JP2002037863A - 封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置Info
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- H01L2924/351—Thermal stress
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 反りが少なくて、且つ、耐リフロー性に優れ
る片面封止型のパッケージが得られる封止用エポキシ樹
脂組成物を提供する。またその封止用エポキシ樹脂組成
物を用いて封止された、反りが少なくて、且つ、耐リフ
ロー性に優れる片面封止型半導体装置を提供する。 【解決手段】 エポキシ樹脂として下記式（１）等で示
されるエポキシ樹脂の少なくとも何れかのエポキシ樹脂
を含有し、硬化剤として、フェノールノボラック樹脂で
あって、２核体の含有比率が０〜１０重量％であるフェ
ノールノボラック樹脂を含有し、硬化促進剤として、テ
トラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートと
フェノールノボラック樹脂との反応物を含有しているこ
とを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。 【化１】
る片面封止型のパッケージが得られる封止用エポキシ樹
脂組成物を提供する。またその封止用エポキシ樹脂組成
物を用いて封止された、反りが少なくて、且つ、耐リフ
ロー性に優れる片面封止型半導体装置を提供する。 【解決手段】 エポキシ樹脂として下記式（１）等で示
されるエポキシ樹脂の少なくとも何れかのエポキシ樹脂
を含有し、硬化剤として、フェノールノボラック樹脂で
あって、２核体の含有比率が０〜１０重量％であるフェ
ノールノボラック樹脂を含有し、硬化促進剤として、テ
トラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートと
フェノールノボラック樹脂との反応物を含有しているこ
とを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。 【化１】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子等の封止
に使用される封止用エポキシ樹脂組成物と、これを用い
て封止した半導体装置に関するものである。
に使用される封止用エポキシ樹脂組成物と、これを用い
て封止した半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣ等の半導体素子のパッケージ
分野において小型薄型化が進む中、リード端子数の増加
に対応するために、ＳＯＰ、ＱＦＰに代表される周辺実
装パッケージから、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）を
代表とするエリア実装パッケージに主流が移り変わりつ
つある。現状のＢＧＡパッケージの形状は、半導体チッ
プと端子までの接続方法により様々な構造のものが見ら
れるが、その中で主流となっているのが、半導体チップ
とＰＣ基板を金ワイヤーで接続したタイプであり、半導
体チップ搭載面のみをエポキシ樹脂組成物でトランスフ
ァー成形（片面封止）を行った後、ＰＣ基板の裏面には
んだボールを載せたタイプである。
分野において小型薄型化が進む中、リード端子数の増加
に対応するために、ＳＯＰ、ＱＦＰに代表される周辺実
装パッケージから、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）を
代表とするエリア実装パッケージに主流が移り変わりつ
つある。現状のＢＧＡパッケージの形状は、半導体チッ
プと端子までの接続方法により様々な構造のものが見ら
れるが、その中で主流となっているのが、半導体チップ
とＰＣ基板を金ワイヤーで接続したタイプであり、半導
体チップ搭載面のみをエポキシ樹脂組成物でトランスフ
ァー成形（片面封止）を行った後、ＰＣ基板の裏面には
んだボールを載せたタイプである。
【０００３】このような片面封止型のパッケージに関し
て従来から指摘されている問題点としては、その構造が
封止樹脂（エポキシ樹脂組成物の硬化物）とベース基板
が貼り合わされたバイメタル構造となっていて、成形完
了後に常温まで冷却される過程において、それぞれの熱
膨張係数の差異により、冷却時の収縮割合がアンバラン
スとなり、パッケージに反りが発生しやすいということ
が挙げられる。また、このような片面封止型パッケージ
については、封止樹脂とベース基板の密着性が低いため
に、耐リフロー性が満足するレベルに達していないとい
う問題点もあった。
て従来から指摘されている問題点としては、その構造が
封止樹脂（エポキシ樹脂組成物の硬化物）とベース基板
が貼り合わされたバイメタル構造となっていて、成形完
了後に常温まで冷却される過程において、それぞれの熱
膨張係数の差異により、冷却時の収縮割合がアンバラン
スとなり、パッケージに反りが発生しやすいということ
が挙げられる。また、このような片面封止型パッケージ
については、封止樹脂とベース基板の密着性が低いため
に、耐リフロー性が満足するレベルに達していないとい
う問題点もあった。
【０００４】そこで、封止用エポキシ樹脂組成物の成分
としてトリフェノールメタン型のエポキシ樹脂を用いる
ことによって、封止樹脂のガラス転移温度を成形温度よ
り高くなるようにして、成形後の常温までの冷却での収
縮率がベース基板のそれと同程度になるようにして、反
りを低減する方法が検討されている。
としてトリフェノールメタン型のエポキシ樹脂を用いる
ことによって、封止樹脂のガラス転移温度を成形温度よ
り高くなるようにして、成形後の常温までの冷却での収
縮率がベース基板のそれと同程度になるようにして、反
りを低減する方法が検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、片面封止型の
パッケージを製造する際に、上記のトリフェノールメタ
ン型のエポキシ樹脂を用いる方法によれば、パッケージ
の反りについてはかなりの改善が達成されるが、ベース
基板の薄型化の進展（０．５ｍｍ厚→０．２〜０．１ｍ
ｍ厚）に伴い、さらなる改善が求められている。また、
パッケージの耐リフロー性の要求レベルも高くなってき
ていて、耐リフロー性についても、さらなる改善が求め
られている。
パッケージを製造する際に、上記のトリフェノールメタ
ン型のエポキシ樹脂を用いる方法によれば、パッケージ
の反りについてはかなりの改善が達成されるが、ベース
基板の薄型化の進展（０．５ｍｍ厚→０．２〜０．１ｍ
ｍ厚）に伴い、さらなる改善が求められている。また、
パッケージの耐リフロー性の要求レベルも高くなってき
ていて、耐リフロー性についても、さらなる改善が求め
られている。
【０００６】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、反りが少なくて、且つ、耐リフロー性
に優れる片面封止型のパッケージが得られる封止用エポ
キシ樹脂組成物を提供すること、及びその封止用エポキ
シ樹脂組成物を用いて封止された、反りが少なくて、且
つ、耐リフロー性に優れる片面封止型半導体装置を提供
することを目的としている。
れたものであり、反りが少なくて、且つ、耐リフロー性
に優れる片面封止型のパッケージが得られる封止用エポ
キシ樹脂組成物を提供すること、及びその封止用エポキ
シ樹脂組成物を用いて封止された、反りが少なくて、且
つ、耐リフロー性に優れる片面封止型半導体装置を提供
することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の封
止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、無
機充填材、硬化促進剤を含有する封止用エポキシ樹脂組
成物において、エポキシ樹脂として下記式（１）、下記
式（２）及び下記式（３）で示されるエポキシ樹脂の少
なくとも何れかのエポキシ樹脂を含有し、硬化剤とし
て、下記式（４）で示されるフェノールノボラック樹脂
であって、２核体の含有比率が０〜１０重量％であるフ
ェノールノボラック樹脂を含有し、硬化促進剤として、
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート
とフェノールノボラック樹脂との反応物を含有している
ことを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物である。
止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、無
機充填材、硬化促進剤を含有する封止用エポキシ樹脂組
成物において、エポキシ樹脂として下記式（１）、下記
式（２）及び下記式（３）で示されるエポキシ樹脂の少
なくとも何れかのエポキシ樹脂を含有し、硬化剤とし
て、下記式（４）で示されるフェノールノボラック樹脂
であって、２核体の含有比率が０〜１０重量％であるフ
ェノールノボラック樹脂を含有し、硬化促進剤として、
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート
とフェノールノボラック樹脂との反応物を含有している
ことを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物である。
【０００８】
【化５】
【０００９】
【化６】
【００１０】
【化７】
【００１１】
【化８】
【００１２】なお、テトラフェニルホスホニウム・テト
ラフェニルボレートの化学構造式は下記式（５）で表さ
れる。
ラフェニルボレートの化学構造式は下記式（５）で表さ
れる。
【００１３】
【化９】
【００１４】請求項２に係る発明の封止用エポキシ樹脂
組成物は、式（１）で示されるエポキシ樹脂を、封止用
エポキシ樹脂組成物に含有するエポキシ樹脂全量中に４
５〜１００重量％の割合で含有している請求項１記載の
封止用エポキシ樹脂組成物である。
組成物は、式（１）で示されるエポキシ樹脂を、封止用
エポキシ樹脂組成物に含有するエポキシ樹脂全量中に４
５〜１００重量％の割合で含有している請求項１記載の
封止用エポキシ樹脂組成物である。
【００１５】請求項３に係る発明の封止用エポキシ樹脂
組成物は、式（２）で示されるエポキシ樹脂を、封止用
エポキシ樹脂組成物に含有するエポキシ樹脂全量中に４
５〜１００重量％の割合で含有している請求項１記載の
封止用エポキシ樹脂組成物である。
組成物は、式（２）で示されるエポキシ樹脂を、封止用
エポキシ樹脂組成物に含有するエポキシ樹脂全量中に４
５〜１００重量％の割合で含有している請求項１記載の
封止用エポキシ樹脂組成物である。
【００１６】請求項４に係る発明の封止用エポキシ樹脂
組成物は、式（３）で示されるエポキシ樹脂を、封止用
エポキシ樹脂組成物に含有するエポキシ樹脂全量中に４
５〜１００重量％の割合で含有している請求項１記載の
封止用エポキシ樹脂組成物である。
組成物は、式（３）で示されるエポキシ樹脂を、封止用
エポキシ樹脂組成物に含有するエポキシ樹脂全量中に４
５〜１００重量％の割合で含有している請求項１記載の
封止用エポキシ樹脂組成物である。
【００１７】請求項５に係る発明の封止用エポキシ樹脂
組成物は、あらかじめシリコーンレジンで被覆されたシ
リコーンゴムパウダーをも含有していることを特徴とす
る請求項１乃至請求項４の何れかに記載の封止用エポキ
シ樹脂組成物である。
組成物は、あらかじめシリコーンレジンで被覆されたシ
リコーンゴムパウダーをも含有していることを特徴とす
る請求項１乃至請求項４の何れかに記載の封止用エポキ
シ樹脂組成物である。
【００１８】請求項６に係る発明の封止用エポキシ樹脂
組成物は、封止用エポキシ樹脂組成物を硬化させて得ら
れる硬化物の成形収縮率が−０．１０〜０．１０％であ
る請求項１乃至請求項５の何れかに記載の封止用エポキ
シ樹脂組成物である。
組成物は、封止用エポキシ樹脂組成物を硬化させて得ら
れる硬化物の成形収縮率が−０．１０〜０．１０％であ
る請求項１乃至請求項５の何れかに記載の封止用エポキ
シ樹脂組成物である。
【００１９】請求項７に係る発明の半導体装置は、請求
項１乃至請求項６の何れかに記載の封止用エポキシ樹脂
組成物を用いて封止されてなる片面封止型半導体装置で
ある。
項１乃至請求項６の何れかに記載の封止用エポキシ樹脂
組成物を用いて封止されてなる片面封止型半導体装置で
ある。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００２１】（封止用エポキシ樹脂組成物）本発明の封
止用エポキシ樹脂組成物は、半導体素子等の封止に使用
されるものであって、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填
材及び硬化促進剤を含有して調製されるものである。
止用エポキシ樹脂組成物は、半導体素子等の封止に使用
されるものであって、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填
材及び硬化促進剤を含有して調製されるものである。
【００２２】本発明に用いるエポキシ樹脂としては、式
（１）、式（２）及び式（３）で示されるエポキシ樹脂
の少なくとも何れかのエポキシ樹脂を含有していて、こ
のことは、片面封止型のパッケージの反りの改良及び耐
リフロー性の改善に有効である。本発明では、エポキシ
樹脂として、式（１）、式（２）又は式（３）で示され
るエポキシ樹脂以外に、Ｏ−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、ジ
シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型
エポキシ樹脂等を併用することができる。また、含有量
については、式（１）、式（２）及び式（３）で示され
るエポキシ樹脂の少なくとも何れかのエポキシ樹脂を、
エポキシ樹脂全量中に２０〜１００重量％の割合で含有
していることが好ましく、更に好ましくは４５〜１００
重量％の割合で含有していることである。
（１）、式（２）及び式（３）で示されるエポキシ樹脂
の少なくとも何れかのエポキシ樹脂を含有していて、こ
のことは、片面封止型のパッケージの反りの改良及び耐
リフロー性の改善に有効である。本発明では、エポキシ
樹脂として、式（１）、式（２）又は式（３）で示され
るエポキシ樹脂以外に、Ｏ−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、ジ
シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型
エポキシ樹脂等を併用することができる。また、含有量
については、式（１）、式（２）及び式（３）で示され
るエポキシ樹脂の少なくとも何れかのエポキシ樹脂を、
エポキシ樹脂全量中に２０〜１００重量％の割合で含有
していることが好ましく、更に好ましくは４５〜１００
重量％の割合で含有していることである。
【００２３】本発明に用いる硬化剤としては、上記式
（４）で示されるフェノールノボラック樹脂であって、
２核体の含有比率が０〜１０重量％であるフェノールノ
ボラック樹脂を必須成分として使用する。なお、式
（４）でｍが０の場合に２核体となる。この２核体の含
有比率が０〜１０重量％であるフェノールノボラック樹
脂を用いることは、片面封止型のパッケージの反りの改
良及び耐リフロー性の改善に有効である。そして、式
（４）で示されるフェノールノボラック樹脂以外の硬化
剤として、例えば、ナフタレン骨格含有フェノール樹
脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、フェノー
ルアラルキル樹脂等を併用することができる。また、式
（４）で示されるフェノールノボラック樹脂であって、
２核体の含有比率が０〜１０重量％であるフェノールノ
ボラック樹脂の配合量は、硬化剤全量に対して、２０〜
１００重量％の範囲が好ましく、更に好ましくは５０〜
１００重量％である。
（４）で示されるフェノールノボラック樹脂であって、
２核体の含有比率が０〜１０重量％であるフェノールノ
ボラック樹脂を必須成分として使用する。なお、式
（４）でｍが０の場合に２核体となる。この２核体の含
有比率が０〜１０重量％であるフェノールノボラック樹
脂を用いることは、片面封止型のパッケージの反りの改
良及び耐リフロー性の改善に有効である。そして、式
（４）で示されるフェノールノボラック樹脂以外の硬化
剤として、例えば、ナフタレン骨格含有フェノール樹
脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、フェノー
ルアラルキル樹脂等を併用することができる。また、式
（４）で示されるフェノールノボラック樹脂であって、
２核体の含有比率が０〜１０重量％であるフェノールノ
ボラック樹脂の配合量は、硬化剤全量に対して、２０〜
１００重量％の範囲が好ましく、更に好ましくは５０〜
１００重量％である。
【００２４】本発明に用いる無機充填材としては、一般
的に封止材に使用可能なものを使用することができる。
例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪
素、窒化アルミ等の粉末を使用することができるが、こ
れらのなかでも溶融シリカが好ましい。この無機充填材
の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対し、８０〜９
３重量％であることが、片面封止型のパッケージの反り
の改良を達成するには好ましい。また、本発明では、無
機充填材と共にシランカップリング剤を使用することが
耐リフロー性を向上するのに好ましい。
的に封止材に使用可能なものを使用することができる。
例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪
素、窒化アルミ等の粉末を使用することができるが、こ
れらのなかでも溶融シリカが好ましい。この無機充填材
の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体に対し、８０〜９
３重量％であることが、片面封止型のパッケージの反り
の改良を達成するには好ましい。また、本発明では、無
機充填材と共にシランカップリング剤を使用することが
耐リフロー性を向上するのに好ましい。
【００２５】本発明に用いる硬化促進剤としては、テト
ラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートとフ
ェノールノボラック樹脂との反応物を必須成分として用
いる。この反応物を用いると、片面封止型のパッケージ
の反り改善に有効である。この反応物は、テトラフェニ
ルホスホニウム・テトラフェニルボレート単独のものよ
り硬化促進剤としての活性が大幅に上がり、封止用エポ
キシ樹脂組成物の硬化促進剤として好適な材料である。
そして、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニル
ボレートをフェノールノボラック樹脂と単に混合するの
ではなく、反応させていることが本発明では重要であ
る。その反応条件については、好ましくは１５０〜２０
０℃程度の温度で、テトラフェニルホスホニウム・テト
ラフェニルボレートとフェノールノボラック樹脂を攪拌
し、攪拌初期に白濁しているものが均一透明になるまで
攪拌して反応物を得るようにする。反応させるときの、
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート
とフェノールノボラック樹脂の配合比率は、特に限定す
るものではないが、フェノールノボラック樹脂１００重
量部に対して、テトラフェニルホスホニウム・テトラフ
ェニルボレートが５〜４０重量部程度であることが好ま
しい。また、ここでいうフェノールノボラック樹脂と
は、上記式（４）で示されるフェノールノボラック樹脂
であり、２核体の含有割合については特に制限はない
が、ｍ＝１の３核体が全体の４５重量％以上であって、
ｍが３以上のもの（５核体以上のもの）が全体の４０重
量以下であるものが、硬化促進剤としたときの、他の成
分と均一混合性の点から好ましい。
ラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートとフ
ェノールノボラック樹脂との反応物を必須成分として用
いる。この反応物を用いると、片面封止型のパッケージ
の反り改善に有効である。この反応物は、テトラフェニ
ルホスホニウム・テトラフェニルボレート単独のものよ
り硬化促進剤としての活性が大幅に上がり、封止用エポ
キシ樹脂組成物の硬化促進剤として好適な材料である。
そして、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニル
ボレートをフェノールノボラック樹脂と単に混合するの
ではなく、反応させていることが本発明では重要であ
る。その反応条件については、好ましくは１５０〜２０
０℃程度の温度で、テトラフェニルホスホニウム・テト
ラフェニルボレートとフェノールノボラック樹脂を攪拌
し、攪拌初期に白濁しているものが均一透明になるまで
攪拌して反応物を得るようにする。反応させるときの、
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート
とフェノールノボラック樹脂の配合比率は、特に限定す
るものではないが、フェノールノボラック樹脂１００重
量部に対して、テトラフェニルホスホニウム・テトラフ
ェニルボレートが５〜４０重量部程度であることが好ま
しい。また、ここでいうフェノールノボラック樹脂と
は、上記式（４）で示されるフェノールノボラック樹脂
であり、２核体の含有割合については特に制限はない
が、ｍ＝１の３核体が全体の４５重量％以上であって、
ｍが３以上のもの（５核体以上のもの）が全体の４０重
量以下であるものが、硬化促進剤としたときの、他の成
分と均一混合性の点から好ましい。
【００２６】また、上述のテトラフェニルホスホニウム
・テトラフェニルボレートとフェノールノボラック樹脂
との反応物以外に、一般的に封止材に使用可能な硬化促
進剤を、本発明では使用することができる。例えば、イ
ミダゾール類、トリフェニルホスフィン、トリメチルホ
スフィン等の有機リン化合物類、１，８−ジアザビシク
ロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）、トリエタ
ノールアミン、ベンジルジメチルアミン等の３級アミン
類等が挙げられる。これらを併用する場合、併用割合
は、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレ
ートとフェノールノボラック樹脂との反応物の割合が硬
化促進剤の全体量の５０重量％以上であることが好まし
く、８０重量％以上であることがより好ましい。
・テトラフェニルボレートとフェノールノボラック樹脂
との反応物以外に、一般的に封止材に使用可能な硬化促
進剤を、本発明では使用することができる。例えば、イ
ミダゾール類、トリフェニルホスフィン、トリメチルホ
スフィン等の有機リン化合物類、１，８−ジアザビシク
ロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）、トリエタ
ノールアミン、ベンジルジメチルアミン等の３級アミン
類等が挙げられる。これらを併用する場合、併用割合
は、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレ
ートとフェノールノボラック樹脂との反応物の割合が硬
化促進剤の全体量の５０重量％以上であることが好まし
く、８０重量％以上であることがより好ましい。
【００２７】そして、硬化促進剤の添加量については、
エポキシ樹脂組成物全体に対し、０．０３〜２．０重量
％の範囲内であることが好ましい。０．０３重量％未満
ではゲル化時間が遅くなり、硬化時の剛性低下により作
業性の低下をもたらすおそれがあり、２．０重量％を越
えると成形途中で硬化が進み未充填となる不具合が発生
しやすくなる。
エポキシ樹脂組成物全体に対し、０．０３〜２．０重量
％の範囲内であることが好ましい。０．０３重量％未満
ではゲル化時間が遅くなり、硬化時の剛性低下により作
業性の低下をもたらすおそれがあり、２．０重量％を越
えると成形途中で硬化が進み未充填となる不具合が発生
しやすくなる。
【００２８】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物には、
あらかじめシリコーンレジンで被覆されたシリコーンゴ
ムパウダーを添加して用いることが好ましい。このシリ
コーンゴムパウダーの添加量については、エポキシ樹脂
組成物全体に対し、０．３〜５．０重量％の範囲内であ
ることが好ましい。シリコーンレジンで被覆されたシリ
コーンゴムパウダーは、単なるシリコーンゴムパウダー
よりも２次凝集を起こし難いため、エポキシ樹脂との相
溶性に優れたものとなり、これを配合したエポキシ樹脂
組成物の硬化物は、耐リフロー性が向上したものとな
る。シリコーンレジンで被覆されたシリコーンゴムパウ
ダーの粒径については、特に制限はないが、封止材に通
常用いられる程度の平均粒径、たとえば、平均粒径０．
５〜２０μｍのものであればよい。
あらかじめシリコーンレジンで被覆されたシリコーンゴ
ムパウダーを添加して用いることが好ましい。このシリ
コーンゴムパウダーの添加量については、エポキシ樹脂
組成物全体に対し、０．３〜５．０重量％の範囲内であ
ることが好ましい。シリコーンレジンで被覆されたシリ
コーンゴムパウダーは、単なるシリコーンゴムパウダー
よりも２次凝集を起こし難いため、エポキシ樹脂との相
溶性に優れたものとなり、これを配合したエポキシ樹脂
組成物の硬化物は、耐リフロー性が向上したものとな
る。シリコーンレジンで被覆されたシリコーンゴムパウ
ダーの粒径については、特に制限はないが、封止材に通
常用いられる程度の平均粒径、たとえば、平均粒径０．
５〜２０μｍのものであればよい。
【００２９】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は、そ
れを硬化させて得られる硬化物の成形収縮率が−０．１
０〜０．１０％であることが、片面封止型のパッケージ
の反り低減を達成するためには望ましい。ここでいう成
形収縮率は、ＪＩＳ規格Ｋ−６９１１ ５．７（成形収
縮率：成形材料）で規定される方法で測定される値であ
り、下限を−０．１０％と制限しているのは、−０．１
０％よりさらにマイナス側の値になると、金型からの離
脱が困難となり、上限を０．１０％としているのは、こ
の値を超えると、パッケージの反りが増大する傾向にあ
るからである。
れを硬化させて得られる硬化物の成形収縮率が−０．１
０〜０．１０％であることが、片面封止型のパッケージ
の反り低減を達成するためには望ましい。ここでいう成
形収縮率は、ＪＩＳ規格Ｋ−６９１１ ５．７（成形収
縮率：成形材料）で規定される方法で測定される値であ
り、下限を−０．１０％と制限しているのは、−０．１
０％よりさらにマイナス側の値になると、金型からの離
脱が困難となり、上限を０．１０％としているのは、こ
の値を超えると、パッケージの反りが増大する傾向にあ
るからである。
【００３０】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物には、
上記のエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材、シランカッ
プリング剤、硬化促進剤の他に、必要に応じて、リン系
難燃剤、ブロム化合物、三酸化アンチモン等の難燃剤、
離型剤、カーボンブラックや有機染料等の着色剤等を適
宜配合することができる。
上記のエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材、シランカッ
プリング剤、硬化促進剤の他に、必要に応じて、リン系
難燃剤、ブロム化合物、三酸化アンチモン等の難燃剤、
離型剤、カーボンブラックや有機染料等の着色剤等を適
宜配合することができる。
【００３１】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は、前
述した各成分をミキサー、ブレンダー等によって均一に
混合した後、加熱ロール、ニーダー等によって混練する
ことで製造することができる。成分の配合順序は特に制
限はない。さらに、混練後に、冷却固化した後、粉砕し
てパウダー化したり、粉砕したものを打錠してタブレッ
ト化することも可能である。
述した各成分をミキサー、ブレンダー等によって均一に
混合した後、加熱ロール、ニーダー等によって混練する
ことで製造することができる。成分の配合順序は特に制
限はない。さらに、混練後に、冷却固化した後、粉砕し
てパウダー化したり、粉砕したものを打錠してタブレッ
ト化することも可能である。
【００３２】（半導体装置）このようにして得られた封
止用エポキシ樹脂組成物を用いてトランスファー成形し
て、ベース基板に搭載した半導体素子を、半導体素子搭
載面側の片面から封止して片面封止型のパッケージ（Ｂ
ＧＡ等）の中間製品を製造することができる。さらに、
この中間製品の半導体素子搭載面と反対側の面に、はん
だボールを載せて半導体装置であるＢＧＡを製造するこ
とができる。前記ベース基板としては、ガラス基材ビス
マレイミド系樹脂基板、ガラス基材エポキシ樹脂基板等
の樹脂基板からなるプリント配線基板を使用することが
できる。
止用エポキシ樹脂組成物を用いてトランスファー成形し
て、ベース基板に搭載した半導体素子を、半導体素子搭
載面側の片面から封止して片面封止型のパッケージ（Ｂ
ＧＡ等）の中間製品を製造することができる。さらに、
この中間製品の半導体素子搭載面と反対側の面に、はん
だボールを載せて半導体装置であるＢＧＡを製造するこ
とができる。前記ベース基板としては、ガラス基材ビス
マレイミド系樹脂基板、ガラス基材エポキシ樹脂基板等
の樹脂基板からなるプリント配線基板を使用することが
できる。
【００３３】
【実施例】以下に、本発明の実施例と、本発明の範囲を
外れた比較例とを示すが、本発明は下記実施例に限定さ
れない。
外れた比較例とを示すが、本発明は下記実施例に限定さ
れない。
【００３４】実施例、比較例で使用した各成分の材料は
以下のとおりである。
以下のとおりである。
【００３５】エポキシ樹脂としては、オルソクレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂（住友化学工業(株）製、品
番ＥＳＣＮ１９５ＸＬ）、トリフェノールメタン型エポ
キシ樹脂（日本化薬（株）製、品番ＥＰＰＮ５０１Ｈ
Ｙ）、式（１）で示されるエポキシ樹脂（油化シェルエ
ポキシ(株）製、品番ＹＸ４０００Ｈ)、式（２）で示さ
れるエポキシ樹脂（大日本インキ(株）製、品番ＥＸＡ
４７００）、式（３）で示されるエポキシ樹脂（東都化
成(株）製、品番ＹＤＣ１３１２)を用いた。
ノボラック型エポキシ樹脂（住友化学工業(株）製、品
番ＥＳＣＮ１９５ＸＬ）、トリフェノールメタン型エポ
キシ樹脂（日本化薬（株）製、品番ＥＰＰＮ５０１Ｈ
Ｙ）、式（１）で示されるエポキシ樹脂（油化シェルエ
ポキシ(株）製、品番ＹＸ４０００Ｈ)、式（２）で示さ
れるエポキシ樹脂（大日本インキ(株）製、品番ＥＸＡ
４７００）、式（３）で示されるエポキシ樹脂（東都化
成(株）製、品番ＹＤＣ１３１２)を用いた。
【００３６】硬化剤としては、前記式（４）で示される
フェノールノボラック樹脂であって、２核体の含有比率
が１５重量％であるフェノールノボラック樹脂（明和化
成（株）製、品番Ｈ−１）、前記式（４）で示されるフ
ェノールノボラック樹脂であって、２核体の含有比率が
４重量％であるフェノールノボラック樹脂（明和化成
（株）製、品番ＤＬ−９２）を使用した。また、難燃剤
として作用するＢｒ化エポキシ樹脂（住友化学工業
(株）製、品番ＥＳＢ４００）も併用した。
フェノールノボラック樹脂であって、２核体の含有比率
が１５重量％であるフェノールノボラック樹脂（明和化
成（株）製、品番Ｈ−１）、前記式（４）で示されるフ
ェノールノボラック樹脂であって、２核体の含有比率が
４重量％であるフェノールノボラック樹脂（明和化成
（株）製、品番ＤＬ−９２）を使用した。また、難燃剤
として作用するＢｒ化エポキシ樹脂（住友化学工業
(株）製、品番ＥＳＢ４００）も併用した。
【００３７】硬化促進剤としては、トリフェニルホスフ
ィン（ＴＰＰと略す。）又はテトラフェニルホスホニウ
ム・テトラフェニルボレートとフェノールノボラック樹
脂との反応物（ＴＰＰＫ−Ａと略す。）を使用した。使
用したＴＰＰＫ−Ａは、テトラフェニルホスホニウム・
テトラフェニルボレート２５重量部と、３核体の含有比
率が６９．７重量％、５核体以上の含有比率が４．６重
量％であるフェノールノボラック樹脂７５重量部を、窒
素雰囲気下１７０〜１８０℃で、２時間加熱攪拌して均
一透明溶融物とし、その後冷却、粉砕して得たものを使
用した。また、離型剤としてはカルナバワックスを使用
し、難燃剤として、上記のＢｒ化エポキシ樹脂と共に三
酸化アンチモンを使用した。
ィン（ＴＰＰと略す。）又はテトラフェニルホスホニウ
ム・テトラフェニルボレートとフェノールノボラック樹
脂との反応物（ＴＰＰＫ−Ａと略す。）を使用した。使
用したＴＰＰＫ−Ａは、テトラフェニルホスホニウム・
テトラフェニルボレート２５重量部と、３核体の含有比
率が６９．７重量％、５核体以上の含有比率が４．６重
量％であるフェノールノボラック樹脂７５重量部を、窒
素雰囲気下１７０〜１８０℃で、２時間加熱攪拌して均
一透明溶融物とし、その後冷却、粉砕して得たものを使
用した。また、離型剤としてはカルナバワックスを使用
し、難燃剤として、上記のＢｒ化エポキシ樹脂と共に三
酸化アンチモンを使用した。
【００３８】無機充填材としては、球状の溶融シリカ
（平均粒径１５μｍ）を用い、シリコーンレジンで被覆
されたシリコーンゴムパウダーとしては、信越化学工業
(株）製の品番ＫＭＰ６００（平均粒径５μｍ）を使用
した。また、カップリング剤としてはγ−グリシドキシ
プロピルトリエトキシシランを使用し、着色剤として、
カーボンブラックを使用した。
（平均粒径１５μｍ）を用い、シリコーンレジンで被覆
されたシリコーンゴムパウダーとしては、信越化学工業
(株）製の品番ＫＭＰ６００（平均粒径５μｍ）を使用
した。また、カップリング剤としてはγ−グリシドキシ
プロピルトリエトキシシランを使用し、着色剤として、
カーボンブラックを使用した。
【００３９】（実施例１〜１５及び比較例１〜５）各成
分を表１〜表３に示す配合量（重量部）で配合し、ミキ
サーで十分混合した後、加熱ロールで約５分間混練を行
い、冷却固化し、粉砕機で粉砕して封止用エポキシ樹脂
組成物を得た。
分を表１〜表３に示す配合量（重量部）で配合し、ミキ
サーで十分混合した後、加熱ロールで約５分間混練を行
い、冷却固化し、粉砕機で粉砕して封止用エポキシ樹脂
組成物を得た。
【００４０】得られた封止用エポキシ樹脂組成物につい
て、硬化物の成形収縮率を測定し、表１〜表３にその結
果を記載した。なお、成形収縮率は、ＪＩＳ規格Ｋ−６
９１１ ５．７（成形収縮率：成形材料）で規定される
方法で測定した（成形条件は温度１７５℃、成形時間１
２０秒、アフターキュアー条件は温度１７５℃、時間６
時間）。
て、硬化物の成形収縮率を測定し、表１〜表３にその結
果を記載した。なお、成形収縮率は、ＪＩＳ規格Ｋ−６
９１１ ５．７（成形収縮率：成形材料）で規定される
方法で測定した（成形条件は温度１７５℃、成形時間１
２０秒、アフターキュアー条件は温度１７５℃、時間６
時間）。
【００４１】また、各実施例及び各比較例の封止用エポ
キシ樹脂組成物を用いて次のようにしてＢＧＡパッケー
ジとしての性能評価のための評価用パッケージを作製し
た。
キシ樹脂組成物を用いて次のようにしてＢＧＡパッケー
ジとしての性能評価のための評価用パッケージを作製し
た。
【００４２】評価用パッケージの作製：その上面に評価
用ＴＥＧチップ（サイズ：７．６mm×７．６mm×０．３
５mm）を搭載したガラス基材ビスマレイミドトリアジン
樹脂基板（サイズ：３５mm×３５mm×０．４mm）のチッ
プ搭載面側の片面から封止成形（トランスファ成形）し
て、図１に断面図が、図２に平面図が示される評価用パ
ッケージ１を得た。図１、図２において、２は樹脂基
板、３は評価用ＴＥＧチップ、４は封止樹脂を示してい
て、この封止樹脂厚みは０．８mmである。成形条件は、
１７０℃で１２０秒とし、アフターキュアーを１７５℃
で６時間の条件で行った。
用ＴＥＧチップ（サイズ：７．６mm×７．６mm×０．３
５mm）を搭載したガラス基材ビスマレイミドトリアジン
樹脂基板（サイズ：３５mm×３５mm×０．４mm）のチッ
プ搭載面側の片面から封止成形（トランスファ成形）し
て、図１に断面図が、図２に平面図が示される評価用パ
ッケージ１を得た。図１、図２において、２は樹脂基
板、３は評価用ＴＥＧチップ、４は封止樹脂を示してい
て、この封止樹脂厚みは０．８mmである。成形条件は、
１７０℃で１２０秒とし、アフターキュアーを１７５℃
で６時間の条件で行った。
【００４３】そして、各実施例及び各比較例の封止用エ
ポキシ樹脂組成物及びその成形体の物性評価を以下のよ
うにして行い、その結果を表１〜表３に記載した。
ポキシ樹脂組成物及びその成形体の物性評価を以下のよ
うにして行い、その結果を表１〜表３に記載した。
【００４４】耐リフロー性：前記の評価用パッケージを
用いて、１２５℃で２４時間の前乾燥処理を行った後、
３０℃、７０％ＲＨの条件に設定した恒温恒湿機中で１
６８時間の吸湿処理を行い、その後にリフロー処理（２
４５℃ピークの熱風併用式遠赤外線式リフロー炉で処
理）を行った。このリフロー処理後の評価用パッケージ
について、超音波顕微鏡（（株）キャノン製Ｍ−７００
II）で内部の観察を行い、封止樹脂とチップ表面の界面
（チップ面と表１〜表３では表示）、及び封止樹脂と樹
脂基板の界面（基板界面と表１〜表３では表示）におけ
る剥離発生の有無を調べた。なお、各実施例及び各比較
例について、それぞれ１０個の評価用パッケージを用い
て評価した。
用いて、１２５℃で２４時間の前乾燥処理を行った後、
３０℃、７０％ＲＨの条件に設定した恒温恒湿機中で１
６８時間の吸湿処理を行い、その後にリフロー処理（２
４５℃ピークの熱風併用式遠赤外線式リフロー炉で処
理）を行った。このリフロー処理後の評価用パッケージ
について、超音波顕微鏡（（株）キャノン製Ｍ−７００
II）で内部の観察を行い、封止樹脂とチップ表面の界面
（チップ面と表１〜表３では表示）、及び封止樹脂と樹
脂基板の界面（基板界面と表１〜表３では表示）におけ
る剥離発生の有無を調べた。なお、各実施例及び各比較
例について、それぞれ１０個の評価用パッケージを用い
て評価した。
【００４５】パッケージ反り：サイズが５０mm×１４０
mmであって、厚みが０．５mmと０．２mmの２種類のＦＲ
５グレードのガラス基材エポキシ樹脂基板の一方の表面
に、サイズ：４mm×４mm×０．３mmの半導体チップをマ
トリックス状に搭載し（チップピッチ１０mm）、チップ
搭載面側の片面から、実施例又は比較例の封止用エポキ
シ樹脂組成物を用いて、封止成形（トランスファ成形）
して、反り評価用サンプルを作製した。なお、封止樹脂
厚みは０．８mmであり、成形条件は、１７０℃で１２０
秒とし、アフターキュアーを１７５℃で６時間の条件で
行った。
mmであって、厚みが０．５mmと０．２mmの２種類のＦＲ
５グレードのガラス基材エポキシ樹脂基板の一方の表面
に、サイズ：４mm×４mm×０．３mmの半導体チップをマ
トリックス状に搭載し（チップピッチ１０mm）、チップ
搭載面側の片面から、実施例又は比較例の封止用エポキ
シ樹脂組成物を用いて、封止成形（トランスファ成形）
して、反り評価用サンプルを作製した。なお、封止樹脂
厚みは０．８mmであり、成形条件は、１７０℃で１２０
秒とし、アフターキュアーを１７５℃で６時間の条件で
行った。
【００４６】上記で得た反り評価用サンプルについて、
測定顕微鏡を用い、Ｚ座標測定値の最大値を反り量（単
位mm）とした。すなわち、図３に示すように、反り評価
用サンプルを静置したときの、最大持ちあがり量をパッ
ケージ反り（単位mm）とした。
測定顕微鏡を用い、Ｚ座標測定値の最大値を反り量（単
位mm）とした。すなわち、図３に示すように、反り評価
用サンプルを静置したときの、最大持ちあがり量をパッ
ケージ反り（単位mm）とした。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】表１、表２及び表３にみるように、実施例
１〜実施例１５の封止用エポキシ樹脂組成物で封止した
場合には、パッケージ反りが小さく、且つ耐リフロー性
が優れていることが確認された。
１〜実施例１５の封止用エポキシ樹脂組成物で封止した
場合には、パッケージ反りが小さく、且つ耐リフロー性
が優れていることが確認された。
【００５１】特に、成形収縮率が０．１０％以下の実施
例１、実施例６、実施例１１では、パッケージ反りがよ
り小さくなっていることが確認された。
例１、実施例６、実施例１１では、パッケージ反りがよ
り小さくなっていることが確認された。
【００５２】
【発明の効果】以上、説明したように請求項１〜６に係
る発明の封止用エポキシ樹脂組成物を用いて片面封止型
のパッケージを封止すれば、反りが少なくて、耐リフロ
ー性に優れる片面封止型のパッケージが得られる。
る発明の封止用エポキシ樹脂組成物を用いて片面封止型
のパッケージを封止すれば、反りが少なくて、耐リフロ
ー性に優れる片面封止型のパッケージが得られる。
【００５３】請求項６に係る発明の封止用エポキシ樹脂
組成物を用いて片面封止型のパッケージを封止すれば、
上記の効果に加えて、片面封止型のパッケージの反りが
より改善されるという効果を奏する。
組成物を用いて片面封止型のパッケージを封止すれば、
上記の効果に加えて、片面封止型のパッケージの反りが
より改善されるという効果を奏する。
【００５４】請求項７に係る発明の半導体装置は、請求
項１から請求項６までのいずれかに記載のエポキシ樹脂
組成物を用いているので、パッケージ反りが少なくて、
且つ、耐リフロー性に優れる片面封止型半導体装置とな
る。
項１から請求項６までのいずれかに記載のエポキシ樹脂
組成物を用いているので、パッケージ反りが少なくて、
且つ、耐リフロー性に優れる片面封止型半導体装置とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】評価用パッケージの構造を説明するための断面
図である。
図である。
【図２】同上の平面図である。
【図３】パッケージ反りの測定方法を説明するための断
面図である。
面図である。
１ 評価用パッケージ ２ 樹脂基板 ３ 評価用ＴＥＧチップ ４ 封止樹脂
───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 中村 正志 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 辻 隆行 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 4J002 CC042 CC073 CD041 CD051 CD061 DE146 DF016 DJ006 DJ016 EW177 FD016 FD142 FD153 FD157 4J036 AC01 AC03 AC05 AD07 DD07 FA01 FB07 FB08 FB16 HA12 JA07 4M109 AA01 BA03 CA21 EA03 EB03 EB04 EC04 EC05
Claims (7)
- 【請求項１】 エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材、硬
化促進剤を含有する封止用エポキシ樹脂組成物におい
て、エポキシ樹脂として下記式（１）、下記式（２）及
び下記式（３）で示されるエポキシ樹脂の少なくとも何
れかのエポキシ樹脂を含有し、硬化剤として、下記式
（４）で示されるフェノールノボラック樹脂であって、
２核体の含有比率が０〜１０重量％であるフェノールノ
ボラック樹脂を含有し、硬化促進剤として、テトラフェ
ニルホスホニウム・テトラフェニルボレートとフェノー
ルノボラック樹脂との反応物を含有していることを特徴
とする封止用エポキシ樹脂組成物。 【化１】 【化２】 【化３】 【化４】 - 【請求項２】 式（１）で示されるエポキシ樹脂を、封
止用エポキシ樹脂組成物に含有するエポキシ樹脂全量中
に４５〜１００重量％の割合で含有している請求項１記
載の封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項３】 式（２）で示されるエポキシ樹脂を、封
止用エポキシ樹脂組成物に含有するエポキシ樹脂全量中
に４５〜１００重量％の割合で含有している請求項１記
載の封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項４】 式（３）で示されるエポキシ樹脂を、封
止用エポキシ樹脂組成物に含有するエポキシ樹脂全量中
に４５〜１００重量％の割合で含有している請求項１記
載の封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項５】 あらかじめシリコーンレジンで被覆され
たシリコーンゴムパウダーをも含有していることを特徴
とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の封止用エ
ポキシ樹脂組成物。 - 【請求項６】 封止用エポキシ樹脂組成物を硬化させて
得られる硬化物の成形収縮率が−０．１０〜０．１０％
である請求項１乃至請求項５の何れかに記載の封止用エ
ポキシ樹脂組成物。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項６の何れかに記載の
封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止されてなる片面
封止型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000225132A JP2002037863A (ja) | 2000-07-26 | 2000-07-26 | 封止用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 |
|---|---|---|---|
| JP2000225132A JP2002037863A (ja) | 2000-07-26 | 2000-07-26 | 封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002037863A true JP2002037863A (ja) | 2002-02-06 |
Family
ID=18718957
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000225132A Pending JP2002037863A (ja) | 2000-07-26 | 2000-07-26 | 封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002037863A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002121357A (ja) * | 2000-10-12 | 2002-04-23 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
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| JP2009275146A (ja) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Nitto Denko Corp | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置 |
| WO2010103745A1 (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-16 | 住友ベークライト株式会社 | 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置 |
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| JP2000186183A (ja) * | 1998-12-22 | 2000-07-04 | Matsushita Electric Works Ltd | 封止用のエポキシ樹脂組成物および半導体装置 |
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-
2000
- 2000-07-26 JP JP2000225132A patent/JP2002037863A/ja active Pending
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