JP2002146162A - 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Info
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- JP2002146162A JP2002146162A JP2000344588A JP2000344588A JP2002146162A JP 2002146162 A JP2002146162 A JP 2002146162A JP 2000344588 A JP2000344588 A JP 2000344588A JP 2000344588 A JP2000344588 A JP 2000344588A JP 2002146162 A JP2002146162 A JP 2002146162A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反りが小さく、成形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を提供するこ
と。 【解決手段】 式（１）で示されるエポキシ樹脂、
（Ｂ）式（２ａ）で示される骨格と式（２ｂ）で示され
る骨格を有するフェノール樹脂、（Ｃ）無機充填材及び
（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、無機充填材が全エポ
キシ樹脂組成物中に８４〜９４重量％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。 【化１】 【化２】
に優れた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】 式（１）で示されるエポキシ樹脂、
（Ｂ）式（２ａ）で示される骨格と式（２ｂ）で示され
る骨格を有するフェノール樹脂、（Ｃ）無機充填材及び
（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、無機充填材が全エポ
キシ樹脂組成物中に８４〜９４重量％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。 【化１】 【化２】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反りが少なく、耐
半田クラック性に優れる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。
半田クラック性に優れる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】近年の電子機器の小型化、軽量化、高機
能化の市場動向において、半導体の高集積化が年々進
み、又半導体装置の表面実装化が促進される中で、新規
にエリア実装の半導体装置が開発され、従来構造の半導
体装置から移行し始めている。エリア実装型半導体装置
としては、ボールグリッドアレイ（以下、ＢＧＡとい
う）、或いは更に小型化を追求したチップサイズパッケ
ージ（以下、ＣＳＰという）が代表的であるが、これら
は従来ＱＦＰ、ＳＯＰに代表される表面実装型半導体装
置では限界に近づいている多ピン化・高速化への要求に
対応するために開発されたものである。構造としては、
ビスマレイミド・トリアジン（以下、ＢＴという）樹脂
／銅箔回路基板に代表される硬質回路基板或いはポリイ
ミド樹脂フィルム／銅箔回路基板に代表されるフレキシ
ブル回路基板の片面上に半導体素子を搭載し、その半導
体素子搭載面、即ち基板の片面のみが樹脂組成物等で成
形・封止されている。又基板の半導体素子搭載面の反対
面には半田ボールを２次元的に並列して形成し、半導体
装置を実装する回路基板との接合を行う特徴を有してい
る。更に半導体素子を搭載する基板としては、上記有機
回路基板以外にもリードフレーム等の金属基板を用いる
構造も考案されている。
能化の市場動向において、半導体の高集積化が年々進
み、又半導体装置の表面実装化が促進される中で、新規
にエリア実装の半導体装置が開発され、従来構造の半導
体装置から移行し始めている。エリア実装型半導体装置
としては、ボールグリッドアレイ（以下、ＢＧＡとい
う）、或いは更に小型化を追求したチップサイズパッケ
ージ（以下、ＣＳＰという）が代表的であるが、これら
は従来ＱＦＰ、ＳＯＰに代表される表面実装型半導体装
置では限界に近づいている多ピン化・高速化への要求に
対応するために開発されたものである。構造としては、
ビスマレイミド・トリアジン（以下、ＢＴという）樹脂
／銅箔回路基板に代表される硬質回路基板或いはポリイ
ミド樹脂フィルム／銅箔回路基板に代表されるフレキシ
ブル回路基板の片面上に半導体素子を搭載し、その半導
体素子搭載面、即ち基板の片面のみが樹脂組成物等で成
形・封止されている。又基板の半導体素子搭載面の反対
面には半田ボールを２次元的に並列して形成し、半導体
装置を実装する回路基板との接合を行う特徴を有してい
る。更に半導体素子を搭載する基板としては、上記有機
回路基板以外にもリードフレーム等の金属基板を用いる
構造も考案されている。
【０００３】これらエリア実装型半導体装置の構造は基
板の半導体素子搭載面のみを樹脂組成物で封止し、半田
ボール形成面側は封止しないという片面封止の形態が多
い。中にはボードオンチップ（以下、ＢＯＣという）に
見られるように半田ボール形成面に封止樹脂層が形成さ
れることもあるが、封止樹脂層は半導体素子搭載面のそ
れより小さい。このため、有機基板や金属基板と樹脂組
成物の硬化物との間での熱膨張・熱収縮の不整合或いは
樹脂組成物の成形・硬化時の硬化収縮による影響によ
り、これらの半導体装置では成形直後から反りが発生し
やすい。又これらの半導体装置を実装する回路基板上に
半田接合を行う場合、２００℃以上の加熱工程を経る
が、この際に半導体装置の反りが発生し、多数の半田ボ
ールが平坦とならず、半導体装置を実装する回路基板か
ら浮き上がってしまい、電気的接合信頼性が低下する問
題も起こる。これらエリア実装型半導体装置において、
反りを低減するには、基板の線膨張係数と樹脂組成物の
硬化物の線膨張係数を近づけること、及び樹脂組成物の
硬化収縮を小さくする二つの方法が重要である。基板と
しては有機基板では、ＢＴ樹脂やポリイミド樹脂のよう
な高いガラス転移温度（以下、Ｔｇという）の樹脂が広
く用いられており、これらは樹脂組成物の成形温度であ
る１７０℃近辺よりも高いＴｇを有する。つまり、成形
温度から室温までの冷却過程では有機基板のα１の領域
のみで収縮する。従って、樹脂組成物もＴｇが高く、か
つα１が回路基板と同じであり、更に硬化収縮がゼロで
あれば反りはほぼゼロであると考えられる。このため、
トリフェノールメタン型エポキシ樹脂とトリフェノール
メタン型フェノール樹脂との組合せによりＴｇを高く
し、無機充填材の配合量でα１を合わせる手法が既に提
案されている。
板の半導体素子搭載面のみを樹脂組成物で封止し、半田
ボール形成面側は封止しないという片面封止の形態が多
い。中にはボードオンチップ（以下、ＢＯＣという）に
見られるように半田ボール形成面に封止樹脂層が形成さ
れることもあるが、封止樹脂層は半導体素子搭載面のそ
れより小さい。このため、有機基板や金属基板と樹脂組
成物の硬化物との間での熱膨張・熱収縮の不整合或いは
樹脂組成物の成形・硬化時の硬化収縮による影響によ
り、これらの半導体装置では成形直後から反りが発生し
やすい。又これらの半導体装置を実装する回路基板上に
半田接合を行う場合、２００℃以上の加熱工程を経る
が、この際に半導体装置の反りが発生し、多数の半田ボ
ールが平坦とならず、半導体装置を実装する回路基板か
ら浮き上がってしまい、電気的接合信頼性が低下する問
題も起こる。これらエリア実装型半導体装置において、
反りを低減するには、基板の線膨張係数と樹脂組成物の
硬化物の線膨張係数を近づけること、及び樹脂組成物の
硬化収縮を小さくする二つの方法が重要である。基板と
しては有機基板では、ＢＴ樹脂やポリイミド樹脂のよう
な高いガラス転移温度（以下、Ｔｇという）の樹脂が広
く用いられており、これらは樹脂組成物の成形温度であ
る１７０℃近辺よりも高いＴｇを有する。つまり、成形
温度から室温までの冷却過程では有機基板のα１の領域
のみで収縮する。従って、樹脂組成物もＴｇが高く、か
つα１が回路基板と同じであり、更に硬化収縮がゼロで
あれば反りはほぼゼロであると考えられる。このため、
トリフェノールメタン型エポキシ樹脂とトリフェノール
メタン型フェノール樹脂との組合せによりＴｇを高く
し、無機充填材の配合量でα１を合わせる手法が既に提
案されている。
【０００４】又赤外線リフロー、ベーパーフェイズソル
ダリング、半田浸漬等の手段での半田処理による半田接
合を行う場合、樹脂組成物の硬化物並びに有機基板から
の吸湿により半導体装置内部に存在する水分が高温で急
激に気化することによる応力で半導体装置にクラックが
発生したり、基板の素子搭載面と樹脂組成物の硬化物と
の界面で剥離が発生することもあり、硬化物の高強度
化、低応力化、低吸湿化とともに、基板との高密着も求
められる。従来のＢＧＡやＣＳＰ等のエリア実装型半導
体装置には、反りの低減のためにトリフェノールメタン
型エポキシ樹脂とトリフェノールメタン型フェノール樹
脂を樹脂成分とする樹脂組成物が用いられてきた。この
樹脂組成物は、Ｔｇが高く、硬化性、熱時曲げ強度に優
れた特性を有しているが、硬化物の吸水率が高く、又樹
脂組成物の溶融粘度が比較的高く、無機充填材の高充填
化には限界があり、低吸湿化が不十分で、耐半田クラッ
ク性には問題があった。一方、従来のＱＦＰやＳＯＰ等
の表面実装型半導体装置では、半田実装時のクラックや
各素材界面での剥離防止のために、ビフェニル型エポキ
シ樹脂に代表されるような結晶性エポキシ樹脂を使用し
ているが、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂を用い
た樹脂組成物の硬化物と比較して熱時曲げ強度が低く、
かつ硬化が遅いのが問題であった。
ダリング、半田浸漬等の手段での半田処理による半田接
合を行う場合、樹脂組成物の硬化物並びに有機基板から
の吸湿により半導体装置内部に存在する水分が高温で急
激に気化することによる応力で半導体装置にクラックが
発生したり、基板の素子搭載面と樹脂組成物の硬化物と
の界面で剥離が発生することもあり、硬化物の高強度
化、低応力化、低吸湿化とともに、基板との高密着も求
められる。従来のＢＧＡやＣＳＰ等のエリア実装型半導
体装置には、反りの低減のためにトリフェノールメタン
型エポキシ樹脂とトリフェノールメタン型フェノール樹
脂を樹脂成分とする樹脂組成物が用いられてきた。この
樹脂組成物は、Ｔｇが高く、硬化性、熱時曲げ強度に優
れた特性を有しているが、硬化物の吸水率が高く、又樹
脂組成物の溶融粘度が比較的高く、無機充填材の高充填
化には限界があり、低吸湿化が不十分で、耐半田クラッ
ク性には問題があった。一方、従来のＱＦＰやＳＯＰ等
の表面実装型半導体装置では、半田実装時のクラックや
各素材界面での剥離防止のために、ビフェニル型エポキ
シ樹脂に代表されるような結晶性エポキシ樹脂を使用し
ているが、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂を用い
た樹脂組成物の硬化物と比較して熱時曲げ強度が低く、
かつ硬化が遅いのが問題であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、成形性、低
弾性率、高密着性に優れたエポキシ樹脂組成物及び反り
が小さく、耐半田クラック性に優れたエリア実装型半導
体装置を提供するものである。
弾性率、高密着性に優れたエポキシ樹脂組成物及び反り
が小さく、耐半田クラック性に優れたエリア実装型半導
体装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、 （１）（Ａ）一般式（１）で示されるエポキシ樹脂、
（Ｂ）式（２ａ）で示される骨格と式（２ｂ）で示され
る骨格を有するフェノール樹脂、（Ｃ）無機充填材及び
（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、無機充填材が全エポ
キシ樹脂組成物中に８４〜９４重量％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、
（Ｂ）式（２ａ）で示される骨格と式（２ｂ）で示され
る骨格を有するフェノール樹脂、（Ｃ）無機充填材及び
（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、無機充填材が全エポ
キシ樹脂組成物中に８４〜９４重量％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、
【化４】 （Ｒ１は炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ２は水素又は炭
素数１〜４のアルキル基から選ばれる１種以上、Ｒ３は
炭素数１〜４のアルキル基で、互いに同一でも異なって
いてもよい。ａは０〜３の整数、ｂは０〜４の整数。ｎ
は平均値で、１〜３の正数）
素数１〜４のアルキル基から選ばれる１種以上、Ｒ３は
炭素数１〜４のアルキル基で、互いに同一でも異なって
いてもよい。ａは０〜３の整数、ｂは０〜４の整数。ｎ
は平均値で、１〜３の正数）
【０００７】
【化５】
【０００８】（２）一般式（１）で示されるエポキシ樹
脂が、式（３）である第（１）項記載の半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物、
脂が、式（３）である第（１）項記載の半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物、
【化６】 （ｎは平均値で、１〜３の正数） （３）基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体
素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみが第
（１）項又は第（２）項のいずれかに記載のエポキシ樹
脂組成物によって封止されていることを特徴とするエリ
ア実装型半導体装置、である。
素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみが第
（１）項又は第（２）項のいずれかに記載のエポキシ樹
脂組成物によって封止されていることを特徴とするエリ
ア実装型半導体装置、である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明で用いる一般式（１）で示
されるエポキシ樹脂は、溶融すると極めて低粘度の液状
になる特性を有している。これによって無機充填材の高
充填化、ひいてはエポキシ樹脂組成物の硬化物の低吸湿
化が可能となる。又硬化性に優れており、エポキシ樹脂
組成物の硬化物のＴｇを越えた高温域での弾性率が小さ
く、反りが小さい。更にリードフレーム等の金属類との
密着性に優れており、本発明の一般式（１）で示される
エポキシ樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物で封止された
半導体装置は、実装時の半田処理下でも高い信頼性を得
ることができる。一般式（１）中のｎは平均値で１〜３
の正数であるが、ｎが３を越えるとエポキシ樹脂の粘度
が増大し、成形時のエポキシ樹脂組成物の流動性が劣
り、より一層の低吸湿化のための無機充填材の高充填化
ができなくなるので好ましくない。これらの内では硬化
性の点から、式（３）で示されるエポキシ樹脂が好まし
い。
されるエポキシ樹脂は、溶融すると極めて低粘度の液状
になる特性を有している。これによって無機充填材の高
充填化、ひいてはエポキシ樹脂組成物の硬化物の低吸湿
化が可能となる。又硬化性に優れており、エポキシ樹脂
組成物の硬化物のＴｇを越えた高温域での弾性率が小さ
く、反りが小さい。更にリードフレーム等の金属類との
密着性に優れており、本発明の一般式（１）で示される
エポキシ樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物で封止された
半導体装置は、実装時の半田処理下でも高い信頼性を得
ることができる。一般式（１）中のｎは平均値で１〜３
の正数であるが、ｎが３を越えるとエポキシ樹脂の粘度
が増大し、成形時のエポキシ樹脂組成物の流動性が劣
り、より一層の低吸湿化のための無機充填材の高充填化
ができなくなるので好ましくない。これらの内では硬化
性の点から、式（３）で示されるエポキシ樹脂が好まし
い。
【００１０】一般式（１）で示されるエポキシ樹脂の特
性を損なわない範囲で、他のエポキシ樹脂と併用しても
よいが、耐半田ストレス性を最大限に引き出すために
は、一般式（１）で示されるエポキシ樹脂を全エポキシ
樹脂中に３０重量％以上含むことが好ましく、特に５０
重量％以上が好ましい。３０重量％未満だと、耐半田ス
トレス性が不十分となるおそれがある。併用するエポキ
シ樹脂としては、例えばビフェニル型エポキシ樹脂、ジ
シクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ト
リフェノール型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単
独でも混合して用いてもよい。更に半導体装置の長期信
頼性の点から、不純物として含有される塩素イオン、ナ
トリウムイオン、その他のフリーのイオンは、極力少な
いことが望ましい。
性を損なわない範囲で、他のエポキシ樹脂と併用しても
よいが、耐半田ストレス性を最大限に引き出すために
は、一般式（１）で示されるエポキシ樹脂を全エポキシ
樹脂中に３０重量％以上含むことが好ましく、特に５０
重量％以上が好ましい。３０重量％未満だと、耐半田ス
トレス性が不十分となるおそれがある。併用するエポキ
シ樹脂としては、例えばビフェニル型エポキシ樹脂、ジ
シクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ト
リフェノール型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単
独でも混合して用いてもよい。更に半導体装置の長期信
頼性の点から、不純物として含有される塩素イオン、ナ
トリウムイオン、その他のフリーのイオンは、極力少な
いことが望ましい。
【００１１】本発明で用いる式（２ａ）で示される骨格
と式（２ｂ）で示される骨格を有するフェノール樹脂
は、パラキシリレン結合を含むため、樹脂組成物の硬化
物は低弾性率を示し、一般式（１）のエポキシ樹脂と式
（２ａ）で示される骨格と式（２ｂ）で示される骨格を
有するフェノール樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物は、
トリフェノールメタン型エポキシ樹脂とトリフェノール
メタン型フェノール樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物の
硬化物に比べて、弾性率が小さい特徴を有している。又
比較的吸湿量が抑えられ、リードフレーム等の金属類及
びシリコンチップとの密着性に優れる。本発明に用いら
れるフェノール樹脂は、例えばビス（メトキシメチル）
ベンゼンとベンズアルデヒドを酸触媒存在下で反応して
得られる、ランダム共重合体の樹脂である。具体的に
は、以下構造のものである。
と式（２ｂ）で示される骨格を有するフェノール樹脂
は、パラキシリレン結合を含むため、樹脂組成物の硬化
物は低弾性率を示し、一般式（１）のエポキシ樹脂と式
（２ａ）で示される骨格と式（２ｂ）で示される骨格を
有するフェノール樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物は、
トリフェノールメタン型エポキシ樹脂とトリフェノール
メタン型フェノール樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物の
硬化物に比べて、弾性率が小さい特徴を有している。又
比較的吸湿量が抑えられ、リードフレーム等の金属類及
びシリコンチップとの密着性に優れる。本発明に用いら
れるフェノール樹脂は、例えばビス（メトキシメチル）
ベンゼンとベンズアルデヒドを酸触媒存在下で反応して
得られる、ランダム共重合体の樹脂である。具体的に
は、以下構造のものである。
【化７】
【００１２】本発明のフェノール樹脂の特性を損なわな
い範囲で、他のフェノール樹脂と併用してもよいが、低
吸湿性や高密着性を最大限に引き出すためには、式（２
ａ）で示される骨格と式（２ｂ）で示される骨格を有す
るフェノール樹脂を全フェノール樹脂中に３０重量％以
上含むことが好ましく、特に５０重量％以上が好まし
い。３０重量％未満だと、低吸湿化や高密着性の向上と
いった式（２ａ）で示される骨格と式（２ｂ）で示され
る骨格を有するフェノール樹脂の特徴が得られないおそ
れがある。併用するフェノール樹脂としては、例えば、
フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹
脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、ナフト
ールアラルキル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂等が
挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。更
に半導体装置の長期信頼性の点から、不純物として含有
される塩素イオン、ナトリウムイオン、その他フリーの
イオンは極力少ないことが望ましい。全エポキシ樹脂の
エポキシ基数と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基
数との当量比は、０．５〜２．０が好ましく、この範囲
を外れると、エポキシ樹脂組成物の硬化性の低下、或い
は硬化物のＴｇの低下等のおそれがあるので好ましくな
い。
い範囲で、他のフェノール樹脂と併用してもよいが、低
吸湿性や高密着性を最大限に引き出すためには、式（２
ａ）で示される骨格と式（２ｂ）で示される骨格を有す
るフェノール樹脂を全フェノール樹脂中に３０重量％以
上含むことが好ましく、特に５０重量％以上が好まし
い。３０重量％未満だと、低吸湿化や高密着性の向上と
いった式（２ａ）で示される骨格と式（２ｂ）で示され
る骨格を有するフェノール樹脂の特徴が得られないおそ
れがある。併用するフェノール樹脂としては、例えば、
フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹
脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、ナフト
ールアラルキル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂等が
挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。更
に半導体装置の長期信頼性の点から、不純物として含有
される塩素イオン、ナトリウムイオン、その他フリーの
イオンは極力少ないことが望ましい。全エポキシ樹脂の
エポキシ基数と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基
数との当量比は、０．５〜２．０が好ましく、この範囲
を外れると、エポキシ樹脂組成物の硬化性の低下、或い
は硬化物のＴｇの低下等のおそれがあるので好ましくな
い。
【００１３】本発明で用いる硬化促進剤は、エポキシ基
とフェノール性水酸基の反応を促進するものであれば特
に限定はしないが、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
ケン及びその誘導体、トリフェニルホスフィン、メチル
ジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、テトラフ
ェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラ
フェニルホスホニウム・テトラ安息香酸ボレート、テト
ラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッド
ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフト
イルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テ
トラナフチルオキシボレート等のテトラ置換ホスホニウ
ム・テトラ置換ボレート等が挙げられ、これらは単独で
も混合して用いてもよい。
とフェノール性水酸基の反応を促進するものであれば特
に限定はしないが、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
ケン及びその誘導体、トリフェニルホスフィン、メチル
ジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、テトラフ
ェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラ
フェニルホスホニウム・テトラ安息香酸ボレート、テト
ラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッド
ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフト
イルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テ
トラナフチルオキシボレート等のテトラ置換ホスホニウ
ム・テトラ置換ボレート等が挙げられ、これらは単独で
も混合して用いてもよい。
【００１４】本発明で用いる無機充填材の種類について
は特に制限はなく、一般に封止材に用いられているもの
を使用することができる。例えば、溶融破砕シリカ、溶
融球状シリカ、結晶シリカ、２次凝集シリカ、アルミ
ナ、チタンホワイト、水酸化アルミニウム等が挙げら
れ、特に溶融球状シリカが好ましい。粒子の形状は限り
なく真球状であることが好ましく、又、粒子の大きさの
異なるものを混合することによって、充填量を多くでき
る。又、本発明の無機充填材の含有量としては、全エポ
キシ樹脂組成物中に８７〜９４重量％が好ましい。８４
重量％未満だと、低吸湿性が得られず耐半田ストレス性
が不十分となるおそれがあるので好ましくない。９４重
量％を越えると、流動性が低下し、成形時に充填不良等
が生じたり、高粘度化による半導体装置内の金線変形等
の不都合が生じるおそれがあるので好ましくない。
は特に制限はなく、一般に封止材に用いられているもの
を使用することができる。例えば、溶融破砕シリカ、溶
融球状シリカ、結晶シリカ、２次凝集シリカ、アルミ
ナ、チタンホワイト、水酸化アルミニウム等が挙げら
れ、特に溶融球状シリカが好ましい。粒子の形状は限り
なく真球状であることが好ましく、又、粒子の大きさの
異なるものを混合することによって、充填量を多くでき
る。又、本発明の無機充填材の含有量としては、全エポ
キシ樹脂組成物中に８７〜９４重量％が好ましい。８４
重量％未満だと、低吸湿性が得られず耐半田ストレス性
が不十分となるおそれがあるので好ましくない。９４重
量％を越えると、流動性が低下し、成形時に充填不良等
が生じたり、高粘度化による半導体装置内の金線変形等
の不都合が生じるおそれがあるので好ましくない。
【００１５】本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜
（Ｄ）成分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じ
てシランカップリング剤、カーボンブラック等の着色
剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤、及びポリ
シロキサン化合物、ゴム等の低応力剤、酸化防止剤等の
種々の添加剤を適宜配合しても差し支えない。本発明の
エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｄ）成分、及びその
他の添加剤等を、ミキサー等を用いて常温混合し、ロー
ル、押出機等の混練機で加熱混練し、冷却後粉砕して得
られる。本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体
素子等の電子部品を封止し、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。本発明のエポキシ樹脂組成物が
適用される半導体装置としては、ＱＦＰ、ＳＯＰ、ＴＳ
ＯＰ、ＢＧＡ、その他特に限定はしない。
（Ｄ）成分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じ
てシランカップリング剤、カーボンブラック等の着色
剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤、及びポリ
シロキサン化合物、ゴム等の低応力剤、酸化防止剤等の
種々の添加剤を適宜配合しても差し支えない。本発明の
エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｄ）成分、及びその
他の添加剤等を、ミキサー等を用いて常温混合し、ロー
ル、押出機等の混練機で加熱混練し、冷却後粉砕して得
られる。本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体
素子等の電子部品を封止し、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。本発明のエポキシ樹脂組成物が
適用される半導体装置としては、ＱＦＰ、ＳＯＰ、ＴＳ
ＯＰ、ＢＧＡ、その他特に限定はしない。
【００１６】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限
定されるものではない。配合単位は重量部とする。 実施例１ 式（３）で示されるエポキシ樹脂（融点９０℃、エポキシ当量２５５ｇ／ｅｑ 。 以下、エポキシ樹脂（Ｅ−１）という） ５．４３重量部 式（４）で示されるフェノール樹脂（軟化点７５℃、水酸基当量１６８ｇ／ｅｑ 。 以下、フェノール樹脂（Ｈ−１）という） ３．５７重量部 溶融球状シリカ（平均粒径１５μｍ） ８９．００重量部 １，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、ＤＢＵという ） ０．４０重量部 カーボンブラック ０．３０重量部 カルナバワックス ０．５０重量部 その他添加物 ０．８０重量部 を常温でミキサーを用いて混合した後、二軸ロールを用
いて混練し、冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得
た。得られたエポキシ樹脂組成物を以下の方法で評価し
た。結果を表１に示す。
説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限
定されるものではない。配合単位は重量部とする。 実施例１ 式（３）で示されるエポキシ樹脂（融点９０℃、エポキシ当量２５５ｇ／ｅｑ 。 以下、エポキシ樹脂（Ｅ−１）という） ５．４３重量部 式（４）で示されるフェノール樹脂（軟化点７５℃、水酸基当量１６８ｇ／ｅｑ 。 以下、フェノール樹脂（Ｈ−１）という） ３．５７重量部 溶融球状シリカ（平均粒径１５μｍ） ８９．００重量部 １，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、ＤＢＵという ） ０．４０重量部 カーボンブラック ０．３０重量部 カルナバワックス ０．５０重量部 その他添加物 ０．８０重量部 を常温でミキサーを用いて混合した後、二軸ロールを用
いて混練し、冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得
た。得られたエポキシ樹脂組成物を以下の方法で評価し
た。結果を表１に示す。
【００１７】評価方法 スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイ
ラルフロー測定用の金型を用い、金型温度１７５℃、注
入圧力７０ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間２分で測定した。単
位はｃｍ。 硬化トルク：キュラストメータ（（株）オリエンテック
・製、ＪＳＲキュラストメータＩＶＰＳ型）を用い、金
型温度１７５℃、加熱開始９０秒後のトルクを求めた。
キュラストメータにおけるトルクは硬化性のパラメータ
であり、数値の大きい方が硬化性が良好である。単位は
Ｎ・ｍ。 吸水率：トランスファー成形機を用いて、金型温度１７
５℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間２分で直径
５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形品を成形し、ポストキュア
ーとして１７５℃、８時間処理した後、得られた成形品
を３０℃、相対湿度６０％の環境下で６９６時間放置
し、吸湿前後の重量変化を測定して吸水率を求めた。単
位は重量％。 熱時強度、熱時弾性率：熱時曲げ強度、熱時曲げ弾性率
をＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて（２４０℃で）測定し
た。単位はいずれもＮ／ｍｍ2。 パッケージ反り量：トランスファー成形機を用いて、金
型温度１８０℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間
２分で２２５ｐＢＧＡ（基板は厚さ０．３６ｍｍ、ビス
マレイミド・トリアジン／ガラスクロス基板、パッケー
ジサイズは２４×２４ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、シリコ
ンチップはサイズ９×９ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ、チッ
プと回路基板のボンディングパッドとを２５μｍ径の金
線でボンディングしている。）を成形した。更にポスト
キュアとして１７５℃で８時間処理した。室温に冷却後
パッケージのゲートから対角線方向に、表面粗さ計を用
いて高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大きい値を
反り量とした。単位はμｍ。 基材密着性評価：トランスファー成形機を用いて、金型
温度１８０℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間２
分で成形品を成形した。この成形品をポストキュアとし
て１７５℃で８時間処理した後、引っ張り試験器にて成
形品部と基材部を治具で挟み、成形品部を固定し、雰囲
気温度２４０℃中で基材部を上方に引っ張り基材密着性
を測定した。対象となる基材は、４２合金フレーム及び
４２合金フレームの表面にポリメチルメタクリレート・
ソルダーレジスト（ＰＭＭＡという）を塗布したもの。
単位はＮ／ｍｍ2。 耐半田クラック性：トランスファー成形機を用いて、金
型温度１８０℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間
２分で２２５ｐＢＧＡ（基板は厚さ０．３６ｍｍ、ビス
マレイミド・トリアジン／ガラスクロス基板、パッケー
ジサイズは２４×２４ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、シリコ
ンチップはサイズ９×９ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ、チッ
プと回路基板のボンディングパッドとを２５μｍ径の金
線でボンディングしている。）を成形した。ポストキュ
アとして１７５℃で８時間処理したパッケージ８個を、
３０℃、相対湿度６０％で６９６時間処理した後、ＩＲ
リフロー処理（２４０℃）を行った。処理後の内部の剥
離、及びクラックの有無を超音波探傷機で観察し、不良
パッケージの個数を数えた。不良パッケージの個数がｎ
個であるとき、ｎ／８と表示する。
ラルフロー測定用の金型を用い、金型温度１７５℃、注
入圧力７０ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間２分で測定した。単
位はｃｍ。 硬化トルク：キュラストメータ（（株）オリエンテック
・製、ＪＳＲキュラストメータＩＶＰＳ型）を用い、金
型温度１７５℃、加熱開始９０秒後のトルクを求めた。
キュラストメータにおけるトルクは硬化性のパラメータ
であり、数値の大きい方が硬化性が良好である。単位は
Ｎ・ｍ。 吸水率：トランスファー成形機を用いて、金型温度１７
５℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間２分で直径
５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形品を成形し、ポストキュア
ーとして１７５℃、８時間処理した後、得られた成形品
を３０℃、相対湿度６０％の環境下で６９６時間放置
し、吸湿前後の重量変化を測定して吸水率を求めた。単
位は重量％。 熱時強度、熱時弾性率：熱時曲げ強度、熱時曲げ弾性率
をＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて（２４０℃で）測定し
た。単位はいずれもＮ／ｍｍ2。 パッケージ反り量：トランスファー成形機を用いて、金
型温度１８０℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間
２分で２２５ｐＢＧＡ（基板は厚さ０．３６ｍｍ、ビス
マレイミド・トリアジン／ガラスクロス基板、パッケー
ジサイズは２４×２４ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、シリコ
ンチップはサイズ９×９ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ、チッ
プと回路基板のボンディングパッドとを２５μｍ径の金
線でボンディングしている。）を成形した。更にポスト
キュアとして１７５℃で８時間処理した。室温に冷却後
パッケージのゲートから対角線方向に、表面粗さ計を用
いて高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大きい値を
反り量とした。単位はμｍ。 基材密着性評価：トランスファー成形機を用いて、金型
温度１８０℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間２
分で成形品を成形した。この成形品をポストキュアとし
て１７５℃で８時間処理した後、引っ張り試験器にて成
形品部と基材部を治具で挟み、成形品部を固定し、雰囲
気温度２４０℃中で基材部を上方に引っ張り基材密着性
を測定した。対象となる基材は、４２合金フレーム及び
４２合金フレームの表面にポリメチルメタクリレート・
ソルダーレジスト（ＰＭＭＡという）を塗布したもの。
単位はＮ／ｍｍ2。 耐半田クラック性：トランスファー成形機を用いて、金
型温度１８０℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間
２分で２２５ｐＢＧＡ（基板は厚さ０．３６ｍｍ、ビス
マレイミド・トリアジン／ガラスクロス基板、パッケー
ジサイズは２４×２４ｍｍ、厚さ１．１７ｍｍ、シリコ
ンチップはサイズ９×９ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ、チッ
プと回路基板のボンディングパッドとを２５μｍ径の金
線でボンディングしている。）を成形した。ポストキュ
アとして１７５℃で８時間処理したパッケージ８個を、
３０℃、相対湿度６０％で６９６時間処理した後、ＩＲ
リフロー処理（２４０℃）を行った。処理後の内部の剥
離、及びクラックの有無を超音波探傷機で観察し、不良
パッケージの個数を数えた。不良パッケージの個数がｎ
個であるとき、ｎ／８と表示する。
【００１８】実施例２、３、比較例１〜５ 表１の処方に従って配合し、実施例１と同様にしてエポ
キシ樹脂組成物を得、実施例１と同様にして評価した。
結果を表１に示す。実施例２、比較例４ではビフェニル
型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）・製、ＹＸ
−４０００Ｈ、エポキシ当量１９７。以下、エポキシ樹
脂（Ｅ−２）という）を用いた。比較例３ではパラキシ
リレン変性フェノール樹脂（三井化学（株）・製、ＸＬ
−２２５、水酸基当量１７５。以下、フェノール樹脂
（Ｈ−２）という）を用いた。比較例５ではトリフェノ
ールメタン型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）
・製、Ｅ１０３２Ｈ６０、エポキシ当量１７１。以下、
エポキシ樹脂（Ｅ−３）という）、トリフェノールメタ
ン型フェノール樹脂（明和化成（株）・製、ＭＥＨ７５
００、水酸基当量９７。以下、フェノール樹脂（Ｈ−
３）という）を用いた。
キシ樹脂組成物を得、実施例１と同様にして評価した。
結果を表１に示す。実施例２、比較例４ではビフェニル
型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）・製、ＹＸ
−４０００Ｈ、エポキシ当量１９７。以下、エポキシ樹
脂（Ｅ−２）という）を用いた。比較例３ではパラキシ
リレン変性フェノール樹脂（三井化学（株）・製、ＸＬ
−２２５、水酸基当量１７５。以下、フェノール樹脂
（Ｈ−２）という）を用いた。比較例５ではトリフェノ
ールメタン型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）
・製、Ｅ１０３２Ｈ６０、エポキシ当量１７１。以下、
エポキシ樹脂（Ｅ−３）という）、トリフェノールメタ
ン型フェノール樹脂（明和化成（株）・製、ＭＥＨ７５
００、水酸基当量９７。以下、フェノール樹脂（Ｈ−
３）という）を用いた。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は、成形
性、低弾性率、高密着性に優れた特性を有し、これを用
いて封止されたエリア実装型半導体装置は、成形後や半
田処理時の反りが小さく、耐半田クラック性に優れてい
る。
性、低弾性率、高密着性に優れた特性を有し、これを用
いて封止されたエリア実装型半導体装置は、成形後や半
田処理時の反りが小さく、耐半田クラック性に優れてい
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 Ｆターム(参考） 4J002 CC033 CD071 CD072 DE137 DE147 DJ017 EU136 EW146 EY016 FD017 FD143 FD156 GQ05 4J036 AC02 AD07 AE05 AE07 DC46 DD07 FA01 FB08 GA06 JA07 4M109 AA01 BA03 CA21 EA03 EB03 EB04 EB12 EC04 EC05 EC09 EC20
Claims (3)
- 【請求項１】 （Ａ）一般式（１）で示されるエポキシ
樹脂、（Ｂ）式（２ａ）で示される骨格と式（２ｂ）で
示される骨格を有するフェノール樹脂、（Ｃ）無機充填
材及び（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とし、無機充填材が
全エポキシ樹脂組成物中に８４〜９４重量％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。 【化１】 （Ｒ１は炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ２は水素又は炭
素数１〜４のアルキル基から選ばれる１種以上、Ｒ３は
炭素数１〜４のアルキル基で、互いに同一でも異なって
いてもよい。ａは０〜３の整数、ｂは０〜４の整数。ｎ
は平均値で、１〜３の正数） 【化２】 - 【請求項２】 一般式（１）で示されるエポキシ樹脂
が、式（３）で請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物。 【化３】 （ｎは平均値で、１〜３の正数） - 【請求項３】 基板の片面に半導体素子が搭載され、こ
の半導体素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみ
が請求項１又は２のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成
物によって封止されていることを特徴とするエリア実装
型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000344588A JP4765159B2 (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP2000344588A JP4765159B2 (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002146162A true JP2002146162A (ja) | 2002-05-22 |
| JP4765159B2 JP4765159B2 (ja) | 2011-09-07 |
Family
ID=18818759
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000344588A Expired - Fee Related JP4765159B2 (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4765159B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102558769A (zh) * | 2010-12-31 | 2012-07-11 | 第一毛织株式会社 | 用于封装半导体器件的环氧树脂组合物以及由该环氧树脂组合物封装的半导体器件 |
| KR101437141B1 (ko) * | 2010-12-31 | 2014-09-02 | 제일모직주식회사 | 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자 |
-
2000
- 2000-11-13 JP JP2000344588A patent/JP4765159B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102558769A (zh) * | 2010-12-31 | 2012-07-11 | 第一毛织株式会社 | 用于封装半导体器件的环氧树脂组合物以及由该环氧树脂组合物封装的半导体器件 |
| KR101437141B1 (ko) * | 2010-12-31 | 2014-09-02 | 제일모직주식회사 | 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자 |
| TWI473856B (zh) * | 2010-12-31 | 2015-02-21 | Cheil Ind Inc | 用於封裝半導體元件之環氧樹脂組合物及以該組合物封裝之半導體元件 |
| CN102558769B (zh) * | 2010-12-31 | 2015-11-25 | 第一毛织株式会社 | 用于封装半导体器件的环氧树脂组合物以及由该环氧树脂组合物封装的半导体器件 |
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| JP4765159B2 (ja) | 2011-09-07 |
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