JP2013060483A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記の(A)〜(C)成分とともに、下記の(D)および(E)成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、上記(D)成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の0.1〜1.5重量%である。(A)エポキシ樹脂。(B)フェノール樹脂。(C)無機質充填剤。(D)エチレングリコール骨格を有するオリゴマー(E)下記の(α)および(β)の少なくとも一方からなる離型剤。(α)数平均分子量が550〜800である直鎖飽和カルボン酸。(β)酸化ポリエチレンワックス。
【選択図】なし
Description
(A)エポキシ樹脂。
(B)フェノール樹脂。
(C)無機質充填剤。
(D)下記の一般式(1)で表される化合物。
(α)数平均分子量が550〜800の直鎖飽和カルボン酸。
(β)酸化ポリエチレンワックス。
上記エポキシ樹脂(A成分)としては、各種エポキシ樹脂を用いることができるが、例えば、2官能エポキシ樹脂を用いることが好ましく、中でも、下記の一般式(2)で表されるビフェニル基を有するエポキシ樹脂を用いることが特に好ましい。
上記フェノール樹脂(B成分)は、エポキシ樹脂(A成分)の硬化剤として作用するものであり、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、クレソールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂等があげられる。これらフェノール樹脂は単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。
上記A成分およびB成分とともに用いられる無機質充填剤(C成分)としては、例えば、石英ガラス、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。これら無機質充填剤は、破砕状、球状、あるいは摩砕処理したもの等いずれのものでも使用可能である。そして、これら無機質充填剤は単独でもしくは2種以上併せて用いられる。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上記シリカ粉末を用いることが好ましく、上記シリカ粉末の中でも溶融球状シリカ粉末を用いることが、高充填性、高流動性という点から特に好ましい。
上記A〜C成分とともに用いられる特定の化合物(D成分)は、下記の一般式(1)で表される化合物である。
上記A〜D成分とともに用いられる特定の離型剤(E成分)は、本発明において連続成形性の向上を確保するために用いられるものであり、下記の(α)および(β)の少なくとも一方からなる。さらに、上記特定の離型剤(E成分)の中でも、樹脂の粘度悪化を生起させないという観点から、下記の(α)である直鎖飽和カルボン酸を用いることが特に好ましい。一方で、連続成形性(耐ステイン性)を向上させるという観点からは、下記の(α)および(β)を併用することが好ましい。
(α)数平均分子量が550〜800の直鎖飽和カルボン酸。
(β)酸化ポリエチレンワックス。
(測定条件)
GPC装置:HLC−8120GPC(東ソー社製)
カラム:〔(GMHHR−H)+(GMHHR−H)+(G2000HHR)〕(東ソー社製)
流量:0.8ml/min
濃度:0.1重量%
注入量:100μl
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
<各種添加剤>
本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記A〜E成分以外に、必要に応じて、硬化促進剤、シランカップリング剤、難燃剤、イオントラップ剤、低応力化剤、カーボンブラック等の顔料や着色剤等の各種添加剤を適宜配合することができる。
このようにして得られるエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の封止方法は、特に制限するものではなく、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、半導体装置化することができる。また、上記打錠工程を経由せず、粉砕して顆粒状態のパウダーにしたものを、圧縮成形のモールド方法に適用することも可能である。このようにして得られる半導体装置としては、ICやLSI等の半導体装置等があげられる。
前記式(2)で表されるビフェニル型エポキシ樹脂〔式(2)中、R11〜R18はメチル基、nは0:エポキシ当量192、融点105℃〕
ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂(水酸基当量203、軟化点65℃)
〔フェノール樹脂b2〕
フェノールノボラック樹脂(水酸基当量104、軟化点60℃)
〔フェノール樹脂b3〕
トリフェニルメタン型フェノール樹脂(水酸基当量97、軟化点111℃)
2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール
モノエチレングリコール〔数平均分子量62、式(1)中、n=1、R1=OH、R2=H〕
〔エチレングリコール系化合物d2〕(実施例)
ジエチレングリコール〔数平均分子量106、式(1)中、n=2、R1=OH、R2=H〕
〔エチレングリコール系化合物d3〕(実施例)
ポリエチレングリコール〔数平均分子量194〜238、式(1)中、n=4、R1=OH、R2=H〕
〔エチレングリコール系化合物d4〕(実施例)
ポリエチレングリコール〔数平均分子量282〜326、式(1)中、n=6、R1=OH、R2=H〕
〔エチレングリコール系化合物d5〕(実施例)
トリエチレングリコールジメチルエーテル〔数平均分子量178、式(1)中、n=3、R1=CH3O、R2=CH3〕
〔エチレングリコール系化合物d6〕(実施例)
ジエチレングリコールモノブチルエーテル〔数平均分子量162、式(1)中、n=2、R1=C4H9O、R2=H〕
〔エチレングリコール系化合物d7〕(比較例)
ポリエチレングリコール〔数平均分子量370〜414、式(1)中、n=8、R1=OH、R2=H〕
〔エチレングリコール系化合物d8〕(比較例)
ポリエチレングリコール〔数平均分子量590〜634、式(1)中、n=13、R1=OH、R2=H〕
球状溶融シリカ粉末(平均粒径13μm)。
カーボンブラック。
水酸化マグネシウム。
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
CH3−(CH2)n−COOH〔n=24(平均)〕〔ベーカー・ペトロライト社製、ユニシッド−700(数平均分子量789)〕
〔離型剤e2〕(β:実施例)
クラリアント社製、PED−136(酸化ポリエチレンワックス:酸価60mgKOH/g)
〔離型剤e3〕(β:実施例)
クラリアント社製、PED−521(酸化ポリエチレンワックス:酸価17mgKOH/g)
〔離型剤e4〕(β:比較例)
クラリアント社製、PED−190(ポリエチレンワックス)
〔離型剤e5〕(β:比較例)
クラリアント社製、PED−520(ポリエチレンワックス)
後記の表1〜表4に示す各成分を同表に示す割合で同時に配合し、ミキシングロール機(100℃)にて3分間溶融混練した。つぎに、この溶融物を冷却した後、粉砕し、さらにタブレット状に打錠することにより目的とする半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を作製した。
成形金型を予めクリーニングしておき、実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物を用いて、トランスファー成形(成形温度175℃、成形時間90秒)にてパッケージを封止することを繰り返し、エポキシ樹脂組成物が成形金型に張り付く(スティッキング)まで、またはステインを形成するまでの成形ショット数を測定し、停止ショット数を記載した。
なお、上記パッケージは、ボールグリッドアレイ(BGA)基板(35mm×35mm×厚み0.5mm)に、半導体素子(10mm×10mm×厚み0.3mm)を金線ワイヤー(直径0.02mm×長さ4.5mm)でワイヤーボンディングしたものである。
実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物を用いて、トランスファー成形(成形温度175℃、成形時間90秒)にてパッケージを封止し、175℃×3時間で後硬化することにより成形物(片面封止型パッケージ)を得た。上記パッケージは、ソルダーレジスト(太陽インキ製造社製、PSR−4000 AUS308)を塗工した基板(50mm×50mm×厚み0.22mm、三菱ガス化学社製、CCL−HL832)に、シリコンチップ(10mm×10mm×厚み0.37mm)を10mm間隔で縦3個×横3個(計9個)をダイボンディング材(日東電工社製、EM−700J)で実装したものである。
得られた成形物の反りを25℃から10℃間隔で260℃まで測定し、その間の最大値と最小値の差(μm)を算出した。
〔スパイラルフロー(SF)値〕
スパイラルフロー測定用金型を用い、175±5℃,120秒,70kg/cm2の条件でEMMI 1−66の方法に準じて、スパイラルフロー(SF)値(cm)を測定した。
175℃の熱平板上に実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物を約0.1〜0.5g載せ、直径1.5mmのガラス棒で撹拌しながら、樹脂の糸引きが見られなくなるまでの時間をゲル化時間(秒)とした。なお、硬化性を考慮した場合、一般に、ゲル化時間は60秒以下が妥当である。
実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物を粉砕して、25℃/60RH%の条件にて24時間放置した後、これを網目lmmの篩にかけた。そして、その篩上に20重量%以上残存したものをNG判定として×、5重量%未満の割合で残存したものを○、5重量%以上20重量%未満の割合で残存したものを△として評価した。
2 半導体素子(Siチップ)
3 封止樹脂
4 ボンディングワイヤー
5 半田端子
Claims (6)
- 上記(D)成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の0.4〜1.5重量%である請求項1または2記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 上記(E)成分の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の0.05〜2.0重量%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エポキシ樹脂組成物。
- 上記(E)成分である離型剤が、(α)数平均分子量が550〜800の直鎖飽和カルボン酸である請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置。
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