JP3451710B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
半導体封止用エポキシ樹脂組成物および樹脂封止型半導体装置Info
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- JP3451710B2 JP3451710B2 JP07078394A JP7078394A JP3451710B2 JP 3451710 B2 JP3451710 B2 JP 3451710B2 JP 07078394 A JP07078394 A JP 07078394A JP 7078394 A JP7078394 A JP 7078394A JP 3451710 B2 JP3451710 B2 JP 3451710B2
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- resin composition
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半田耐熱性、耐湿信頼
性および成形性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成
物および該エポキシ樹脂組成物よりなる樹脂封止型半導
体装置に関するものである。
性および成形性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成
物および該エポキシ樹脂組成物よりなる樹脂封止型半導
体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エポキシ樹脂は耐熱性、耐湿性、電気特
性、接着性などに優れており、さらに配合処方により種
々の特性が付与できるため、塗料、接着剤、電気絶縁材
料など工業材料として利用されている。
性、接着性などに優れており、さらに配合処方により種
々の特性が付与できるため、塗料、接着剤、電気絶縁材
料など工業材料として利用されている。
【０００３】たとえば、半導体装置などの電子回路部品
の封止方法として従来より金属やセラミックスによるハ
ーメチックシールとフェノール樹脂、シリコーン樹脂、
エポキシ樹脂などによる樹脂封止が提案されている。し
かし、経済性、生産性、物性のバランスの点からエポキ
シ樹脂による樹脂封止が中心になっている。
の封止方法として従来より金属やセラミックスによるハ
ーメチックシールとフェノール樹脂、シリコーン樹脂、
エポキシ樹脂などによる樹脂封止が提案されている。し
かし、経済性、生産性、物性のバランスの点からエポキ
シ樹脂による樹脂封止が中心になっている。
【０００４】近年、プリント基板への部品実装において
も高密度化、自動化が進められており、従来のリードピ
ンを基板の穴に挿入する“挿入実装方式”に代わり、基
板表面に部品を半田付けする“表面実装方式”が盛んに
なってきた。それに伴いパッケ−ジも従来のＤＩＰ（デ
ュアル・インライン・パッケージ）から高密度実装、表
面実装に適した薄型のＦＰＰ（フラット・プラスチック
・パッケージ）に移行しつつある。
も高密度化、自動化が進められており、従来のリードピ
ンを基板の穴に挿入する“挿入実装方式”に代わり、基
板表面に部品を半田付けする“表面実装方式”が盛んに
なってきた。それに伴いパッケ−ジも従来のＤＩＰ（デ
ュアル・インライン・パッケージ）から高密度実装、表
面実装に適した薄型のＦＰＰ（フラット・プラスチック
・パッケージ）に移行しつつある。
【０００５】表面実装方式への移行に伴い、従来あまり
問題にならなかった半田付け工程が大きな問題になって
きた。従来のピン挿入実装方式では半田付け工程はリ−
ド部が部分的に加熱されるだけであったが、表面実装方
式ではパケ−ジ全体が熱媒に浸され加熱される。表面実
装方式における半田付け方法としては半田浴浸漬、不活
性ガスの飽和蒸気による加熱（ベーパーフェイズ法）や
赤外線リフロー法などが用いられるが、いずれの方法で
もパッケージ全体が２１０〜２７０℃の高温に加熱され
ることになる。そのため従来の封止樹脂で封止したパッ
ケ−ジは、半田付け時に樹脂部分にクラックが発生した
り、チップと樹脂の間に剥離が生じたりして、信頼性が
低下して製品として使用できないという問題がおきる。
問題にならなかった半田付け工程が大きな問題になって
きた。従来のピン挿入実装方式では半田付け工程はリ−
ド部が部分的に加熱されるだけであったが、表面実装方
式ではパケ−ジ全体が熱媒に浸され加熱される。表面実
装方式における半田付け方法としては半田浴浸漬、不活
性ガスの飽和蒸気による加熱（ベーパーフェイズ法）や
赤外線リフロー法などが用いられるが、いずれの方法で
もパッケージ全体が２１０〜２７０℃の高温に加熱され
ることになる。そのため従来の封止樹脂で封止したパッ
ケ−ジは、半田付け時に樹脂部分にクラックが発生した
り、チップと樹脂の間に剥離が生じたりして、信頼性が
低下して製品として使用できないという問題がおきる。
【０００６】半田付け工程におけるクラックの発生は、
後硬化してから実装工程の間までに吸湿した水分が半田
付け加熱時に爆発的に水蒸気化、膨張することに起因す
るといわれており、その対策として後硬化したパッケ−
ジを完全に乾燥し密封した容器に収納して出荷する方法
が用いられている。
後硬化してから実装工程の間までに吸湿した水分が半田
付け加熱時に爆発的に水蒸気化、膨張することに起因す
るといわれており、その対策として後硬化したパッケ−
ジを完全に乾燥し密封した容器に収納して出荷する方法
が用いられている。
【０００７】封止樹脂の改良も種々検討されている。例
えば、マトリックス樹脂にノボラック型エポキシ樹脂と
フェノールアラルキル樹脂を配合する方法（特開昭５３
−２９９、特開昭５９−６７６６０号公報）、マトリッ
クス樹脂にビフェニル型エポキシ樹脂とフェノールアラ
ルキル樹脂を用い充填剤を６０〜８５重量％配合する方
法（特開平３−２０７７１４号公報、特開平４−４８７
５９号公報、特開平４−５５４２３号公報）などが提案
されている。
えば、マトリックス樹脂にノボラック型エポキシ樹脂と
フェノールアラルキル樹脂を配合する方法（特開昭５３
−２９９、特開昭５９−６７６６０号公報）、マトリッ
クス樹脂にビフェニル型エポキシ樹脂とフェノールアラ
ルキル樹脂を用い充填剤を６０〜８５重量％配合する方
法（特開平３−２０７７１４号公報、特開平４−４８７
５９号公報、特開平４−５５４２３号公報）などが提案
されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかるに乾燥パッケー
ジを容器に封入する方法は製造工程および製品の取扱い
作業が繁雑になるうえ、製品価格が高価になる欠点があ
る。
ジを容器に封入する方法は製造工程および製品の取扱い
作業が繁雑になるうえ、製品価格が高価になる欠点があ
る。
【０００９】また、種々の方法で改良された樹脂も、そ
れぞれ少しつづ効果をあげてきているが、まだ十分では
ない。マトリックス樹脂にノボラック型エポキシ樹脂と
フェノールアラルキル樹脂を配合する方法（特開昭５３
−２９９、特開昭５９−６７６６０号公報）、マトリッ
クス樹脂にビフェニル型エポキシ樹脂とフェノールアラ
ルキル樹脂を用い充填剤を６０〜８５重量％配合する方
法（特開平３−２０７７１４号公報、特開平４−４８７
５９号公報、特開平４−５５４２３号公報）は、マトリ
ックス樹脂の溶融粘度が高く充填性に問題があるばかり
か、半田付け時の樹脂部分のクラック防止においても十
分なレベルではなかった。
れぞれ少しつづ効果をあげてきているが、まだ十分では
ない。マトリックス樹脂にノボラック型エポキシ樹脂と
フェノールアラルキル樹脂を配合する方法（特開昭５３
−２９９、特開昭５９−６７６６０号公報）、マトリッ
クス樹脂にビフェニル型エポキシ樹脂とフェノールアラ
ルキル樹脂を用い充填剤を６０〜８５重量％配合する方
法（特開平３−２０７７１４号公報、特開平４−４８７
５９号公報、特開平４−５５４２３号公報）は、マトリ
ックス樹脂の溶融粘度が高く充填性に問題があるばかり
か、半田付け時の樹脂部分のクラック防止においても十
分なレベルではなかった。
【００１０】本発明の目的は、半田付け工程で生じる樹
脂クラックの問題を解決し、信頼性の低下がなく、しか
も良流動な、すなわち半田耐熱性、耐湿信頼性および流
動性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供す
ることにある。
脂クラックの問題を解決し、信頼性の低下がなく、しか
も良流動な、すなわち半田耐熱性、耐湿信頼性および流
動性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、マトリッ
クス樹脂にエポキシ樹脂と特定の骨格を有するフェノー
ル化合物硬化剤を用い、充填剤を８６〜９５重量％添加
することにより、上記の課題を達成し、目的に合致した
エポキシ樹脂組成物が得られることを見出し、本発明に
到達した。
クス樹脂にエポキシ樹脂と特定の骨格を有するフェノー
ル化合物硬化剤を用い、充填剤を８６〜９５重量％添加
することにより、上記の課題を達成し、目的に合致した
エポキシ樹脂組成物が得られることを見出し、本発明に
到達した。
【００１２】すなわち本発明は、エポキシ樹脂（Ａ）、
硬化剤（Ｂ）、充填剤（Ｃ）を含んでなるエポキシ樹脂
組成物であって、前記硬化剤（Ｂ）が次の一般式（Ｉ
Ｖ）
硬化剤（Ｂ）、充填剤（Ｃ）を含んでなるエポキシ樹脂
組成物であって、前記硬化剤（Ｂ）が次の一般式（Ｉ
Ｖ）
【化３】
（式中、Ｒは、水素原子、炭素数１〜４のアルキル基を
示し、ｐ＋ｒ／ｑは０．１〜１．０である。）で表され
る化合物（ｂ）を必須成分として含有し、前記充填剤
（Ｃ）が平均粒径５μｍ以上、３０μｍ以下の球状非晶
性シリカ９９〜５０重量％と平均粒径３μｍ以下の球状
非晶性シリカ１〜５０重量％からなる非晶性シリカ
（ｃ）を充填剤（Ｃ）中に５０重量％以上含有し、さら
に前記充填剤（Ｃ）の割合が全体の８６〜９５重量％で
あることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物
および該エポキシ樹脂組成物よりなる樹脂封止型半導体
装置である。
示し、ｐ＋ｒ／ｑは０．１〜１．０である。）で表され
る化合物（ｂ）を必須成分として含有し、前記充填剤
（Ｃ）が平均粒径５μｍ以上、３０μｍ以下の球状非晶
性シリカ９９〜５０重量％と平均粒径３μｍ以下の球状
非晶性シリカ１〜５０重量％からなる非晶性シリカ
（ｃ）を充填剤（Ｃ）中に５０重量％以上含有し、さら
に前記充填剤（Ｃ）の割合が全体の８６〜９５重量％で
あることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物
および該エポキシ樹脂組成物よりなる樹脂封止型半導体
装置である。
【００１３】以下、本発明の構成を詳述する。
【００１４】本発明におけるエポキシ樹脂（Ａ）は、１
分子中にエポキシ基を２個以上有するものであれば特に
限定されない。
分子中にエポキシ基を２個以上有するものであれば特に
限定されない。
【００１５】たとえば、クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビス
フェノールＡやレゾルシンなどから合成される各種ノボ
ラック型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環
式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エ
ポキシ樹脂などがあげられる。
シ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビス
フェノールＡやレゾルシンなどから合成される各種ノボ
ラック型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環
式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エ
ポキシ樹脂などがあげられる。
【００１６】用途によっては二種以上のエポキシ樹脂を
併用してもよいが、耐熱性および耐湿性の点から、クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキ
シ樹脂を全エポキシ樹脂中に５０％以上含むことが好ま
しい。
併用してもよいが、耐熱性および耐湿性の点から、クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキ
シ樹脂を全エポキシ樹脂中に５０％以上含むことが好ま
しい。
【００１７】本発明において、エポキシ樹脂（Ａ）の配
合量は通常２〜１２重量％、好ましくは２〜１０重量％
である。エポキシ樹脂（Ａ）の配合量が２重量％未満で
は成形性が不十分であるため好ましくない。
合量は通常２〜１２重量％、好ましくは２〜１０重量％
である。エポキシ樹脂（Ａ）の配合量が２重量％未満で
は成形性が不十分であるため好ましくない。
【００１８】本発明における硬化剤（Ｂ）は、上記式
（ＩＶ）で表される化合物（ｂ）を必須成分として含有
することが重要である。この化合物（ｂ）は下記式
（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）で表される骨格を同
時に有する。
（ＩＶ）で表される化合物（ｂ）を必須成分として含有
することが重要である。この化合物（ｂ）は下記式
（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）で表される骨格を同
時に有する。
【化４】 化合物（ｂ）を含有しない場合は十分な半田耐熱性向上
効果や耐湿信頼性向上効果や成形性向上効果は発揮され
ない。
効果や耐湿信頼性向上効果や成形性向上効果は発揮され
ない。
【００１９】化合物（ｂ）は多官能の硬化剤であり、上
記式（ＩＩＩ）において、Ｒの好ましい具体例として
は、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉ−
プロピル基。ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒ
ｔ−ブチル基などが上げられる。化合物（ｂ）の構成単
位（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）の構成比に関しては特
に制限はないが、｛（ＩＩ）＋（ＩＩＩ）｝／（Ｉ）の
値が０．１から１．０が好ましく、さらに好ましくは
０．６〜０．８である。また、化合物（ｂ）の平均重合
度（１分子中の構成単位（Ｉ）の数）に関しては特に制
限はないが、１〜６が好ましく、さらに好ましくは３〜
４である。
記式（ＩＩＩ）において、Ｒの好ましい具体例として
は、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉ−
プロピル基。ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒ
ｔ−ブチル基などが上げられる。化合物（ｂ）の構成単
位（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）の構成比に関しては特
に制限はないが、｛（ＩＩ）＋（ＩＩＩ）｝／（Ｉ）の
値が０．１から１．０が好ましく、さらに好ましくは
０．６〜０．８である。また、化合物（ｂ）の平均重合
度（１分子中の構成単位（Ｉ）の数）に関しては特に制
限はないが、１〜６が好ましく、さらに好ましくは３〜
４である。
【００２０】また、本発明における硬化剤（Ｂ）は上記
の化合物（ｂ）とともにその化合物（ｂ）以外の他の硬
化剤をも併用して含有することができる。併用できる硬
化剤としては、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Ａやレゾル
シンから合成される各種ノボラック樹脂、各種多価フェ
ノール化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピ
ロメリット酸などの酸無水物およびメタフェニレンジア
ミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニル
スルホンなどの芳香族アミンなどがあげられる。なかで
も、耐湿信頼性の点からフェノールノボラック樹脂が好
ましい。
の化合物（ｂ）とともにその化合物（ｂ）以外の他の硬
化剤をも併用して含有することができる。併用できる硬
化剤としては、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Ａやレゾル
シンから合成される各種ノボラック樹脂、各種多価フェ
ノール化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピ
ロメリット酸などの酸無水物およびメタフェニレンジア
ミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニル
スルホンなどの芳香族アミンなどがあげられる。なかで
も、耐湿信頼性の点からフェノールノボラック樹脂が好
ましい。
【００２１】硬化剤（Ｂ）中に含有される化合物（ｂ）
の割合に関しては特に制限がなく必須成分として化合物
（ｂ）が含有されれば本発明の効果は発揮されるが、よ
り十分な効果を発揮させるためには、化合物（ｂ）を硬
化剤（Ｂ）中に通常５０重量％以上、好ましくは７０重
量％以上含有せしめる必要がある。
の割合に関しては特に制限がなく必須成分として化合物
（ｂ）が含有されれば本発明の効果は発揮されるが、よ
り十分な効果を発揮させるためには、化合物（ｂ）を硬
化剤（Ｂ）中に通常５０重量％以上、好ましくは７０重
量％以上含有せしめる必要がある。
【００２２】本発明において、硬化剤（Ｂ）の配合量は
通常１〜１０重量％、好ましくは１〜７重量％で、さら
に好ましくは１〜５重量％である。さらには、エポキシ
樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合比に関しては特に制限
はないが、通常は機械的性質および耐湿信頼性の点から
（Ａ）に対する（Ｂ）の化学当量比が０．５〜１．５、
特に０．８〜１．２の範囲にあることが好ましい。
通常１〜１０重量％、好ましくは１〜７重量％で、さら
に好ましくは１〜５重量％である。さらには、エポキシ
樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合比に関しては特に制限
はないが、通常は機械的性質および耐湿信頼性の点から
（Ａ）に対する（Ｂ）の化学当量比が０．５〜１．５、
特に０．８〜１．２の範囲にあることが好ましい。
【００２３】また、本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）
と硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するため硬化触媒を用
いてもよい。硬化触媒は硬化反応を促進するものならば
特に限定されず、たとえば２−メチルイミダゾール、
２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチ
ルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェ
ニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミ
ダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミ
ン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメ
チルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノー
ル、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェ
ノール、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデ
セン−７などの３級アミン化合物、ジルコニウムテトラ
メトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラ
キス（アセチルアセトナト）ジルコニウム、トリ（アセ
チルアセトナト）アルミニウムなどの有機金属化合物お
よびトリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、
トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ
（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェ
ニル）ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェ
ニルボラン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフ
ェニルボレートなどの有機ホスフィン化合物があげられ
る。なかでも反応性の点から、１，８−ジアザビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−７やトリフェニルホスフィ
ンやトリフェニルホスフィン・トリフェニルボランが特
に好ましく用いられる。これらの硬化触媒は、用途によ
っては二種以上を併用してもよく、その添加量はエポキ
シ樹脂（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１０重量部
の範囲が好ましい。
と硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するため硬化触媒を用
いてもよい。硬化触媒は硬化反応を促進するものならば
特に限定されず、たとえば２−メチルイミダゾール、
２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチ
ルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェ
ニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミ
ダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミ
ン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメ
チルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノー
ル、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェ
ノール、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデ
セン−７などの３級アミン化合物、ジルコニウムテトラ
メトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラ
キス（アセチルアセトナト）ジルコニウム、トリ（アセ
チルアセトナト）アルミニウムなどの有機金属化合物お
よびトリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、
トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ
（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェ
ニル）ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェ
ニルボラン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフ
ェニルボレートなどの有機ホスフィン化合物があげられ
る。なかでも反応性の点から、１，８−ジアザビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−７やトリフェニルホスフィ
ンやトリフェニルホスフィン・トリフェニルボランが特
に好ましく用いられる。これらの硬化触媒は、用途によ
っては二種以上を併用してもよく、その添加量はエポキ
シ樹脂（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１０重量部
の範囲が好ましい。
【００２４】本発明における充填剤（Ｃ）としては、非
晶性シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグ
ネシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、ケ
イ酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、アスベ
スト、ガラス繊維などがあげられるが、中でも非晶性シ
リカは線膨張係数を低下させる効果が大きく、低応力化
に有効なため好ましく用いられる。非晶性シリカの例と
しては、石英を溶融して製造した溶融シリカや、各種合
成法で製造された合成シリカが挙げられ、破砕状のもの
や球状のものが用いられる。
晶性シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグ
ネシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、ケ
イ酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、アスベ
スト、ガラス繊維などがあげられるが、中でも非晶性シ
リカは線膨張係数を低下させる効果が大きく、低応力化
に有効なため好ましく用いられる。非晶性シリカの例と
しては、石英を溶融して製造した溶融シリカや、各種合
成法で製造された合成シリカが挙げられ、破砕状のもの
や球状のものが用いられる。
【００２５】充填剤（Ｃ）の形状および粒径は特に限定
されないが、平均粒径５μｍ以上３０μｍ以下の球状非
晶性シリカ９９〜５０重量％と平均粒径３μｍ以下の球
状非晶性シリカ１〜５０重量％からなる非晶性シリカ
（ｃ）を充填剤（Ｃ）中に５０重量％以上、好ましくは
７０重量％以上、さらに好ましくは９０重量％以上含有
することが流動性と半田耐熱性の点から好ましい。
されないが、平均粒径５μｍ以上３０μｍ以下の球状非
晶性シリカ９９〜５０重量％と平均粒径３μｍ以下の球
状非晶性シリカ１〜５０重量％からなる非晶性シリカ
（ｃ）を充填剤（Ｃ）中に５０重量％以上、好ましくは
７０重量％以上、さらに好ましくは９０重量％以上含有
することが流動性と半田耐熱性の点から好ましい。
【００２６】非晶性シリカ（ｃ）のなかでも、平均粒径
５μｍ以上１５μｍ以下の球状非晶性シリカ９９〜５０
重量％、特に９５〜７０重量％と平均粒径３μｍ以下、
特に０．１μｍ以上２μｍ以下の球状非晶性シリカ１〜
５０重量％、特に５〜３０重量％からなる、球状非晶性
シリカ（ｃ´）が特に好ましい。
５μｍ以上１５μｍ以下の球状非晶性シリカ９９〜５０
重量％、特に９５〜７０重量％と平均粒径３μｍ以下、
特に０．１μｍ以上２μｍ以下の球状非晶性シリカ１〜
５０重量％、特に５〜３０重量％からなる、球状非晶性
シリカ（ｃ´）が特に好ましい。
【００２７】ここでいう平均粒径は、累積重量５０％に
なる粒径（メジアン径）を意味し、平均粒径が異なる２
種類以上の破砕または球状非晶性シリカを併用した場合
は、その混合物の破砕または球状非晶性シリカの平均粒
径を意味する。
なる粒径（メジアン径）を意味し、平均粒径が異なる２
種類以上の破砕または球状非晶性シリカを併用した場合
は、その混合物の破砕または球状非晶性シリカの平均粒
径を意味する。
【００２８】本発明において、充填剤（Ｃ）の割合は半
田耐熱性、成形性および低応力性の点から全体の８６〜
９５重量％、好ましくは８８〜９３重量％である。
田耐熱性、成形性および低応力性の点から全体の８６〜
９５重量％、好ましくは８８〜９３重量％である。
【００２９】本発明において、充填剤をシランカップリ
ング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング
剤であらかじめ表面処理することが、信頼性の点で好ま
しい。カップリング剤としてエポキシシラン、アミノシ
ラン、メルカプトシランなどのシランカップリング剤が
好ましく用いられる。なかでも、流動性の点から、アミ
ノシランを用いることが特に好ましい。
ング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング
剤であらかじめ表面処理することが、信頼性の点で好ま
しい。カップリング剤としてエポキシシラン、アミノシ
ラン、メルカプトシランなどのシランカップリング剤が
好ましく用いられる。なかでも、流動性の点から、アミ
ノシランを用いることが特に好ましい。
【００３０】本発明のエポキシ樹脂組成物にはハロゲン
化エポキシ樹脂などのハロゲン化合物、リン化合物など
の難燃剤、三酸化アンチモンなどの難燃助剤、カーボン
ブラック、酸化鉄などの着色剤、シリコーンゴム、オレ
フィン系共重合体、変性ニトリルゴム、変性ポリブタジ
エンゴム、変性シリコーンオイルなどのエラストマー、
ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、長鎖脂肪酸、長鎖脂
肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエステル、長鎖脂肪酸のア
ミド、パラフィンワックスなどの離型剤および有機過酸
化物などの架橋剤を任意に添加することができる。
化エポキシ樹脂などのハロゲン化合物、リン化合物など
の難燃剤、三酸化アンチモンなどの難燃助剤、カーボン
ブラック、酸化鉄などの着色剤、シリコーンゴム、オレ
フィン系共重合体、変性ニトリルゴム、変性ポリブタジ
エンゴム、変性シリコーンオイルなどのエラストマー、
ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、長鎖脂肪酸、長鎖脂
肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエステル、長鎖脂肪酸のア
ミド、パラフィンワックスなどの離型剤および有機過酸
化物などの架橋剤を任意に添加することができる。
【００３１】本発明のエポキシ樹脂組成物は溶融混練す
ることが好ましく、たとえばバンバリーミキサー、ニー
ダー、ロール、単軸もしくは二軸の押出機およびコニー
ダーなどの公知の混練方法を用いて溶融混練することに
より、製造される。
ることが好ましく、たとえばバンバリーミキサー、ニー
ダー、ロール、単軸もしくは二軸の押出機およびコニー
ダーなどの公知の混練方法を用いて溶融混練することに
より、製造される。
【００３２】また、上記のエポキシ樹脂組成物を用いて
の半導体素子の封止は特に限定されるものでなく、従来
より採用されている成形法、例えばトランスファ成形、
インジェクション成形、注型法などを採用して行うこと
ができる。この場合、エポキシ樹脂組成物の成形温度は
１５０〜１８０℃、ポストキュアーは１５０〜１８０℃
で２〜１６時間行うことが好ましい。
の半導体素子の封止は特に限定されるものでなく、従来
より採用されている成形法、例えばトランスファ成形、
インジェクション成形、注型法などを採用して行うこと
ができる。この場合、エポキシ樹脂組成物の成形温度は
１５０〜１８０℃、ポストキュアーは１５０〜１８０℃
で２〜１６時間行うことが好ましい。
【００３３】ここで、本発明の半導体装置としては、Ｄ
ＩＰ型、フラットバック型、ＰＬＣＣ型、ＳＯ型等、更
にプリント配線板或いはヒートシンクに半導体素子が直
接固着されたもの、ハイブリッドのＩＣのフルモードタ
イプの半導体装置などが挙げられる。なお、プリント基
板の材質としては、特に制限はなく、例示すると金属酸
化物、ガラス系の無機絶縁物、フェノール、エポキシ、
ポリイミド、ポリエステル等の紙基材、ガラス布基材、
ガラスマット基材、ポリサルフォン、テフロン、ポリイ
ミドフィルム、ポリエステルフィルム等の有機絶縁物、
金属ベース基板、メタルコア基板、ホーロー引き鉄板等
の金属系基板が挙げられる。また、ヒートシンク材料と
しては、銅系、鉄系の金属材料が挙げられる。
ＩＰ型、フラットバック型、ＰＬＣＣ型、ＳＯ型等、更
にプリント配線板或いはヒートシンクに半導体素子が直
接固着されたもの、ハイブリッドのＩＣのフルモードタ
イプの半導体装置などが挙げられる。なお、プリント基
板の材質としては、特に制限はなく、例示すると金属酸
化物、ガラス系の無機絶縁物、フェノール、エポキシ、
ポリイミド、ポリエステル等の紙基材、ガラス布基材、
ガラスマット基材、ポリサルフォン、テフロン、ポリイ
ミドフィルム、ポリエステルフィルム等の有機絶縁物、
金属ベース基板、メタルコア基板、ホーロー引き鉄板等
の金属系基板が挙げられる。また、ヒートシンク材料と
しては、銅系、鉄系の金属材料が挙げられる。
【００３４】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、実施例中の％は、重量％を示す。
る。なお、実施例中の％は、重量％を示す。
【００３５】実施例１〜５、比較例１〜４
１，２，３，４に示した成分を、表５に示した組成比で
ミキサ−によりドライブレンドした。これを、ロ−ル表
面温度９０℃のミキシングロ−ルを用いて５分間加熱混
練後、冷却・粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成物
を製造した。
ミキサ−によりドライブレンドした。これを、ロ−ル表
面温度９０℃のミキシングロ−ルを用いて５分間加熱混
練後、冷却・粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成物
を製造した。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】
【表４】
【００４０】
【表５】
【００４１】この組成物を用い、低圧トランスファ−成
形法により１７５℃×２分の条件で成形し、１８０℃×
５時間の条件でポストキュアして次の物性測定法により
各組成物の物性および成形性を測定した。
形法により１７５℃×２分の条件で成形し、１８０℃×
５時間の条件でポストキュアして次の物性測定法により
各組成物の物性および成形性を測定した。
【００４２】半田耐熱性：表面にＡｌ蒸着した模擬素子
を搭載したチップサイズ１２×１２ｍｍの１６０ｐｉｎ
ＱＦＰ ２０個を成形しポストキュアし，８５℃／８
５％ＲＨで７２時間加湿後、最高温度２４５℃のＩＲリ
フロ−炉で加熱処理し、超音波探傷機でチップと樹脂界
面の剥離の有無を調べた。故障率として、剥離の発生し
たＱＦＰの割合を求めた。
を搭載したチップサイズ１２×１２ｍｍの１６０ｐｉｎ
ＱＦＰ ２０個を成形しポストキュアし，８５℃／８
５％ＲＨで７２時間加湿後、最高温度２４５℃のＩＲリ
フロ−炉で加熱処理し、超音波探傷機でチップと樹脂界
面の剥離の有無を調べた。故障率として、剥離の発生し
たＱＦＰの割合を求めた。
【００４３】耐湿信頼性：半田耐熱評価後のＱＦＰを用
い、１２５℃／１００％ＲＨのＰＣＴ条件下で、Ａｌ配
線の断線を故障として累積故障率５０％になる時間を求
め寿命とした。
い、１２５℃／１００％ＲＨのＰＣＴ条件下で、Ａｌ配
線の断線を故障として累積故障率５０％になる時間を求
め寿命とした。
【００４４】吸水率：半田耐熱試験に用いる１６０ｐｉ
ｎＱＦＰでの吸水率を測定した。
ｎＱＦＰでの吸水率を測定した。
【００４５】熱時硬度：低圧トランスファー成形法によ
り直径１０ｃｍの円盤を１７５℃×９０秒の条件で成形
し、熱時硬度（ショアーＤ）を測定した。
り直径１０ｃｍの円盤を１７５℃×９０秒の条件で成形
し、熱時硬度（ショアーＤ）を測定した。
【００４６】ステージシフト：半田耐熱試験に用いる１
６０ｐｉｎＱＦＰをアイランド面に対して垂直に切断
し、顕微鏡で断面観察し、ステージシフトが起こってい
るか判定した。
６０ｐｉｎＱＦＰをアイランド面に対して垂直に切断
し、顕微鏡で断面観察し、ステージシフトが起こってい
るか判定した。
【００４７】これらの評価結果を表６に示す。
【００４８】
【表６】
【００４９】表６にみられるように、本発明のエポキシ
樹脂組成物（実施例１〜６）は、半田耐熱性、耐湿信頼
性、熱時硬度などの成形性に優れている。これに対し
て、硬化剤（Ｂ）中に本発明の硬化剤（ｂ）を含有しな
い比較例２、３は半田耐熱性、耐湿信頼性、熱時硬度な
どの成形性が劣っている。また、比較例４は半田耐熱
性、耐湿信頼性は優れているものの、熱時硬度、ステー
ジシフトなどの成形性が劣っている。
樹脂組成物（実施例１〜６）は、半田耐熱性、耐湿信頼
性、熱時硬度などの成形性に優れている。これに対し
て、硬化剤（Ｂ）中に本発明の硬化剤（ｂ）を含有しな
い比較例２、３は半田耐熱性、耐湿信頼性、熱時硬度な
どの成形性が劣っている。また、比較例４は半田耐熱
性、耐湿信頼性は優れているものの、熱時硬度、ステー
ジシフトなどの成形性が劣っている。
【００５０】また、充填剤の添加量が８６重量％未満の
比較例１は、本発明の硬化剤を用いているにもかかわら
ず、半田耐熱性、耐湿信頼性に劣っている。
比較例１は、本発明の硬化剤を用いているにもかかわら
ず、半田耐熱性、耐湿信頼性に劣っている。
【００５１】
【発明の効果】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物は、硬化剤に特定の構造を持つ低吸水硬化剤を配合
し、フィラー充填量を８６〜９５重量％と高くしたた
め、半田耐熱性、耐湿信頼性、成形性に優れている。ま
た、本発明の樹脂封止型半導体装置は、半田耐熱性、耐
湿信頼性に優れている。
物は、硬化剤に特定の構造を持つ低吸水硬化剤を配合
し、フィラー充填量を８６〜９５重量％と高くしたた
め、半田耐熱性、耐湿信頼性、成形性に優れている。ま
た、本発明の樹脂封止型半導体装置は、半田耐熱性、耐
湿信頼性に優れている。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−256474（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−258364（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−258385（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−82346（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−263131（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−9919（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C08G 59/00 - 59/72
C08L 63/00 - 63/10
H01L 23/29
H01L 23/31
Claims (5)
- 【請求項１】 エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充
填剤（Ｃ）を含んでなるエポキシ樹脂組成物であって、
前記硬化剤（Ｂ）が次の一般式（ＩＶ） 【化１】 （式中、Ｒは、水素原子、炭素数１〜４のアルキル基を
示し、ｐ＋ｒ／ｑは０．１〜１．０である。）で表され
る化合物（ｂ）を必須成分として含有し、前記充填剤
（Ｃ）が平均粒径５μｍ以上、３０μｍ以下の球状非晶
性シリカ９９〜５０重量％と平均粒径３μｍ以下の球状
非晶性シリカ１〜５０重量％からなる非晶性シリカ
（ｃ）を充填剤（Ｃ）中に５０重量％以上含有し、さら
に前記充填剤（Ｃ）の割合が全体の８６〜９５重量％で
あることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。 - 【請求項２】 エポキシ樹脂（Ａ）がビフェニル型エポ
キシ樹脂を必須成分として含有する請求項１記載の半導
体封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項３】 ビフェニル型エポキシ樹脂から選ばれた
１種のエポキシ樹脂を全エポキシ樹脂中に５０％以上含
む請求項２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項４】 化合物（ｂ）を硬化剤（Ｂ）中に５０重
量％以上含む請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂
組成物 - 【請求項５】 エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、充
填剤（Ｃ）を含んでなるエポキシ樹脂組成物であって、
前記硬化剤（Ｂ）が次の一般式（ＩＶ） 【化２】 （式中、Ｒは、水素原子、炭素数１〜４のアルキル基を
示し、ｐ＋ｒ／ｑは０．１〜１．０である。）で表され
る化合物（ｂ）を必須成分として含有し、前記充填剤
（Ｃ）が平均粒径５μｍ以上、３０μｍ以下の球状非晶
性シリカ９９〜５０重量％と平均粒径３μｍ以下の球状
非晶性シリカ１〜５０重量％からなる非晶性シリカ
（ｃ）を充填剤（Ｃ）中に５０重量％以上含有し、さら
に前記充填剤（Ｃ）の割合が全体の８６〜９５重量％で
あることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物
で封止したことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07078394A JP3451710B2 (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および樹脂封止型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07078394A JP3451710B2 (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および樹脂封止型半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07278272A JPH07278272A (ja) | 1995-10-24 |
| JP3451710B2 true JP3451710B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=13441475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07078394A Expired - Lifetime JP3451710B2 (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および樹脂封止型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3451710B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000068419A (ja) * | 1998-08-19 | 2000-03-03 | Toray Ind Inc | 半導体装置 |
| JP4774778B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2011-09-14 | 住友ベークライト株式会社 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
-
1994
- 1994-04-08 JP JP07078394A patent/JP3451710B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07278272A (ja) | 1995-10-24 |
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