JP6115451B2 - 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
なお、本発明に関連する従来技術として、下記文献が挙げられる。
〔1〕
(A)エポキシ樹脂、
(B)硬化剤としてフェノール樹脂:エポキシ樹脂中に含まれるエポキシ基1モルに対して、フェノール樹脂中に含まれるフェノール性水酸基のモル比が0.5〜1.5の範囲、
(C)無機質充填剤:(A),(B)成分の総量100質量部に対し、400〜1,200質量部、
(D)水酸化ビスマス又は次炭酸ビスマス:(A),(B)成分の総量100質量部に対し、3〜10質量部、
(E)下記平均組成式(1)で示されるホスファゼン化合物:(A),(B)成分の総量100質量部に対し、1〜10質量部
を必須成分とし、臭素化物、赤リン、リン酸エステル及びアンチモン化合物を実質的に含まないことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
〔2〕
(A)エポキシ樹脂のエポキシ当量が210未満であることを特徴とする〔1〕に記載のエポキシ樹脂組成物。
〔3〕
(A)エポキシ樹脂が、下記一般式(2)で示されるエポキシ樹脂であることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載のエポキシ樹脂組成物。
〔4〕
〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物で封止した半導体装置。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、
(A)エポキシ樹脂、
(B)硬化剤、
(C)無機質充填剤、
(D)水酸化ビスマス又は次炭酸ビスマス、
(E)下記平均組成式(1)で示されるホスファゼン化合物
を必須成分とし、臭素化物、赤リン、リン酸エステル及びアンチモン化合物を実質的に含まないものである。
ここで、実質的に含まないとは、組成物中に意図的に添加していないという意味で、工業的にはコンタミで混入する可能性を許容するものである。
これまでにビスマス化合物の効果としては、リン酸エステル難燃材と併用することにより、リン酸エステル由来の陰イオンを交換する無機イオン交換体としての効果(特開2003−147169号公報)、レーザーマーキング性改良効果(特開平6−84601号公報)、臭素化エポキシ樹脂との組み合わせ、高温雰囲気下でのハロゲン化ガストラップ効果(特開平11−240937号公報)などが知られている。
窒素雰囲気下、0℃で水素化ナトリウム(NaOH)4.8g(119mmol)をテトラヒドロフラン(THF)50mlに懸濁させ、そこにフェノール10.2g(108mmol)、4,4’−スルホニルジフェノール0.45g(1.8mmol)のTHF50ml溶液を滴下した。30分攪拌後、ヘキサクロロトリホスファゼン12.5g(36.0mmol)のTHF50ml溶液を滴下し、5時間加熱還流を行った。そこに、別途0℃で水素化ナトリウム5.2g(130mmol)をTHF50mlに懸濁させ、そこにフェノール11.2g(119mmol)のTHF50ml溶液を滴下し、更に19時間加熱還流した。溶媒を減圧留去後、クロロベンゼンを加えて溶解し、5質量%NaOH水溶液200ml×2、5質量%硫酸水溶液200ml×2、5質量%炭酸水素ナトリウム水溶液200ml×2、水200ml×2で抽出を行った。溶媒を減圧留去し、下記式で示される黄褐色結晶のホスファゼン化合物A(リン原子量:13.36質量%)を20.4g得た。
表1,2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。これらの組成物を用いて、次の(i)〜(iv)の諸特性を測定し、結果を表1,2に併記した。
UL−94規格に基づき、1/16インチ厚の板の難燃性を調べた。なお、1/16インチ厚の板は、温度175℃、成形圧力6.9N/mm2、成形時間120秒の条件で成形、180℃で4時間ポストキュアーすることによって調製した。
100pin−QFPフレーム(Cu合金 C7025,ダイパッド部Agメッキ)にエポキシ樹脂組成物を温度175℃、成形圧力6.9N/mm2、成形時間120秒の条件で成形、180℃で4時間ポストキュアーした。パッケージサイズ14×20×2.7mm。このパッケージ20個を、250℃雰囲気中96時間保管後に超音波探傷装置を用いて剥離の有無を調べた。20%以上の面積で剥離が見られるものを不良とし、不良個数を調べた。
アルミニウム配線を形成した7×7mmの大きさのシリコンチップを100pin−QFPフレーム(Cu合金 C7025,ダイパッド部Agメッキ)に接着し、更にチップ表面のアルミニウム電極とリードフレームとを25μmφのCu線でワイヤボンディングした後、これにエポキシ樹脂組成物を温度175℃、成形圧力6.9N/mm2、成形時間120秒の条件で成形、180℃で4時間ポストキュアーした。パッケージサイズ14×20×2.7mm。このパッケージ20個を200℃雰囲気中1,000時間放置した後、抵抗値を測定し、初期値の10倍以上になったものを不良とし、不良数を調べた。
アルミニウム配線を形成した7×7mmの大きさのシリコンチップを100pin−QFPフレーム(Cu合金 C7025,ダイパッド部Agメッキ)に接着し、更にチップ表面のアルミニウム電極とリードフレームとを25μmφのCu線でワイヤボンディングした後、これにエポキシ樹脂組成物を温度175℃、成形圧力6.9N/mm2、成形時間120秒の条件で成形、180℃で4時間ポストキュアーした。パッケージサイズ14×20×2.7mm。このパッケージ20個を130℃,85%RH雰囲気中1,000時間放置した後、抵抗値を測定し、初期値の10倍以上になったものを不良とし、不良数を調べた。
エポキシ樹脂2:下記式(2)で示されるエポキシ樹脂、EPPN−502H(日本化薬製、エポキシ当量168、加水分解性塩素量500ppm、ナトリウム量1ppm、カリウム量1ppm)
硬化剤:フェノールノボラック樹脂、DL−92(明和化成製、フェノール性水酸基当量110、ナトリウム量1ppm、カリウム量1ppm)
無機質充填剤:球状溶融シリカ(龍森製、平均粒径20μm)
水酸化ビスマス(日本化学産業製、硝酸イオン量6.0質量%)
次炭酸ビスマス(日本化学産業製、硝酸イオン量0.5質量%)
ホスファゼン化合物:合成例Aで得られたホスファゼン化合物A
酸化ビスマス(和光純薬製)
ビスマス系無機イオン交換体:IXE−500(東亞合成製)
三酸化アンチモン:PATOX CZ(日本精鉱製)
水酸化アルミニウム:ハイジライト320I(昭和電工製)
酸化アルミニウム:AO−41R(アドマテックス製)
ハイドロタルサイト:DHT−4A−2(協和化学製)
硬化促進剤:トリフェニルホスフィン(北興化学製)
離型剤:カルナバワックス(日興ファインプロダクツ製)
カーボンブラック:デンカブラック(電気化学工業製)
シランカップリング剤1:KBM−403、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業製)
シランカップリング剤2:KBM−803P、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業製)
しかも、Br化エポキシ樹脂等の臭素化物、三酸化アンチモン等のアンチモン化合物を樹脂組成物中に含有しないので、人体・環境に対する悪影響がないものである。
Claims (4)
- (A)エポキシ樹脂、
(B)硬化剤としてフェノール樹脂:エポキシ樹脂中に含まれるエポキシ基1モルに対して、フェノール樹脂中に含まれるフェノール性水酸基のモル比が0.5〜1.5の範囲、
(C)無機質充填剤:(A),(B)成分の総量100質量部に対し、400〜1,200質量部、
(D)水酸化ビスマス又は次炭酸ビスマス:(A),(B)成分の総量100質量部に対し、3〜10質量部、
(E)下記平均組成式(1)で示されるホスファゼン化合物:(A),(B)成分の総量100質量部に対し、1〜10質量部
を必須成分とし、臭素化物、赤リン、リン酸エステル及びアンチモン化合物を実質的に含まないことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 - (A)エポキシ樹脂のエポキシ当量が210未満であることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物で封止した半導体装置。
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