JP4362885B2

JP4362885B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置

Info

Publication number: JP4362885B2
Application number: JP9040399A
Authority: JP
Inventors: 義裕水上; 和彦宮林; 三生戸川
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP2000281879A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フルモールド型パワートランジスタ（ＦＭ−ＰＴＲＳ）のようなパッケージ表裏面の樹脂厚みが異なるフルモード型パッケージをボイドレスにトランスファ成形できる半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び該樹脂組成物により封止した樹脂封止型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＬＳＩ、ＩＣ、ＴＲＳ等の半導体装置は、量産性、コスト面から樹脂封止によって製造されている。この封止に使用される材料、いわゆる半導体封止用エポキシ樹脂成形材料（以下、封止材と略す）は、エポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤の樹脂系に無機充填材として溶融シリカ（非晶質シリカ）を配合したタイプが主流である。
近年、これらの半導体装置は、Ｄ−ＲＡＭ、Ｓ−ＲＡＭ、Ｆ−ＲＡＭといったメモリ素子の高集積化、及びＰ−ＩＣ、Ｐ−ＴＲＳ等の高出力化の傾向が顕著である。また、パッケージ形状も多様化の傾向にある。
ところで、高出力型の半導体装置（Ｐ−ＩＣ、Ｐ−ＴＲＳ等）は、放熱板を封止材で一部又は全部モールドする製品（フルモールド型、ＦＭ型）が大半を占めている。これらＦＭ型Ｐ−ＩＣ、ＦＭ型Ｐ−ＴＲＳ等のパッケージ構造はパッケージ上面（マーク表面）、下面（マーク裏面）でモールドレジンの厚みが異なっている。
そのため、それらを封止する際、即ちトランスファー成形時に成形品（モールド製品）にウエルドマークが発生し、外観不良及び特性不良（耐電圧不良他）を起こす等問題がある。ウエルドマークとは、金型キャビティー内をモールドレジンで充填する際に、モールドレジンが半導体素子やリードフレーム等のインサートの上下に分かれて流動することによる、上側レジン、下側レジンの交わる箇所に生ずる一種のボイドをいう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フルモールド型パワートランジスタ（ＦＭ−ＰＴＲＳ）のようなパッケージ上下面（表裏面）のレジン厚が異なるフルモールド型パッケージにおいて、前記したウエルドマークを発生しない半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び該樹脂組成物にて封止した半導体装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨は、エポキシ樹脂と硬化剤と無機充填材を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、無機充填材が結晶性シリカであって、かつ、平均粒径１００μｍ以上のものが総無機充填材配合量の３０〜８０重量％含有することを特徴とした半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。
また、本発明は、上記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で封止してなる樹脂封止型半導体装置に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられるエポキシ樹脂は、１分子中にエポキシ基を２個以上有する化合物であれば特に制限はなく、例えば、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、ノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独又は２種以上併用して用いても良い。
本発明に用いられる硬化剤としては、特に制限はないが、１分子中に２個以上の水酸基を有するフェノール樹脂系硬化剤、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、アルキル変性ノボラック型樹脂等が挙げられる。これらは、単独又は２種以上併用して用いても良い。これらの硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂のエポキシ基数と硬化剤の水酸基数の比が０．６〜１．４、好ましくは、０．８〜１．２となるように配合する。
【０００６】
本発明に用いられる無機充填材は、高熱伝導性であるものが好ましいが、封止材の成形性、特に硬化性の面、金型摩耗の面及びコストの面等から結晶性シリカが最適である。また、充填材の形状は、球形もしくは鈍角であるものを用いることが好ましい。
本発明に用いられる無機充填材は、１〜１６μｍの粒度分布を有し平均粒径３．４〜４．５μｍである結晶性シリカが１０〜４０重量％であり、５〜１００μｍの粒度分布を有し平均粒径２８〜３８μｍである結晶性シリカが１０〜６０重量％であり、かつ９０〜１３０μｍの粒度分布を有し平均粒径が１００μｍ以上である結晶性シリカが３０〜８０重量％であることが好ましい。
更に、これらの無機充填材は、全エポキシ樹脂組成物中に６０〜９５重量％、好ましくは７０〜９０重量％配合される。本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて硬化促進剤が配合される。
【０００７】
硬化促進剤としは、エポキシ樹脂とフェノール性水酸基を有する化合物の硬化反応を促進するものであれば、特に制限なく使用できる。例えば、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、２−メチルイミダゾール、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニュウム・テトラフェニルボレード等が挙げられる。これらの硬化促進剤は、エポキシ樹脂に対し、好ましくは、０．５〜１２．０重量％配合される。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、その他の添加剤として、カーボンブラック等の着色剤、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸、エステル系ワックス等の離型剤、エポキシシラン、アミノシラン等のシラン系のカップリング剤、シリコーン、ゴム等の低応力添加剤等を適宜配合して用いることができる。また、酸化アンチモン赤燐等の化合物を配合して灘燃化を図ることもできる。
尚、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、その製造に際し、上述した成分の所定量を均一に混合し、予め７０〜９５℃に加熱してあるニーダー、ロール等で混練、冷却、粉砕する等の方法により得ることができる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例及びその比較例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【０００９】
実施例１〜３、比較例１〜３
表１に示す各種の素材を用い、性状（形状、粒度分布）の異なる無機充填材を用いたエポキシ樹脂組成物を作製した。封止材の作製は、まず素材を予備混合（ドライブレンド）した後、２軸ミキシングロール（ロール表面温度約７０〜８０℃）で１０分間混練し、冷却後粉砕機で微粒化した。
次に、得られた各封止材についてトランスファー成形機を用い、成形温度１８０℃、成形圧着力７０ｋｇｆ／ｃｍ² 、硬化時間９０秒の条件でスパイラルフローを測定した。また、島津製作所製高化式フローテスターにて１８０℃の溶融粘度を測定した。また、ＦＭ型Ｐ−ＴＲＳ金型を用い、１８０℃、７０ｋｇ／ｃｍ² 、９０秒の条件で実装ＦＭ型Ｐ−ＴＲＳを成形し、成形品の表面を目視で観察し、０．１ｍｍφ以上のウエルドマークの発生の有無を判定した。また、ＦＭ型Ｐ−ＴＲＳを封止し電気特性、耐熱性（ＰＣＴ、１０００ｈｒでの不良発生状況）を測定した。結果を併せて表１に示す。
【００１０】
【表１】

【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、ＦＭ型Ｐ−ＴＲＳのようなパッケージ上、下面のレジン厚さが異なるフルモールド型パッケージにおいてもウエルドマークの発生のない半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止型半導体装置を提供することが可能である。

Claims

エポキシ樹脂と硬化剤と無機充填材を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、無機充填剤材が結晶性シリカであって、かつ、１〜１６μｍの粒度分布を有し平均粒径３．４〜４．５μｍである結晶性シリカが１０〜４０重量％であり、５〜１００μｍの粒度分布を有し平均粒径２８〜３８μｍである結晶性シリカが１０〜６０重量％であり、かつ９０〜１３０μｍの粒度分布を有し平均粒径が１００μｍ以上である結晶性シリカが３０〜８０重量％である、半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
請求項１に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で樹脂封止してなる樹脂封止型半導体装置。