JP2003213087A - 片面封止用エポキシ樹脂組成物及び片面封止型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形後にブリードが生じることが無く、連続
成形性が良好であり、耐リフロー性を損なわない片面封
止用エポキシ樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、離
型剤を必須成分とする片面封止用エポキシ樹脂組成物に
関する。離型剤として、モンタン酸と、モンタン酸エチ
レンビスアマイドとオレイン酸アマイドの少なくとも一
方とを用いる。上記離型剤を片面封止用エポキシ樹脂組
成物全量に対して０．１〜１質量％含有する。モンタン
酸を離型剤全量に対して３０〜７０質量％含有する。モ
ンタン酸を必須成分とする上記の離型剤によって、良好
な連続成形性を得ることができ、ブリードの発生を防止
することができると共に、耐リフロー性の低下を防止す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の片面に搭載
された半導体素子（チップ）を封止するための片面封止
用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いて製造されるＢ
ＧＡ（Ball GridArray）やＣＳＰ（Chip Size Package,
Chip Scale Package）等の片面封止型半導体装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型、薄型化と高密度
実装化が進展する中で、ＢＧＡやＣＳＰと呼ばれる片面
封止型半導体装置が急速に増加している。この片面封止
型半導体装置は、基板（インターポーザ）の片面に半導
体素子を固定し、半導体素子の端子と基板に設けたラン
ドとをワイアボンディングにより電気的に接続した後、
半導体素子を封止樹脂で封止すると共に、基板の他方の
片面に半田ボールの端子を格子状に配置することによっ
て、製造されている。最近では、数十個の半導体素子を
並べた大型基板を片面一括封止した後、個々の片面封止
型半導体装置にダイシングするＭＡＰ（Matrix Array P
ackage）方式も広がりつつある。

【０００３】半導体素子を封止樹脂で封止するにあたっ
ては、金型キャビティに基板をセットした後、溶融状態
の封止樹脂をキャビティ内に押し込むトランスファ成形
が適用されているが、成形後に成形品である片面封止型
半導体装置を金型から容易に脱型し連続成形性（金型離
型性）を高めるために、封止樹脂には予め離型剤が配合
されている。そして従来、離型剤としては、天然カルナ
バワックス、ポリエチレンワックス、ステアリン酸等を
それぞれ単独で使用したり、これらを組み合わせて使用
したりしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の離型剤
を配合した封止樹脂を用いて製造した片面封止型半導体
装置にあっては、封止樹脂の表面に離型剤が染み出すブ
リードが生じやすいという問題がある上に、染み出した
離型剤が金型キャビティを汚すことがあり、却って連続
成形性向上の効果を打ち消してしまうという問題もあっ
た。このような問題は、片面封止型半導体装置が小型、
薄型になるほど顕著に生じるものである。

【０００５】また、上記の片面封止型半導体装置にあっ
ては、封止樹脂に配合されている離型剤によって、封止
樹脂と半導体素子、基板との間の密着性がある程度低下
するのは免れず、耐リフロー性を高く得ることができな
くなるという問題もあった。つまり、片面封止型半導体
装置を半田ボールを介して実装基板に実装する際に、リ
フロー加熱によって、半導体素子や基板と封止樹脂との
界面が剥離したり、封止樹脂内部にクラックが発生しや
すくなるものである。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、成形後にブリードが生じることが無く、連続成形
性が良好であり、耐リフロー性を損なわない片面封止用
エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いて製造される片面
封止型半導体装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
片面封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化
剤、無機充填剤、離型剤を必須成分とする片面封止用エ
ポキシ樹脂組成物において、離型剤として、モンタン酸
と、モンタン酸エチレンビスアマイドとオレイン酸アマ
イドの少なくとも一方とを用い、上記離型剤を片面封止
用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１質量％含
有すると共に、モンタン酸を離型剤全量に対して３０〜
７０質量％含有して成ることを特徴とするものである。

【０００８】また請求項２の発明は、請求項１におい
て、離型剤全量に対して、モンタン酸エチレンビスアマ
イドとオレイン酸アマイドをそれぞれ５０質量％以下含
有して成ることを特徴とするものである。

【０００９】また請求項３に係る片面封止型半導体装置
は、請求項１又は２に記載の片面封止用エポキシ樹脂組
成物を用いて基板の片面に搭載された半導体素子を封止
して成ることを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１１】本発明に係る片面封止用エポキシ樹脂組成
物は、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、離型剤を必
須成分とするものである。

【００１２】エポキシ樹脂としては、特に限定されるも
のではないが、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ナフタレン環含
有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ビフェニル型エ
ポキシ樹脂、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ブロム含有
型エポキシ樹脂、３官能型エポキシ樹脂、ハイドロキノ
ン型エポキシ樹脂等を用いることができる。

【００１３】また硬化剤としては、特に限定されるもの
ではないが、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾ
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、トリフェニルメタン型フェノー
ル樹脂、各種の多価フェノール樹脂等のフェノール系樹
脂を用いることができる。

【００１４】また無機充填剤としては、特に限定される
ものではないが、例えば溶融シリカ、結晶シリカ、アル
ミナ、窒化珪素等を用いることができる。

【００１５】そして本発明において離型剤としては、モ
ンタン酸と、モンタン酸エチレンビスアマイド（モンタ
ン酸エチレンビスアミド）とオレイン酸アマイド（オレ
イン酸アミド）の少なくとも一方とを用いるものであ
る。すなわちモンタン酸は必須成分であり、離型剤に
は、モンタン酸及びモンタン酸エチレンビスアマイドの
２成分からなるもの、モンタン酸及びオレイン酸アマイ
ドの２成分からなるもの、モンタン酸、モンタン酸エチ
レンビスアマイド及びオレイン酸アマイドの３成分から
なるものの３態様がある。いずれの態様であっても、離
型剤全量に対するモンタン酸の含有量は３０〜７０質量
％とし、さらに片面封止用エポキシ樹脂組成物全量に対
する離型剤の含有量は０．１〜１質量％とするものであ
る。このようにすると良好な連続成形性を得ることがで
きるのはもちろんであるが、さらに成形品の表面に離型
剤が染み出すブリードが生じなくなるという効果も得ら
れ、金型キャビティに汚れが付着するのを確実に防止
し、連続成形性向上の効果を損なうことも無くなるもの
である。すなわち、モンタン酸エチレンビスアマイドや
オレイン酸アマイドを併用することによって、ブリード
の発生を抑制することができるものである。

【００１６】ここで、離型剤全量に対するモンタン酸の
含有量が３０質量％未満であると、連続成形性が悪化す
るものであり、逆に７０質量％を超えると、ブリードが
生じ成形品の表面が汚れるものである。また、片面封止
用エポキシ樹脂組成物全量に対する離型剤の含有量が
０．１質量％未満であると、連続成形性が悪化するもの
であり、逆に１質量％を超えると、ブリードが生じると
共に耐リフロー性が低下する。また上記の離型剤のほ
か、カルナバワックスやポリエチレンワックスを併用す
ると、ブリードが生じたり、耐リフロー性が著しく悪化
したりすることがあるため、カルナバワックスやポリエ
チレンワックスとの併用は避けた方がよい。

【００１７】また、離型剤全量に対するモンタン酸エチ
レンビスアマイドやオレイン酸アマイドの含有量が多す
ぎると、具体的には５０質量％を超えると、却ってブリ
ードの発生を抑制するのが困難となるおそれがある。そ
のため、離型剤全量に対するモンタン酸エチレンビスア
マイドとオレイン酸アマイドの含有量はそれぞれ５０質
量％以下であることが好ましい。このようにするとブリ
ードの発生をより確実に防止することができると共に、
連続成形性及び耐リフロー性を一層高く得ることができ
るものである。なお、モンタン酸エチレンビスアマイド
とオレイン酸アマイドの含有量の実質上の下限はそれぞ
れ０質量％であるが、上述した離型剤の態様から、モン
タン酸エチレンビスアマイドとオレイン酸アマイドの含
有量が同時に０質量％になることは無い。

【００１８】そして、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、無
機充填剤、離型剤を配合し、さらに必要に応じてメルカ
プトシランカップリング剤等のカップリング剤、赤リン
等の難燃剤、カーボンブラック等の着色剤を配合し、こ
れをミキサーやブレンダー等で均一に混合した後に、ニ
ーダーやロールで加熱混練することによって、片面封止
用エポキシ樹脂組成物を調製することができる。なお、
混練物を冷却固化し、粉砕して粉状等にして使用するよ
うにしてもよい。

【００１９】上記のようにして調製した片面封止用エポ
キシ樹脂組成物を用いて、基板の片面に搭載された半導
体素子を封止することによって、片面封止型半導体装置
を製造することができる。すなわち基板の片面に半導体
素子を固定し、半導体素子の端子と基板に設けたランド
とをワイアボンディングにより電気的に接続した後に、
本発明に係る片面封止用エポキシ樹脂組成物で半導体素
子を封止すると共に、基板の他方の片面に半田ボールの
端子を格子状に配置することによって、ＢＧＡ、ＣＳ
Ｐ、ＭＡＰ等の片面封止型半導体装置を製造することが
できる。

【００２０】半導体素子を封止するにあたっては、従来
と同様に金型キャビティに基板をセットした後、溶融状
態の片面封止用エポキシ樹脂組成物をキャビティ内に押
し込むことによって行うことができ、成形後には成形品
を金型から容易に脱型することができ、良好な連続成形
性を得ることができる。しかも、封止樹脂である片面封
止用エポキシ樹脂組成物には、モンタン酸を必須成分と
する上述した離型剤が含有されているので、成形品には
ブリードが発生しなくなって外観が低下するのを防止す
ることができると共に、ブリードに伴って金型が汚染さ
れることもなくなり、良好な連続成形性を長く維持する
ことができるものである。さらにこのような効果は、小
型、薄型の成形品であっても、得ることができるもので
ある。

【００２１】ここで、上記の基板としては、ＢＴ（Bism
aleimide Triazine）樹脂等の有機基板、銅合金やアル
ミニウム等の金属基板、ポリイミド等のテープ基板、セ
ラミック基板を用いることができる。また半導体素子と
基板との接続方法としては、ワイヤボンディング接続法
のほか、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）接続法やフ
リップチップ接続法を行うことができる。また、基板に
おいて半導体素子が搭載される面は限定されるものでは
なく、いわゆるフェースアップ型やフェースダウン型の
いずれでもよい。また、上記の半田ボールとしては、共
晶半田や高温半田を用いることができる。このように片
面封止型半導体装置には、基板、半導体素子と基板との
接続方法、半導体素子が搭載される面、半田ボールの組
み合わせによって、種々の形態があるが、本発明に係る
片面封止用エポキシ樹脂組成物はどの形態にも適用可能
である。

【００２２】上記のようにして製造した片面封止型半導
体装置にあっては、上述のとおりブリードが生じないと
いう効果が得られるものであるが、さらに、半導体素子
を封止している片面封止用エポキシ樹脂組成物の内部に
は、従来の天然カルナバワックス等のような離型剤では
なく、モンタン酸を必須成分とする上述した離型剤が含
有されているので、封止樹脂である片面封止用エポキシ
樹脂と半導体素子、基板との間の密着性の低下を抑制す
ることができ、それによって耐リフロー性を向上させる
ことができるものである。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。

【００２４】（実施例１〜５及び比較例１〜５）エポキ
シ樹脂として、３官能型エポキシ樹脂である三井石油化
学（株）製「ＶＧ３１０１Ｌ」（エポキシ当量ｅｑ＝２
１０）、ハイドロキノン型エポキシ樹脂である東都化成
（株）製「ＹＤＣ１３１２」（エポキシ当量ｅｑ＝１７
２）を用いた。

【００２５】また硬化剤として、トリフェニルメタン型
フェノール樹脂である明和化成（株）製「ＭＥＨ７５０
０ＳＳ」（水酸基当量ｅｑ＝１０１）を用いた。

【００２６】また無機充填剤として、溶融シリカを用い
た。

【００２７】また離型剤として、モンタン酸であるヘキ
スト製「ＷＡＸ−Ｓ」、モンタン酸エチレンビスアマイ
ドである大日化学工業（株）製「Ｊ９００」、オレイン
酸アマイドである日本化成（株）製「Ｏ２００」、カル
ナバワックス、ポリエチレンワックスを用いた。

【００２８】さらに、カップリング剤としてメルカプト
シランカップリング剤である信越化学工業（株）製「Ｋ
ＢＭ８０３」、難燃剤として赤リン、着色剤としてカー
ボンブラックを用いた。

【００２９】そして、表１及び表２に示す配合量で、上
記のエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、離型剤を配合
し、さらにカップリング剤、難燃剤、着色剤を配合し、
これをミキサーで均一に混合した後に、ロールで加熱混
練することによって、実施例１〜５及び比較例１〜５の
片面封止用エポキシ樹脂組成物を調製した。このように
して得た片面封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、以下
のような特性評価を行った。

【００３０】（成形品表面の汚れ）３８ｍｍ×１３０ｍ
ｍ×０．３ｍｍｔの基板に、８ｍｍ×８ｍｍの半導体素
子を３０個搭載した後に、片面封止用エポキシ樹脂組成
物を用いてトランスファ成形することによって、ＭＡＰ
（Matrix Array Package）成形品を製造した。この成形
品の表面を目視によって観察し、以下の基準で評価し
た。結果を表１及び表２に示す。

【００３１】「○」：ブリード等による汚れがみられな
かったもの 「×」：ブリード等による汚れがみられたもの （連続成形性）１４ｍｍ角のＬＱＦＰ（Low profile Qu
ad Flat Package）製造用の金型にトランスファ成形を
繰り返し行い、成形品を金型から脱型するときの接着力
（離型力）が何ショット目で大きくなるかを調べること
により、連続成形性を評価した。評価の基準は以下のと
おりである。結果を表１及び表２に示す。

【００３２】 「◎」：１０００ショット以上成形しても接着力が小さ
いもの 「○」：５００ショット以上１０００ショット未満であ
れば接着力が小さいもの 「△」：１００ショット以上５００ショット未満であれ
ば接着力が小さいもの 「×」：１００ショット未満であれば接着力が小さいも
の （耐リフロー性）１２ｍｍ×１２ｍｍ×０．６７５ｍｍ
ｔのテープ基板に、８ｍｍ×８ｍｍの半導体素子を搭載
し、これを片面封止用エポキシ樹脂組成物で封止するこ
とによって、ＢＧＡのサンプルを１０個ずつ製造した。
このサンプルを６０℃、６０％ＲＨの条件で１２０時
間、前処理した後、２４０℃でリフロー処理を行った。
処理後のサンプルについて剥離状態をＳＡＴ（Scanning
Acoustic Tomograph：超音波探傷装置）によって観察
し、１０個のサンプルのうち何個に剥離やクラックが発
生したかをカウントした。結果を表１及び表２に、分母
にサンプル数、分子に剥離等が発生したサンプル数を表
示して示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】表１にみられるように、実施例１〜５のも
のはすべて、成形品の表面に汚れが無く、連続成形性が
良好であると共に耐リフロー性に優れていることが確認
される。

【００３６】これに対して、離型剤の量が少ない比較例
１のものは、連続成形性が劣っていることが確認され
る。また離型剤の量が多い比較例２のものは、連続成形
性には優れているものの、成形品の表面が汚れていると
共に耐リフロー性が劣っていることが確認される。また
モンタン酸を含有しない比較例３及び比較例５のもの
は、連続成形性が劣っており、特にカルナバワックスを
併用している比較例３のものは、成形品の表面が汚れて
いることが確認される。またモンタン酸、モンタン酸エ
チレンビスアマイド及びオレイン酸アマイドを含有せず
にポリエチレンワックスのみを離型剤として用いた比較
例４のものは、成形品の表面が汚れており、連続成形性
が不十分な上に、耐リフロー性が著しく劣っていること
が確認される。

【００３７】

【発明の効果】上記のように本発明の請求項１に係る片
面封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化
剤、無機充填剤、離型剤を必須成分とする片面封止用エ
ポキシ樹脂組成物において、離型剤として、モンタン酸
と、モンタン酸エチレンビスアマイドとオレイン酸アマ
イドの少なくとも一方とを用い、上記離型剤を片面封止
用エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１質量％含
有すると共に、モンタン酸を離型剤全量に対して３０〜
７０質量％含有しているので、片面封止型半導体装置を
製造するにあたって、モンタン酸を必須成分とする上記
の離型剤を含有することによって、良好な連続成形性を
得ることができるのはもちろんのこと、成形品にブリー
ドが生じるのを防止することができると共に、耐リフロ
ー性の低下を防止することができるものである。

【００３８】また請求項２の発明は、離型剤全量に対し
て、モンタン酸エチレンビスアマイドとオレイン酸アマ
イドをそれぞれ５０質量％以下含有しているので、ブリ
ードの発生をより確実に防止することができると共に、
連続成形性及び耐リフロー性を一層高く得ることができ
るものである。

【００３９】また請求項３に係る片面封止型半導体装置
は、請求項１又は２に記載の片面封止用エポキシ樹脂組
成物を用いて基板の片面に搭載された半導体素子を封止
しているので、ブリードが生じていない上に、耐リフロ
ー性を高く得ることができるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 AE033 BB033 CC062 CD031 CD041 CD051 CD061 CD071 CD121 CD171 CE002 DE147 DJ017 EF058 EP018 FD017 FD142 FD156 FD163 FD168 GQ05 4M109 AA01 BA03 CA21 EB09 GA10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、離
   型剤を必須成分とする片面封止用エポキシ樹脂組成物に
   おいて、離型剤として、モンタン酸と、モンタン酸エチ
   レンビスアマイドとオレイン酸アマイドの少なくとも一
   方とを用い、上記離型剤を片面封止用エポキシ樹脂組成
   物全量に対して０．１〜１質量％含有すると共に、モン
   タン酸を離型剤全量に対して３０〜７０質量％含有して
   成ることを特徴とする片面封止用エポキシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】 離型剤全量に対して、モンタン酸エチレ
   ンビスアマイドとオレイン酸アマイドをそれぞれ５０質
   量％以下含有して成ることを特徴とする請求項１に記載
   の片面封止用エポキシ樹脂組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の片面封止用エポ
   キシ樹脂組成物を用いて基板の片面に搭載された半導体
   素子を封止して成ることを特徴とする片面封止型半導体
   装置。