JP2002194058A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JP2002194058A JP2002194058A JP2000389716A JP2000389716A JP2002194058A JP 2002194058 A JP2002194058 A JP 2002194058A JP 2000389716 A JP2000389716 A JP 2000389716A JP 2000389716 A JP2000389716 A JP 2000389716A JP 2002194058 A JP2002194058 A JP 2002194058A
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- JP
- Japan
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- epoxy resin
- resin composition
- dynamic viscosity
- semiconductor device
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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】 （修正有）
【課題】 半導体素子を成形封止してなる未充填、フロ
ーマーク、金線変形等の成形不具合のないエリア実装型
半導体装置を提供する。 【解決手段】 下記のエポキシ樹脂組成物を用いて、半
導体素子を封止して得られる半導体装置が、該エポキシ
樹脂組成物の硬化物層を２０〜２００μｍ有することを
特徴とするエリア実装型半導体装置。 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）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、全エポ
キシ樹脂組成物中に無機充填材を６５〜９５重量％含有
するエポキシ樹脂組成物において、１００〜１２０℃の
温度領域で、動的粘性率が最小となる部分でのせん断速
度０．０１〜１〔１／ｓ〕における動的粘性率が１．０
×１０4〔Ｐａ・ｓ〕以下で、該部分で、せん断速度
０．０１〔１／ｓ〕における動的粘性率と、せん断速度
１〔１／ｓ〕における動的粘性率の比が、１〜１０であ
る半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
ーマーク、金線変形等の成形不具合のないエリア実装型
半導体装置を提供する。 【解決手段】 下記のエポキシ樹脂組成物を用いて、半
導体素子を封止して得られる半導体装置が、該エポキシ
樹脂組成物の硬化物層を２０〜２００μｍ有することを
特徴とするエリア実装型半導体装置。 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）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、全エポ
キシ樹脂組成物中に無機充填材を６５〜９５重量％含有
するエポキシ樹脂組成物において、１００〜１２０℃の
温度領域で、動的粘性率が最小となる部分でのせん断速
度０．０１〜１〔１／ｓ〕における動的粘性率が１．０
×１０4〔Ｐａ・ｓ〕以下で、該部分で、せん断速度
０．０１〔１／ｓ〕における動的粘性率と、せん断速度
１〔１／ｓ〕における動的粘性率の比が、１〜１０であ
る半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂組成物が流れ
る流路が複雑で、充填される隙間が２０〜２００μｍの
成形金型により成形されたエリア実装型半導体装置に関
するものである。
る流路が複雑で、充填される隙間が２０〜２００μｍの
成形金型により成形されたエリア実装型半導体装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩを搭載した電子機器におい
て、情報処理量が膨大になり、高速動作が強く要求され
ている。これに伴いＬＳＩの必要端子数が急激に増えて
いる。半導体装置の外部端子を広いピッチで多数配置す
るには、半導体装置の下面を利用するのが有効であり、
この部分に半田バンプをマトリクス状に配置するエリア
実装型半導体装置としてＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ
Ａｌｌａｙ）がある。一方、携帯機器の小型化、薄型
化、軽量化が進んでおり、このため半導体素子にも低パ
ワー高機能化が求められおり、これらを包み込んだ半導
体装置にも小型化、薄型化、軽量化が要求され、その結
果として実用化されてきたのがＣＳＰ（ChipSize Packa
ge）である。
て、情報処理量が膨大になり、高速動作が強く要求され
ている。これに伴いＬＳＩの必要端子数が急激に増えて
いる。半導体装置の外部端子を広いピッチで多数配置す
るには、半導体装置の下面を利用するのが有効であり、
この部分に半田バンプをマトリクス状に配置するエリア
実装型半導体装置としてＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ
Ａｌｌａｙ）がある。一方、携帯機器の小型化、薄型
化、軽量化が進んでおり、このため半導体素子にも低パ
ワー高機能化が求められおり、これらを包み込んだ半導
体装置にも小型化、薄型化、軽量化が要求され、その結
果として実用化されてきたのがＣＳＰ（ChipSize Packa
ge）である。
【０００３】これは、基本的にはＢＧＡの端子ピッチを
低コストの民生実装が可能な範囲で縮小して、ほぼチッ
プサイズにまで半導体装置の外形を小さくしたものであ
る。しかし、現在半導体装置は大きな変革時期を迎えて
おり、コストパフォーマンスの追求からＣＳＰの構造も
多様化している。それに伴い半導体封止用樹脂組成物に
求められる要求も高まっている。半導体装置の小型化、
薄型化が進むにつれて、半導体素子を封止する際に金型
内を流れる樹脂組成物の流路は複雑化し、かつ２０〜２
００μｍという隙間に樹脂組成物を充填しなければなら
なくなってきている。更に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する
ことによる電気的接合信頼性が低下する問題や吸湿水分
の膨張等が原因となって半導体装置にクラックが発生す
るといった問題を防がなければならない。
低コストの民生実装が可能な範囲で縮小して、ほぼチッ
プサイズにまで半導体装置の外形を小さくしたものであ
る。しかし、現在半導体装置は大きな変革時期を迎えて
おり、コストパフォーマンスの追求からＣＳＰの構造も
多様化している。それに伴い半導体封止用樹脂組成物に
求められる要求も高まっている。半導体装置の小型化、
薄型化が進むにつれて、半導体素子を封止する際に金型
内を流れる樹脂組成物の流路は複雑化し、かつ２０〜２
００μｍという隙間に樹脂組成物を充填しなければなら
なくなってきている。更に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する
ことによる電気的接合信頼性が低下する問題や吸湿水分
の膨張等が原因となって半導体装置にクラックが発生す
るといった問題を防がなければならない。
【０００４】複雑な流路を有する金型では、成形時に幅
広い範囲のせん断速度で樹脂組成物が流動するため、１
００〜１２０℃の温度領域で、せん断速度０．０１〜１
〔１／ｓ〕内の高せん断速度Ａ〔１／ｓ〕側での動的粘
性率が小さくても、低せん断速度Ｂ〔１／ｓ〕側での動
的粘性率が大きければ、不規則な流動が生じ、それが未
充填、ボイド、フローマーク（帯状の模様全般を指す外
観不良）、金線変形等の成形不具合に繋がる。従ってあ
る特定のせん断速度における粘度を流動特性とすること
は、実成形の結果と粘度データとが一致しない主要因で
あった。
広い範囲のせん断速度で樹脂組成物が流動するため、１
００〜１２０℃の温度領域で、せん断速度０．０１〜１
〔１／ｓ〕内の高せん断速度Ａ〔１／ｓ〕側での動的粘
性率が小さくても、低せん断速度Ｂ〔１／ｓ〕側での動
的粘性率が大きければ、不規則な流動が生じ、それが未
充填、ボイド、フローマーク（帯状の模様全般を指す外
観不良）、金線変形等の成形不具合に繋がる。従ってあ
る特定のせん断速度における粘度を流動特性とすること
は、実成形の結果と粘度データとが一致しない主要因で
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、エポキシ樹
脂組成物の流れる流路が複雑で、充填される隙間が２０
〜２００μｍの成形金型により、特定の流動特性を有す
るエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止して得
られる、成形不具合のないエリア実装型半導体装置を提
供するものである。
脂組成物の流れる流路が複雑で、充填される隙間が２０
〜２００μｍの成形金型により、特定の流動特性を有す
るエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止して得
られる、成形不具合のない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） 下記
のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止して
得られる半導体装置が、前記エポキシ樹脂組成物の硬化
物層を２０〜２００μｍ有することを特徴とするエリア
実装型半導体装置、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）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、全エポキシ樹脂組成物中に無機充填材を６
５〜９５重量％含有するエポキシ樹脂組成物において、
１００〜１２０℃の温度領域で、測定を開始してから動
的粘性率が最小となる部分でのせん断速度０．０１〜１
〔１／ｓ〕における動的粘性率が１．０×１０4〔Ｐａ
・ｓ〕以下で、かつ測定を開始してから動的粘性率が最
小となる部分で、せん断速度０．０１〔１／ｓ〕におけ
る動的粘性率（η１）と、せん断速度１〔１／ｓ〕にお
ける動的粘性率（η２）の比が、η１／η２＝１〜１０
であるエポキシ樹脂組成物、である。
のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止して
得られる半導体装置が、前記エポキシ樹脂組成物の硬化
物層を２０〜２００μｍ有することを特徴とするエリア
実装型半導体装置、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）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、全エポキシ樹脂組成物中に無機充填材を６
５〜９５重量％含有するエポキシ樹脂組成物において、
１００〜１２０℃の温度領域で、測定を開始してから動
的粘性率が最小となる部分でのせん断速度０．０１〜１
〔１／ｓ〕における動的粘性率が１．０×１０4〔Ｐａ
・ｓ〕以下で、かつ測定を開始してから動的粘性率が最
小となる部分で、せん断速度０．０１〔１／ｓ〕におけ
る動的粘性率（η１）と、せん断速度１〔１／ｓ〕にお
ける動的粘性率（η２）の比が、η１／η２＝１〜１０
であるエポキシ樹脂組成物、である。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、半導体素子を封止する
際に金型内を流れる樹脂組成物の流路が複雑で、かつ２
０〜２００μｍという隙間にエポキシ樹脂組成物を充填
する必要がある場合に、未充填、ボイド、フローマー
ク、金線変形等の成形不具合の発生を抑制するための流
動特性を見出し、該流動特性を有するエポキシ樹脂組成
物を用いて、封止されたエリア実装型半導体装置であ
る。
際に金型内を流れる樹脂組成物の流路が複雑で、かつ２
０〜２００μｍという隙間にエポキシ樹脂組成物を充填
する必要がある場合に、未充填、ボイド、フローマー
ク、金線変形等の成形不具合の発生を抑制するための流
動特性を見出し、該流動特性を有するエポキシ樹脂組成
物を用いて、封止されたエリア実装型半導体装置であ
る。
【０００８】本発明で用いるエポキシ樹脂組成物の流動
特性としては、エポキシ樹脂、（Ｂ）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、全エポキシ樹脂組成物中に無機充填材を６５〜９５
重量％含有するエポキシ樹脂組成物において、１００〜
１２０℃の温度領域で、測定を開始してから動的粘性率
が最小となる部分でのせん断速度０．０１〜１〔１／
ｓ〕における動的粘性率が１．０×１０4〔Ｐａ・ｓ〕
以下で、かつ測定を開始してから動的粘性率が最小とな
る部分で、せん断速度０．０１〔１／ｓ〕における動的
粘性率（η１）と、せん断速度１〔１／ｓ〕における動
的粘性率（η２）の比が、η１／η２＝１〜１０のもの
である。
特性としては、エポキシ樹脂、（Ｂ）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、全エポキシ樹脂組成物中に無機充填材を６５〜９５
重量％含有するエポキシ樹脂組成物において、１００〜
１２０℃の温度領域で、測定を開始してから動的粘性率
が最小となる部分でのせん断速度０．０１〜１〔１／
ｓ〕における動的粘性率が１．０×１０4〔Ｐａ・ｓ〕
以下で、かつ測定を開始してから動的粘性率が最小とな
る部分で、せん断速度０．０１〔１／ｓ〕における動的
粘性率（η１）と、せん断速度１〔１／ｓ〕における動
的粘性率（η２）の比が、η１／η２＝１〜１０のもの
である。
【０００９】１００〜１２０℃の温度領域を選択してい
る理由は、１２０℃を越える温度で測定すると、エポキ
シ樹脂組成物の硬化の進行が速すぎため、せん断速度を
変化させる間に硬化度が変化し、正確な評価が困難とな
るためである。一方１００℃未満の温度で測定すると、
エポキシ樹脂組成物が溶融しにくいため、流動状態にお
ける流動特性の評価が困難となるためである。なおこの
温度領域でのせん断速度０．０１〜１〔１／ｓ〕は、成
形温度である１７５℃におけるせん断速度を１〜１００
〔１／ｓ〕とし、シフトファクターを用いて１００〜１
２０℃におけるせん断速度を求めたのが、このせん断速
度領域である（時間−温度換算則）。シフトファクター
は、あるせん断速度領域において異なる数水準の温度で
動的粘性率を測定し、マスターカーブを作成することに
より求める、といった一般的な手法を用いている。
る理由は、１２０℃を越える温度で測定すると、エポキ
シ樹脂組成物の硬化の進行が速すぎため、せん断速度を
変化させる間に硬化度が変化し、正確な評価が困難とな
るためである。一方１００℃未満の温度で測定すると、
エポキシ樹脂組成物が溶融しにくいため、流動状態にお
ける流動特性の評価が困難となるためである。なおこの
温度領域でのせん断速度０．０１〜１〔１／ｓ〕は、成
形温度である１７５℃におけるせん断速度を１〜１００
〔１／ｓ〕とし、シフトファクターを用いて１００〜１
２０℃におけるせん断速度を求めたのが、このせん断速
度領域である（時間−温度換算則）。シフトファクター
は、あるせん断速度領域において異なる数水準の温度で
動的粘性率を測定し、マスターカーブを作成することに
より求める、といった一般的な手法を用いている。
【００１０】エポキシ樹脂組成物の良好な流動性を得る
ためには、無機充填材の含有量を少なくすればよく、無
機充填材の含有量を少なくすればする程、動的粘性率は
小さくなり易く、かつせん断速度依存性（η１／η２）
も小さくなり易い。しかし無機充填材の含有量を少なく
すると、これを用いて得られた半導体装置を実装する回
路基板上に半田接合を行う２００℃以上の加熱工程を経
て冷却される際に、半導体装置の反りが発生することに
よる電気的接合信頼性が低下する問題や吸湿水分の膨張
等が原因となって、半導体装置にクラックが発生すると
いった問題を引き起こし易くなり、無機充填材の含有量
が６５重量％未満だと好ましくない。
ためには、無機充填材の含有量を少なくすればよく、無
機充填材の含有量を少なくすればする程、動的粘性率は
小さくなり易く、かつせん断速度依存性（η１／η２）
も小さくなり易い。しかし無機充填材の含有量を少なく
すると、これを用いて得られた半導体装置を実装する回
路基板上に半田接合を行う２００℃以上の加熱工程を経
て冷却される際に、半導体装置の反りが発生することに
よる電気的接合信頼性が低下する問題や吸湿水分の膨張
等が原因となって、半導体装置にクラックが発生すると
いった問題を引き起こし易くなり、無機充填材の含有量
が６５重量％未満だと好ましくない。
【００１１】一方良好な電気的接合信頼性や耐半田クラ
ック性を得るためには、無機充填材の含有量を多くする
ことが効果的だが、動的粘性率が上昇し易くなり、せん
断速度依存性（η１／η２）が大きくなり易い。１００
〜１２０℃の温度領域で、測定を開始してから動的粘性
率が最小となる部分でのせん断速度０．０１〜１〔１／
ｓ〕における動的粘性率が１．０×１０4〔Ｐａ・ｓ〕
を越えると、１７５℃付近で実成形した際に金線変形が
発生し易くなり好ましくない。この動的粘性率のせん断
速度依存性は、低せん断速度領域で依存し易く、η１／
η２が１０を越えると、低せん断速度領域での動的粘性
率の上昇が著しくなり好ましくない。エポキシ樹脂組成
物が流れる金型の流路が複雑で、かつ２０〜２００μｍ
という隙間にエポキシ樹脂組成物を充填する際には、低
動的粘性率が必要とされ、低せん断速度領域での動的粘
性率の著しい上昇は、未充填、ボイド、フローマーク、
金線変形等の成形不具合を引き起こしてしまう。
ック性を得るためには、無機充填材の含有量を多くする
ことが効果的だが、動的粘性率が上昇し易くなり、せん
断速度依存性（η１／η２）が大きくなり易い。１００
〜１２０℃の温度領域で、測定を開始してから動的粘性
率が最小となる部分でのせん断速度０．０１〜１〔１／
ｓ〕における動的粘性率が１．０×１０4〔Ｐａ・ｓ〕
を越えると、１７５℃付近で実成形した際に金線変形が
発生し易くなり好ましくない。この動的粘性率のせん断
速度依存性は、低せん断速度領域で依存し易く、η１／
η２が１０を越えると、低せん断速度領域での動的粘性
率の上昇が著しくなり好ましくない。エポキシ樹脂組成
物が流れる金型の流路が複雑で、かつ２０〜２００μｍ
という隙間にエポキシ樹脂組成物を充填する際には、低
動的粘性率が必要とされ、低せん断速度領域での動的粘
性率の著しい上昇は、未充填、ボイド、フローマーク、
金線変形等の成形不具合を引き起こしてしまう。
【００１２】本発明の流動特性を有するエポキシ樹脂組
成物で半導体素子を封止することにより、未充填、ボイ
ド、フローマーク、金線変形等の成形不具合の発生を抑
制することができ、更にエポキシ樹脂組成物の配合、そ
の製法の観点から成形性の良好な材料を開発する際に有
効な流動特性となり得るが無機充填材の含有量が９５重
量％を越えると、１００〜１２０℃の温度領域で、測定
を開始してから動的粘性率が最小となる部分でのせん断
速度０．０１〜１〔１／ｓ〕における動的粘性率を１．
０×１０4〔Ｐａ・ｓ〕以下、かつ測定を開始してから
動的粘性率が最小となる部分で、η１／η２＝１〜１０
とすることが困難となる。本発明での動的粘性率は、円
錐円板粘度計（レオメトリック社製・ＡＲＥＳ−２ＫＳ
ＴＤ）を用いて、１００〜１２０℃の温度領域で、歪振
幅１％の条件で角周波数を１〜１００ｒａｄ／ｓとして
測定したときの値である。
成物で半導体素子を封止することにより、未充填、ボイ
ド、フローマーク、金線変形等の成形不具合の発生を抑
制することができ、更にエポキシ樹脂組成物の配合、そ
の製法の観点から成形性の良好な材料を開発する際に有
効な流動特性となり得るが無機充填材の含有量が９５重
量％を越えると、１００〜１２０℃の温度領域で、測定
を開始してから動的粘性率が最小となる部分でのせん断
速度０．０１〜１〔１／ｓ〕における動的粘性率を１．
０×１０4〔Ｐａ・ｓ〕以下、かつ測定を開始してから
動的粘性率が最小となる部分で、η１／η２＝１〜１０
とすることが困難となる。本発明での動的粘性率は、円
錐円板粘度計（レオメトリック社製・ＡＲＥＳ−２ＫＳ
ＴＤ）を用いて、１００〜１２０℃の温度領域で、歪振
幅１％の条件で角周波数を１〜１００ｒａｄ／ｓとして
測定したときの値である。
【００１３】本発明で用いるエポキシ樹脂、フェノール
樹脂、無機充填材及び硬化促進剤については、特に限定
しないが、エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹
脂、スチルベン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック
型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂、ナフト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、テルペン変性フェノー
ル型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂等が
挙げられるが、これらに限定されるものではない。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、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン
変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、テル
ペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン化合物
等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
樹脂、無機充填材及び硬化促進剤については、特に限定
しないが、エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹
脂、スチルベン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック
型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂、ナフト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、テルペン変性フェノー
ル型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂等が
挙げられるが、これらに限定されるものではない。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、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン
変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、テル
ペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン化合物
等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】無機充填材としては、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。球状シリカの形
状としては、流動性改善のために限りなく真球状であ
り、かつ粒度分布がブロードであることが好ましい。こ
の無機充填材の含有量としては、成形性（充填性、ボイ
ド、フローマーク、金線変形等）、電気的接合信頼性及
び耐半田クラック性のバランスから、全エポキシ樹脂組
成物中に６５〜９５重量％が好ましい。６５重量％未満
だと、成形性は良好だが、十分な電気的接合信頼性や耐
半田クラック性が得られず、９５重量％を越えると成形
性（充填性、ボイド、フローマーク、金線変形等）に問
題が生じるので好ましくない。なお無機充填材は、予め
十分に混合しておくことが好ましい。硬化促進剤として
は、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、ベンジルジメチ
ルアミン、２−メチルイミダゾール等を単独でも混合し
て用いてもよい。
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。球状シリカの形
状としては、流動性改善のために限りなく真球状であ
り、かつ粒度分布がブロードであることが好ましい。こ
の無機充填材の含有量としては、成形性（充填性、ボイ
ド、フローマーク、金線変形等）、電気的接合信頼性及
び耐半田クラック性のバランスから、全エポキシ樹脂組
成物中に６５〜９５重量％が好ましい。６５重量％未満
だと、成形性は良好だが、十分な電気的接合信頼性や耐
半田クラック性が得られず、９５重量％を越えると成形
性（充填性、ボイド、フローマーク、金線変形等）に問
題が生じるので好ましくない。なお無機充填材は、予め
十分に混合しておくことが好ましい。硬化促進剤として
は、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、ベンジルジメチ
ルアミン、２−メチルイミダゾール等を単独でも混合し
て用いてもよい。
【００１５】本発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、
（Ａ）〜（Ｄ）成分の他、必要に応じて臭素化エポキシ
樹脂、酸化アンチモン等の難燃剤、酸化ビスマス水和物
等の無機イオン交換体、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン等のカップリング剤、カーボンブラッ
ク、ベンガラ等の着色剤、シリコーンオイル、シリコー
ンゴム等の低応力成分、天然ワックス、合成ワックス、
高級脂肪酸及びその金属塩類もしくはパラフィン等の離
型剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合してもよ
い。更に必要に応じて無機充填材をカップリング剤やエ
ポキシ樹脂あるいはフェノール樹脂で予め処理して用い
ても良く、処理の方法としては、溶剤を用いて混合した
後に溶媒を除去する方法や直接無機充填材に添加し、混
合機を用いて処理する方法等がある。
（Ａ）〜（Ｄ）成分の他、必要に応じて臭素化エポキシ
樹脂、酸化アンチモン等の難燃剤、酸化ビスマス水和物
等の無機イオン交換体、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン等のカップリング剤、カーボンブラッ
ク、ベンガラ等の着色剤、シリコーンオイル、シリコー
ンゴム等の低応力成分、天然ワックス、合成ワックス、
高級脂肪酸及びその金属塩類もしくはパラフィン等の離
型剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合してもよ
い。更に必要に応じて無機充填材をカップリング剤やエ
ポキシ樹脂あるいはフェノール樹脂で予め処理して用い
ても良く、処理の方法としては、溶剤を用いて混合した
後に溶媒を除去する方法や直接無機充填材に添加し、混
合機を用いて処理する方法等がある。
【００１６】本発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、
（Ａ）〜（Ｄ）成分、その他の添加剤等をミキサーを用
いて常温混合し、ロール、ニーダー等の押出機等の混練
機で溶融混練し、冷却後粉砕して得られる。本発明の流
動特性を有するエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素
子を封止し、エリア実装型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成形方法で硬化成形すれ
ばよい。本発明でのエリア実装型半導体装置としては、
ＢＧＡ、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ Ｐ
ａｃｋａｇｅ）、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔｐａｃｋ
Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）等が挙げられ
る。
（Ａ）〜（Ｄ）成分、その他の添加剤等をミキサーを用
いて常温混合し、ロール、ニーダー等の押出機等の混練
機で溶融混練し、冷却後粉砕して得られる。本発明の流
動特性を有するエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素
子を封止し、エリア実装型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成形方法で硬化成形すれ
ばよい。本発明でのエリア実装型半導体装置としては、
ＢＧＡ、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ Ｐ
ａｃｋａｇｅ）、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔｐａｃｋ
Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）等が挙げられ
る。
【００１７】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を説明する
が、これらの実施例に限定されるものではない。 実施例１ 溶融球状シリカ（平均粒径１５μｍ、比表面積２．２ｍ2／ｇ） ７０．００重量部 オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬（株）製・ＥＯＣＮ１ ０２０−５５、軟化点５５℃、エポキシ当量１９５） １３．１７重量部 フェノールアラルキル樹脂１（三井化学（株）製・ＸＬ−２２５、軟化点７１ ℃、水酸基当量 １７４） １１．９３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 ） ２．００重量部 臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ０．５０重量部 三酸化アンチモン １．００重量部 γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン ０．２０重量部 カルナバワックス ０．４０重量部 カーボンブラック ０．３０重量部 を、常温においてミキサーで混合し、７０〜１２０℃で
２本ロールにより混練し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂
組成物を得た（樹脂組成物の製法Ａ）。得られたエポキ
シ樹脂組成物を以下の方法で評価した。
が、これらの実施例に限定されるものではない。 実施例１ 溶融球状シリカ（平均粒径１５μｍ、比表面積２．２ｍ2／ｇ） ７０．００重量部 オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬（株）製・ＥＯＣＮ１ ０２０−５５、軟化点５５℃、エポキシ当量１９５） １３．１７重量部 フェノールアラルキル樹脂１（三井化学（株）製・ＸＬ−２２５、軟化点７１ ℃、水酸基当量 １７４） １１．９３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 ） ２．００重量部 臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ０．５０重量部 三酸化アンチモン １．００重量部 γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン ０．２０重量部 カルナバワックス ０．４０重量部 カーボンブラック ０．３０重量部 を、常温においてミキサーで混合し、７０〜１２０℃で
２本ロールにより混練し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂
組成物を得た（樹脂組成物の製法Ａ）。得られたエポキ
シ樹脂組成物を以下の方法で評価した。
【００１８】動的粘性率：円錐円板粘度計（レオメトリ
ック社製・ＡＲＥＳ−２ＫＳＴＤ）を用いて、温度１１
０℃、歪振幅１％の条件で、角周波数１〔ｒａｄ／ｓ〕
と角周波数１００〔ｒａｄ／ｓ〕で動的粘性率（η）を
測定した。なお表１、表２に記載したせん断速度０．０
１〔１／ｓ〕でのη１、せん断速度１〔１／ｓ〕でのη
２の数値は、試料セット後２００秒経過した時の動的粘
性率を示す。単位はＰａ・ｓ。 吸湿率：トランスファー成形機を用いて、金型温度１７
５℃、注入圧力７ＭＰａ、硬化時間１２０秒で直径５０
ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形品を成形し、１７５℃、８時間
で後硬化し、得られた成形品を８５℃、相対湿度６０％
の環境下で１６８時間放置し、重量変化を測定して吸水
率を求めた。単位は重量％。 耐半田クラック性、反り及び成形性：トランスファー成
形機を用いて、金型温度１８０℃、注入圧力２ＭＰａ、
硬化時間１２０秒で８０ｐＣＳＰを成形し、１７５℃、
８時間で後硬化した。これを室温に冷却後、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）。ここで使用した８０ｐＣＳＰのパッケ
ージサイズは、１０．０ｍｍ×１７．０ｍｍで、厚さ
０．５０ｍｍ。基板は厚さ０．１５ｍｍのビスマレイミ
ド・トリアジン／ガラスクロス基板、シリコンチップサ
イズは９．０ｍｍ×１６．０ｍｍで厚さ０．３０ｍｍ、
チップと回路基板のボンディングパッド（パッケージ中
央を長辺方向に配列）とを２５μｍ径の金線でボンディ
ングしており、封止するエリア（ボンディング部分）は
１．０ｍｍ×１７．０ｍｍである。なおこの部分を封止
する時の成形金型と基材との隙間（エポキシ樹脂組成物
の硬化物層の厚み）は０．０５ｍｍである。ここで得ら
れたパッケージの内８個を、６０℃、相対湿度６０％で
１２０時間処理した後、ＩＲリフロー処理（２４０℃）
を行った水準（以下、Ｌ２Ａとする）と、３０℃、相対
湿度６０％で１９２時間処理した後、ＩＲリフロー処理
（２４０℃）を行った水準（以下、Ｌ３とする）の２水
準で耐半田クラック性を評価した。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。
ック社製・ＡＲＥＳ−２ＫＳＴＤ）を用いて、温度１１
０℃、歪振幅１％の条件で、角周波数１〔ｒａｄ／ｓ〕
と角周波数１００〔ｒａｄ／ｓ〕で動的粘性率（η）を
測定した。なお表１、表２に記載したせん断速度０．０
１〔１／ｓ〕でのη１、せん断速度１〔１／ｓ〕でのη
２の数値は、試料セット後２００秒経過した時の動的粘
性率を示す。単位はＰａ・ｓ。 吸湿率：トランスファー成形機を用いて、金型温度１７
５℃、注入圧力７ＭＰａ、硬化時間１２０秒で直径５０
ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形品を成形し、１７５℃、８時間
で後硬化し、得られた成形品を８５℃、相対湿度６０％
の環境下で１６８時間放置し、重量変化を測定して吸水
率を求めた。単位は重量％。 耐半田クラック性、反り及び成形性：トランスファー成
形機を用いて、金型温度１８０℃、注入圧力２ＭＰａ、
硬化時間１２０秒で８０ｐＣＳＰを成形し、１７５℃、
８時間で後硬化した。これを室温に冷却後、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）。ここで使用した８０ｐＣＳＰのパッケ
ージサイズは、１０．０ｍｍ×１７．０ｍｍで、厚さ
０．５０ｍｍ。基板は厚さ０．１５ｍｍのビスマレイミ
ド・トリアジン／ガラスクロス基板、シリコンチップサ
イズは９．０ｍｍ×１６．０ｍｍで厚さ０．３０ｍｍ、
チップと回路基板のボンディングパッド（パッケージ中
央を長辺方向に配列）とを２５μｍ径の金線でボンディ
ングしており、封止するエリア（ボンディング部分）は
１．０ｍｍ×１７．０ｍｍである。なおこの部分を封止
する時の成形金型と基材との隙間（エポキシ樹脂組成物
の硬化物層の厚み）は０．０５ｍｍである。ここで得ら
れたパッケージの内８個を、６０℃、相対湿度６０％で
１２０時間処理した後、ＩＲリフロー処理（２４０℃）
を行った水準（以下、Ｌ２Ａとする）と、３０℃、相対
湿度６０％で１９２時間処理した後、ＩＲリフロー処理
（２４０℃）を行った水準（以下、Ｌ３とする）の２水
準で耐半田クラック性を評価した。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。
【００１９】実施例 ２〜８、比較例 １〜４ 表１、表２の配合、樹脂組成物の製法に従って製造し、
実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得、同様に
評価した。これらの評価結果を表１、表２に示す。実施
例１以外で用いた樹脂及び樹脂組成物の製法を以下に示
す。 ビフェニル型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）
製・ ＹＸ−４０００Ｋ 、融点１０８℃、エポキシ当量
１８５） フェノールアラルキル樹脂２（三井化学（株）製・ＸＬ
−２２５、軟化点７９℃、水酸基当量１７４）
実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得、同様に
評価した。これらの評価結果を表１、表２に示す。実施
例１以外で用いた樹脂及び樹脂組成物の製法を以下に示
す。 ビフェニル型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）
製・ ＹＸ−４０００Ｋ 、融点１０８℃、エポキシ当量
１８５） フェノールアラルキル樹脂２（三井化学（株）製・ＸＬ
−２２５、軟化点７９℃、水酸基当量１７４）
【００２０】樹脂組成物の製法Ｂ：溶融球状シリカ、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、その他の成分を常温にお
いてミキサーで混合し、バレルを水で冷却した同方向二
軸押出機を用いて混練した。同方向二軸押出機から吐出
された混練物の温度は１０５℃であった。冷却後粉砕し
て、エポキシ樹脂組成物を得た。 樹脂組成物の製法Ｃ：エポキシ樹脂組成物に配合する溶
融球状シリカの全量をミキサーで攪拌しながら、γ−グ
リシジルプロピルトリメトキシシランを０．２重量部滴
下して加えた。そのまま攪拌を１５分間継続した後、７
０℃で２時間加熱し、処理シリカを得た。この処理シリ
カとエポキシ樹脂、フェノール樹脂、その他の成分を常
温においてミキサーで混合し、バレルを水で冷却した同
方向二軸押出機を用いて混練した。同方向二軸押出機か
ら吐出された混練物の温度は１０５℃であった。冷却後
粉砕して、エポキシ樹脂組成物を得た。
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、その他の成分を常温にお
いてミキサーで混合し、バレルを水で冷却した同方向二
軸押出機を用いて混練した。同方向二軸押出機から吐出
された混練物の温度は１０５℃であった。冷却後粉砕し
て、エポキシ樹脂組成物を得た。 樹脂組成物の製法Ｃ：エポキシ樹脂組成物に配合する溶
融球状シリカの全量をミキサーで攪拌しながら、γ−グ
リシジルプロピルトリメトキシシランを０．２重量部滴
下して加えた。そのまま攪拌を１５分間継続した後、７
０℃で２時間加熱し、処理シリカを得た。この処理シリ
カとエポキシ樹脂、フェノール樹脂、その他の成分を常
温においてミキサーで混合し、バレルを水で冷却した同
方向二軸押出機を用いて混練した。同方向二軸押出機か
ら吐出された混練物の温度は１０５℃であった。冷却後
粉砕して、エポキシ樹脂組成物を得た。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【発明の効果】本発明に従うと、エポキシ樹脂組成物の
流れる流路が複雑で、充填される隙間が２０〜２００μ
ｍの成形金型で、特定の流動特性を有するエポキシ樹脂
組成物を用いて半導体素子を成形封止してなるエリア実
装型半導体装置で、未充填、ボイド、フローマーク、金
線変形等の成形不具合のない半導体装置を得ることがで
きる。
流れる流路が複雑で、充填される隙間が２０〜２００μ
ｍの成形金型で、特定の流動特性を有するエポキシ樹脂
組成物を用いて半導体素子を成形封止してなるエリア実
装型半導体装置で、未充填、ボイド、フローマーク、金
線変形等の成形不具合のない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 CC05X CC07X CC27X CD00W CD05W CD06W CD07W DE136 DE146 DJ016 EN027 EU117 EU137 EW017 FA086 FD016 FD14X FD157 GJ02 4J036 AC02 AC05 AD08 AD10 AE07 AF06 AF08 AF15 AF16 DC05 DC06 DC40 DC46 DD07 FA03 FA05 FB07 JA07 4M109 AA01 CA21 EA02 EB13 EC20
Claims (1)
- 【請求項１】 下記のエポキシ樹脂組成物を用いて、半
導体素子を封止して得られる半導体装置が、前記エポキ
シ樹脂組成物の硬化物層を２０〜２００μｍ有すること
を特徴とするエリア実装型半導体装置。 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）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、全エポ
キシ樹脂組成物中に無機充填材を６５〜９５重量％含有
するエポキシ樹脂組成物において、１００〜１２０℃の
温度領域で、測定を開始してから動的粘性率が最小とな
る部分のせん断速度０．０１〜１〔１／ｓ〕における動
的粘性率が１．０×１０4〔Ｐａ・ｓ〕以下で、かつ測
定を開始してから動的粘性率が最小となる部分で、せん
断速度０．０１〔１／ｓ〕における動的粘性率（η１）
と、せん断速度１〔１／ｓ〕における動的粘性率（η
２）の比が、η１／η２＝１〜１０であるエポキシ樹脂
組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000389716A JP2002194058A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000389716A JP2002194058A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002194058A true JP2002194058A (ja) | 2002-07-10 |
Family
ID=18856209
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000389716A Pending JP2002194058A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 半導体装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002194058A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003040979A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2012033885A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-02-16 | Murata Mfg Co Ltd | 電子部品モジュールの製造方法 |
| JP2012074613A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| WO2019198158A1 (ja) * | 2018-04-10 | 2019-10-17 | 日立化成株式会社 | エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂硬化物及び複合材料 |
| WO2019198703A1 (ja) * | 2018-04-10 | 2019-10-17 | 日立化成株式会社 | エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂硬化物及び複合材料 |
Citations (6)
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| JPH09255812A (ja) * | 1996-03-21 | 1997-09-30 | Toray Ind Inc | 樹脂組成物 |
| JPH1192629A (ja) * | 1997-09-18 | 1999-04-06 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2000003982A (ja) * | 1998-06-16 | 2000-01-07 | Nippon Chem Ind Co Ltd | 液状封止材用溶融球状シリカ及び液状封止樹脂組成物 |
| JP2000103840A (ja) * | 1998-09-25 | 2000-04-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 封止用樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2000281878A (ja) * | 1999-03-30 | 2000-10-10 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
-
2000
- 2000-12-22 JP JP2000389716A patent/JP2002194058A/ja active Pending
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| JPWO2019198703A1 (ja) * | 2018-04-10 | 2020-07-30 | 日立化成株式会社 | エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂硬化物及び複合材料 |
| US11352562B2 (en) | 2018-04-10 | 2022-06-07 | Showa Denko Materials Co., Ltd. | Epoxy resin, epoxy resin composition, epoxy resin cured product and composite material |
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