JP2003327667A - 封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 - Google Patents

封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置

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resin molding
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良一 池澤
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孝幸 秋元
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佳弘 高橋
Mitsuo Katayose
光雄 片寄
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノンハロゲンかつノンアンチモンで難燃性を
有し、流動性、信頼性に優れる薄型、多ピン、ロングワ
イヤー、狭パッドピッチ又は実装基板上に半導体チップ
が配置された半導体装置用の封止用エポキシ樹脂成形材
料及びそれを用いた半導体装置を提供する。 【解決手段】 (A)エポキシ樹脂及び(B)硬化剤を
含有し、さらに(C)複合金属水酸化物を含有する、
(a)〜(f)の構成を1以上を備える半導体装置に用
いる封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置。 (a)半導体チップ上面及び半導体チップ裏面の封止材
の厚さの少なくともいずれかが0.7mm以下である、
(b)リードピンの数が80ピン以上である、(c)ワ
イヤー長が2mm以上である、(d)半導体チップ上の
パッドピッチが90μm以下である、(e)実装基板上
に半導体チップが配置され、パッケージ厚が2mm以下
である、(f)半導体チップの面積が25mm2以上で
ある

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、封止用エポキシ樹
脂成形材料、特に環境対応の観点から要求されるノンハ
ロゲンかつノンアンチモンで難燃性を有し、かつ薄型、
多ピン、ロングワイヤー、狭パッドピッチ、実装基板上
に半導体チップが配置された薄型の半導体装置に好適な
流動性に優れる封止用エポキシ樹脂成形材料及びこれに
より封止された、ワイヤー流れ、ボイド等の成形不良や
リフロー時の不良の発生が少ない、薄型、多ピン、ロン
グワイヤー、狭パッドピッチ、実装基板上に半導体チッ
プが配置された薄型の半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、トランジスタ、IC等の電子
部品装置の素子封止の分野では生産性、コスト等の面か
ら樹脂封止が主流となり、エポキシ樹脂成形材料が広く
用いられている。この理由としては、エポキシ樹脂が電
気特性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との
接着性などの諸特性にバランスがとれているためであ
る。これらの封止用エポキシ樹脂成形材料の難燃化は主
にテトラブロモビスフェノールAのジグリシジルエーテ
ル等のブロム化樹脂と酸化アンチモンの組合せにより行
われている。近年、環境保護の観点からダイオキシン問
題に端を発し、デカブロムをはじめとするハロゲン化樹
脂やアンチモン化合物に量規制の動きがあり、封止用エ
ポキシ樹脂成形材料についてもノンハロゲン化(ノンブ
ロム化)及びノンアンチモン化の要求が出てきている。
また、プラスチック封止ICの高温放置特性にブロム化
合物が悪影響を及ぼすことが知られており、この観点か
らもブロム化樹脂量の低減が望まれている。そこで、ブ
ロム化樹脂や酸化アンチモンを用いずに難燃化を達成す
る手法としては、赤リンを用いる方法(特開平9−22
7765号公報)、リン酸エステル化合物を用いる方法
(特開平9−235449号公報)、ホスファゼン化合
物を用いる方法(特開平8−225714号公報)、金
属水酸化物を用いる方法(特開平9−241483号公
報)、金属水酸化物と金属酸化物を併用する方法(特開
平9−100337号公報)、フェロセン等のシクロペ
ンタジエニル化合物(特開平11-269349号公
報)、アセチルアセトナート銅(加藤寛、機能材料、1
1(6)、34(1991))等の有機金属化合物を用
いる方法などのハロゲン、アンチモン以外の難燃剤を用
いる方法、充填剤の割合を高くする方法(特開平7−8
2343号公報)等が試みられている。また近年、電子
部品のプリント配線板への高密度実装化が進んでいる。
これに伴い、半導体装置は従来のピン挿入型のパッケー
ジから、表面実装型のパッケージが主流になっている。
表面実装型のIC、LSIなどは、実装密度を高くし実
装高さを低くするために、薄型、小型のパッケージにな
っており、素子のパッケージに対する占有体積が大きく
なり、パッケージの肉厚は非常に薄くなってきた。また
素子の多機能化、大容量化によって、チップ面積の増
大、多ピン化が進み、さらにはパッド(電極)数の増大
によって、パッドピッチの縮小化とパッド寸法の縮小
化、いわゆる狭パッドピッチ化も進んでいる。また、さ
らなる小型軽量化に対応すべく、パッケージの形態もQ
FP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline P
ackage)といったものから、より多ピン化に対応しやす
く、かつより高密度実装が可能なCSP(Chip Size Pa
ckage)やBGA(Ball Grid Array)へ移行しつつあ
る。これらのパッケージは近年、高速化、多機能化を実
現するために、フェースダウン型、積層(スタックド)
型、フリップチップ型、ウェハーレベル型等、新しい構
造のものが開発されている。この中で、積層(スタック
ド)型はパッケージ内部に複数のチップを積み重ねてワ
イヤーボンディングで接続する構造であり、機能の異な
る複数のチップを一つのパッケージに搭載可能であるた
め、多機能化が可能となる。さらには、CSPやBGA
を作製する際の樹脂封止工程も従来の1チップ1キャビ
ティの封止方法に変わって、複数のチップを1キャビテ
ィで封止する、いわゆる一括モールド型の封止方法が開
発され、生産効率の向上、低コスト化が図られている。
一方、封止材には、半導体装置をプリント基板へ表面実
装する際の懸案事項である耐リフロー性や、実装後の信
頼性として要求される温度サイクル性等を高いレベルで
クリアすることが求められ、樹脂粘度の低減とこれによ
る充填剤の高充填化によって封止材に低吸湿化と低膨張
化を付与し対応を図ってきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ノンハロゲン、ノンア
ンチモンにて難燃化を図る手法として封止用エポキシ樹
脂成形材料に赤リンを用いた場合は耐湿性の低下の問
題、リン酸エステル化合物やホスファゼン化合物を用い
た場合は可塑化による成形性の低下や耐湿性の低下の問
題、金属水酸化物を用いた場合は流動性や金型離型性の
低下の問題、金属酸化物を用いた場合や、充填剤の割合
を高くした場合は流動性の低下の問題がそれぞれある。
また、アセチルアセトナート銅等の有機金属化合物を用
いた場合は、硬化反応を阻害し成形性が低下する問題が
ある。以上のようにこれらノンハロゲン、ノンアンチモ
ン系の難燃剤では、いずれの場合もブロム化樹脂と酸化
アンチモンを併用した封止用エポキシ樹脂成形材料と同
等の成形性、信頼性及び安全性を得るに至っていない。
また、従来の封止材では、ワイヤー流れやボイドといっ
た成形不良が多発し、薄型化、チップの大面積化、多ピ
ン化、狭パッドピッチ化等に対応した半導体装置の製造
が困難であった。これに対応すべく、封止材にはさらな
る樹脂粘度の低減や充填剤組成の変更等による改善が試
みられているが、未だ充分な結果を得てはいない。さら
にはロングワイヤー化となる積層(スタックド)型CS
Pやキャビティ体積の大きい一括モールド対応の半導体
装置では、さらに厳しい流動特性が封止材には求められ
てくる。
【0004】従って、本発明の目的は、ノンハロゲンか
つノンアンチモンで難燃性が良好で、流動性、信頼性に
優れる半導体装置用の封止用エポキシ樹脂成形材料、及
びこれにより封止されたワイヤー流れ、ボイド等の成形
不良の発生やリフロー時の不良の発生が少ない半導体装
置を提供しようとするものである。1つの好適な態様に
おいて、本発明によれば、薄型、多ピン、ロングワイヤ
ー、狭パッドピッチ、又は有機基板もしくは有機フィル
ム等の実装基板上に半導体チップが配置された半導体装
置の封止に適した封止用エポキシ樹脂成形材料が提供さ
れる。他の好適な態様において、本発明によれば、前記
本発明に係る封止用エポキシ樹脂成形材料により封止さ
れた、薄型、多ピン、ロングワイヤー、狭パッドピッ
チ、又は有機基板もしくは有機フィルム等の実装基板上
に半導体チップが配置された半導体装置が提供される。
【0005】
【課題を解決するための手段】発明者らは上記の課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、複合金属水酸化
物を必須成分とする、特定の半導体装置用の封止用エポ
キシ樹脂成形材料及びこれにより封止された半導体装置
により上記の目的を達成しうることを見い出し、本発明
を完成するに至った。すなわち、本発明は以下に関す
る。 1. (A)エポキシ樹脂及び(B)硬化剤を含有し、
さらに(C)複合金属水酸化物を含有する、(a)〜
(f)の構成を1以上を備える半導体装置に用いる封止
用エポキシ樹脂成形材料。 (a)半導体チップ上面及び半導体チップ裏面の封止材
の厚さの少なくともいずれかが0.7mm以下である (b)リードピンの数が80ピン以上である (c)ワイヤー長が2mm以上である (d)半導体チップ上のパッドピッチが90μm以下で
ある (e)実装基板上に半導体チップが配置され、パッケー
ジ厚が2mm以下である (f)半導体チップの面積が25mm2以上である 2. 円板フローが80mm以上である前記1記載の封
止用エポキシ樹脂成形材料。 3. 半導体装置がスタックド型パッケージである前記
1又は2のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材
料。 4. 半導体装置が一括モールド型パッケージである前
記1〜3のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材
料。 5. (C)複合金属水酸化物が下記組成式(I)で示
される化合物である前記1〜4のいずれかに記載の封止
用エポキシ樹脂成形材料。 p(M1aOb)・q(M2cOd)・r(M3cOd)・mH2O (I) (ここで、M1、M2及びM3は互いに異なる金属元素を
示し、a、b、c、d、p、q及びmは正の数、rは0又は
正の数を示す。) 6. 組成式(I)中のM1とM2が同一とならないよう
にM1が第3周期の金属元素、IIA族のアルカリ土類金
属元素、IVB族、IIB族、VIII族、IB族、IIIA族及
びIVA族に属する金属元素から選ばれ、M2がIIIB〜II
B族の遷移金属元素から選ばれる前記5に記載の封止用
エポキシ樹脂成形材料。 7. 組成式(I)中のM1とM2が同一とならないよう
にM1がマグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ス
ズ、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、銅及び亜鉛から
選ばれ、M2が鉄、コバルト、ニッケル、銅及び亜鉛か
ら選ばれる前記6に記載の封止用エポキシ樹脂成形材
料。 8. 組成式(I)中のM1がマグネシウムで、M2が亜
鉛又はニッケルである前記7に記載の封止用エポキシ樹
脂成形材料。 9. 組成式(I)中、r=0で、p及びqのモル比p
/qが99/1〜50/50である前記5〜8のいずれ
かに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。 10. (D)2級アミノ基を有するシランカップリン
グ剤をさらに含有する前記1〜9のいずれかに記載の封
止用エポキシ樹脂成形材料。 11. 2級アミノ基を有するシランカップリング剤が
下記一般式(II)で示される化合物を含有する前記10
に記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
【化3】 (ここで、R1は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基
及び炭素数1〜2のアルコキシ基から選ばれ、R2は炭
素数1〜6のアルキル基及びフェニル基から選ばれ、R
3はメチル基又はエチル基を示し、nは1〜6の整数を
示し、mは1〜3の整数を示す。) 12. (E)リン酸エステルをさらに含有する前記1
〜11のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材
料。 13. (E)リン酸エステルが下記一般式(III)で
示される化合物を含有する前記12に記載の封止用エポ
キシ樹脂成形材料。
【化4】 (ここで、式中の8個のRは炭素数1〜4のアルキル基
を示し、全て同一でも異なっていてもよい。Arは芳香
族環を示す。) 14. (A)エポキシ樹脂の150℃における溶融粘
度が2ポイズ以下である前記1〜13のいずれかに記載
の封止用エポキシ樹脂成形材料。 15. (A)エポキシ樹脂がビフェニル型エポキシ樹
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、硫黄原子含有エポキシ樹脂、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、
ナフタレン型エポキシ樹脂及びトリフェニルメタン型エ
ポキシ樹脂の少なくとも1種を含有する前記1〜14の
いずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。 16. (B)硬化剤の150℃における溶融粘度が2
ポイズ以下である前記1〜15のいずれかに記載の封止
用エポキシ樹脂成形材料。 17. (B)硬化剤がビフェニル型フェノール樹脂、
アラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型
フェノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂
及びノボラック型フェノール樹脂の少なくとも1種を含
有する前記1〜16のいずれかに記載の封止用エポキシ
樹脂成形材料。 18. (F)無機充填剤をさらに含有する前記1〜1
7のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。 19. (G)硬化促進剤をさらに含有する前記1〜1
8のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。 20. 前記1〜19のいずれかに記載の封止用エポキ
シ樹脂成形材料により封止された半導体装置。 21. 以下の(a)〜(f)の構成を1以上を備える
上記20に記載の半導体装置。 (a)半導体チップ上面及び半導体チップ裏面の封止材
の厚さの少なくともいずれかが0.7mm以下である (b)リードピンの数が80ピン以上である (c)ワイヤー長が2mm以上である (d)半導体チップ上のパッドピッチが90μm以下で
ある (e)実装基板上に半導体チップが配置され、パッケー
ジ厚が2mm以下である (f)半導体チップの面積が25mm2以上である
【0006】さらに本願は以下の発明にも関する。 22. 前記(a)〜(f)の構成を以下の(1)、
(2)又は(3)の組み合わせで備える半導体装置に用
いるための前記2に記載の封止用エポキシ樹脂成形材
料。 (1)構成(a)及び(c)〜(f)から選ばれる1以
上 (2)構成(a)又は(e) (3)構成(a)とその他の構成(b)〜(f)から選
ばれる1以上 23. 前記(a)〜(f)の構成を以下の(1)〜
(3)のいずれかの組み合わせで備える半導体装置に用
いるための前記2に記載の封止用エポキシ樹脂成形材
料。 (1)構成(b)及び(c) (2)構成(b)及び(d) (3)構成(b)、(c)及び(d) 24. 前記(a)〜(f)の構成を以下の(1)〜
(9)のいずれかの組み合わせで備える半導体装置に用
いるための前記2に記載の封止用エポキシ樹脂成形材
料。 (1)構成(a)及び(b) (2)構成(a)及び(c) (3)構成(a)及び(d) (4)構成(a)及び(f) (5)構成(c)及び(e) (6)構成(a)、(b)及び(d) (7)構成(c)、(e)及び(f) (8)構成(a)、(b)、(d)及び(f) (9)構成(a)、(b)、(c)及び(d) 25. 前記(a)〜(f)の構成を以下の1又は2の
組み合わせで備える前記21に記載の半導体装置。 (1)構成(a)又は(e) (2)構成(a)とその他の構成(b)〜(f)から選
ばれる1以上 26. 前記(a)〜(f)の構成を以下の(1)〜
(3)のいずれかの組み合わせで備える前記21に記載
の半導体装置。 (1)構成(b)及び(c) (2)構成(b)及び(d) (3)構成(b)、(c)及び(d) 27. 前記(a)〜(f)の構成を以下の(1)〜
(9)のいずれかの組み合わせで備える前記21に記載
の半導体装置。 (1)構成(a)及び(b) (2)構成(a)及び(c) (3)構成(a)及び(d) (4)構成(a)及び(f) (5)構成(c)及び(e) (6)構成(a)、(b)及び(d) (7)構成(c)、(e)及び(f) (8)構成(a)、(b)、(d)及び(f) (9)構成(a)、(b)、(c)及び(d)
【0007】
【発明の実施の形態】本発明において用いられる(A)
エポキシ樹脂は、封止用エポキシ樹脂成形材料に一般に
使用されているもので特に制限はないが、たとえば、フ
ェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格を
有するエポキシ樹脂をはじめとするフェノール、クレゾ
ール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフ
ェノールA、ビスフェノールF等のフェノール類及び/
又はα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナ
フタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、アセト
アルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒ
ド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合
物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボ
ラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールA、
ビスフェノールF、ビスフェノールS、アルキル置換又
は非置換のビフェノール等のジグリシジルエーテル、ス
チルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹
脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒ
ドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポ
キシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸
等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得ら
れるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタ
ジエンとフェノ−ル類の共縮合樹脂のエポキシ化物、ナ
フタレン環を有するエポキシ樹脂、フェノール・アラル
キル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等のアラルキル
型フェノール樹脂のエポキシ化物、トリメチロールプロ
パン型エポキシ樹脂、テルペン変性エポキシ樹脂、オレ
フィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂
肪族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂、硫黄原子含有
エポキシ樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても
2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、耐リ
フロー性の観点からはビフェニル型エポキシ樹脂、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
脂及び硫黄原子含有エポキシ樹脂が好ましく、硬化性の
観点からはノボラック型エポキシ樹脂が好ましく、低吸
湿性の観点からはジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂
が好ましく、耐熱性及び低反り性の観点からはナフタレ
ン型エポキシ樹脂及びトリフェニルメタン型エポキシ樹
脂が好ましく、これらのエポキシ樹脂の少なくとも1種
を含有していることが好ましい。
【0008】ビフェニル型エポキシ樹脂としてはたとえ
ば下記一般式(IV)で示されるエポキシ樹脂等が挙げら
れ、ビスフェノールF型エポキシ樹脂としてはたとえば
下記一般式(V)で示されるエポキシ樹脂等が挙げら
れ、スチルベン型エポキシ樹脂としてはたとえば下記一
般式(VI)で示されるエポキシ樹脂等が挙げられ、硫黄
原子含有エポキシ樹脂としてはたとえば下記一般式(VI
I)で示されるエポキシ樹脂等が挙げられる。
【化5】 (ここで、R1〜R8は水素原子及び炭素数1〜10の置
換又は非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、全てが同
一でも異なっていてもよい。nは0〜3の整数を示
す。)
【化6】 (ここで、R1〜R8は水素原子、炭素数1〜10のアル
キル基、炭素数1〜10のアルコキシル基、炭素数6〜
10のアリール基、及び炭素数6〜10のアラルキル基
から選ばれ、全てが同一でも異なっていてもよい。nは
0〜3の整数を示す。)
【化7】 (ここで、R1〜R8は水素原子及び炭素数1〜5の置換
又は非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、全てが同一
でも異なっていてもよい。nは0〜10の整数を示
す。)
【化8】 (ここで、R1〜R8は水素原子、置換又は非置換の炭素
数1〜10のアルキル基及び置換又は非置換の炭素数1
〜10のアルコキシ基から選ばれ、全てが同一でも異な
っていてもよい。nは0〜3の整数を示す。) 上記一般式(IV)で示されるビフェニル型エポキシ樹脂
としては、たとえば、4,4’−ビス(2,3−エポキ
シプロポキシ)ビフェニル又は4,4’−ビス(2,3
−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラ
メチルビフェニルを主成分とするエポキシ樹脂、エピク
ロルヒドリンと4,4’−ビフェノール又は4,4’−
(3,3’,5,5’−テトラメチル)ビフェノールと
を反応させて得られるエポキシ樹脂等が挙げられる。な
かでも4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)
−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニルを主成
分とするエポキシ樹脂が好ましい。上記一般式(V)で
示されるビスフェノールF型エポキシ樹脂はとしては、
例えば、R1、R3、R6及びR8がメチル基で、R2
4、R5及びR7が水素原子であり、n=0を主成分と
するYSLV−80XY(新日鉄化学株式会社製商品
名)が市販品として入手可能である。上記一般式(VI)
で示されるスチルベン型エポキシ樹脂は、原料であるス
チルベン系フェノール類とエピクロルヒドリンとを塩基
性物質存在下で反応させて得ることができる。この原料
であるスチルベン系フェノール類としては、たとえば3
−t−ブチル−4,4′−ジヒドロキシ−3′,5,
5′−トリメチルスチルベン、3−t−ブチル−4,
4′−ジヒドロキシ−3′,5′,6−トリメチルスチ
ルベン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’,5,5’
−テトラメチルスチルベン、4,4’−ジヒドロキシ−
3,3’−ジ−t−ブチル−5,5’−ジメチルスチル
ベン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジ−t−ブ
チル−6,6’−ジメチルスチルベン等が挙げられ、な
かでも3−t−ブチル−4,4′−ジヒドロキシ−
3′,5,5′−トリメチルスチルベン、及び4,4’
−ジヒドロキシ−3,3’,5,5’−テトラメチルス
チルベンが好ましい。これらのスチルベン型フェノール
類は単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよ
い。上記一般式(VII)で示される硫黄原子含有エポキ
シ樹脂のなかでも、R2、R 3、R6及びR7が水素原子
で、R1、R4、R5及びR8がアルキル基であるエポキシ
樹脂が好ましく、R2、R3、R6及びR7が水素原子で、
1及びR8がt−ブチル基で、R4及びR5がメチル基で
あるエポキシ樹脂がより好ましい。このような化合物と
しては、YSLV−120TE(新日鐵化学社製)等が市
販品として入手可能である。これらのエポキシ樹脂はい
ずれか1種を単独で用いても2種以上を組合わせて用い
てもよいが、その配合量は、その性能を発揮するために
エポキシ樹脂全量に対して合わせて20重量%以上とす
ることが好ましく、30重量%以上がより好ましく、5
0重量%以上とすることがさらに好ましい。
【0009】ノボラック型エポキシ樹脂としては、たと
えば下記一般式(VIII)で示されるエポキシ樹脂等が挙
げられる。
【化9】 (ここで、Rは水素原子及び炭素数1〜10の置換又は
非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、nは0〜10の
整数を示す。) 上記一般式(VIII)で示されるノボラック型エポキシ樹
脂は、ノボラック型フェノール樹脂にエピクロルヒドリ
ンを反応させることによって容易に得られる。なかで
も、一般式(VIII)中のRとしては、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチ
ル基等の炭素数1〜10のアルキル基、メトキシ基、エ
トキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜1
0のアルコキシル基が好ましく、水素原子又はメチル基
がより好ましい。nは0〜3の整数が好ましい。上記一
般式(VIII)で示されるノボラック型エポキシ樹脂のな
かでも、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂が
好ましい。ノボラック型エポキシ樹脂を使用する場合、
その配合量は、その性能を発揮するためにエポキシ樹脂
全量に対して20重量%以上とすることが好ましく、3
0重量%以上がより好ましい。
【0010】ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂とし
ては、たとえば下記一般式(IX)で示されるエポキシ樹
脂等が挙げられる。
【化10】 (ここで、R1及びR2は水素原子及び炭素数1〜10の
置換又は非置換の一価の炭化水素基からそれぞれ独立し
て選ばれ、nは0〜10の整数を示し、mは0〜6の整
数を示す。) 上記式(IX)中のR1としては、たとえば、水素原子、
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロ
ピル基、t−ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリ
ル基、ブテニル基等のアルケニル基、ハロゲン化アルキ
ル基、アミノ基置換アルキル基、メルカプト基置換アル
キル基などの炭素数1〜5の置換又は非置換の一価の炭
化水素基が挙げられ、なかでもメチル基、エチル基等の
アルキル基及び水素原子が好ましく、メチル基及び水素
原子がより好ましい。R2としては、たとえば、水素原
子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソ
プロピル基、t−ブチル基等のアルキル基、ビニル基、
アリル基、ブテニル基等のアルケニル基、ハロゲン化ア
ルキル基、アミノ基置換アルキル基、メルカプト基置換
アルキル基などの炭素数1〜5の置換又は非置換の一価
の炭化水素基が挙げられ、なかでも水素原子が好まし
い。ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を使用する場
合、その配合量は、その性能を発揮するためにエポキシ
樹脂全量に対して20重量%以上とすることが好まし
く、30重量%以上がより好ましい。
【0011】ナフタレン型エポキシ樹脂としてはたとえ
ば下記一般式(X)で示されるエポキシ樹脂等が挙げら
れ、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂としてはたとえ
ば下記一般式(XI)で示されるエポキシ樹脂等が挙げられ
る。
【化11】 (ここで、R1〜R3は水素原子及び置換又は非置換の炭
素数1〜12の一価の炭化水素基から選ばれ、それぞれ
全てが同一でも異なっていてもよい。pは1又は0で、
l、mはそれぞれ0〜11の整数であって、(l+m)
が1〜11の整数でかつ(l+p)が1〜12の整数と
なるよう選ばれる。iは0〜3の整数、jは0〜2の整
数、kは0〜4の整数を示す。) 上記一般式(X)で示されるナフタレン型エポキシ樹脂
としては、l個の構成単位及びm個の構成単位をランダ
ムに含むランダム共重合体、交互に含む交互共重合体、
規則的に含む共重合体、ブロック状に含むブロック共重
合体が挙げられ、これらのいずれか1種を単独で用いて
も、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【化12】 (ここで、Rは水素原子及び炭素数1〜10の置換又は
非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、nは1〜10の
整数を示す。) これらのエポキシ樹脂はいずれか1種を単独で用いても
両者を組合わせて用いてもよいが、その配合量は、その
性能を発揮するためにエポキシ樹脂全量に対して合わせ
て20重量%以上とすることが好ましく、30重量%以
上がより好ましく、50重量%以上とすることがさらに
好ましい。
【0012】上記のビフェニル型エポキシ樹脂、スチル
ベン型エポキシ樹脂、硫黄原子含有エポキシ樹脂、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、ナフタレン型エポキシ樹脂及びトリフェニルメ
タン型エポキシ樹脂は、いずれか1種を単独で用いても
2種以上を組合わせて用いてもよいが、その配合量はエ
ポキシ樹脂全量に対して合わせて50重量%以上とする
ことが好ましく、60重量%以上がより好ましく、80
重量%以上がさらに好ましい。
【0013】本発明において用いられる(A)エポキシ
樹脂の150℃における溶融粘度は、流動性の観点から
2ポイズ以下が好ましく、1ポイズ以下がより好まし
く、0.5ポイズ以下がさらに好ましい。ここで、溶融
粘度とはICIコーンプレート粘度計で測定した粘度を
示す。
【0014】本発明において用いられる(B)硬化剤
は、封止用エポキシ樹脂成形材料に一般に使用されてい
るもので特に制限はないが、たとえば、フェノール、ク
レゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノール
A、ビスフェノールF、フェニルフェノール、アミノフ
ェノール等のフェノール類及び/又はα−ナフトール、
β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトー
ル類とホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチル
アルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触
媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フェ
ノール樹脂、フェノール類及び/又はナフトール類とジ
メトキシパラキシレン又はビス(メトキシメチル)ビフ
ェニルから合成されるフェノール・アラルキル樹脂、ナ
フトール・アラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール
樹脂、フェノール類及び/又はナフトール類とシクロペ
ンタジエンから共重合により合成される、ジクロペンタ
ジエン型フェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラ
ック樹脂等のジクロペンタジエン型フェノール樹脂、テ
ルペン変性フェノール樹脂などが挙げられ、これらを単
独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。な
かでも、難燃性の観点からはビフェニル型フェノール樹
脂が好ましく、耐リフロー性及び硬化性の観点からはア
ラルキル型フェノール樹脂が好ましく、低吸湿性の観点
からはジシクロペンタジエン型フェノール樹脂が好まし
く、耐熱性、低膨張率及び低そり性の観点からはトリフ
ェニルメタン型フェノール樹脂が好ましく、硬化性の観
点からはノボラック型フェノール樹脂が好ましく、これ
らのフェノール樹脂の少なくとも1種を含有しているこ
とが好ましい。
【0015】ビフェニル型フェノール樹脂としては、た
とえば下記一般式(XII)で示されるフェノール樹脂等が
挙げられる。
【化13】 上記式(IX)中のR1〜R9は全てが同一でも異なっていて
もよく、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、
ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基等の炭素数1
〜10のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポ
キシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜10のアルコキシル
基、フェニル基、トリル基、キシリル基等の炭素数6〜
10のアリール基、及び、ベンジル基、フェネチル基等
の炭素数6〜10のアラルキル基から選ばれ、なかでも
水素原子とメチル基が好ましい。nは0〜10の整数を
示す。上記一般式(XII)で示されるビフェニル型フェノ
ール樹脂としては、たとえばR1〜R9が全て水素原子で
ある化合物等が挙げられ、なかでも溶融粘度の観点か
ら、nが1以上の縮合体を50重量%以上含む縮合体の
混合物が好ましい。このような化合物としては、MEH
−7851(明和化成株式会社製商品名)が市販品とし
て入手可能である。ビフェニル型フェノール樹脂を使用
する場合、その配合量は、その性能を発揮するために硬
化剤全量に対して30重量%以上とすることが好まし
く、50重量%以上がより好ましく、60重量%以上が
さらに好ましい。
【0016】アラルキル型フェノール樹脂としては、た
とえばフェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラ
ルキル樹脂等が挙げられ、下記一般式(XIII)で示される
フェノール・アラルキル樹脂が好ましく、一般式(XIII)
中のRが水素原子で、nの平均値が0〜8であるフェノ
ール・アラルキル樹脂がより好ましい。具体例として
は、p−キシリレン型フェノール・アラルキル樹脂、m
−キシリレン型フェノール・アラルキル樹脂等が挙げら
れる。これらのアラルキル型フェノール樹脂を用いる場
合、その配合量は、その性能を発揮するために硬化剤全
量に対して30重量%以上とすることが好ましく、50
重量%以上がより好ましい。
【化14】 (ここで、Rは水素原子及び炭素数1〜10の置換又は
非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、nは0〜10の
整数を示す。)
【0017】ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂と
しては、たとえば下記一般式(XIV)で示されるフェノー
ル樹脂等が挙げられる。
【化15】 (ここで、R1及びR2は水素原子及び炭素数1〜10の
置換又は非置換の一価の炭化水素基からそれぞれ独立し
て選ばれ、nは0〜10の整数を示し、mは0〜6の整
数を示す。) ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂を用いる場合、
その配合量は、その性能を発揮するために硬化剤全量に
対して30重量%以上とすることが好ましく、50重量
%以上がより好ましい。
【0018】トリフェニルメタン型フェノール樹脂とし
ては、たとえば下記一般式(XV)で示されるフェノール樹
脂等が挙げられる。
【化16】 (ここで、Rは水素原子及び炭素数1〜10の置換又は
非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、nは1〜10の
整数を示す。) トリフェニルメタン型フェノール樹脂を用いる場合、そ
の配合量は、その性能を発揮するために硬化剤全量に対
して30重量%以上とすることが好ましく、50重量%
以上がより好ましい。
【0019】ノボラック型フェノール樹脂としては、た
と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、ナフトールノボラック樹脂等が挙げられ、なか
でもフェノールノボラック樹脂が好ましい。ノボラック
型フェノール樹脂を用いる場合、その配合量は、その性
能を発揮するために硬化剤全量に対して30重量%以上
とすることが好ましく、50重量%以上がより好まし
い。
【0020】上記のビフェニル型フェノール樹脂、アラ
ルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェ
ノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂及び
ノボラック型フェノール樹脂は、いずれか1種を単独で
用いても2種以上を組合わせて用いてもよいが、その配
合量は硬化剤全量に対して合わせて60重量%以上とす
ることが好ましく、80重量%以上がより好ましい。
【0021】本発明において用いられる(B)硬化剤の
150℃における溶融粘度は、流動性の観点から2ポイ
ズ以下が好ましく、1ポイズ以下がより好ましい。ここ
で、溶融粘度とはICI粘度を示す。
【0022】(A)エポキシ樹脂と(B)硬化剤との当
量比、すなわち、エポキシ樹脂中のエポキシ基数に対す
る硬化剤中の水酸基数の比(硬化剤中の水酸基数/エポ
キシ樹脂中のエポキシ基数)は、特に制限はないが、そ
れぞれの未反応分を少なく抑えるために0.5〜2の範
囲に設定されることが好ましく、0.6〜1.3がより
好ましい。成形性及び耐リフロー性に優れる封止用エポ
キシ樹脂成形材料を得るためには0.8〜1.2の範囲
に設定されることがさらに好ましい。
【0023】本発明において用いられる(C)複合金属
水酸化物は難燃剤として作用するもので、本発明の効果
が得られれば特に制限はないが、下記組成式(I)で示
される化合物が好ましい。 p(M1aOb)・q(M2cOd)・r(M3cOd)・mH2O (I) (ここで、M1、M2及びM3は互いに異なる金属元素を
示し、a、b、c、d、p、q及びmは正の数、rは0又は
正の数を示す。) なかでも、上記組成式(I)中のrが0である化合物、
すなわち、下記組成式(Ia)で示される化合物がさら
に好ましい。 m(M1aOb)・n(M2cOd)・l(H2O) (Ia) (ここで、M1及びM2は互いに異なる金属元素を示し、
a、b、c、d、m、n及びlは正の数を示す。) 上記組成式(I)及び(Ia)中のM1及びM2は互いに
異なる金属元素であれば特に制限はないが、難燃性の観
点からは、M1とM2が同一とならないようにM 1が第3
周期の金属元素、IIA族のアルカリ土類金属元素、IVB
族、IIB族、VIII族、IB族、IIIA族及びIVA族に属
する金属元素から選ばれ、M2がIIIB〜IIB族の遷移金
属元素から選ばれることが好ましく、M1がマグネシウ
ム、カルシウム、アルミニウム、スズ、チタン、鉄、コ
バルト、ニッケル、銅及び亜鉛から選ばれ、M2が鉄、
コバルト、ニッケル、銅及び亜鉛から選ばれることがよ
り好ましい。流動性の観点からは、M1がマグネシウ
ム、M2が亜鉛又はニッケルであることが好ましく、M1
がマグネシウムでM2が亜鉛であることがより好まし
い。上記組成式(I)中のp、q、rのモル比は本発明
の効果が得られれば特に制限はないが、r=0で、p及
びqのモル比p/qが99/1〜50/50であること
が好ましい。すなわち、上記組成式(Ia)中のm及び
nのモル比m/nが99/1〜50/50であることが
好ましい。なお、金属元素の分類は、典型元素をA亜
族、遷移元素をB亜族とする長周期型の周期率表(出
典:共立出版株式会社発行「化学大辞典4」1987年
2月15日縮刷版第30刷)に基づいて行った。
【0024】(C)複合金属水酸化物の形状は特に制限
はないが、流動性の観点からは、平板状より、適度の厚
みを有する多面体形状が好ましい。複合金属水酸化物
は、金属水酸化物と比較して多面体状の結晶が得られや
すい。 (C)複合金属水酸化物の配合量は特に制限はないが、
封止用エポキシ樹脂成形材料に対して0.5〜20重量
%が好ましく、0.7〜15重量%がより好ましく、
1.4〜12重量%がさらに好ましい。0.5重量%未
満では難燃性が不十分となる傾向があり、20重量%を
超えると円板フロー等の流動性及び耐リフロー性が低下
する傾向がある。
【0025】本発明において用いられる(D)2級アミ
ノ基を有するシランカップリング剤は分子内に2級アミ
ノ基を有するシラン化合物であれば特に制限はないが、
たとえば、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、
γ−アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ−アニリ
ノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アニリノプロ
ピルメチルジエトキシシラン、γ−アニリノプロピルエ
チルジエトキシシラン、γ−アニリノプロピルエチルジ
メトキシシラン、γ−アニリノメチルトリメトキシシラ
ン、γ−アニリノメチルトリエトキシシラン、γ−アニ
リノメチルメチルジメトキシシラン、γ−アニリノメチ
ルメチルジエトキシシラン、γ−アニリノメチルエチル
ジエトキシシラン、γ−アニリノメチルエチルジメトキ
シシラン、N−(p−メトキシフェニル)−γ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン、N−(p−メトキシフェ
ニル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−
(p−メトキシフェニル)−γ−アミノプロピルメチル
ジメトキシシラン、N−(p−メトキシフェニル)−γ
−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(p−
メトキシフェニル)−γ−アミノプロピルエチルジエト
キシシラン、N−(p−メトキシフェニル)−γ−アミ
ノプロピルエチルジメトキシシラン、γ−(N−メチ
ル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(N−エ
チル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(N−
ブチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(N
−ベンジル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−
(N−メチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ
−(N−エチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、
γ−(N−ブチル)アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、γ−(N−ベンジル)アミノプロピルトリエトキシ
シラン、γ−(N−メチル)アミノプロピルメチルジメ
トキシシラン、γ−(N−エチル)アミノプロピルメチ
ルジメトキシシラン、γ−(N−ブチル)アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、γ−(N−ベンジル)アミ
ノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β−(アミノ
エチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ
−(β−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられ
る。
【0026】なかでも流動性及び特に良好な円板フロー
を得るという観点からは、下記一般式(II)で示される
アミノシランカップリング剤が好ましい。
【化17】 (ここで、R1は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基
及び炭素数1〜2のアルコキシ基から選ばれ、R2は炭
素数1〜6のアルキル基及びフェニル基から選ばれ、R
3はメチル基又はエチル基を示し、nは1〜6の整数を
示し、mは1〜3の整数を示す。) 上記一般式(II)で示されるアミノシランカップリング
剤としては、たとえばγ−アニリノプロピルトリメトキ
シシラン、γ−アニリノプロピルトリエトキシシラン、
γ−アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−ア
ニリノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アニリノ
プロピルエチルジエトキシシラン、γ−アニリノプロピ
ルエチルジメトキシシラン、γ−アニリノメチルトリメ
トキシシラン、γ−アニリノメチルトリエトキシシラ
ン、γ−アニリノメチルメチルジメトキシシラン、γ−
アニリノメチルメチルジエトキシシラン、γ−アニリノ
メチルエチルジエトキシシラン、γ−アニリノメチルエ
チルジメトキシシラン、N−(p−メトキシフェニル)
−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(p−
メトキシフェニル)−γ−アミノプロピルトリエトキシ
シラン、N−(p−メトキシフェニル)−γ−アミノプ
ロピルメチルジメトキシシラン、N−(p−メトキシフ
ェニル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラ
ン、N−(p−メトキシフェニル)−γ−アミノプロピ
ルエチルジエトキシシラン、N−(p−メトキシフェニ
ル)−γ−アミノプロピルエチルジメトキシシラン等が
挙げられる。特に好ましくは、γ−アニリノプロピルト
リメトキシシランである。
【0027】前記(D)2級アミノ基を有するシランカ
ップリング剤を封止用エポキシ樹脂成形材料に配合する
と、必須成分と充填剤のような任意成分との接着性が向
上し、結果的に必須成分と任意成分の機能が好適に発揮
されるという作用・効果が得られる。任意成分の中でも
特に後に説明する(F)無機充填剤の作用効果が好適に
発揮される観点から、(D)2級アミノ基を有するシラ
ンカップリング剤を用いる場合は、(F)無機充填剤を
加えることが好ましい。
【0028】(D)2級アミノ基を有するシランカップ
リング剤の配合量は、封止用エポキシ樹脂成形材料に対
して0.037〜4.75重量%であることが好まし
く、0.088〜2.3重量%であることがさらに好ま
しい。0.037重量%未満では円板フローが低下し、
ワイヤー流れ、ボイド等の成形不良が発生しやすくなる
傾向や、フレームとの接着性が低下する傾向がある。
4.75重量%を超えるとパッケージの成形性が低下す
る傾向がある。尚、(D)2級アミノ基を有するシラン
カップリング剤の配合量は、後に説明する(F)無機充
填剤を加える場合、(E)無機充填剤に対して0.05
〜5重量%であることが好ましく、0.1〜2.5重量
%がより好ましい。配合量を規定した理由は前記と同様
である。
【0029】本発明において用いられる(E)リン酸エ
ステルはリン酸とアルコール化合物又はフェノール化合
物のエステル化合物であれば特に制限はないが、例えば
トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、ト
リフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、
トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホス
フェート、キシレニルジフェニルホスフェート、トリス
(2,6−ジメチルフェニル)ホスフェート及び芳香族
縮合リン酸エステル等が挙げられる。なかでも耐加水分
解性の観点からは、下記一般式(III)で示される芳香
族縮合リン酸エステルが好ましい。
【化18】 (ここで、式中の8個のRは炭素数1〜4のアルキル基
を示し、全て同一でも異なっていてもよい。Arは芳香
族環を示す。) 上記式(III)のリン酸エステル(E)を例示すると、
下記構造式(XVI)〜(XX)で示されるリン酸エステル
等が挙げられる。
【化19】
【0030】これらリン酸エステル(E)の添加量は、
充填剤を除く他の全配合成分に対して、燐原子の量で
0.2〜3.0質量%の範囲内であることが好ましい。
0.2質量%より少ない場合は円板フローが低下し、ワ
イヤー流れ、ボイド等の成形不良が発生しやすくなる。
また難燃効果を有することから難燃剤としても使用した
場合、難燃効果が低くなる傾向がある。3.0質量%を
超えた場合は成形性、耐湿性の低下や、成形時にこれら
のリン酸エステルがしみ出し、外観を阻害する場合があ
る。
【0031】本発明においては、(A)成分、(B)成
分、(C)成分、及び(D)成分、(E)成分に加え
て、さらに(F)無機充填剤を配合することが好まし
い。本発明において用いられる(F)無機充填剤は、吸
湿性、線膨張係数低減、熱伝導性向上及び強度向上のた
めに封止用エポキシ樹脂成形材料に配合されるものであ
り、たとえば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジ
ルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カ
リウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ
素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライ
ト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア等の
粉体又はこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが
挙げられる。さらに、難燃効果のある無機充填剤として
は水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜
鉛、モリブデン酸亜鉛などが挙げられる。これらの無機
充填剤は単独で用いても2種以上を組み合わせて用いて
もよい。なかでも、線膨張係数の低減の観点からは溶融
シリカが、高熱伝導性の観点からはアルミナが好まし
く、無機充填剤の形状は成形時の流動性及び金型摩耗性
の点から球形が好ましい。
【0032】(F)無機充填剤を用いる場合、その配合
量は、耐リフロー性の観点から封止用エポキシ樹脂成形
材料に対して75重量%以上が好ましい。耐リフロー
性、流動性、成形性及び強度向上の観点からは、80〜
95重量%がより好ましく、88〜92重量%がさらに
好ましい。
【0033】(F)無機充填剤を用いる場合、本発明の
封止用エポキシ樹脂成形材料には、樹脂成分と充項剤と
の接着性を高めるために、カップリング剤を配合するこ
とが好ましい。カップリング剤としては、(D)2級ア
ミノ基を有するシランカップリング剤が好ましいが、本
発明の効果を達成できる範囲内で必要に応じてその他の
カップリング剤を併用することができる。(D)2級ア
ミノ基を有するシランカップリング剤と併用できるその
他のカップリング剤としては、封止用エポキシ樹脂成形
材料に一般に使用されているもので特に制限はないが、
たとえば、1級アミノ基及び/又は3級アミノ基を有す
るシラン化合物、エポキシシラン、メルカプトシラン、
アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等の各
種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレ
ート類、アルミニウム/ジルコニウム系化合物等が挙げ
られる。これらを例示すると、ビニルトリクロロシラ
ン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メ
トキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘ
キシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピ
ルメチルジメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラ
ン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシ
ラン、γ−(N,N−ジメチル)アミノプロピルトリメ
トキシシラン、γ−(N,N−ジエチル)アミノプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−(N,N−ジブチル)アミ
ノプロピルトリメトキシシラン、γ−(N−メチル)ア
ニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−(N−エチ
ル)アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−(N,
N−ジメチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ
−(N,N−ジエチル)アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、γ−(N,N−ジブチル)アミノプロピルトリエ
トキシシラン、γ−(N−メチル)アニリノプロピルト
リエトキシシラン、γ−(N−エチル)アニリノプロピ
ルトリエトキシシラン、γ−(N,N−ジメチル)アミ
ノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(N,N−ジ
エチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−
(N,N−ジブチル)アミノプロピルメチルジメトキシ
シラン、γ−(N−メチル)アニリノプロピルメチルジ
メトキシシラン、γ−(N−エチル)アニリノプロピル
メチルジメトキシシラン、N−(トリメトキシシリルプ
ロピル)エチレンジアミン、N−(ジメトキシメチルシ
リルイソプロピル)エチレンジアミン、メチルトリメト
キシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエ
トキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラ
ン、ヘキサメチルジシラン、ビニルトリメトキシシラ
ン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等
のシラン系カップリング剤、イソプロピルトリイソステ
アロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチル
パイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリ
(N−アミノエチル−アミノエチル)チタネート、テト
ラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネー
ト、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチ
ル)ビス(ジトリデシル)ホスファイトチタネート、ビ
ス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテート
チタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エ
チレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタ
ネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチ
タネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニ
ルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリ
ルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェ
ート)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチ
タネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスフ
ァイト)チタネート等のチタネート系カップリング剤な
どが挙げられ、これらの1種を単独で用いても2種類以
上を組み合わせて用いてもよい。
【0034】これらその他のカップリング剤を用いる場
合、(D)2級アミノ基を有するシランカップリング剤
の配合量は、その性能を発揮するためにカップリング剤
全量に対して30重量%以上とすることが好ましく、5
0重量%以上がより好ましい。上記(D)2級アミノ基
を有するシランカップリング剤を含むカップリング剤の
全配合量は、封止用エポキシ樹脂成形材料に対して0.
037〜4.75重量%であることが好ましく、0.0
88〜2.3重量%であることがより好ましい。0.0
37質量%未満ではフレームとの接着性が低下する傾向
があり、4.75質量%を超えるとパッケージの成形性
が低下する傾向がある。尚、上記カップリング剤の配合
量は、(F)無機充填剤を加える場合、(F)無機充填
剤に対して0.05〜5重量%であることが好ましく、
0.1〜2.5重量%がより好ましい。配合量を規定し
た理由は前記と同様である。
【0035】硬化性の観点からは、本発明において、さ
らに(G)硬化促進剤を配合することが好ましい。本発
明において用いられる(G)硬化促進剤としては封止用
エポキシ樹脂成形材料に一般に使用されているものであ
れば特に制限はないが、たとえば、1,8−ジアザ−ビ
シクロ(5,4,0)ウンデセン−7、1,5−ジアザ
−ビシクロ(4,3,0)ノネン、5、6−ジブチルア
ミノ−1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデ
セン−7等のシクロアミジン化合物及びこれらの化合物
に無水マレイン酸、1,4−ベンゾキノン、2,5−ト
ルキノン、1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルベ
ンゾキノン、2,6−ジメチルベンゾキノン、2,3−
ジメトキシ−5−メチル−1,4−ベンゾキノン、2,
3−ジメトキシ−1,4−ベンゾキノン、フェニル−
1,4−ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニ
ルメタン、フェノール樹脂などのπ結合をもつ化合物を
付加してなる分子内分極を有する化合物、ベンジルジメ
チルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエ
タノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール
等の3級アミン類及びこれらの誘導体、2−メチルイミ
ダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−
4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類及びこれら
の誘導体、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホ
スフィン、トリフェニルホスフィン、トリス(4−メチ
ルフェニル)ホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェ
ニルホスフィン等の有機ホスフィン類及びこれらのホス
フィン類に無水マレイン酸、上記キノン化合物、ジアゾ
フェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合
物を付加してなる分子内分極を有するリン化合物、テト
ラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリ
フェニルホスフィンテトラフェニルボレート、2−エチ
ル−4−メチルイミダゾールテトラフェニルボレート、
N−メチルモルホリンテトラフェニルボレート等のテト
ラフェニルボロン塩及びこれらの誘導体などが挙げら
れ、これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用
いてもよい。なかでも成形性及び耐リフロー性の観点か
らは有機ホスフィンとキノン化合物との付加物が好まし
い。
【0036】硬化促進剤の配合量は、硬化促進効果が達
成される量であれば特に制限されるものではないが、封
止用エポキシ樹脂成形材料に対して0.005〜2重量
%が好ましく、より好ましくは0.01〜0.5重量%
である。0.005重量%未満では短時間での硬化性に
劣る傾向があり、2重量%を超えると硬化速度が速すぎ
て良好な成形品を得ることが困難になる傾向がある。
【0037】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料は、
ワイヤー流れ、ボイド等の成形不良の発生を抑制する観
点から、円板フローが80mm以上であることが好まし
い。ここで、円板フローとは、78Nの荷重下における
流動性を示す指標であり、封止用エポキシ樹脂成形材料
5gを、金型温度180℃、荷重78N、硬化時間90
秒の条件で成形した成形品の長径及び短径の測定値の平
均値をいう。円板フローが80mm以上である封止用エ
ポキシ樹脂成形材料を用いることにより、薄型、多ピ
ン、ロングワイヤー、狭パッドピッチ又は実装基板上に
半導体チップが配置された半導体装置においてもワイヤ
ー流れ、ボイド等の成形不良の発生を低減することが可
能となる。
【0038】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料とし
ては、必須成分として(A)エポキシ樹脂、(B)硬化
剤、及び(C)複合金属水酸化物を含有し、所望により
(D)2級アミノ基を有するシランカップリング剤、
(E)リン酸エステル及び、(F)無機充填剤や、
(G)硬化促進剤を含有する封止用エポキシ樹脂成形材
料が挙げられる。本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料
としては、以下の(a)〜(f)の構成を1以上を備え
る半導体装置に用いることが好ましい。 (a)半導体チップ上面及び半導体チップ裏面の封止材
の厚さの少なくともいずれかが0.7mm以下である (b)リードピンの数が80ピン以上である (c)ワイヤー長が2mm以上である (d)半導体チップ上のパッドピッチが90μm以下で
ある (e)実装基板上に半導体チップが配置され、パッケー
ジ厚が2mm以下である (f)半導体チップの面積が25mm2以上である 本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料は、前記構成
(a)〜(f)を1以上備える半導体装置のなかでも、
特に以下の構成を有する半導体装置に好適に用いられ
る。
【0039】ボイド低減の観点からは、構成(a)及び
(c)〜(f)のうち1以上を備える半導体装置に好適
に用いられ、構成(a)又は(e)を備える半導体装置
により好適に用いられ、構成(a)とその他の構成を1
以上備える半導体装置にさらに好適に用いられる。ワイ
ヤー流れ低減の観点からは、構成(b)、(c)又は
(d)を備える半導体装置に好適に用いられ、構成
(b)を備える半導体装置により好適に用いられ、構成
(b)及び(c)、又は構成(b)及び(d)を備える
半導体装置にさらに好適に用いられ、構成(b)、
(c)及び(d)を備える半導体装置に特に好適に用い
られる。ボイド低減及びワイヤー流れ低減の観点から
は、構成(a)及び(b)、構成(a)及び(c)、構
成(a)及び(d)、構成(a)及び(f)、又は構成
(c)及び(e)を備える半導体装置に好適に用いら
れ、構成(a)、(b)及び(d)、又は構成(c)、
(e)及び(f)を備える半導体装置により好適に用い
られ、構成(a)、(b)、(d)及び(f)、又は構
成(a)、(b)、(c)及び(d)を備える半導体装
置にさらに好適に用いられる。
【0040】本発明に係る封止用エポキシ樹脂成形材料
の第1の好ましい態様においては、(A)エポキシ樹
脂、(B)硬化剤、(C)複合金属水酸化物、さらに任
意成分としての(F)無機充填剤及びその他の添加剤と
して用いる成分の組み合わせ及び配合量を調整すること
によって、円板フローが80mm以上である封止用エポ
キシ樹脂成形材料を得ることができる。(A)エポキシ
樹脂、(B)硬化剤及び(C)複合金属水酸化物の選定
と(E)無機充填剤を用いる場合はその配合量が特に重
要である。本発明に係る封止用エポキシ樹脂成形材料の
第2の好ましい態様においては、(A)エポキシ樹脂、
(B)硬化剤、(C)複合金属水酸化物、さらに任意成
分としての(D)2級アミノ基を有するシランカップリ
ング剤、(F)無機充填剤、(G)硬化促進剤の組み合
わせ及びその他の添加剤として用いる成分の組み合わせ
及び配合量を調整することによって、円板フローが80
mm以上である封止用エポキシ樹脂成形材料を得ること
ができる。(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)
複合金属水酸化物及び、(D)2級アミノ基を有するシ
ランカップリング剤、(G)硬化促進剤の選定と(F)
無機充填剤の配合量が特に重要である。本発明に係る封
止用エポキシ樹脂成形材料の第3の好ましい態様におい
ては、(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)複合
金属水酸化物、さらに任意成分としての(E)リン酸エ
ステル、(F)無機充填剤、(G)硬化促進剤及びその
他の添加剤として用いる成分の組み合わせ及び配合量を
調整することによって、円板フローが80mm以上であ
る封止用エポキシ樹脂成形材料を得ることができる。
(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)複合金属水
酸化物及び、(E)リン酸エステル、(G)硬化促進剤
の選定と(F)無機充填剤の配合量が特に重要であり、
それらの配合量は前記の通りである。
【0041】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料に
は、赤リン等の燐化合物、メラミン、メラミンシアヌレ
ート、メラミン変性フェノール樹脂、グアナミン変性フ
ェノール樹脂等の含窒素化合物、シクロホスファゼン等
の燐/窒素含有化合物、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化モリブ
デン、フェロセン等の金属化合物などの従来公知の難燃
剤を必要に応じて添加することができる。
【0042】また、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材
料には、IC等の半導体素子の耐湿性及び高温放置特性
を向上させる観点から陰イオン交換体を添加することも
できる。陰イオン交換体としては特に制限はなく、従来
公知のものを用いることができるが、たとえば、ハイド
ロタルサイト類や、マグネシウム、アルミニウム、チタ
ン、ジルコニウム、ビスマス等から選ばれる元素の含水
酸化物等が挙げられ、これらを単独又は2種以上を組み
合わせて用いることができる。なかでも、下記組成式
(XXI)で示されるハイドロタルサイトが好ましい。 Mg1-XAlX(OH)2(CO3X/2・mH2O・・・(XXI) (0<X≦0.5、mは正の数)
【0043】さらに、本発明の封止用エポキシ樹脂成形
材料には、その他の添加剤として、高級脂肪酸、高級脂
肪酸金属塩、エステル系ワックス、ポリオレフィン系ワ
ックス、ポリエチレン、酸化ポリエチレン等の離型剤、
カーボンブラック等の着色剤、シリコーンオイルやシリ
コーンゴム粉末等の応力緩和剤などを必要に応じて配合
することができる。
【0044】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料は、
各種原材料を均一に分散混合できるのであれば、いかな
る手法を用いても調製できるが、一般的な手法として、
所定の配合量の原材料をミキサー等によって十分混合し
た後、ミキシングロール、押出機、らいかい機、プラネ
タリミキサ等によって混合又は溶融混練した後、冷却
し、必要に応じて脱泡、粉砕する方法等を挙げることが
できる。また、必要に応じて成形条件に合うような寸法
及び重量でタブレット化してもよい。
【0045】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料を封
止材として用いて、半導体装置を封止する方法として
は、低圧トランスファ成形法が最も一般的であるが、イ
ンジェクション成形法、圧縮成形法等も挙げられる。デ
ィスペンス方式、注型方式、印刷方式等を用いてもよ
い。
【0046】本発明の半導体装置としては、必須成分と
して(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、及び(C)複
合金属水酸化物を含有し、所望により(D)2級アミノ
基を有するシランカップリング剤、(E)リン酸エステ
ル、(F)無機充填剤や、(G)硬化促進剤を含有する
封止用エポキシ樹脂成形材料を封止材として用い、リー
ドフレーム、配線済みのテープキャリア、配線板、ガラ
ス、シリコンウエハ等の支持部材や実装基板に、半導体
チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能
動素子、コンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子等の
素子を搭載した一般的な半導体装置などが挙げられる。
ここで、実装基板としては特に制限するものではなく、
たとえば、有機基板、有機フィルム、セラミック基板、
ガラス基板等のインターポーザ基板、液晶用ガラス基
板、MCM(Multi Chip Module)用基板、ハイブリッ
トIC用基板等が挙げられる。
【0047】本発明の半導体装置としてはさらに以下の
(a)〜(f)の構成を1以上備えるものが好ましい。 (a)半導体チップ上面及び半導体チップ裏面の封止材
の厚さの少なくともいずれかが0.7mm以下である (b)リードピンの数が80ピン以上である (c)ワイヤー長が2mm以上である (d)半導体チップ上のパッドピッチが90μm以下で
ある (e)実装基板上に半導体チップが配置され、パッケー
ジ厚が2mm以下である (f)半導体チップの面積が25mm2以上である。 前記構成(a)〜(f)を1以上備える半導体装置のな
かでも、本発明の効果が大きいという観点からは特に以
下の構成を有する半導体装置が好ましい。ボイド低減の
効果が大きいという観点からは、構成(a)及び(c)
〜(f)のうち1以上備える半導体装置が好ましく、構
成(a)又は(e)を備える半導体装置がより好まし
く、構成(a)とその他の構成を1以上備える半導体装
置がさらに好ましい。ワイヤー流れ低減の効果が大きい
という観点からは、構成(b)、(c)又は(d)を備
える半導体装置が好ましく、構成(b)を備える半導体
装置がより好ましく、構成(b)及び(c)、又は構成
(b)及び(d)を備える半導体装置がさらに好まし
く、構成(b)、(c)及び(d)を備える半導体装置
が特に好ましい。ボイド低減及びワイヤー流れ低減の効
果が大きいという観点からは、構成(a)及び(b)、
構成(a)及び(c)、構成(a)及び(d)、構成
(a)及び(f)、又は構成(c)及び(e)を備える
半導体装置が好ましく、構成(a)、(b)及び
(d)、又は構成(c)、(e)及び(f)を備える半
導体装置がより好ましく、構成(a)、(b)、(d)
及び(f)、又は構成(a)、(b)、(c)及び
(d)を備える半導体装置がさらに好ましい。
【0048】このような半導体装置としては、たとえ
ば、リードフレーム(アイランド、タブ)上に半導体チ
ップ等の素子を固定し、ボンディングパッド等の素子の
端子部とリード部をワイヤボンディングやバンプで接続
した後、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料を用いて
トランスファ成形などにより封止してなる、DIP(Du
al Inline Package)、PLCC(Plastic Leaded Chip
Carrier)、QFP(Quad Flat Package)、SOP(S
mall Outline Package)、SOJ(Small Outline J-le
ad package)、TSOP(Thin Small Outline Packag
e)、TQFP(Thin Quad Flat Package)等の樹脂封
止型IC、テープキャリアにリードボンディングした半
導体チップを、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料で
封止したTCP(Tape Carrier Package)、配線板やガ
ラス上に形成した配線に、ワイヤーボンディング、フリ
ップチップボンディング、はんだ等で接続した半導体チ
ップを、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料で封止し
たCOB(Chip On Board)、COG(Chip On Glass)
等のベアチップ実装した半導体装置、配線板やガラス上
に形成した配線に、ワイヤーボンディング、フリップチ
ップボンディング、はんだ等で接続した半導体チップ、
トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子及
び/又はコンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子を、
本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料で封止したハイブ
リッドIC、MCM(Multi Chip Module)マザーボー
ド接続用の端子を形成したインターポーザ基板に半導体
チップを搭載し、バンプまたはワイヤボンディングによ
り半導体チップとインターポーザ基板に形成された配線
を接続した後、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料で
半導体チップ搭載側を封止したBGA(Ball Grid Arra
y)、CSP(Chip Size Package)、MCP(Multi Ch
ip Package)などが挙げられる。また、これらの半導体
装置は、実装基板上に素子が2個以上重なった形で搭載
されたスタックド(積層)型パッケージであっても、2
個以上の素子を一度に封止用エポキシ樹脂成形材料で封
止した一括モールド型パッケージであってもよい。
【0049】図1に本発明の半導体装置の一例を示す
が、本発明の半導体装置はこれに限られるものではな
い。図1は、アイランド(タブ)1上にダイボンド剤2
を用いて半導体チップ3を固定し、半導体チップ3の端
子部(ボンディングパッド)7とリードピン4をワイヤ
ー5で接続(ワイヤボンディング)した後、封止用エポ
キシ樹脂成形材料(封止材)6を用いて封止したQFP
を示し、図1の(a)は断面図、(b)は上面図(一部
透視図)、(c)は半導体チップ3上の端子部(ボンデ
ィングパッド)7を拡大した上面図(一部透視図)を示
す。図1に示される本発明の半導体装置は、半導体チッ
プ上面の封止材6の厚さa及び半導体チップ裏面の封止
材6の厚さbの少なくともいずれかが0.7mm以下の
薄型の半導体装置であることが好ましく、0.5mm以
下であっても、0.3mm以下であってもよい。また、
パッケージ厚さ(半導体装置の総厚さ)cは2.0mm
以下が好ましく、1.5mm以下がより好ましく、1.
0mm以下であってもよい。半導体チップの面積dは2
5mm2以上であることが好ましく、50mm2以上であ
っても、80mm2以上であってもよい。リードピン4
の数は80ピン以上の多ピン型の半導体装置であること
が好ましく、100ピン以上であっても、200ピン以
上であってもよい。半導体チップとリードピンを接続す
るワイヤー5の長さは2mm以上であることが好まし
く、3mm以上であっても、5mm以上であってもよ
い。また半導体チップ上のボンディングパッド間のピッ
チeが90μm以下であることが好ましく、80μm以
下であっても、60μm以下であってもよい。
【0050】図3及び図5にさらに本発明の半導体装置
の一例を示すが、本発明の半導体装置はこれに限られる
ものではない。尚、図1において説明したものと同一の
機能を有するものは同一の符号を付して説明を省略す
る。図3は、絶縁ベース基板8上にダイボンド剤2を用
いて半導体チップ3を固定し、半導体チップ3の端子部
(ボンディングパッド)7と配線板上の端子部をワイヤ
ー5で接続(ワイヤボンディング)した後、封止用エポ
キシ樹脂成形材料(封止材)6を用いて封止したBGA
を示し、(a)は断面図、(b)は一部透視上面図、ま
た(c)はボンディングパッド部の拡大図を示す。図3
において、9は半田ボールを示す。図3に示される本発
明の半導体装置は、パッケージ厚さaが2mm以下であ
ることが好ましく、1.5mm以下であっても、1.0
mm以下であってもよい。半導体チップの面積dは25
mm2以上であることが好ましく、50mm2以上であっ
ても、80mm2以上であってもよい。半導体チップ2
とリードピン4を接続するワイヤー5の長さは2mm以
上であることが好ましく、3mm以上であっても、5m
m以上であってもよい。また半導体チップ上のボンディ
ングパッド間のピッチeが90μm以下であることが好
ましく、80μm以下であっても、60μm以下であっ
てもよい。
【0051】図5は、一括モールド型のスタックド型B
GAを示し、(a)は上面図(一部透視図)、(b)は
部分拡大断面図を示す。図5において、9は半田ボール
を示す。図5に示される本発明の半導体装置は、パッケ
ージ厚aが2mm以下の半導体装置であることが必要
で、パッケージ厚は1.5mm以下であっても、1.0
mm以下であってもよい。本発明の半導体装置封止用エ
ポキシ樹脂成形材料で封止することによって、上記の封
止材厚を有する薄型の半導体装置においても、上記の封
止材厚及び半導体チップ面積を有する半導体装置におい
ても、さらには上記のピン数、ワイヤー長及びパッドピ
ッチを有する半導体装置においてもワイヤー流れ、ボイ
ド等の成形不良の発生を低減することが可能となる。
【0052】
【実施例】次に実施例により本発明を説明するが、本発
明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0053】〔封止用エポキシ樹脂成形材料の作製〕エ
ポキシ樹脂として、エポキシ当量196、融点106℃
のビフェニル型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン
株式会社製商品名エピコートYX−4000H)、エポ
キシ当量186、融点75℃のビスフェノールF型エポ
キシ樹脂(新日鉄化学株式会社製商品名YSLV−80
XY)、エポキシ当量210、融点120℃のスチルベ
ン型エポキシ樹脂(住友化学工業株式会社製商品名ES
LV−210)、エポキシ当量245、融点110℃の
硫黄原子含有エポキシ樹脂(新日鐵化学株式会社製商品
名YSLV−120TE)及びエポキシ当量195、軟
化点65℃のo−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
(住友化学工業株式会社製商品名ESCN−190)、
硬化剤として軟化点70℃、水酸基当量175のフェノ
ール・アラルキル樹脂(三井化学株式会社製商品名ミレ
ックスXL−225)、軟化点80℃、水酸基当量19
9のビフェニル型フェノール樹脂(明和化成株式会社製
商品名MEH−7851)、軟化点80℃、水酸基当量
106のフェノールノボラック樹脂(明和化成株式会社
製商品名H−1)、硬化促進剤としてトリフェニルホス
フィンとp-ベンゾキノンの付加物(硬化促進剤)、カ
ップリング剤として2級アミノ基を含有するシランカッ
プリング剤(γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン
(アニリノシラン))、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン(エポキシシラン)、リン酸エステルと
して芳香族縮合リン酸エステル(大八化学製商品名PX
−200)、トリフェニルホスフェート、複合金属水酸
化物としてタテホ化学製複合金属水酸化物エコーマグZ
-10、その他難燃剤として水酸化マグネシウム(協和
化学製キスマ5A)、三酸化アンチモン及びエポキシ当
量375、軟化点80℃、臭素含量48重量%のビスフ
ェノールA型ブロム化エポキシ樹脂(住友化学工業株式
会社製商品名ESB−400T)、無機充填剤として平
均粒径17.5μm、比表面積3.8m2/gの球状溶
融シリカ、その他の添加剤としてカルナバワックス(ク
ラリアント社製)及びカーボンブラック(三菱化学株式
会社製商品名MA−100)をそれぞれ表1に示す重量
部で配合し、混練温度80℃、混練時間10分の条件で
ロール混練を行い、封止用エポキシ樹脂成形材料1〜1
4を作製した。
【0054】
【表1】
【0055】作製した封止用エポキシ樹脂成形材料1〜
14の特性を、次の各試験により求めた。結果を表2に
示す。 (1)スパイラルフロー EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー測定用金
型を用いて、封止用エポキシ樹脂成形材料をトランスフ
ァ成形機により、金型温度180℃、成形圧力6.9M
Pa、硬化時間90秒の条件で成形し、流動距離(c
m)を求めた。 (2)円板フロー 200mm(W)×200mm(D)×25mm(H)
の上型と200mm(W)×200mm(D)×15m
m(H)の下型を有する円板フロー測定用平板金型を用
いて、精秤した試料(封止用エポキシ樹脂成形材料)5
gを180℃に加熱した下型中心部にのせ、5秒後に、
180℃に加熱した上型を閉じて、荷重78N、硬化時
間90秒の条件で圧縮成形し、ノギスで成形品の長径
(mm)及び短径(mm)を測定して、その平均値(m
m)を円板フローとした。 (3)熱時硬度 封止用エポキシ樹脂成形材料を上記条件で直径50mm
×厚さ3mmの円板に成形し、成形後直ちにショアD型
硬度計を用いて測定した。 (4)難燃性 厚さ1/16インチの試験片を成形する金型を用いて、
封止用エポキシ樹脂成形材料を上記条件で成形して18
0℃で5時間後硬化を行い、UL−94試験法に従って
難燃性を評価した。
【0056】
【表2】
【0057】〔半導体装置(LQFP及びQFP)の作
製〕次に、封止用エポキシ樹脂成形材料1〜14を用い
て、実施例1〜10及び比較例1〜18の半導体装置を
作製した。なお、封止用エポキシ樹脂成形材料による封
止は、トランスファ成形機を用いて、金型温度180
℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間90秒の条件で成
形後、180℃で5時間後硬化することにより行った。 実施例1〜10(表3):封止用エポキシ樹脂成形材料
1〜10を用いて、10mm×10mm×0.4mm
(面積100mm2)、パッドピッチ80μmのテスト
用シリコーンチップを搭載し、直径18μm、最大長さ
3mmの金線(ワイヤー)でワイヤーボンディングを施
した、外形20mm×20mm、半導体チップ上面の封
止材の厚さ0.5mm、半導体チップ裏面の封止材の厚
さ0.5mm、半導体装置の総厚み1.5mmの実施例
1〜10の半導体装置(100ピンLQFP)を作製し
た。 比較例1〜4(表3):封止用エポキシ樹脂成形材料1
1〜14を用いたことを除いて、実施例1〜10と同様
にして、比較例1〜4の半導体装置(100ピンLQF
P)を作製した。 比較例5〜14(表4):封止用エポキシ樹脂成形材料
1〜10を用いて、4mm×4mm×0.4mm(面積
16mm2)、パッドピッチ100μmのテスト用シリ
コーンチップを搭載し、直径18μm、最大長さ1.5
mmの金線(ワイヤー)でワイヤーボンディングを施し
た、外形20mm×20mm、半導体チップ上面の封止
材の厚さ1.1mm、半導体チップ裏面の封止材の厚さ
1.1mm、半導体装置の総厚み2.7mmの比較例5
〜14の半導体装置(64ピンQFP−1H)を作製し
た。 比較例15〜18(表4):封止用エポキシ樹脂成形材
料11〜14を用いたことを除いて、実施例5〜4と同
様にして、比較例15〜18の半導体装置(64ピンQ
FP−1H)を作製した。
【0058】〔半導体装置(OMPAC型BGA)の作
製〕次に、封止用エポキシ樹脂成形材料1〜14を用い
て、実施例11〜20及び比較例19〜36の半導体装
置を作製した。なお、封止用エポキシ樹脂成形材料によ
る封止は、トランスファ成形機を用いて、金型温度18
0℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間90秒の条件で
成形後、180℃で5時間後硬化することにより行っ
た。 実施例11〜20(表5):絶縁ベース基材(ガラス布
ーエポキシ樹脂積層板、日立化成製、商品名 E−67
9)上に微細配線パターンを形成し、半導体素子搭載側
の金メッキ端子及び反対側の外部接続端子を除いた面に
絶縁保護レジスト(太陽インキ製、商品名 PSR40
00AUS5)を塗布した外形が縦26.2mm×横2
6.2mm×厚さ0.6mmの半導体素子搭載用基板を
120℃、2時間乾燥後、縦9mm×横9mm×厚さ
0.51mm(面積81mm2)、パッドピッチ80μ
mの半導体素子を、接着材(日立化成製、商品名 EN
−X50)を塗布して搭載し、クリーンオーブン中で室
温から180℃まで一定昇温速度で1時間加熱した後、
更に180℃の一定温度で1時間加熱した。その後、直
径30μm、最大長さ5mmの金ワイヤによりワイヤボ
ンド部と半導体素子をワイヤボンディングした。次に、
封止用エポキシ樹脂成形材料1〜10を用いて、半導体
素子搭載面を縦26.2mm×横26.2mm×厚さ
0.9mm(厚さ1.5mmBGA装置)の寸法に上記
条件でトランスファ成形し、実施例11〜20のBGA
装置を作製した。 比較例19〜22(表5):封止用エポキシ樹脂成形材
料11〜14を用いたことを除いて、実施例11〜20
と同様にして、比較例19〜22の半導体装置(厚さ
1.5mmBGA装置)を作製した。 比較例23〜32(表6):実施例11〜20と同様に
して、縦4mm×横4mm×厚さ0.51mm(面積1
6mm2)、パッドピッチ100μmの半導体素子を搭
載し、直径30μm、最大長さ1.5mmの金ワイヤに
よりワイヤボンド部と半導体素子をワイヤボンディング
した基板を作製し、封止用エポキシ樹脂成形材料1〜1
0を用いて、半導体素子搭載面を縦26.2mm×横2
6.2mm×厚さ1.9mm(厚さ2.5mmBGA装
置)の寸法に上記条件でトランスファ成形し、比較例2
3〜32のBGA装置を作製した。 比較例33〜36(表6):封止用エポキシ樹脂成形材
料11〜4を用いたことを除いて、比較例23〜32と
同様にしてBGA装置を作製した。
【0059】〔半導体装置(一括モールド型スタックド
タイプBGA)の作製〕次に、封止用エポキシ樹脂成形
材料1〜14を用いて、実施例21〜30及び比較例3
7〜54の半導体装置を作製した。なお、封止用エポキ
シ樹脂成形材料による封止は、トランスファ成形機を用
いて、金型温度180℃、成形圧力6.9MPa、硬化
時間90秒の条件で成形後、180℃で5時間後硬化す
ることにより行った。 実施例21〜30(表7):縦48mm×横171mm
×厚さ0.15mmのポリイミド基板に、日立化成工業
製ダイボンドフィルムDF−400を裏面に貼付した
9.7mm×6.0mm×0.4mm(面積58m
2)、パッドピッチ80μmの半導体素子を2枚重ね
て、積層半導体素子合計56枚を図5に示すように配置
し、圧着温度200℃、荷重200gf、圧着時間10
秒の条件で圧着し、さらに180℃で1時間ベークを行
った。その後、直径30μm、最大長さ5mmの金ワイ
ヤによりワイヤボンド部と半導体素子をワイヤボンディ
ングした。次に、封止用エポキシ樹脂成形材料1〜10
を用いて、半導体素子搭載面を縦40mm×横83mm
×厚さ0.8mm(厚さ0.95mmBGA装置)の寸
法に、図5に示すように上記条件でトランスファ成形
し、実施例21〜30のBGA装置を作製した。 比較例37〜40(表7):封止用エポキシ樹脂成形材
料11〜14を用いたことを除いて、実施例21〜30
と同様にして、比較例37〜40のBGA装置(厚さ
0.95mmBGA装置)を作製した。 比較例41〜50(表8):また、実施例21〜30と
同様にして、5.1mm×3.1mm×0.4mm8面
積16mm2)、パッドピッチ100μmの半導体素子
を1枚のみ搭載し、直径30μm、最大長さ1.5mm
の金ワイヤによりワイヤボンド部と半導体素子をワイヤ
ボンディングした基板を作製し、封止用エポキシ樹脂成
形材料1〜10を用いて、半導体素子搭載面を縦40m
m×横83mm×厚さ2.5mm(厚さ2.65mmB
GA装置)の寸法に上記条件でトランスファ成形し、比
較例41〜50のBGA装置を作製した。 比較例51〜54(表8):封止用エポキシ樹脂成形材
料11〜14を用いたことを除いて、比較例41〜50
と同様にして、比較例51〜54のBGA装置を作製し
た。
【0060】作製した実施例1〜30及び比較例1〜5
4の半導体装置を次の各試験により評価した。評価結果
を表3〜表8に示す。 (1)ワイヤー変形量(ワイヤー流れの指標) ソフトX線測定装置(ソフテックス社製PRO-TEST 100
型)を用いて、電圧100kV、電流1.5mAの条件
で、半導体装置の透視観察を行ってワイヤー変形量を求
め、ワイヤー流れを評価した。図2及び図4に示すよう
に、観察はフレーム面に対し垂直方向から行い、ワイヤ
ーボンディングの最短距離L(半導体チップ3の端子部
7とリード4又は基板のボンディング部を結ぶ直線距
離)及びワイヤー5の最大変位量Xを測定し、X/L×
100をワイヤー変形量(%)とした。 (2)ボイド発生量 上記(1)と同様にして半導体装置の透視観察を行い、
直径0.1mm以上のボイドの発生の有無を観察し、ボ
イド発生半導体装置数/試験半導体装置数で評価した。
【0061】
【表3】
【0062】
【表4】
【0063】
【表5】
【0064】
【表6】
【0065】
【表7】
【0066】
【表8】
【0067】〔信頼性評価〕 実施例31〜40(表9)、比較例55〜58(表
9):次に、封止用エポキシ樹脂成形材料1〜14を用
いて各種信頼性の評価を行った。評価結果を表9に示
す。なお、封止用エポキシ樹脂成形材料の成形は、トラ
ンスファ成形機により、金型温度180℃、成形圧力
6.9MPa、硬化時間90秒の条件で行った。また、
後硬化は180℃で5時間行った。 ・耐リフロー性 8mm×10mm×0.4mmのシリコーンチップを搭
載した外形寸法20mm×14mm×2mmの80ピン
フラットパッケージを、封止用エポキシ樹脂成形材料を
用いて上記条件で成形、後硬化して作製し、85℃、8
5%RHの条件で加湿して所定時間毎に240℃、10
秒の条件でリフロー処理を行い、クラックの有無を観察
し、試験パッケージ数(5)に対するクラック発生パッ
ケージ数で評価した。 ・耐湿性 線幅10μm、厚さ1μmのアルミ配線を施した6mm
×6mm×0.4mmのテスト用シリコーンチップを搭
載した外形寸法19mm×14mm×2.7mmの80
ピンフラットパッケージを、封止用エポキシ樹脂成形材
料を用いて上記条件で成形、後硬化して作製し、前処理
を行った後、加湿して所定時間毎にアルミ配線腐食によ
る断線不良を調べ、試験パッケージ数(10)に対する
不良パッケージ数で評価した。なお、前処理は85℃、
85%RH、72時間の条件でフラットパッケージを加
湿後、215℃、90秒間のベーパーフェーズリフロー
処理を行った。その後の加湿は0.2MPa、121℃
の条件で行った。 ・高温放置特性 上記耐湿性と同様に作製した試験用パッケージを200
℃の高温槽に保管し、所定時間毎に取り出して導通試験
を行い、試験パッケージ数(10)に対する導通不良パ
ッケージ数で、高温放置特性を評価した。
【0068】
【表9】
【0069】(C)複合金属水酸化物を含有せず、水酸
化マグネシウムを用いてノンハロ化した封止用エポキシ
樹脂成形材料12で封止した、比較例2、16、20、
34、38及び52の半導体装置では、ワイヤー流れ
(ワイヤー変形量大)及びボイドの発生のいずれかの成
形不良が発生している。(C)複合金属水酸化物を含有
せず、リン酸エステルを用いてノンハロ化した封止用エ
ポキシ樹脂成形材料11は熱時硬度の点で劣っており、
また封止用エポキシ樹脂成形材料11で封止した55の
半導体装置では、耐湿性の点で劣っている。また(C)
複合金属水酸化物を含有せず、臭素系難燃剤及びアンチ
モン化合物にて難燃化した封止用エポキシ樹脂成形材料
13、14で封止した、比較例57、58の半導体装置
では、高温放置特性の点で劣っている。これに対して
(A)〜(C)成分を全て含んだ封止用エポキシ樹脂成
形材料1〜10は流動性に優れ、これにより封止した実
施例1〜30の半導体装置では、いずれもワイヤー流れ
が見られず(ワイヤー変形量が極小)、ボイド発生もな
く、成形性に優れる。また実施例31〜39の半導体装
置では耐リフロー性も優れている。半導体装置が本発明
の構成(a)〜(f)の1以上を備えるものでない、比
較例5〜18、23〜36及び41〜54の半導体装置
において封止用エポキシ樹脂成形材料12で封止した半
導体装置以外は、いずれもワイヤー流れが見られず(ワ
イヤー変形量が極小)、ボイド発生もなく、成形性に優
れ、封止用エポキシ樹脂成形材料1〜10と封止用エポ
キシ樹脂成形材料11〜14の間に優位差が見られな
い。
【0070】
【発明の効果】本発明になる薄型半導体装置用の封止用
エポキシ樹脂成形材料は特に環境対応の観点から要求さ
れるノンハロゲンかつノンアンチモンで難燃性を有し、
流動性に優れ、これにより封止した半導体装置は、薄
型、多ピン、ロングワイヤー、狭パッドピッチ及び有機
基板又は有機フィルム上に半導体チップが配置された半
導体装置でありながら、実施例で示したようにワイヤー
流れ、ボイドといった成形不良の発生がなく、また各種
信頼性にも優れるため、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体装置(QFP)の(a)断面図、(b)
上面(一部透視)図及び(c)ボンディングパッド部拡
大図である。
【図2】ワイヤー変形量の測定方法を示す図である。
【図3】半導体装置(BGA)の(a)断面図、(b)
上面(一部透視)図及び(c)ボンディングパッド部拡
大図である。
【図4】ワイヤー変形量の測定方法を示す図である。
【図5】一括モールド型BGA装置の図である。
【符号の説明】
1:アイランド(タブ) 2:ダイボンド剤 3:半導体チップ 4:リードピン 5:ワイヤー 6:封止用エポキシ樹脂成形材料(封止材) 7:端子部(ボンディングパット) 8:絶縁ベース基板 9:半田ボール 10:配線板の端子部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 佳弘 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 片寄 光雄 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 Fターム(参考) 4J036 AA02 AB01 AC01 AC05 AD08 AD10 AD15 AD20 AD21 AF01 AF05 AF06 AF15 AF27 AG04 AG06 AG07 AH04 AJ05 AJ08 AJ17 AJ19 DA01 DA02 DA04 DC03 DC11 DC12 DC40 DC41 DC46 DD07 DD09 FA03 FA12 FA13 FB07 JA07 4M109 AA01 CA21 EB07

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂及び(B)硬化剤を
    含有し、さらに(C)複合金属水酸化物を含有する、
    (a)〜(f)の構成を1以上を備える半導体装置に用
    いる封止用エポキシ樹脂成形材料。 (a)半導体チップ上面及び半導体チップ裏面の封止材
    の厚さの少なくともいずれかが0.7mm以下である (b)リードピンの数が80ピン以上である (c)ワイヤー長が2mm以上である (d)半導体チップ上のパッドピッチが90μm以下で
    ある (e)実装基板上に半導体チップが配置され、パッケー
    ジ厚が2mm以下である(f)半導体チップの面積が2
    5mm2以上である
  2. 【請求項2】 円板フローが80mm以上である請求項
    1記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
  3. 【請求項3】 半導体装置がスタックド型パッケージで
    ある請求項1又は請求項2記載の封止用エポキシ樹脂成
    形材料。
  4. 【請求項4】 半導体装置が一括モールド型パッケージ
    である請求項1〜3のいずれかに記載の封止用エポキシ
    樹脂成形材料。
  5. 【請求項5】 (C)複合金属水酸化物が下記組成式
    (I)で示される化合物である請求項1〜4のいずれか
    に記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。 p(M1aOb)・q(M2cOd)・r(M3cOd)・mH2O (I) (ここで、M1、M2及びM3は互いに異なる金属元素を
    示し、a、b、c、d、p、q及びmは正の数、rは0又は
    正の数を示す。)
  6. 【請求項6】 組成式(I)中のM1とM2が同一となら
    ないようにM1が第3周期の金属元素、IIA族のアルカ
    リ土類金属元素、IVB族、IIB族、VIII族、IB族、II
    IA族及びIVA族に属する金属元素から選ばれ、M2がII
    IB〜IIB族の遷移金属元素から選ばれる請求項5記載
    の封止用エポキシ樹脂成形材料。
  7. 【請求項7】 組成式(I)中のM1とM2が同一となら
    ないようにM1がマグネシウム、カルシウム、アルミニ
    ウム、スズ、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、銅及び
    亜鉛から選ばれ、M2が鉄、コバルト、ニッケル、銅及
    び亜鉛から選ばれる請求項6記載の封止用エポキシ樹脂
    成形材料。
  8. 【請求項8】 組成式(I)中のM1がマグネシウム
    で、M2が亜鉛又はニッケルである請求項7記載の封止
    用エポキシ樹脂成形材料。
  9. 【請求項9】 組成式(I)中、r=0で、p及びqの
    モル比p/qが99/1〜50/50である請求項5〜
    8のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
  10. 【請求項10】 (D)2級アミノ基を有するシランカ
    ップリング剤をさらに含有する請求項1〜9のいずれか
    に記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
  11. 【請求項11】 (D)2級アミノ基を有するシランカ
    ップリング剤が下記一般式(II)で示される化合物を含
    有する請求項10記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。 【化1】 (ここで、R1は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基
    及び炭素数1〜2のアルコキシ基から選ばれ、R2は炭
    素数1〜6のアルキル基及びフェニル基から選ばれ、R
    3はメチル基又はエチル基を示し、nは1〜6の整数を
    示し、mは1〜3の整数を示す。)
  12. 【請求項12】 (E)リン酸エステルをさらに含有す
    る請求項1〜11のいずれかに記載の封止用エポキシ樹
    脂成形材料。
  13. 【請求項13】 (E)リン酸エステルが下記一般式
    (III)で示される化合物を含有する請求項12記載の
    封止用エポキシ樹脂成形材料。 【化2】 (ここで、式中の8個のRは炭素数1〜4のアルキル基
    を示し、全て同一でも異なっていてもよい。Arは芳香
    族環を示す。)
  14. 【請求項14】 (A)エポキシ樹脂の150℃におけ
    る溶融粘度が2ポイズ以下である請求項1〜13のいず
    れかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
  15. 【請求項15】 (A)エポキシ樹脂がビフェニル型エ
    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、硫黄原子含有エポキシ樹脂、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、ナフタレン型エポキシ樹脂及びトリフェニルメ
    タン型エポキシ樹脂の少なくとも1種を含有する請求項
    1〜14のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材
    料。
  16. 【請求項16】 (B)硬化剤の150℃における溶融
    粘度が2ポイズ以下である請求項1〜15のいずれかに
    記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
  17. 【請求項17】 (B)硬化剤がビフェニル型フェノー
    ル樹脂、アラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタ
    ジエン型フェノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノ
    ール樹脂及びノボラック型フェノール樹脂の少なくとも
    1種を含有する請求項1〜16のいずれかに記載の封止
    用エポキシ樹脂成形材料。
  18. 【請求項18】 (F)無機充填剤をさらに含有する請
    求項1〜17のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成
    形材料。
  19. 【請求項19】 (G)硬化促進剤をさらに含有する請
    求項1〜18のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成
    形材料。
  20. 【請求項20】 請求項1〜19のいずれかに記載の封
    止用エポキシ樹脂成形材料により封止された半導体装
    置。
  21. 【請求項21】 以下の(a)〜(f)の構成を1以上
    を備える請求項20記載の半導体装置。 (a)半導体チップ上面及び半導体チップ裏面の封止材
    の厚さの少なくともいずれかが0.7mm以下である (b)リードピンの数が80ピン以上である (c)ワイヤー長が2mm以上である (d)半導体チップ上のパッドピッチが90μm以下で
    ある (e)実装基板上に半導体チップが配置され、パッケー
    ジ厚が2mm以下である (f)半導体チップの面積が25mm2以上である
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