JP2001329145A - 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 - Google Patents
半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置Info
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- JP2001329145A JP2001329145A JP2000149903A JP2000149903A JP2001329145A JP 2001329145 A JP2001329145 A JP 2001329145A JP 2000149903 A JP2000149903 A JP 2000149903A JP 2000149903 A JP2000149903 A JP 2000149903A JP 2001329145 A JP2001329145 A JP 2001329145A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体封止成形後の樹脂とリ−ドフレ−ムや
半導体素子との密着性が良好でパッケ−ジ信頼性に優れ
た流動性の高いエポキシ樹脂成形材料及びこれを用いた
半導体装置。 【解決手段】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無
機充填材を原料として少なくとも含むエポキシ樹脂成形
材料及びこれを用いた半導体装置において、アルミナ粉
末全体の９０重量％以上が最大粒子径３０μｍ以下であ
るものを全原料の０．０１〜１．０重量％添加する。
半導体素子との密着性が良好でパッケ−ジ信頼性に優れ
た流動性の高いエポキシ樹脂成形材料及びこれを用いた
半導体装置。 【解決手段】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無
機充填材を原料として少なくとも含むエポキシ樹脂成形
材料及びこれを用いた半導体装置において、アルミナ粉
末全体の９０重量％以上が最大粒子径３０μｍ以下であ
るものを全原料の０．０１〜１．０重量％添加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体封止成形後
の樹脂とリ−ドフレ−ムや半導体素子との密着性が良好
でパッケ−ジ信頼性に優れた流動性の高いエポキシ樹脂
成形材料及びこれを用いて封止された半導体装置に関す
るものである。
の樹脂とリ−ドフレ−ムや半導体素子との密着性が良好
でパッケ−ジ信頼性に優れた流動性の高いエポキシ樹脂
成形材料及びこれを用いて封止された半導体装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子の封止に
は、信頼性と生産性の観点から、トランスファ成形でき
るエポキシ樹脂成形材料が広く用いられている。エポキ
シ樹脂成形材料は、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂、硬
化促進剤、シリカフィラ−、離型剤、難燃剤、カップリ
ング剤などから構成される。
は、信頼性と生産性の観点から、トランスファ成形でき
るエポキシ樹脂成形材料が広く用いられている。エポキ
シ樹脂成形材料は、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂、硬
化促進剤、シリカフィラ−、離型剤、難燃剤、カップリ
ング剤などから構成される。
【０００３】他方、電子機器の小型軽量化、高機能化の
動向に対応して、半導体装置の小型化、薄型化、狭ピッ
チ化が益々加速する中、半導体封止用エポキシ樹脂成形
材料には、封止成形後の半導体装置の信頼性に関連する
半田耐熱性や耐湿性の向上が強く求められている。この
ため、半導体装置内部の応力や吸湿度を低減する目的
で、エポキシ樹脂成形材料の成分は無機充填材の含有率
が高い材料へと移行している。しかし、この移行は無機
充填材の凝集を引き起こし、封止成形後の樹脂とリ−ド
フレ−ムとの密着性が低下するという問題が新たにクロ
−ズアップされる情勢にある。
動向に対応して、半導体装置の小型化、薄型化、狭ピッ
チ化が益々加速する中、半導体封止用エポキシ樹脂成形
材料には、封止成形後の半導体装置の信頼性に関連する
半田耐熱性や耐湿性の向上が強く求められている。この
ため、半導体装置内部の応力や吸湿度を低減する目的
で、エポキシ樹脂成形材料の成分は無機充填材の含有率
が高い材料へと移行している。しかし、この移行は無機
充填材の凝集を引き起こし、封止成形後の樹脂とリ−ド
フレ−ムとの密着性が低下するという問題が新たにクロ
−ズアップされる情勢にある。
【０００４】密着性を向上させる手段として最近分子内
にリン酸エステル構造を有するアルミニウムキレ−ト化
合物を添加する方法（特開平１１−３０２５０２号公
報）、インデン系ポリマ−と有機チタン化合物及び／ま
たは金属アセチルアセトナ−ト錯体を添加する方法（特
開平１１−０１２４３８号公報）、ジエチルジチオカル
バメ−ト亜鉛を添加する方法（特開平１１−２２８７９
１号公報）が開示されている。
にリン酸エステル構造を有するアルミニウムキレ−ト化
合物を添加する方法（特開平１１−３０２５０２号公
報）、インデン系ポリマ−と有機チタン化合物及び／ま
たは金属アセチルアセトナ−ト錯体を添加する方法（特
開平１１−０１２４３８号公報）、ジエチルジチオカル
バメ−ト亜鉛を添加する方法（特開平１１−２２８７９
１号公報）が開示されている。
【０００５】半導体封止用成形材料にアルミナ粉末を添
加する方法（特開平１１−２６９３５２号公報や特開平
１１−１１６７７５号公報等）は以前より行われてお
り、これらは熱電導性の良好なアルミナ粉末を添加する
ことにより半導体装置の放熱量を上昇させ、半導体装置
の耐熱性を向上させている。しかし、これらの方法では
封止成形後の樹脂とリ−ドフレ−ムとの密着性が充分な
ものではないという問題があった。
加する方法（特開平１１−２６９３５２号公報や特開平
１１−１１６７７５号公報等）は以前より行われてお
り、これらは熱電導性の良好なアルミナ粉末を添加する
ことにより半導体装置の放熱量を上昇させ、半導体装置
の耐熱性を向上させている。しかし、これらの方法では
封止成形後の樹脂とリ−ドフレ−ムとの密着性が充分な
ものではないという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、半導体封止
成形後の樹脂とリ−ドフレ−ムや半導体素子との密着性
が良好でパッケ−ジ信頼性に優れた流動性の高いエポキ
シ樹脂成形材料及びこれを用いて封止された半導体装置
を提供するものである。
成形後の樹脂とリ−ドフレ−ムや半導体素子との密着性
が良好でパッケ−ジ信頼性に優れた流動性の高いエポキ
シ樹脂成形材料及びこれを用いて封止された半導体装置
を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような情勢
を鑑み研究を進めた結果、無機充填材の分散性向上が密
着性を大きく向上させることを新たに見出し、少量のア
ルミナ粉末の添加と分散性向上の関係の研究を通して判
明した結果に基づいている。すなわち本発明は、エポキ
シ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材を原料として
少なくとも含み、無機充填材中には全原料の０．０１〜
１．０重量％のアルミナ粉末を含有し、アルミナ粉末は
アルミナ全体の９０重量％以上が最大粒子径３０μｍ以
下である半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及びこれを
用いて封止された半導体装置である。
を鑑み研究を進めた結果、無機充填材の分散性向上が密
着性を大きく向上させることを新たに見出し、少量のア
ルミナ粉末の添加と分散性向上の関係の研究を通して判
明した結果に基づいている。すなわち本発明は、エポキ
シ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材を原料として
少なくとも含み、無機充填材中には全原料の０．０１〜
１．０重量％のアルミナ粉末を含有し、アルミナ粉末は
アルミナ全体の９０重量％以上が最大粒子径３０μｍ以
下である半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及びこれを
用いて封止された半導体装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に使用されるエポキシ樹脂は、１分子中に２個以
上のエポキシ基を有し、常温で固形のものであれば、特
に限定するものではないが、例えばビスフェノ−ル型エ
ポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノ−ルノ
ボラック型エポキシ樹脂、クレゾ−ルノボラック型エポ
キシ樹脂、アルキル変性トリフェノ−ルメタン型エポキ
シ樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても、混合
して用いても構わない。
本発明に使用されるエポキシ樹脂は、１分子中に２個以
上のエポキシ基を有し、常温で固形のものであれば、特
に限定するものではないが、例えばビスフェノ−ル型エ
ポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノ−ルノ
ボラック型エポキシ樹脂、クレゾ−ルノボラック型エポ
キシ樹脂、アルキル変性トリフェノ−ルメタン型エポキ
シ樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても、混合
して用いても構わない。
【０００９】本発明に使用される硬化剤としてはフェノ
−ル樹脂を用い、常温で固形のものであれば特に限定す
るものではないが、例えば、フェノ−ルノボラック樹
脂、クレゾ−ルノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン
変性フェノ−ル樹脂、フェノ−ルアラルキル樹脂、ナフ
ト−ルアラルキル樹脂、テンペン変性フェノ−ル樹脂な
どが挙げられ、これらを単独で用いても、混合して用い
ても構わない。本発明で使用される硬化促進剤は前記エ
ポキシ樹脂とフェノ−ル樹脂を架橋する硬化反応の触媒
となるもので、アミン系化合物、有機スルホン酸化合
物、イミダゾ−ル化合物などが挙げられ、これらを単独
で用いても、混合して用いても構わない。
−ル樹脂を用い、常温で固形のものであれば特に限定す
るものではないが、例えば、フェノ−ルノボラック樹
脂、クレゾ−ルノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン
変性フェノ−ル樹脂、フェノ−ルアラルキル樹脂、ナフ
ト−ルアラルキル樹脂、テンペン変性フェノ−ル樹脂な
どが挙げられ、これらを単独で用いても、混合して用い
ても構わない。本発明で使用される硬化促進剤は前記エ
ポキシ樹脂とフェノ−ル樹脂を架橋する硬化反応の触媒
となるもので、アミン系化合物、有機スルホン酸化合
物、イミダゾ−ル化合物などが挙げられ、これらを単独
で用いても、混合して用いても構わない。
【００１０】本発明で得られる半導体封止用エポキシ樹
脂成形材料はこれまで説明した必須成分のほかに、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
ンなどの充填剤に用いる表面処理剤、カ−ボンブラック
などの着色剤、カルバナワックスなどの離型剤、シリコ
−ンオイルなどの低応力剤、三酸化アンチモンなどの難
燃剤などを配合することができる。
脂成形材料はこれまで説明した必須成分のほかに、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
ンなどの充填剤に用いる表面処理剤、カ−ボンブラック
などの着色剤、カルバナワックスなどの離型剤、シリコ
−ンオイルなどの低応力剤、三酸化アンチモンなどの難
燃剤などを配合することができる。
【００１１】本発明に使用される無機充填材は、主要と
なる無機充填材と少量のアルミナ粉末から構成される。
主要となる無機充填材には溶融シリカ粉末、結晶シリカ
粉末、窒化珪素などが挙げられるが、これらを単独で用
いても、混合して用いても構わない。また、予めシラン
カップリング剤で表面処理されているものを用いてもよ
い。もし、主要な無機充填材として溶融シリカ粉末を使
用する場合には、形状は球状のものを用い、シリカの含
有量は成形加工性と信頼性のバランスを考慮して、全組
成物中の６０〜９４重量％にすることが好ましい。
なる無機充填材と少量のアルミナ粉末から構成される。
主要となる無機充填材には溶融シリカ粉末、結晶シリカ
粉末、窒化珪素などが挙げられるが、これらを単独で用
いても、混合して用いても構わない。また、予めシラン
カップリング剤で表面処理されているものを用いてもよ
い。もし、主要な無機充填材として溶融シリカ粉末を使
用する場合には、形状は球状のものを用い、シリカの含
有量は成形加工性と信頼性のバランスを考慮して、全組
成物中の６０〜９４重量％にすることが好ましい。
【００１２】本発明は半導体封止樹脂中に少量のアルミ
ナ粉末を添加することに最大の特徴がある。通常、アル
ミナ粉末は半導体封止用樹脂の熱導電性を向上させるた
めに添加するのが目的であり、その場合の添加量は例え
ば８０〜８５重量％と大量でなければならない。しかし
本発明では、少量のアルミナ粉末を添加することによ
り、無機充填材の凝集を防ぎ、半導体封止用樹脂とリー
ドフレームや半導体素子との密着性を向上させることを
見出したものである。本発明で使用されるアルミナ粉末
はバイヤ−アルミナが一般的であるが、更に純度の高い
タイプのものを用いても良い。また、アルミナ粉末の添
加量は全原料の０．０１〜１．０重量％であることが好
ましい。もし、アルミナ添加量が全原料の０．０１重量
％より少ない場合ではアルミナ添加による主要な無機充
填剤の凝集を防止する効果が少なく、またアルミナ添加
量が全原料の１．０重量％より多くなれば、得られる樹
脂組成物全体の吸湿率が上昇し、含有水分が密着性を逆
に低下させるために好ましくない。
ナ粉末を添加することに最大の特徴がある。通常、アル
ミナ粉末は半導体封止用樹脂の熱導電性を向上させるた
めに添加するのが目的であり、その場合の添加量は例え
ば８０〜８５重量％と大量でなければならない。しかし
本発明では、少量のアルミナ粉末を添加することによ
り、無機充填材の凝集を防ぎ、半導体封止用樹脂とリー
ドフレームや半導体素子との密着性を向上させることを
見出したものである。本発明で使用されるアルミナ粉末
はバイヤ−アルミナが一般的であるが、更に純度の高い
タイプのものを用いても良い。また、アルミナ粉末の添
加量は全原料の０．０１〜１．０重量％であることが好
ましい。もし、アルミナ添加量が全原料の０．０１重量
％より少ない場合ではアルミナ添加による主要な無機充
填剤の凝集を防止する効果が少なく、またアルミナ添加
量が全原料の１．０重量％より多くなれば、得られる樹
脂組成物全体の吸湿率が上昇し、含有水分が密着性を逆
に低下させるために好ましくない。
【００１３】アルミナ粉末の大きさについてはアルミナ
粉末全体の９０重量％以上が最大粒子径３０μｍ以下で
あることが好ましい。これより粒子径が大きいと封止成
形時の充填性が低下し、またアルミナ自体の分散が悪く
なって他の無機充填材の凝集防止作用が急激に減少す
る。アルミナ粉末の粒子径は流体中に浮遊する粒子に光
を照射した時の任意の散乱角度における散乱光の強さよ
り求めるいわゆる光散乱法によって求めることができ
る。本発明において、アルミナの添加方法については特
に限定するものではない。
粉末全体の９０重量％以上が最大粒子径３０μｍ以下で
あることが好ましい。これより粒子径が大きいと封止成
形時の充填性が低下し、またアルミナ自体の分散が悪く
なって他の無機充填材の凝集防止作用が急激に減少す
る。アルミナ粉末の粒子径は流体中に浮遊する粒子に光
を照射した時の任意の散乱角度における散乱光の強さよ
り求めるいわゆる光散乱法によって求めることができ
る。本発明において、アルミナの添加方法については特
に限定するものではない。
【００１４】
【実施例】以下に実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるも
のではない。 ＜配合＞ エポキシ樹脂[３，３’，５，５’−テトラメチルビフ
ェノ−ルジグリシジルエ−テル樹脂、融点１０３℃、エ
ポキシ当量１９５] フェノ−ル樹脂[１５０℃における溶融粘度０．３Ｐａ.
ｓ、水酸基当量１７５] 臭素化ビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂 トリフェニルホスフィン 球状溶融シリカ粉末 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン カ−ボンブラック カルナバワックス 三酸化アンチモン アルミナ粉末[全アルミナ成分中、９０重量％以上が
最大粒子径３０μｍ以下] アルミナ粉末［全アルミナ成分中、９０重量％以上が
最大粒子径５０μｍ以下］
的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるも
のではない。 ＜配合＞ エポキシ樹脂[３，３’，５，５’−テトラメチルビフ
ェノ−ルジグリシジルエ−テル樹脂、融点１０３℃、エ
ポキシ当量１９５] フェノ−ル樹脂[１５０℃における溶融粘度０．３Ｐａ.
ｓ、水酸基当量１７５] 臭素化ビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂 トリフェニルホスフィン 球状溶融シリカ粉末 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン カ−ボンブラック カルナバワックス 三酸化アンチモン アルミナ粉末[全アルミナ成分中、９０重量％以上が
最大粒子径３０μｍ以下] アルミナ粉末［全アルミナ成分中、９０重量％以上が
最大粒子径５０μｍ以下］
【００１５】＜製造方法＞表１の処方比通り配合したも
のを室温状態に設定したヘンシェルミキサ−（容量１５
リットル、回転数、１５００ｒｐｍ．）で２分間予備混
合したものを同方向噛み合いニ軸押出混練機（スクリュ
径Ｄ＝３０ｍｍ、押出機長さ＝１ｍ、ニ−ディングディ
スク長＝６Ｄ、スクリュ回転数３００ｒｐｍ．、吐出量
２０ｋｇ／ｈｒ）で加熱混練した。加熱混練したものを
冷却後粉砕し、これをタブレット化し、低圧トランスフ
ァ−成形機にて１７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ2、１２０秒
の条件で密着性試験用として９×９ｍｍの半導体素子を
８０ｐＱＦＰに封止した。実施例１、２及び比較例１〜
３の結果を表１に示した。
のを室温状態に設定したヘンシェルミキサ−（容量１５
リットル、回転数、１５００ｒｐｍ．）で２分間予備混
合したものを同方向噛み合いニ軸押出混練機（スクリュ
径Ｄ＝３０ｍｍ、押出機長さ＝１ｍ、ニ−ディングディ
スク長＝６Ｄ、スクリュ回転数３００ｒｐｍ．、吐出量
２０ｋｇ／ｈｒ）で加熱混練した。加熱混練したものを
冷却後粉砕し、これをタブレット化し、低圧トランスフ
ァ−成形機にて１７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ2、１２０秒
の条件で密着性試験用として９×９ｍｍの半導体素子を
８０ｐＱＦＰに封止した。実施例１、２及び比較例１〜
３の結果を表１に示した。
【００１６】＜評価方法＞ 吸湿率：溶融混練直前の材料をφ３０ｍｍのアルミカッ
プに各３ｇ秤量し、１５０℃×１５ｍｉｎ．熱処理を施
し材料を固化させる。固化した材料を５０℃×１００％
ＲＨ×２４Ｈｒ処理し、処理後の重量増加分から吸湿率
を求めた（単位％）。 密着性：密着性試験用のテスト用素子を超音波探傷機
で、半導体素子と樹脂組成物の成形品との界面の剥離を
観察（ｎ＝１０）。
プに各３ｇ秤量し、１５０℃×１５ｍｉｎ．熱処理を施
し材料を固化させる。固化した材料を５０℃×１００％
ＲＨ×２４Ｈｒ処理し、処理後の重量増加分から吸湿率
を求めた（単位％）。 密着性：密着性試験用のテスト用素子を超音波探傷機
で、半導体素子と樹脂組成物の成形品との界面の剥離を
観察（ｎ＝１０）。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、半導体封止成形後の樹
脂とリ−ドフレ−ムや半導体素子との密着性が良好でパ
ッケ−ジ信頼性に優れた流動性の高いエポキシ樹脂成形
材料及びこれを用いて封止された半導体装置を得ること
ができる。
脂とリ−ドフレ−ムや半導体素子との密着性が良好でパ
ッケ−ジ信頼性に優れた流動性の高いエポキシ樹脂成形
材料及びこれを用いて封止された半導体装置を得ること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 CC03X CD04W CD05W CD06W DE147 DJ016 EN008 FA086 FD016 FD017 FD14X FD158 GQ05 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB07 EB08 EB09 EB12 EB13 EB17 EB19 EC09 EC20
Claims (3)
- 【請求項１】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無
機充填材を原料として少なくとも含み、無機充填材中に
は全原料の０．０１〜１．０重量％のアルミナ粉末を含
有することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂成形
材料。 - 【請求項２】 アルミナ粉末はアルミナ全体の９０重量
％以上が最大粒子径３０μｍ以下である請求項１記載の
半導体封止用エポキシ樹脂成形材料。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の半導体封止用エポ
キシ樹脂成形材料で封止されたことを特徴とする半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000149903A JP2001329145A (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000149903A JP2001329145A (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001329145A true JP2001329145A (ja) | 2001-11-27 |
Family
ID=18655688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000149903A Pending JP2001329145A (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001329145A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017132864A (ja) * | 2016-01-26 | 2017-08-03 | 株式会社アドマテックス | 樹脂組成物用フィラー及びその製造方法並びに樹脂組成物 |
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| JPH08245755A (ja) * | 1995-03-13 | 1996-09-24 | Toshiba Chem Corp | エポキシ樹脂組成物および電子部品封止装置 |
| JPH09100394A (ja) * | 1995-08-01 | 1997-04-15 | Toshiba Corp | エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置 |
| JPH1067883A (ja) * | 1996-08-29 | 1998-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | 無機質充填剤及びエポキシ樹脂組成物並びに半導体装置 |
| JPH10182941A (ja) * | 1996-12-27 | 1998-07-07 | Toray Ind Inc | エポキシ樹脂組成物 |
| JPH11310710A (ja) * | 1997-03-27 | 1999-11-09 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 熱硬化性樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2000068417A (ja) * | 1998-08-19 | 2000-03-03 | Toray Ind Inc | 半導体装置 |
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-
2000
- 2000-05-22 JP JP2000149903A patent/JP2001329145A/ja active Pending
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