JP3478380B2 - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物及び半導体装置Info
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Description
性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれ
を用いて半導体素子を封止してなる半導体装置に関する
ものである。
として、エポキシ樹脂組成物(以下、樹脂組成物とい
う)のトランスファー成形による方法が、低コスト、大
量生産に適した方法として採用され、信頼性の点でもエ
ポキシ樹脂や硬化剤であるフェノール樹脂の改良によ
り、その向上が図られてきた。しかし、近年、電子機器
の小型化、軽量化、高性能化の市場動向において、半導
体の多様化も年々進み、樹脂組成物への要求は益々厳し
いものとなってきている。このため、従来の樹脂組成物
では解決できない問題点も出てきている。一つには、半
導体パッケージの多様化に伴い、パッケージ中に占める
樹脂組成物の硬化物の厚みが、それぞれのパッケージに
おいて著しく異なってきているということである。例え
ば、1mm厚のTSOPの場合等、半導体素子上面に形
成される樹脂組成物の硬化物の厚みは0.2〜0.3m
m程度となる。一方、4mm厚のSOJ等の厚型パッケ
ージの場合では、半導体素子上面に形成される樹脂組成
物の硬化物の厚みは1mm以上にもなる。そのため、成
形性、及び耐湿信頼性、耐熱信頼性に差が生じることは
明らかである。このため、様々な添加剤を加え、樹脂組
成物とリードフレームや半導体素子との密着性の向上を
図ってきたが、そのいずれにおいても、完全な解決策と
はならず、更に改良が望まれている。二番目の問題点と
して、リードフレームの形状、特に半導体素子と接着さ
れるアイランドの形状が変わってきたという点である。
例えば、ウインドウ・パッドフレーム等がこれに相当す
る。ウインドウ・パッドフレームは、耐湿信頼性、耐熱
信頼性の向上を目的として開発されたものであるが、こ
れを使用することで、封止する際の樹脂組成物と半導体
素子裏面との密着性不良に起因する半導体素子裏面の剥
離の問題が生じてきた。このため、密着性の向上を目指
して様々な改良が進められてきたが、そのいずれにおい
ても、完全な解決策とはならず、更に改良が望まれてい
る。
ドウ・パッドフレーム等のアイランド細小化フレームを
使用した場合における成形性、半導体素子裏面との密着
性、及び耐湿信頼性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂
組成物、及びこれを用いて半導体素子を封止してなる半
導体装置を提供するものである。
シ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進剤、
(D)無機質充填材、及び(E)式(E−1)、式(E
−2)、及び式(E−3)のシランカップリング剤を必
須成分とし、全エポキシ樹脂のエポキシ基数(a)と全
フェノール樹脂のフェノール性水酸基数(b)との比
(a)/(b)が1.10〜1.20であり、且つ、無
機質充填材の含有量が全樹脂組成物中に80〜90重量
%であり、且つ、全シランカップリング剤の含有量が全
樹脂組成物中に0.3〜1.3重量%であり、且つ、式
(E−1)、式(E−2)、及び式(E−3)の化合物
の重量比(E−1)/{(E−2)+(E−3)}が、
0.5〜3.0であることを特徴とし、特に好ましいエ
ポキシ樹脂が式(1)のジシクロペンタジエン変性エポ
キシ樹脂である半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び
これを用いて半導体素子を封止してなる半導体装置であ
る。 H2NCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3 (E−1)
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、及びポリマー全般を言う。例えば、含臭素エポ
キシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール
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、環状脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエ
ステル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹
脂、複素環式エポキシ樹脂、3官能型エポキシ樹脂、ト
リスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂等が挙げ
られる。これらのエポキシ樹脂は、分子量、融点又は軟
化点、水酸基当量等に制限なく使用することができる
が、エポキシ樹脂中の塩素含有量は低いことが好まし
い。これらは単独でも混合して用いても良い。これらの
内では、特に式(A−1)で示されるジシクロペンタジ
エン変性エポキシ樹脂が好ましい。このエポキシ樹脂
は、ノボラック型エポキシ樹脂等に比べて、反応起点が
多く、より高い密着性が得られ、又、ビフェニル型エポ
キシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂と比べても、密着性は
同等で、且つ粘度が低いため、無機質充填材の含有量を
増加させることができ、硬化性が向上する。更にn=1
〜2のものが好ましい。
内にフェノール性水酸基を2個以上有するモノマー、オ
リゴマー、及びポリマー全般を言う。フェノール樹脂に
は特に制限はなく、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、フェノールアラルキル
樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、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
が挙げられる。これらのフェノール樹脂は、分子量、軟
化点、水酸基当量等に制限なく用いることができるが、
フェノール樹脂中の塩素含有量は極力低いことが好まし
い。これらは単独でも混合して用いても良い。全エポキ
シ樹脂のエポキシ基数(a)と全フェノール樹脂のフェ
ノール性水酸基数(b)との比(a)/(b)は、1.
10〜1.20が好ましい。1.10未満だと、樹脂組
成物と半導体素子裏面の剥離が生じるおそれがある。
1.20を越えると、金型との離型性が悪くなり、ひい
ては成形性に問題が生じるので好ましくない。
ば、トリブチルアミン等のアミン系化合物、トリフェニ
ルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラ
フェニルボレート塩等の有機リン系化合物、2−メチル
イミダゾール等のイミダゾール化合物、1,8−ジアザ
ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等が挙げられる
が、これらに限定されるものではない。これらは単独で
も混合して用いても良い。
限はなく、公知の無機質充填材を使用することができ
る。このような無機質充填材としては、例えば、アルミ
ナ、溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、2次凝集シ
リカ等が挙げられる。流動性の向上という点から、特に
溶融球状シリカが好ましい。溶融球状シリカの粒子の形
状としては、流動性の向上のために限りなく真球状であ
り、且つ粒度分布がブロードであることが望ましい。無
機質充填材の含有量としては、全樹脂組成物中に80〜
90重量%が好ましい。80重量%未満だと、無機質充
填材による補強効果が十分に発揮できないおそれがあ
り、90重量%以上を越えると樹脂組成物の流動性が低
下し、成形時に充填不良等が生じるおそれがある。
は、式(E−1)のγ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、式(E−2)のγ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、及び式(E−3)のγ−メルカプトプロ
ピルトリメトキシシランである。これらの重量比として
は、(E−1)/{(E−2)+(E−3)}が0.5
〜3.0であることが好ましい。0.5〜3.0の範囲
を外れると、樹脂組成物と半導体素子裏面の剥離が生じ
るおそれがある。3種類のシランカップリング剤の内、
1種類でも欠けると密着性が低下するので好ましくな
い。3種類のシランカップリング剤の各々の添加量とし
ては、全樹脂組成物中に0.1重量%以上が好ましい。
又、本発明の式(E−1)〜式(E−3)のシランカッ
プリング剤の特性を損なわない範囲で、2−(3,4−
エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等
の他のシランカップリング剤を併用してもよい。全シラ
ンカップリング剤の合計重量としては、全樹脂組成物中
に0.3〜1.3重量%が好ましい。0.3重量%未満
だと、樹脂組成物と半導体素子裏面の剥離が生じるおそ
れがあり、1.3重量%を越えると、成形時の離型性が
悪くなるおそれがある。
分の他、必要に応じて、カーボンブラック等の着色剤、
臭素化エポキシ樹脂、酸化アンチモン、リン化合物等の
難燃剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力
成分、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸及びそ
の金属塩類もしくはパラフィン等の離型剤、酸化防止剤
等の各種添加剤を配合することができる。本発明の樹脂
組成物は、(A)〜(E)成分、及びその他の添加剤等
をミキサーを用いて常温混合し、ロール、ニーダー、押
出機等の混練機で溶融混練し、冷却後粉砕して得られ
る。本発明の樹脂組成物を用いて、半導体素子等の電子
部品を封止し、半導体装置を製造するには、トランスフ
ァーモールド、コンプレッションモールド、インジェク
ションモールド等の成形方法で硬化成形すればよい。
はこれらの実施例によりなんら限定されるものではな
い。配合割合は重量部とする。 実施例1 式(1)のエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)・製HP−7200、 軟化点65℃、エポキシ当量265g/eq) 10.0重量部
粉砕して樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を以下
の方法で評価した。結果を表1に示す。
ラルフロー測定用の金型を用い、金型温度175℃、注
入圧力70kg/cm2、硬化時間2分で測定した。ス
パイラルフローは流動性のパラメータであり、数値が大
きい方が流動性が良好である。単位はcm。 成形後密着性:低圧トランスファー成形機を用いて、金
型温度175℃、圧力75kg/cm2、硬化時間2分
で、9×9mmの半導体素子を9.5×9.9mmのア
イランドを有する80pQFPのウインドウパッドフレ
ームに封止し、175℃、8時間で後硬化を行った。1
8個のパッケージを超音波探査映像装置を用いて、成形
品内部の樹脂組成物の硬化物と半導体素子の密着性につ
いて観察した。 耐湿密着性:低圧トランスファー成形機を用いて、金型
温度175℃、圧力75kg/cm2、硬化時間2分
で、前記の80pQFPを成形し、175℃、8時間で
後硬化を行った。18個のパッケージを85℃、相対湿
度85%の環境下で72時間処理し、超音波探査映像装
置を用いて、成形品内部の樹脂組成物の硬化物と半導体
素子の密着性を観察した。
成物を得、実施例1と同様にして評価した。結果を表
1、表2に示す。なお、実施例9、10では、オルソク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂(軟化点55℃、エ
ポキシ当量196g/eq)を使用した。
ドフレーム等のアイランド細小化フレームを使用した場
合において、成形時に半導体素子との剥離がなく、耐湿
信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール
樹脂、(C)硬化促進剤、(D)無機質充填材、及び
(E)式(E−1)、式(E−2)、及び式(E−3)
のシランカップリング剤を必須成分とし、全エポキシ樹
脂のエポキシ基数(a)と全フェノール樹脂のフェノー
ル性水酸基数(b)との比(a)/(b)が1.10〜
1.20であり、且つ、無機質充填材の含有量が全樹脂
組成物中に80〜90重量%であり、且つ、全シランカ
ップリング剤の含有量が全樹脂組成物中に0.3〜1.
3重量%であり、且つ、式(E−1)、式(E−2)、
及び式(E−3)の化合物の重量比(E−1)/{(E
−2)+(E−3)}が、0.5〜3.0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。 H2NCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3 (E−1) 【化1】 HSCH2CH2CH2Si(OCH3)3 (E−3) - 【請求項2】 エポキシ樹脂が、式(1)で示されるジ
シクロペンタジエン変性エポキシ樹脂である請求項1記
載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化2】 (式中、n=0〜10) - 【請求項3】 請求項1、又は2記載の半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなるこ
とを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
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JP02047399A JP3478380B2 (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP02047399A JP3478380B2 (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
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JP2000212401A JP2000212401A (ja) | 2000-08-02 |
JP3478380B2 true JP3478380B2 (ja) | 2003-12-15 |
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JP4747580B2 (ja) * | 2005-01-12 | 2011-08-17 | 住友ベークライト株式会社 | アンダーフィル用液状封止樹脂組成物、それを用いた半導体装置、及びその製造方法 |
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