JP2003128759A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 離型性と信頼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を提供すること。 【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹
脂、（Ｃ）無機充填剤、（Ｄ）硬化促進剤、及び（Ｅ）
一般式（１）で示される化合物を必須成分とするエポキ
シ樹脂組成物において、一般式（１）で示される化合物
を全エポキシ樹脂組成物中０．０１〜３重量％含むこと
を特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形時の離型性に
優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び信頼性に優
れた半導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置は生産性、コスト、信
頼性等のバランスに優れることからエポキシ樹脂組成物
を用いて封止されるのが主流となっている。半導体装置
の小型化、薄型化に伴い、封止用エポキシ樹脂組成物に
対しは、より一層の低粘度化、高強度化が要求されてい
る。このような背景から、最近のエポキシ樹脂組成物の
動向は、より低粘度の樹脂を適用し、より多くの無機充
填剤を配合する傾向が強くなっている。又新たな動きと
して、半導体装置を実装する際、従来よりも融点の高い
無鉛半田の使用が強まってきている。この半田の適用に
より実装温度を従来に比べ約２０℃高くする必要があ
り、実装後の半導体装置の信頼性が現状に比べ著しく低
下する問題が生じている。このようなことからエポキシ
樹脂組成物のレベルアップによる半導体装置の信頼性の
向上要求が加速的に強くなってきており、樹脂の低粘度
化と無機充填剤の高充填化に拍車がかかっている。又エ
ポキシ樹脂組成物の硬化物の強度のみならず、硬化物と
半導体装置の構成部材との密着性も重視され、高充填化
と同時に高密着化の手法もとられているのが通常であ
る。

【０００３】一方で、半導体装置の生産方式は、より生
産コストを低減するため短成形サイクル化、多数個取り
化が進み、エポキシ樹脂組成物に対しては、より速硬化
でかつ高離型性が要求されている。これらの要求に対
し、これまでに多くの研究がなされ多数の報告がある
が、種々ある要求特性のいずれかのみを満足するものが
多く、全ての要求を満足させ広い範囲で適用可能な手法
は未だ見出されていない。例えば、密着性を向上させる
手法の場合、逆に離型性が悪化し生産性の点で不満足で
あり、更に速硬化性を向上させる手法の場合、逆に流動
性が損なわれることから無機充填剤の配合量を高めるこ
とができず信頼性の点から不満足である。このような状
況から、より生産性と半導体装置の信頼性が高いレベル
で両立できる手法の開発が強く望まれていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、成形時の離
型性に優れた半導体封止用樹脂組成物及び耐半田クラッ
ク性等の信頼性に優れ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）無機充填剤、（Ｄ）硬化促進剤及び（Ｅ）一般式
（１）で示される化合物を必須成分とするエポキシ樹脂
組成物において、一般式（１）で示される化合物を全エ
ポキシ樹脂組成物中０．０１〜３重量％含むことを特徴
とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、

【０００６】

【化２】 （Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜４の整数）

【０００７】［２］第［１］項記載のエポキシ樹脂組成
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。

【０００８】以下、各成分について説明する。本発明に
用いるエポキシ樹脂は、特に限定しないが、例えばビス
フェノールＡ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、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロ
ペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ビフェニ
ル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂等が挙げ
られ、これらは単独もしくは併用することができる。半
導体封止用エポキシ樹脂組成物としての耐湿信頼性を考
慮すると、イオン性不純物であるＮａイオンやＣｌイオ
ンが極力少ない方が好ましく、硬化性の点からエポキシ
当量としては１００〜５００ｇ／ｅｑが好ましい。

【０００９】本発明に用いるフェノール樹脂は、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、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が挙げられ、
これらは単独もしくは併用することができる。硬化性の
点から水酸基当量は９０〜２５０ｇ／ｅｑが好ましい。

【００１０】本発明に用いる無機充填剤としては、一般
に封止材料に用いられている溶融シリカ、球状シリカ、
結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げ
られる。無機充填剤の粒径としては、金型への充填性を
考慮すると１５０μｍ以下であることが望ましい。又配
合量としては８０〜９４重量％が好ましく、８０重量％
未満だとエポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水量が増加
し、強度が低下するため耐半田クラック性が不満足で、
９４重量％を越えると流動性が損なわれるために成形性
に不具合を生じ好ましくない。

【００１１】本発明に用いる硬化促進剤は、エポキシ樹
脂のエポキシ基とフェノール樹脂の水酸基との反応を促
進するものであればよく、一般に半導体素子の封止材で
あるエポキシ樹脂組成物に使用されているものを利用す
ることができる。具体例として有機ホスフィン、テトラ
置換ホスホニウム化合物等のリン原子含有化合物、１，
８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、ベ
ンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等の窒
素原子含有化合物が挙げられる。有機ホスフィンとして
は、例えばエチルホスフィン、フェニルホスフィン等の
第１ホスフィン、ジメチルホスフィン、ジフェニルホス
フィン等の第２ホスフィン、トリメチルホスフィン、ト
リエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、更に１個
が長鎖アルキル基であるトリアルキルホスフィン、トリ
フェニルホスフィン、アルキルジフェニルホスフィン、
ジアルキルフェニルホスフィン等の第３ホスフィンが挙
げられる。テトラ置換ホスホニウム化合物としては、テ
トラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレートがあり、具
体例としてテトラブチルホスホニウム・テトラフェニル
ボレート、ｎ−ブチルトリ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
トラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・
テトラブチルボレート等が挙げられ、これらに限定され
るものではない。

【００１２】これらの内では、トリメチルホスフィン、
トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、更に１
個が長鎖アルキル基であるトリアルキルホスフィン、ト
リフェニルホスフィン、アルキルジフェニルホスフィ
ン、ジアルキルフェニルホスフィン等の第３ホスフィン
が好ましく、特に硬化性等のバランスからトリフェニル
ホスフィンが望ましい。これらの硬化促進剤は単独でも
併用してもよい。本発明に用いる硬化促進剤の配合量
は、全エポキシ樹脂組成物中０．１〜１重量％が好まし
く、０．１重量％未満だと目的とする硬化性が得られ
ず、１重量％を越えると流動性が損なわれるおそれがあ
り好ましくない。

【００１３】本発明に用いる一般式（１）で示される化
合物は、樹脂成分との相溶性が非常に良好であり、かつ
エポキシ基との反応が選択的かつ他の配合物より速いた
め、配合量に応じて樹脂硬化物の架橋密度が低下し、樹
脂硬化物の高温での弾性率を定量的に下げることができ
る。従って、この化合物はエポキシ樹脂組成物の硬化を
促進するものではないが、金型から引き剥がす時に適度
な柔らかさと靱性を付与することができ、密着性を低下
させることなく離型性を向上させる作用をするものであ
る。一般式（１）で示される化合物には、種々の構造の
ものがあるが、一般式（１）を満足する化合物であれば
特に限定するものではなく、それらを単独又は併用する
ことができるが、硬化後の熱安定性等を考慮するとｎ＝
１以上であることが好ましい。配合量としては、全エポ
キシ樹脂組成物中０．０１〜３重量％が好ましく、０．
０１重量％未満だと期待するような離型効果が得られず
好ましくない。３重量％を越えるとエポキシ樹脂組成物
の硬化が阻害され、逆に離型性を悪化させるので好まし
くない。一般式（１）で示される化合物は単独でも使用
できるが、その効果を最大限発現するには封止材料に一
般に使用されているカルナバワックス等の離型剤と併用
するのが望ましい。

【００１４】本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜
（Ｅ）成分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じ
て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、臭素化エポキシ樹脂、酸化アンチモン等
の難燃剤、離型剤、カーボンブラック等の着色剤、シリ
コーンオイル、シリコーンゴム等の低応力添加剤、無機
イオン交換体等の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）〜（Ｅ）成分及びその
他の添加剤等をミキサー等で用いて常温で均一に混合し
た後、加熱ロール又はニーダー、押出機等で溶融混練
し、冷却後粉砕して製造することができる。本発明のエ
ポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止し、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。

【００１５】以下、本発明を実施例にて具体的に説明す
る。 実施例１ エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）・製、ＹＸ−４０００Ｈ、融点 １０５℃、エポキシ当量１９１） ６．６重量部 フェノールノボラック樹脂（軟化点６５℃、水酸基当量１０４）３．９重量部 球状溶融シリカ ８８重量部 トリフェニルホスフィン ０．２重量部 パラターシャリーカテコール ０．１重量部 三酸化アンチモン ０．８重量部 カルナバワックス ０．２重量部 カーボンブラック ０．２重量部 をミキサーにて常温混合し、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。 スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じた金型を
用い、前記エポキシ樹脂組成物を低圧トランスファー成
形機にて１７５℃、射出圧６．９ＭＰａ、保圧時間１２
０秒の条件で成形し測定。スパイラルフロー判定基準７
０ｃｍ未満を不合格、７０ｃｍ以上を合格とした。 離型性：タブレット化した前記エポキシ樹脂組成物を用
い、８０ｐＱＦＰ（２．７ｍｍ厚）を低圧トランスファ
ー成形機にて、１７５℃、射出圧８．３ＭＰａ、保圧時
間５０秒の条件で成形し、離型性の評価を行った。得ら
れ成形品が自動成形機で支障なく搬送できるものを離型
性○、ピックアップ不良等により搬送に支障のあるもの
を離型性×とした。評価結果を表１に示す。 耐半田クラック性：離型性用に成形した８０ｐＱＦＰを
１７５℃で４時間ポストキュアした後、８５℃、相対湿
度８５％の恒温恒湿槽に１６８時間放置し、ＩＲリフロ
ー処理して耐半田クラック性を調べた。処理後にクラッ
ク、剥離の発生がないものを合格とした（ｎ＝３６）。 実施例２〜８、比較例１〜３ 実施例１と同様にして、エポキシ樹脂組成物を製造し、
同様にして評価した。評価結果を表１、表２に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【発明の効果】本発明に従うと、従来技術では得られな
かった成形時の離型性に優れたエポキシ樹脂組成物及び
耐半田クラック性等の信頼性に優れた半導体装置を得る
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 CD041 CD061 CD171 CD201 DE146 DF016 DJ016 FD016 GQ05 4J036 AA01 AD07 AE05 AF06 AF09 AK01 DB05 DC46 DD07 FA01 FB07 GA04 GA06 JA07 KA05 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB12 EB18 EC03 EC10 EC20

Claims (2)

【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）無機充填剤、（Ｄ）硬化促進剤及び（Ｅ）一
   般式（１）で示される化合物を必須成分とするエポキシ
   樹脂組成物において、一般式（１）で示される化合物を
   全エポキシ樹脂組成物中０．０１〜３重量％含むことを
   特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化１】 （Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜４の整数）
2. 【請求項２】請求項１記載の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。