JP6712895B2 - 粉粒状半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[6]の構成を有する、粉粒状半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置である。
[1](A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂硬化剤、(C)硬化促進剤、及び(D)球状アルミナを含有する粉粒状半導体封止用樹脂組成物であって、
前記(D)球状アルミナは、該樹脂組成物中に80質量%以上95質量%未満含まれるとともに、(D1)粒径2μm未満の球状アルミナを5〜25質量%含有することを特徴とする粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
[2]前記(D)球状アルミナは、(D2)粒径2μm以上20μm未満の球状アルミナを45〜65質量%、(D3)粒径20μm以上の球状アルミナを15〜35質量%含有することを特徴とする[1]の粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
[3]前記(D)球状アルミナは、(D31)粒径20μm以上60μm未満の球状アルミナを10〜30質量%、(D32)粒径60μm以上の球状アルミナを5〜25質量%含有することを特徴とする[2]の粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
[4]さらに、(E)可塑剤として、融点が100〜170℃の有機リン化合物を0.1〜1質量%含有することを特徴とする[1]乃至[3]のいずれかの粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
[5]該粉粒状半導体封止用樹脂組成物を、加熱溶融させた後の溶融表面のデジタル画像から得られる輝度値のヒストグラムにおいて、中央値が50以下であることを特徴とする[1]乃至[4]のいずれかの粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
[6][1]乃至[5]のいずれかの粉粒状半導体封止用樹脂組成物により、半導体素子が封止されていることを特徴とする半導体装置。
本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂硬化剤、(C)硬化促進剤、及び(D)球状アルミナを含有するものである。
市販品を例示すると、例えば、三菱化学(株)製のYX−4000(エポキシ当量185)、同YX−4000H(エポキシ当量193)、日本化薬(株)製のNC−3000(エポキシ当量273)、同NC−3000H(エポキシ当量288)(以上、いずれも商品名)等が挙げられる。
ビフェニル型エポキシ樹脂の使用によって、(D)成分の球状アルミナを多量に配合しても溶融粘度を最適範囲に維持することができ、また耐熱性に優れる半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。なお、エポキシ樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
組成物の融け性と熱伝導性を良好にバランスさせる観点からは、(D)成分の球状アルミナは、(D1)粒径2μm未満の球状アルミナ5〜25質量%、(D2)粒径2μm以上20μm未満の球状アルミナ45〜65質量%、および(D3)粒径20μm以上の球状アルミナ15〜35質量%からなることが好ましい。
まず、粉粒状樹脂組成物をアルミカップ等の所定の容器に入れ、オーブンにて加熱溶融させる。加熱温度は、粉粒状樹脂組成物が溶融する温度以上であれば特に限定されないが、130〜180℃が好ましく、150〜180℃がより好ましく、170〜180℃がより一層好ましい。また、加熱時間は、粉粒状樹脂組成物が溶融した外観を維持したまま、さらに加熱を続け硬化するまで行うことが好ましい。具体的には、3〜10分程度が好ましい。
1000dpi以下であることが好ましい。
ヒストグラムを用いて粉粒状樹脂組成物の溶融状態を適正に把握するためには、画素サイズを粉粒状樹脂組成物の粒径の1/5程度に設定することが特に好ましい。
本発明の半導体装置は、本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物を用いて、次のように製造することができる。
まず、成形型の上型に半導体部品を実装した基板を供給するとともに、下型のキャビティ内に本発明の粉粒状半導体封止用樹脂組成物を供給する。次いで、上下両型を所要の型締圧力にて型締めすることにより、下型キャビティ内で加熱溶融された樹脂組成物に半導体部品を浸漬する。この後、下型キャビティ内の加熱溶融された樹脂組成物をキャビティ底面部材で押圧し、減圧下、所要の圧力を加え、圧縮成形する。成形条件は、好ましくは、温度120〜200℃、圧力2〜20MPaである。このような成形条件で圧縮成形することにより、本発明の半導体装置が得られる。
エポキシ樹脂(a)1.55部;エポキシ樹脂(b)3.40部;フェノール樹脂3.19部;硬化促進剤0.30部;球状アルミナ(a)5.0部、球状アルミナ(b)34.0部および球状アルミナ(e)51.0部の混合物;可塑剤0.5部;カップリング剤0.20、ならびに着色剤0.25質量部を常温で混合し、次いで、120℃で加熱混練した。冷却後、スピードミルを用いて粉砕した後、篩を通過させて粒径0.2〜2.0mmの粉粒状半導体封止用樹脂組成物を得た。
組成を表2に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして粉粒状半導体封止用樹脂組成物を得た。
(1)スパイラルフロー
半導体封止用樹脂組成物を温度175℃及び圧力9.8MPaの条件でトランスファー成形し、測定した。
(2)溶融粘度
高化式フローテスタ((株)島津製作所製 CFT−500C)を用い、ノズル長1.0mm、ノズル径0.5mm、温度175℃、荷重圧力10kgf/cm2(約0.98MPa)の条件で測定した。
(3)融け性(中央値輝度、歪度、尖度)
半導体封止用樹脂組成物5gを直径50mmのアルミカップに入れ、175℃のオーブンにて10分間加熱溶融させた後、溶融した樹脂組成物の中央部直径約42mm(1+2/3インチ)を300dpiの解像度でカラー撮像して、直径500pixelの円の輝度情報を取得した。
さらに、演算処理により、歪度および尖度を求めた。
(4)成形性
半導体封止用樹脂組成物を用いて、FBGAパッケージ(50mm×50mm×0.54mm)を、175℃で、2分間の条件で圧縮成形した後、成形物の表面における外観異常(「巣」またはボイド)の発生を観察し、下記の基準で評価した。
○:外観異常なし(良好)
×:外観異常あり(不良)
(5)樹脂漏れ
半導体封止用樹脂組成物を用いて、FBGAパッケージ(50mm×50mm×0.54mm)を、175℃で、2分間の条件で圧縮成形した後、金型周辺部への樹脂漏れ(飛散)の有無を観察し、下記の基準で評価した。
○:樹脂漏れなし(良好)
×:樹脂漏れあり(不良)
(6)熱伝導率
半導体封止用樹脂組成物を175℃、10分間の条件でトランスファー成形して作製した円盤状試験片(直径100mm、厚さ26mm)について、迅速熱伝導率計(京都電子工業(株)製 製品名 Kemtherm QTM−3)を用いて測定した。
(7)ワイヤ流れ性
半導体封止用樹脂組成物を用いて、175℃、2分間および175℃×8時間の条件でFBGAパッケージ(50mm×50mm×0.54mm)を成形した後、X線検査装置(ポニー工業(株)製)によりワイヤの変形を観察し、最大変形部のワイヤ流れ率を測定し、下記の基準で評価した。
○:ワイヤ流れ率3%未満(良好)
×:ワイヤ流れ率3%以上(不良)
(1)耐半田リフロー性
上記(7)で作製したFBGAパッケージに、30℃、60%RH、192時間の吸湿処理を施した後、IRリフロー処理(260℃、10秒)を行い、パッケージの内部クラック(剥離)の発生の有無を超音波探傷装置(SAT)で観察し、その発生率(不良数(個)/総数(個))を調べた(n=20)。
Claims (4)
- (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂硬化剤、(C)硬化促進剤、及び(D)球状アルミナを含有する粉粒状半導体封止用樹脂組成物であって、
前記(D)球状アルミナは、該樹脂組成物中に80質量%以上95質量%未満含まれるとともに、(D1)粒径2μm未満の球状アルミナを5〜25質量%、(D2)粒径2μm以上20μm未満の球状アルミナを45〜65質量%、(D31)粒径20μm以上60μm未満の球状アルミナを10〜30質量%、(D32)前記(D1)、前記(D2)及び前記(D31)以外の球状アルミナを5〜25質量%、含有し、前記(D31)及び前記(D32)の球状アルミナの合計が15〜35質量%であることを特徴とする粉粒状半導体封止用樹脂組成物。 - さらに、(E)可塑剤として、融点が100〜170℃の有機リン化合物を0.1〜1質量%含有することを特徴とする請求項1記載の粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
- 該粉粒状半導体封止用樹脂組成物を、加熱溶融させた後の溶融表面のデジタル画像から得られる輝度値のヒストグラムにおいて、歪度が0〜3.0であり、尖度が0〜3.5であることを特徴とする請求項1又は2記載の粉粒状半導体封止用樹脂組成物。
- 請求項1乃至3のいずれか1項記載の粉粒状半導体封止用樹脂組成物により、半導体素子が封止されていることを特徴とする半導体装置。
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