JP2864584B2 - 半導体用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造法 - Google Patents
半導体用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造法Info
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- JP2864584B2 JP2864584B2 JP1316150A JP31615089A JP2864584B2 JP 2864584 B2 JP2864584 B2 JP 2864584B2 JP 1316150 A JP1316150 A JP 1316150A JP 31615089 A JP31615089 A JP 31615089A JP 2864584 B2 JP2864584 B2 JP 2864584B2
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- Epoxy Resins (AREA)
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- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体用エポキシ樹脂組成物に関し、さらに
詳しくは多量の充填剤を用いても流動性に優れる半導体
用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造法に関す
る。
詳しくは多量の充填剤を用いても流動性に優れる半導体
用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造法に関す
る。
従来、エポキシ樹脂組成物は、接着性および耐湿性に
優れ、しかも良好な電気特性と機械特性を有するため、
電気および電子部品の絶縁封止用材料として広く使用さ
れている。
優れ、しかも良好な電気特性と機械特性を有するため、
電気および電子部品の絶縁封止用材料として広く使用さ
れている。
近年、電子産業分野においては、一層の小型軽量化、
高密度化が求められている。これに対応するため、半導
体素子またはチップ部品の基板への直接実装が広く行わ
れるようになり、従来主流であったDIP（デュアル・イ
ンライン・パッケージ）に代表される挿入型の実装技術
は、専用の半導体チップを直接基板に実装するCOB（チ
ップ・オン・ボード）と呼ばれる方法に移行しつつあ
る。
高密度化が求められている。これに対応するため、半導
体素子またはチップ部品の基板への直接実装が広く行わ
れるようになり、従来主流であったDIP（デュアル・イ
ンライン・パッケージ）に代表される挿入型の実装技術
は、専用の半導体チップを直接基板に実装するCOB（チ
ップ・オン・ボード）と呼ばれる方法に移行しつつあ
る。
COB実装としては、ワイヤボンド法、TAB（Tape Autom
ated Bonding）法およびフリップチップ法が提案されて
いる。ワイヤボンド法は汎用性および低コストに特長が
あり、またTAB法は薄形化および検査性に特長がある。
フリップチップ法はパッケージ化の場合、トータルコス
トの低減、多端子化などに優れることにより高速論理デ
バイス用としても応用可能である。
ated Bonding）法およびフリップチップ法が提案されて
いる。ワイヤボンド法は汎用性および低コストに特長が
あり、またTAB法は薄形化および検査性に特長がある。
フリップチップ法はパッケージ化の場合、トータルコス
トの低減、多端子化などに優れることにより高速論理デ
バイス用としても応用可能である。
一方、ディスクリート形半導体素子の封止方法として
は、樹脂封止方法が多く採用され、その樹脂として低圧
トランスファ成型用エポキシ樹脂が使用されている。
は、樹脂封止方法が多く採用され、その樹脂として低圧
トランスファ成型用エポキシ樹脂が使用されている。
しかし、COB方式の場合には、構造的にも、また樹脂
の硬化性などの性質上の点からもトランスファ成型用エ
ポキシ樹脂を適用することは極めて困難で、一般に、半
導体を液状の封止材料でポッティングし、加熱硬化する
方法がとられている。
の硬化性などの性質上の点からもトランスファ成型用エ
ポキシ樹脂を適用することは極めて困難で、一般に、半
導体を液状の封止材料でポッティングし、加熱硬化する
方法がとられている。
ハイブリッドICの場合には、基板として熱膨脹係数の
小さいアルミナが使用されているため、樹脂の硬化時ま
たはヒートサイクル時の熱収縮と熱膨脹による封止樹脂
との熱膨脹係数の差による応力が発生し、基板との剥離
不良、ワイヤの断線、印刷抵抗の変化などを起こし易
い。この内部応力の半導体素子への影響を少なくする方
法として、半導体素子と樹脂との間に弾性率の小さいゲ
ル状のクッション剤を置く方法がとられているが、ゲル
状のクッション剤を単独で用いた場合、樹脂の吸湿率が
大きいため耐湿性に劣り、コストアップになるなどの欠
点がある。また他の方法として、可撓化剤を添加する方
法が知られているが、この方法では耐熱特性および電気
特性を著しく低下させることが多く、高圧部品等と注型
用として使用することができなかった。さらに充填剤を
添加して硬化時の収縮率を小さくし、線膨脹係数を半導
体素子に近づけ、剥離、クラック等を防止する方法がと
られているが、充填剤を多量に添加する必要があるた
め、混和剤の粘度が著しく上昇して注型作業が困難にな
り、長い作業時間を要し、経済的に不利となるだけでな
く、均一に流動がしにくく、気泡の巻き込み、滞留等に
よる硬化物の特性低下を招き、実用性に乏しかった。ま
た充填剤を多量に添加し、ペレット状に成形したＢステ
ージの樹脂を半導体素子上に置き、加熱硬化する方法が
知られているが、樹脂の流動性がほとんどないため、部
品の薄型化には不向きである。
小さいアルミナが使用されているため、樹脂の硬化時ま
たはヒートサイクル時の熱収縮と熱膨脹による封止樹脂
との熱膨脹係数の差による応力が発生し、基板との剥離
不良、ワイヤの断線、印刷抵抗の変化などを起こし易
い。この内部応力の半導体素子への影響を少なくする方
法として、半導体素子と樹脂との間に弾性率の小さいゲ
ル状のクッション剤を置く方法がとられているが、ゲル
状のクッション剤を単独で用いた場合、樹脂の吸湿率が
大きいため耐湿性に劣り、コストアップになるなどの欠
点がある。また他の方法として、可撓化剤を添加する方
法が知られているが、この方法では耐熱特性および電気
特性を著しく低下させることが多く、高圧部品等と注型
用として使用することができなかった。さらに充填剤を
添加して硬化時の収縮率を小さくし、線膨脹係数を半導
体素子に近づけ、剥離、クラック等を防止する方法がと
られているが、充填剤を多量に添加する必要があるた
め、混和剤の粘度が著しく上昇して注型作業が困難にな
り、長い作業時間を要し、経済的に不利となるだけでな
く、均一に流動がしにくく、気泡の巻き込み、滞留等に
よる硬化物の特性低下を招き、実用性に乏しかった。ま
た充填剤を多量に添加し、ペレット状に成形したＢステ
ージの樹脂を半導体素子上に置き、加熱硬化する方法が
知られているが、樹脂の流動性がほとんどないため、部
品の薄型化には不向きである。
フリップチップ法の場合には、信頼性向上のために線
膨脹係数をハンダバンプに合わせ、チップとの基板の間
に樹脂を充填する必要があるが、低流動性と低線膨脹係
数化を両立させるのは困難であった。
膨脹係数をハンダバンプに合わせ、チップとの基板の間
に樹脂を充填する必要があるが、低流動性と低線膨脹係
数化を両立させるのは困難であった。
本発明の目的は、前記従来技術の欠点を除去し、多量
の充填剤を用いても流動性に優れる半導体用エポキシ樹
脂組成物を提供することにある。
の充填剤を用いても流動性に優れる半導体用エポキシ樹
脂組成物を提供することにある。
本発明は、エポキシ樹脂及び充填剤を含有し、その硬
化物の線膨脹係数を1.8×10-5/℃〜4.0×10-5/℃とした
半導体用エポキシ樹脂組成物において、前記充填剤とし
て、ワーデルの球形度で0.7〜1.0の球形度を有する球状
溶融シリカ粉末であって、粒径２μｍ以下の粒子の含有
量が16.0〜23.0重量％、粒径12μｍ以下の粒子の含有量
が55.0〜80.0重量％、粒径45μｍ以下の粒子の含有量が
94.5重量％以上であり、かつ粒径100μｍ以上の大型粒
子の含有量が0.01重量％以下の粒度分布を有するものを
使用してなる半導体用エポキシ樹脂組成物に関する。特
に上記エポキシ樹脂としては常温で液状のものが好まし
い。
化物の線膨脹係数を1.8×10-5/℃〜4.0×10-5/℃とした
半導体用エポキシ樹脂組成物において、前記充填剤とし
て、ワーデルの球形度で0.7〜1.0の球形度を有する球状
溶融シリカ粉末であって、粒径２μｍ以下の粒子の含有
量が16.0〜23.0重量％、粒径12μｍ以下の粒子の含有量
が55.0〜80.0重量％、粒径45μｍ以下の粒子の含有量が
94.5重量％以上であり、かつ粒径100μｍ以上の大型粒
子の含有量が0.01重量％以下の粒度分布を有するものを
使用してなる半導体用エポキシ樹脂組成物に関する。特
に上記エポキシ樹脂としては常温で液状のものが好まし
い。
本発明に用いられる充填剤は、ワーデルの球形度で0.
7〜1.0の球形度を有する球状溶融シリカ粉末であり、特
定の粒度分布、すなわち、粒径２μｍ以下の粒子の含有
量が16.0〜23.0重量％、好ましくは16〜20重量％、粒径
12μｍ以下の粒子の含有量が55.0〜80.0重量％、粒径45
μｍ以下の粒子の含有量が94.5重量％以上であり、かつ
粒径100μｍ以上の大型粒子の含有量が0.01重量％以下
の粒度分布を有するものである。このような粒度分布は
所定の粒径の充填剤を混合することによって得られる。
充填剤が上記粒度分布外、また上記球形度の範囲外で
は、充填剤を多量に用いた場合に組成物の流動性が低下
する。粒径100μｍ以上の大型粒子の含有量が0.01重量
％より多く含まれると、フリップチップ法ではチップ下
への樹脂充填性が低下し、TAB法では封止樹脂の厚みが
増加し、ワイヤボンド法では、ワイヤ間等狭い流路での
流れが阻害される。
7〜1.0の球形度を有する球状溶融シリカ粉末であり、特
定の粒度分布、すなわち、粒径２μｍ以下の粒子の含有
量が16.0〜23.0重量％、好ましくは16〜20重量％、粒径
12μｍ以下の粒子の含有量が55.0〜80.0重量％、粒径45
μｍ以下の粒子の含有量が94.5重量％以上であり、かつ
粒径100μｍ以上の大型粒子の含有量が0.01重量％以下
の粒度分布を有するものである。このような粒度分布は
所定の粒径の充填剤を混合することによって得られる。
充填剤が上記粒度分布外、また上記球形度の範囲外で
は、充填剤を多量に用いた場合に組成物の流動性が低下
する。粒径100μｍ以上の大型粒子の含有量が0.01重量
％より多く含まれると、フリップチップ法ではチップ下
への樹脂充填性が低下し、TAB法では封止樹脂の厚みが
増加し、ワイヤボンド法では、ワイヤ間等狭い流路での
流れが阻害される。
平均粒径は次のようにして求められる。JIS Z 8801の
標準ふるいを用い、湿式法によるふるい分けで44μｍ以
下を除き、44μｍを超える充填剤について乾式法による
ふるい分けで粒度分布を測定し、除かれた44μｍ以下の
充填剤の粒度分布をレーザー回折式粒度分測定装置を用
いて測定する。全体の粒度分布を測定後、累積重量％が
50重量％になる粒径が平均粒径とされる。比表面積はカ
ンターソーブを用いてBET1点法で測定される。
標準ふるいを用い、湿式法によるふるい分けで44μｍ以
下を除き、44μｍを超える充填剤について乾式法による
ふるい分けで粒度分布を測定し、除かれた44μｍ以下の
充填剤の粒度分布をレーザー回折式粒度分測定装置を用
いて測定する。全体の粒度分布を測定後、累積重量％が
50重量％になる粒径が平均粒径とされる。比表面積はカ
ンターソーブを用いてBET1点法で測定される。
本発明においては、前記充填剤の平均粒径が5.0〜9.0
μｍの範囲で、かつ比表面積が1.0〜5.0m2/gの範囲のも
のが好ましい。
μｍの範囲で、かつ比表面積が1.0〜5.0m2/gの範囲のも
のが好ましい。
本発明に用いられるエポキシ樹脂には特に制限はな
く、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンから誘導さ
れるジグリシジルエーテルおよびその誘導体、ビスフェ
ノールＦとエピクロルヒドリンから誘導されるジグリシ
ジルエーテルおよびその誘導体などの通称エピ−ビス型
液状エポキシ樹脂、多価アルコールとエピクロルヒドリ
ンから誘導されるジグリシジルエーテル、多塩基酸とエ
ピクロルヒドリンから誘導されるジグリシジルエステル
およびその誘導体、水添ビスフェノールＡとエピクロル
ヒドリンから誘導されるジグリシジルエーテルおよびそ
の誘導体、3,4−エポキシ−６−メチルシクロヘキシル
メチル−3,4−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカ
ルボキシレート、シクロペンタジエンオキサイド、ビニ
ルシクロヘキセンオキサイド、ビス（2,3−エポキシシ
クロペンチル）エーテル、3,4−エポキシシクロヘキシ
ルメチル（3,4−エポキシシクロヘキサン）カルボキシ
レート、ビス（3,4−エポキシ−６−メチルシクロヘキ
シルメチル）アジペート、リモネンジオキサイド等の脂
乾式エポキシ化合物およびこれらの誘導体、イソブチレ
ンから誘導されるメチル置換型エポキシ化合物等が挙げ
られる。
く、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンから誘導さ
れるジグリシジルエーテルおよびその誘導体、ビスフェ
ノールＦとエピクロルヒドリンから誘導されるジグリシ
ジルエーテルおよびその誘導体などの通称エピ−ビス型
液状エポキシ樹脂、多価アルコールとエピクロルヒドリ
ンから誘導されるジグリシジルエーテル、多塩基酸とエ
ピクロルヒドリンから誘導されるジグリシジルエステル
およびその誘導体、水添ビスフェノールＡとエピクロル
ヒドリンから誘導されるジグリシジルエーテルおよびそ
の誘導体、3,4−エポキシ−６−メチルシクロヘキシル
メチル−3,4−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカ
ルボキシレート、シクロペンタジエンオキサイド、ビニ
ルシクロヘキセンオキサイド、ビス（2,3−エポキシシ
クロペンチル）エーテル、3,4−エポキシシクロヘキシ
ルメチル（3,4−エポキシシクロヘキサン）カルボキシ
レート、ビス（3,4−エポキシ−６−メチルシクロヘキ
シルメチル）アジペート、リモネンジオキサイド等の脂
乾式エポキシ化合物およびこれらの誘導体、イソブチレ
ンから誘導されるメチル置換型エポキシ化合物等が挙げ
られる。
本発明の組成物には、添加剤として、硬化剤、可塑
剤、着色剤、難燃剤、カップリング剤、消泡剤などを添
加することができる。
剤、着色剤、難燃剤、カップリング剤、消泡剤などを添
加することができる。
本発明の半導体用エポキシ樹脂組成物によってCOB、T
AB、フリップチップ等の方式の半導体素子を封止するこ
とができる。封止は、この組成物を用いて半導体素子に
滴下、含浸等の処理を行い硬化して行われる。
AB、フリップチップ等の方式の半導体素子を封止するこ
とができる。封止は、この組成物を用いて半導体素子に
滴下、含浸等の処理を行い硬化して行われる。
以下、本発明を実施例により詳しく説明する。なお、
例中、部とあるのは重量部を意味する。
例中、部とあるのは重量部を意味する。
＜充填剤Ａ〜Ｅの調整＞ 球状溶融シリカ粉末（電気化学社製）を第１表に示す
粒径分布となるように充填剤を混合して調整した。
粒径分布となるように充填剤を混合して調整した。
実施例１〜４、比較例１〜３ 常温で液状のエポキシ樹脂（油化シェル化学社製商品
名、エピコート＃828）100部、消泡剤（信越化学社製商
品名、KS−603）0.1部、硬化剤（四国化成工業社製商品
名、2MA−OK）２部、カーボンブラック（三菱化成社製
商品名、MA−100）0.7部およびカップリング剤（信越化
学社製商品名、KBM−403）２部に、第２表に示す量の充
填剤Ａ〜Ｅをそれぞれ配合し、真空擂潰器で5Torrの減
圧下に混合脱気し、エポキシ樹脂組成物（実施例１〜
４、比較例１〜３）を調製した。
名、エピコート＃828）100部、消泡剤（信越化学社製商
品名、KS−603）0.1部、硬化剤（四国化成工業社製商品
名、2MA−OK）２部、カーボンブラック（三菱化成社製
商品名、MA−100）0.7部およびカップリング剤（信越化
学社製商品名、KBM−403）２部に、第２表に示す量の充
填剤Ａ〜Ｅをそれぞれ配合し、真空擂潰器で5Torrの減
圧下に混合脱気し、エポキシ樹脂組成物（実施例１〜
４、比較例１〜３）を調製した。
得られた組成物の線膨張係数および浸透長さを下記の
方法により測定し、その結果を第３表に示した。
方法により測定し、その結果を第３表に示した。
（１）線膨脹係数 120℃で２時間硬化させたテストピースを用い、熱膨
脹曲線の転移点以下の領域の傾斜より求めた。
脹曲線の転移点以下の領域の傾斜より求めた。
（２）浸透長さ（樹脂まわり込み） ２枚のガラス板を、ギャップが100μｍになるように
貼り合わせる。エポキシ樹脂組成物でポッティングし、
80℃で20分の熱処理を行い、ガラス板の間に浸透したエ
ポキシ樹脂組成物の先端とガラス板の端との距離ｌ（m
m）を浸透長さとした。
貼り合わせる。エポキシ樹脂組成物でポッティングし、
80℃で20分の熱処理を行い、ガラス板の間に浸透したエ
ポキシ樹脂組成物の先端とガラス板の端との距離ｌ（m
m）を浸透長さとした。
第３表から、実施例の組成物は、充填剤を多量に用い
ても浸透長さが長く、流動性に優れることが示される。
ても浸透長さが長く、流動性に優れることが示される。
本発明の半導体用エポキシ樹脂組成物は、充填剤の多
量添加による流動性の低下がなく、微細な部位へのまわ
り込み性に優れておているため、信頼性の高い優れた半
導体装置を提供することができる。
量添加による流動性の低下がなく、微細な部位へのまわ
り込み性に優れておているため、信頼性の高い優れた半
導体装置を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−284237（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−83342（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−10159（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−96569（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−168043（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C08L 63/00 - 63/10 H01L 23/29 H01L 21/56
Claims (4)
- 【請求項１】エポキシ樹脂及び充填剤を含有し、その硬
化物の線膨脹係数を1.8×10-5/℃〜4.0×10-5/℃とした
半導体用エポキシ樹脂組成物において、 前記充填剤として、ワーデルの球形度で0.7〜1.0の球形
度を有する球状溶融シリカ粉末であって、粒径２μｍ以
下の粒子の含有量が16.0〜23.0重量％、粒径12μｍ以下
の粒子の含有量が55.0〜80.0重量％、粒径4.5μｍ以下
の粒子の含有量が94.5重量％以上であり、かつ粒径100
μｍ以上の大型粒子の含有量が0.01重量％以下の粒度分
布を有するものを使用してなる半導体用エポキシ樹脂組
成物。 - 【請求項２】充填剤の平均粒径を5.0〜9.0μｍの範囲と
し、かつ比表面積を1.0〜5.0m2/gの範囲とした請求項１
記載の半導体用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項３】エポキシ樹脂が常温で液状のエポキシ樹脂
である請求項１又は２記載の半導体用エポキシ樹脂組成
物。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体
用エポキシ樹脂組成物で半導体を封止することを特徴と
する半導体装置の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1316150A JP2864584B2 (ja) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | 半導体用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1316150A JP2864584B2 (ja) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | 半導体用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03177450A JPH03177450A (ja) | 1991-08-01 |
| JP2864584B2 true JP2864584B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=18073833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1316150A Expired - Lifetime JP2864584B2 (ja) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | 半導体用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2864584B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05235210A (ja) * | 1991-08-02 | 1993-09-10 | Matsushita Electric Works Ltd | 封止用エポキシ樹脂成形材料 |
| JP2785553B2 (ja) * | 1991-11-05 | 1998-08-13 | 信越化学工業株式会社 | タブ型半導体装置用封止材及びタブ型半導体装置 |
| JPH05206333A (ja) * | 1992-01-27 | 1993-08-13 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 |
| JP3334336B2 (ja) * | 1994-06-13 | 2002-10-15 | 住友化学工業株式会社 | 成形用樹脂組成物 |
| JP3413962B2 (ja) * | 1994-06-17 | 2003-06-09 | 住友化学工業株式会社 | 成形用エポキシ樹脂組成物 |
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| JPH083365A (ja) * | 1994-06-20 | 1996-01-09 | Sumitomo Chem Co Ltd | 成形用樹脂組成物 |
| DE69722106T2 (de) * | 1996-08-29 | 2004-04-01 | Mitsubishi Denki K.K. | Epoxidharzzusammensetzung und damit eingekapselte Halbleiteranordnungen |
| JP3729225B2 (ja) * | 1996-08-29 | 2005-12-21 | 信越化学工業株式会社 | 半導体装置 |
| JP3611066B2 (ja) * | 1996-08-29 | 2005-01-19 | 株式会社ルネサステクノロジ | 無機質充填剤及びエポキシ樹脂組成物の製造方法 |
| JP3351974B2 (ja) * | 1996-12-05 | 2002-12-03 | 住友ベークライト株式会社 | 液状注入封止アンダーフィル材料 |
| JP3821173B2 (ja) * | 1996-12-19 | 2006-09-13 | 信越化学工業株式会社 | エポキシ樹脂組成物 |
| DE19758569A1 (de) | 1997-11-20 | 1999-10-28 | Siemens Ag | Kunststoffmassen zur Umhüllung eines Metall- oder Halbleiterkörpers |
| US6201055B1 (en) * | 1999-03-11 | 2001-03-13 | Dow Corning Corporation | Silicone composition and silicone pressure sensitive adhesive |
| JP3835953B2 (ja) * | 1999-07-28 | 2006-10-18 | 電気化学工業株式会社 | シリカ質粉末及び樹脂組成物 |
| JP2001151988A (ja) * | 1999-11-26 | 2001-06-05 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2003137970A (ja) * | 2001-08-24 | 2003-05-14 | Sanyo Chem Ind Ltd | 電気電子素子用エポキシ樹脂組成物 |
| JP2003003080A (ja) * | 2002-04-26 | 2003-01-08 | Sumitomo Chem Co Ltd | 成形用樹脂組成物 |
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-
1989
- 1989-12-05 JP JP1316150A patent/JP2864584B2/ja not_active Expired - Lifetime
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