重量部、希釈剤として、ブチル
セロソルブアセテート7.5重量部、カーボンブラック
1重量部を秤量し、これの原材料を3本ロールにて分散
混練し、真空下脱泡処理をして液状封止樹脂組成物を得
た。次に、得られた液状封止樹脂組成物を用いて接着
性、靱性値の尺度として破壊エネルギー及び信頼性試験
を行った。
樹脂B(当量106)100重量部、硬化剤としてエチ
ル化ジアミノジフェニルメタン(カヤハート゛A-A、日本化薬
社製、当量65)40重量部、密着性助剤としてγ-グリシ
ジルトリメトキシシラン6重量部、平均粒径6μm、最
大粒径50μmの球状シリカ350重量部、希釈剤とし
てブチルセロソルブアセテート7.5重量部、カーボン
ブラック1重量部を秤量し、これらの原材料を3本ロー
ルにて分散混練し、真空下脱泡処理をして液状封止樹脂
組成物を得た。次に、得られた液状封止樹脂組成物を用
いて接着性、靱性値の尺度として破壊エネルギー及び信
頼性試験を行った。
樹脂(当量225)100重量部、硬化剤としてエチル
化ジアミノジフェニルメタン(カヤハート゛A-A、日本化薬社
製、当量65)40重量部、密着性助剤としてγ-グリシジ
ルトリメトキシシラン6重量部、平均粒径6μm、最大
粒径50μmの球状シリカ350重量部、希釈剤として
ブチルセロソルブアセテート7.5重量部、カーボンブ
ラック1重量部を秤量し、これらの原材料を3本ロール
にて、分散混練し真空下脱泡処理をして液状封止樹脂組
成物を得た。次に、得られた液状封止樹脂組成物を用い
て接着性、靱性値の尺度として破壊エネルギー及び信頼
性試験を行った。
000AUS05/CA-40AUS2)が塗布されたガラス−エポキシ
基板に液状封止樹脂組成物を塗布し、上から6x6mmのチ
ップをマウントし、150℃、3時間で硬化させ、200
℃のホットプレートに載置しダイシェアー強度を測定し
た。 2)弾性率;幅10mm、厚み4mm、長さ13mmの
試験片を作製し(試験片の硬化条件:150℃,3時
間)、万能試験機を用いて曲げ試験を行い、ひずみ−応
力グラフより計算し求めた。 3)ガラス転移温度;幅4mm、厚み4mm、長さ4m
mの試験片を作製し(試験片の硬化条件:150℃,3
時間)、TMA(熱機械測定装置)によって測定を行
い、温度−熱膨張率のグラフよりガラス転移温度を測定
した。
のシリコンチップがマウントされたBGA基板に液状封
止樹脂組成物を塗布し(キャヒ゛ティサイス゛:25mmx25mmx1mm
t)、150℃、3時間の条件で硬化させて、試験片を
作製した。次に、T/C処理(−55℃/30分←→1
25℃/30分、1000サイクル)を施した後、超音波探
傷機(SAT)にて半導体チップとプリント基板界面と
の剥離、クラックの有無を確認した。試験に用いたサン
プル数は10個である。
のシリコンチップがマウントされたBGA基板に液状封
止樹脂組成物を塗布し(キャヒ゛ティサイス゛:25mmx25mmx1mm
t)、150℃、3時間の条件で硬化させて、試験片を
作製した。次に、T/C処理(−65℃/30分←→1
50℃/30分、1000サイクル)を施した後、超音波探
傷機(SAT)にて半導体チップとプリント基板界面と
の剥離、クラックの有無を確認した。試験に用いたサン
プル数は10個である。 6)信頼性−3;上記の信頼性−1と同じ条件で作製し
たテストピース10個を、85℃、85%RHの条件で
72時間の湿度処理を施したのち、IRリフロー(最大
温度240℃、90秒)にて2回処理した後、SATに
て剥離、クラックの有無を確認した。
が高く、信頼性に関して特にT/C試験において大きな改
善をはかることができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 (A)式(1)で示されるエポキシ樹脂
A、(B)式(2)で示されるエポキシ樹脂B、(C)
硬化剤、(D)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】 - 【請求項2】 該硬化剤がアルキル化ジアミノジフェニ
ルメタンである請求項1記載の液状封止樹脂組成物。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の液状封止樹脂組成
物を用いて半導体素子を封止して製作された半導体装
置。
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