JP2006282958A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【効果】 本発明は、成形性が良好であり、半導体装置の反り量が小さく、表面実装性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を与えるものであり、該樹脂組成物の硬化物で封止した半導体装置は、産業上特に有用である。
【選択図】 なし
Description
(A)エポキシ樹脂
(B)硬化剤
(C)無機充填材
(D)有機樹脂粒子の表面を無機化合物の粒子によって被覆した複合化合物
を必須成分とするエポキシ樹脂組成物であり、熱可塑性樹脂粒子がポリアクリル樹脂化合物、無機化合物粒子が 溶融シリカを含む化合物、タルクを含む化合物、マイカを含む化合物、モリブデン酸亜鉛を含む化合物、水酸化マグネシウムを含む化合物、水酸化アルミニウムを含む化合物、ハイドロタルサイト化合物を含む化合物、希土類酸化物を含む化合物、アルミナを含む化合物、窒化珪素を含む化合物、窒化アルミニウムを含む化合物等から選ばれる化合物であることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその硬化物で封止された半導体装置で、表面実装性に優れた半導体装置を提供する。
[(A)エポキシ樹脂]
本発明で用いるエポキシ樹脂(A)は、特に限定されない。一般的なエポキシ樹脂としては、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、トリフェノールアルカン型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格含有アラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、スチルベン型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を併用することができる。これらのうちでは、芳香環を含むエポキシ樹脂が好ましい。
本発明に用いる(B)硬化剤も特に限定されるものではない。一般的な硬化剤としては、フェノール樹脂が好ましく、具体的には、フェノールノボラック樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂、アラルキル型フェノール樹脂、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂、ビフェニル骨格含有アラルキル型フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、脂環式フェノール樹脂、複素環型フェノール樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂、ビスフェノールA型樹脂、ビスフェノールF型樹脂等のビスフェノール型フェノール樹脂などが挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を併用することができる。上記硬化剤は、エポキシ樹脂と同様に、ナトリウム及びカリウムをそれぞれ10ppm以下とすることが好ましい。ナトリウム又はカリウムが10ppmを超える場合は、長時間高温高湿下に半導体装置を放置すると、耐湿性が劣化する場合がある。ここで、エポキシ樹脂、硬化剤の配合量は特に制限されないが、エポキシ樹脂中に含まれるエポキシ基1モルに対して、硬化剤中に含まれるフェノール性水酸基のモル比が0.5〜1.5、特に0.8〜1.2の範囲であることが好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物中に配合される(C)無機質充填剤としては、通常エポキシ樹脂組成物に配合されるものを使用することができる。例えば溶融シリカ、結晶性シリカ等のシリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化チタン、ガラス繊維等が挙げられる。
本発明に用いられる(D)有機樹脂粒子の表面を無機化合物の粒子によって被覆した複合化合物は熱可塑性樹脂粒子を芯物質に、無機化合物を膜物質として被覆したものである。複合化手法としては特に限定されないが特許第2672671号(特許文献1)、第3378492号(特許文献2)公報記載の高速気流中衝撃法、即ち芯物質と膜材の両者を混合した後、適当な機械エネルギーを与えることにより芯物質と膜材が付着し、複合化合物が得られる方法が確立されている。
本発明の封止樹脂組成物には、更に必要に応じて各種の添加剤を配合することができる。例えば、カルナバワックス、酸化ポリエチレン、モンタン酸エステル等のワックス類、カーボンブラック等の着色剤、モリブデン酸亜鉛担持タルク、モリブデン酸亜鉛担持亜鉛、ホスファゼン化合物、シリコーン化合物等の難燃材、ハイドロタルサイト類、希土類酸化物等のハロゲントラップ剤、の添加剤を添加配合することができる。
本発明の封止樹脂組成物を成型材料として調製する場合の一般的な方法としては、エポキシ樹脂、硬化剤、シリカ、その他の添加物を所定の組成比で配合し、これをミキサー等によって十分均一に混合した後、熱ロール、ニーダー、エクストルーダー等による溶融混合処理を行い、次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕して成形材料とすることができる。
表1に示す成分を熱2本ロールにて均一に溶融混合し、冷却、粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。使用した原材料を下記に示す。
コアがアクリルゴム、シェルがアクリルゴムとグラフト重合したポリメタクリル酸メチルであるアクリル化合物 メタブレン KW−4426(三菱レーヨン株式会社製)1000g 、溶融シリカ SO−25R(株式会社アドマテックス製)50gを配合し、メカノフュージョンAMS−Lab(ホソカワミクロン株式会社製)を用いて作成した。回転数 2000rpm、温度80℃、処理時間10分。
コアがアクリルゴム、シェルがアクリルゴムとグラフト重合したポリメタクリル酸メチルであるアクリル化合物メタブレン KW−4426(三菱レーヨン株式会社製)1000g、モリブデン酸亜鉛担持亜鉛 (シャーウインウイリアムズ株式会社製)200gを配合し、メカノフュージョンAMS−Lab(ホソカワミクロン株式会社製)を用いて作成した。回転数 2000rpm、温度80℃、処理時間10分。
コアがアクリルゴム、シェルがアクリルゴムとグラフト重合したポリメタクリル酸メチルであるアクリル化合物 メタブレン KW−4426(三菱レーヨン株式会社製)1000g 、ハイドロタルサイト化合物DHT−4A−2(協和化学株式会社製)500gを配合し、メカノフュージョンAMS−Lab(ホソカワミクロン株式会社製)を用いて作成した。回転数2000rpm、温度80℃、処理時間10分。
表1に示す成分を熱2本ロールにて均一に溶融混合し、冷却、粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。これらの組成物につき、下記の(i)〜(iii)の諸特性を測定した。結果を表1に示した。
(A)成分
エポキシ樹脂(イ): ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂:NC3000(日本化薬株式会社製)、エポキシ当量=272)
エポキシ樹脂(ロ):o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂:EOCN−1020−55(日本化薬株式会社製、エポキシ当量=200)
エポキシ樹脂(ハ):ビフェニル型エポキシ樹脂:YX−4000K(油化シェルエポキシ樹脂株式会社製、エポキシ当量=190)
エポキシ樹脂(ニ):トリフェニルメタン型エポキシ樹脂; EPPN−501H(日本化薬株式会社製、エポキシ当量=165)
フェノール樹脂(ホ):ノボラック型フェノール樹脂:TD−2131大日本インキ化学工業株式会社製、フェノール性水酸基当量=110)
フェノール樹脂(ヘ):ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂:MEH−7800SS(明和化成株式会社製、フェノール性水酸基当量=175)
(C)成分
無機質充填剤:球状溶融シリカ(龍森株式会社製、平均粒径20μm)
複合化合物(ト):合成例aの化合物
複合化合物(チ):合成例bの化合物
複合化合物(リ):合成例cの化合物
熱可塑性化合物(ヌ):アクリル化合物 メタブレンKW−4426(三菱レーヨン株式会社製)
硬化促進剤:トリフェニルホスフィン(北興化学株式会社製)
離型剤:カルナバワックス(日興ファインプロダクツ株式会社製)
カーボンブラック:デンカブラック(電気化学工業株式会社製)
シランカップリング剤:KBM−403(信越化学工業株式会社製)
(i)スパイラルフロー値
EMMI規格に準じた金型を使用して、175℃、6.9N/mm2、成形時間120秒の条件で測定した。
(ii)溶融粘度
高化式フローテスターを用い、10kgfの加圧下、直径1mmのノズルを用い、温度175℃で粘度を測定した。
(iii)パッケージ反り量
0.40mm厚のBT樹脂基板を用いパッケージサイズが32x32mmで厚みが1.2mm、10x10x0.3mmのシリコンチップを搭載し175℃、6.9N/mm2、キュア時間2分のトランスファー条件で成型し、その後175℃で5時間、ポストキュアを行ったものをレ−ザ−三次元測定機を用いてパッケージの対角線方向に高さの変位を測定し、変位差の最も大きい値を反り量とした。
Claims (9)
- (A)エポキシ樹脂
(B)硬化剤
(C)無機充填材
(D)有機樹脂粒子の表面を無機化合物の粒子によって被覆した複合化合物
を必須成分とするエポキシ樹脂組成物。 - (D)成分の複合化合物がアクリルゴム(架橋)、シリコーンゴム(架橋)、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチル、アクリル酸アルキルとメタクリル酸メチルの共重合物、ポリスチレン、MBS、ABS、ポリブタジェンゴムから選択される有機樹脂の表面を無機化合物の粒子によって被覆した物であることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- (D)成分の複合化合物がアクリルゴム(架橋)、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチル、アクリル酸アルキルとメタクリル酸メチルの共重合物から選択されるポリアクリル樹脂化合物の表面を無機化合物の粒子によって被覆した物であることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- (D)成分の複合化合物が、有機樹脂粒子の表面を溶融シリカ、タルク、マイカを含む化合物の中から選ばれる無機化合物の粒子によって被覆した物であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- (D)成分の複合化合物が、有機樹脂粒子の表面をモリブデン酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛担持亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムを含む化合物の中から選ばれる無機化合物の粒子によって被覆した物であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- (D)成分の複合化合物が、有機樹脂粒子の表面をハイドロタルサイト化合物、希土類酸化物を含む化合物の中から選ばれる無機化合物の粒子によって被覆した物であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- (D)成分の複合化合物が、有機樹脂粒子の表面をアルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウムを含む化合物の中から選ばれる無機化合物の粒子によって被覆した物であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で封止された半導体装置。
- 請求項8に記載の半導体装置が表面実装により基板と接続されることを特徴とする半導体装置。
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