JP4765294B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
近年、半導体装置の適用範囲は拡大の一途をたどり、車載用途など高温環境下での使用が珍しくなくなってきており、半導体装置に対する高温環境下での信頼性の要求が急速に高まってきている。
更に、近年の環境問題に対して、半導体装置の実装に用いる半田に含まれる鉛を無くす方向になってきており、それに伴い、半田リフロー処理の温度が上昇することが確実視されており、要求される耐半田リフロー性はより厳しくなると考えられる。この耐半田リフロー性の向上のために、半導体封止用エポキシ樹脂組成物は無機充填材を多量に配合することにより、これを用いて得られる半導体装置の低吸湿化、低熱膨張化、高強度化を図ってきている。このためエポキシ樹脂としては成型時に低粘度で高流動を維持するために、結晶性エポキシ樹脂などの溶融粘度の低い樹脂を使用して、無機充填材の配合量の増加に伴うエポキシ樹脂組成物の成形時の流動性の低下を防止する手法(例えば、特許文献2参照。)などが一般的にとられている。しかしながら、結晶性エポキシ樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物はガラス転移温度が低いため、高温環境下での信頼性が低下する傾向にあり、これを向上させる必要があった。また結晶性エポキシ樹脂は低粘度であるがために硬化性が低く、成形時の離型性を向上して生産性を上げるためには、エポキシ樹脂の硬化阻害を起こすような難燃剤の使用は難しいという問題があった。即ち、ハロゲン系難燃剤、アンチモン化合物を使用しないで難燃性を維持し、成形性、耐半田リフロー性、高温環境下での信頼性に優れたエポキシ樹脂組成物が求められている。
[1] (A)一般式(1)で示されるエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂、(B)一般式(2)で示されるフェノール樹脂を含むフェノール樹脂、(C)硬化促進剤、(D)一般式(4)で示される化合物、(E)(D)成分を除く無機充填材、並びに(F)酸化防止剤を必須成分として含有し、かつ全樹脂組成物中に含有される臭素原子、アンチモン原子、ビスマス原子がいずれも0.01重量%未満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あって、一般式(4)で示される化合物の配合量が、全エポキシ樹脂組成物中に0.01〜1重量%であり、(F)酸化防止剤がヒドロキノン、カテコール、又はピロガロールであり、(F)酸化防止剤の配合量が、全エポキシ樹脂組成物中に0.005〜3重量%である半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
以下、各成分について説明する。
一般式(1)中のnは平均値で、1〜5の正数、好ましくは1〜3の正数である。nが下限値を下回るとエポキシ樹脂組成物の硬化性が低下する可能性があるので好ましくない。nが上限値を越えると樹脂粘度が高くなり、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、より一層の低吸湿化、低そり化のための無機充填材の高充填化が不可能となる可能性があるので好ましくない。一般式(1)で表されるエポキシ樹脂(A)としては、例えばフェノールビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂などが挙げられるが、式(1)の構造であれば特に限定するものではない。
併用する場合、一般式(1)で表されるエポキシ樹脂の全エポキシ樹脂に対する配合比率としては、30重量%以上が好ましく、50重量%以上がより好ましく、70重量%以上が特に好ましい。
一般式(2)中のnは平均値で、1〜5の正数、好ましくは1〜3の正数である。nが下限値を下回るとエポキシ樹脂組成物の硬化性が低下する可能性がある。nが上限値を越えると、樹脂粘度が高くなり、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、より一層の低吸湿化のための無機充填材の高充填化が不可能となるので好ましくない。一般式(2)で示されるフェノール樹脂は、1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。一般式(2)で示されるフェノール樹脂としては、例えばフェノールビフェニルアラルキル樹脂などが挙げられるが、式(2)の構造であれば特に限定するものではない。
併用する場合、一般式(2)で表されるフェノール樹脂の全フェノール樹脂に対する配合比率としては、30重量%以上が好ましく、50重量%以上がより好ましく、70重量%以上が特に好ましい。
MgaAlb(OH)2a+3b−2c(CO3)c (3)
(式中、0<b/a≦1、0≦c/b<1.5)
MgxAlyOx+1.5y (4)
(式中、0<Y/X≦1)
また、一般式(4)で示される化合物は、若干の難燃性を付与する効果もある。これらの難燃剤としての効果は、従来の難燃剤として使用される水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウム等には及ばないが、難燃機構は水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウム等と同様で、燃焼時に燃焼反応を阻害するものである。
一般式(4)で示される化合物は、流動性、充填性を考慮すると、最大粒径としては75μm以下が好ましく、平均粒径は0.5〜25μmが好ましい。粒度分布の広いものが、成形時のエポキシ樹脂組成物の溶融粘度を低減するために有効である。
また、一般式(4)で示される化合物の配合量としては、全エポキシ樹脂組成物中に0.01〜1重量%が好ましい。下限値を下回ると、イオン捕捉効果が小さいので耐湿信頼性や高温保管性を向上する効果が低い。上限値を越えるとエポキシ樹脂組成物の硬化性が低下し、また、半導体素子を搭載する基板との密着力の低下、更には、一般式(4)で示される化合物ではエポキシ樹脂組成物の吸湿率が大きくなり耐半田リフロー性が低下する可能性がある。
実施例1
Mg0.7Al0.3O1.15(平均粒径3μm、最大粒径10μm、以下、H1という。) 0.10重量部
球状溶融シリカ(平均粒径30μm) 87.00重量部
ヒドロキノン 0.05重量部
γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン 0.30重量部
カルナバワックス 0.30重量部
カーボンブラック 0.20重量部
をミキサーにて常温混合し、80〜100℃の加熱ロールで溶融混練し、冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。
スパイラルフロー:EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー測定用の金型を用いて、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒で測定した。単位はcm。
表1、表2、表3の配合に従い、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を製造し、実施例1と同様にして評価した。評価結果を表1、表2、表3に示す。実施例1以外で用いた成分について、以下に示す。
エポキシ樹脂2: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196)
エポキシ樹脂3:ビフェニル型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、YX−4000、融点105℃、エポキシ当量195)
フェノール樹脂2:フェノールノボラック樹脂(軟化点81℃、水酸基当量105)
ピロガロール
カテコール
臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂:(軟化点62℃、エポキシ当量365、臭素原子含有率48重量%)
三酸化二アンチモン
三酸化二ビスマス
Claims (2)
- (A)一般式(1)で示されるエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂、(B)一般式(2)で示されるフェノール樹脂を含むフェノール樹脂、(C)硬化促進剤、(D)一般式(4)で示される化合物、(E)(D)成分を除く無機充填材、並びに(F)酸化防止剤を必須成分として含有し、かつ全樹脂組成物中に含有される臭素原子、アンチモン原子、ビスマス原子がいずれも0.01重量%未満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あって、一般式(4)で示される化合物の配合量が、全エポキシ樹脂組成物中に0.01〜1重量%であり、(F)酸化防止剤がヒドロキノン、カテコール、又はピロガロールであり、(F)酸化防止剤の配合量が、全エポキシ樹脂組成物中に0.005〜3重量%である半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
MgxAlyOx+1.5y (4)
(式中、0<Y/X≦1) - 半導体素子と外部端子とがアルミパッド及び金ワイヤを介して接合され、少なくとも前記半導体素子、アルミパッド、及び金ワイヤを、請求項1に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止してなる半導体装置。
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