JP2705493B2 - 液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

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JP2705493B2 JP4323614A JP32361492A JP2705493B2 JP 2705493 B2 JP2705493 B2 JP 2705493B2 JP 4323614 A JP4323614 A JP 4323614A JP 32361492 A JP32361492 A JP 32361492A JP 2705493 B2 JP2705493 B2 JP 2705493B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低粘度で作業性が良好
な上、耐湿性及び耐熱性に優れた硬化物を与え、半導体
の液状封止剤として好適な液状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。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
電子機器の小型化・薄型化工程の簡略化に伴い、半導体
の封止方法も常温で固形の封止剤を用いたトランスファ
ー成形による封止に代り、液状封止剤を用いたポッティ
ング法や注型法による封止が行われるようになってき
た。
【0003】この液状封止剤としては、通常液状エポキ
シ樹脂組成物が多く使用されている。しかし、液状エポ
キシ樹脂組成物は、液状とするために使用材料が制限さ
れ、硬化物の耐湿性や耐熱性が満足し難いという問題が
あり、より高品質の液状エポキシ樹脂組成物の開発が望
まれていた。
【0004】また、特に作業性が要求される用途におい
ては組成物を低粘度とするために反応性希釈剤などが使
用されているが、従来の化合物を使用した場合、組成物
を低粘度化できるものの、硬化時の揮発分が大きく増加
したり、硬化物の物性が損なわれるなどの問題があっ
た。
【0005】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
組成物を低粘度化すると同時に揮発分を大きく増加する
ことなく、低吸水で、耐熱性、耐湿性を向上させた硬化
物を与える液状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を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、エポキシ樹
脂の一部又は全部として下記一般式(1)で示されるエ
ポキシ樹脂を使用すること、具体的には式(1)のエポ
キシ樹脂を全エポキシ樹脂の5重量%以上、好ましくは
5〜60重量%以上の割合でBH型粘度計(4rpmの
回転数)における25℃の粘度が10,000ポイズ以
下の液状エポキシ樹脂組成物中に含有させることによ
り、低粘度で作業性が良好な上、ナフタレン環を含むこ
とから耐湿性、耐熱性に優れ、しかも揮発分含量の少な
い硬化物が得られ、この組成物が半導体装置の液状封止
剤として優れた特性を有していることを知見し、本発明
をなすに至ったものである。
【0007】
【化2】 (式中、Rは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基で
ある。)
【0008】従って、本発明は、上記式(1)のエポキ
シ樹脂を全エポキシ樹脂中に5重量%以上含有し、かつ
BH型粘度計4rpmの回転数における25℃の粘度が
10,000ポイズ以下である液状エポキシ樹脂組成物
及びこの組成物の硬化物で封止された半導体装置を提供
する。
【0009】以下、本発明につき更に詳述すると、本発
明の液状エポキシ樹脂組成物は、硬化性エポキシ樹脂、
硬化剤、硬化促進剤、無機質充填剤等を配合してなるも
のである。
【0010】まず、本発明では、硬化性エポキシ樹脂と
して下記一般式(1)で示されるものを配合する。
【0011】
【化3】 (式中、Rは水素原子又は−CH3、−C25、−C3
7等の炭素数1〜5のアルキル基である。)
【0012】上記式(1)のエポキシ樹脂として具体的
には、1−グリシドキシナフタレン、1−グリシドキシ
−2−メチルナフタレンなどが挙げられる。
【0013】また、上記エポキシ樹脂に加え、1分子中
に2個以上のエポキシ基を有するものが使用でき、後述
するような各種硬化剤によって硬化させ得ることが可能
である限り分子構造、分子量等に特に制限はなく、従来
から知られている種々のものを使用することができる。
具体的には、例えばエピクロルヒドリンとビスフェノー
ルをはじめとする各種ノボラック樹脂から合成されるエ
ポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂あるいは塩素や臭素原
子等のハロゲン原子を導入したエポキシ樹脂などを挙げ
ることができるが、常温で液状を呈する低粘度の組成物
を得るためには、これらの中でもビスフェノールA又は
ビスフェノールFのグリシジルエーテル誘導体が好適に
用いられる。なお、上記エポキシ樹脂は、その使用に当
たっては必ずしも1種類の使用に限定されるものではな
く、2種類又はそれ以上を混合して使用してもよい。
【0014】また、エポキシ樹脂としては、後述する硬
化剤との混合物の軟化点が30℃以下で、かつ25℃に
おける粘度が500ポイズ以下となるようなものを使用
することが、低粘度のエポキシ樹脂組成物を得る点で好
ましい。
【0015】本発明においては、エポキシ樹脂として上
記式(1)のエポキシ樹脂がエポキシ樹脂全体の5%
(重量%、以下同様)以上、好ましくは5〜60%、よ
り好ましくは7〜40%の割合で含有していることが必
要である。式(1)のエポキシ樹脂含有量が5%に満た
ないと、上述した本発明の目的を達成し得ない。また、
式(1)のエポキシ樹脂が多すぎると、充分なガラス転
移温度が得られず耐熱性が劣るなど、本発明の目的の組
成物及び硬化物を得ることができない場合がある。
【0016】なお、上記エポキシ樹脂の使用に際して、
モノエポキシ化合物を適宜併用することは差し支えな
い。このモノエポキシ化合物として具体的には、スチレ
ンオキシド、シクロヘキセンオキシド、プロピレンオキ
シド、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエ
ーテル、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジ
ルエーテル、オクチレンオキシド、ドデセンオキシド等
が例示される。
【0017】次に、本発明組成物に配合される硬化剤と
して具体的には、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノ
ジフェニルスルホン、メタフェニレンジアミン等に代表
されるアミン系硬化剤、無水フタル酸、無水ピロメリッ
ト酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸等の酸無水
物系硬化剤、あるいはフェノールノボラック、クレゾー
ルノボラック等の1分子中に2個以上の水酸基を有する
フェノールノボラック硬化剤が例示される。これらの中
では、低粘度で低応力のエポキシ樹脂組成物を得るため
酸無水物系硬化剤が好ましく用いられる。
【0018】これらの硬化剤の使用量は通常の使用量と
することができるが、エポキシ樹脂のエポキシ基の当量
に対して50〜150当量%、特に80〜140当量%
の範囲とすることが好ましい。
【0019】更に、本発明の組成物においては、上記硬
化剤とエポキシ樹脂との反応を促進させる目的で、各種
硬化促進剤、例えばイミダゾールあるいはその誘導体、
三級アミン系誘導体、ホスフィン系誘導体、シクロアミ
ジン誘導体等を併用することは何ら差し支えない。な
お、これらの硬化促進剤の配合量も通常の範囲とするこ
とができる。
【0020】また、本発明の組成物中に無機質充填剤を
配合することは差し支えない。この場合、使用する無機
質充填剤の種類、単独使用あるいは複数種の併用等に制
限はなく、エポキシ樹脂組成物の用途に応じて適宜選択
される。無機質充填剤としては、例えば結晶性シリカ、
非結晶性シリカ等の天然シリカ、合成高純度シリカ、合
成球状シリカ、タルク、マイカ、窒化珪素、ボロンナイ
トライド、アルミナなどから選ばれる1種又は2種以上
を使用することができる。
【0021】上記無機質充填剤の配合量は必ずしも制限
されないが、硬化性エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進
剤の総量100%に対して30〜500%、特に60〜
400%とすることが好ましい。配合量が30%に満た
ないと得られるエポキシ樹脂組成物の膨張係数が大き
く、耐クラック性等の物性面でも満足する結果が得られ
ない場合があり、また、500%を超えると組成物の粘
度が極端に高くなってしまう場合がある。
【0022】本発明の組成物には、更に低応力剤、接着
向上用炭素官能性シラン、ワックス類、ステアリン酸な
どの脂肪酸及びその金属塩等の離型剤、カーボンブラッ
ク等の顔料、染料、酸化防止剤、表面処理剤(γ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン等)、各種導電性
充填剤、チクソ性付与剤、その他の添加剤を配合するこ
ともできる。これらの添加剤の配合量は、本発明の効果
を妨げない範囲で通常量とすることができる。
【0023】なお、本発明組成物には低応力剤として具
体的には後述するシリコーン変性化合物などが挙げられ
る。
【0024】本発明の液状エポキシ樹脂組成物の粘度
は、BH型回転粘度計を用い、4rpmの回転数で測定
したもので、25℃における値が10,000ポイズ以
下、好ましくは5,000ポイズ以下、より好ましくは
5〜3,000ポイズであり、この低粘度を保つように
上記必須成分及び任意成分の配合量等を調整することが
望ましい。
【0025】本発明の液状エポキシ樹脂組成物は、上述
した成分の所定量を均一に撹拌、混合することにより得
ることができる。また、必要に応じてアセトン、トルエ
ン、キシレン等の有機溶剤で希釈して使用することも差
し支えない。なお、成分の配合順序に特に制限はない。
【0026】本発明の組成物の硬化条件は、例えば硬化
温度80〜180℃で30〜480分とすることが好ま
しい。硬化させる際、表面や内部の気泡発生を抑制する
ため、1段階の加熱だけでなく、2段階以上に加熱温度
を変えて硬化を行ういわゆるステップキュアーを採用し
得る。
【0027】本発明の液状エポキシ樹脂組成物は、I
C,LSI,トランジスタ,ダイオード等、具体的には
フリップチップの封止、テープオートメーティドボンデ
ィング(TAB)、チップオーンボード(COB)等の
半導体封止用として好適に使用される。なお、半導体装
置の封止を行う場合は一般的なディッピングやディスペ
ンサーによる塗布、注型等の方法を採用して行うことが
できる。
【0028】
【発明の効果】本発明の液状エポキシ樹脂組成物は、上
述した構成としたことにより、低粘度で作業性を損なう
ことなく無機質充填剤を高充填でき、またナフタレン環
を含む化合物を使用することにより低吸水で耐湿性及び
耐熱性に優れた硬化物を与え、半導体装置封止用等とし
て好適に用いることができる。
【0029】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。なお、以下の例において部はいずれも重量部で
ある。
【0030】また、実施例、比較例に先立ち、各例で使
用した低応力剤の製造方法を参考例により示す。
【0031】〔参考例〕リフラックスコンデンサー、温
度計、撹拌機及び滴下ロートを具備した内容積1リット
ルの四つ口フラスコへ軟化点80℃のエポキシ化フェノ
ールノボラック樹脂(エポキシ当量195)300gを
入れ、温度110℃で撹拌しながら2−アリルフェノー
ル32gとトリブチルアミン1gとの混合物を滴下時間
10分にて滴下し、更に温度110℃にて2時間撹拌を
続けた。得られた内容物から未反応の2−アリルフェノ
ール及びトリブチルアミンを減圧下で留去し、アリル基
含有のエポキシ樹脂(アリル当量1490、エポキシ当
量235)を得た。
【0032】次に、上記と同様の四つ口フラスコに、上
記方法で得たアリル基含有のエポキシ樹脂100g、メ
チルイソブチルケトン100g、トルエン200g、2
%の白金濃度の2−エチルヘキサノール変性塩化白金酸
溶液0.4gをそれぞれ入れ、1時間の共沸脱水を行
い、還流温度にて下記式(2)で示されるオルガノポリ
シロキサン81gを滴下時間30分にて滴下し、更に同
一温度で4時間撹拌して反応させた後、得られた内容物
を水洗し、溶剤を減圧下で留去することにより、ジオル
ガノポリシロキサン単位44重量%含む化合物(低応力
剤)を得た。
【0033】
【化4】
【0034】〔実施例、比較例〕ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂(エポキシ当量186)、フェニルグリシジ
ルエーテル、1−グリシドキシナフタレン、平均粒径5
μの溶融シリカを表1に示す量で配合し、これに参考例
で得られたジオルガノポリシロキサン単位を含有する低
応力剤41部、硬化促進剤として2−フェニル−4−メ
チル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(四国化成工
業社製)5部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン1部を添加し、均一に混合して液状エポキシ樹脂
組成物を調製した。
【0035】次に、得られた液状エポキシ樹脂組成物を
100℃で2時間、更に150℃で4時間加熱して硬化
させ、それぞれの硬化物の物性を下記方法で評価した。
また、各組成物の耐湿性を下記方法で評価した。結果を
表1に示す。
【0036】(イ)粘度:BH型回転粘度計を用いて4
rpmの回転数で25℃における粘度を測定した。
【0037】(ロ)ガラス転移温度:5×5×15mm
の試験片を用いてディラトメーターにより毎分5℃の速
さで昇温した時の値を測定した。
【0038】(ハ)吸水率及び溶出率:直径50mm、
厚さ3mmの円盤をプレッシャークッカー試験機(平山
製作所社製、型式PC−242S)により121℃、2
気圧で500時間処理した後、200℃で3日乾燥さ
せ、下記式に従って各値を求めた。
【0039】
【数1】
【0040】(ニ)加熱減量:直径50mm、厚さ3m
mの円盤を200℃の乾燥機中で300時間放置した場
合の重量減少率を測定した。
【0041】(ホ)硬化時揮発分:サンプル0.1gを
ガラス板上に滴下し、150℃で1時間硬化させた後、
重量減少率を測定した。
【0042】(ハ)耐湿性:液状エポキシ樹脂組成物に
平均粒径15μmの溶融シリカを全組成物中に50%と
なるように加え、これをシリコーンウェハー上にアルミ
ニウムパターンを形成した模擬ICをガラスエポキシ基
板に搭載した試験素子にドロップし、硬化させて試験素
子を封止した。
【0043】この封止素子をプレッシャークッカー試験
機(平山製作所社製、型式PC−242S)により12
1℃、2気圧で200時間処理した後、パターン導通不
良の個数を調べた。
【0044】
【表1】 表1の結果からわかるように、本発明の化合物(1)を
使用することにより、従来組成物に比べ、低粘度化がで
きる上、低吸水かつ耐湿性、耐熱性の向上ができた。ま
た、作業性を損なうことなく無機質充填剤を高充填する
ことができ、優れた組成物を与えることが確認された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土橋 和夫 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (56)参考文献 特開 平2−156657(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で示されるエポキシ樹
    脂が全エポキシ樹脂中に5重量%以上含有し、かつBH
    型粘度計4rpmの回転数における25℃の粘度が1
    0,000ポイズ以下であることを特徴とする液状エポ
    キシ樹脂組成物。 【化1】 (式中、Rは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基で
    ある。)
  2. 【請求項2】 請求項1記載の液状エポキシ樹脂組成物
    の硬化物で封止された半導体装置。
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