JP3603483B2 - 半導体素子用封止材及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、はんだ耐熱性に優れた半導体素子用封止材およびそれを用いた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
IC,LSI等の半導体素子は、素子の集積度の向上と共に、素子サイズの大型化、半導体装置の小型化、薄型化が進んでいる。また同時に半導体装置を基板に取り付けるときに、半導体装置自体が200℃以上の高温にさらされるため、封止材中に含まれる水分が気化し、ここで発生する蒸気圧が封止材と素子、リードフレーム等のインサートとの界面において、剥離応力として働き、封止材とインサートの間で剥離が生じ、特に薄型の半導体装置においては、半導体装置のフクレやクラックを引き起こし、半導体装置の耐湿性が著しく悪化する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このようなフクレ、クラックの防止策として、半導体素子表面にコート材を用いて封止材の接着力を向上させる手法、リードフレームのアイランド裏面にディンプル加工やスリット加工等を行い封止材との接着力を向上させる手法が取られているが、高コスト化、効果不十分等の問題があり改善が求められている。
このため、エポキシ樹脂及び硬化剤を低粘度化(低分子化)することにより、封止材とインサートとの接着力を向上する検討、あるいは無機充填材の形状を球状化し高充填化をはかり、吸水率を低減させる検討が行われている。またさらに各種カップリング剤の添加および処理方法の検討等も行われている。
しかしながら、これら種々の検討にもかかわらず封止材とインサートとの接着性はまだ不十分であり、はんだ耐熱性に問題がある。
【0004】
本発明はかかる状況に鑑みなされたもので、はんだ耐熱性に優れた半導体素子用封止材を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる目的は本発明によれば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤、無機充填材を主成分とする半導体素子用封止材において、カップリング剤としてエポキシシラン、アルキルシラン及びメルカプトシランを必須成分として配合してなり、さらに無機充填材が、80〜95重量%配合され、かつその50%以上が球状である半導体素子用封止材により達成される。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるエポキシ樹脂としては、特に制限するものではないが、オルソクレゾールノボラック型、ビフェニル型、ジシクロ型、臭素化エポキシ樹脂等を単独または併用して用いることができるが、特にビフェニル型がインサートとの接着性が良いことから適している。
硬化剤としては、フェノールノボラック型、アッルキル型、テルペン型等のフェノール樹脂を単独又は併用して用いることができるが、特にアラルキル型がインサートとの接着性が良く好ましい。
硬化促進剤としては、テトラフェニルホスホニウム−テトレフェニルボレート、トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィンとベンゾキノンの付加物、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)−ウンデセン−7,2−フェニル−4メチル−イミダゾール、トリフェニルホスホニウム−トリフェニルボラン等を単独又は併用して用いることができるが、特にトリフェニルホスフィンとベンゾキノンの付加物がボイドや充填性といった成形性の面から好適である。
【0007】
カップリング剤は、エポキシシランとアルキルシランおよびメルカプトシランをインサートとの接着性向上及び封止材の強度向上のため必須成分として用いる。
離型剤としては、特に制限はないが、カルナバワックス等の高級脂肪酸とポリエチレン系ワックスを単独又は併用して用いることができる。
また、無機充填剤は、80〜95重量%配合され、その形状は全体の50%以上が球状でることが必要である。溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ等を単独あるいは併用して用いることができるが、特に溶融シリカは低膨張であり好適である。
その他の添加物としては、必要により着色剤(カーボンブラック等)、難燃助剤(三酸化アンチモン等)、改質剤(シリコーン等)、イオン捕捉剤(ハイドロタルサイト、アンチモン−ビスマス等)等を用いることができる。
【0008】
これら原料をそれぞれ配合し、この配合物をミキシングロール等の混練機にかけ混練して、半溶融状の樹脂組成物とし、これを室温に冷却した後、公知の手段によって破砕し、必要に応じて打錠するという一連の工程により目的とするエポキシ樹脂組成物を得る。かかるエポキシ樹脂組成物を用いた半導体素子の封止は、通常のトランスファー成形等の公知の方法によって行うことができる。
【0009】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例1、2 比較例1〜5
表1に示す各種材料を用い、各素材を予備混合(ドライブレンド)した後、2軸ロール(ロール表面温度80℃)で10分間混練し、冷却粉砕して封止材を製造した。
【0010】
【表1】
【0011】
これらの封止材を用い、トランスファー成形機により、金型温度180℃、成形圧力70kg/cm2、硬化時間90secの条件で各試験を行った。スパイラルフローは、EMMI1−66により測定した。また、この封止材を用い、半導体素子をトランスファー成形機で封止し、175℃/5hのポストキュア後はんだ耐熱性の試験をおこなった。
はんだ耐熱性に用いた半導体装置は、QFP型の80ピンの42アロイリードフレームに8×10mmのチップを搭載したもので、外形寸法は20×14×2.0mmのものである。はんだ耐熱性は、125℃/24hベーキング後、85℃/85%RHで所定時間吸湿させた後、240℃/10secの加熱処理を行ったときの半導体装置のクラック発生率を求めた。試験結果を表2に纏めて示す。
比較例4はスパイラルフローが短いため試験用サンプルの作成ができなかった。
【0012】
【表2】
【0013】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の封止材によればインサートとの接着性が良好でクラックの発生が殆どない半導体装置の提供が可能になった。
Claims (6)
- エポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤、無機充填材を主成分とする半導体素子用封止材において、カップリング剤としてエポキシシラン、アルキルシラン及びメルカプトシランを必須成分として配合し、無機充填材が、80〜95重量%配合され、かつその50%以上が球状であることを特徴とする半導体素子用封止材。
- エポキシ樹脂が、ビフェニル型エポキシ樹脂である請求項1に記載の半導体素子用封止材。
- フェノール樹脂系硬化剤がアラルキル型フェノール樹脂である請求項1又は2に記載の半導体素子用封止材。
- 硬化促進剤として、トリフェニルホスフィンとベンゾキノンの付加物を配合してなる請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体封止用封止材。
- 離型剤として、高級脂肪酸とポリエチレンワックスを配合してなる請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体素子用封止材。
- 請求項1乃至5のいずれか記載の封止材により封止してなる半導体装置。
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