JPH02166753A

JPH02166753A - 半導体封止用樹脂成形材料

Info

Publication number: JPH02166753A
Application number: JP32281088A
Authority: JP
Inventors: Hideki Okabe; 岡部　秀樹; Munetomo Torii; 鳥井　宗朝
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1990-06-27
Also published as: JPH0587182B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、半導体封止用成形材料に関するものである
。さらに詳しくは、熱放散性と低応力化に（ｆｉれ、か
つリーク不良の発生率を低下させ、成形性を向」ニさせ
た半導体封止用成形材料に関するしのである。

〈従来の技術）半導体素子の封止用成形材料としては、従来より耐湿性
、耐熱性等の性能や、価格などの点においてエポキシ樹
脂を主成分とするものが広く使用されているが、近年で
は半導体素子の高密度、高集積化に伴い、素子の発熱に
よる熱疲労を低減すべく熱放散性を向上させること、半
導体素子と封止用樹脂との間に発生する熱応力を低減さ
せること、および成形性や耐湿（Ｂ　頓性を向上さぜる
ことが必要になっている。

このような半導体素子封止の熱放散性の向上、低応力化
等のために、一般には、熱放散性のよい結晶性シリカや
アルミナ等のフィラーをエポキシ樹脂等の封止用樹脂組
成°［勿に配合することがなされている。また、これら
フィラーの配合についての様々な試みも提案されている
。

たとえばこのような試みとしては、水酸化アルミニウム
と水酸化アルミニウムによって表面処理した赤燐の粉末
とをエポキシ樹脂に配合する方法（特開昭６１−２７６
８１６　＞が提案されている。

また、この発明の発明者らは、従来の結晶性シリカやア
ルミナ等のフィラーに比べて高い熱放散性と低応力化を
実現することのできる窒化珪素フィラーを使用すること
をすでに提案してもいる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、これらのフィラーは硬度が大きく、また
封止用成形材料に大きな割合で充填しなくてはならない
ので、封止用成形材料の混練行程や成型行程で混練礪や
金型を摩耗させ、封止用成形材料中の磁性成分を増加さ
せてリーク不良を発生させる原因となっている。

また、これらのフィラーの高充填は封止用成形材ｆＩの
粘度を高めるので、ワイヤー変形、カスレあるいは未充
填部等を生じさせるなど成形性を低下させる原因ともな
っている。

このような磁性成分の増加によるリーク不良の発生や封
止用成形材料の高粘度化による成形性の低下に対してこ
れまでにも種々の研究がなされてきており、たとえばせ
アルミナのフィラーについてはフィラーの形状を球形に
することが有効であることが見出されている。しかし、
アルミナのフィラーは封止のｌＦｉ＃湿性を低下させる
ので実際上の使用には問題があり、一方、結晶性シリカ
や窒化珪素のフィラーについてはこれまでに有効な方法
は見出されていない。

このため、フィラーの充填により熱放散性の向上や低応
力化を図り、それと同時にリーク不良の発生の防止や成
形性の向上も図るということを満足に達成できないのが
実状である。

この発明は以上の通りの事情に鑑みてなされたものであ
り、従来の半導体封止用の成形材料の欠点を改善し、封
止の熱放散性と低応力化に１憂れ、かつ、磁性成分を増
加させないようにしてリーク不良の発生率を低下させ、
低粘度化して成形性を向上させた半導体封止用成形材料
を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）この発明は、上記の目的を実現するため、フィラーとし
て、樹脂をメカノケミカルコーティングした無機質基材
を配合してなる半導体封止用成形材料を提供する。

すなわち、この発明は、半導体封止の熱放散性の向上や
低応力化を図るためには、フィラー表面をメカノケミカ
ル的に樹脂コーティングすることが有効であり、この樹
脂コーティングにより封止用成形材料中に磁性成分が混
入することを防止し、リーク不良の発生を有効に抑止す
ることができ、また、封止用成形材料の粘度を低下させ
ることができるので成形性も著しく向上するとの知見に
基づいてなされたものである。

この発明で使用する無機質基材としては、従来より広く
フィラーとして用いられているものを使用することがで
きる。

特に好ましい無機質基材としては、結晶シリカおよび／
または窒化珪素を例示することができ、その全量を結晶
シリカや窒化珪素としてもよく、他の無機質基材と併用
してもよい。

無機質基材の粒径は、樹脂のメカノケミカルコーティン
グを好適に施せるように、１０００μｍ以下程麿とする
０が好ましい。

この発明で採用することのできる樹脂のメカノケミカル
コーティング法は、超１ｙ１粉粉砕機として使用される
粉砕処理装置を用いることにより無機質基材を樹脂で表
面処理する方法であり、この方法による場合には、粉砕
処理装置の強い圧縮力とｌ掌擦力により、たとえば第１
図に示したように、無機質基材の粒子（１）に樹脂（２
）をコーティングして、大きな流動性を付与することが
可能となる。

このメカノケミカルコーディングに使用できる装置には
特に制限はないが、ホソカワミクロン株式会社製のオン
グミルや宇部興産製のＣＦミル等を例示することができ
る。

また、このメカノケミカルコーティングに使用する樹脂
としては、半導体封止用成形材料のベース樹脂の成分と
するエポキシ樹脂等を使用することができる。

このメカノケミカルコーティングにおいては、予め無機
質基材をシラン系カップリング剤やシリコーンオイルで
表面処理し、その後樹脂をコーティングしたものとして
もよい、予めアルコキシシラン、エポキシシラン、アミ
ノシラン等のカップリング剤やシリコーンオイル゛で表
面処理しておくと封止の耐湿性を向上させることができ
、リーク不良の発生率を一層低下させることができる。

この発明の半導体封止用成形材料において、フィラーを
配合するベース樹脂としては、耐湿性、耐熱性等の性能
の良好なものとして知られている従来公知のエポキシ樹
脂等を適宜便用することができる。たとえばエポキシ樹
脂としては、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂
、脂環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂などを
例示することができる。

また、硬化剤としてもノボラック型フェノール樹脂など
従来より使用されているものを用いることかできる。特
に、ノボラック型フェノール樹脂としては、１分子中に
２個以上のフェノール性水酸基を有するものを好適な硬
化剤として例示することができる。

以上のように、この発明の半導体封止用成形材料は、従
来のエポキシ樹脂等を樹脂成分とする半導体封止用組成
物において、フィラーとして樹脂をメカノケミカルコー
ティングしたものを配合するものであるか、さらに封止
用樹脂としての特性を損なわない限り他の種々の添加剤
を添加することかできる。たとえば、シリコーン系改質
剤、難燃剤、硬化促進剤、離型剤、着色剤、充填剤など
を半導体素子の種類、用途に応じて適宜配合することが
できる。

また、この発明の半導体封止用成形材料を用いて半導体
を封止する方法としては、従来と同様の方法を封止する
半導体素子等に応じて適宜採用することができる。

（作　用）この発明の半導体封止用成形材料は、フィラーの表面を
樹脂でメカノケミカルコーティングすることにより、半
導体封止の熱放散性を向上させ、低応力性を図ると共に
成形材料中にフィラーを高充填しても、磁性成分の増加
によるリーク不良の発生や高粘度化による成形性の低下
を防止することができる。

（実施例）以下、実施例を示して、この発明の半導体封止用成形材
料について具体的に説明する。

実施例１クレーゾールノボラック型エポキシ樹脂に硬化剤として
フェノールノボラック系硬化剤を配合し、フィラーとし
て、結晶シリカにエポキシ樹脂をメカノケミカルコーテ
ィングしたものを８５ｗｔ％添加して半導体封止用成形
材料を調製した。

得られた半導体封止用成形材料により半導体素子を封止
し、その封止の熱伝導率、１５０°Ｃにおける溶融粘度
、磁性分量、成形性、初期リーク不良発生率およびＰ　
Ｃ’ｒ”　（５ａｔ％　１００％Ｉ’ｌｌｌ　１００時
間）後のリーク不良発生率について評価した。。

この場合、磁性分量は、自動磁性分析計（ＨＡＯＮＥＴ
ＪＣＡＮＡＩＹＺＥＲ）　ニＪ：　’）　Ｊ”ｌ定りす
。

また、リーク不良発生率の評価については、評価素子と
してＨＯ３ＩＥＧ　　（松下電工株式会社製）を用い、
第２図に示す測定回路において試料を恒温４ｆｌｌ（１
００″Ｃ）中に設置し、■Ｄｓ−■Ｇｓ＝１０■として
リーク電流■。８が１０ｍＡに述する時間を測定しく測
定時はスイッチｉ１　ＯＦＦ状態、スイッチｓｗ２　Ｏ
ＦＦ状態、非測定時は１１　ＯＦＦ状態、スイッチｓｗ
２　ＯＮ状態）、その時間が１００秒未満、１００〜１
０００秒、１０００秒を超えるものの３段階に判定し、
１０００秒を超えるものを不良としな。

これらの評価結采は表１に示す通りであった。

後述の比較例との対比からも明らかなように、熱放散性
は良好で、成形性、リーク不良発生の防止にも優れてい
た。

実施例２結晶シリカを予めシラン系カップリンク剤（０，５ｗｔ
％）で表面処理し、その後エポキシ樹脂をメカノケミカ
ルコーティングしたものをフィラーとして８５ｗｔ％添
加して半導体封止用成形材料を調製し、その成形材料に
より半導体素子を封止して性質を評価した。

結果を表１に示した。

溶融粘度は低く、磁性分量は少なかった。ＰＣＴ後でも
リーク不良発生率は比較例に比べて著しく低下した。

実施例３結晶シリカを予めシリコーンオイル（０，５１％）で表
面処理し、その後エポキシ樹脂をメカノケミカルコーテ
ィングしたものをフィラーとして８５ｗｔ％添加して半
導体封止用成形材料を調製し、その成形材料により半導
体素子を封止して性質を評価した。

結果を表１に示した。

実施例２と同様にその特性は優れていた。

実施例４結晶シリカと窒化珪素を予めシラン系カップリング剤で
表面処理し、その後エポキシ樹脂をメカノケミカルコー
ティングしたものを各々４５ｗｔ％、４０ｗｔ％添加し
て半導体封止用成形材料を調製し、その成形材料により
半導体素子を封止して性質を評価した。

結果を表１に示した。

実施例２〜３と同様に、その特性は優れていた。

比較例１エポキシ樹脂をメカノケミカルコーティングすることな
く、シラン系カップリング剤（０，５ｗｔχ）で表面処
理しただけの結晶シリカをフィラーとして８５Ｗ１％添
加して半導体封止用成形材料を調製し、封止してその性
質を評価した。

結果を表１に示した。

溶融粘度は大きく、磁性分量も大きい。リーク発生率も
実施例に比べてはるかに高かった。

比較例２エポキシ樹脂をメカノケミカルコーティングすることな
く、シラン系カップリング剤（０，５ｗｔ％）で表面処
理しただけの結晶シリカと窒化珪素とをそれぞれ４５Ｗ
１％、４０ｖｔ％添加して半導体封止用成形材料を調製
し、封止してその性質を評価した。

結果を表１に示した。

比較例１と同様に特性は劣っていた。

（発明の効果）この発明の半導体素子封止用成形材料により、半導体封
止の熱放散性を向上さぜ、低応力化を図ることかでき、
かつ、リーク不良の発生率を著しく低減させ、また、成
形性も優れたものとすることができる。このなめ、この
発明の半導体素子封止用成形材料を用いることにより、
パワー１〜ランジスタデバイスや高集積化ＬＳＩの良好
な樹脂封止が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は（刃脂のメカノゲミカルコーティングの方法を
示したプロセス状態図である。第２図はリーク不良発生率の品定回路を示した回路図で
ある。１・・・無機質基材粒子２・・・樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

（１）樹脂をメカノケミカルコーティングした無機質基
材を配合してなることを特徴とする半導体封止用成形材
料。
（２）シラン系カップリング剤またはシリコーンオイル
で表面処理後にメカノケミカルコーテイングした無機質
基材を配合してなる請求項（１）記載の半導体封止用成
形材料。
（３）無機質基材が、結晶シリカおよび／または窒化珪
素である請求項（１）または（２）記載の半導体封止用
成形材料。