JP2003138106A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物Info
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- 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】 半導体装置の封止のために用いられるエポキ
シ樹脂組成物を提供する。 【解決手段】（Ａ）一般式（Ｉ） （式中、Ｒ１〜Ｒ８は同じであっても異なってもよく、
各々が水素原子とアルキル基からなる群から選択される
原子又は基である。）によって表されるエポキシ樹脂
と、（Ｂ）フェノール樹脂と、（Ｃ）前記エポキシ樹脂
組成物の８０〜９２重量％を構成する酸化アルミニウム
（アルミナ）及びシリカフィラー混合物であって、
（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｂ）フェノール樹脂との合計重
量に対する前記フィラー含有量（重量）の比が少なくと
も１０.５以上である前記フィラー混合物と；（Ｄ）前
記エポキシ樹脂組成物の０.１ないし０.４重量％の硬化
促進剤とを含む前記エポキシ樹脂組成物。
シ樹脂組成物を提供する。 【解決手段】（Ａ）一般式（Ｉ） （式中、Ｒ１〜Ｒ８は同じであっても異なってもよく、
各々が水素原子とアルキル基からなる群から選択される
原子又は基である。）によって表されるエポキシ樹脂
と、（Ｂ）フェノール樹脂と、（Ｃ）前記エポキシ樹脂
組成物の８０〜９２重量％を構成する酸化アルミニウム
（アルミナ）及びシリカフィラー混合物であって、
（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｂ）フェノール樹脂との合計重
量に対する前記フィラー含有量（重量）の比が少なくと
も１０.５以上である前記フィラー混合物と；（Ｄ）前
記エポキシ樹脂組成物の０.１ないし０.４重量％の硬化
促進剤とを含む前記エポキシ樹脂組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の封止の
ために用いるエポキシ樹脂組成物において、前記半導体
装置、特にボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）の表面
実装の際にすぐれた熱伝導性、ハンダストレス性、同一
平面性（最も離れた角に位置する２つのボール間のｚ軸
−ずれを意味する"そり"とも言える）、及び良好な高温
保管性（ＨＴＳＬ）挙動を示す前記エポキシ樹脂組成物
に関するものである。それはハロゲン、アンチモン及び
これらの化合物を含まないために環境にやさしい材
料（"グリーンプラスチック"）でもある。このような特
徴により、この種の熱硬化性材料はリサイクルが可能で
ある。
ために用いるエポキシ樹脂組成物において、前記半導体
装置、特にボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）の表面
実装の際にすぐれた熱伝導性、ハンダストレス性、同一
平面性（最も離れた角に位置する２つのボール間のｚ軸
−ずれを意味する"そり"とも言える）、及び良好な高温
保管性（ＨＴＳＬ）挙動を示す前記エポキシ樹脂組成物
に関するものである。それはハロゲン、アンチモン及び
これらの化合物を含まないために環境にやさしい材
料（"グリーンプラスチック"）でもある。このような特
徴により、この種の熱硬化性材料はリサイクルが可能で
ある。
【０００２】
【従来の技術】ダイオード、トランジスター、集積回路
等の電子部品は熱硬化性樹脂で封止される。特に集積回
路では、このような熱硬化性樹脂としてすぐれた耐熱性
及び耐湿性を有するエポキシ樹脂が用いられている。
等の電子部品は熱硬化性樹脂で封止される。特に集積回
路では、このような熱硬化性樹脂としてすぐれた耐熱性
及び耐湿性を有するエポキシ樹脂が用いられている。
【０００３】集積回路の集積度が高くなるにしたがっ
て、チップがより大きくなり、表面実装パッケージはＤ
ＩＰから、ＳＯＰ、ＳＯＪ、ＰＬＣＣ、特にＱＦＰ等の
薄い平らなパッケージに徐々に代わってきた。今や工業
的傾向は、ＢＧＡ、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳ
Ｐ）、フリップ・チップ（ＦＣ）、ノン−リード・パッ
ケージ等の、より凝集したパッケージに変化している。
て、チップがより大きくなり、表面実装パッケージはＤ
ＩＰから、ＳＯＰ、ＳＯＪ、ＰＬＣＣ、特にＱＦＰ等の
薄い平らなパッケージに徐々に代わってきた。今や工業
的傾向は、ＢＧＡ、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳ
Ｐ）、フリップ・チップ（ＦＣ）、ノン−リード・パッ
ケージ等の、より凝集したパッケージに変化している。
【０００４】パッケージサイズ対チップサイズ比の減少
とは別に、今日の集積回路（ＩＣ）はより速い動作速度
や、より高い接合温度をもたらす高出力性も必要として
いる。これらは十分適切に取り組まない限り、場合によ
ってはデバイスの故障率をより高くする。一般的にはこ
れらの要求を満たすために付加的な熱放散材又はヒート
−スラッグが用いられるが、システムの変更のために追
加的費用がかかる。高い熱放散能力を有する熱的に強化
されたモールド化合物（ＴＥＭＣ）はこのような要求を
満たす有用な代替物である。
とは別に、今日の集積回路（ＩＣ）はより速い動作速度
や、より高い接合温度をもたらす高出力性も必要として
いる。これらは十分適切に取り組まない限り、場合によ
ってはデバイスの故障率をより高くする。一般的にはこ
れらの要求を満たすために付加的な熱放散材又はヒート
−スラッグが用いられるが、システムの変更のために追
加的費用がかかる。高い熱放散能力を有する熱的に強化
されたモールド化合物（ＴＥＭＣ）はこのような要求を
満たす有用な代替物である。
【０００５】ＩＣの集積度がより高くなると、チップは
より大きくなり、表面実装パッケージはより薄くなる。
必然的に、応力によるクラックの発生、前記クラックに
よって起きる耐湿性の低下などの問題が起こるのは避け
られない。
より大きくなり、表面実装パッケージはより薄くなる。
必然的に、応力によるクラックの発生、前記クラックに
よって起きる耐湿性の低下などの問題が起こるのは避け
られない。
【０００６】特にハンダ付け工程では、パッケージは突
然２００℃以上の高温にさらされ、それはパッケージの
クラック又は封止樹脂のチップからの剥離をまねき、そ
の結果耐湿性は低下する。
然２００℃以上の高温にさらされ、それはパッケージの
クラック又は封止樹脂のチップからの剥離をまねき、そ
の結果耐湿性は低下する。
【０００７】組み込みプロセスのように、ボール・グリ
ッド・アレイ等の一方側をモールド・パッケージに固定
するためには、厳しい同一平面性の条件を満たさねばな
らない。したがって、組み込みパッケージに生成する"
そり"は最小に保たれなければならない。
ッド・アレイ等の一方側をモールド・パッケージに固定
するためには、厳しい同一平面性の条件を満たさねばな
らない。したがって、組み込みパッケージに生成する"
そり"は最小に保たれなければならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記の全ての必要条件
をまとめると、高パワーＩＣを封入するために適切に用
いることができ、しかも同一平面性条件及び環境問題を
満足するエポキシ樹脂組成物を開発することが望まれ
る。
をまとめると、高パワーＩＣを封入するために適切に用
いることができ、しかも同一平面性条件及び環境問題を
満足するエポキシ樹脂組成物を開発することが望まれ
る。
【０００９】生成した樹脂組成物又はエポキシモールド
用化合物（ＥＭＣ）に高い熱伝導性を与えるには、比較
的多量の球状アルミナの混合が必要である。ＥＭＣはセ
ラミック粒子を入れたポリマーの連続したマトリックス
の典型的例であり、微粒子充填ポリマー（ＰＦＰ）とも
呼ばれる。
用化合物（ＥＭＣ）に高い熱伝導性を与えるには、比較
的多量の球状アルミナの混合が必要である。ＥＭＣはセ
ラミック粒子を入れたポリマーの連続したマトリックス
の典型的例であり、微粒子充填ポリマー（ＰＦＰ）とも
呼ばれる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、比較的低い粘
度を有し、したがって上記樹脂組成物中のアルミナ及び
シリカフィラーをより多くすることのできる、一般式
（Ｉ）
度を有し、したがって上記樹脂組成物中のアルミナ及び
シリカフィラーをより多くすることのできる、一般式
（Ｉ）
【化１】
によって表されるエポキシ樹脂組成物を用いる。生成し
たＥＭＣは高い熱伝導性、比較的低い熱膨張性、比較的
低い水分吸収性及び比較的高いハンダストレス性を有す
る。
たＥＭＣは高い熱伝導性、比較的低い熱膨張性、比較的
低い水分吸収性及び比較的高いハンダストレス性を有す
る。
【００１１】本発明の目的は、高パワー発生ＩＣチップ
を封入する際に非常に大きい熱放散を示す樹脂組成物を
提供することである。その上、それは良い同一平面性
（ＢＧＡの場合）、ハンダ付けクラック抵抗性を示し、
潜在的に環境にやさしい熱硬化性材料としての挙動を有
する。
を封入する際に非常に大きい熱放散を示す樹脂組成物を
提供することである。その上、それは良い同一平面性
（ＢＧＡの場合）、ハンダ付けクラック抵抗性を示し、
潜在的に環境にやさしい熱硬化性材料としての挙動を有
する。
【００１２】本発明により、半導体装置の封止のために
使用するエポキシ樹脂組成物であって、必須成分として
下記のものを含む樹脂組成物が提供される： （Ａ）一般式（Ｉ）
使用するエポキシ樹脂組成物であって、必須成分として
下記のものを含む樹脂組成物が提供される： （Ａ）一般式（Ｉ）
【化１】
によって表され、式中、Ｒ１〜Ｒ８は同じであっても異
なってもよく、各々が水素原子とアルキル基からなる群
から選択される原子又は基であるビフェニル型エポキシ
化合物のエポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤
の総量を基にして２０〜１００重量％の、一般式(II)
なってもよく、各々が水素原子とアルキル基からなる群
から選択される原子又は基であるビフェニル型エポキシ
化合物のエポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤
の総量を基にして２０〜１００重量％の、一般式(II)
【化２】
で表されるパラキシレン変性フェノール樹脂系硬化剤を
含むフェノール樹脂系硬化剤（ｎは０ないし５の整数で
ある）、これによりハンダ付けストレスに対して非常に
高い抵抗を有する半導体封止のためのエポキシ樹脂組成
物が得られる、（Ｃ）総エポキシ樹脂組成物の８０〜９
２重量％を占める酸化アルミニウム及びシリカオキサイ
ドを含んでなる無機フィラー混合物；（Ｄ）総エポキシ
樹脂組成物を基にして好ましくは０.１〜０.４重量％の
量の硬化促進剤、前記エポキシ樹脂（Ａ）は前記フェノ
ール樹脂系硬化剤（Ｂ）のヒドロキシ基１当量につき
０.８ないし１.２エポキシ当量が用いられる。
含むフェノール樹脂系硬化剤（ｎは０ないし５の整数で
ある）、これによりハンダ付けストレスに対して非常に
高い抵抗を有する半導体封止のためのエポキシ樹脂組成
物が得られる、（Ｃ）総エポキシ樹脂組成物の８０〜９
２重量％を占める酸化アルミニウム及びシリカオキサイ
ドを含んでなる無機フィラー混合物；（Ｄ）総エポキシ
樹脂組成物を基にして好ましくは０.１〜０.４重量％の
量の硬化促進剤、前記エポキシ樹脂（Ａ）は前記フェノ
ール樹脂系硬化剤（Ｂ）のヒドロキシ基１当量につき
０.８ないし１.２エポキシ当量が用いられる。
【００１３】本発明の環境にやさしいエポキシ樹脂組成
物は同じ目的に使用される従来の樹脂組成物に比較して
非常に高い熱放散性並びにハンダ付けストレス抵抗を有
する。
物は同じ目的に使用される従来の樹脂組成物に比較して
非常に高い熱放散性並びにハンダ付けストレス抵抗を有
する。
【００１４】
【発明の実施の形態】熱的に強化されたモールド化合物
（ＴＥＭＣ）のエポキシ樹脂は前記一般式（Ｉ）によっ
て表され、分子内に２つのエポキシ基を有する二官能価
エポキシ樹脂であり、トランスファー成形中、従来の多
官能価エポキシ樹脂に比較して低い溶融粘度とすぐれた
流動性を示す。この結果、本発明の組成物は多量のアル
ミナ及びシリカフィラーを含むことができ、高い熱伝導
性、低い熱膨張率、低い吸湿性及びすぐれたハンダスト
レス性を示すことができる。
（ＴＥＭＣ）のエポキシ樹脂は前記一般式（Ｉ）によっ
て表され、分子内に２つのエポキシ基を有する二官能価
エポキシ樹脂であり、トランスファー成形中、従来の多
官能価エポキシ樹脂に比較して低い溶融粘度とすぐれた
流動性を示す。この結果、本発明の組成物は多量のアル
ミナ及びシリカフィラーを含むことができ、高い熱伝導
性、低い熱膨張率、低い吸湿性及びすぐれたハンダスト
レス性を示すことができる。
【００１５】本発明のハンダストレス性は成分（Ａ）に
用いられるビフェニル型エポキシ樹脂の量を調節するこ
とによって最大にすることができる。選ばれる疎水性エ
ポキシ樹脂は、低い吸水性及び高い硬化性を与えると同
時に多量のフィラーを担持し得ることを意味する。これ
らは言い換えると高い熱伝導性、熱膨張率の減少、良好
なハンダクラッキング抵抗性及び低い吸湿性のモールド
化合物を意味する。
用いられるビフェニル型エポキシ樹脂の量を調節するこ
とによって最大にすることができる。選ばれる疎水性エ
ポキシ樹脂は、低い吸水性及び高い硬化性を与えると同
時に多量のフィラーを担持し得ることを意味する。これ
らは言い換えると高い熱伝導性、熱膨張率の減少、良好
なハンダクラッキング抵抗性及び低い吸湿性のモールド
化合物を意味する。
【００１６】高いハンダ付けストレス抵抗を得るために
は前記一般式（Ｉ）のビフェニル型エポキシ樹脂の使用
が望ましい。このようなエポキシ樹脂組成物は熱膨張率
の低下、吸湿性の減少、及びすぐれたハンダストレス性
をもたらす。前記一般式（Ｉ）において、Ｒ１からＲ４
までが各々メチル基で、Ｒ５ないしＲ８が各々水素原子
であるのが好ましい。
は前記一般式（Ｉ）のビフェニル型エポキシ樹脂の使用
が望ましい。このようなエポキシ樹脂組成物は熱膨張率
の低下、吸湿性の減少、及びすぐれたハンダストレス性
をもたらす。前記一般式（Ｉ）において、Ｒ１からＲ４
までが各々メチル基で、Ｒ５ないしＲ８が各々水素原子
であるのが好ましい。
【００１７】また別のエポキシ樹脂を前記一般式（Ｉ）
のビフェニル型エポキシ樹脂と組み合わせて用いる場
合、その他のエポキシ樹脂はエポキシ基を有する普通の
ポリマーである。例えばビスフェノール型エポキシ樹
脂、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、三官能価エポキシ樹脂（例
えば、トリフェノールキセネタン型エポキシ樹脂、及び
アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂）及
びトリ−アジン核含有エポキシ樹脂が挙げられる。
のビフェニル型エポキシ樹脂と組み合わせて用いる場
合、その他のエポキシ樹脂はエポキシ基を有する普通の
ポリマーである。例えばビスフェノール型エポキシ樹
脂、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、三官能価エポキシ樹脂（例
えば、トリフェノールキセネタン型エポキシ樹脂、及び
アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂）及
びトリ−アジン核含有エポキシ樹脂が挙げられる。
【００１８】前記一般式(II)によって表されるフェノー
ル樹脂系硬化剤は、分子構造中に比較的柔軟構造を有
し、柔軟性フェノール樹脂系硬化剤である。この硬化剤
はフェノールノボラック型樹脂硬化剤等と比較して、生
成した樹脂組成物に、より低い弾性率、及びハンダ付け
温度におけるリードフレーム、基板及び半導体チップと
のより高い接着性を与える。こうして前記一般式（II）
の硬化剤は、（ａ）ハンダ付け中に発生するストレスを
下げ、（ｂ）半導体チップ等からの分離が起きるのを効
果的に防止する。
ル樹脂系硬化剤は、分子構造中に比較的柔軟構造を有
し、柔軟性フェノール樹脂系硬化剤である。この硬化剤
はフェノールノボラック型樹脂硬化剤等と比較して、生
成した樹脂組成物に、より低い弾性率、及びハンダ付け
温度におけるリードフレーム、基板及び半導体チップと
のより高い接着性を与える。こうして前記一般式（II）
の硬化剤は、（ａ）ハンダ付け中に発生するストレスを
下げ、（ｂ）半導体チップ等からの分離が起きるのを効
果的に防止する。
【００１９】成分（Ｂ）に用いられる前記一般式（II）
のフェノール樹脂系硬化剤の量を調節することによって
本発明のエポキシ樹脂組成物のハンダストレス性を最大
にすることができる。生成した樹脂組成物は弾性率を減
らし、リードフレーム、基板、半導体チップとの接着を
高めることができ、より高いハンダ付けストレス抵抗を
得る。
のフェノール樹脂系硬化剤の量を調節することによって
本発明のエポキシ樹脂組成物のハンダストレス性を最大
にすることができる。生成した樹脂組成物は弾性率を減
らし、リードフレーム、基板、半導体チップとの接着を
高めることができ、より高いハンダ付けストレス抵抗を
得る。
【００２０】前記一般式（II）において、ｎは０から５
までの整数でなければならない。ｎが５より大きい場合
は、トランスファー成形中の流動性の低下、及び成形適
性の低下が表れる傾向がある。
までの整数でなければならない。ｎが５より大きい場合
は、トランスファー成形中の流動性の低下、及び成形適
性の低下が表れる傾向がある。
【００２１】エポキシ樹脂（Ａ）とフェノール樹脂系硬
化剤（Ｂ）との混合比に関しては、上記エポキシ樹脂
（Ａ）が上記フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）のヒドロキ
シ基１当量あたり０.８ないし１.２エポキシ当量となる
ように用いられるのが好ましい。前記範囲を外れると耐
湿性などの特性が悪化する傾向がある。
化剤（Ｂ）との混合比に関しては、上記エポキシ樹脂
（Ａ）が上記フェノール樹脂系硬化剤（Ｂ）のヒドロキ
シ基１当量あたり０.８ないし１.２エポキシ当量となる
ように用いられるのが好ましい。前記範囲を外れると耐
湿性などの特性が悪化する傾向がある。
【００２２】典型的樹脂組成物の熱伝導性は樹脂基質中
に存在するセラミックフィラーの種類及び含有量によっ
て大きく影響される。最大熱放散能力を得るためには、
従来の溶融シリカ（熱伝導性〜１.３Ｗ／ｍＫ）に代わ
ってアルミナ（熱伝導性〜３０Ｗ／ｍＫ）が主要フィラ
ーとして選択される。
に存在するセラミックフィラーの種類及び含有量によっ
て大きく影響される。最大熱放散能力を得るためには、
従来の溶融シリカ（熱伝導性〜１.３Ｗ／ｍＫ）に代わ
ってアルミナ（熱伝導性〜３０Ｗ／ｍＫ）が主要フィラ
ーとして選択される。
【００２３】フィラー添加量は総エポキシ樹脂組成物の
８０重量％、好ましくは８４重量％以上でなければなら
ない。フィラーの量が８０重量％未満であると、生成す
る組成物は、熱伝導性を高めそして熱膨張を低めるには
不十分である。他方、フィラーの量が９２重量％を超え
ると、生成樹脂組成物の流動性が低下することがある。
したがって容認できるフィラー含有量は８０〜９２重量
％でなければならない。注意深く選択された微細なヒュ
ーズド又は結晶性シリカはトランスファー成形中に溶融
樹脂組成物の流れを容易にし、エアーベントのバリを減
少させることも促進する。
８０重量％、好ましくは８４重量％以上でなければなら
ない。フィラーの量が８０重量％未満であると、生成す
る組成物は、熱伝導性を高めそして熱膨張を低めるには
不十分である。他方、フィラーの量が９２重量％を超え
ると、生成樹脂組成物の流動性が低下することがある。
したがって容認できるフィラー含有量は８０〜９２重量
％でなければならない。注意深く選択された微細なヒュ
ーズド又は結晶性シリカはトランスファー成形中に溶融
樹脂組成物の流れを容易にし、エアーベントのバリを減
少させることも促進する。
【００２４】上記の基準を満たす典型的フィラー分布は
好ましくは（ｉ）０.５〜１.０μｍ、（ii）６.０〜３
０.０μｍ及び（iii）３０.０-１００.０μｍの領域に
３つのピークを形成しなければならない。１.０μｍか
ら６.０μｍまでの間の鞍部の最低点は総エポキシ樹脂
組成物の少なくとも０.５％、より好ましくは１.０％よ
りも多くなければならない。最小ピーク（ｉ）は本来溶
融シリカ又は結晶性シリカのどちらかである微細シリカ
フィラーからなる。これらの微細フィラーは流動性を促
進する潤滑性ベアリングとして働き、トランスファー成
形中の空気抜きフラッシュを最小にする。このようなフ
ィラーが多すぎても少なすぎてもこれらの機能は果たせ
なくなってしまう。本発明において、ピーク（ｉ）と鞍
部のフィラーは総樹脂組成物の３.０〜６.０重量％を占
めるように巧妙に設計され、最大サイズが８μｍ以下で
ある。８μｍを超えるフィラーは上記の機能を果たすた
めには無効である。
好ましくは（ｉ）０.５〜１.０μｍ、（ii）６.０〜３
０.０μｍ及び（iii）３０.０-１００.０μｍの領域に
３つのピークを形成しなければならない。１.０μｍか
ら６.０μｍまでの間の鞍部の最低点は総エポキシ樹脂
組成物の少なくとも０.５％、より好ましくは１.０％よ
りも多くなければならない。最小ピーク（ｉ）は本来溶
融シリカ又は結晶性シリカのどちらかである微細シリカ
フィラーからなる。これらの微細フィラーは流動性を促
進する潤滑性ベアリングとして働き、トランスファー成
形中の空気抜きフラッシュを最小にする。このようなフ
ィラーが多すぎても少なすぎてもこれらの機能は果たせ
なくなってしまう。本発明において、ピーク（ｉ）と鞍
部のフィラーは総樹脂組成物の３.０〜６.０重量％を占
めるように巧妙に設計され、最大サイズが８μｍ以下で
ある。８μｍを超えるフィラーは上記の機能を果たすた
めには無効である。
【００２５】さらに、球状フィラー並びに広いフィラー
分布が良い流動性及び加工適性を維持するには必要であ
る。球状フィラーは上記樹脂組成物の研磨性及び弾性率
の減少にも役立つ。
分布が良い流動性及び加工適性を維持するには必要であ
る。球状フィラーは上記樹脂組成物の研磨性及び弾性率
の減少にも役立つ。
【００２６】ＢＧＡ及びその他のワン−サイドモールド
パッケージの場合、正確な同一平面性は表面実装のため
に重要な必須条件である。そりは、基板と封止材（これ
は普通は前者より高い熱膨張率を有する）との間の熱的
不適合の結果であることが多い。フィラー充填をより高
くすると、ＥＭＣの熱膨張係数（ＣＴＥ）並びに熱によ
る収縮は減少し、生じるそりを最小にすることができ
る。
パッケージの場合、正確な同一平面性は表面実装のため
に重要な必須条件である。そりは、基板と封止材（これ
は普通は前者より高い熱膨張率を有する）との間の熱的
不適合の結果であることが多い。フィラー充填をより高
くすると、ＥＭＣの熱膨張係数（ＣＴＥ）並びに熱によ
る収縮は減少し、生じるそりを最小にすることができ
る。
【００２７】本発明の樹脂組成物におけるアルミナフィ
ラーのもう一つの決定的役割は、難燃剤としての役割で
ある。アルミナの表面の水の顕微鏡的存在はフィラーを
加水分解して水酸化アルミニウムを生成している。加熱
又は燃焼プロセス中に、これらの金属水酸化物が吸熱反
応を受けてその含有水分を放出し、アルミナに戻る。こ
うすることによって、それは前記有機樹脂の網目構造に
必須の難燃性を与える。
ラーのもう一つの決定的役割は、難燃剤としての役割で
ある。アルミナの表面の水の顕微鏡的存在はフィラーを
加水分解して水酸化アルミニウムを生成している。加熱
又は燃焼プロセス中に、これらの金属水酸化物が吸熱反
応を受けてその含有水分を放出し、アルミナに戻る。こ
うすることによって、それは前記有機樹脂の網目構造に
必須の難燃性を与える。
【００２８】その上、燃焼中に有機樹脂のラジカルはア
ルミナフィラーに結合し、難燃剤である水酸化アルミニ
ウムを形成する。 [Ａｌ2Ｏ3＋６ＯＨ-→２Ａｌ（ＯＨ）3＋３Ｏ2-]
ルミナフィラーに結合し、難燃剤である水酸化アルミニ
ウムを形成する。 [Ａｌ2Ｏ3＋６ＯＨ-→２Ａｌ（ＯＨ）3＋３Ｏ2-]
【００２９】上記のメカニズムによって、本発明の樹脂
組成物は臭素化エポキシ樹脂等の従来のいかなる難燃剤
も含まない。その結果、臭素、アンチモン及びホウ素化
合物を含まない環境にやさしいＥＭＣが提供される。そ
の他の結果としては、高価なアルミナ充填樹脂組成物を
リサイクルし得る。
組成物は臭素化エポキシ樹脂等の従来のいかなる難燃剤
も含まない。その結果、臭素、アンチモン及びホウ素化
合物を含まない環境にやさしいＥＭＣが提供される。そ
の他の結果としては、高価なアルミナ充填樹脂組成物を
リサイクルし得る。
【００３０】しかし、付加的な難燃剤を含まない樹脂組
成物は、ＵＬ−９４（アンダーライター・ラボラトリー
−ＵＳＡ）のＶ−０可燃性規格に合格するためには比較
的多量のフィラーを含まなければならない。Ｖ−０規格
に合格するのは、総フィラー含有量（ＦＣ、重量％）対
総樹脂含有量（ＲＣ、重量％）の比が最小値１０.５に
達したときである。この最小閾値以下では前記材料はＵ
Ｌ−９４規格のＶ−１となる。
成物は、ＵＬ−９４（アンダーライター・ラボラトリー
−ＵＳＡ）のＶ−０可燃性規格に合格するためには比較
的多量のフィラーを含まなければならない。Ｖ−０規格
に合格するのは、総フィラー含有量（ＦＣ、重量％）対
総樹脂含有量（ＲＣ、重量％）の比が最小値１０.５に
達したときである。この最小閾値以下では前記材料はＵ
Ｌ−９４規格のＶ−１となる。
【００３１】本発明に用いられる硬化促進剤は、それが
成分（Ａ）のエポキシ基と成分（Ｂ）のヒドロキシル基
との反応を促進し得る限り、いかなる材料でもよい。一
般に封止材として用いられ、例えばジアザビシクロウン
デセン（ＤＢＵ）、トリフェニルホスフィン（ＴＰ
Ｐ）、ベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）、２−メチ
ルイミダゾール（２−ＭＺ）等の硬化促進剤が広く用い
られる。これらの化合物は単独で又は２種類以上を組み
合わせて用いることができる。
成分（Ａ）のエポキシ基と成分（Ｂ）のヒドロキシル基
との反応を促進し得る限り、いかなる材料でもよい。一
般に封止材として用いられ、例えばジアザビシクロウン
デセン（ＤＢＵ）、トリフェニルホスフィン（ＴＰ
Ｐ）、ベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）、２−メチ
ルイミダゾール（２−ＭＺ）等の硬化促進剤が広く用い
られる。これらの化合物は単独で又は２種類以上を組み
合わせて用いることができる。
【００３２】硬化促進剤は総エポキシ樹脂組成物の０.
１ないし０.４重量％の量を用いるのが好ましい。０.１
重量％未満の量では生成した成形製品の硬度が低下し離
型性が悪化する傾向がある。０.４重量％より多い量で
は反応が不都合に速やかに進み、流動性が減少する傾向
がある。
１ないし０.４重量％の量を用いるのが好ましい。０.１
重量％未満の量では生成した成形製品の硬度が低下し離
型性が悪化する傾向がある。０.４重量％より多い量で
は反応が不都合に速やかに進み、流動性が減少する傾向
がある。
【００３３】封止に用いられる本発明のエポキシ樹脂組
成物は、必須成分としてエポキシ樹脂、硬化剤、無機フ
ィラー及び硬化促進剤を含む。樹脂組成物は必要なら
ば、さらにシランカップリング剤、離型剤（天然ワック
ス又は合成ワックス等）、応力抑制剤（シリコーン油又
はゴム等）のような種々の添加剤を含むことができる。
成物は、必須成分としてエポキシ樹脂、硬化剤、無機フ
ィラー及び硬化促進剤を含む。樹脂組成物は必要なら
ば、さらにシランカップリング剤、離型剤（天然ワック
ス又は合成ワックス等）、応力抑制剤（シリコーン油又
はゴム等）のような種々の添加剤を含むことができる。
【００３４】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を成形
材料として製造する際には、エポキシ樹脂、硬化剤、硬
化促進剤、フィラー及びその他の添加剤をミキサー等を
用いて十分、そして均質に混合する；それから上記混合
物を熱ロール、ニーダー等を用いて溶融混練する；混練
した生成物を冷却し、粉砕する。こうして得られた成形
材料を、電子部品又は電気部品の封止、コーティング、
絶縁等のために用いる。
材料として製造する際には、エポキシ樹脂、硬化剤、硬
化促進剤、フィラー及びその他の添加剤をミキサー等を
用いて十分、そして均質に混合する；それから上記混合
物を熱ロール、ニーダー等を用いて溶融混練する；混練
した生成物を冷却し、粉砕する。こうして得られた成形
材料を、電子部品又は電気部品の封止、コーティング、
絶縁等のために用いる。
【００３５】本発明により、特に、高い熱伝導性、低い
熱膨張性及び低い水分吸収性を有する環境にやさしい樹
脂組成物を得ることができる。そのような組み合わせは
従来例では達成されなかった。
熱膨張性及び低い水分吸収性を有する環境にやさしい樹
脂組成物を得ることができる。そのような組み合わせは
従来例では達成されなかった。
【００３６】パッケージレベルでは、これらは（ａ）高
パワーデバイスの要求に合う良好な熱放散性、（ｂ）良
いハンダクラッキング抵抗性、（ｃ）低いそり、（ｄ）
高ＨＴＳＬ性能及び（ｅ）過剰のモールド材料のリサイ
クル可能性に言い換えられる。本発明のエポキシ樹脂組
成物は、電子部品又は電気部品、特に表面実装の目的の
ための一方側及び両方側モールド高出力集積チップＩＣ
の封止、コーティング、絶縁等に用いることができる。
パワーデバイスの要求に合う良好な熱放散性、（ｂ）良
いハンダクラッキング抵抗性、（ｃ）低いそり、（ｄ）
高ＨＴＳＬ性能及び（ｅ）過剰のモールド材料のリサイ
クル可能性に言い換えられる。本発明のエポキシ樹脂組
成物は、電子部品又は電気部品、特に表面実装の目的の
ための一方側及び両方側モールド高出力集積チップＩＣ
の封止、コーティング、絶縁等に用いることができる。
【００３７】
【実施例】本発明を以下に実施例によって詳細に説明す
る。実施例においては、配合に用いられる各成分の量は
重量部で表される。
る。実施例においては、配合に用いられる各成分の量は
重量部で表される。
【００３８】（実施例１）下記の成分類を下記の割合で
室温でミキサーを用いて混合し、二軸ロールを用いて７
０〜１００℃で混練し、冷却し、粉砕して、モールド用
材料を得る。 一般式（III）
室温でミキサーを用いて混合し、二軸ロールを用いて７
０〜１００℃で混練し、冷却し、粉砕して、モールド用
材料を得る。 一般式（III）
【化３】
のエポキシ化合物（軟化点：１０８℃、エポキシ当量：
１８５ｇ／当量）：４.８重量部 一般式（II）
１８５ｇ／当量）：４.８重量部 一般式（II）
【化２】
のパラキシレン変性フェノール樹脂系硬化剤（軟化点：
６４〜６９℃、エポキシ当量：１７５ｇ／当量）：１.
２重量部 フェノール ノボラック樹脂系硬化剤（軟化点：９０
℃、ヒドロキシル基当量：１０５ｇ／当量）：１.５重
量部 アルミナフィラー ８６.５重量部 溶融シリカ フィラー ４.０重量部 ジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ） ０.２重量部 シラン カップリング剤 ０.５重量部 応力抑制添加剤 ０.７重量部 カーボンブラック ０.２重量部 離型剤 ０.４重量部 パッケージレベルにおける性能試験では、同様なペレッ
トを種々の大きさに作ることから始める。試験の目的に
応じて、温度１７５℃、５０〜８０ｋｇｆ／ｃｍ2で６
０秒間、ハンダレジストを有する有機基板上で（ｉ）２
５６ボールを有する２７×２７ｍｍのオーバー・モール
デッド・プラスチック・ボール・グリッド・アレイ（Ｏ
ＭＰＢＧＡ）、又は３５２ボールを有する３５×３５ｍ
ｍＰＢＧＡに成形することができる。その後、より小さ
いチップ（６×６ｍｍ）を有するパッケージはそり試験
の前に１７５℃で５時間のモールド後硬化（ＰＭＣ）を
受ける。（ii）そのなかのより大きいチップを有するそ
の他のパッケージ（１４×１４ｍｍ、ポリイミド（Ｐ
Ｉ）被覆）は６０℃／６０％ＲＨの空気に１２０時間さ
らされる。（iii）同様に、上記ペレットは温度１７５
℃、１００ｋｇｆ／ｃｍ2で１２０秒間、ＰＩ及びＳｉ
Ｎ（窒化珪素）をコーティングした９×９ｍｍの大きさ
のチップを封入した８０ピンＱＦＰ（１４×２０ｍｍ）
にモールドされる。モールド後、エアーベントのバリの
平均長さを測定する。エアーベントの深さ〜２５−３０
μｍを有する３５×３５ｍｍＰＢＧＡでは、必要なバリ
の長さは約０.５〜１.０ｍｍである。その後それらパッ
ケージは１７５℃で４時間のＰＭＣのために送られる。
６４〜６９℃、エポキシ当量：１７５ｇ／当量）：１.
２重量部 フェノール ノボラック樹脂系硬化剤（軟化点：９０
℃、ヒドロキシル基当量：１０５ｇ／当量）：１.５重
量部 アルミナフィラー ８６.５重量部 溶融シリカ フィラー ４.０重量部 ジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ） ０.２重量部 シラン カップリング剤 ０.５重量部 応力抑制添加剤 ０.７重量部 カーボンブラック ０.２重量部 離型剤 ０.４重量部 パッケージレベルにおける性能試験では、同様なペレッ
トを種々の大きさに作ることから始める。試験の目的に
応じて、温度１７５℃、５０〜８０ｋｇｆ／ｃｍ2で６
０秒間、ハンダレジストを有する有機基板上で（ｉ）２
５６ボールを有する２７×２７ｍｍのオーバー・モール
デッド・プラスチック・ボール・グリッド・アレイ（Ｏ
ＭＰＢＧＡ）、又は３５２ボールを有する３５×３５ｍ
ｍＰＢＧＡに成形することができる。その後、より小さ
いチップ（６×６ｍｍ）を有するパッケージはそり試験
の前に１７５℃で５時間のモールド後硬化（ＰＭＣ）を
受ける。（ii）そのなかのより大きいチップを有するそ
の他のパッケージ（１４×１４ｍｍ、ポリイミド（Ｐ
Ｉ）被覆）は６０℃／６０％ＲＨの空気に１２０時間さ
らされる。（iii）同様に、上記ペレットは温度１７５
℃、１００ｋｇｆ／ｃｍ2で１２０秒間、ＰＩ及びＳｉ
Ｎ（窒化珪素）をコーティングした９×９ｍｍの大きさ
のチップを封入した８０ピンＱＦＰ（１４×２０ｍｍ）
にモールドされる。モールド後、エアーベントのバリの
平均長さを測定する。エアーベントの深さ〜２５−３０
μｍを有する３５×３５ｍｍＰＢＧＡでは、必要なバリ
の長さは約０.５〜１.０ｍｍである。その後それらパッ
ケージは１７５℃で４時間のＰＭＣのために送られる。
【００３９】その後、パッケージはピーク温度が２３５
℃の赤外線（ＩＲ）オーブン中でＪＥＤＥＣ基準によっ
て種々の温度プロフィールを通して送られる。その後、
そのデバイスの表面に存在するすべての割れを顕微鏡を
用いて観察する。さらに、それらパッケージをＣＳＡＭ
（Ｃ−モード走査型音響顕微鏡）を用いて、チップの頂
点及びこれらチップを有する基板成形化合物（iii）に
焦点をあてて薄片中間層を走査し、ハンダ付けクラッキ
ング試験のためのデバイスを得る。タブレットも１６ｐ
ＤＩＰ（１６ピン・デュアル・インライン・パッケー
ジ）に成形し、１７５℃でＨＴＳＬ試験を行い、その後
回路抵抗を１.０Ωを超える数値で試験する（成形後の
電気抵抗の数値は一般的には＜０.８Ωである。持続的
に高温にさらしている間、封入材内に存在する遊離イオ
ン、特に臭化物及びアンチモンは金ボール結合を侵食
し、例えばカーケンドール空隙を形成し、それはより高
い電気抵抗に導く）。結果は平均寿命によって表され
る。
℃の赤外線（ＩＲ）オーブン中でＪＥＤＥＣ基準によっ
て種々の温度プロフィールを通して送られる。その後、
そのデバイスの表面に存在するすべての割れを顕微鏡を
用いて観察する。さらに、それらパッケージをＣＳＡＭ
（Ｃ−モード走査型音響顕微鏡）を用いて、チップの頂
点及びこれらチップを有する基板成形化合物（iii）に
焦点をあてて薄片中間層を走査し、ハンダ付けクラッキ
ング試験のためのデバイスを得る。タブレットも１６ｐ
ＤＩＰ（１６ピン・デュアル・インライン・パッケー
ジ）に成形し、１７５℃でＨＴＳＬ試験を行い、その後
回路抵抗を１.０Ωを超える数値で試験する（成形後の
電気抵抗の数値は一般的には＜０.８Ωである。持続的
に高温にさらしている間、封入材内に存在する遊離イオ
ン、特に臭化物及びアンチモンは金ボール結合を侵食
し、例えばカーケンドール空隙を形成し、それはより高
い電気抵抗に導く）。結果は平均寿命によって表され
る。
【００４０】ＥＭＣの熱伝導性の測定では、先ずタブレ
ットを作り、それから低圧トランスファー成形機を用い
て３００秒間、１７５℃、１５０ｋｇｆ／ｃｍ2で、直
径４０ｍｍ、高さ２５×５ｍｍの円筒状塊にする。
ットを作り、それから低圧トランスファー成形機を用い
て３００秒間、１７５℃、１５０ｋｇｆ／ｃｍ2で、直
径４０ｍｍ、高さ２５×５ｍｍの円筒状塊にする。
【００４１】（実施例２〜３）エポキシ樹脂組成物を表
１に示すそれぞれの処方に配合し、実施例１と同じ操作
を行って成形材料を得る。試験目的のためのデバイスを
これらの成形材料を用いて製造し、そり試験、ハンダ付
け抵抗試験及びＨＴＳＬ試験を行う。結果は表１に示
す。
１に示すそれぞれの処方に配合し、実施例１と同じ操作
を行って成形材料を得る。試験目的のためのデバイスを
これらの成形材料を用いて製造し、そり試験、ハンダ付
け抵抗試験及びＨＴＳＬ試験を行う。結果は表１に示
す。
【００４２】（比較実施例１〜５）エポキシ樹脂組成物
を表１に示すそれぞれの処方に配合し、実施例１と同じ
操作を行って成形材料を得る。試験目的のためのデバイ
スをこれらの成形材料を用いて製造し、ハンダクラック
試験を行う。それらは特殊の応用分野に顕著な性能を有
する３つの確立グレードを水準点として含み、開発中の
２中間体サンプルを含んでいた。結果を表１に示す。
を表１に示すそれぞれの処方に配合し、実施例１と同じ
操作を行って成形材料を得る。試験目的のためのデバイ
スをこれらの成形材料を用いて製造し、ハンダクラック
試験を行う。それらは特殊の応用分野に顕著な性能を有
する３つの確立グレードを水準点として含み、開発中の
２中間体サンプルを含んでいた。結果を表１に示す。
【表１】
─────────────────────────────────────────────────────
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 23/31
(72)発明者 タット ホン タン
シンガポール共和国、シンガポール
461001 ♯08−210、チャイ チー ロー
ド、ビー・エル・ケイ １
(72)発明者 ナオキ モギ
シンガポール共和国、シンガポール
596746、シグネイチャー・パーク ♯04−
12、トー タック ロード、ビー・エル・
ケイ 56
(72)発明者 リー リン アン
マレーシア国、ジョホール、ジョホール
ジャヤ 81100 ジェイ ビー、ジャラン
ペソナ タマン、101
Ｆターム(参考） 4J002 CD051 CD061 DE146 DJ017
FD016 FD158 GQ05
4J036 AC01 AJ01 AJ15 FA03 FA05
FB07 FB08 JA07
4M109 AA01 CA21 EA03 EB12
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体装置の封止に用いられるエポキシ
樹脂組成物であって： （Ａ）一般式（Ｉ） 【化１】 （式中、Ｒ１〜Ｒ８は同じであっても異なってもよく、
各々が水素原子とアルキル基からなる群から選択される
原子又は基である。）によって表されるエポキシ樹脂と
（Ｂ）フェノール樹脂と（Ｃ）前記エポキシ樹脂組成物
の８０〜９２重量％を構成する酸化アルミニウム（アル
ミナ）とシリカフィラーとの混合物であって、前記フィ
ラー重量対（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｂ）フェノール樹脂
との合計重量の比が少なくとも１０.５以上である前記
混合物と（Ｄ）前記エポキシ樹脂組成物の０.１〜０.４
重量％の硬化促進剤とを含むエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項２】 前記エポキシ樹脂（Ａ）が、前記フェノ
ール樹脂（Ｂ）のヒドロキシル基当量あたり０.８ない
し１.２倍のエポキシ当量となるような量で用いられる
請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項３】 前記フェノール樹脂（Ｂ）が一般式（I
I） 【化２】 （式中、ｎは０ないし５の整数である。）のフェノール
樹脂を総フェノール樹脂の２０〜１００重量％含む請求
項１又は請求項２記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項４】 前記アルミナ及びシリカフィラー混合物
が最大粒径８μｍ以下のシリカフィラーを含む請求項
１、請求項２又は請求項３記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項５】 前記シリカフィラーがエポキシ樹脂組成
物の３〜６重量％を構成する請求項１〜４のいずれか１
項記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項６】 難燃剤が存在しなくてもＵＬ−９４のＶ
−０規格の難燃性に到達し得る請求項１〜５のいずれか
１項記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項記載のエポ
キシ樹脂組成物を用いて製造される半導体装置。 - 【請求項８】 半導体装置の製造方法であって、前記半
導体装置にエポキシ樹脂組成物を提供する工程を含み、
該エポキシ樹脂組成物が請求項１〜６のいずれか１項に
限定されているようなエポキシ樹脂組成物であることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SG200206255A SG103883A1 (en) | 2002-07-29 | 2002-10-14 | Epoxy resin composition |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SG200104579 | 2001-07-30 | ||
| SG200104579-8 | 2001-07-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003138106A true JP2003138106A (ja) | 2003-05-14 |
| JP4188634B2 JP4188634B2 (ja) | 2008-11-26 |
Family
ID=20430807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002219679A Expired - Lifetime JP4188634B2 (ja) | 2001-07-30 | 2002-07-29 | エポキシ樹脂組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4188634B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7238789B2 (ja) | 2017-12-22 | 2023-03-14 | 株式会社レゾナック | 封止組成物及び半導体装置 |
| WO2019131095A1 (ja) | 2017-12-28 | 2019-07-04 | 日立化成株式会社 | ボールグリッドアレイパッケージ封止用エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂硬化物及び電子部品装置 |
| WO2019131097A1 (ja) | 2017-12-28 | 2019-07-04 | 日立化成株式会社 | ボールグリッドアレイパッケージ封止用エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂硬化物及び電子部品装置 |
| KR20200094221A (ko) | 2017-12-28 | 2020-08-06 | 히타치가세이가부시끼가이샤 | 볼 그리드 어레이 패키지 밀봉용 에폭시 수지 조성물, 에폭시 수지 경화물 및 전자 부품 장치 |
-
2002
- 2002-07-29 JP JP2002219679A patent/JP4188634B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4188634B2 (ja) | 2008-11-26 |
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