JP2007002110A - 半導体封止用樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ジヒドロキシアントラセン構造を有するエポキシ樹脂(A)と、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格又はナフチレン骨格を含有するフェノールアラルキル型又はナフトールアラルキル型エポキシ樹脂(B)と、フェノール性水酸基を分子内に2つ以上有する化合物(C)と、無機充填剤(D)と、硬化促進剤(E)と、を含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
Description
そこで本出願人は、耐半田性、耐燃性に優れたビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物を提案している(例えば、特許文献3参照)。このエポキシ樹脂組成物は分子骨格に芳香族環を多く含むことから燃焼時、成形物表層に炭化層を形成することにより、さらなる燃焼を抑え、優れた耐燃性を示す。また、芳香族環構造含有による疎水性の向上、架橋点間距離増大による高温下における低弾性率化が耐半田性向上に寄与している。
しかしながら、上述した要求が高度化し、さらなる耐半田性、耐燃性の向上が望まれている。その対策としては無機充填剤の配合量を更に高めることで解決できると考えられるが、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型硬化剤は溶融粘度が低くなく、流動性、硬化性が損なわれる可能性が高い。
エリア表面実装型半導体パッケージとしてはボールグリッドアレイ(以下、BGAという)、あるいは更に小型化を追求したチップサイズパッケージ(以下、CSPという)が代表的であるが、これらは従来のQFP、SOPに代表される表面実装パッケージでは限界に近づいている多ピン化・高速化への要求に対応するために開発されたものである。構造としては、ビスマレイミド・トリアジン(以下、BTという)樹脂/銅箔回路基板に代表される硬質回路基板、あるいはポリイミド樹脂フィルム/銅箔回路基板に代表されるフレキシブル回路基板の片面上に半導体素子を搭載し、その素子搭載面、即ち基板の片面のみが樹脂組成物などで成形・封止されている。また基板の素子搭載面の反対面には半田ボールを2次元的に並列して形成し、パッケージを実装する回路基板との接合を行う特徴を有している。更に、素子を搭載する基板としては、上記有機回路基板以外にもリードフレーム等の金属基板を用いる構造も考案されている。
基板上の実質的に片面のみを樹脂組成物で封止したパッケージにおいて、反りを低減するには、樹脂組成物の硬化収縮を小さくする方法が知られている。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ともいう。)の樹脂が広く用いられており、これらは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。この場合、成形温度から室温までの冷却過程では有機基板の線膨張係数がα1の領域のみで収縮する。従って、樹脂組成物もTgが高く、且つそのα1が回路基板と同じであり、更に硬化収縮がゼロであれば反りはほぼゼロであると考えられる。このため、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂とトリフェノールメタン型フェノール樹脂との組合せによりTgを高くし、樹脂組成物の硬化収縮を小さくする手法が既に提案されている(例えば、特許文献4参照。)。
また、反りを低減するために、基板の線膨張係数と樹脂組成物の硬化物の線膨張係数を近づける方法が知られている。前述と同様に溶融粘度の低い樹脂を用いて無機充填剤の配合量を高めることにより、α1を基板に合わせる手法が既に提案されている(例えば、特許文献5参照。)。また、線膨張係数を低下することができるとされるナフタレン環骨格を有する樹脂を使用することも提案されてきた(例えば、特許文献6参照。)。しかしながら、これらの樹脂組成物では反りは生じ難いものの、硬化物の吸水率が高いため、半田処理時にクラックが生じ易かった。また、耐燃性も難燃剤を用いないと実用には耐えられないものであった。以上から、エリア表面実装型半導体パッケージにおいて、流動性や硬化性を損なうことなく、低反り性、耐半田性、耐燃性の要求を満たすことができる技術が求められていた。
以上のように、リードフレームパッケージ、エリア表面実装型半導体パッケージの両方において、要求される高いレベルの耐半田性、耐燃性、低反り性を満足するとともに、充分な流動性が得られる封止材の開発が望まれていた。
[1] 下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂(A)と、
下記一般式(2)で表されるエポキシ樹脂(B)と、
フェノール性水酸基を分子内に2つ以上有する化合物(C)と、
無機充填剤(D)と、
硬化促進剤(E)と、
を含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
前記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂(A)の一般式(1)中におけるn=0構造の成分の割合がエポキシ樹脂(A)全体の80%以上である
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
前記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂(A)の加水分解性塩素量が300ppm以下である
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
前記フェノール性水酸基を分子内に2つ以上有する化合物(C)が下記一般式(3)で表される化合物を含む
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
前記硬化促進剤(E)が下記一般式(4)で表される化合物、一般式(5)で表される化合物及び一般式(6)で表される化合物から選ばれた少なくとも1つの化合物である
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
シランカップリング剤(F)と、
芳香環を構成する2個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物(G)と、
を含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
[7] 前記第[6]項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記化合物(G)は芳香環を構成する2個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物であることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
[8] 前記第[6]項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記化合物(G)はナフタレン環を構成する2個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物である
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
[9] 前記第[6]項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記化合物(G)はナフタレン環を構成する2個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物である
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
[10] 前記第[6]項ないし第[9]項のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記化合物(F)を当該樹脂組成物全体の0.01重量%以上含む
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
[11] 前記第[6]項ないし第[10]項のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、
シランカップリング剤(E)を当該樹脂組成物全体の0.01重量%以上1重量%以下含む
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
[12] 前記第[1]項ないし第[11]項のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、
当該樹脂組成物中に80重量%以上92重量%以下の無機充填剤(D)を含む
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物、
である。
[13] 前記第[1]項ないし第[12]項のいずれかに記載の半導体封止用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、
である。
また、本発明に従うと、Br化合物や酸化アンチモン等の難燃剤を用いずとも優れた耐燃性を有し、且つ無鉛半田を適用した表面実装にも対応可能な、環境問題に配慮した信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
以下、各成分について詳細に説明する。
本発明で用いられる一般式(2)で表される化合物としては、例えば、フェニレン骨格を含有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を含有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格を含有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂が挙げられるが、式(2)の構造であれば特に限定するものではない。
本発明で用いられる一般式(3)で表される化合物としては、例えば、フェニレン骨格を含有するフェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格を含有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格を含有するナフトールアラルキル樹脂が挙げられるが、式(3)の構造であれば特に限定するものではない。
フェノール性水酸基を分子内に2つ以上有する化合物(C)の全体における一般式(3)で表される化合物の配合比率としては、好ましくは10重量%以上、更に好ましくは30重量%以上、特に好ましくは50重量%以上である。一般式(3)で表される化合物の配合比率が上記範囲内であると、耐半田性、低反り性を向上させる効果を得ることができる。
また上記ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物に用いるキノン化合物としては、例えば、o−ベンゾキノン、p−ベンゾキノン、アントラキノン類が挙げられ、中でもp−ベンゾキノンが保存安定性の点から好ましい。
上記ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物の製造方法としては、有機第三ホスフィンとキノン化合物の両者が溶解することができる溶媒中で接触、混合させることにより付加物を得ることができる。溶媒としてはアセトンやメチルエチルケトン等のケトン類で付加物への溶解性が低いものがよい。しかしこれに限定されるものではない。
上記一般式(6)で表される化合物において、リン原子に結合するR1、R2およびR3がフェニル基であり、かつR3、R4およびR5が水素原子である化合物、すなわち1,4−ベンゾキノンとトリフェニルホスフィンを付加させた化合物が好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、(A)〜(G)成分およびその他の添加剤等を、ミキサー等を用いて常温で均一に混合した後、加熱ロール又はニーダー、押出機等で溶融混練し、冷却後粉砕して製造することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の成形方法で成形硬化すればよい。
実施例1
エポキシ樹脂1:式(7)で表されるエポキシ樹脂(エポキシ当量180、融点105℃、式(7)においてn=0構造の成分の割合:全体の85%、加水分解塩素量:100ppm) 2.0重量部
硬化促進剤1:トリフェニルホスフィン 0.2重量部
カップリング剤1:γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン 0.3重量部
2,3−ジヒドロキシナフタレン 0.2重量部
カルナバワックス 0.2重量部
カーボンブラック 0.3重量部
をミキサーにて常温混合し、80℃以上100℃以下の加熱ロールで溶融混練し、冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。評価結果を表1に示す。
実施例1と同様にして表1、表2、表3の配合に従い、エポキシ樹脂組成物を製造し、実施例1と同様にして評価した。評価結果を表1、表2、表3に示す。
実施例1以外で用いた成分について、以下に示す。
硬化剤2:式(3)で表される化合物2(明和化成製、MEH−7851SS、水酸基当量203、軟化点66℃、式(3)においてR1:ビフェニレン基、R2OH:フェノール、R3:水素原子、R4:水素原子)
硬化促進剤2:1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7
1,2−ジヒドロキシナフタレン
カテコール
ピロガロール
Claims (13)
- 下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂(A)と、
下記一般式(2)で表されるエポキシ樹脂(B)と、
フェノール性水酸基を分子内に2つ以上有する化合物(C)と、
無機充填剤(D)と、
硬化促進剤(E)と、
を含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
- 請求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記硬化促進剤(E)が下記一般式(4)で表される化合物、一般式(5)で表される化合物及び一般式(6)で表される化合物から選ばれた少なくとも1つの化合物である
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
- 請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、
シランカップリング剤(F)と、
芳香環を構成する2個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物(G)と、
を含むことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。 - 請求の範囲第6項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記化合物(G)は芳香環を構成する2個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物である
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。 - 請求の範囲第6項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記化合物(G)はナフタレン環を構成する2個以上の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物である
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。 - 請求の範囲第6項に記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記化合物(G)はナフタレン環を構成する2個の隣接する炭素原子にそれぞれ水酸基が結合した化合物である
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。 - 請求の範囲第6項ないし第9項のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、
前記化合物(G)を当該樹脂組成物全体の0.01重量%以上含む
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。 - 請求の範囲第6項ないし第10項のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、
シランカップリング剤(F)を当該樹脂組成物全体の0.01重量%以上1重量%以下含む
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。 - 請求の範囲第1項ないし第11項のいずれかに記載の半導体封止用樹脂組成物において、
当該樹脂組成物中に80重量%以上92重量%以下の無機充填剤(D)を含む
ことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。 - 請求の範囲第1項ないし第12項のいずれかに記載の半導体封止用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。
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