JP2003064240A - エポキシ樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物および半導体装置Info
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Abstract
好で、高周波用半導体装置の薄型化が可能である半導体
封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置を提供する。 【解決手段】 (A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、
(C)セラミック粉末、及び(D)硬化促進剤を必須成
分とするエポキシ樹脂組成物において、(C)セラミッ
ク粉末が誘電率50から30000のセラミック粉末で
あり、全エポキシ樹脂組成物中に30から90vol%
で含まれることを特徴とするエポキシ樹脂組成物、及
び、その硬化物で封止された半導体装置。
Description
物および半導体装置に関するものである。
薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さら
には、高密度実装化が進んできており、これらの電子機
器に使用される半導体パッケージは、従来にも増して、
益々、小型化が進んでいる。特に、携帯電話などの通信
機器では高周波化が進んでおり、使用される高周波用デ
バイスにも、高周波における電気特性を維持しながら、
小型化、薄型化することが求められている。
は、複数の機能素子をひとつの基板上に形成するマルチ
チップモジュール技術や、高誘電率基板技術が用いられ
ている。この時に使用される高誘電率基板の材料として
は、高周波領域で高い誘電率を有し、優れた電気特性を
もつセラミック基板が用いられている。
上の高温で焼成することによって、その高誘電率の性能
が発揮される。しかしながら、半導体素子の中でも、特
に高周波で使用されるガリウム砒素系の半導体は、耐熱
性が低い為、未焼成のセラミック基板に半導体素子を搭
載してから、基板を焼成することが出来ない。このた
め、予め、高温で焼成を行ったセラミック基板を作製
し、これに半導体チップを搭載することが行われてい
る。
とすると、セラミックは可撓性が無く、曲げや局所的な
力がかかると、容易に割れてしまう為、加工工程や組み
立て工程中で取り扱う為には、ある程度の厚みを必要と
するので、薄型化に限界があった。
記の欠点を改良する方法として、特開平8−23127
4号には、特定の誘電体セラミック粉末と有機高分子樹
脂を混合した樹脂―セラミック複合材が開示されてい
る。しかしながら、ここで開示された方法により得られ
る樹脂―セラミック複合体は、加熱プレスや射出成型
法、シートロール法などによって、シート状に成型する
ことは出来るが、トランスファー成型によって、半導体
を封入封止する為には、樹脂の流動性が悪く、薄い隙間
をうまく充填させることが出来ない。また、熱硬化性の
有機高分子樹脂をセラミック粉末と混合することが開示
されているが、熱硬化性の有機高分子樹脂だけでは、硬
化させるのに長時間を必要とし、生産効率が悪い。
電率セラミックを含有する樹脂接着剤を使用した誘電体
フィルタが開示されている。エポキシ樹脂接着剤に高誘
電率セラミックの粉末を混合する方法が開示されている
が、液状接着剤であり、半導体を封入封止するためには
流動性や硬化速度が十分ではない。
バイスの薄型化における、上記のような問題点に鑑み、
低温で容易に成形できる高誘電率のエポキシ樹脂組成
物、および、高周波電気特性の優れた半導体装置を提供
することを目的とする。
ラミック粉末を含むエポキシ樹脂組成物が、高周波電気
特性に優れることを見いだし、更に、検討を進めて、本
発明を完成するに至った。即ち、本発明は、((A)エ
ポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)セラミック粉末、及
び(D)硬化促進剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成
物において、(C)セラミック粉末が50から3000
0の誘電率を有し、全エポキシ樹脂組成物中に30から
90vol%で含まれることを特徴とするエポキシ樹脂
組成物、およびこれを用いて、その硬化物で半導体素子
を封止してなることを特徴とする半導体装置である。
特に制限されるものではなく、例えば、クレゾールノボ
ラック型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型
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、
フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ブロム含有型エ
ポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用
いても良いが、分子量が小さく、溶融時の粘度が低いも
のが好ましい。
反応して硬化させるものであれば、特に制限されるもの
ではなく、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、ナフトールアラルキル樹脂、ビフ
ェニルアラルキル樹脂、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等のフェノー
ル樹脂、酸無水物、イミダゾール類等が挙げられ、これ
らは単独でも混合して用いても良い。これらの内、フェ
ノール樹脂は、分子量、軟化点、水酸基当量等に制限な
く使用することができるが、軟化点90℃以下の比較的
低粘度のものが好ましい。
は、全エポキシ樹脂のエポキシ基と全フェノール樹脂の
フェノール性水酸基との当量比が、好ましくは0.5〜
2.0、特に好ましくは0.7〜1.5である。前記範
囲を外れると、硬化性、耐湿信頼性等が低下する恐れが
ある。
キシ樹脂と硬化剤との硬化反応を促進するものであれば
良く、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、
単独でも併用しても差し支えない。
ては、全エポキシ樹脂と全フェノール樹脂との合計量1
00重量部当たり、0.4〜20重量部が好ましい。
0.4重量部未満だと、十分な硬化性が得られないおそ
れがあり、一方、20重量部を越えると、硬化が速すぎ
て流動性の低下による充填不良等を生じるおそれがあ
る。
誘電率が、30から30000の範囲を有するものであ
り、得られる樹脂組成物の誘電率特性により選ばれる。
具体的な種類としては、酸化チタンやチタン酸バリウム
系セラミック、チタン酸ストロンチウム系セラミック、
チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系セラミックなどが挙
げられ、チタン酸バリウムやチタン酸ジルコン亜鉛(B
ZT)が好ましい。特に、チタン酸バリウム系セラミッ
クは、高い誘電率をもつので好ましい。また、これらの
セラミックは、あらかじめ1000度以上の高温度で焼
成して高誘電率セラミックとしたものを粉砕すること
で、安定した高誘電率の粉末が得られるので好ましい。
30μmが好ましい。前記上限値を越えると、薄型の半
導体装置の封止時に金型の間隙にセラミック粉末が詰る
など充填性に影響を及ぼす恐れがある。前記下限値を下
回ると、樹脂との混練時に粘度が高くなりすぎ、樹脂組
成物の流動性調整が困難になったり、また、得られた樹
脂組成物の溶融粘度も高くなると、成形時金型内での流
動性に影響を及ぼす恐れがある。
流動性や混練性がよく、好ましい。セラミックの場合、
その結晶形態から、必ずしも球形にはならないものもあ
るが、磨砕などによって、角がとれたものであることが
好ましい。粒径は、一様であるよりも、大きさの異なる
ものが混合されたものの方が、高充填とすることがで
き、より高い誘電率の樹脂組成物を得るのに好ましい。
また、上記の粒径範囲で、3μm以下の粒径のセラミッ
ク粉末を、積極的に添加することによって、より均一な
誘電率を得ることが出来る。
としては、全エポキシ樹脂組成物中に出来るだけ多く含
有させる方が、高誘電率の樹脂組成物が得られ、30v
ol%以上90vol%が必要である。前記下限値を下
回ると、樹脂組成物の誘電率が十分に高くならず、前記
上限値を上回ると、樹脂組成物の硬化物が脆くなった
り、成形性に影響を及ぼす。
(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、リン化合物、水酸化マグネシウム、水
酸化アルミニウム、硼酸化合物等の難燃剤類、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化成分、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配合する
ことができる。
(D)成分、及び、必要に応じて、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、ニーダー、押
出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。
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成形方法で、成形
硬化すればよい。この時の硬化温度は、140℃から1
80℃程度の低温度でよく、セラミックの焼成温度のよ
うに、1000℃以上の高温度を必要とせずに、半導体
装置を得ることができる。
するが、本発明はこれらに限定されない。
45度の2本ロールを用いて混練し、冷却後粉砕してエ
ポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物
の流動性と誘電率を評価した。尚、上記のセラミック粉
末充填量(vol%)は、各原料の比重と配合割合から
体積を計算して求めた。
変えて、溶融球状シリカ粉末77重量部を用いて実施例
と同様にして、エポキシ樹脂組成物を得て、評価を行っ
た。
得たエポキシ樹脂組成物を、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1
75度、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒で測
定した。
物を、トランスファー成型機を用いて、金型温度175
度、注入圧力6.9MPa、硬化時間180秒で直径5
0mmφ、厚さ3mmのディスク状に成型し、175
度、2時間で後硬化し、インピーダンスアナライザー
(アジレント・テクノロジー(株)製RF Inpedance/Mat
erial anayzerHP4291B)によって1MHzから1GHz
までの誘電率を測定した。それぞれの結果を表1に示
す。
で硬化でき、高周波領域での誘電率が高いエポキシ樹脂
組成物、およびこれを用いた高周波電気特性に優れた半
導体装置が得られる。
Claims (5)
- 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、
(C)セラミック粉末、及び(D)硬化促進剤を必須成
分とするエポキシ樹脂組成物において、(C)セラミッ
ク粉末が、50から30000の誘電率を有し、全エポ
キシ樹脂組成物中に30から90vol%で含まれるこ
とを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項2】 セラミック粉末が、0.5から30μm
の平均粒径を有する請求項1の樹脂組成物。 - 【請求項3】 セラミック粉末が、チタン酸バリウムか
らなる請求項1または請求項2記載の樹脂組成物。 - 【請求項4】 セラミック粉末が、チタン酸ジルコン酸
鉛(PZT)からなる請求項1または請求項2記載の樹
脂組成物。 - 【請求項5】 請求項1、2、3、または4記載のエポ
キシ樹脂組成物の硬化物により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。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001255246A JP4742467B2 (ja) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | エポキシ樹脂組成物および半導体装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008013694A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Murata Mfg Co Ltd | 樹脂セラミック複合材料およびその製造方法、ならびに複合材料シート、フィルムコンデンサおよび積層コンデンサ |
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2001
- 2001-08-24 JP JP2001255246A patent/JP4742467B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP4742467B2 (ja) | 2011-08-10 |
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