JP4894387B2 - 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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Description
エリア実装型半導体パッケージは、従来のクワッド・フラット・パッケージ(以下、「QFP」ともいう。)、スモール・アウトライン・パッケージ(以下、「SOP」ともいう。)に代表される表面実装パッケージでは限界に近づいている多ピン化・高速化への要求に対応するために開発されたものであり、その代表例としては、ボール・グリッド・アレイ(以下、「BGA」ともいう。)、あるいは更に小型化を追求したチップ・サイズ・パッケージ(以下、「CSP」ともいう。)が挙げられる。エリア実装型半導体パッケージの構造としては、ビスマレイミド・トリアジン樹脂(以下、「BT樹脂」ともいう。)/銅箔回路基板に代表される硬質回路基板、あるいはポリイミド樹脂フィルム/銅箔回路基板に代表されるフレキシブル回路基板の片面上に半導体素子を搭載し、その素子搭載面、即ち基板の片面のみが半導体封止用樹脂組成物(以下、「封止材」、「封止樹脂」ともいう。)等で成形・封止されている。また基板の素子搭載面の反対面には、半田ボールのような突起電極を格子状に並列して形成し、パッケージを表面実装する回路基板との接合を行う特徴を有している。更に、素子を搭載する基板としては、上記有機回路基板以外にもリードフレーム等の金属基板を用いる構造も考案されている。
一般に、BT樹脂やポリイミド樹脂の硬化物は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形温度である170℃近辺よりも高いガラス転移温度(以下、「Tg」ともいう。)を有する。このため、BT樹脂やポリイミド樹脂を含む有機基板は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形温度から室温までの冷却過程では、有機基板のTg以下での線膨張係数(以下、「α1」ともいう。)の領域のみで熱収縮する。従って、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物もTgが高く、且つα1が上記有機基板と同じであれば、成形工程後にパッケージにかかる熱履歴において樹脂組成物の硬化物が基板と同様に膨張、収縮するために、反り変動量はほぼゼロになると考えられる。このような考え方に基づき、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂とトリフェノールメタン型フェノール樹脂との組合せによりTgを高くする手法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また溶融粘度の低い樹脂を用いて無機充填剤の配合量を高めることにより、α1を基板に近づける手法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。更に、剛直な分子構造を持つナフタレン環骨格を有する樹脂を使用することにより、線膨張係数を低下させる方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
本発明者らは、その要因として樹脂組成物の反応性、すなわち添加する硬化促進剤が重要であることを突き止めた。これは、特許文献4、5に記載された公知の硬化促進剤では、反応が比較的低温から徐々に開始するため、半導体素子の封止の際、流動性が損なわれる場合があり、特に該樹脂系においてはその影響が高いからである。従ってこの課題を解決するためには、硬化促進剤としてより潜在性の高いものが望まれていた。このような背景を鑑み、本発明者は詳細に検討を行い最適な樹脂組成物と硬化促進剤の組合せを見出し、本発明を完成させるに至ったものである。
[1]基板の片面に半導体素子が搭載され、該半導体素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみの封止に用いられるものであるエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、 下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂(a1)を含むエポキシ樹脂(A)と、
下記一般式(2)で表される化合物(b1)を含むフェノール樹脂系硬化剤(B)と、
無機充填剤(C)と、
硬化促進剤(D)と、を含み、
前記硬化促進剤(D)がエポキシ樹脂の硬化反応を促進し得るカチオン部と、前記硬化反応を促進するカチオン部の触媒活性を抑制するシリケートアニオン部とを有する硬化促進剤(d1)を含むことを特徴とするエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
である。
以下、各成分について詳細に説明する。
半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物としての耐湿信頼性を考慮すると、イオン性不純物であるNaイオンやClイオンが極力少ない方が好ましく、硬化性の点からエポキシ当量としては100g/eq以上、500g/eq以下が好ましい。
実施例1
硬化促進剤1:下記式(6)で表される化合物
0.4重量部
カップリング剤2:γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン 0.1重量部
カルナバワックス 0.2重量部
カーボンブラック 0.2重量部
をミキサーにて常温混合した後、表面温度が95℃と25℃の2本ロールを用いて溶融混練し、冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物の特性を以下の方法で評価した。評価結果を表1に示す。
表1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4:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、YL−6810、軟化点45℃、エポキシ当量175)
フェノール樹脂系硬化剤4:フェノールノボラック樹脂(明和化成(株)製、PN−S、軟化点95〜102℃、水酸基当量105)
2 金線
3 封止用樹脂組成物の硬化体
4 ダイボンド材硬化体
5 レジスト
6 基板
7 半田ボール
Claims (3)
- 基板の片面に半導体素子が搭載され、該半導体素子が搭載された基板面側の実質的に片面のみの封止に用いられるものであるエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂(a1)を含むエポキシ樹脂(A)と、
下記一般式(2)で表される化合物(b1)を含むフェノール樹脂系硬化剤(B)と、
無機充填剤(C)と、
硬化促進剤(D)と、を含み、
前記硬化促進剤(D)がエポキシ樹脂の硬化反応を促進し得るカチオン部と、前記硬化反応を促進するカチオン部の触媒活性を抑制するシリケートアニオン部とを有する硬化促進剤(d1)を含むことを特徴とするエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1記載のエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、前記硬化促進剤(d1)が下記一般式(3)で表される化合物(d11)であることを特徴とするエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1又は請求項2記載のエリア実装型半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とするエリア実装型半導体装置。
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