JP4930145B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4930145B2
JP4930145B2 JP2007086065A JP2007086065A JP4930145B2 JP 4930145 B2 JP4930145 B2 JP 4930145B2 JP 2007086065 A JP2007086065 A JP 2007086065A JP 2007086065 A JP2007086065 A JP 2007086065A JP 4930145 B2 JP4930145 B2 JP 4930145B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epoxy resin
organopolysiloxane
group
resin composition
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007086065A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008239905A (ja
Inventor
恭宏 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority to JP2007086065A priority Critical patent/JP4930145B2/ja
Publication of JP2008239905A publication Critical patent/JP2008239905A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4930145B2 publication Critical patent/JP4930145B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301Thyristor

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いた半導体装置に関するものである。
近年、電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場動向において、半導体の高集積化が年々進み、また半導体パッケージの表面実装化が促進されてきている。更に地球環境へ配慮した企業活動が重要視され、有害物質である鉛を特定用途以外で全廃することが求められている。しかしながら、鉛フリー半田の融点は従来の鉛/スズ半田に比べて高いため、赤外線リフロー、半田浸漬等の半田実装時の温度も従来の220〜240℃から、240℃〜260℃へと高くなる。このような実装温度の上昇により、実装時に樹脂部にクラックが入り易くなり、信頼性を保証することが困難になってきているという問題が生じている。更にリードフレームについても、外装半田メッキも脱鉛する必要があるとの観点から、外装半田メッキの代わりに事前にニッケル・パラジウムメッキを施したリードフレームの適用が進められている。このニッケル・パラジウムメッキは一般的な封止材料との密着性が低く、実装時に界面において剥離が生じ易く、樹脂部にクラックも入り易い。
このような課題に対し、半田耐熱性の向上に対して低吸水性のエポキシ樹脂や硬化剤を適用することにより(例えば、特許文献1、2、3参照。)、実装温度の上昇に対して対応が取れるようになってきた。その半面、このような低吸水・低弾性率を示すエポキシ樹脂組成物は架橋密度が低く、硬化直後の成形物は軟らかく、連続生産では金型への樹脂トラレ等の成形性での不具合が生じ、生産性を低下させる問題があった。
また、連続成形性向上への取り組みとしては、離型効果の高い離型剤の適用が提案されている(例えば、特許文献4参照。)が、離型効果の高い離型剤は必然的に樹脂硬化物の表面に浮き出しやすく、連続生産すると樹脂硬化物の外観を著しく汚してしまう欠点があった。樹脂硬化物の外観に優れるエポキシ樹脂組成物として特定の構造を有するシリコーン化合物を添加する手法等が提案されている(例えば、特許文献5、6参照。)が、離型性は不十分で連続成形においてエアベント部分で樹脂が付着してエアベントを塞ぐことにより、未充填等の成形不具合を生じさせる等、連続成形性の低下を引き起こす問題があった。以上より、半田耐熱性、離型性、連続成形性、樹脂硬化物の外観、金型汚れ全ての課題に対応した半導体封止用エポキシ樹脂組成物が求められている。
特開平9−3161号公報 特開平9−235353号公報 特開平11−140277号公報 特開2002−80695号公報 特開2002−97344号公報 特開2001−310930号公報
本発明は、流動性、離型性、連続成形性のバランスに優れたエポキシ樹脂組成物及びそれを用いた耐半田性に優れた半導体装置を提供することにある。
本発明は、
[1] (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂系硬化剤、(C)ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)、及び/又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)とエポキシ樹脂との反応生成物(c2)、並びに(D)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)とエポキシ樹脂との反応生成物(d2)を含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
前記ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)が下記式(5)又は式(7)から選ばれるものであり、前記カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)が下記式(6)又は式(8)から選ばれるもの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。
Figure 0004930145
上記式(5)においてn5の平均値は18.0である。
Figure 0004930145
上記式(7)においてn7の平均値は18.0である。
Figure 0004930145
Figure 0004930145
式(8)においてn8の平均値は7.0である。

第[1]項に記載の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半導体装置、
である。
本発明に従うと、半導体素子を成形封止する時の離型性、連続成形性のバランスに優れ、かつ低吸湿、低応力性、及びプレプリーティングフレームとの密着性に優れた特性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができる。また、本発明に従うと、耐半田性及び半田処理後の信頼性に優れた半導体装置を高い生産性で得ることができる。
本発明は、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂系硬化剤、(C)ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)、及び/又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)とエポキシ樹脂との反応生成物(c2)、(D)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)とエポキシ樹脂との反応生成物(d2)を含むことにより、成形封止する時の離型性、連続成形性のバランスに優れ、かつ低応力性であり、耐半田性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られるものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明で用いられるエポキシ樹脂(A)は、分子中に2個以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有するナフトールアラルキル樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのエポキシ樹脂(A)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。これらの内で特に耐半田性が求められる場合、常温では結晶性の固体であるが、融点以上では極めて低粘度の液状となり、無機質充填材を高充填化できる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、スチルベン型エポキシ樹脂等が好ましい。その他のエポキシ樹脂も極力粘度の低いものを使用することが望ましい。また、耐半田性、可撓性、低吸湿化が求められる場合には、エポキシ基が結合した芳香環の間にエポキシ基を有さず、疎水性を示すフェニレン骨格やビフェニレン骨格等を有することで、低吸湿性や実装時の高温域において低弾性を示すフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂が好ましい。しかしながら、上記のような低粘度や可撓性を有するエポキシ樹脂を用いた場合には、樹脂硬化物の架橋密度が低くなるため、樹脂硬化物の金型からの離型性が低下するという問題点もあり、後述の(C)成分と(D)成分との併用により離型性を改善する必要がある場合もある。
本発明で用いられるエポキシ樹脂(A)全体の配合割合は、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中に、2重量%以上、12重量%以下であることが好ましく、4重量%以上、10重量%以下であることがより好ましい。エポキシ樹脂(A)全体の配合割合が上記範囲内であると、耐半田性の低下、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
本発明で用いられるフェノール樹脂系硬化剤(B)は、分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、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、トリフェノールメタン樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有するナフトールアラルキル樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのフェノール樹脂系硬化剤(B)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。これらの内で特に耐半田性が求められる場合、エポキシ樹脂と同様に、低粘度の樹脂が無機質充填材の高充填化できるという点で好ましく、更に可撓性、低吸湿性が求められる場合には、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格、ビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂の使用が好ましい。しかしながら、低粘度や可撓性を有するフェノール樹脂系硬化剤は、架橋密度が低くなるため離型性が低下するという問題点もあり、後述の(C)成分と(D)成分との併用により離型性を改善する必要がある場合もある。
本発明で用いられるフェノール樹脂系硬化剤(B)の配合割合は、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中に、2重量%以上、10重量%以下であることが好ましく、3重量%以上、8重量%以下であることがより好ましい。フェノール樹脂系硬化剤(B)全体の配合割合が上記範囲内であると、耐半田性の低下、流動性の低下等を引き起こす恐れが少ない。
本発明で用いられる全エポキシ樹脂(A)のエポキシ基数(EP)と全フェノール樹脂系硬化剤(B)のフェノール性水酸基数(OH)の当量比(EP/OH)としては、好ましくは0.5以上、2以下であり、特に好ましくは0.7以上、1.5以下である。上記範囲にすることで、耐湿性、硬化性等の低下を抑えることができる。
本発明では、(C)ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)、及び/又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)とエポキシ樹脂との反応生成物(c2)と、(D)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)とエポキシ樹脂との反応生成物(d2)と、を併用することが好ましい。これにより、エポキシ樹脂マトリックスと(D)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)とエポキシ樹脂との反応生成物(d2)とを適正な状態に相溶化させることができるため、これらを併用したエポキシ樹脂組成物は、その成形時において、樹脂硬化物表面の外観と離型性とを両立させることができ、連続成形性が良好になる。
一方、(D)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)とエポキシ樹脂との反応生成物(d2)を使用せずに、(C)ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)、及び/又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)とエポキシ樹脂との反応生成物(c2)のみを使用した場合では、離型性が不充分となり、連続成形性が低下する。また、(C)ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)、及び/又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)とエポキシ樹脂との反応生成物(c2)を使用せずに、(D)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)とエポキシ樹脂との反応生成物(d2)のみを使用した場合では、エポキシ樹脂マトリックス中における(D)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)とエポキシ樹脂との反応生成物(d2)の相溶化が不充分となり、樹脂硬化物表面の外観が悪化する。
本発明で用いられるポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)は、ポリカプロラクトンとオルガノポリシロキサンを混合し、白金触媒下50〜100℃で反応させることで得られる。ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)としては、特に限定するものではないが、下記一般式(1)で表されるオルガノポリシロキサンが好ましい。
Figure 0004930145
(ただし、上記一般式(1)において、R1は水素、メチル基、フェニル基及びR2から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも1つ以上がR2で表されるポリカプロラクトン基を有する有機基である。n1の平均値は1以上、50以下の正数である。上記R2において、aの平均値は1以上、20以下の正数であり、R3は炭素数1〜30の有機基である。)
一般式(1)において、R1は水素、メチル基、フェニル基及びR2から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも1つ以上がR2で表されるポリカプロラクトン基を有する有機基である。R2において、aの平均値は1以上、20以下の正数であり、R3は炭素数1〜30の有機基である。ポリカプロラクトン基を有する有機基の炭素数が上記範囲内であると、エポキシ樹脂マトリックスとの相溶性が適正な状態となり、樹脂硬化物表面の外観悪化を抑えることができる。また、一般式(1)において、n1の平均値は1以上、50以下の正数である。n1の平均値が上記範囲内であると、オルガノポリシロキサン自体の粘度が適正な範囲となるため、流動性の悪化を引き起こす恐れが少ない。
(C)ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)、及び/又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)とエポキシ樹脂との反応生成物(c2)を使用すると、流動性の低下を引き起こさず、(D)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)とエポキシ樹脂との反応生成物(d2)との相溶性が特に悪いエポキシ樹脂マトリックスを用いた場合においても、樹脂硬化物表面の外観を良好にすることができる。
ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)とエポキシ樹脂との反応生成物(c2)の製法については、特に限定するものではないが、例えば、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)をエポキシ樹脂と硬化促進剤により溶融・反応させることで得ることができる。ここで言う硬化促進剤とは、オルガノポリシロキサン(c1)のポリカプロラクトン基とエポキシ化合物のエポキシ基との硬化反応を促進させるものであればよく、後述するエポキシ樹脂(A)のエポキシ基とフェノール樹脂系硬化剤(B)のフェノール性水酸基との硬化反応を促進させる硬化促進剤と同じものを用いることができる。また、ここで言うエポキシ化合物とは、1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、前述したエポキシ樹脂(A)と同じものを用いることができる。ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)とエポキシ樹脂との反応生成物(c2)を使用すると、更に、連続成形後の型汚れが発生し難く、連続成形性が極めて良好になる。
(C)ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)、及び/又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)とエポキシ樹脂との反応生成物(c2)の配合量は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)での配合量として、全エポキシ樹脂組成物中0.01重量%以上、3重量%以下であることが好ましく、0.05重量%以上、1重量%以下であることがより好ましい。配合量が上記範囲内であると、(D)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)とエポキシ樹脂との反応生成物(d2)による樹脂硬化物表面の外観汚れを抑えることができる。また、配合量が上記範囲内であると、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)自体による樹脂硬化物表面の外観悪化を抑えることができる。
本発明で用いられるカルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)は、1分子中に1個以上のカルボキシル基を有するオルガノポリシロキサンである。本発明で用いられるカルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)としては、特に限定するものではないが、下記一般式(2)で示されるオルガノポリシロキサンが望ましい。
Figure 0004930145
(ただし、上記一般式(2)において、R4は少なくとも1つ以上がカルボキシル基を有する炭素数1〜40の有機基であり、残余の基は水素、フェニル基及びメチル基から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。n2の平均値は1以上、50以下の正数である。)
一般式(2)の式中のR4は有機基であり、全有機基の内、少なくとも1個以上がカルボキシル基を有する炭素数1〜40の有機基であり、残余の有機基は水素、フェニル基、及びメチル基から選ばれる基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。カルボキシル基を有する有機基の炭素数を上記範囲にすることで、樹脂との相溶性が低下することによる樹脂硬化物の外観の悪化を抑えることができる。また、一般式(2)中のn2は平均値で、1〜50の整数である。n2の値を上記範囲にすることで、オイル単体の粘度が高くなることによる流動性の低下を抑えることができる。一般式(2)で示されるオルガノポリシロキサンを使用すると、流動性の低下を引き起こさず、樹脂硬化物の外観が特に良好になる。更に、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサンの全量又は一部をエポキシ樹脂と硬化促進剤により予め溶融・反応させた反応生成物(d2)を用いることで、連続成形後の型汚れがより発生し難く、連続成形性が極めて良好になる。ここで言う硬化促進剤とは、オルガノポリシロキサン中のカルボキシル基とエポキシ樹脂中のエポキシ基との硬化反応を促進させるものであればよく、前述したエポキシ基とフェノール性水酸基との硬化反応を促進させる硬化促進剤と同じものを用いることができる。尚、一般式(2)で示されるオルガノポリシロキサンのカルボキシル基を有する有機基の炭素数とは、有機基中の炭化水素基とカルボキシル基の炭素数を合計したものを指す。
本発明で用いられる(D)成分の配合量は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)での配合量として、全エポキシ樹脂組成物中0.01重量%以上、3重量%以下が好ましく、0.03重量%以上、1重量%以下であることがより好ましい。配合量を上記範囲にすることで、離型剤や過剰のオルガノポリシロキサンによる樹脂硬化物の外観汚れを抑え、良好な連続成形性を得ることができる。
また、本発明においては、(C)ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)、及び/又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)とエポキシ樹脂との反応生成物(c2)と、(D)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)とエポキシ樹脂との反応生成物(d2)とを併用する効果を損なわない範囲で、更に他のオルガノポリシロキサンを併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、(A)〜(D)成分以外の主要成分として、硬化促進剤(E)及び無機質充填材(F)を用いることができる。
本発明で用いることができる硬化促進剤(E)としては、エポキシ樹脂(A)中のエポキシ基とフェノール樹脂系硬化剤(B)中のフェノール性水酸基との硬化反応の触媒となり得るものを指し、例えばトリブチルアミン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等のアミン系化合物;トリ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塩等の有機リン系化合物;2−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。またこれらの硬化促進剤(E)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。
本発明で用いることができる硬化促進剤(E)の配合量は、特に限定されないが、エポキシ樹脂組成物全体の0.1重量%以上、1重量%以下が好ましい。配合量が上記範囲内であると、流動性を損なうことなく、良好な硬化性を得ることができる。
本発明で用いることができる無機質充填材(F)としては、一般に半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。これらの無機質充填材(F)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。無機質充填材(F)の配合量を特に多くする場合は、溶融シリカを用いるのが一般的である。溶融シリカは破砕状、球状のいずれでも使用可能であるが、溶融シリカの配合量を高め、かつエポキシ樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑えるためには、球状のものを主に用いる方が好ましい。更に球状シリカの配合量を高めるためには、球状シリカの粒度分布がより広くなるように調整することが望ましい。
本発明で用いることができる無機質充填材(F)の含有量は、特に限定されないが、エポキシ樹脂組成物全体の75重量%以上、94重量%以下が好ましく、特に78重量%以上、92重量%以下が好ましい。含有量が上記範囲内であると、耐半田性の低下や流動性の低下を引き起こす可能性が低い。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、(A)〜(F)成分以外に、更に必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、リン化合物、金属水酸化物等の難燃剤;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤;カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤;カルナバワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩類若しくはパラフィン等の離型剤;酸化ビスマス水和物等の酸化防止剤等の各種添加剤を適宜配合してもよい。更に、必要に応じて無機質充填材をカップリング剤やエポキシ樹脂もしくはフェノール樹脂で予め表面処理して用いてもよく、表面処理の方法としては、溶媒を用いて混合した後に溶媒を除去する方法や、直接無機質充填材に添加し、混合機を用いて処理する方法等がある。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、(A)〜(D)成分及びその他の添加剤等を、ミキサー等を用いて混合したもの、更にその後、加熱ニーダ、熱ロール、押し出し機等の混練機を用いて加熱混練し、続いて冷却、粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度や流動性等を調整したものを用いることができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の従来からの成形方法で硬化成形すればよい。
本発明で封止を行う半導体素子としては、特に限定されるものではなく、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子等が挙げられる。
本発明の半導体装置の形態としては、特に限定されないが、例えば、デュアル・インライン・パッケージ(DIP)、プラスチック・リード付きチップ・キャリヤ(PLCC)、クワッド・フラット・パッケージ(QFP)、スモール・アウトライン・パッケージ(SOP)、スモール・アウトライン・Jリード・パッケージ(SOJ)、薄型スモール・アウトライン・パッケージ(TSOP)、薄型クワッド・フラット・パッケージ(TQFP)、テープ・キャリア・パッケージ(TCP)、ボール・グリッド・アレイ(BGA)、チップ・サイズ・パッケージ(CSP)等が挙げられる。
上記トランスファーモールドなどの成形方法で封止された半導体装置は、そのまま、或いは80℃から200℃程度の温度で、10分から10時間程度の時間をかけて完全硬化させた後、電子機器等に搭載される。
図1は、本発明に係るエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。ダイパッド3上に、ダイボンド材硬化体2を介して半導体素子1が固定されている。半導体素子1の電極パッドとリードフレーム5との間は金線4によって接続されている。半導体素子1は、封止用樹脂組成物の硬化体6によって封止されている。
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。配合割合は重量部とする。
実施例1
エポキシ樹脂1:下記式(3)で表されるエポキシ樹脂(日本化薬(株)製、NC3000P。エポキシ当量274、軟化点58℃。下記式(3)において、n3の平均値3.8。) 8.00重量部

Figure 0004930145
フェノール樹脂系硬化剤1:下記式(4)で表されるエポキシ樹脂(明和化成(株)製、MEH−7851SS。水酸基当量203、軟化点107℃。下記式(4)において、n4の平均値は3.5。) 5.40重量部
Figure 0004930145
オルガノポリシロキサンC1:下記式(5)で表されるオルガノポリシロキサン(ポリカプロラクトンとオルガノポリシロキサンを混合し、白金触媒下80℃で反応させることで得た。下記式(5)においてn5の平均値は18.0。) 0.20重量部
Figure 0004930145
オルガノポリシロキサンD1:下記式(6)で表されるオルガノポリシロキサン(東レダウ(株)製、BY16−750) 0.20重量部
Figure 0004930145
1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(以下、DBUという)
0.20重量部
溶融球状シリカ(平均粒径21μm) 85.00重量部
カップリング剤(γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン) 0.40重量部
カーボンブラック 0.40重量部
カルナバワックス 0.20重量部
を混合し、熱ロールを用いて、95℃で8分間溶融混練して冷却後粉砕し、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を、以下の方法で評価した。結果を表1に示す。
評価方法
スパイラルフロー:低圧トランスファー成形機(コータキ精機株式会社製、KTS−15)を用いて、EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒の条件でエポキシ樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。単位はcm。判定基準は70cm未満を不合格、70cm以上を合格とした。
連続成形性:低圧トランスファー自動成形機(第一精巧製、GP−ELF)を用いて、金型温度175℃、注入圧力9.8MPa、硬化時間70秒の条件で、エポキシ樹脂組成物によりシリコンチップ等を封止して80ピン・クワッド・フラット・パッケージ(80pQFP;Cu製リードフレーム、パッケージ外寸:14mm×20mm×2mm厚、パッドサイズ:6.5mm×6.5mm、チップサイズ6.0mm×6.0mm×0.35mm厚)を得る成形を、連続で700ショットまで行なった。判定基準は未充填等全く問題なく700ショットまで連続成形できたものを◎、未充填等全く問題なく500ショットまで連続成形できたものを○、それ以外を×とした。
パッケージ外観及び金型汚れ性:上記連続成形性の評価において、300、500及び700ショット成形後のパッケージ表面及び金型表面について、目視で汚れを評価した。パッケージ外観判断及び金型汚れ基準は、700ショットまで汚れていないものを◎で、500ショットまで汚れていないものを○で、300ショットまで汚れていないものを△で、汚れているものを×で表す。また、上記連続成形性において、300ショットまで連続成形できなかったものについては、連続成形を断念した時点でのパッケージ外観及び金型汚れ状況で判断し、汚れていないものを△で、汚れているものを×とした。
耐半田性:上記連続成形性の評価において成形したパッケージを、175℃、8時間加熱処理を行って後硬化し、次いで85℃、相対湿度60%で168時間加湿処理後、260℃の半田槽にパッケージを10秒間浸漬した。半田に浸漬させたパッケージ20個の半導体素子とエポキシ樹脂組成物の硬化物との界面の密着状態を、超音波探傷装置(日立建機ファインテック社製 mi−scope 10)により観察し、剥離発生率[(剥離発生パッケージ数)/(全パッケージ数)×100]を算出した。耐半田性の判断基準は、剥離が発生しなかったものは◎、剥離発生率が5%以上、10%未満のものは○、10%以上、20%未満のものは△、20%以上のものは×とした。
実施例2〜8、比較例1〜5
表1及び2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得て、実施例1と同様にして評価した。結果を表1及び2に示す。
実施例1以外で用いた原材料を以下に示す。
エポキシ樹脂2: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。エポキシ当量190g/eq、融点105℃。)
エポキシ樹脂3:オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、EOCN−1020 62。エポキシ当量200g/eq、軟化点62℃。)
フェノール樹脂系硬化剤2:パラキシリレン変性ノボラック型フェノール樹脂(三井化学(株)製、XLC−4L。水酸基当量168g/eq、軟化点62℃。)
オルガノポリシロキサンC2:下記式(7)で表されるオルガノポリシロキサン(ポリカプロラクトンとオルガノポリシロキサンを混合し、白金触媒下80℃で反応させることで得た。下記式(7)においてn7の平均値は18.0。)
Figure 0004930145
オルガノポリシロキサンD2:下記式(8)で表されるオルガノポリシロキサン(ウンデシレン酸とオルガノポリシロキサンを混合し、白金触媒下80℃で反応させることで得た。下記式(8)においてn8の平均値は7.0。)
Figure 0004930145
反応生成物A: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製、YL−6810、エポキシ当量170g/eq、融点47℃)66.1重量部を140℃で加温溶融し、オルガノポリシロキサンD1を33.1重量部及びトリフェニルホスフィン0.8重量部を添加して、30分間溶融混合して反応生成物Aを得た。
オルガノポリシロキサン1:下記式(9)で表されるオルガノポリシロキサン(東レダウコーニング製、L−45。下記式(9)においてn9の平均値は18.0。)
Figure 0004930145
Figure 0004930145
Figure 0004930145
実施例1〜8は、(C)ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)、及び/又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)とエポキシ樹脂との反応生成物(c2)、並びに(D)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)とエポキシ樹脂との反応生成物(d2)をともに含むものであり、(C)成分の配合量や種類を変えたもの、(D)成分の配合量や種類を変えたもの、或いは、樹脂の種類や無機質充填材の配合量を変えたものを含むものであるが、いずれにおいても、流動性(スパイラルフロー)、連続成形性、パッケージ外観、金型汚れ性、耐半田性の全てに亘ってバランスがとれた、良好な結果が得られた。
一方、比較例1は(D)成分を用いていないものであるが、離型性が不充分なため、連続成形性が低下する結果となった。
また、比較例2は(C)成分を用いていないものであるが、(D)成分の分散が不充分となり、パッケージ表面の外観が悪化し、金型キャビティが汚れる結果となった。
また、比較例3は(D)成分の代わりにポリカプロラクトン基及びカルボキシル基を有さないオルガノポリシロキサン1を用いたものであるが、充分な離型性が得られず、連続成形性が劣る結果となった。
また、比較例4は(C)成分の代わりに、ポリカプロラクトン基及びカルボキシル基を有さないオルガノポリシロキサン1を用いたものであるが、(D)成分の分散が不充分となり、パッケージ表面の外観が悪化し、金型キャビティが汚れる結果となった。
比較例5は、(C)成分、(D)成分をともに用いていないものであるが、離型性が不充分なため、連続成形性が劣る結果となった。
本発明に従うと、半導体装置実装時において優れた半田耐熱性を示すとともに、半導体素子の封止成形時における離型性、連続成形性、樹脂硬化物表面の外観、金型汚れ性等とのバランスに優れる封止用エポキシ樹脂組成物が得られるため、工業的な樹脂封止型半導体装置、特に表面実装用の樹脂封止型半導体装置の製造に好適に用いることができる。
本発明に係るエポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。
符号の説明
1 半導体素子
2 ダイボンド材硬化体
3 ダイパッド
4 金線
5 リードフレーム
6 半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体

Claims (2)

  1. (A)エポキシ樹脂、
    (B)フェノール樹脂系硬化剤、
    (C)ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)、及び/又は、ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)とエポキシ樹脂との反応生成物(c2)、
    並びに
    (D)カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)、及び/又は、カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)とエポキシ樹脂との反応生成物(d2)を含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
    前記ポリカプロラクトン基を有するオルガノポリシロキサン(c1)が下記式(5)又は式(7)から選ばれるものであり、前記カルボキシル基を有するオルガノポリシロキサン(d1)が下記式(6)又は式(8)から選ばれるもの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。
    Figure 0004930145
    上記式(5)においてn5の平均値は18.0である。
    Figure 0004930145
    上記式(7)においてn7の平均値は18.0である。
    Figure 0004930145
    Figure 0004930145
    式(8)においてn8の平均値は7.0である。
  2. 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半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置。
JP2007086065A 2007-03-28 2007-03-28 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 Expired - Fee Related JP4930145B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007086065A JP4930145B2 (ja) 2007-03-28 2007-03-28 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007086065A JP4930145B2 (ja) 2007-03-28 2007-03-28 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008239905A JP2008239905A (ja) 2008-10-09
JP4930145B2 true JP4930145B2 (ja) 2012-05-16

Family

ID=39911625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007086065A Expired - Fee Related JP4930145B2 (ja) 2007-03-28 2007-03-28 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4930145B2 (ja)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3334998B2 (ja) * 1994-03-30 2002-10-15 住友ベークライト株式会社 エポキシ樹脂組成物
JP2915793B2 (ja) * 1994-06-16 1999-07-05 信越化学工業株式会社 合成樹脂組成物
TWI398461B (zh) * 2004-03-16 2013-06-11 Sumitomo Bakelite Co 環氧樹脂組成物及半導體裝置
JP2005336361A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2007063402A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008239905A (ja) 2008-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5487540B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP5338028B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4946115B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2009144107A (ja) 封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4581793B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP5277609B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4952283B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4973146B2 (ja) エポキシ樹脂組成物、封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
JP4984596B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4682617B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP5526963B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4930145B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP5141124B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2008007692A (ja) 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
JP5029133B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP5326975B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物、および半導体装置
JP2005281584A (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4586405B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2008195874A (ja) エポキシ樹脂組成物、及び半導体装置
JP5186936B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP5024073B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2008024757A (ja) 封止用エポキシ樹脂組成物、及び電子部品装置
JP5055778B2 (ja) エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置
JP2006124479A (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP5332900B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091016

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111026

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111101

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111124

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120117

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120130

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150224

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees