JP2006013382A - 半導体封止用樹脂組成物の成形方法およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子をトランスファー成形、封止等する際の樹脂充填性を向上させ、成形後、封止樹脂内におけるボイドの発生を少なくすることができる、半導体封止用樹脂組成物の成形方法を提供する。
【解決手段】下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する半導体封止用樹脂組成物の成形方法であって、成形温度が１６５〜１８５℃の範囲で、成形圧力が４〜６ｋＮの範囲であり、かつ、上記半導体封止用樹脂組成物の成形温度におけるゲル化時間が１５秒以上２７秒以下である。
（Ａ）熱硬化性樹脂。
（Ｂ）硬化剤。
（Ｃ）硬化促進剤。
（Ｄ）無機質充填剤。
【選択図】なし

Description

本発明は、半導体封止用樹脂組成物の成形方法およびそれを用いた半導体装置に関し、詳しくは、半導体素子をトランスファー成形、封止等する際の樹脂充填性を向上させ、成形後、封止樹脂内におけるボイドの発生を少なくすることができる、半導体封止用樹脂組成物の成形方法およびそれを用いた半導体装置に関するものである。

近年、半導体装置は薄型化され、封止に用いられる樹脂の流動部の厚みが薄くなってきている。このような状況の下、成形時の封止用樹脂組成物の粘度が高いと、樹脂流動部の狭い隙間を流れる樹脂の速度が低下することによって、流動性が低下し、微小な気泡を巻き込むという問題がある。この場合、樹脂の硬化が遅いと、樹脂流動部の隙間部分を樹脂が埋める際に、溶融樹脂中に存在する微小な気泡が、樹脂の硬化前に合泡して、半導体素子上に巨視的（マクロ）な未充填部分が発生するという問題が起こる。

特に、半導体素子と基板とを金属ワイヤーにより接続する、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）と呼ばれる手法を用いた片面封止構造の半導体装置の場合、半導体素子の積層化や半導体装置自体の薄型化等により、半導体素子上部の樹脂流動部の隙間が狭くなってきており、流動性がより低下しやすいため、より多くの微小な気泡を巻き込みやすくなっている。

また、半導体素子と基板との接続を、上記のような金属ワイヤーにより接続するのではなく、金属バンプにより接続する、いわゆるフリップチップ接続がなされる場合、この接合の強度維持のために、アンダーフィル剤をその隙間に注入することが行われている。また、半導体装置を樹脂封止する際に、アンダーフィル剤の注入を同時に行うことも行われる。このような封止方法は、トランスファーアンダーフィルと呼ばれている。この場合には、その隙間が狭いことに加えて、バンプ接続部分が障壁となるため、半導体素子と基板との間の樹脂の流動性はさらに低下し、さらに多くの微小気泡を樹脂中に巻き込む。このような封止隙間の狭小化によって、巻き込まれた微小な気泡が合泡することで発生する未充填部の存在は、加熱時には気泡中の気体圧力が高まることによる周辺樹脂を破壊させてしまうことがある。

特に、樹脂封止後のものを吸湿させた場合、液状の水が気化膨張する効果も加わって、半田取付け時にパッケージが割れ、電気接続が切れて半導体素子の動作が起こらないという不具合が生じてしまう。

このような不都合を回避する目的で、気泡を巻き込まないように流動させるために、充填材量を少なくすることも行われるが、充填材量を少なくすると、樹脂組成部の線膨張係数が増大して、半導体素子、基板との差が大きくなることにより、温度の変化により発生する応力が大きくなり、樹脂、半導体素子の破壊、フレームと樹脂の剥離等の不具合を生じる。この場合、充填材の粒子径が大きい方が、同一量の充填材を添加しても、そのトータル表面積が小さくなるため粘度が低下するが、充填材の粒子径が大きくなると、狭い隙間に充填材がうまく入ることができず、隙間の入口で目詰まりを起こしてしまう。

そこで、上記のような問題を解決するため、例えば、半導体を樹脂封止する工程において、少なくとも１個以上の樹脂ポット部、ランナー、ゲート、製品キャビティ部を有する成形用金型の製品キャビティ部に、半導体チップを搭載したリードフレームを載置し、樹脂ポット部に半導体封止用樹脂を投入し、上型と下型を合わせ型締めし、エアー抜き溝の外周で気密状態とし、樹脂ポット部、ランナー、ゲートおよび製品キャビティ部の空気圧力を充填樹脂がゲートを越えるまでは大気圧未満の減圧にし、ゲートを越えた以降は大気圧以上で、かつ樹脂充填圧力未満の加圧状態にする半導体部品の樹脂封止方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開平７−１６４４７３公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の半導体部品の樹脂封止方法であっても、樹脂流動部の隙間が狭い部分では、隙間部分を樹脂が埋める際に、半導体素子上に巨視的な未充填部分が発生するという問題を解決することはできず、依然として樹脂の流動性が不充分であった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、半導体素子をトランスファー成形、封止等する際の樹脂充填性を向上させ、成形後、封止樹脂内におけるボイドの発生を少なくすることができる、半導体封止用樹脂組成物の成形方法およびそれを用いた半導体装置の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する半導体封止用樹脂組成物の成形方法であって、成形温度が１６５〜１８５℃の範囲で、成形圧力が４〜６ｋＮの範囲であり、かつ、上記半導体封止用樹脂組成物の成形温度におけるゲル化時間が１５秒以上２７秒以下である半導体封止用樹脂組成物の成形方法を第１の要旨とする。また、本発明は、上記半導体封止用樹脂組成物の成形方法を用いて、半導体素子を封止してなる半導体装置を第２の要旨とする。
（Ａ）熱硬化性樹脂。
（Ｂ）硬化剤。
（Ｃ）硬化促進剤。
（Ｄ）無機質充填剤。

すなわち、本発明者らは、上記課題を解決するため、半導体封止用樹脂組成物の成形温度、成形圧力および成形温度におけるゲル化時間に着目し、それぞれの好適範囲について実験を重ねた。その実験の過程で、熱硬化性樹脂（Ａ成分）と、硬化剤（Ｂ成分）と、硬化促進剤（Ｃ成分）と、無機質充填剤（Ｄ成分）とを含有する半導体封止用樹脂組成物を用い、成形温度が１６５〜１８５℃の範囲で、成形圧力が４〜６ｋＮの範囲の条件で成形を行うとともに、上記半導体封止用樹脂組成物の上記成形温度におけるゲル化時間を１５秒以上２７秒以下の範囲に設定すると、樹脂が一旦巻き込んだ微小気体を拡散させた時点で樹脂の硬化を終了させることができるため、一旦拡散された微小気泡が、互いに寄り集まり、合泡することを抑制できることを突き止めた。その結果、半導体素子を樹脂封止する際、特に半導体素子と基板との間の狭ギャップに充填する場合にも、巨視的な気泡の発生がなく確実に密封充填することができ、成形後、封止樹脂内におけるボイドの発生を少なくすることができることを見いだし、本発明に到達した。

このように、本発明の半導体封止用樹脂組成物の成形方法によると、樹脂が一旦巻き込んだ微小気体を拡散させた時点で樹脂の硬化を終了させることができるため、一旦拡散された微小気泡が、互いに寄り集まり、合泡することを抑制できる。そのため、半導体素子を樹脂封止する際、特に半導体素子と基板との間の狭ギャップに充填する場合にも、巨視的な気泡の発生がなく確実に密封充填することができ、成形後、封止樹脂内におけるボイドの発生を少なくすることができるという効果が得られる。

また、上記熱硬化性樹脂（Ａ成分）がビフェニル型エポキシ樹脂で、かつ、上記硬化剤（Ｂ成分）が上記特定の一般式（１）で表されるフェノール樹脂であるか、もしくは上記熱硬化性樹脂（Ａ成分）がメラミン樹脂で、かつ、上記硬化剤（Ｂ成分）がレゾール型フェノール樹脂である場合には、半導体素子を成形、封止等する際の樹脂の充填性をより向上させることができる。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

本発明の成形方法に用いる半導体封止用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（Ａ成分）と、硬化剤（Ｂ成分）と、硬化促進剤（Ｃ成分）と、無機質充填剤（Ｄ成分）とを用いて得ることができる。そして、本発明に用いる半導体封止用樹脂組成物は、通常、粉末状もしくはこれを打錠したタブレット状になっている。

本発明の半導体封止用樹脂組成物の成形方法は、成形温度が１６５〜１８５℃の範囲で、成形圧力が４〜６ｋＮの範囲であり、かつ、上記半導体封止用樹脂組成物の上記成形温度におけるゲル化時間が１５秒以上２７秒以下であって、これが最大の特徴である。

本発明において、成形温度におけるゲル化時間の測定は、例えば、１７５±３℃（成形温度）に保った熱板上で、約２ｇの粉末状樹脂を溶融させ、薄く伸ばした後、伸ばした樹脂を、先の尖った鉄製金棒の先でゆっくりと引き掻き、樹脂が溶融してから硬化し、金棒の先に樹脂が絡みつくことが確認されるまでの時間（ゲル化時間）を測定することよって行われる。また、成形圧力の測定は、シリコンチップを実装したガラスエポキシ基板に対し、プレス機を用い、上記の温度範囲（１６５〜１８５℃）で封止する際の成形圧力を、プレス機に装備された圧力計で測定することによって行われる。

上記熱硬化性樹脂（Ａ成分）としては、特に限定されるものではないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリールフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらのなかでも、成形性や硬化物物性、耐湿信頼性、耐半田特性の点から、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。

上記エポキシ樹脂としては、例えば、ジシクロペンタジエン型、クレゾールノボラック型、フェノールノボラック型、ビスフェノール型、ビフェニル型、トリスヒドロキシフェニルメタン型等の各種のエポキシ樹脂を用いることができる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。そして、これらのなかでも、特に融点または軟化点が室温を超えているものが好ましい。例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、エポキシ当量１８０〜２１０、軟化点６０〜１１０℃のものが好適に用いられる。また、上記ビフェニル型エポキシ樹脂としては、エポキシ当量１８０〜２１０、融点８０〜１２０℃のものが好適に用いられる。

また、上記硬化剤（Ｂ成分）としては、上記熱硬化性樹脂（Ａ成分）を硬化させるものであれば特に限定はないが、上記熱硬化性樹脂（Ａ成分）としてエポキシ樹脂を用いた場合は、フェノール樹脂が好適に用いられる。

上記フェノール樹脂としては、例えば、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、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、下記の一般式（１）で表されるフェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらのなかでも、水酸基当量が７０〜２５０、軟化点が５０〜１１０℃のものを用いることが好ましい。

具体的には、上記熱硬化性樹脂（Ａ成分）として、下記の構造式（２）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂を用いる場合は、上記硬化剤（Ｂ成分）として、上記一般式（１）で表されるフェノール樹脂を用いることが好ましい。また、上記熱硬化性樹脂（Ａ成分）として、グレゾール型エポキシ樹脂を用いる場合は、上記硬化剤（Ｂ成分）として、フェノールノボラック樹脂を用いることが好ましい。さらに、上記熱硬化性樹脂（Ａ成分）として、メラミン樹脂を用いる場合は、上記硬化剤（Ｂ成分）として、レゾール型フェノール樹脂を用いることが好ましい。

なお、上記エポキシ樹脂に対するフェノール樹脂の配合割合は、エポキシ樹脂を硬化させるに充分な量であれば特に限定はないが、一般的には、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量に対して、フェノール樹脂の水酸基の合計が０．７〜１．５当量となるように配合することが好ましく、より好ましくは０．９〜１．２当量である。

つぎに、上記硬化促進剤（Ｃ成分）としては、特に限定されるものではないが、例えば、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートや、トリフェニルホスフィン等の有機リン系化合物、フェニルイミダゾール等のイミダゾール系化合物、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等のジアザビシクロアルケン系化合物等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

上記硬化促進剤（Ｃ成分）の配合量は、半導体封止用樹脂組成物の成形温度におけるゲル化時間が上記所定の範囲となる量であれば特に限定はないが、例えば、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートの場合、硬化剤（Ｂ成分）１００重量部（以下「部」と略す）に対して、８〜１５部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは９〜１２部の範囲である。

また、上記無機質充填剤（Ｄ成分）としては、特に限定されるものではないが、例えば、石英ガラス粉末、タルク、シリカ粉末（溶融シリカ粉末や結晶性シリカ粉末等）、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化珪素粉末等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらのなかでも、得られる硬化物の線膨張係数を低減できるという点から、シリカ粉末が好適に用いられる。そして、上記シリカ粉末のなかでも、高充填、高流動性という点から、溶融シリカ粉末が特に好ましい。この溶融シリカ粉末としては、例えば、球状溶融シリカ粉末や破砕溶融シリカ粉末等があげられるが、流動性という点から、球状溶融シリカ粉末を用いることが好ましい。この球状溶融シリカ粉末としては、平均粒径が１〜１５μｍの範囲、特に平均粒径が２〜１０μｍの範囲のものを使用することが好ましく、さらに平均粒径が０．５〜２μｍの範囲のものを併用すると、流動性の向上という点から、さらに好ましい。なお、上記平均粒径は、例えば、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。

上記無機質充填剤（Ｄ成分）の配合割合は、半導体封止用樹脂組成物全体の５０〜９５重量％の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは７０〜９０重量％である。すなわち、無機質充填剤（Ｄ成分）の配合割合が５０重量％未満であると、半導体封止用樹脂組成物中の有機成分の占める割合が多くなり、硬化物の難燃効果に乏しくなり、逆に９５重量％を超えると、半導体封止用樹脂組成物の流動性が低下する傾向がみられるからである。

なお、本発明に用いる半導体封止用樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｄ成分以外に、必要に応じて、離型剤、低応力化剤、シランカップリング剤、難燃剤、顔料（カーボンブラック等）等の添加剤を適宜配合しても差し支えない。

上記離型剤としては、例えば、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸カルシウム等があげられ、具体的には、カルナバワックスやポリエチレン系ワックス等が用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

また、上記低応力化剤としては、例えば、アクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体，メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等のブタジエン系ゴムや、シリコーン化合物等があげられる。

また、上記シランカップリング剤としては、例えば、アクリル基またはメタクリル基を有する有機ケイ素化合物等があげられる。

また、上記難燃剤としては、例えば、有機リン化合物、酸化アチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等があげられる。

なお、本発明に用いる半導体封止用樹脂組成物には、耐湿信頼性テストにおける信頼性向上を目的として、ハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等のイオントラップ剤を配合しても差し支えない。

本発明に用いる半導体封止用樹脂組成物は、例えば、つぎのようにして製造することができる。すなわち、前記熱硬化性樹脂（Ａ成分）、硬化剤（Ｂ成分）、硬化促進剤（Ｃ成分）、無機質充填剤（Ｄ成分）および必要に応じて他の添加剤を常法に準じて適宜配合し、ミキシングロール等の混練機を用いて、加熱状態で溶融混練した後、これを室温下で冷却固化させる。その後、公知の方法により粉砕し、必要に応じて打錠するという一連の工程により、目的とする半導体封止用樹脂組成物を製造することができる。

このようにして得られる半導体封止用樹脂組成物を用いての半導体素子の封止は、特に限定するものではなく、例えば、通常のトランスファー成形等の公知のモールド方法により行うことができる。このようにして得られる半導体装置としては、例えば、ＢＧＡのような片面封止型半導体装置やフリップチップ型半導体装置等があげられる。

本発明の半導体封止用樹脂組成物の成形方法における成形条件は、成形温度が１６５〜１８５℃の範囲で、成形圧力が４〜６ｋＮの範囲であり、好ましくは成形温度が１７５±３℃で、成形圧力がおおむね５ｋＮである。すなわち、成形温度が１６５℃未満であると、硬化が不充分なため、一度樹脂中へと拡散した巻き込み部が再び寄り集まることによってボイドが発生し、逆に成形温度が１８５℃を超えると、溶融樹脂が早く硬化してしまうため、充填性が劣ることによって未充填率が高くなるからである。また、上記成形圧力が４ｋＮ未満であると、ボイドが発生し、逆に成形圧力が６ｋＮを超えると、バリが発生するからである。

また、本発明の半導体封止用樹脂組成物の成形方法においては、前述のように、半導体封止用樹脂組成物の成形温度におけるゲル化時間が１５秒以上２７秒以下であることが必要であり、ゲル化時間が１５〜２２秒の範囲にあることが好ましい。すなわち、ゲル化時間が１５秒未満であると、硬化が速すぎるため、充填性が劣り、逆にゲル化時間が２７秒を超えると、一旦拡散された微小気泡が、樹脂の硬化前に再び合泡するため、未充填率が高く、充填性に劣るからである。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す材料を準備した。

〔熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）〕
前記構造式（２）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ当量：１９５、融点：１０６℃）

〔硬化剤ａ〕
前記一般式（１）で表されるフェノール樹脂（水酸基当量：２０６、軟化点：７５．８℃）

〔硬化促進剤ａ〕
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート（北興化学社製、ＴＰＰＫ）

〔離型剤〕
酸化ポリエチレンワックス（クリアラントジャパン社製、ＰＥＤ５２１）

〔シランカップリング剤〕
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン

〔シリカ粉末ａ〕
平均粒径１３．２μｍの球状溶融シリカ粉末（電気化学工業社製、ＦＢ５７０２ＦＣ）

〔シリカ粉末ｂ〕
平均粒径０．６μｍの球状溶融シリカ粉末（アドマファイン社製、ＳＯ２５Ｒ）

〔シリカ粉末ｃ〕
平均粒径１．６μｍの球状溶融シリカ粉末（アドマファイン社製、ＳＯ３２Ｒ）

〔カーボンブラック〕
三菱化学社製、♯３０３０Ｂ

〔難燃剤〕
Ｓｂ₂ Ｏ₃

まず、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いた場合について説明する。

上記エポキシ樹脂５２．７０ｇと、硬化剤ａ４７．４０ｇと、離型剤１．９０ｇと、シランカップリング剤１．３０ｇと、シリカ粉末ａ７９２．２０ｇと、シリカ粉末ｂ４５．６０ｇと、シリカ粉末ｃ４５．６０ｇと、カーボンブラック５．００ｇと、難燃剤１．００ｇと、水１．１０ｇとを配合し、８０〜１２０℃に加熱したロール混練機にかけて溶融混練（５分間）することにより、エポキシ樹脂組成物を作製した。つぎに、この溶融物を冷却後粉砕し、さらにタブレット状に打錠することにより、エポキシ樹脂組成物を作製した。このようにして得られたエポキシ樹脂組成物を用いて、つぎのようにしてボイドの発生の有無を確認し、その結果を後記の表１〜表４に併せて示した。

〔ボイドの発生の有無〕
各エポキシ樹脂組成物について、可視化金型装置を用い、ボイドの発生の有無を評価した。すなわち、まず、上型の一部が耐熱性のガラス板で構成されており、樹脂が金型内を充填する様子を、ガラス板の上部に設置したＣＣＤカメラで観察することができる可視化金型装置を準備した。つぎに、上記可視化金型装置内において、下型に置いたシリコンウェア上と、上型の一部を構成しているガラス板下面との間に形成した２４ｍｍ×２４ｍｍサイズの６５μｍのギャップに、各エポキシ樹脂組成物を充填し、後記の表１〜表４に示す成形条件（成形温度および成形圧力）で成形して、ＣＣＤカメラでボイドの発生の有無を観察した。評価は、ボイドが発生しなかったものを○、ボイドが発生したものを×とした。

上記結果から、成形温度が１６５℃以上で、成形圧力が４．０ｋＮ以上の場合に、ボイドが発生しないことがわかった。

つぎに、上記ボイドが発生しなかった条件（成形温度および成形圧力）について、さらに未充填率およびバリの発生の有無を評価した。

〔実施例１〜１６、比較例１〜１３〕
後記の表５〜表８に示す各成分を、同表に示す割合で配合し、８０〜１２０℃に加熱したロール混練機にかけて溶融混練（５分間）することにより、エポキシ樹脂組成物を作製した。つぎに、この溶融物を冷却後粉砕し、さらにタブレット状に打錠することにより、エポキシ樹脂組成物を作製した。

このようにして得られた実施例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、つぎのようにして狭ギャップへの充填性およびバリの発生の有無を観察、評価した。また、得られたエポキシ樹脂組成物のゲル化時間を、つぎのようにして測定した。これらの結果を、後記の表５〜表８に併せて示した。

〔狭ギャップへの充填性、バリの発生〕
２４ｍｍ×２４ｍｍのシリコンチップを実装したガラスエポキシ基板を、プレス機（ＴＯＷＡ社製、レジスト基板用成形機Ｙ−１）を用いて、後記の表５〜表８に示す成形温度および成形圧力（すなわち、前記実験でボイドが発生しなかった条件）で封止した。成形時間は１２０秒とした。なお、ガラスエポキシ基板上と、シリコンチップ底面との隙間は、６５μｍに調整した。封止後、隙間内を超音波内部探査装置で観察し、その画像から未充填部の面積を見積もり、シリコンチップ全体の面積に対する比率から未充填率を見積もった。また、バリの発生を目視評価した。評価は、バリが発生しなかったものを○、バリが発生したものを×とした。

〔ゲル化時間の測定〕
１７５±３℃に保った熱板上で、約２ｇの粉末状樹脂を溶融させ、薄く伸ばした後、伸ばした樹脂を、先の尖った鉄製金棒の先でゆっくりと引き掻き、樹脂が溶融してから硬化し、金棒の先に樹脂が絡みつくことが確認されるまでの時間（ゲル化時間）を測定した。

上記結果から、成形温度が１６５〜１８５℃の範囲で、成形圧力が４〜６ｋＮの範囲であり、かつ、ゲル化時間が１５秒以上２７秒以下である実施例品は、未充填率が低く、密封充填性に優れるとともに、バリの発生もみられなかった。

これに対して、成形圧力が６．５ｋＮの比較例品は、バリが発生した。また、成形温度が１９０℃の比較例品は、未充填率が高く、充填性に劣っていた。また、ゲル化時間が１５秒未満である比較例品は、硬化が速すぎるため、未充填率が高く、充填性に劣っていた。ゲル化時間が２７秒を超えている比較例品は、一旦拡散された微小気泡が再び合泡するため、未充填率が高く、充填性に劣っていた。

つぎに、熱硬化性樹脂として、メラミン樹脂を用いた場合について説明する。

まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す材料を準備した。

〔熱硬化性樹脂（メラミン樹脂）〕
イソブチルアルコール変性メラミン樹脂（日立化成工業社製、メラン２６５０Ｌ）

〔硬化剤ｂ〕
レゾール型フェノール樹脂（三菱ガス化学社製、ＰＲ−１４４０）

〔硬化促進剤ｂ〕
イミダゾール型硬化促進剤（四国化成社製、キュアゾール２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷ）

〔離型剤〕
酸化ポリエチレンワックス（クリアラントジャパン社製、ＰＥＤ５２１）

〔シランカップリング剤〕
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン

〔シリカ粉末ａ〕
平均粒径１３．２μｍの球状溶融シリカ粉末（電気化学工業社製、ＦＢ５７０２ＦＣ）

〔シリカ粉末ｂ〕
平均粒径０．６μｍの球状溶融シリカ粉末（アドマファイン社製、ＳＯ２５Ｒ）

〔シリカ粉末ｃ〕
平均粒径１．６μｍの球状溶融シリカ粉末（アドマファイン社製、ＳＯ３２Ｒ）

〔カーボンブラック〕
三菱化学社製、♯３０３０Ｂ

〔難燃剤〕
Ｓｂ₂ Ｏ₃

上記メラミン樹脂５２．７０ｇと、硬化剤ｂ３８．００ｇと、離型剤１．９０ｇと、シランカップリング剤１．３０ｇと、シリカ粉末ａ７９２．２０ｇと、シリカ粉末ｂ４５．６０ｇと、シリカ粉末ｃ４５．６０ｇと、カーボンブラック５．００ｇと、難燃剤１．００ｇと、水１．１０ｇとを配合し、８０〜１２０℃に加熱したロール混練機にかけて溶融混練（５分間）することにより、メラミン樹脂組成物を作製した。つぎに、この溶融物を冷却後粉砕し、さらにタブレット状に打錠することにより、メラミン樹脂組成物を作製した。このようにして得られたメラミン樹脂組成物を用いて、前記と同様にして、ボイドの発生の有無を確認し、その結果を後記の表９〜表１２に併せて示した。

上記結果から、成形温度が１６５℃以上で、成形圧力が４．０ｋＮ以上の場合に、ボイドが発生しないことがわかった。

つぎに、上記ボイドが発生しなかった条件（成形温度および成形圧力）について、さらに未充填率およびバリの発生の有無を評価した。

〔実施例１７〜３２、比較例１４〜２６〕
下記の表１３〜表１６に示す各成分を、同表に示す割合で配合し、８０〜１２０℃に加熱したロール混練機にかけて溶融混練（５分間）することにより、メラミン樹脂組成物を作製した。つぎに、この溶融物を冷却後粉砕し、さらにタブレット状に打錠することにより、メラミン樹脂組成物を作製した。

このようにして得られた実施例および比較例の各メラミン樹脂組成物を用い、前述の実施例と同様にして、狭ギャップへの充填性およびバリの発生の有無を観察、評価した。また、得られたメラミン樹脂組成物のゲル化時間を、前記と同様にして測定した。これらの結果を、下記の表１３〜表１６に併せて示した。

上記結果から、成形温度が１６５〜１８５℃の範囲で、成形圧力が４〜６ｋＮの範囲であり、かつ、ゲル化時間が１５秒以上２７秒以下である実施例品は、未充填率が低く、密封充填性に優れるとともに、バリの発生もみられなかった。

これに対して、成形圧力が６．５ｋＮの比較例品は、バリが発生した。また、成形温度が１９０℃の比較例品は、未充填率が高く、充填性に劣っていた。また、ゲル化時間が１５秒未満である比較例品は、硬化が速すぎるため、未充填率が高く、充填性に劣っていた。ゲル化時間が２７秒を超えている比較例品は、一旦拡散された微小気泡が再び合泡するため、未充填率が高く、充填性に劣っていた。

Claims (7)

1. 下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する半導体封止用樹脂組成物の成形方法であって、成形温度が１６５〜１８５℃の範囲で、成形圧力が４〜６ｋＮの範囲であり、かつ、上記半導体封止用樹脂組成物の成形温度におけるゲル化時間が１５秒以上２７秒以下であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物の成形方法。
   （Ａ）熱硬化性樹脂。
   （Ｂ）硬化剤。
   （Ｃ）硬化促進剤。
   （Ｄ）無機質充填剤。
2. 上記（Ａ）成分の熱硬化性樹脂が、ビフェニル型エポキシ樹脂であり、かつ、上記（Ｂ）成分の硬化剤が、下記の一般式（１）で表されるフェノール樹脂である請求項１記載の半導体封止用樹脂組成物の成形方法。
   
3. 上記（Ａ）成分の熱硬化性樹脂が、メラミン樹脂であり、かつ、上記（Ｂ）成分の硬化剤が、レゾール型フェノール樹脂である請求項１記載の半導体封止用樹脂組成物の成形方法。
4. 上記（Ｃ）成分の硬化促進剤が、有機リン系化合物、イミダゾール系化合物、およびジアザビシクロアルケン系化合物からなる群から選ばれた少なくとも１つである請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物の成形方法。
5. 上記半導体封止用樹脂組成物が、ボールグリッドアレイ用封止材料またはトランスファーアンダーフィル用封止材料である請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物の成形方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物の成形方法を用いて、半導体素子を封止してなる半導体装置。
7. 上記半導体素子を封止してなる半導体装置が、ボールグリッドアレイ構造の半導体装置またはトランスファーアンダーフィルによる半導体装置である請求項６記載の半導体装置。