JP2005075869A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 結晶性エポキシ樹脂(A)、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂(B)、硬化促進剤(C)及び全エポキシ樹脂組成物中に対し85〜95重量%の無機充填材(D)を主成分とし、芳香環に2個の隣接した水酸基を有し、かつ該水酸基以外の置換基を有するか、又は有しない化合物(E)を全エポキシ樹脂組成物中に0.01〜0.5重量%含むことを特徴とするエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみが前述のエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止されているエリア実装型半導体装置。
Description
更に、これらの半導体装置を実装する回路基板上に半田接合を行う場合、200℃以上の加熱工程を経るが、この際に半導体装置の反りが発生し、多数の半田ボールが平坦とならず、半導体装置を実装する回路基板から浮き上がってしまい、電気的接合の信頼性が低下する問題も起こる。
基板としては、有機基板ではBT樹脂やポリイミド樹脂のような高いガラス転移温度(以下、Tgという)を有する樹脂が広く用いられており、これらはエポキシ樹脂組成物の成形温度である170℃近辺よりも高いTgを有する。従って、成形温度から室温までの冷却過程では有機基板のガラス領域、換言すると線膨張係数がα1の領域のみで収縮する。よって、エポキシ樹脂組成物の硬化物も、Tgが成形温度より高く且つα1が有機基板と同じで、更に成形硬化時の硬化収縮がゼロとなれば、反りはほぼゼロとなると考えられる。このため、多官能型エポキシ樹脂と多官能型フェノール樹脂との組み合わせによりTgを高くし、無機充填材の配合量でα1を合わせる手法が既に提案されている。しかし多官能型エポキシ樹脂と多官能型フェノール樹脂との組み合わせでは流動性が低下し金線変形が生じる等の不具合があった。
更に、有機基板とエポキシ樹脂組成物の硬化物との間の熱膨張の不整合により、信頼性テストの代表例である温度サイクル試験でも、有機基板/エポキシ樹脂組成物の硬化物との界面の剥離やクラックが発生する。
従来のQFPやSOP等の表面実装型半導体装置において、成形時に低粘度で高流動性を維持するためには、溶融粘度の低い樹脂を用いる方法や(例えば、特許文献1参照。)、また無機充填材の配合量を高めるために無機充填材をシランカップリング剤で表面処理する方法が知られている(例えば、特許文献2参照。)。しかしこれらは種々ある要求特性のいずれかのみを満足するものが多い。エリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、高流動、低反りに優れた樹脂を用い、更に無機充填材の配合量を高めて信頼性を満足させる技術が求められている。
[1] 結晶性エポキシ樹脂(A)、一般式(1)で表されるフェノール樹脂(B)、硬化促進剤(C)及び全エポキシ樹脂組成物中に対し85〜95重量%の無機充填材(D)を主成分とし、芳香環に2個の隣接した水酸基を有し、かつ該水酸基以外の置換基を有するか、又は有しない化合物(E)を全エポキシ樹脂組成物中に0.01〜0.5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、
である。
以下、本発明について詳細に説明する。
結晶性エポキシ樹脂としては、ハイドロキノンのグリシジルエーテル化物、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、一般式(2)で示されるビフェニル型エポキシ樹脂、一般式(3)で示されるスチルベン型エポキシ樹脂等が挙げられる。
また、一般式(3)のスチルベン型エポキシ樹脂の内では、作業性、実用性のバランスの取れた5−ターシャリブチル−4,4’−グリシジル−2,3’,5’−トリメチルスチルベン、あるいは4,4’−ジグリシジル3,3’,5,5’テトラメチルスチルベン及びこの両者の溶融混合物が好ましい。
本発明の結晶性エポキシ樹脂は、他のエポキシ樹脂と併用することができる。併用する場合、結晶性エポキシ樹脂は全エポキシ樹脂中の少なくとも10重量%以上が好ましく、より好ましくは30重量%以上、更に好ましくは50重量%以上である。上記下限値未満であれば、結晶性エポキシ樹脂の特徴である流動性が損なわれる。併用可能なエポキシ樹脂としては特に限定はしないが、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂(フェニレン骨格、ビフェニレン骨格を有する)、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。併用するエポキシ樹脂は、成形時の溶融粘度が非常に低い結晶性エポキシ樹脂の特徴を損なわないよう、極力粘度の低いものを使用することが望ましい。
一般式(1)のR1、R2は水素又は炭素数4以下のアルキル基、aは0〜4の整数、bは0〜4の整数、cは0〜3の整数、nは平均値で0〜10の数であるが、これらの内では硬化性の点から式(4)で示されるフェノール樹脂が好ましい。nが上記上限値を越えると樹脂の粘度が増大し、成形時の樹脂組成物の流動性が劣り、より一層の低吸湿化、低そり化のための無機充填材の高充填化が不可能となる恐れがあるので好ましくない。
本発明に用いられる全エポキシ樹脂のエポキシ基数と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基数の当量比としては、好ましくは0.5〜2であり、特に0.7〜1.5がより好ましい。上記範囲を外れると、耐湿性、硬化性などが低下する恐れがあるので好ましくない。
実施例1
エポキシ樹脂1:ビフェニル型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、YX4000K、融点105℃、エポキシ当量185) 4.27重量%
フェノール樹脂1:ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂(明和化成(株)製、MEH7851SS、軟化点65℃、水酸基当量203) 4.68重量%
トリフェニルホスフィン 0.15重量%
溶融球状シリカ(平均粒径30μm) 90.00重量%
2,3−ジヒドロキシナフタレン(試薬) 0.20重量%
γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン 0.20重量%
カルナバワックス 0.20重量%
カーボンブラック 0.30重量%
をミキサーで混合した後、表面温度が90℃と45℃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とした。得られたエポキシ樹脂組成物を以下の方法で評価した。結果を表1に示す。
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の金型を用い、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間2分で測定した。単位はcm。
表1、表2の配合に従い、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得、同様に評価した。これらの評価結果を表1、表2に示す。
実施例1以外で用いた成分を以下に示す。
エポキシ樹脂2:ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、NC3000、軟化点60℃、エポキシ当量276)
フェノール樹脂2:フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂(三井化学(株)製、XLC−LL、軟化点75℃、水酸基当量175)
フェノール樹脂3:フェノールノボラック樹脂(軟化点80℃、水酸基当量105)
1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(以下、DBUという)
1,2−ジヒドロキシナフタレン(試薬)
カテコール(試薬)
1,6−ジヒドロキシナフタレン(試薬)
レゾルシノール(試薬)
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
Claims (4)
- 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。
- 基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみの封止に用いるものであって、結晶性エポキシ樹脂(A)、一般式(1)で表されるフェノール樹脂(B)、硬化促進剤(C)及び全エポキシ樹脂組成物中に対し85〜95重量%の無機充填材(D)を主成分とし、芳香環に2個の隣接した水酸基を有し、かつ該水酸基以外の置換基を有するか、又は有しない化合物(E)を全エポキシ樹脂組成物中に0.01〜0.5重量%含むことを特徴とするエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 基板の片面に半導体素子が搭載され、この半導体素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみが請求項1記載のエポキシ樹脂組成物を用いて封止されていることを特徴とするエリア実装型半導体装置。
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