JP2002121263A - 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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温保管特性及び耐半田クラック性に優れた
特性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供す
ること。 【解決手段】 (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール
樹脂、(C)硬化促進剤及び(D)溶融シリカ粉末を必
須成分とするエポキシ樹脂組成物であって、前記エポキ
シ樹脂組成物の硬化物を200℃で100時間処理した
後、最大粒径100μm、平均粒径5〜15μmに粉砕
した粉砕物をプレッシャークッカー抽出したもののハロ
ゲンイオンが1000ppm以下で、かつ前記硬化物の
ガラス転移温度が150℃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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温保管特性及び
耐半田クラック性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組
成物及び半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイオ−ド、トランジスタ、集積
回路等の電子部品は、主にエポキシ樹脂組成物で封止さ
れている。この組成物中には、難燃剤としてハロゲン系
難燃剤或いはハロゲン系難燃剤と三酸化アンチモンが配
合されており、高温においてハロゲンガス或いはハロゲ
ン化アンチモンガスを発生させ難燃化を図っている。し
かし、前記エポキシ樹脂組成物は、ハロゲン系難燃剤或
いはハロゲン系難燃剤と三酸化アンチモンを含んでいる
ため、電子部品が高温にさらされている間にハロゲン或
いはハロゲン化アンチモンによるアルミニウム配線の腐
食や、半導体素子のアルミパッドと金線の結合部の切断
等の不良を招き大きな問題となっている。
【0003】この様な問題に対して、使用環境より高い
ガラス転移温度を有するエポキシ樹脂組成物を使用し、
高温保管中のハロゲン或いはハロゲン化アンチモンの拡
散を低減させて高温保管特性を改善する方法、イオン捕
捉剤を添加し、高温保管中のハロゲン或いはハロゲン化
アンチモンを捕捉する方法、更にこれらを組み合わせた
方法が実用化されている。
【0004】近年電子部品の表面実装化、小型化薄型化
が進み、回路基板への実装時の耐半田クラック性向上へ
の要求が厳しくなってきており、高温保管特性と耐半田
クラック性の両方を満足するものが望まれている。しか
しながら、ハロゲン系難燃剤或いはハロゲン系難燃剤と
三酸化アンチモンを併用した難燃剤系を用いると、耐半
田クラック性に優れたエポキシ樹脂組成物の様にガラス
転移温度が低いと、イオン捕捉剤を配合しても高温保管
特性を満足させるレベルまで達せず、一方高いガラス転
移温度のエポキシ樹脂組成物では耐半田クラック性が達
成されていないため、低いガラス転移温度でも高温保管
特性を満足させるエポキシ樹脂組成物が求められてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な問
題に対して、イオン性不純物の低減と半導体装置の使用
温度でのハロゲンイオンを抑えることにより、ガラス転
移温度が低くても高温保管特性に優れ、エポキシ樹脂と
フェノール樹脂の組み合わせによって耐半田クラック性
も優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供すると
ころにある。
【0006】
【課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)硬化促進剤及び
(D)溶融シリカ粉末を必須成分とするエポキシ樹脂組
成物であって、前記エポキシ樹脂組成物の硬化物を20
0℃で100時間処理した後、最大粒径100μm、平
均粒径5〜15μmに粉砕した粉砕物をプレッシャーク
ッカー抽出したもののハロゲンイオンが1000ppm
以下で、かつ前記硬化物のガラス転移温度が150℃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
成物及びこれを用いて半導体素子を封止してなることを
特徴とする半導体装置である。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられるエポキシ樹脂は、1分子中にエポキ
シ基を2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー
全般を言い、例えばビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノール型エポキシ樹脂、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、トリ
フェノールメタン型エポキシ化合物、ジシクロペンタジ
エン変性エポキシ樹脂等が挙げられ、単独でも混合して
も差し支えない。本発明に用いられるフェノール樹脂
は、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル
(フェニレン及び/又はジフェニレン骨格を含む)樹
脂、テルペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタ
ン型樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用い
てもよい。これらのフェノール樹脂の配合量は、エポキ
シ樹脂のエポキシ基数とフェノール樹脂の水酸基数の比
が0.8〜1.2が好ましい。又樹脂中の加水分解性ハ
ロゲン等の不純物は極力少ないものが好ましく、エポキ
シ樹脂及びフェノール樹脂としては、100ppm以下
が望ましい。難燃剤の配合量を抑えるためには、樹脂構
造として脂肪族側鎖、主鎖が少ないものが望ましい。
【0008】本発明に用いられる硬化促進剤は、エポキ
シ基と水酸基との硬化反応を促進させるものであればよ
く、一般に封止材料に使用されているものを広く使用す
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
ンや2−メチルイミダゾール等が挙げられ、単独でも混
合しても差し支えない。本発明に用いられる溶融シリカ
粉末としては、破砕状及び球状があり、溶融シリカ粉末
を高充填化するには、粒度分布が広く、かつ球状のもの
が好ましい。溶融シリカ粉末の特性を損なわない範囲で
結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素等を配合してもよい。
配合量については成形性と信頼性のバランスから、全エ
ポキシ樹脂組成物中に60〜93重量%が好ましい。
【0009】本発明の(A)エポキシ樹脂、(B)フェ
ノール樹脂、(C)硬化促進剤及び(D)溶融シリカ粉
末を必須成分とするエポキシ樹脂組成物の硬化物を、以
下の処理条件で処理した時のハロゲンイオンが、100
0ppm以下だと、前記エポキシ樹脂組成物を用いて半
導体素子を封止した半導体装置は、高温保管特性が優れ
ており、1000ppmを越えるとアルミニウム配線の
腐食や、半導体素子のアルミパッドと金線の結合部の切
断等の不良を生じ好ましくない。本発明で言う硬化物と
は、前記エポキシ樹脂組成物を175℃、75Kg/c
2、120秒の条件で硬化させた後、175℃、8時
間でポストキュアしたものである。ハロゲンイオンと
は、前記硬化物を空気中で、200℃、100時間処理
した後、最大粒径100μm、平均粒径5〜15μmと
なるように粉砕し、硬化物の粉砕物5gと蒸留水50m
lを抽出容器に入れ、125℃、20時間の条件下でプ
レッシャークッカー抽出を行い、イオンクロマトグラフ
ィーにて測定する。この測定値と硬化物の重量、蒸留水
量からハロゲンイオンの総量を算出する。更に本発明の
エポキシ樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度として
は、耐半田クラック性の点から150℃以下が好まし
い。150℃を越えると耐半田クラック性が劣るおそれ
がある。ガラス転移温度測定用の硬化物は、前記硬化物
と同一の硬化条件で作成したものである。ガラス転移温
度は、熱機械分析により試験片を0℃から昇温速度5℃
/分で加熱し、温度上昇に伴う寸法変化を測定して求め
た。
【0010】本発明のエポキシ樹脂組成物は、成分
(A)〜(D)以外にも必要に応じて、臭素化エポキシ
樹脂、三酸化アンチモン等の難燃剤、カップリング剤、
天然ワックス及び合成ワックス等の離型剤、シリコーン
オイル、ゴム等の低応力成分が適宜配合可能である。本
発明のエポキシ樹脂組成物は、各成分を混合後、加熱ニ
ーダーや熱ロールにより加熱混練し、続いて冷却、粉砕
することにより得ることができる。本発明のエポキシ樹
脂組成物を用いて半導体素子を封止し、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からの
成形方法で硬化成形すればよい。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例で具体的に説明する。
配合割合は、重量部とする。 実施例1 ビフェニル型エポキシ樹脂[油化シェルエポキシ(株)製、商品名YX−400 0H、融点105℃、エポキシ当量195、加水分解性塩素250ppm] 5.1重量部 式(1)のフェノール樹脂[軟化点65℃、水酸基当量205]6.0重量部 臭素化エポキシ樹脂I[日本化薬(株)製、商品名BREN、軟化点85℃、 エポキシ当量275] 0.2重量部 トリフェニルホスフィン 0.2重量部 球状溶融シリカ 88.0重量部 カルナバワックス 0.5重量部 上記の全成分をミキサーにより混合した後、表面温度が
90℃と45℃の2本ロールを用いて30回混練し、得
られた混練物シートを冷却後粉砕して、樹脂組成物とし
た。得られた樹脂組成物の特性を以下の方法で評価をし
た。評価結果を表1に示す。
【0012】
【化1】
【0013】評価方法 得られた樹脂組成物をタブレット化し、低圧トランスフ
ァー成形機にて175℃、75Kg/cm2、120秒
の条件で成形し、175℃、8時間でポストキュアした
プレッシャークッカー抽出用硬化物、耐難燃性試験片
(127mm×12.7mm×3.2mm)及びガラス
転移温度用試験片(15mm×4mm×3mm)を調製
し、更に高温保管特性試験用、耐半田クラック性試験用
の6mm×6mmのテスト用素子を80pQFPに封止
した。封止したテスト用素子について、下記の高温保管
特性試験及び耐半田クラック試験を行った。プレッシャ
ークッカー抽出試験:プレッシャークッカー抽出用硬化
物を200℃で100時間処理した後、振動ミル粉砕機
にて最大粒径100μm、平均粒径5〜15μmの大き
さに粉砕し、硬化物の粉砕物5gと蒸留水50mlを抽
出容器に入れ、125℃、20時間プレッシャークッカ
ー抽出を行い、イオンクロマトグラフィーにて測定す
る。この測定値と硬化物の重量、蒸留水量からハロゲン
イオンの総量を算出する。 ガラス転移温度試験:熱機械分析により試験片を0℃か
ら昇温速度5℃/分で加熱し、温度上昇に伴う寸法変化
を測定し、ガラス転移温度を測定した。 高温保管特性試験:封止したテスト用素子を185℃に
放置し、抵抗値の増加、断線を観測し、抵抗値上昇開始
時間を測定した。 耐半田クラック性試験:封止したテスト用素子(パッケ
ージ10個)を85℃、相対湿度85%の雰囲気に、7
2時間放置後、半田(260℃)に浸漬しパッケージの
亀裂の有無を観察した。 耐難燃性試験:UL−94垂直試験(試料厚さ3.2m
m)
【0014】実施例2、3、比較例1、2 表1に従って配合し、実施例1と同様にして樹脂組成物
を得、同様に評価した。これらの評価結果を表1に示
す。実施例、比較例で用いたエポキシ樹脂、フェノール
樹脂の性状を以下に記す。フェノールノボラック型エポ
キシ樹脂[軟化点65℃、エポキシ当量185、加水分
解性塩素300ppm] フェノールノボラック樹脂[軟化点90℃、水酸基当量
105] 臭素化エポキシ樹脂II(テトラブロムビスフェノール
A型エポキシ樹脂)[軟化点55℃、水酸基当量36
0]
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】本発明に従うと、高温保管特性及び耐半
田クラック性に優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 CC04X CC05X CC27X CD03W CD04W CD05W CD06W CD07W CE00X DJ017 EU116 EU136 EW016 FD017 FD14X FD156 GQ05 4J036 AA01 AC03 AD07 AD08 AE07 AF06 AF08 DC40 DC46 DD07 FA05 FB07 FB08 JA07 4M109 AA01 EA02 EB03 EB04 EB13 EC05 EC20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール
    樹脂、(C)硬化促進剤及び(D)溶融シリカ粉末を必
    須成分とするエポキシ樹脂組成物であって、前記エポキ
    シ樹脂組成物の硬化物を200℃で100時間処理した
    後、最大粒径100μm、平均粒径5〜15μmに粉砕
    した粉砕物をプレッシャークッカー抽出したもののハロ
    ゲンイオンが1000ppm以下で、かつ前記硬化物の
    ガラス転移温度が150℃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。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のエポキシ樹脂組成物で半
    導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置。
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JP2018009065A (ja) * 2016-07-11 2018-01-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 エポキシ樹脂組成物、プリプレグ、金属張積層板及びプリント配線板

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