JP4844733B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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(A)一般式(1)100質量部中にm=0、n=0のものが35〜85質量部、m=1、n=1のものが1〜35質量部含有するナフタレン型エポキシ樹脂、
(B)1分子中に置換もしくは非置換のナフタレン環を少なくとも1個以上有するフェノール樹脂、
(C)BET比表面積が600〜1000m2/gで、かつDBP吸油量が350〜385ml/100gであるカーボンブラック、
(D)無機充填剤、
を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で封止された半導体装置が、レーザーマーク性に優れ、しかも良好な反り特性、耐リフロー性、耐湿信頼性に優れるものであることを見出し、本発明をなすに至ったものである。
(A)下記一般式(1)で示されるナフタレン型エポキシ樹脂:全エポキシ樹脂に対して50〜100質量%、
(B)1分子中にナフタレン環を少なくとも1個以上有するフェノール樹脂硬化剤:全フェノール樹脂に対して25〜100質量%であって、全エポキシ樹脂中に含まれるエポキシ基1モルに対して硬化剤中に含まれるフェノール性水酸基のモル比が0.5〜1.5となる量、
(C)BET比表面積が600〜1000m2/gで、かつDBP吸油量が350〜385ml/100gであるカーボンブラック:組成物全体に対し0.1〜1質量%、
(D)シリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化チタン、ガラス繊維及び三酸化アンチモンから選ばれる無機充填剤:(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して200〜1,100質量部
を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び該半導体封止用エポキシ樹脂の硬化物で封止された半導体装置を提供する。
[(A)エポキシ樹脂]
本発明で用いるエポキシ樹脂(A)は、上記一般式(1)のナフタレン型エポキシ樹脂を含有し、一般式(1)100質量部中にm=0、n=0のものが35〜85質量部、m=1、n=1のものが1〜35質量部含有することを必要とする。
本発明のエポキシ樹脂組成物の(B)成分のフェノール樹脂は、(A)成分のエポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、本発明においては1分子中に置換もしくは非置換のナフタレン環を少なくとも1個以上有するフェノール樹脂を使用する。好ましくは、下記一般式(2)で示されるフェノール樹脂である。
本発明に用いられる(C)カーボンブラックは、BET比表面積が600〜1000m2/g、好ましくは700〜900m2/gで、かつDBP吸油量が350〜385ml/100g、好ましくは360〜380ml/100gである。BET比表面積が600m2/g以下では、目的とする良好なレーザーマーキング性が得られない場合があるので好ましくなく、1000m2/g以上では、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下する場合があるので好ましくない。また、DBP吸油量が350ml/100g以下では、目的とする良好なレーザーマーキング性が得られない場合があるので好ましくなく、385ml/100g以上では、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下する場合があるので好ましくない。ここでBET比表面積はASTM D3037D法により測定され、DBP吸油量はJIS K6221A法により測定される。
本発明のエポキシ樹脂組成物中に配合される(D)成分の無機充填剤としては、通常エポキシ樹脂組成物に配合されるものを使用することができる。例えば溶融シリカ、結晶性シリカ等のシリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化チタン、ガラス繊維、三酸化アンチモン等が挙げられる。これら無機充填剤の平均粒径や形状及び無機充填剤の充填量は特に限定されないが、鉛フリーで耐半田クラック性及び難燃性を高めるためには、エポキシ樹脂組成物中に、成形性を損なわない範囲で可能な限り多量に充填させることが好ましい。
また、表面処理に用いるカップリング剤の配合量及び表面処理方法については、特に制限されるものではない。
また、本発明において、エポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応を促進させるため、(E)硬化促進剤を用いることが好ましい。この硬化促進剤は、硬化反応を促進させるものであれば特に制限はなく、例えばトリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、テトラフェニルホスフィン・テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィン−ベンゾキノン付加物などのリン系化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7などの第3級アミン化合物、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物等を使用することができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上記成分以外に、本発明の目的及び効果を発現できる範囲内において、更に必要に応じて各種の添加剤を配合することができる。例えば、カルナバワックス、高級脂肪酸、合成ワックス等のワックス類、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、有機合成ゴム、シリコーン系等の低応力剤、ハロゲントラップ剤等の添加剤を添加配合することができる。
本発明の封止樹脂組成物を成型材料として調製する場合の一般的な方法としては、エポキシ樹脂、硬化剤、シリカ、その他の添加物を所定の組成比で配合し、これをミキサー等によって十分均一に混合した後、熱ロール、ニーダー、エクストルーダー等による溶融混合処理を行い、次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕して成形材料とすることができる。
表1に示す成分を熱2本ロールにて均一に溶融混合し、冷却、粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。使用した原材料を下記に示す。
上記式(1)におけるエポキシ樹脂において、m、nの値により下記構造のエポキシ樹脂(i)〜(iii)について、その配合比率により表1のようなエポキシ樹脂(イ)〜(ニ)、及び(ホ)ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(NC3000:日本化薬(株)製商品名)を使用した。Gは上記と同じ。
フェノール樹脂(ヘ):下記式で示されるフェノール樹脂
(チ)ケッチェンブラックEC(AKZO(株)製);BET比表面積800m2/g、DBP吸油量365ml/100g
(リ)#3230B(三菱化学(株)製);BET比表面積200m2/g、DBP吸油量140ml/100g
(ヌ)デンカブラック(デンカ(株)製);BET比表面積69m2/g、DBP吸油量160ml/100g
球状溶融シリカ((株)龍森製)
硬化促進剤:トリフェニルホスフィン(北興化学(株)製)
離型剤:カルナバワックス(日興ファインプロダクツ(株)製)
シランカップリング剤:KBM−403、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製)
EMMI規格に準じた金型を使用して、175℃、6.9N/mm2、成形時間120秒の条件で測定した。
高化式フローテスターを用い、10kgfの加圧下、直径1mmのノズルを用い、温度175℃で粘度を測定した。
EMMI規格に準じた金型を使用して、175℃、6.9N/mm2、成形時間120秒の条件で測定した。
175℃、6.9N/mm2、成形時間2分の条件で直径50×3mmの円盤を成形し、180℃で4時間ポストキュアしたものを85℃/85%RHの恒温恒湿器に168時間放置し、吸水率を測定した。
0.40mm厚のBT樹脂基板を用いパッケージサイズが32x32mmで厚みが1.2mm、10x10x0.3mmのシリコンチップを搭載し175℃、6.9N/mm2、キュア時間2分のトランスファー条件で成型し、その後175℃で5時間、ポストキュアを行ったものをレ−ザ−三次元測定機を用いてパッケージの対角線方向に高さの変位を測定し、変位差の最も大きい値を反り量とした。
パッケージ反り量測定で用いたパッケージを、85℃/60%RHの恒温恒湿器に168時間放置して吸湿させた後、IRリフロー装置を用い下記図1のIRリフロー条件を3回通した後に、超音波探査装置を用いて内部クラックの発生状況と剥離発生状況を観察した。
14×20×2.7mmの大きさの100pinQFPを使用して、パッケージ表面をYAGレーザーマーキング装置で、レーザー波長1064nm、レーザーパワー5Jの条件で印字し、目視でマーキング性を確認した。
Claims (5)
- (A)下記一般式(1)で示されるナフタレン型エポキシ樹脂:全エポキシ樹脂に対して50〜100質量%、
(B)1分子中にナフタレン環を少なくとも1個以上有するフェノール樹脂硬化剤:全フェノール樹脂に対して25〜100質量%であって、全エポキシ樹脂中に含まれるエポキシ基1モルに対して硬化剤中に含まれるフェノール性水酸基のモル比が0.5〜1.5となる量、
(C)BET比表面積が600〜1000m2/gで、かつDBP吸油量が350〜385ml/100gであるカーボンブラック:組成物全体に対し0.1〜1質量%、
(D)シリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化チタン、ガラス繊維及び三酸化アンチモンから選ばれる無機充填剤:(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して200〜1,100質量部
を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 - (A)成分のナフタレン型エポキシ樹脂の一般式(1)において、G(グリシジル基含有有機基)がグリシジル基である請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- (E)成分として、硬化促進剤を(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して0.1〜3質量部配合することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物で封止された半導体装置。
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