JP2015183077A - 封止用樹脂組成物、および半導体装置 - Google Patents
封止用樹脂組成物、および半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015183077A JP2015183077A JP2014060297A JP2014060297A JP2015183077A JP 2015183077 A JP2015183077 A JP 2015183077A JP 2014060297 A JP2014060297 A JP 2014060297A JP 2014060297 A JP2014060297 A JP 2014060297A JP 2015183077 A JP2015183077 A JP 2015183077A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin composition
- sealing
- sealing resin
- group
- semiconductor element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- JRNGUTKWMSBIBF-UHFFFAOYSA-N Oc(cc(cccc1)c1c1)c1O Chemical compound Oc(cc(cccc1)c1c1)c1O JRNGUTKWMSBIBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/54—Silicon-containing compounds
- C08K5/548—Silicon-containing compounds containing sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
- C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
- C08G59/20—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
- C08G59/22—Di-epoxy compounds
- C08G59/24—Di-epoxy compounds carbocyclic
- C08G59/245—Di-epoxy compounds carbocyclic aromatic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
- C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
- C08G59/20—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
- C08G59/32—Epoxy compounds containing three or more epoxy groups
- C08G59/3218—Carbocyclic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
- C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
- C08G59/40—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
- C08G59/62—Alcohols or phenols
- C08G59/621—Phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
- C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
- C08G59/68—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used
- C08G59/688—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used containing phosphorus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/36—Silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
- H01L23/293—Organic, e.g. plastic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/4501—Shape
- H01L2224/45012—Cross-sectional shape
- H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
- H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
【解決手段】封止用樹脂組成物は、半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつCuを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、硬化剤と、硫黄含有化合物と、を含み、特定の条件により算出される膨れ率Sが、150%以下である。
【選択図】図1
Description
半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつCuを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
硫黄含有化合物と、
を含み、
下記条件1により算出される膨れ率Sが、150%以下である封止用樹脂組成物が提供される。
(条件1:前記封止用樹脂組成物を175℃、4時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、前記粉砕物1.0gと、Cuワイヤ(中心点における最大径D0=20μm)を介して互いに接続されたリードフレームおよび半導体チップにより構成される構造体と、を前記Cuワイヤが空気にさらされるように密閉容器内に入れ、空気雰囲気下、200℃、96時間の条件下で熱処理を行う。次いで、前記Cuワイヤの中心点における最大径D1を測定し、得られた結果から膨れ率S=D1/D0×100(%)を算出する)
半導体素子と、
前記半導体素子に接続され、かつCuを主成分とするボンディングワイヤと、
上述の封止用樹脂組成物の硬化物により構成され、かつ前記半導体素子と前記ボンディングワイヤを封止する封止樹脂と、
を備える半導体装置が提供される。
本実施形態に係る封止用樹脂組成物は、半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつCuを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と、硬化剤と、硫黄含有化合物と、を含む。また、封止用樹脂組成物は、下記条件1により算出される膨れ率Sが、150%以下である。
(条件1:前記封止用樹脂組成物を175℃、4時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、前記粉砕物1.0gと、Cuワイヤ(中心点における最大径D0=20μm)を介して互いに接続されたリードフレームおよび半導体チップにより構成される構造体と、を前記Cuワイヤが空気にさらされるように密閉容器内に入れ、空気雰囲気下、200℃、96時間の条件下で熱処理を行う。次いで、前記Cuワイヤの中心点における最大径D1を測定し、得られた結果から膨れ率S=D1/D0×100(%)を算出する)
封止用樹脂組成物は、半導体素子と、半導体素子に接続され、かつCuを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる。本実施形態においては、半導体素子およびボンディングワイヤを、封止用樹脂組成物の硬化物により構成される封止樹脂により封止することにより、半導体パッケージが形成される場合が例示される。
本実施形態においては、Cuの含有量が99.9質量%以上である金属材料により構成されるボンディングワイヤを用いることが、低コスト化等の観点から好ましい態様の一例として挙げられる。一般的に、このようなCuワイヤを用いる場合、半導体装置の高温保管特性を向上させることが困難となることが懸念される。しかしながら、本実施形態によれば、後述する膨れ率Sを制御することによって、上述のようなCuワイヤを用いた場合であっても優れた高温保管特性を実現することができる。
なお、Cuワイヤの中心点とは、リードフレームに接する一端からの距離と、半導体チップに接する他端からの距離と、が等しい点を指す。また、D0およびD1は、それぞれ中心点を含み、かつCuワイヤの延在方向に垂直な断面における最大径である。この断面が楕円である場合にはその長径が、真円である場合にはその直径が、それぞれ最大径となる。
本発明者は、上記条件1により算出される膨れ率Sが、長時間の高温保管時における接続信頼性を向上させることが可能であることを示す指標となり得ることを新たに知見した。本実施形態に係る封止用樹脂組成物は、このような知見に基づいて、上記条件1により算出される膨れ率Sを150%以下に制御するものである。したがって、本実施形態に係る封止用樹脂組成物によれば、高温保管特性に優れた半導体装置を実現することができる。
エポキシ樹脂(A)としては、1分子内にエポキシ基を2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量や分子構造は特に限定されない。
本実施形態において、エポキシ樹脂(A)は、たとえばビフェニル型エポキシ樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;スチルベン型エポキシ樹脂;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等の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、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂;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、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等のアラルキル型エポキシ樹脂;ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの2量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂;トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等の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の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂から選択される一種類または二種類以上を含むことができる。これらの中でも、アラルキル型エポキシ樹脂、およびビフェニル型エポキシ樹脂のうちの少なくとも一方を含むことがより好ましく、アラルキル型エポキシ樹脂を含むことがとくに好ましい。なお、アラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、およびテトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ならびにスチルベン型エポキシ樹脂は、結晶性を有するものであることが好ましい。
封止用樹脂組成物に含まれる硬化剤(B)としては、たとえば重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤の3タイプに大別することができる。
硬化剤(B)として用いられるフェノール樹脂系硬化剤は、たとえばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック等のノボラック型樹脂;ポリビニルフェノール;トリフェノールメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂;フェニレン骨格及び/又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン及び/又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール化合物等から選択される一種または二種以上を含むことができる。
硫黄含有化合物(C)は、一または二以上の硫黄原子を含む化合物である。封止用樹脂組成物中に硫黄含有化合物(C)を含ませることにより、封止用樹脂組成物を用いて形成される封止樹脂の、他の部材に対する密着性を向上させることができる。他の部材としては、たとえばリードフレーム等の基板や、ボンディングワイヤ等が挙げられる。また、これにより、半導体装置の耐リフロー性の向上に寄与することもできる。また、このように硫黄含有化合物(C)を使用する場合においても、上記条件1により算出される膨れ率Sを制御することによって、優れた高温保管特性を実現することができる。したがって、本実施形態によれば、高温保管特性と耐リフロー性の両立を図ることが可能となる。
封止用樹脂組成物は、たとえば充填剤(D)を含むことができる。充填材(D)としては、一般の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを用いることができ、たとえば溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、チタンホワイト、窒化珪素等の無機充填材、オルガノシリコーンパウダー、ポリエチレンパウダー等の有機充填材が挙げられる。これらのうち、溶融球状シリカを用いることがとくに好ましい。これらの充填材は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
また、充填材(D)の形状としては、とくに限定されないが、封止用樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑えつつ、充填材の含有量を高める観点から、できるだけ真球状であり、かつ粒度分布がブロードであることが好ましい。
充填剤(D)に対する硫黄含有化合物(C)による表面処理は、たとえば次のように行うことができる。まず、充填剤(D)をミキサーに投入した後、撹拌を開始し、そこにさらに硫黄含有化合物(C)を投入してこれらを1〜5分間撹拌し、充填剤(D)および硫黄含有化合物(C)の混合物を得る。次いで、この混合物をミキサーから取り出して放置する。放置時間は、適宜選択することができ、たとえば3分〜1時間とすることができる。これにより、硫黄含有化合物(C)により表面処理が施された充填剤(D)が得られる。また、放置処理後の充填剤(D)に対して、さらに熱処理を施してもよい。熱処理は、たとえば30〜80℃、0.1〜10時間の条件下において行うことができる。さらに、本実施形態においては、ミキサー内の充填剤(D)に対して噴霧器を用いて硫黄含有化合物(C)を噴霧しながら、充填剤(D)を撹拌することにより、充填剤(D)および硫黄含有化合物(C)の混合物を得てもよい。噴霧器としては、たとえば二流体ノズル等を備えた微細な液滴を噴霧し得る装置を用いることができる。このような噴霧器を使用することにより、充填剤(D)表面がより均一に硫黄含有化合物(C)で処理され好ましい。本実施形態においては、たとえば上記表面処理の条件を調整することにより、膨れ率Sを制御することができる。この表面処理の条件としては、たとえば噴霧器の使用の有無、放置時間、熱処理の有無および熱処理条件等が挙げられる。
なお、充填材(D)に対する上記表面処理は行わなくともよい。
封止用樹脂組成物は、たとえばイオン捕捉剤(E)を含むことができる。これにより、封止用樹脂組成物を用いて形成される封止樹脂を備える半導体装置の高温保管特性を、より効果的に向上させることができる。イオン捕捉剤(E)は、とくに限定されないが、たとえばハイドロタルサイト類および多価金属酸性塩等の無機イオン交換体から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、高温保管特性を向上させる観点からは、ハイドロタルサイト類を含むことがとくに好ましい。
封止用樹脂組成物は、たとえば硬化促進剤(F)を含むことができる。硬化促進剤(F)は、エポキシ樹脂(A)のエポキシ基と、硬化剤(B)(たとえば、フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基)と、の架橋反応を促進させるものであればよく、たとえば一般の封止用エポキシ樹脂組成物に使用するものを用いることができる。
本実施形態において、硬化促進剤(F)は、たとえば有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物;1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、ベンジルジメチルアミン、2−メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや3級アミン、前記アミジンやアミンの4級塩等の窒素原子含有化合物から選択される1種類または2種類以上を含むことができる。これらの中でも、硬化性を向上させる観点からはリン原子含有化合物を含むことがより好ましい。また、成形性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有するものを含むことがより好ましい。
半導体装置100は、半導体素子20と、ボンディングワイヤ40と、封止樹脂50と、を備えている。ボンディングワイヤ40は、半導体素子20に接続され、かつCuを主成分とする。また、封止樹脂50は、上述した封止用樹脂組成物の硬化物により構成され、半導体素子20およびボンディングワイヤ40を封止する。
図1においては、ボンディングワイヤ40が、半導体素子20の電極パッド22と、基材30のうちのアウターリード34と、を電気的に接続する場合が例示されている。
まず、基材30上に、半導体素子20を搭載する。次いで、基材30と半導体素子20を、Cuを主成分とするボンディングワイヤ40により互いに接続させる。次いで、半導体素子20と、ボンディングワイヤ40と、を上述の封止用樹脂組成物により封止する。封止成形の方法としては、とくに限定されないが、たとえばトランスファー成形法または圧縮成形法が挙げられる。これにより、半導体装置100が製造されることとなる。
実施例1〜12および比較例1〜2のそれぞれについて、以下のように封止用樹脂組成物を調整した。まず、充填剤(D)に対して、表1に示す配合量の硫黄含有化合物(C)により表面処理を施した。次いで、表1に示す配合に従い、各成分を、ミキサーを用いて15〜28℃で混合した。次いで、得られた混合物を、70〜100℃でロール混練した。次いで、混練後の混合物を冷却し、粉砕して封止用樹脂組成物を得た。なお、表1中における各成分の詳細は下記のとおりである。また、表1中の単位は、質量%である。
エポキシ樹脂1: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(NC−3000P、日本化薬(株)製)
エポキシ樹脂2:ビフェニル型エポキシ樹脂(YX4000K、三菱化学(株)製)
硬化剤1:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂(MEH−7851SS、明和化成(株)製)
硬化剤2:フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂(XLC−4L、三井化学(株)製)
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、KBM−803)
充填剤1:シリカ(平均粒径26μm、比表面積2.4mm2/g)
充填剤2:シリカ(SO−25R、(株)アドマテックス製、平均粒径0.5μm、比表面積6.0mm2/g)
ハイドロタルサイト(DHT−4H、協和化学工業(株)製)
硬化促進剤1:下記式(9)にて表される化合物
硬化促進剤2:下記式(10)にて表される化合物
カルナバワックス
実施例5においては、上記混合物を放置した後、55℃、3時間の条件下で上記混合物に対して熱処理を行う点を除いて、実施例1と同様に表面処理を行った。
実施例6においては、次のようにして充填剤1、充填剤2および硫黄含有化合物(C)の混合物を得た点を除いて、実施例1と同様に表面処理を行った。まず、充填剤1および充填剤2をミキサーに投入して、これらを混合した。そして、ミキサー内の充填剤1および充填剤2に対して噴霧器を用いて硫黄含有化合物(C)を噴霧しながら、これらを3.0分間撹拌し、充填剤1、充填剤2および硫黄含有化合物(C)の混合物を得た。次いで、この混合物をミキサーから取り出し、表1に示す時間(噴霧後の放置時間)放置した。
実施例1〜12、比較例1〜2のそれぞれについて、得られた封止用樹脂組成物を用いて、以下のように膨れ率Sを測定した。なお、図2は、膨れ率の測定方法を説明するための断面図である。
まず、封止用樹脂組成物を175℃、4時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物80を得た。粉砕処理は、TI−100((株)シー・エム・ティー製)にて、硬化物5gを粉砕釜に入れて、2分間粉砕することにより行った。次いで、図2に示すように、得られた粉砕物80を1.0gと、Cuワイヤ62(4Nグレード)を介して互いに接続されたリードフレーム64および半導体チップ66により構成される構造体60と、をCuワイヤ62全体が空気にさらされるように内径50mm、高さ17mmのガラスシャーレである密閉容器70内に入れ、空気雰囲気下、200℃、96時間の条件下で熱処理を行った。なお、熱処理前のCuワイヤ62の中心点における最大径D0は20μmであった。また、リードフレーム64は、カプトンテープ90を用いて密閉容器70内に固定した。次いで、熱処理後のCuワイヤ62の中心点における最大径D1を測定し、得られた結果から膨れ率S=D1/D0×100(%)を算出した。結果を表1に示す。
実施例1〜12、比較例1〜2のそれぞれについて、次のように半導体装置を作製した。
まず、アルミニウム製電極パッドを備えるTEG(Test Element Group)チップ(3.5mm×3.5mm)を、表面がAgによりめっきされたリードフレームのダイパッド部上に搭載した。次いで、TEGチップの電極パッド(以下、電極パッド)と、リードフレームのアウターリード部と、をCu99.9%の金属材料により構成されるボンディングワイヤを用いて、ワイヤピッチ120μmでワイヤボンディングした。これにより得られた構造体を、低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度175℃、注入圧力10.0MPa、硬化時間2分の条件で封止用樹脂組成物を用いて封止成形し、半導体パッケージを作製した。その後、得られた半導体パッケージを175℃、4時間の条件で後硬化し、半導体装置を得た。
実施例1〜12、比較例1〜2のそれぞれについて、得られた半導体装置12個に対し85℃相対湿度60%の環境下に168時間放置した後、IRリフロー処理(260℃)を行った。次いで、処理後の半導体装置内部を超音波探傷装置で観察し、封止樹脂と、リードフレームと、の界面において剥離が生じた面積を算出した。全ての半導体装置について剥離面積が5%未満の場合を◎、5%以上10%以下の場合を○、10%を超える場合を×とした。
実施例1〜12、比較例1〜2のそれぞれについて、得られた半導体装置を150℃の環境下に保管し、24時間ごとに半導体チップの電極パッドとボンディングワイヤとの間における電気抵抗値を測定し、その値が初期値に対して20%増加した半導体装置を不良とした。2000時間保管しても不良が発生しなかったものを◎、1000〜2000時間の間に不良が発生したものを○、1000時間以内に不良が発生したものを×とした。
10 ダイアタッチ材
20 半導体素子
22 電極パッド
30 基材
32 ダイパッド
34 アウターリード
40 ボンディングワイヤ
50 封止樹脂
Claims (4)
- 半導体素子と、前記半導体素子に接続され、かつCuを主成分とするボンディングワイヤと、を封止するために用いられる封止用樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
硫黄含有化合物と、
を含み、
下記条件1により算出される膨れ率Sが、150%以下である封止用樹脂組成物。
(条件1:前記封止用樹脂組成物を175℃、4時間の条件により熱硬化させて得られる硬化物を粉砕し、粉砕物を得る。次いで、前記粉砕物1.0gと、Cuワイヤ(中心点における最大径D0=20μm)を介して互いに接続されたリードフレームおよび半導体チップにより構成される構造体と、を前記Cuワイヤが空気にさらされるように密閉容器内に入れ、空気雰囲気下、200℃、96時間の条件下で熱処理を行う。次いで、前記Cuワイヤの中心点における最大径D1を測定し、得られた結果から膨れ率S=D1/D0×100(%)を算出する) - 請求項1に記載の封止用樹脂組成物において、
イオン捕捉剤をさらに含む封止用樹脂組成物。 - 請求項2に記載の封止用樹脂組成物において、
前記封止用樹脂組成物全体に対するイオン捕捉剤の含有量は、0.05質量%以上1質量%以下である封止用樹脂組成物。 - 半導体素子と、
前記半導体素子に接続され、かつCuを主成分とするボンディングワイヤと、
請求項1〜3いずれか一項に記載の封止用樹脂組成物の硬化物により構成され、かつ前記半導体素子と前記ボンディングワイヤを封止する封止樹脂と、
を備える半導体装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014060297A JP6632791B2 (ja) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 封止用樹脂組成物、および半導体装置 |
PCT/JP2015/058185 WO2015146764A1 (ja) | 2014-03-24 | 2015-03-19 | 封止用樹脂組成物、および半導体装置 |
CN201580015939.8A CN106133055B (zh) | 2014-03-24 | 2015-03-19 | 封装用树脂组合物和半导体装置 |
KR1020167028385A KR101827667B1 (ko) | 2014-03-24 | 2015-03-19 | 봉지용 수지 조성물 및 반도체 장치 |
TW104109344A TWI648335B (zh) | 2014-03-24 | 2015-03-24 | 密封用樹脂組成物、及半導體裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014060297A JP6632791B2 (ja) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 封止用樹脂組成物、および半導体装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018242962A Division JP2019065302A (ja) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | 封止用樹脂組成物、および半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015183077A true JP2015183077A (ja) | 2015-10-22 |
JP6632791B2 JP6632791B2 (ja) | 2020-01-22 |
Family
ID=54195285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014060297A Active JP6632791B2 (ja) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 封止用樹脂組成物、および半導体装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6632791B2 (ja) |
KR (1) | KR101827667B1 (ja) |
CN (1) | CN106133055B (ja) |
TW (1) | TWI648335B (ja) |
WO (1) | WO2015146764A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017165811A (ja) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | 株式会社東芝 | エポキシ注型樹脂組成物、エポキシ注型樹脂絶縁真空バルブ、およびその製造方法 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6605190B2 (ja) * | 2014-05-28 | 2019-11-13 | 住友ベークライト株式会社 | 封止用樹脂組成物、および半導体装置 |
CN106997801B (zh) * | 2016-01-25 | 2020-10-20 | 美蓓亚株式会社 | 稀土类粘结磁体 |
CN112592460A (zh) * | 2019-10-02 | 2021-04-02 | 日东电工株式会社 | 光半导体密封用树脂成型物及其制造方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10130468A (ja) * | 1996-10-29 | 1998-05-19 | Nitto Denko Corp | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
JP2002030135A (ja) * | 2000-07-18 | 2002-01-31 | Mitsui Chemicals Inc | 樹脂組成物および電子部品 |
JP2007063549A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-03-15 | Shin Etsu Chem Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
JP2008031291A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 |
JP2008056721A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物および半導体装置 |
JP2008166314A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-17 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体装置及び封止用エポキシ樹脂組成物 |
JP2013108024A (ja) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000230110A (ja) * | 1999-02-15 | 2000-08-22 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
JP2002080566A (ja) * | 2000-07-04 | 2002-03-19 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
JP2013067694A (ja) * | 2011-09-21 | 2013-04-18 | Panasonic Corp | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置 |
-
2014
- 2014-03-24 JP JP2014060297A patent/JP6632791B2/ja active Active
-
2015
- 2015-03-19 KR KR1020167028385A patent/KR101827667B1/ko active IP Right Grant
- 2015-03-19 CN CN201580015939.8A patent/CN106133055B/zh active Active
- 2015-03-19 WO PCT/JP2015/058185 patent/WO2015146764A1/ja active Application Filing
- 2015-03-24 TW TW104109344A patent/TWI648335B/zh active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10130468A (ja) * | 1996-10-29 | 1998-05-19 | Nitto Denko Corp | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
JP2002030135A (ja) * | 2000-07-18 | 2002-01-31 | Mitsui Chemicals Inc | 樹脂組成物および電子部品 |
JP2007063549A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-03-15 | Shin Etsu Chem Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
JP2008031291A (ja) * | 2006-07-28 | 2008-02-14 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 |
JP2008056721A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物および半導体装置 |
JP2008166314A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-17 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体装置及び封止用エポキシ樹脂組成物 |
JP2013108024A (ja) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017165811A (ja) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | 株式会社東芝 | エポキシ注型樹脂組成物、エポキシ注型樹脂絶縁真空バルブ、およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015146764A1 (ja) | 2015-10-01 |
KR20160132960A (ko) | 2016-11-21 |
CN106133055A (zh) | 2016-11-16 |
TWI648335B (zh) | 2019-01-21 |
JP6632791B2 (ja) | 2020-01-22 |
KR101827667B1 (ko) | 2018-02-08 |
CN106133055B (zh) | 2019-03-26 |
TW201602220A (zh) | 2016-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101902137B1 (ko) | 반도체 봉지용 수지 조성물, 반도체 장치 및 구조체 | |
JP6379640B2 (ja) | 封止用樹脂組成物、半導体装置、および構造体 | |
JP7354567B2 (ja) | 封止用樹脂組成物および半導体装置 | |
JP6507506B2 (ja) | 封止用樹脂組成物及び半導体装置 | |
JP6766360B2 (ja) | 樹脂組成物 | |
JP6436107B2 (ja) | 封止用樹脂組成物、電子部品の製造方法、および電子部品 | |
WO2015146764A1 (ja) | 封止用樹脂組成物、および半導体装置 | |
JP2021116331A (ja) | 封止用樹脂組成物、電子部品装置、及び電子部品装置の製造方法 | |
JP2018172545A (ja) | 圧縮成形用固形封止材、半導体装置の製造方法及び半導体装置 | |
JP2014009232A (ja) | 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 | |
EP3876273B1 (en) | Encapsulating resin composition for power device and power device | |
JP2015098521A (ja) | 封止用樹脂組成物及び電子部品装置 | |
JP6750659B2 (ja) | 封止用樹脂組成物、および半導体装置 | |
KR102322072B1 (ko) | 봉지용 수지 조성물 및 전자 부품 장치 | |
JP6605190B2 (ja) | 封止用樹脂組成物、および半導体装置 | |
JP2019065302A (ja) | 封止用樹脂組成物、および半導体装置 | |
JP2021084980A (ja) | 封止用樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法 | |
JP2020193293A (ja) | 封止用樹脂組成物、硬化物、及び電子部品装置 | |
JP2017125149A (ja) | 封止用樹脂組成物および電子装置 | |
KR20230172606A (ko) | 봉지용 수지 조성물 | |
JP2022057356A (ja) | 封止用樹脂組成物および半導体装置 | |
JP2015183173A (ja) | 封止用樹脂組成物、半導体装置、および構造体 | |
JP2015218294A (ja) | 封止用樹脂組成物の製造方法、および半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170208 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180327 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180521 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20181023 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181226 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20190104 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20190329 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191211 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6632791 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |