JP6832193B2 - 樹脂組成物および樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
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Description
本実施形態の樹脂組成物は、上記したように、(A)エポキシ樹脂と、(B)フェノール樹脂硬化剤と、(C)硬化促進剤と、(D)球状無機充填材と、を必須成分として含有するものである。
本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、本実施形態の樹脂組成物を用いて、次のように製造することができる。すなわち、基板を用意し、これに半導体素子を固定する。半導体素子は、ボンディングワイヤにより基板上に形成されている配線と接続され回路を形成する。このように基板上に固定された半導体素子を、上記の本実施形態の樹脂組成物により封止して、樹脂封止型の半導体装置が得られる。なお、封止には、公知の封止方法が特に限定されずに用いられる。
まず、実施例に使用する材料である球状チタン酸バリウムの製造について説明する。
球状チタン酸バリウムは、可燃ガス(外側)と助燃ガス(内側)を形成できる二層構造の火炎溶融装置と接続した原材料容器にチタン酸バリウム粒子(共立マテリアル株式会社製、商品名:BT−HP9DH)を50質量%の水スラリーにし、超音波振動機を備えたエアロゾル発生器にて霧状にし、噴霧した。同時に助燃ガス(酸素)及び可燃ガス(LPG)を適宜流量を調整しながら、それぞれの導入口より導入し、ガス出口に点火し、火炎を発生させた。原料のチタン酸バリウムが火炎中で溶融することにより、球状チタン酸バリウムを形成した。この球状チタン酸バリウムをホッパーにて回収し、その後、25μm目開きの篩にかけ粗粒を取り除いて、以下の実施例に使用した。
(A)成分のエポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、商品名:YX−4000;エポキシ当量172) 6.50部に、(B)成分のフェノール樹脂硬化剤(エアウォーター株式会社製、商品名:HE−910−10) 3.30部、(D)成分の球状無機充填材として上記参考例で得られた球状チタン酸バリウム 45部、球状シリカA(株式会社アドマテックス社製、商品名:SC−4500−SQ、平均粒子径1.1μm) 30部、球状アルミナA(新日鉄住金マテリアルズ株式会社マイクロンカンパニー製、商品名:AW17−25R、平均粒子径20.0μm) 12.5部、(C)成分の硬化促進剤(四国化成工業株式会社製、商品名C17Z−T) 0.11部、及びカーボンブラック(三菱化学社製、商品名:MA−600) 1.00部、シランカップリング剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社、商品名:Y−9669) 0.55部、およびカルナバワックス(東洋アドレ株式会社、商品名:No1) 0.25部、を配合し、常温で混合、さらに90〜95℃で混練して、冷却粉砕することで樹脂組成物1を得た。
表1及び表2に示した配合にした以外は実施例1と同様の操作により樹脂組成物を得た。ここで、実施例2〜6で得られた樹脂組成物をそれぞれ樹脂組成物2〜6と、比較例1〜5で得られた樹脂組成物をそれぞれ樹脂組成物C1〜C5と、実施例番号に対応させたものとする。
非球状チタン酸バリウム(共立マテリアル株式会社、商品名:BT−HP500ESC)
球状シリカB(デンカ株式会社製、商品名:FB−310MDX,平均粒子径 4.67μm)
球状シリカC(デンカ株式会社製、商品名:FB−510,平均粒子径 18.7μm)
球状アルミナB(株式会社アドマテックス社製、商品名:AO−802,平均粒子径 0.41μm)
球状アルミナC(株式会社アドマテックス社製、商品名:AX3−10R,平均粒子径 4.68μm
「(D1)/(D)」:(D)成分の球状無機充填材中の(D1)成分の球状チタン酸バリウムの割合
「(d−1)/(D)」:(D)成分の球状無機充填材中の(d−1)粒径1μm未満の無機充填材の割合
「(d−2)/(D)」:(D)成分の球状無機充填材中の(d−2)粒径1μm以上10μm未満の無機充填材の割合
「(d−3)/(D)」:(D)成分の球状無機充填材中の(d−3)粒径10μm以上の無機充填材の割合
「(D1)/(d−2)」:(d−2)粒径1μm以上10μm未満の無機充填材中の(D1)チタン酸バリウムの割合
「球状アルミナ/(d−3)」:(d−3)粒径10μm以上の無機充填材中の球状アルミナの割合
(1)スパイラルフロー
得られた樹脂組成物を、温度175℃及び圧力9.8MPaの条件でトランスファー成形し、スパイラルフローを測定した。120cm未満のスパイラルフローを不合格とした。
得られた樹脂組成物について、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、溶融粘度を測定した。13Pa・s以上の溶融粘度を不合格とした。
得られた樹脂組成物を用いて、FBGAパッケージ(175mm×49mm×0.45mm)を、175℃で、2分間の条件でトランスファー成形、もしくは圧縮成形した後、成形物の表面における外観異常(「巣」またはボイド)の発生を目視にて観察し、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)
得られた樹脂組成物を用いて、FBGAパッケージ(175mm×49mm×0.45mm)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)の有無を目視にて観察し、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)
得られた樹脂組成物を成形して直径50mm×厚さ3mmの成形品を作り、テストピースは175℃/8hポストキュア後に横川ヒューレットパッカード株式会社製Qメータにて誘電率を周波数1MHzで測定した。7未満の誘電率を不合格とした。
得られた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(175mm×49mm×0.45mm)を成形した後、チップ上の充填性を目視にて確認した。
○:未充填無し
△:未充填はないがウェルドラインがみられる。
×:未充填有り
得られた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(175mm×49mm×0.45mm)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た。4.0%以上のワイヤ流れ率を不合格とした。
得られた樹脂組成物 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。その輝度情報に基づき輝度のヒストグラムを得ることができ、横軸に輝度をとり、縦軸にその輝度の出現頻度を取る。中央値輝度は、輝度値を大きい順又は小さい順に並べたときの真ん中になる値(中央値)における輝度である。この中央値輝度が、35より小さい又は65より大きい場合を不合格とした。
Claims (7)
- (A)エポキシ樹脂と、(B)フェノール樹脂硬化剤と、(C)硬化促進剤と、(D)球状無機充填材と、を含有する樹脂組成物であって、
前記(D)球状無機充填材は、前記(D)球状無機充填材中に(D1)平均粒子径1〜10μmの球状チタン酸バリウムを10〜70質量%含有し、(D2)それ以外の球状無機充填材として、球状シリカ及び/又は球状アルミナを含むものであり、かつ、
前記(D)球状無機充填材の配合量が、前記樹脂組成物中に80質量%以上95質量%未満であることを特徴とする樹脂組成物。 - 前記(D)球状無機充填材は、(d−1)平均粒子径1μm未満の球状無機充填材が5〜25質量%、(d−2)平均粒子径1μm以上10μm未満の球状無機充填材が50〜90質量%、(d−3)平均粒子径10μm以上の球状無機充填材が0〜25質量%、含有することを特徴とする請求項1記載の樹脂組成物。
- 前記(d−2)平均粒子径1μm以上10μm未満の球状無機充填材のうち、前記(D1)球状チタン酸バリウムが10〜90質量%であることを特徴とする請求項2記載の樹脂組成物。
- 前記(D)球状無機充填材が、前記(D2)それ以外の球状無機充填材として、球状シリカ及び球状アルミナを含み、前記(D)球状無機充填材中に30〜90質量%配合されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の樹脂組成物。
- 前記(d−1)平均粒子径1μm未満の球状無機充填材のうち、球状シリカが80〜100質量%であり、(d−3)平均粒子径10μm以上の球状無機充填材の内、球状アルミナが70〜100質量%であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項記載の樹脂組成物。
- 基板と、
前記基板上に固定され、ボンディングワイヤにより回路を形成している半導体素子と、
前記半導体素子および前記ボンディングワイヤを封止している、請求項1〜5のいずれか1項記載の樹脂組成物の硬化物と、
を有することを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 - 前記半導体素子が指紋認証センサであることを特徴とする請求項6記載の樹脂封止型半導体装置。
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