JP5491295B2 - Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物とそれを用いた半導体装置に関するものである。 The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and a semiconductor device using the same.
従来、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップの封止材としてセラミックや熱硬化性樹脂組成物が一般に用いられている。中でも、エポキシ樹脂組成物は経済性と性能のバランスの点で優れた封止材である。エポキシ樹脂組成物は、例えば、近年の電子機器の小型化、薄型化にともない主流になりつつある表面実装型パッケージの封止材として広く用いられている（特許文献１、２参照）。 Conventionally, ceramics and thermosetting resin compositions are generally used as sealing materials for semiconductor chips such as ICs and LSIs. Among these, the epoxy resin composition is an excellent sealing material in terms of the balance between economy and performance. Epoxy resin compositions are widely used as, for example, sealing materials for surface-mount packages that are becoming mainstream as electronic devices become smaller and thinner in recent years (see Patent Documents 1 and 2).
そして近年では、表面実装型パッケージの中でも、より実装密度の高いエリア実装タイプのＢＧＡが多くなりつつある。 In recent years, among surface mount packages, area mount type BGAs with higher mounting density are increasing.
ところが、これらのうち片面封止タイプのＢＧＡパッケージは、近年における金線の細線化によりワイヤースイープ（成形工程時の金線変形）が起こりやすくなっているという問題がある。 However, among these, the single-side sealed type BGA package has a problem that wire sweep (gold wire deformation during the molding process) is likely to occur due to thinning of gold wires in recent years.
このワイヤースイープを低減させるためには、封止材に用いる樹脂の高流動化が不可欠である。そして高流動化の実現には、無機充填材の配合量を少なく抑えること、および低粘度樹脂を用いることが必要である。 In order to reduce this wire sweep, it is essential to increase the fluidity of the resin used for the sealing material. In order to achieve high fluidity, it is necessary to suppress the blending amount of the inorganic filler and to use a low viscosity resin.
しかしながら、高流動化の実現のために無機充填材の配合量を少なく抑えるとともに低粘度樹脂を用いると、成形後において樹脂の収縮量が大きくなってしまう。そのため、片面封止タイプのＢＧＡパッケージでは反りが発生してしまい、リフロー時に問題となる。 However, if the amount of the inorganic filler is reduced to achieve high fluidization and a low-viscosity resin is used, the amount of shrinkage of the resin increases after molding. Therefore, warpage occurs in the single-side sealed type BGA package, which causes a problem during reflow.
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、樹脂を高流動化することができるとともに、パッケージの反りを低減することができる半導体封止用エポキシ樹脂組成物とそれを用いた半導体装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and it is possible to make the resin highly fluid and to reduce the warping of the package and to use the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation. It is an object to provide a semiconductor device.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を７０〜１００質量％含有するエポキシ樹脂、フェノール硬化剤、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して７０〜９０質量％の無機充填材、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して１〜３質量％のエポキシ変性シリコーンレジン、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して２〜４質量％のＮ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、および半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して０．５〜２質量％のステアリン酸ワックスを含有することを特徴とする。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is 70 to 90 mass with respect to the total amount of epoxy resin, phenol curing agent and epoxy resin composition for semiconductor encapsulation containing 70 to 100 mass% of bisphenol F type epoxy resin. % Inorganic filler, 1-3 mass% epoxy-modified silicone resin based on the total amount of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, and 2-4 mass% N based on the total amount of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation. -Phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane and 0.5 to 2% by mass of stearic acid wax based on the total amount of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.
本発明の半導体装置は、上記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体チップが封止されていることを特徴とする。 The semiconductor device of the present invention is characterized in that a semiconductor chip is sealed using the above-described epoxy resin composition for sealing a semiconductor.
本発明によれば、無機充填材の充填量を少なく抑え、低粘度樹脂を用いることで樹脂を高流動化することができるとともに、片面封止タイプのＢＧＡパッケージ等の半導体装置におけるパッケージの反りを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the filling amount of the inorganic filler and to make the resin highly fluid by using a low-viscosity resin, and to warp the package in a semiconductor device such as a single-side sealed type BGA package. Can be reduced.
以下に、本発明を詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上記のとおり、無機充填材の充填量を半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して７０〜９０質量％と比較的少ない量に抑えている。これにより、流動性を確保することができ、パッケージ成形時のワイヤースイープを低減させることができる。 As described above, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is such that the filling amount of the inorganic filler is suppressed to a relatively small amount of 70 to 90% by mass with respect to the total amount of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation. Yes. Thereby, fluidity | liquidity can be ensured and the wire sweep at the time of package shaping | molding can be reduced.
そして溶融時に低粘度のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を用いることで、流動性を確保することができ、パッケージ成形時のワイヤースイープを低減させることができる。 And by using a low-viscosity bisphenol F-type epoxy resin at the time of melting, fluidity can be ensured and wire sweep at the time of package molding can be reduced.
一方で、無機充填材の充填量を抑えるとともに溶融時に低粘度のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を用いた場合、成形による収縮率が大きくなり、片面封止タイプのＢＧＡ等では大きなパッケージの反りが発生してしまう。しかし、本発明ではエポキシ変性シリコーンレジンを用いることでパッケージの反り(リフロー時の反り変化量)を低減することができる。そして、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランおよびステアリン酸ワックスを用いることで、収縮率を調整し、常温時のパッケージの反りを最適にすることができる。 On the other hand, when a low viscosity bisphenol F type epoxy resin is used at the time of melting while suppressing the filling amount of the inorganic filler, the shrinkage rate by molding increases, and a single-side sealed type BGA or the like causes a large package warpage. End up. However, in the present invention, by using an epoxy-modified silicone resin, the warpage of the package (the amount of change in warpage during reflow) can be reduced. By using N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane and stearic acid wax, the shrinkage rate can be adjusted, and the warpage of the package at normal temperature can be optimized.
以下に、本発明の必須成分等について説明する。 The essential components of the present invention will be described below.
本発明に用いられるエポキシ樹脂は、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂をエポキシ樹脂の全量に対して７０〜１００質量％含有する。これにより、無機充填材を配合しても樹脂の流動性を確保し、ワイヤースイープが良好になる。ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の含有量が少な過ぎると、樹脂の高粘度化により流動性が十分に確保できない場合があり、ワイヤースイープ等の不具合や成形時の未充填が生じる場合がある。 The epoxy resin used for this invention contains 70-100 mass% of bisphenol F type epoxy resins with respect to the whole quantity of an epoxy resin. Thereby, even if it mix | blends an inorganic filler, the fluidity | liquidity of resin is ensured and a wire sweep becomes favorable. If the content of the bisphenol F-type epoxy resin is too small, fluidity may not be sufficiently ensured due to the increase in viscosity of the resin, and problems such as wire sweep and unfilling at the time of molding may occur.
本発明では、エポキシ樹脂として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂とともにそれ以外のエポキシ樹脂を用いることもできる。例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、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、ナフタレン型エポキシ樹脂等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。 In the present invention, as the epoxy resin, other epoxy resins can be used together with the bisphenol F type epoxy resin. For example, use biphenyl type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, stilbene type epoxy resin, triphenolmethane type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, naphthol type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, etc. Can do. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明に用いられるフェノール硬化剤は、フェノール性水酸基を有する多価フェノール化合物、多価ナフトール化合物等を用いることができる。多価フェノール化合物としては、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、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂等を用いることができる。多価ナフトール化合物としては、例えば、ナフトールアラルキル樹脂等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。 As the phenol curing agent used in the present invention, a polyhydric phenol compound having a phenolic hydroxyl group, a polyhydric naphthol compound, or the like can be used. As the polyhydric phenol compound, for example, phenol novolac resin, cresol novolac resin, phenol aralkyl resin, biphenyl aralkyl resin, and the like can be used. As the polyvalent naphthol compound, for example, naphthol aralkyl resin can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物におけるフェノール硬化剤の含有量は、特に限定されないが、例えば、フェノール硬化剤のフェノール性水酸基とエポキシ樹脂のエポキシ基との当量比（ＯＨ基当量／エポキシ基当量）が０．５〜１．５となる量であり、より好ましくは当量比が０．８〜１．２となる量である。当量比が小さ過ぎると硬化特性が低下する場合があり、当量比が大き過ぎると耐湿信頼性等が不十分になる場合がある。 The content of the phenol curing agent in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is not particularly limited. For example, the equivalent ratio of the phenolic hydroxyl group of the phenol curing agent to the epoxy group of the epoxy resin (OH group equivalent / epoxy Group equivalent) is 0.5 to 1.5, and more preferably the equivalent ratio is 0.8 to 1.2. If the equivalent ratio is too small, the curing characteristics may be deteriorated, and if the equivalent ratio is too large, the moisture resistance reliability may be insufficient.
本発明に用いられる無機充填材は、特に限定されないが、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素等を用いることができる。 The inorganic filler used in the present invention is not particularly limited. For example, fused silica, crystalline silica, alumina, silicon nitride, or the like can be used.
無機充填材の含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して７０〜９０質量％である。無機充填材の含有量が少な過ぎると、線膨張が大きくなるため収縮率が大きくなり、パッケージの反りが大きくなってしまう場合がある。無機充填材の含有量が多過ぎると、十分な流動性が確保されず、ワイヤースイープが大きくなってしまう場合がある。 Content of an inorganic filler is 70-90 mass% with respect to the whole quantity of the epoxy resin composition for semiconductor sealing. If the content of the inorganic filler is too small, the linear expansion increases, the shrinkage rate increases, and the warpage of the package may increase. When there is too much content of an inorganic filler, sufficient fluidity | liquidity will not be ensured and a wire sweep may become large.
本発明に用いられるエポキシ変性シリコーンレジンは、例えば、下記の一般式（ａ）および（ｂ）を有し、末端がＲ1、水酸基およびアルコキシ基から選ばれる官能基であり、エポキシ当量が５００〜１７００であるものを用いることができる。 The epoxy-modified silicone resin used in the present invention has, for example, the following general formulas (a) and (b), the terminal is a functional group selected from R 1 , a hydroxyl group and an alkoxy group, and an epoxy equivalent of 500 to What is 1700 can be used.
（ここで、Ｒ1は炭素数１〜１２の置換または非置換の１価の炭化水素基であり、重合体中のＲ1はすべてが同一でも異なっていてもよい。Ｘはエポキシ基を含む１価の有機基を示す。）
このようなエポキシ変性シリコーンレジンとして、例えば、分岐状ポリシロキサン等を用いることができる。
(Wherein R 1 is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and all R 1 in the polymer may be the same or different. X contains an epoxy group. Represents a monovalent organic group.)
As such an epoxy-modified silicone resin, for example, branched polysiloxane can be used.
上記一般式（ａ）および（ｂ）中のＲ1としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。 Examples of R 1 in the general formulas (a) and (b) include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, and a heptyl group. , Alkyl groups such as octyl group and 2-ethylhexyl group, alkenyl groups such as vinyl group, allyl group, butenyl group, pentenyl group and hexenyl group, aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group and biphenyl group And aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group.
また、上記一般式（ｂ）中のＸとしては、例えば、２，３−エポキシプロピル基、３，４−エポキシブチル基、４，５−エポキシペンチル基、２−グリシドキシエチル基、３−グリシドキシプロピル基、４−グリシドキシブチル基、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基、３−（３，４−エポキシシクロヘキシル）プロピル基等が挙げられる。 Examples of X in the general formula (b) include 2,3-epoxypropyl group, 3,4-epoxybutyl group, 4,5-epoxypentyl group, 2-glycidoxyethyl group, 3- Examples thereof include glycidoxypropyl group, 4-glycidoxybutyl group, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl group, and 3- (3,4-epoxycyclohexyl) propyl group.
また、エポキシ変性シリコーンレジンの末端は上記のＲ1、水酸基およびアルコキシ基のいずれかであることが好ましい。この場合のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。 The terminal of the epoxy-modified silicone resin is preferably any one of the above R 1 , hydroxyl group and alkoxy group. Examples of the alkoxy group in this case include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.
エポキシ変性シリコーンレジンのエポキシ当量は、流動性の向上作用等も考慮すると、５００〜１７００の範囲であることが好ましい。 The epoxy equivalent of the epoxy-modified silicone resin is preferably in the range of 500 to 1700 in consideration of fluidity improving action and the like.
エポキシ変性シリコーンレジンはさらに、下記の一般式（ｃ）を有するものであってもよい。 The epoxy-modified silicone resin may further have the following general formula (c).
（ここで、Ｒ1は炭素数１〜１２の置換または非置換の１価の炭化水素基であり、重合体中のＲ1はすべてが同一でも異なっていてもよい。）
上記一般式（ｃ）中のＲ１としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
(Here, R 1 is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and all R 1 in the polymer may be the same or different.)
R 1 in the general formula (c) is, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, Alkyl groups such as 2-ethylhexyl group, alkenyl groups such as vinyl group, allyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group, phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, biphenyl group, aryl group such as benzyl group, Examples include aralkyl groups such as phenethyl group.
このようなエポキシ変性シリコーンレジンの軟化点は硬化物の機械強度や分散性等を考慮すると４０℃〜１２０℃に設定されることが好ましい。 The softening point of such an epoxy-modified silicone resin is preferably set to 40 ° C. to 120 ° C. in consideration of the mechanical strength and dispersibility of the cured product.
エポキシ変性シリコーンレジンの重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定し標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値で、好ましくは１０００〜３００００である。 The weight average molecular weight (Mw) of the epoxy-modified silicone resin is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted using a standard polystyrene calibration curve, and preferably 1000 to 30000.
このようなエポキシ変性シリコーンレジンは、特に制限なく公知の方法等で製造することができるが、市販品としては東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製の商品名ＡＹ４２−１１９として入手可能である。 Such an epoxy-modified silicone resin can be produced by a known method or the like without any particular limitation, but is commercially available as trade name AY42-119 manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.
エポキシ変性シリコーンレジンの含有量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して１〜３質量％である。エポキシ変性シリコーンレジンの含有量をこの範囲内とすることで、樹脂を低弾性化し常温および熱時でのパッケージ反りを良好に保つことができる。エポキシ変性シリコーンレジンの含有量が少な過ぎると、パッケージの反りを十分に低減できない場合がある。エポキシ変性シリコーンレジンの含有量が多過ぎると、流動性が悪化してしまい、ワイヤースイープ等の不具合が生じてしまう場合がある。 Content of an epoxy-modified silicone resin is 1-3 mass% with respect to the whole quantity of the epoxy resin composition for semiconductor sealing. By setting the content of the epoxy-modified silicone resin within this range, the elasticity of the resin can be reduced, and the package warpage at normal temperature and heat can be kept good. If the content of the epoxy-modified silicone resin is too small, the warpage of the package may not be sufficiently reduced. When there is too much content of an epoxy-modified silicone resin, fluidity | liquidity will deteriorate and malfunctions, such as a wire sweep, may arise.
エポキシ変性シリコーンレジンは、可とう剤として作用するが、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、必要に応じて他のシリコーン可とう剤を併用することもできる。 The epoxy-modified silicone resin acts as a flexible agent, but the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention can be used in combination with another silicone flexible agent as necessary.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して２〜４質量％のＮ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランをカップリング剤として含有する。また、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して０．５〜２質量％のステアリン酸ワックスを添加剤として含有する。これにより、樹脂の収縮量の最適化を図り、常温でのパッケージ反りを低減することができる。Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランおよびステアリン酸ワックスの含有量が少な過ぎると、パッケージの反りを十分に低減できない場合がある。Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランおよびステアリン酸ワックスの含有量が多過ぎると、耐リフロー性が悪化してしまう等の不具合が生じる場合がある。また、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランとステアリン酸ワックス以外のカップリング剤と添加剤の組み合わせではこれらの効果は発揮されない。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention contains 2 to 4% by mass of N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane as a coupling agent with respect to the total amount of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation. . Moreover, 0.5-2 mass% stearic acid wax is contained as an additive with respect to the whole quantity of the epoxy resin composition for semiconductor sealing. Thereby, the shrinkage amount of the resin can be optimized, and the package warpage at normal temperature can be reduced. If the content of N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane and stearic acid wax is too small, the warpage of the package may not be sufficiently reduced. If the contents of N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane and stearic acid wax are too large, problems such as deterioration of reflow resistance may occur. Moreover, these effects are not exhibited by a combination of a coupling agent and an additive other than N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane and stearic acid wax.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲内において、さらに他の成分を配合することができる。このような他の成分としては、例えば、硬化促進剤、離型剤、シランカップリング剤、難燃剤、着色剤等が挙げられる。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention can further contain other components within a range not impairing the effects of the present invention. Examples of such other components include a curing accelerator, a release agent, a silane coupling agent, a flame retardant, and a colorant.
硬化促進剤としては、特に限定されないが、例えば、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等の有機ホスフィン類、ジアザビシクロウンデセン等の三級アミン類、３−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類等を用いることができる。 The curing accelerator is not particularly limited, and examples thereof include organic phosphines such as tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate and triphenylphosphine, tertiary amines such as diazabicycloundecene, 3-methylimidazole, and 2-phenyl. Imidazoles such as imidazole can be used.
離型剤としては、特に限定されないが、例えば、カルナバワックス、ステアリン酸、モンタン酸、カルボキシル基含有ポリオレフィン等を用いることができる。 Although it does not specifically limit as a mold release agent, For example, a carnauba wax, a stearic acid, a montanic acid, a carboxyl group-containing polyolefin etc. can be used.
シランカップリング剤として、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等を用いることができる。 As the silane coupling agent, for example, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane and the like can be used.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、例えば、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、カップリング剤、および必要に応じて他の成分を配合し、ミキサー、ブレンダー等を用いて十分均一になるまで混合した後、熱ロールやニーダー等の混練機により加熱状態で溶融混合し、これを室温に冷却した後、公知の手段により粉砕することにより製造することができる。なお、半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、取り扱いを容易にするために、成形条件に合うような寸法と質量を有するタブレットとしてもよい。 The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention comprises, for example, the above-mentioned epoxy resin, curing agent, curing accelerator, inorganic filler, coupling agent, and other components as required, and a mixer, blender Can be produced by mixing with a kneading machine such as a hot roll or a kneader in a heated state, cooling to room temperature, and then grinding by a known means. . In addition, in order to handle easily, the epoxy resin composition for semiconductor sealing is good also as a tablet which has a dimension and mass suitable for molding conditions.
本発明の半導体装置は、上記のようにして得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いてＩＣチップ、ＬＳＩチップ等の半導体チップを封止することにより製造することができる。この封止には、トランスファー成形、コンプレッション成形、インジェクション成形等の従来より用いられている成形方法を適用することができる。 The semiconductor device of the present invention can be produced by sealing a semiconductor chip such as an IC chip or an LSI chip using the epoxy resin composition for semiconductor sealing obtained as described above. For this sealing, conventionally used molding methods such as transfer molding, compression molding and injection molding can be applied.
トランスファー成形を適用する場合、例えば、金型温度１７０〜１８０℃、成形時間３０〜１２０秒に設定することができるが、金型温度、成形時間およびその他の成形条件は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の配合組成等に応じて適宜に変更すればよい。 When transfer molding is applied, for example, the mold temperature can be set to 170 to 180 ° C. and the molding time can be set to 30 to 120 seconds. The mold temperature, the molding time, and other molding conditions are determined by epoxy resin for semiconductor encapsulation. What is necessary is just to change suitably according to the compounding composition etc. of a composition.
本発明の半導体装置のパッケージ形態としては、例えば、半導体封止用エポキシ樹脂組成物で半導体チップを封止したＢＧＡ、ＣＳＰ等が挙げられる。 Examples of the package form of the semiconductor device of the present invention include BGA and CSP in which a semiconductor chip is sealed with an epoxy resin composition for semiconductor sealing.
以下に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、表１に示す配合量は質量％を表す。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. In addition, the compounding quantity shown in Table 1 represents the mass%.
表１に示す配合成分として、以下のものを用いた。
(エポキシ樹脂１)
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「ＹＸ４０００Ｈ」、エポキシ当量１９５
(エポキシ樹脂２)
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、東都化成（株）製「ＹＳＬＶ８０ＸＹ」、エポキシ当量１７３
(エポキシ樹脂３)
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「ＹＬ６８１０」、エポキシ当量１７５
(フェノール硬化剤)
フェノールノボラック樹脂、明和化成（株）製「ＤＬ−９２」、水酸基当量１０５
(無機充填材)
溶融シリカ、電気化学工業（株）製「ＦＢ８２０」
(エポキシ変性シリコーンレジン)
東レ・ダウコーニング（株）製「ＡＹ４２−１１９」
(カップリング剤１)
Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業（株）製「ＫＢＭ５７３」
(カップリング剤２)
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「ＫＢＭ４０３」
(ステアリン酸ワックス)
Ｗ０２
(金型離型用ワックス)
カルナバワックス、大日化学工業（株）製「Ｆ１−１００」
(着色剤)
カーボンブラック、三菱化学（株）製「４０Ｂ」
(硬化促進剤)
北興化学工業（株）製「ＴＰＰ」
表１に示す各配合成分を、表１に示す割合で配合し、ミキサー、ブレンダー等で均一に混合した後、ニーダーやロールで加熱、混練し、その後冷却固化し、次いで粉砕機で所定粒度に粉砕して粒状の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
As the blending components shown in Table 1, the following were used.
(Epoxy resin 1)
Biphenyl type epoxy resin, “YX4000H” manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., epoxy equivalent 195
(Epoxy resin 2)
Bisphenol F type epoxy resin, “YSLV80XY” manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd., epoxy equivalent 173
(Epoxy resin 3)
Bisphenol A type epoxy resin, “YL6810” manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., epoxy equivalent 175
(Phenol curing agent)
Phenol novolac resin, “DL-92” manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd., hydroxyl equivalent 105
(Inorganic filler)
Fused silica, "FB820" manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.
(Epoxy-modified silicone resin)
“AY42-119” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.
(Coupling agent 1)
N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, “KBM573” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
(Coupling agent 2)
γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilane, “KBM403” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
(Stearic acid wax)
W02
(Mold release wax)
Carnauba wax, “F1-100” manufactured by Dainichi Chemical Co., Ltd.
(Colorant)
Carbon black, “40B” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
(Curing accelerator)
"TPP" manufactured by Hokuko Chemical Industry Co., Ltd.
Each compounding component shown in Table 1 is blended in the proportions shown in Table 1, mixed uniformly with a mixer, blender, etc., then heated and kneaded with a kneader or roll, then cooled and solidified, and then with a pulverizer to a predetermined particle size A pulverized epoxy resin composition for semiconductor encapsulation was obtained by pulverization.
上記の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、下記条件にてトランスファー成形を行った。
金型温度：１７５℃
注入圧力：７０ｋｇｆ／ｃｍ2
成形時間：９０秒
後硬化：１７５℃／６ｈ
次の測定および評価を行った。
１．測定
[スパイラルフロー]
ＡＳＴＭＤ３１２３に準じたスパイラルフロー測定金型を用いて上記条件にて成形し、流動距離（ｃｍ）を測定した。
[パッケージ反り量（常温）、パッケージ反り変化量（常温〜２６０℃）]
３５×３５×０．５ｍｍｔＰＢＧＡ（封止サイズ２９×２９×Ｌ１７ｍｍｔ、ＢＴ基板、レジストＰＳＲ４０００）を１７５℃、９０ｓキュアにて成形し後硬化してＰＢＧＡのパッケージを作製した。このパッケージについて、ＡＫＲＯＭＥＴＲＩＸ社製のシャドウモアレ(ＰＳ２００)を用いて、常温（２５℃）および２６０℃の反り(コプラナリティー)を測定した。
２．評価
[流動性]
上記のスパイラルフローの測定結果より次の基準に基づき評価した。
◎：２３０ｃｍ以上
○：２００ｃｍ以上２３０ｃｍ未満
△：１７０ｃｍ以上２００ｃｍ未満
×：１７０ｃｍ未満
[パッケージ反り（常温）]
上記の常温でのパッケージ反り量の測定結果より次の基準に基づき評価した。
◎：１００μｍ以上１３０μｍ未満
○：７０μｍ以上１００μｍ未満または１３０μｍ以上１６０μｍ未満
△：４０μｍ以上７０μｍ未満
×：４０μｍ未満または１６０μｍ以上
[パッケージ反り（変化量）]
上記の常温および２６０℃でのパッケージ反り量の測定結果より、反り変化量から次の基準に基づき評価した。
◎：４００μｍ未満
○：４００μｍ以上４５０μｍ未満
△：４５０μｍ以上５００μｍ未満
×：５００μｍ以上
その結果を表１に示す。
Using the above-mentioned epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, transfer molding was performed under the following conditions.
Mold temperature: 175 ° C
Injection pressure: 70 kgf / cm 2
Molding time: 90 seconds after curing: 175 ° C / 6h
The following measurements and evaluations were made.
1. Measurement
[Spiral flow]
Using a spiral flow measurement mold according to ASTM D3123, molding was performed under the above conditions, and the flow distance (cm) was measured.
[Package warpage (room temperature), package warpage change (room temperature ~ 260 ° C)]
A 35 × 35 × 0.5 mm tPBGA (sealing size 29 × 29 × L 17 mmt, BT substrate, resist PSR4000) was molded at 175 ° C. and 90 s and then cured to prepare a PBGA package. About this package, the curvature (coplanarity) of normal temperature (25 degreeC) and 260 degreeC was measured using the shadow moire (PS200) made from AKROMETRIX.
2. Evaluation
[Liquidity]
Based on the above spiral flow measurement results, evaluation was performed based on the following criteria.
◎: 230 cm or more ○: 200 cm or more and less than 230 cm Δ: 170 cm or more and less than 200 cm x: less than 170 cm
[Package warpage (room temperature)]
Evaluation was made based on the following criteria from the measurement results of the amount of package warpage at room temperature.
A: 100 μm or more and less than 130 μm ○: 70 μm or more and less than 100 μm or 130 μm or more and less than 160 μm Δ: 40 μm or more and less than 70 μm x: Less than 40 μm or 160 μm or more
[Package warpage (variation)]
Based on the measurement results of the amount of package warpage at room temperature and 260 ° C., the amount of warpage was evaluated based on the following criteria.
A: Less than 400 μm ○: 400 μm or more and less than 450 μm Δ: 450 μm or more and less than 500 μm x: 500 μm or more The results are shown in Table 1.
表１より、実施例１〜６では、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を７０〜１００質量％含有するエポキシ樹脂、フェノール硬化剤、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して７０〜９０質量％の無機充填材、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して１〜３質量％のエポキシ変性シリコーンレジン、半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して２〜４質量％のＮ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、および半導体封止用エポキシ樹脂組成物の全量に対して０．５〜２質量％のステアリン酸ワックスを含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いた。これらの実施例では、無機充填材の充填量を少なく抑え、低粘度樹脂のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を用いることで樹脂を高流動化することができた。さらに、パッケージの反りも低減することができた。 From Table 1, in Examples 1-6, it is 70-90 mass% with respect to whole quantity of the epoxy resin which contains 70-100 mass% of bisphenol F type epoxy resins, a phenol hardening | curing agent, and the epoxy resin composition for semiconductor sealing. Inorganic filler, 1 to 3% by mass of epoxy-modified silicone resin based on the total amount of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, and 2 to 4% by mass of N-phenyl based on the total amount of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation The semiconductor sealing epoxy resin composition containing 0.5 to 2% by mass of stearic acid wax with respect to the total amount of -γ-aminopropyltrimethoxysilane and the semiconductor sealing epoxy resin composition was used. In these examples, the amount of the inorganic filler was suppressed to a low level, and the resin could be fluidized by using a low viscosity resin bisphenol F type epoxy resin. Further, the warpage of the package could be reduced.
これに対して、比較例１、３では、無機充填材の配合量が上記の範囲外であるものを用いた。比較例２、４では、エポキシ樹脂としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を配合せず、あるいは配合量が上記の範囲外であるものを用いた。比較例５〜７では、エポキシ変性シリコーンレジン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ステアリン酸ワックスのいずれかを配合しないものを用いた。そしてこれらの比較例では、流動性とパッケージの反り低減のいずれかに性能低下が見られた。 On the other hand, in Comparative Examples 1 and 3, the inorganic filler content was outside the above range. In Comparative Examples 2 and 4, bisphenol F-type epoxy resin was not blended as the epoxy resin, or the blending amount was outside the above range. In Comparative Examples 5 to 7, a resin not containing any of epoxy-modified silicone resin, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, and stearic acid wax was used. And in these comparative examples, the performance fall was seen in either fluidity | liquidity or the curvature reduction of a package.
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