JP2002317029A - エポキシ樹脂成形材料の製造方法及び半導体装置 - Google Patents
エポキシ樹脂成形材料の製造方法及び半導体装置Info
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- JP2002317029A JP2002317029A JP2001122243A JP2001122243A JP2002317029A JP 2002317029 A JP2002317029 A JP 2002317029A JP 2001122243 A JP2001122243 A JP 2001122243A JP 2001122243 A JP2001122243 A JP 2001122243A JP 2002317029 A JP2002317029 A JP 2002317029A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流動性、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成形材料を提供すること。 【解決手段】（Ａ）融点７０〜１５０℃の結晶性エポキ
シ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）無機充填材、
（Ｄ）離型剤及び（Ｅ）硬化促進剤を必須成分とし、か
つ（Ｄ）離型剤の少なくとも１種以上の融点が、（Ａ）
融点７０〜１５０℃の結晶性エポキシ樹脂の融点よりも
１５〜４５℃低い特性を有するエポキシ樹脂成形材料
を、混練機で加熱混練することを特徴とする半導体封止
用エポキシ成形材料の製造方法。。
た半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を提供すること。 【解決手段】（Ａ）融点７０〜１５０℃の結晶性エポキ
シ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）無機充填材、
（Ｄ）離型剤及び（Ｅ）硬化促進剤を必須成分とし、か
つ（Ｄ）離型剤の少なくとも１種以上の融点が、（Ａ）
融点７０〜１５０℃の結晶性エポキシ樹脂の融点よりも
１５〜４５℃低い特性を有するエポキシ樹脂成形材料
を、混練機で加熱混練することを特徴とする半導体封止
用エポキシ成形材料の製造方法。。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動性、成形性及
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
エポキシ樹脂成形材料の製造方法及び半導体装置に関す
るものである。
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
エポキシ樹脂成形材料の製造方法及び半導体装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子の封止方法
としてエポキシ樹脂成形材料のトランスファー成形が低
コスト、大量生産に適した方法として採用されており、
信頼性の点でもエポキシ樹脂や硬化剤であるフェノール
樹脂の改良により特性の向上が図られてきた。しかし、
近年の電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場動向
において、半導体の高集積化も年々進み、又半導体装置
の表面実装化が増加する中で、半導体封止用エポキシ樹
脂成形材料への要求はますます厳しいものとなってきて
いる。このため、従来からのエポキシ樹脂成形材料では
解決できない問題点もでてきている。その最大の問題点
は、表面実装の採用により、半導体装置が半田浸漬或い
は半田リフロー工程で急激に２００℃以上の高温にさら
され、吸湿した水分が爆発的に気化する際の応力によ
り、半導体装置にクラックが発生したり、半導体素子、
リードフレーム、インナーリード上の各種メッキされた
各接合部分或いはＬｅａｄ Ｏｎ Ｃｈｉｐ構造の半導
体装置では、ポリイミドテープ接着剤等と樹脂成形材料
の硬化物との各界面で、剥離が生じ信頼性が著しく低下
する現象である。
としてエポキシ樹脂成形材料のトランスファー成形が低
コスト、大量生産に適した方法として採用されており、
信頼性の点でもエポキシ樹脂や硬化剤であるフェノール
樹脂の改良により特性の向上が図られてきた。しかし、
近年の電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場動向
において、半導体の高集積化も年々進み、又半導体装置
の表面実装化が増加する中で、半導体封止用エポキシ樹
脂成形材料への要求はますます厳しいものとなってきて
いる。このため、従来からのエポキシ樹脂成形材料では
解決できない問題点もでてきている。その最大の問題点
は、表面実装の採用により、半導体装置が半田浸漬或い
は半田リフロー工程で急激に２００℃以上の高温にさら
され、吸湿した水分が爆発的に気化する際の応力によ
り、半導体装置にクラックが発生したり、半導体素子、
リードフレーム、インナーリード上の各種メッキされた
各接合部分或いはＬｅａｄ Ｏｎ Ｃｈｉｐ構造の半導
体装置では、ポリイミドテープ接着剤等と樹脂成形材料
の硬化物との各界面で、剥離が生じ信頼性が著しく低下
する現象である。
【０００３】更に近年半導体装置の薄型化に伴い、半導
体装置中に占めるエポキシ樹脂成形材料の硬化物の厚み
が一段と薄くなってきており、例えば６４Ｍ、２５６Ｍ
ＤＲＡＭ用の半導体装置は、１ｍｍ厚のＴＳＯＰが主流
となりつつあり、耐半田クラック性の要求はますます強
くなっている。又これら薄型半導体装置には、成形時の
充填性が良好で、金線変形が少なく、半導体素子やリー
ドフレームの変形（半導体素子のシフトやダイパッドシ
フトと呼ぶ）がないエポキシ樹脂成形材料が要求され、
そのためエポキシ樹脂成形材料は成形時の流動性に優れ
ることが必要である。半田リフロー処理による信頼性の
低下の改良と成形時の流動性向上を両立するために、エ
ポキシ樹脂成形材料中の溶融シリカ粉末の充填量を増加
させることで低吸湿化、高強度化、低熱膨張化を達成し
耐半田クラック性を向上させると共に、低溶融粘度の樹
脂を使用して、成形時低粘度で高流動性を維持させる手
法が提案されている。この手法におけるエポキシ樹脂と
しては、特に常温では固体で、溶融時は粘度が極端に低
下する結晶性のエポキシ樹脂があり、特にその代表的な
例としてビフェニル型エポキシ樹脂が広く使用され始め
ている。
体装置中に占めるエポキシ樹脂成形材料の硬化物の厚み
が一段と薄くなってきており、例えば６４Ｍ、２５６Ｍ
ＤＲＡＭ用の半導体装置は、１ｍｍ厚のＴＳＯＰが主流
となりつつあり、耐半田クラック性の要求はますます強
くなっている。又これら薄型半導体装置には、成形時の
充填性が良好で、金線変形が少なく、半導体素子やリー
ドフレームの変形（半導体素子のシフトやダイパッドシ
フトと呼ぶ）がないエポキシ樹脂成形材料が要求され、
そのためエポキシ樹脂成形材料は成形時の流動性に優れ
ることが必要である。半田リフロー処理による信頼性の
低下の改良と成形時の流動性向上を両立するために、エ
ポキシ樹脂成形材料中の溶融シリカ粉末の充填量を増加
させることで低吸湿化、高強度化、低熱膨張化を達成し
耐半田クラック性を向上させると共に、低溶融粘度の樹
脂を使用して、成形時低粘度で高流動性を維持させる手
法が提案されている。この手法におけるエポキシ樹脂と
しては、特に常温では固体で、溶融時は粘度が極端に低
下する結晶性のエポキシ樹脂があり、特にその代表的な
例としてビフェニル型エポキシ樹脂が広く使用され始め
ている。
【０００４】半導体封止用エポキシ樹脂成形材料は、一
般的にエポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機充填材、硬
化促進剤及びその他の添加剤等をミキサーを用いて常温
混合し、二軸混練機等の混練機で溶融混練し、冷却後粉
砕する方法等で得られる。結晶性エポキシ樹脂を用いる
場合、混練機での溶融混練時に結晶性エポキシ樹脂の融
点以上で混練しないとエポキシ樹脂が十分に溶融せず均
一分散しないので、この溶融混合物を用いた樹脂成形材
料の成形品は不均一となり、強度が各部分によって異な
るために半導体装置の特性が低下してしまう。しかし、
溶融混練時にこの溶融混合物の温度が高いと、混練機内
で硬化反応が進行してしまい、流動性の低下、成形時の
未充填の原因となるゲル化物の発生等を招く恐れがあ
る。
般的にエポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機充填材、硬
化促進剤及びその他の添加剤等をミキサーを用いて常温
混合し、二軸混練機等の混練機で溶融混練し、冷却後粉
砕する方法等で得られる。結晶性エポキシ樹脂を用いる
場合、混練機での溶融混練時に結晶性エポキシ樹脂の融
点以上で混練しないとエポキシ樹脂が十分に溶融せず均
一分散しないので、この溶融混合物を用いた樹脂成形材
料の成形品は不均一となり、強度が各部分によって異な
るために半導体装置の特性が低下してしまう。しかし、
溶融混練時にこの溶融混合物の温度が高いと、混練機内
で硬化反応が進行してしまい、流動性の低下、成形時の
未充填の原因となるゲル化物の発生等を招く恐れがあ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、流動性、成
形性、耐半田クラック性に優れた特性を有する半導体封
止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法及び半導体装置を
提供するものである。
形性、耐半田クラック性に優れた特性を有する半導体封
止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法及び半導体装置を
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）
融点７０〜１５０℃の結晶性エポキシ樹脂、（Ｂ）フェ
ノール樹脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）離型剤及び
（Ｅ）硬化促進剤を必須成分とし、かつ（Ｄ）離型剤の
少なくとも１種以上の融点が、（Ａ）融点７０〜１５０
℃の結晶性エポキシ樹脂の融点よりも１５〜４５℃低い
特性を有するエポキシ樹脂成形材料を、混練機で加熱混
練することを特徴とする半導体封止用エポキシ成形材料
の製造方法、（２）融点が７０〜１５０℃の結晶性エポ
キシ樹脂が、一般式（１）、一般式（２）又は一般式
（３）から選ばれる１種以上である第（１）項記載の半
導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法、
融点７０〜１５０℃の結晶性エポキシ樹脂、（Ｂ）フェ
ノール樹脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）離型剤及び
（Ｅ）硬化促進剤を必須成分とし、かつ（Ｄ）離型剤の
少なくとも１種以上の融点が、（Ａ）融点７０〜１５０
℃の結晶性エポキシ樹脂の融点よりも１５〜４５℃低い
特性を有するエポキシ樹脂成形材料を、混練機で加熱混
練することを特徴とする半導体封止用エポキシ成形材料
の製造方法、（２）融点が７０〜１５０℃の結晶性エポ
キシ樹脂が、一般式（１）、一般式（２）又は一般式
（３）から選ばれる１種以上である第（１）項記載の半
導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法、
【０００７】
【化４】 （式中のＲ1は炭素数１〜６のアルキル基を表し、それ
らは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｍは０
〜４の整数。）
らは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｍは０
〜４の整数。）
【０００８】
【化５】 （式中のＲ2は炭素数１〜６のアルキル基を表し、それ
らは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｍは０
〜４の整数。Ｒ3は水素原子、炭素数１〜６のアルキル
基を表し、それらは互いに同一であっても異なっていて
もよい。）
らは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｍは０
〜４の整数。Ｒ3は水素原子、炭素数１〜６のアルキル
基を表し、それらは互いに同一であっても異なっていて
もよい。）
【０００９】
【化６】 （式中のＲ4は水素原子、炭素数１〜６のアルキル基か
ら選択される原子又は基を表し、それらは互いに同一で
あっても異なっていてもよい。Ｒ5は炭素数１〜６のア
ルキル基を表し、それらは互いに同一であっても異なっ
ていてもよい。ｍは０〜４の整数。）
ら選択される原子又は基を表し、それらは互いに同一で
あっても異なっていてもよい。Ｒ5は炭素数１〜６のア
ルキル基を表し、それらは互いに同一であっても異なっ
ていてもよい。ｍは０〜４の整数。）
【００１０】（３）結晶性エポキシ樹脂が、４，４’−
ジヒドロキシビフェニル、４，４’−ジヒドロキシ−
３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニル、４，
４’−メチレンビス（２，６−ジメチルフェノール）、
或いは４，４’−（１−メチルエチリデン）ビス（２，
６−ジメチルフェノール）、４，４’−ビス（２，３−
ヒドロキシプロピルオキシ）−２，２’−ジメチル−
５，５’−ジターシャリブチルジフェニルスルフィド、
又は５−ターシャリブチル−４，４’−ジヒドロキシ−
２，３’，５’−トリメチルスチルベン、３−ターシャ
リブチル−４，４’−ジヒドロキシ−３’，５，５’−
トリメチルスチルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，
３’，５，５’−テトラメチルスチルベン、４，４’−
ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−６，
６’−ジメチルスチルベン、もしくは４，４’−ジヒド
ロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−５，５’−ジ
メチルスチルベンのグリシジルエーテル化物である第
（１）項又は（２）項記載の半導体封止用エポキシ樹脂
成形材料の製造方法、（４）第（１）項、（２）項又は
（３）項記載のエポキシ樹脂成形材料を用いて半導体素
子を封止してなることを特徴とする半導体装置、であ
る。
ジヒドロキシビフェニル、４，４’−ジヒドロキシ−
３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニル、４，
４’−メチレンビス（２，６−ジメチルフェノール）、
或いは４，４’−（１−メチルエチリデン）ビス（２，
６−ジメチルフェノール）、４，４’−ビス（２，３−
ヒドロキシプロピルオキシ）−２，２’−ジメチル−
５，５’−ジターシャリブチルジフェニルスルフィド、
又は５−ターシャリブチル−４，４’−ジヒドロキシ−
２，３’，５’−トリメチルスチルベン、３−ターシャ
リブチル−４，４’−ジヒドロキシ−３’，５，５’−
トリメチルスチルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，
３’，５，５’−テトラメチルスチルベン、４，４’−
ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−６，
６’−ジメチルスチルベン、もしくは４，４’−ジヒド
ロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−５，５’−ジ
メチルスチルベンのグリシジルエーテル化物である第
（１）項又は（２）項記載の半導体封止用エポキシ樹脂
成形材料の製造方法、（４）第（１）項、（２）項又は
（３）項記載のエポキシ樹脂成形材料を用いて半導体素
子を封止してなることを特徴とする半導体装置、であ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に用いられる結晶性エポキ
シ樹脂としては種々の構造のものがあるが、融点として
は、７０〜１５０℃が好ましい。７０℃未満だと得られ
たエポキシ樹脂成形材料にべたつき等が発生し作業性が
悪化するので好ましくない。１５０℃を越えると、成形
材料の製造時に樹脂が十分に溶融せず均一分散しないの
で、この溶融混合物を用いた成形材料の成形品は不均一
となり、強度が各部分によって異なるために半導体装置
の特性が低下するので好ましくない。結晶性エポキシ樹
脂の融点は、示差走査熱量計（セイコー電子工業（株）
製、ＤＳＣ２２０）を用いて常温から昇温速度５℃／分
で昇温した結晶融解の吸熱ピークの頂点の温度を示す。
これらの条件を満たす結晶性エポキシ樹脂としては、一
般式（１）のビフェニル型エポキシ樹脂、一般式（２）
のビスフェノール型エポキシ樹脂、一般式（３）のスチ
ルベン型エポキシ樹脂が好ましい。
シ樹脂としては種々の構造のものがあるが、融点として
は、７０〜１５０℃が好ましい。７０℃未満だと得られ
たエポキシ樹脂成形材料にべたつき等が発生し作業性が
悪化するので好ましくない。１５０℃を越えると、成形
材料の製造時に樹脂が十分に溶融せず均一分散しないの
で、この溶融混合物を用いた成形材料の成形品は不均一
となり、強度が各部分によって異なるために半導体装置
の特性が低下するので好ましくない。結晶性エポキシ樹
脂の融点は、示差走査熱量計（セイコー電子工業（株）
製、ＤＳＣ２２０）を用いて常温から昇温速度５℃／分
で昇温した結晶融解の吸熱ピークの頂点の温度を示す。
これらの条件を満たす結晶性エポキシ樹脂としては、一
般式（１）のビフェニル型エポキシ樹脂、一般式（２）
のビスフェノール型エポキシ樹脂、一般式（３）のスチ
ルベン型エポキシ樹脂が好ましい。
【００１２】
【化７】 （式中のＲ1は炭素数１〜６のアルキル基を表し、それ
らは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｍは０
〜４の整数。）
らは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｍは０
〜４の整数。）
【００１３】
【化８】 （式中のＲ2は炭素数１〜６のアルキル基を表し、それ
らは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｍは０
〜４の整数。Ｒ3は水素原子、炭素数１〜６のアルキル
基を表し、それらは互いに同一であっても異なっていて
もよい。）
らは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｍは０
〜４の整数。Ｒ3は水素原子、炭素数１〜６のアルキル
基を表し、それらは互いに同一であっても異なっていて
もよい。）
【００１４】
【化９】 （式中のＲ4は水素原子、炭素数１〜６のアルキル基か
ら選択される原子又は基を表し、それらは互いに同一で
あっても異なっていてもよい。Ｒ5は炭素数１〜６のア
ルキル基を表し、それらは互いに同一であっても異なっ
ていてもよい。ｍは０〜４の整数。）
ら選択される原子又は基を表し、それらは互いに同一で
あっても異なっていてもよい。Ｒ5は炭素数１〜６のア
ルキル基を表し、それらは互いに同一であっても異なっ
ていてもよい。ｍは０〜４の整数。）
【００１５】一般式（１）のビフェニル型エポキシ樹脂
としては、例えば４，４’−ジヒドロキシビフェニル、
４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，５’−テトラ
メチルビフェニル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’
−ジターシャリブチル−６，６’−ジメチルビフェニ
ル、２，２’−ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャリ
ブチル−６，６’−ジメチルビフェニル、４，４’−ジ
ヒドロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−５，５’
−ジメチルビフェニル、又は４，４’−ジヒドロキシ−
３，３’，５，５’−テトラターシャリブチルビフェニ
ル等（置換位置の異なる異性体を含む）のグリシジルエ
ーテル化物等が挙げられ、これらは単独でも混合して用
いてもよい。
としては、例えば４，４’−ジヒドロキシビフェニル、
４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，５’−テトラ
メチルビフェニル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’
−ジターシャリブチル−６，６’−ジメチルビフェニ
ル、２，２’−ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャリ
ブチル−６，６’−ジメチルビフェニル、４，４’−ジ
ヒドロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−５，５’
−ジメチルビフェニル、又は４，４’−ジヒドロキシ−
３，３’，５，５’−テトラターシャリブチルビフェニ
ル等（置換位置の異なる異性体を含む）のグリシジルエ
ーテル化物等が挙げられ、これらは単独でも混合して用
いてもよい。
【００１６】一般式（２）のビスフェノール型エポキシ
樹脂としては、例えば４，４’−メチレンビス（２，６
−ジメチルフェノール）、４，４’−（１−メチルエチ
リデン）ビス（２−メチルフェノール）、４，４’−メ
チレンビス（２−メチルフェノール）、４，４’−メチ
レンビス（２，３，６−トリメチルフェノール）、４，
４’−エチリデンビス（２，６−ジメチルフェノー
ル）、４，４’−（１−メチルエチリデン）ビス（２，
６−ジメチルフェノール）、４，４’−（１−メチルエ
チリデン）ビス［２−（１−メチルエチル）フェノー
ル］、又は４，４’−ビス（２，３−ヒドロキシプロピ
ルオキシ）−２，２’−ジメチル−５，５’−ジターシ
ャリブチルジフェニルスルフィド等のグリシジルエーテ
ル化物等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いて
もよい。
樹脂としては、例えば４，４’−メチレンビス（２，６
−ジメチルフェノール）、４，４’−（１−メチルエチ
リデン）ビス（２−メチルフェノール）、４，４’−メ
チレンビス（２−メチルフェノール）、４，４’−メチ
レンビス（２，３，６−トリメチルフェノール）、４，
４’−エチリデンビス（２，６−ジメチルフェノー
ル）、４，４’−（１−メチルエチリデン）ビス（２，
６−ジメチルフェノール）、４，４’−（１−メチルエ
チリデン）ビス［２−（１−メチルエチル）フェノー
ル］、又は４，４’−ビス（２，３−ヒドロキシプロピ
ルオキシ）−２，２’−ジメチル−５，５’−ジターシ
ャリブチルジフェニルスルフィド等のグリシジルエーテ
ル化物等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いて
もよい。
【００１７】一般式（３）のスチルベン型エポキシ樹脂
としては、例えば３−ターシャリブチル−４，４’−ジ
ヒドロキシ−５，３’−ジメチルスチルベン、３−ター
シャリブチル−４，４’−ジヒドロキシ−３’，６−ジ
メチルスチルベン、５−ターシャリブチル−４，４’−
ジヒドロキシ−２，３’，５’−トリメチルスチルベ
ン、３−ターシャリブチル−２，４’−ジヒドロキシ−
３’，５’，６−トリメチルスチルベン、３−ターシャ
リブチル−４，４’−ジヒドロキシ−３’，５’，６−
トリメチルスチルベン、３−ターシャリブチル−４，
４’−ジヒドロキシ−３’，５，５’−トリメチルスチ
ルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチル
スチルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，
５’−テトラメチルスチルベン、４，４’−ジヒドロキ
シ−３，３’−ジターシャリブチルスチルベン、４，
４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−
６，６’−ジメチルスチルベン、２，２’−ジヒドロキ
シ−３，３’−ジターシャリブチル−６，６’−ジメチ
ルスチルベン、２，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジ
ターシャリブチル−６，６’−ジメチルスチルベン、
２，２’−ジヒドロキシ−３，３’，５，５’−テトラ
メチルスチルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’
−ジターシャリブチル−５，５’−ジメチルスチルベ
ン、又は４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，５’
−テトラターシャリブチルスチルベン等（置換位置の異
なる異性体を含む）のグリシジルエーテル化物等が挙げ
られ、これらは単独でも混合して用いてもよい。
としては、例えば３−ターシャリブチル−４，４’−ジ
ヒドロキシ−５，３’−ジメチルスチルベン、３−ター
シャリブチル−４，４’−ジヒドロキシ−３’，６−ジ
メチルスチルベン、５−ターシャリブチル−４，４’−
ジヒドロキシ−２，３’，５’−トリメチルスチルベ
ン、３−ターシャリブチル−２，４’−ジヒドロキシ−
３’，５’，６−トリメチルスチルベン、３−ターシャ
リブチル−４，４’−ジヒドロキシ−３’，５’，６−
トリメチルスチルベン、３−ターシャリブチル−４，
４’−ジヒドロキシ−３’，５，５’−トリメチルスチ
ルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチル
スチルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，
５’−テトラメチルスチルベン、４，４’−ジヒドロキ
シ−３，３’−ジターシャリブチルスチルベン、４，
４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−
６，６’−ジメチルスチルベン、２，２’−ジヒドロキ
シ−３，３’−ジターシャリブチル−６，６’−ジメチ
ルスチルベン、２，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジ
ターシャリブチル−６，６’−ジメチルスチルベン、
２，２’−ジヒドロキシ−３，３’，５，５’−テトラ
メチルスチルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’
−ジターシャリブチル−５，５’−ジメチルスチルベ
ン、又は４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，５’
−テトラターシャリブチルスチルベン等（置換位置の異
なる異性体を含む）のグリシジルエーテル化物等が挙げ
られ、これらは単独でも混合して用いてもよい。
【００１８】本発明に用いられる結晶性エポキシ樹脂の
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。併用できるエポキシ樹脂としては、１分子内に２
個以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポ
リマー全般を指し、例えばオルソ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変性フェノール型エポキシ樹
脂、ナフトール型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン
型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型（フェニレン
骨格又はジフェニレン骨格を有する）エポキシ樹脂等挙
げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。
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。併用できるエポキシ樹脂としては、１分子内に２
個以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポ
リマー全般を指し、例えばオルソ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変性フェノール型エポキシ樹
脂、ナフトール型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン
型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型（フェニレン
骨格又はジフェニレン骨格を有する）エポキシ樹脂等挙
げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。
【００１９】本発明に用いられるフェノール樹脂として
は、１分子内に２個以上のフェノール性水酸基を有する
モノマー、オリゴマー及びポリマー全般を指し、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（フ
ェニレン骨格又はジフェニレン骨格を有する）樹脂、ナ
フトールアラルキル（フェニレン骨格又はジフェニレン
骨格を有する）樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、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は、分子量、軟化点、水酸
基当量等に特に限定しないが、軟化点１１０℃以下の比
較的低粘度のフェノール樹脂が好ましい。軟化点が１１
０℃を越えるとエポキシ樹脂の低粘度化の効果が薄れる
ので好ましくない。
は、１分子内に２個以上のフェノール性水酸基を有する
モノマー、オリゴマー及びポリマー全般を指し、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（フ
ェニレン骨格又はジフェニレン骨格を有する）樹脂、ナ
フトールアラルキル（フェニレン骨格又はジフェニレン
骨格を有する）樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、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は、分子量、軟化点、水酸
基当量等に特に限定しないが、軟化点１１０℃以下の比
較的低粘度のフェノール樹脂が好ましい。軟化点が１１
０℃を越えるとエポキシ樹脂の低粘度化の効果が薄れる
ので好ましくない。
【００２０】本発明に用いられる無機充填材について
は、特に限定されないが、一般に封止材料に用いられて
いる無機充填材を使用することができる。例えば溶融破
砕シリカ粉末、溶融球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、
２次凝集シリカ粉末、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粉末
が好ましい。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り
充填量を多くすることができる。本発明に用いられる無
機充填材の配合量としては、全エポキシ樹脂成形材料中
に７５〜９３重量％が好ましい。７５重量％未満だと成
形された半導体装置の吸湿量が増大し、半田リフロー処
理温度での強度が低下してしまうため、半田リフロー処
理時に半導体装置にクラックが発生し易くなり好ましく
ない。一方９３重量％を越えると、成形材料の成形時の
流動性が低下し、未充填や半導体素子のチップシフト、
ダイパッドシフトが発生し易くなり好ましくない。
は、特に限定されないが、一般に封止材料に用いられて
いる無機充填材を使用することができる。例えば溶融破
砕シリカ粉末、溶融球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、
２次凝集シリカ粉末、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粉末
が好ましい。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り
充填量を多くすることができる。本発明に用いられる無
機充填材の配合量としては、全エポキシ樹脂成形材料中
に７５〜９３重量％が好ましい。７５重量％未満だと成
形された半導体装置の吸湿量が増大し、半田リフロー処
理温度での強度が低下してしまうため、半田リフロー処
理時に半導体装置にクラックが発生し易くなり好ましく
ない。一方９３重量％を越えると、成形材料の成形時の
流動性が低下し、未充填や半導体素子のチップシフト、
ダイパッドシフトが発生し易くなり好ましくない。
【００２１】本発明に用いられる離型剤としては、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、若しくはパラフィン等を指し、融点が前記結晶性エ
ポキシ樹脂の融点よりも１５℃〜４５℃低いものが好ま
しい。本発明に用いられる離型剤は結晶性エポキシ樹脂
と相溶することにより、結晶性エポキシ樹脂の融点を降
下させるため、混練機での加熱溶融混練時に結晶性エポ
キシ樹脂本来の融点よりも低い温度で混練しても結晶性
エポキシ樹脂を十分に溶融させ均一分散させることが可
能となり、混練機内での硬化反応の進行による流動性の
低下、成形時における未充填の原因となるゲル化物の発
生、成形品が不均一となり各部分の強度が異なることに
より発生する耐半田クラック性の低下等を防ぐことがで
きる。１５℃未満だと離型剤と結晶性エポキシ樹脂が十
分に相溶せず、又相溶による融点降下の効果が小さいの
で好ましくない。一方４５℃を越えると得られたエポキ
シ樹脂成形材料にべたつき等が発生し作業性が悪化する
ので好ましくない。本発明での離型剤の融点の測定法
は、結晶性エポキシ樹脂と同じ示差走査熱量計を用いて
行う。本発明のエポキシ樹脂成形材料を製造するのに用
いる混練機は、混練時に発熱溶融させる機構を有する一
般的な混練機であればよいが、例えば一軸式混練機、同
方向回転二軸式混練機、異方向回転二軸式混練機等の容
器固定型の水平軸形式の混練機が挙げられる。
ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸及びその金属塩
類、若しくはパラフィン等を指し、融点が前記結晶性エ
ポキシ樹脂の融点よりも１５℃〜４５℃低いものが好ま
しい。本発明に用いられる離型剤は結晶性エポキシ樹脂
と相溶することにより、結晶性エポキシ樹脂の融点を降
下させるため、混練機での加熱溶融混練時に結晶性エポ
キシ樹脂本来の融点よりも低い温度で混練しても結晶性
エポキシ樹脂を十分に溶融させ均一分散させることが可
能となり、混練機内での硬化反応の進行による流動性の
低下、成形時における未充填の原因となるゲル化物の発
生、成形品が不均一となり各部分の強度が異なることに
より発生する耐半田クラック性の低下等を防ぐことがで
きる。１５℃未満だと離型剤と結晶性エポキシ樹脂が十
分に相溶せず、又相溶による融点降下の効果が小さいの
で好ましくない。一方４５℃を越えると得られたエポキ
シ樹脂成形材料にべたつき等が発生し作業性が悪化する
ので好ましくない。本発明での離型剤の融点の測定法
は、結晶性エポキシ樹脂と同じ示差走査熱量計を用いて
行う。本発明のエポキシ樹脂成形材料を製造するのに用
いる混練機は、混練時に発熱溶融させる機構を有する一
般的な混練機であればよいが、例えば一軸式混練機、同
方向回転二軸式混練機、異方向回転二軸式混練機等の容
器固定型の水平軸形式の混練機が挙げられる。
【００２２】本発明で用いられる硬化促進剤は、前記エ
ポキシ樹脂とフェノール樹脂との架橋反応を促進するも
のであればよく、例えば１，８−ジアザビシクロ（５，
４，０）ウンデセン−７等のアミジン系化合物、トリフ
ェニルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム・テ
トラフェニルボレート塩等の有機リン系化合物、２−メ
チルイミダゾール等のイミダゾール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。これらの硬化
促進剤は単独でも混合して用いてよい。
ポキシ樹脂とフェノール樹脂との架橋反応を促進するも
のであればよく、例えば１，８−ジアザビシクロ（５，
４，０）ウンデセン−７等のアミジン系化合物、トリフ
ェニルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム・テ
トラフェニルボレート塩等の有機リン系化合物、２−メ
チルイミダゾール等のイミダゾール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。これらの硬化
促進剤は単独でも混合して用いてよい。
【００２３】本発明のエポキシ樹脂成形材料は、（Ａ）
〜（Ｅ）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、リン化合物等の難燃剤、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剤、酸化防止剤等の各種添加剤を
配合することができる。本発明のエポキシ樹脂成形材料
は、（Ａ）〜（Ｅ）成分及びその他の添加剤等をミキサ
ーを用いて常温混合し、二軸式混練機等の混練機で溶融
混練し、冷却後粉砕する一般的な方法で得られる。本発
明のエポキシ樹脂成形材料を用いて、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成形硬化すればよい。
〜（Ｅ）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、リン化合物等の難燃剤、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剤、酸化防止剤等の各種添加剤を
配合することができる。本発明のエポキシ樹脂成形材料
は、（Ａ）〜（Ｅ）成分及びその他の添加剤等をミキサ
ーを用いて常温混合し、二軸式混練機等の混練機で溶融
混練し、冷却後粉砕する一般的な方法で得られる。本発
明のエポキシ樹脂成形材料を用いて、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成形硬化すればよい。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。配合割合は重量部とす
る。 実施例１ ４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，５’−テト ラメチルビフェニルを主成分とするエポキシ樹脂（エポキシ当量１９１、融点１ ０５℃）（以下、エポキシ樹脂Ａという） ９．４重量部 フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０５、軟化点８３℃）５．１重量部 溶融球状シリカ粉末 ８４．０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 ） ０．２重量部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン ０．５重量部 カーボンブラック ０．３重量部 モンタン酸エチレングリコールエステル（融点８３℃） ０．５重量部 各成分をミキサーを用いて常温で混合した後、二軸混練
機にて吐出口における溶融混合物の温度が９５℃になる
ように加熱混練を行い、冷却後粉砕して、成形材料を得
た。得られた成形材料を以下の方法で評価した。結果を
表１に示す。
れらに限定されるものではない。配合割合は重量部とす
る。 実施例１ ４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，５’−テト ラメチルビフェニルを主成分とするエポキシ樹脂（エポキシ当量１９１、融点１ ０５℃）（以下、エポキシ樹脂Ａという） ９．４重量部 フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０５、軟化点８３℃）５．１重量部 溶融球状シリカ粉末 ８４．０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 ） ０．２重量部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン ０．５重量部 カーボンブラック ０．３重量部 モンタン酸エチレングリコールエステル（融点８３℃） ０．５重量部 各成分をミキサーを用いて常温で混合した後、二軸混練
機にて吐出口における溶融混合物の温度が９５℃になる
ように加熱混練を行い、冷却後粉砕して、成形材料を得
た。得られた成形材料を以下の方法で評価した。結果を
表１に示す。
【００２５】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て、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。 アセトン不溶分：加熱混練して得られた成形材料約１０
０ｇ前後を精秤し、容器にアセトン３００ｇを精秤して
共に２０分間混合した後、アセトンに不溶でかつ粒度が
７０メッシュ以上のゲル化物の比率を求め、％で表示し
た。 未充填発生率：１００ピンＴＱＦＰ（パッケージサイズ
は１４×１４ｍｍ、厚み１．４ｍｍ、シリコンチップサ
イズは８．０×８．０ｍｍ、リードフレームはＣｕ製）
を金型温度１７５℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ2、硬化
時間１分にて５０ショット連続でトランスファー成形
し、ゲート詰まりによるパッケージ未充填が発生した比
率を求め、％で表示した。 耐半田クラック性：１００ピンＴＱＦＰ（パッケージサ
イズは１４×１４ｍｍ、厚み１．４ｍｍ、シリコンチッ
プサイズは８．０×８．０ｍｍ、リードフレームはＣｕ
製）を金型温度１７５℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ2、
硬化時間１分でトランスファー成形し、１７５℃、８時
間で後硬化させた。得られた半導体パッケージを８５
℃、相対湿度８５％の環境下で１６８時間放置し、その
後２４０℃の半田槽に１０秒間浸漬した。顕微鏡でパッ
ケージを観察し、外部クラック［（クラック発生パッケ
ージ数）／（全パッケージ数）×１００］を％で表示し
た。又チップと成形材料の硬化物との剥離面積の割合を
超音波探傷装置を用いて測定し、剥離率［（剥離面積）
／（チップ面積）×１００］として、５個のパッケージ
の平均値を求め、％で表示した。
ラルフロー測定用の金型を用いて、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。 アセトン不溶分：加熱混練して得られた成形材料約１０
０ｇ前後を精秤し、容器にアセトン３００ｇを精秤して
共に２０分間混合した後、アセトンに不溶でかつ粒度が
７０メッシュ以上のゲル化物の比率を求め、％で表示し
た。 未充填発生率：１００ピンＴＱＦＰ（パッケージサイズ
は１４×１４ｍｍ、厚み１．４ｍｍ、シリコンチップサ
イズは８．０×８．０ｍｍ、リードフレームはＣｕ製）
を金型温度１７５℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ2、硬化
時間１分にて５０ショット連続でトランスファー成形
し、ゲート詰まりによるパッケージ未充填が発生した比
率を求め、％で表示した。 耐半田クラック性：１００ピンＴＱＦＰ（パッケージサ
イズは１４×１４ｍｍ、厚み１．４ｍｍ、シリコンチッ
プサイズは８．０×８．０ｍｍ、リードフレームはＣｕ
製）を金型温度１７５℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ2、
硬化時間１分でトランスファー成形し、１７５℃、８時
間で後硬化させた。得られた半導体パッケージを８５
℃、相対湿度８５％の環境下で１６８時間放置し、その
後２４０℃の半田槽に１０秒間浸漬した。顕微鏡でパッ
ケージを観察し、外部クラック［（クラック発生パッケ
ージ数）／（全パッケージ数）×１００］を％で表示し
た。又チップと成形材料の硬化物との剥離面積の割合を
超音波探傷装置を用いて測定し、剥離率［（剥離面積）
／（チップ面積）×１００］として、５個のパッケージ
の平均値を求め、％で表示した。
【００２６】実施例２〜５、比較例１〜６ 表１、表２に示す割合で各成分を配合し、実施例１と同
様に表１、表２に示す温度で二軸混練機にて溶融混練を
行い成形材料を得て、実施例１と同様にして評価した。
結果を表１、表２に示す。なお、実施例２〜５、比較例
１〜６で用いたエポキシ樹脂、フェノール樹脂、離型剤
の詳細を以下に示す。実施例４に用いた結晶性エポキシ
樹脂は、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキ
シ）−３，３’，５，５’−テトラメチルスチルベンを
主成分とする樹脂６０重量％と４，４’−ビス（２，３
−エポキシプロポキシ）−５−ターシャリブチル−２，
３’，５’−トリメチルスチルベンを主成分とする樹脂
４０重量％との混合物である（エポキシ当量２０９、融
点１２０℃、以下エポキシ樹脂Ｂという）。 フェノールアラルキル樹脂（水酸基当量１７４、軟化点
７５℃） モンタン酸トリグリセリド（融点８１℃） 酸化ポリエチレンＡ（融点９７℃） 酸化ポリエチレンＢ（融点１１６℃）
様に表１、表２に示す温度で二軸混練機にて溶融混練を
行い成形材料を得て、実施例１と同様にして評価した。
結果を表１、表２に示す。なお、実施例２〜５、比較例
１〜６で用いたエポキシ樹脂、フェノール樹脂、離型剤
の詳細を以下に示す。実施例４に用いた結晶性エポキシ
樹脂は、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキ
シ）−３，３’，５，５’−テトラメチルスチルベンを
主成分とする樹脂６０重量％と４，４’−ビス（２，３
−エポキシプロポキシ）−５−ターシャリブチル−２，
３’，５’−トリメチルスチルベンを主成分とする樹脂
４０重量％との混合物である（エポキシ当量２０９、融
点１２０℃、以下エポキシ樹脂Ｂという）。 フェノールアラルキル樹脂（水酸基当量１７４、軟化点
７５℃） モンタン酸トリグリセリド（融点８１℃） 酸化ポリエチレンＡ（融点９７℃） 酸化ポリエチレンＢ（融点１１６℃）
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【発明の効果】本発明の製造方法に従うと、流動性、成
形性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂成形材料が得ら
れ、これを用いた半導体装置は耐半田クラック性に優れ
る。
形性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂成形材料が得ら
れ、これを用いた半導体装置は耐半田クラック性に優れ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 AE03Y AE05Y CC03X CC04X CD04W CD05W CD17W DE136 DE146 DJ016 EF057 EG017 EU118 EU138 EW148 EW178 EY018 FD016 FD090 FD130 FD158 FD16Y FD167 GQ00 GQ01 GQ05 4J036 AC01 AC07 AC11 AC21 AD01 AD08 DC41 DC46 DD07 FA01 FA02 FA05 FA10 FB07 FB20 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA03 EB03 EB04 EB09 EB12
Claims (4)
- 【請求項１】（Ａ）融点７０〜１５０℃の結晶性エポキ
シ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）無機充填材、
（Ｄ）離型剤及び（Ｅ）硬化促進剤を必須成分とし、か
つ（Ｄ）離型剤の少なくとも１種以上の融点が、（Ａ）
融点７０〜１５０℃の結晶性エポキシ樹脂の融点よりも
１５〜４５℃低い特性を有するエポキシ樹脂成形材料
を、混練機で加熱混練することを特徴とする半導体封止
用エポキシ成形材料の製造方法。 - 【請求項２】 融点が７０〜１５０℃の結晶性エポキシ
樹脂が、一般式（１）、一般式（２）又は一般式（３）
から選ばれる１種以上である請求項１記載の半導体封止
用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。 【化１】 （式中のＲ1は炭素数１〜６のアルキル基を表し、それ
らは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｍは０
〜４の整数。） 【化２】 （式中のＲ2は炭素数１〜６のアルキル基を表し、それ
らは互いに同一であっても異なっていてもよい。ｍは０
〜４の整数。Ｒ3は水素原子、炭素数１〜６のアルキル
基を表し、それらは互いに同一であっても異なっていて
もよい。） 【化３】 （式中のＲ4は水素原子、炭素数１〜６のアルキル基か
ら選択される原子又は基を表し、それらは互いに同一で
あっても異なっていてもよい。Ｒ5は炭素数１〜６のア
ルキル基を表し、それらは互いに同一であっても異なっ
ていてもよい。ｍは０〜４の整数。） - 【請求項３】 結晶性エポキシ樹脂が、４，４’−ジヒ
ドロキシビフェニル、４，４’−ジヒドロキシ−３，
３’，５，５’−テトラメチルビフェニル、４，４’−
メチレンビス（２，６−ジメチルフェノール）、或いは
４，４’−（１−メチルエチリデン）ビス（２，６−ジ
メチルフェノール）、４，４’−ビス（２，３−ヒドロ
キシプロピルオキシ）−２，２’−ジメチル−５，５’
−ジターシャリブチルジフェニルスルフィド、又は５−
ターシャリブチル−４，４’−ジヒドロキシ−２，
３’，５’−トリメチルスチルベン、３−ターシャリブ
チル−４，４’−ジヒドロキシ−３’，５，５’−トリ
メチルスチルベン、４，４’−ジヒドロキシ−３，
３’，５，５’−テトラメチルスチルベン、４，４’−
ジヒドロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−６，
６’−ジメチルスチルベン、もしくは４，４’−ジヒド
ロキシ−３，３’−ジターシャリブチル−５，５’−ジ
メチルスチルベンのグリシジルエーテル化物である請求
項１又は２記載の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の
製造方法。 - 【請求項４】 請求項１、２又は３記載のエポキシ樹脂
成形材料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。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001122243A JP4724947B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | エポキシ樹脂成形材料の製造方法及び半導体装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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