JP2002348439A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ＹＡＧレーザーマーキング性に優れた半導体封
止用組成物を得る。 【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹
脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）硬化促進剤、（Ｅ）有機
着色剤及び（Ｆ）電気比抵抗値が１００Ω-cm以上の炭
素前駆体着色剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物に
おいて、全エポキシ樹脂組成物中に無機充填材６５〜９
２重量％、有機着色剤０．１〜１．０重量％、炭素前駆
体着色剤０．３〜２．０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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＹＡＧレーザーマ
ーキング性に優れた特性を有する半導体封止用エポキシ
樹脂組成物及びこれを用いた半導体装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、主にエポキシ樹脂組成物で封止さ
れた半導体装置は、樹脂組成物中に着色剤として導電性
のカーボンブラックを含んでいる。これは半導体素子を
光から遮蔽すると共に半導体装置に品名やロット番号等
のマーキングを施す際、背景が黒だとより鮮明な印字が
得られるからである。更に最近では取り扱いが容易なＹ
ＡＧレーザーマーキングを採用する電子部品メーカーが
増加していることによる。ＹＡＧレーザーの波長を吸収
するカーボンブラックは、半導体封止用エポキシ樹脂組
成物の必須成分となっている。

【０００３】しかし、最近の半導体装置のファインピッ
チ化に伴い、導電性着色剤であるカーボンブラックによ
る配線のショート不良のおそれがあり、カーボンブラッ
ク等の導電性着色剤を用いずに、鮮明なＹＡＧレーザー
マーキングが可能なエポキシ樹脂組成物の開発が求めら
れており、例えば特開平２−１２７４４９号公報には、
「カーボン含有量が９９．５重量％以上、水素含有量が
０．３重量％以下であるカーボンブラック」が同目的に
効果的であることが開示され、又その他の種々の研究が
なされているが、未だ特性としては不十分であり、開発
が強く望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、導電性のカ
ーボンブラック等の着色剤を用いずに、ＹＡＧレーザー
マーキング性に優れた特性を有する半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物及びこれを用いた半導体装置を提供するも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、［１］（Ａ）
エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）無機充填
材、（Ｄ）硬化促進剤、（Ｅ）有機着色剤及び（Ｆ）電
気比抵抗値が１００Ω-cm以上の炭素前駆体着色剤を必
須成分とするエポキシ樹脂組成物において、全エポキシ
樹脂組成物中に無機充填材６５〜９２重量％、有機着色
剤０．１〜１．０重量％、炭素前駆体着色剤０．３〜
２．０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、［２］炭素前駆体着色剤が、カーボン
含有量９２．５〜９５．０重量％、水素含有量０．７〜
６．０重量％、平均粒径０．５〜５０μｍである第
［１］項記載のエポキシ樹脂組成物、［３］第［１］項
又は［２］項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を
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。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明に用いるエポキシ樹脂は、
分子中にエポキシ基を有するものであれば特に限定しな
いが、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、トリフェノ
ールメタン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ
樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキ
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、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフト
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。エポキシ樹脂組成物の硬化性のた
めには、エポキシ当量は１５０〜３００が望ましい。本
発明に用いるフェノール樹脂は、分子中にフェノール性
水酸基を有するのもであれば特に限定しないが、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、トリフェノールメタン型樹脂、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。エポキシ樹脂組成物の硬化性のためには、水
酸基当量は８０〜２５０が望ましい。

【０００７】本発明に用いる無機充填材は、一般に封止
材料に用いられているものを使用することができ、特に
限定されるものではない。例えば溶融破砕シリカ、溶融
球状シリカ、結晶シリカ、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る。これらの無機充填
材の製法や粒度分布等については、特に限定するもので
はないが、成形時の金型の細部への充填性の点から、最
大粒径は１５０μｍ以下のものが好ましい。無機充填材
の配合量としては、全エポキシ樹脂組成物中に６５〜９
２重量％が好ましく、６５重量％未満だと樹脂成分によ
る印字の着色の影響が大きく、鮮明なＹＡＧレーザーマ
ーキング性を得るためには、樹脂成分の熱変色防止等の
別の手段が必要となり、又エポキシ樹脂組成物の硬化物
の吸湿率が高くなるため、耐半田クラック性や耐湿性等
の特性が不充分となるので好ましくない。又９２重量％
を越えると、流動性が不充分となるので好ましくない。

【０００８】本発明に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よ
く、一般に封止材料に使用されているものを用いること
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、ベンジ
ルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等が挙げら
れ、これらは単独でも混合して用いてもよい。

【０００９】本発明に用いる有機着色剤は、アゾイック
染料、アゾ顔料、フタロシアニン顔料等の有機顔料が挙
げられる。これらの内では青〜黒色を呈するものが好ま
しく、これらは単独でも混合して用いてもよい。赤〜黄
色を呈すものは印字が不鮮明となり好ましくない。有機
着色剤の凝集形態等は、特に限定するものではなく、又
不純物等の値が半導体封止用エポキシ樹脂組成物に適用
できる範囲のものであればよい。有機着色剤の配合量と
しては、全エポキシ樹脂組成物中に０．１〜１．０重量
％が好ましく、０．１重量％未満だとエポキシ樹脂組成
物の硬化物の着色が不足し、硬化物自体の色が淡灰色に
なってしまうため鮮明な印字との白黒のコントラストが
得られないので好ましくない。又１．０重量％を越える
とスパイラルフローが長くなりエポキシ樹脂組成物の硬
化物に気泡が混入したり、未充填が発生するので好まし
くない。更にエポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水量が増
え、耐半田クラック等の信頼性が低下するので好ましく
ない。

【００１０】本発明に用いる電気比抵抗値が１００Ω-c
m以上の炭素前駆体着色剤は、芳香族ポリマーを原料と
して製造されたものであり、その組成はカーボン含有量
が９２．５〜９５．０重量％、水素含有量が０．７〜
６．０重量％のものが好ましい。カーボン含有量が９
２．５重量％未満、９５．０重量％を越え、水素含有量
が０．７重量％未満、６．０重量％を越えると満足でき
る黒色が得られず印字が不鮮明となり好ましくない。又
電気比抵抗値が１００ Ω-cm未満だとリーク電流の原
因となり好ましくない。平均粒径としては、０．５〜５
０μｍが好ましく、この範囲を外れるとエポキシ樹脂組
成物の封入時にワイヤー間に挟まりワイヤー変形を引き
起こす可能性が懸念される。電気比抵抗値の測定法は、
試料約４ｇをベークライト製円筒状容器に詰め７０ｋｇ
ｆ／ｃｍ²の圧力で圧縮し、その両端の電圧、電流を測
定して抵抗値を求めた。

【００１１】なお本発明に用いる炭素前駆体着色剤とな
る炭素材料は、特開平１−１３２８３２号公報、特開平
２−３０５８２２号公報に記載されている。本発明に用
いる炭素前駆体着色剤の凝集形態は円形であり、カーボ
ンブラックの様に二次的に絡み合った構造はとり難く、
ジブチルフタレート吸油量は１００ｍｌ／１００ｇ以下
が好ましい。又不純物等の値は半導体封止用エポキシ樹
脂組成物に適用できる範囲のものであればよい。炭素前
駆体着色剤の配合量としては、全エポキシ樹脂組成物中
に０．３〜２．０重量％が好ましく、０．３重量％未満
だとエポキシ樹脂組成物の硬化物の着色が不足し、硬化
物自体の色が淡灰色になってしまうため、鮮明な印字と
の白黒のコントラストが得られず、２．０重量％を越え
るとエポキシ樹脂組成物の流動性が低下するので好まし
くない。

【００１２】本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜
（Ｆ）成分の他、必要に応じてカップリング剤、難燃
剤、離型剤、低応力剤、酸化防止剤等の各種添加剤を適
宜配合してもよい。本発明のエポキシ樹脂組成物は、
（Ａ）〜（Ｆ）成分、及びその他の添加剤等をミキサー
等で均一に常温混合した後、加熱ロール又はニーダー、
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。本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体等の
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成形方法で硬化成形すればよ
い。

【００１３】

【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、ＹＸ４０００Ｈ 、融点１０５℃、エポキシ当量１９５ｇ／ｅｑ） ８．５重量部 フェノールノボラック樹脂（軟化点６５℃、水酸基当量１０４ｇ／ｅｑ） ４．５重量部 球状溶融シリカ（最大粒径７５μｍ） ８３．８重量部 有機着色剤（フタロシアニン系顔料） ０．４重量部 炭素前駆体着色剤Ａ（三井鉱山（株）・製、ＣＢ−３−５００、電気比抵抗値 が１．３ｘ１０¹⁰Ω-cm、炭素含有量９３．５重量％、水素含有量４．０重量％ 、平均粒径２μｍ、最大粒径２０μｍ） １．０重量部 トリフェニルホスフィン ０．２重量部 三酸化アンチモン １．０重量部 カルナバワックス ０．４重量部 シリコーンオイル ０．２重量部 をミキサーで常温混合し、８０〜１００℃の加熱ロール
で溶融混練し、冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得
た。

【００１４】評価方法 スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じた金型を
用いて、金型温度１７５℃、射出圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ
²、硬化時間１２０秒で測定した。単位はｃｍ。スパイ
ラルフロー判定の基準は、８０ｃｍ未満を不合格、８０
ｃｍ以上を合格とした。 ＹＡＧレーザーマーキング性：低圧トランスファー成形
機を用いて、金型温度１７５℃、射出圧力７０ｋｇｆ／
ｃｍ²、保圧時間１２０秒で８０ｐＱＦＰ（２．７ｍｍ
厚）を成形し、更に１７５℃、８時間でポストキュアし
た。次に日本電気（株）・製のマスクタイプのＹＡＧレ
ーザー捺印機（印加電圧２．４ｋＶ、パルス幅１２０μ
ｓの条件）でマーキングし、印字の視認性（ＹＡＧレー
ザーマーキング性）を評価した。 外観（硬化物の色）及び外部ボイド（成形性）：低圧ト
ランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、射出
圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ²、硬化時間７０秒で８０ｐＱＦ
Ｐ（１４×２０×２．０ｍｍ厚）を成形し、１２個のパ
ッケージを得た。光学顕微鏡を用いてボイドを観察し
た。 耐半田クラック性：低圧トランスファー成形機を用い
て、金型温度１７５℃、射出圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ²、
保圧時間１２０秒で８０ｐＱＦＰ（２．７ｍｍ厚）８個
を成形し、更に１７５℃、８時間でポストキュアした。
次に１５０℃で２０時間乾燥させた後、恒温恒湿槽（８
５℃、相対湿度６０％）に１６８時間放置後、ＩＲリフ
ロー後、外部クラックの有無を光学顕微鏡にて観察し
た。不良品の個数がｎ個であるとき、ｎ／８と表示し
た。 高温リーク特性：低圧トランスファー成形機を用いて、
金型温度１７５℃、射出圧力８０ｋｇｆ／ｃｍ²、保圧
時間９０秒で６０μｍピッチのテスト用チップに径３０
μｍの金線を施した１４４ｐＴＱＦＰを作製。次にＡＤ
ＶＡＮＴＥＳＴ製・微少電流計８２４０Ａ を用いてリ
ーク電流を測定。１７５℃においてリーク電流がそのメ
ジアン値より２オーダー以上高くなった場合を不良とし
た。

【００１５】実施例２〜５、比較例１〜４ 実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を製造し、実
施例１と同様にして評価した。結果を表１、表２に示
す。比較例４のカーボンブラックは代表的なオイルファ
ーネスブラックを使用し、その一次粒子形は８５ｎｍ、
ジブチルフタレート吸収量（ＪＩＳ Ｋ６２２１Ａ法に
準ずる）が７０ｃｍ³／１００ｇのものを使用した。な
お比較例４の高温リーク不良率０．０１％とは、１００
００個に１個の不良を表す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】

【発明の効果】本発明に従うと、印字が白く、かつコン
トラストが鮮明なＹＡＧレーザーマーキング性に優れた
特性を有するエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
従って電気・電子部品の封止用に用いた場合、ＹＡＧレ
ーザーによる良好な印字が高速、かつ低電圧で得られる
ので、工程短縮に大きな効果がある。又着色剤としてカ
ーボンブラック等の導電性粒子を用いる必要がないた
め、最近の半導体装置のファインピッチ化に伴い、導電
性粒子が配線間に詰まることによる配線のショート、リ
ーク不良等の不良原因を回避することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 Ｆターム(参考） 4J002 CC042 CC052 CC062 CC072 CD011 CD041 CD051 CD061 CD071 DE136 DE146 DJ016 EQ017 FD016 FD097 FD098 FD142 FD159 GJ02 GQ05 4J036 AA02 AC01 AD07 AD08 AD10 AD12 AE05 AF06 DA01 DA02 DA05 DC02 DC05 DC40 DD07 FA02 FA05 FB07 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB08 EB12 EC20 GA08

Claims (3)

【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）無機充填材、（Ｄ）硬化促進剤、（Ｅ）有
   機着色剤及び（Ｆ）電気比抵抗値が１００Ω-cm以上の
   炭素前駆体着色剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物
   において、全エポキシ樹脂組成物中に無機充填材６５〜
   ９２重量％、有機着色剤０．１〜１．０重量％、炭素前
   駆体着色剤０．３〜２．０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。
2. 【請求項２】 炭素前駆体着色剤が、カーボン含有量９
   ２．５〜９５．０重量％、水素含有量０．７〜６．０重
   量％、平均粒径０．５〜５０μｍである請求項１記載の
   エポキシ樹脂組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の半導体封止用エポ
   キシ樹脂組成物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。