JP2985706B2 - 封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを使用した半導体装置 - Google Patents
封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを使用した半導体装置Info
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Description
半導体素子等を封止するための封止用エポキシ樹脂組成
物及びその組成物を使用した半導体装置に関するもので
ある。
積回路等の電気・電子部品や半導体装置等の封止方法と
して、例えば、エポキシ樹脂やシリコン樹脂等による樹
脂封止方法や、ガラス、金属、セラミックス等を用いた
ハーメチックシール法が採用されてきているが、近年で
は、信頼性の向上とともに大量生産やコストの面でメリ
ットのあるエポキシ樹脂を用いる封止法においては、ク
レゾールノボラック型樹脂を樹脂成分とし、かつ、フェ
ノールノボラック型樹脂を硬化剤成分とする組成物から
なる成形材料が最も一般的に使用されている。
の電子部品や半導体装置の高密度化、高集積化にともな
って、モールド樹脂の薄肉化が進んでおり、これまでの
エポキシ樹脂組成物では、必ずしも満足に対応すること
ができなくなっている。例えば、表面実装用デバイスに
おいては、実装時にデバイス自身が半田に直接浸漬され
る等、急激に高温苛酷環境下にさらされるため、パッケ
−ジクラックの発生が避けられない事情となっている。
すなわち、成形後の保管中に吸湿した水分が、高温にさ
らされる際に急激に気化膨張し封止樹脂がこれに耐えき
れずに半導体装置のパッケージにクラックが生じる。
着性の向上等の検討がなされているが、これら特性、殊
に吸湿性の低減、耐吸湿半田クラック性及び耐湿信頼性
の改善については、いまだ満足できる状況にはない。
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、吸湿
率が小さく、耐吸湿半田クラック性及び耐湿信頼性の良
好な半導体装置が得られる封止用エポキシ樹脂組成物及
びその組成物を使用した耐吸湿半田クラック性及び耐湿
信頼性が改善された半導体装置を提供することにある。
エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂に、硬化剤、無機
充填材及び硬化促進剤を添加してなる封止用エポキシ樹
脂組成物において、下記の一般式で示されるジシクロ
ペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂をエポキシ樹脂
の全量に対して20〜100重量%含有し、下記の一般
式で示されるフェノール系樹脂硬化剤を硬化剤の全量
に対して20〜100重量%含有し、かつ、無機充填材
の全量に対して、粒径5μm以下の無機充填材を10〜
50重量%含有し、球状の無機充填材を20〜100重
量%含有することを特徴とする。
物は、下記の一般式で示されるイオン捕捉剤をも含有
することを特徴とする。
求項1又は請求項2記載の封止用エポキシ樹脂組成物を
使用して半導体素子を封止してなる。
エポキシ樹脂は、前記一般式で示されるエポキシ樹脂
を必須成分とする。前記一般式の中の繰り返し単位数
nは、0〜5の整数である。この理由は、前記繰り返し
単位数nが5を越えると粘度が高くなり過ぎるためであ
る。また、前記の一般式で示されるジシクロペンタジ
エン骨格を有するエポキシ樹脂をエポキシ樹脂の全量に
対して20〜100重量%含有する必要がある。この理
由は、前記の一般式で示されるジシクロペンタジエン
骨格を有するエポキシ樹脂がエポキシ樹脂の全量に対し
て20重量%未満のときには、吸湿率が大きく、耐吸湿
半田クラック性及び耐湿信頼性が低下するためである。
ジエン骨格を有するエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂で
本発明に用いることができるエポキシ樹脂としては、1
分子中にエポキシ基を少なくとも2個有するエポキシ樹
脂であれば、いずれのエポキシ樹脂でも用いることがで
き、例えば、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、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、ビフェニル
型エポキシ樹脂、ナフタレン環を有するエポキシ樹脂及
びブロム含有エポキシ樹脂等がある。
般式で示されるフェノール系樹脂硬化剤を必須成分と
する。前記一般式の中の繰り返し単位数mは、0〜5
の整数である。この理由は、前記繰り返し単位数mが5
を越えると粘度が高くなり過ぎるためである。また、前
記の一般式で示されるフェノール系樹脂硬化剤を硬化
剤の全量に対して20〜100重量%含有する必要があ
る。この理由は、前記の一般式で示されるフェノール
系樹脂硬化剤が硬化剤の全量に対して20重量%未満の
ときには、吸湿率が大きく、耐吸湿半田クラック性及び
耐湿信頼性が低くなってしまうためである。
脂硬化剤以外の硬化剤で本発明に用いることができる硬
化剤としては、1分子中にフェノール性水酸基を少なく
とも2個有するフェノール樹脂等の硬化剤であれば、い
ずれの硬化剤でも用いることができ、例えば、フェノー
ルノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂及び多官
能フェノール樹脂等がある。
カ、アルミナ及び窒化ケイ素等を用いることができ、無
機充填材の全量に対して、粒径5μm以下の無機充填材
を10〜50重量%含有し、球状の無機充填材を20〜
100重量%含有する必要がある。すなわち、粒径5μ
m以下の無機充填材の含有量が無機充填材の全量に対し
て、10重量%未満の場合には、耐吸湿半田クラック性
及び耐湿信頼性が低下し、50重量%を越える場合に
は、流動性が悪くなり、成形品に未充填が発生し、球状
の無機充填材の含有量が無機充填材の全量に対して、2
0重量%未満の場合には、吸湿率が大きく、耐吸湿半田
クラック性及び耐湿信頼性が低下する。
も含有するのが好ましく、封止用エポキシ樹脂組成物に
イオン捕捉剤を含有することにより、耐湿信頼性が向上
する。このイオン捕捉剤の含有量は、封止用エポキシ樹
脂組成物の全量に対して、10重量%以下であること
が、より好ましい。すなわち、イオン捕捉剤の含有量
は、封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して、10重
量%を越える場合には、成形時の流動性が悪くなる傾向
にある。
セン、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホ
ニウム、テトラフェニルボレート、イミダゾール及び3
級アミン等を用いることができる。また、必要に応じて
エポキシシラン等のカップリング剤、ブロム化エポキシ
樹脂及び三酸化アンチモン等の難燃剤、シリコーン可撓
剤、ワックス等の離型剤並びにカーボンブラック等の顔
料等を用いることができる。
混練、粉砕し更に必要に応じて造粒して封止用エポキシ
樹脂組成物を得る。さらに、この封止用エポキシ樹脂組
成物を使用して、圧縮成形、トランスファー成形、射出
成形等で半導体素子を封止して半導体装置を得るもので
ある。
湿半田クラック性及び耐湿信頼性が改善された封止用エ
ポキシ樹脂組成物及びその組成物を使用した半導体装置
を得ることができる。
する。
8の配合成分については、封止用エポキシ樹脂組成物の
全量に対して、充填材としてγ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシランでカップリング処理した溶融シリカ
を77.2重量%、硬化促進剤としてトリフェニルホス
フィンを0.15重量%、難燃剤としてエポキシ当量4
00のブロム化エポキシ樹脂1.4重量%及び三酸化ア
ンチモン2.1重量%、離型剤としてカルナバワックス
0.3重量%並びに顔料としてカーボンブラックを0.
25重量%を含有したものを用いた。
1〜実施例9については表1に、比較例1〜比較例8に
ついては、表2に示したそれぞれの配合量で用いた。表
1及び表2に示した数値は、封止用エポキシ樹脂組成物
の全量に対するそれぞれの配合成分の含有量を重量%で
示したものである。
量257の前記の一般式で示されるジシクロペンタジ
エン骨格を有するエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業
株式会社製:商品名EXA7200)を用いた。
量195のオルソ−クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂(住友化学工業株式会社製:商品名ESCN195X
L)を用いた。
で前記の一般式で示され、一般式中のRがCH3 で
あるフェノール系樹脂硬化剤(大日本インキ化学工業株
式会社製:商品名EXB6097)を用いた。
のフェノールノボラック樹脂硬化剤(荒川化学工業株式
会社製:商品名タマノール754)を用いた。
前記の一般式で示されるイオン捕捉剤(東亜合成化学
工業株式会社製:商品名IEX600)を、イオン捕捉
剤を除いた封止用エポキシ樹脂組成物100重量部に対
して0.5重量部を添加して用いた。
μm以下の無機充填材の含有量をR/Mと称し、球状の
無機充填材の含有量をQ/Mと称して表1及び表2に重
量%で示した。
記配合成分をミキサーで3分間均一に混合分散した後、
ロール温度100〜120℃のミキシングロールで加
熱、溶融、混練した。この混練物を、冷却し、粉砕して
各封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
スファー成形機を用いて金型温度175℃、成形圧力5
0kg/cm2 で半導体素子を封止成形して60QFP
TEG(外形:15mm×19mm×t2.4mm)
を得た。また、同じ成形条件で吸湿率測定用円板を得
た。
性を測定した結果、表1及び表2に示したように実施例
1〜実施例9は、比較例1〜比較例8より優れているこ
とが確認できた
次の方法によった。 (1)吸湿率 JIS K 6911準じて作製した直径50mm、厚
み3mmの円板を温度85℃、相対湿度85%の雰囲気
に放置し、72時間後の重量変化を測定した。 (2)耐吸湿半田クラック 60QFP TEGを温度85℃、相対湿度85%の雰
囲気に放置し、72時間吸湿後、250℃の半田に10
秒間浸漬し、実体顕微鏡でクラックの有無を観察し、6
0QFP10個中でクラックが発生したパッケージの個
数を求めた。 (3)耐湿信頼性 60QFP TEGを温度85℃、相対湿度85%の雰
囲気に放置し、72時間吸湿後、250℃の半田に10
秒間浸漬し、PCT(プレッシャークッカーテスト)1
33℃、相対湿度100%の雰囲気に放置し、200時
間及び500時間後のアルミ回路のオープン不良(回路
断線)の有無を観察し、60QFP10個中でオープン
不良が発生したパッケージの個数を求めた。
成物によると、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポ
キシ樹脂をエポキシ樹脂の全量に対して20〜100重
量%含有し、フェノール系樹脂硬化剤を硬化剤の全量に
対して20〜100重量%含有し、かつ、無機充填材の
全量に対して、粒径5μm以下の無機充填材を10〜5
0重量%含有し、球状の無機充填材を20〜100重量
%含有するので、吸湿率が小さく、耐吸湿半田クラック
性及び耐湿信頼性の良好な半導体装置が得られる。
物によると、イオン捕捉剤をも含有するので、さらに、
耐湿信頼性の良好な半導体装置が得られる。
は、耐吸湿半田クラック性及び耐湿信頼性が良好であ
り、有用である。
Claims (3)
- 【請求項1】 エポキシ樹脂に、硬化剤、無機充填材及
び硬化促進剤を添加してなる封止用エポキシ樹脂組成物
において、下記の一般式で示されるジシクロペンタジ
エン骨格を有するエポキシ樹脂をエポキシ樹脂の全量に
対して20〜100重量%含有し、下記の一般式で示
されるフェノール系樹脂硬化剤を硬化剤の全量に対して
20〜100重量%含有し、かつ、無機充填材の全量に
対して、粒径5μm以下の無機充填材を10〜50重量
%含有し、球状の無機充填材を20〜100重量%含有
することを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】 【化2】 - 【請求項2】 下記の一般式で示されるイオン捕捉剤
をも含有することを特徴とする請求項1記載の封止用エ
ポキシ樹脂組成物。 【化3】 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の封止用エポ
キシ樹脂組成物を使用して半導体素子を封止してなる半
導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7031265A JP2985706B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを使用した半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP7031265A JP2985706B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを使用した半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08225632A JPH08225632A (ja) | 1996-09-03 |
JP2985706B2 true JP2985706B2 (ja) | 1999-12-06 |
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TWI698484B (zh) * | 2018-10-12 | 2020-07-11 | 台燿科技股份有限公司 | 無溶劑之樹脂組合物及其應用 |
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- 1995-02-21 JP JP7031265A patent/JP2985706B2/ja not_active Expired - Fee Related
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