JP4567641B2 - 半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体素子 - Google Patents
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Description
れた半導体封止材用エポキシ樹脂組成物、ならびにそれを用いた半導体素子に関する。
いう問題があった。これと同様にBOC(Board On Chip)及びMCP(Multi Chip Package)のよ
うな新たに登場したパッケージにおいても、上下構造の非対称性によって曲り特性の改善が求められている。特に、BOC及びMCPパッケージのような新規パッケージにおいては、封止材が占める部分の厚さが約100ミクロンまで薄くなることがあるが、これによりパッケージ封止時気孔が生じたり不完全成形となるなどの成形不良が頻繁に発生している。又、近年環境に対する関心が高くなるにつれ、半導体パッケージの実装などにおいて鉛を取り除いた熔接方法が適用されているが、半導体パッケージ分野で使用可能なほとんどの熔接は、従来の鉛を含む熔接に比べて融点が高いため、リフロー(Reflow)の温度が非常に高くなる。
シ樹脂組成物を提供することにある。
との混合物をグリシジルエーテル化させて生成される変性エポキシ樹脂0.5乃至15重量%
と、硬化剤として、下式(3)で示される多環芳香族硬化剤と、下式(4)で示される多官能性硬化剤との混合物2乃至10.5重量%と、無機充填剤として、溶融シリカ、合成シリカ或
いはこれらの混合物を80乃至93重量%と、を含むことを特徴とする半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物が提供される。
化剤と、前式(4)で示される多官能性硬化剤とが、20:80乃至60:40の重量比で混合されたことが好ましい。
あることが好ましい。
できる。また、パッケージの曲り特性及び耐リフロー性(reflow-resistant property)が
良好な半導体素子を提供することができる。
本発明の半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物は、1) エポキシ樹脂、2) 硬化剤及び3)無機充填剤を含んでなることを特徴とする。
ロキシビフェニルの混合物(以下、フェノール混合物という)をグリシジルエーテル化させて生成される多環芳香族変性エポキシ樹脂を用いる。
途中にビフェニルを含む構造をしているため、吸湿性、靭性、耐酸化性に優れており、又、耐クラック性にも優れている。本発明で適用された前記変性多環芳香族エポキシ樹脂は、架橋密度が低いことから高温での燃焼時、炭素層(char)を形成して難燃性を確保することとなる。本発明で適用された前記多環芳香族エポキシ樹脂の使用量は、全体樹脂組成物の中、0.5乃至15重量%が好ましい。
香族硬化剤と、下式(4)のような構造を有する多官能性硬化剤との混合物が用いられ、配合比は、20:80乃至60:40重量%が好ましい。多環芳香族硬化剤が20重量%未満の場合、難燃特性を確保することが困難となり、60重量%を越える場合は、ガラス転移温度(Tg)の低下が発生して曲り特性を確保することが困難となるという問題点がある。
混合物として、その平均粒子が8.7乃至14.9μmであり、粒子分布が3μm以下の累積重量比が15.4乃至23.4重量%を有し、24μm以下の累積重量比が66.9乃至84.3重量%を有し、53μm以上の大きさを有する粒子の重量比が0.3重量%以下で且つ、平均球形化度が0.85
以上のものが好ましい。53μm以上の粒子量が0.3重量%を越えたり、平均球形化度が0.85未満の場合には、狭いギャップを有する薄型パッケージの特性によって、成形時、気孔
が生じたり、不完全充填が生ずることがあるため、成形性に悪影響を及ぼす可能性がある。
チルイミダゾール、2-フェニルイミダゾールなどのイミダゾール類、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィンなどの有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレートなどのテトラフェニルボロン塩などがあり、このうち、1種又は2種以上を併用してもよく、使用量は、エポキシ樹脂組成物全体に対して0.1乃至0.3重量%が好ましい。
乃至1.5重量%を用いることができる。但し、シリコーンオイルを1.5重量%以上越えて用いる時には、表面汚染が発生しやすく、レジンブリードが長くなるという問題点があり、0.5重量%未満で用いる時には十分な低弾性率を得ることができないという問題点がある
。
、低圧トランスファー成形法が最も一般的に用いられる方法であるが、インジェクション(Injection)成形法やキャスティング(Casting)などの方法でも成形可能である。
以下、本発明を実施例に基づいて詳しく説明するが、本発明が実施例により限定されるものではない。
[実施例1乃至3]
本発明の半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物を製造するため、表1に示したように各
成分を坪量した後、ヘンセルミキサーを用いて、均一に混合して粉末状態の1次組成物を
製造し、ミキシング2-ロ−ルミルを用いて100℃で7分間溶融混練した後、冷却及び粉砕過程を経てエポキシ樹脂組成物を製造した。
性を評価した。信頼性試験のためにMPS(Multi Plunger System)成形器を用いて175℃で70秒間成形させた後、175℃で2時間後硬化させ、BOC型半導体素子を製作した。
信頼性試験は、熱衝撃試験でのパッケージクラックの発生程度及びPCT(Pressure Cooker Test)吸湿後の電気的特性の不良程度を示した。
1) スパイラルフロー(Spiral Flow)
EMMI規格を基準として、金型を製作し、成形温度175℃、成形圧力70Kgf/cm2で流動長さ
を評価した。
TMA(Thermomechanical Analyser)で評価した。
ASTM D696にて評価した。
硬化されたEMC試験片を、粉砕機により約#100乃至#400メッシュ(Mesh)の粒子大きさで粉
砕し、粉末化した試料2g±0.2mgを坪量して抽出容器に入れ、蒸溜水80CCを入れ、100℃のオーブン内で24時間抽出した後、抽出水の上澄み液を用いて電気伝導度を測定した。
UL94V-0規格に準して評価した。
封止用樹脂組成物を用いて、175℃で70秒間のトランスファー成形及び175℃で2時間後硬
化を行い、BOCパッケージ(48mm×2mm×1.1mm)を製作し、非接触式レーザー(laser)測定機にて測定した。
プレコンディション(Precondition)を行った後、熱衝撃試験器(Temperature Cycle Test)で1000サイクルの経過後、非破壊検査器であるSAT(Scanning Acoustic Tomograph)でクラック発生有無の評価及びPCT240時間放置した後、電気特性を評価した。
エポキシ樹脂組成物から製造したBOC型半導体素子を125℃で24時間乾燥させ、5サイクル
の熱衝撃試験を経てから、30℃、70%相対湿度の条件下で96時間放置させた後、255℃で10秒間IRリーフローを1回通過させることを2回繰り返すプレコンディションの条件下での
パッケージクラック発生有無を評価した。この段階でクラックが発生した場合、次の段階の1000サイクルの熱衝撃試験は行わなかった。
前記プレコンディションの条件を通過した半導体パッケージを、−65℃で10分、25℃で5
分、150℃で10分ずつ放置することを1サイクルとして1000サイクルを行った後、非破壊検査器のSATを用いて内部及び外部のクラックを評価した。
前記プレコンディションの条件を通過した半導体パッケージを、121℃、100%相対湿度の条件で240時間放置した後、電気特性を評価した。
[比較例1及び2]
下記表1に示したように、各成分を与えられた組成の通り坪量し、実施例1と同様な方法でエポキシ樹脂組成物を製造し、各物性及び信頼性の評価結果を表2に示した。
び信頼性の面において優れており、成形性の側面においても優れた特性を示していることを確認することができる。
Claims (6)
- エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含むエポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂として下式(1)で示されるノボラック構造のフェノール類化合物と下式(2)で示される4、4’―ジヒドロキシビフェニルの混合物をグリシジルエーテル化させて生成される変性エポキシ樹脂0.5乃至15重量%と、
硬化剤として、下式(3)で示される多環芳香族硬化剤と、下式(4)で示される多官能性硬化剤との混合物2乃至10.5重量%と、
無機充填剤として溶融シリカ、合成シリカ或いはこれらの混合物を80乃至93重量%であって、尚且つ、53μm以上の大きさを有する粒子の重量比が0.3重量%以下であり、平均球形化度が0.85以上である粒度分布を有するものと、を含むことを特徴とする半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物。
- 前式(3)で示される多環芳香族硬化剤と、前式(4)で示される多官能性硬化剤とが、20:80乃至60:40の重量比で混合されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物。
- ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、トリエチレンジアミン、ジメチルアミノエタノール、トリ(ジメチルアミノメチル)フェノール、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、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、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート、又はこれらのうち2つ以上の混合物からなるグループの中から選択される硬化促進剤を、エポキシ樹脂組成物全体に対して0.1乃至0.3重量%さらに含んでなることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物。
- 耐熱性に優れた変性シリコーンオイルを、エポキシ樹脂組成物全体に対して0.5乃至1.5重量%の量でさらに含んでなることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物。
- 前記変性シリコーンオイルは、エポキシの官能基を有するシリコーンオイル、アミン官能基を有するシリコーンオイル、カルボキシ官能基を有するシリコーンオイル又は、このうち2つ以上の混合物からなるグループから選択されたことを特徴とする請求項4に記載の半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1に記載の半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物を用いてなることを特徴とする半導体素子。
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