JPH02228354A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

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】 五束上例■叫分更 本発明は、成形時の流動性が良好である上、吸湿後の半
田耐湿性、耐クラツク性に優れた低応力性の硬化物を与
える半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその硬化物に
関する。

来の　　及び　　が解　しようとする課従来、エポキシ
樹脂、硬化剤及び無機質充填剤を配合したエポキシ樹脂
組成物は、半導体封止用として広く用いられているが、
最近、このエポキシ樹脂組成物に低応力性を付与するこ
とを目的として、シリコーン系改質剤、ポリブタジェン
系改質剤を添加したり、更には膨張係数を下げるために
無機質充填剤添加量を増量することが検討されている。

しかしながら、このような方法では、組成物の応力性は
低くなるものの、無機質充填剤添加量を増量すると成形
時の流動性や硬化物の吸湿後の半田耐湿性が悪くなる傾
向があり、低応力性と吸湿後の半田耐湿性及び流動性と
いった封止材にとって重要な性能を開立させることが難
しいという重大な欠点があった。

また、最近の動向として、フラットパッケージ。

ＳＯＪパッケージに代表されるように半導体装置は薄型
化が進んでいるが、薄型の半導体装置をプリント基板へ
装着する際、パッケージ内に水分が存在すると水蒸気爆
発が起こり、この爆発でパッケージにクラックが入った
り、Ｓｉチップの表面に隙間が生じるなどの問題が発生
してきている。

このため、硬化物が低応力で、しかも半田特性。

特に吸湿後の耐湿性、耐クラツク性に優れ、かつ成形時
の流動性が良好な半導体封止用エポキシ樹脂組成物の開
発が望まれていた。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、成形時の流動
性が良好である上、吸湿後に半田処理等の複合処理をし
た際の耐湿性、耐クラツク性が良好で、吸湿後の半田特
性に優れた低応力性の硬化物を与える半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物及びその硬化物を提供することを目的と
する。

る　めの　　　び 本発明者は、上記目的を達成するため、半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物用の無機質充填剤について鋭意検討を
重ねた結果、エポキシ樹脂と硬化剤と無機質充填剤とを
含有してなるエポキシ樹脂組成物において、無機質充填
剤として（イ）平均粒８５〜３５μｍの球状シリカと、
（ロ）平均粒径０．１〜２ｐｔｓの球状シリカと、（ハ
）平均粒径２〜１５μｍの破砕シリカとを、好ましくは
無機質充填剤の配合量全体に対して（イ）の球状シリカ
を２０〜８０％（重量％、以下同様）、（ロ）の球状シ
リカを１〜２０％、（ハ）の破砕シリカを２０〜８０％
の割合で併用した場合、前記（イ）や（ロ）の球状シリ
カ単独使用では硬化物の半田特性が非常に悪く、また。

（イ）の球状シリカと（ハ）の破砕シリカとを併用した
場合には硬化物の吸湿後の半田特性は改良されるものの
成形時の流動性が損なわれるという問題を解決して、成
形時の流動性が良好であると共に、吸湿後の半田特性に
優れた低応力性の硬化物を与える半導体封止用エポキシ
樹脂組成物が得られることを知見し１本発明をなすに至
った。

従って、本発明は、エポキシ樹脂と硬化剤と無機質充填
剤とを含有してなるエポキシ樹脂組成物において、無機
質充填剤として平均粒径５〜３５μｍの球状シリカと、
平均粒径０．１〜２ＩＩｍの球状シリカと、平均粒径２
〜１５μｍの破砕シリカとを併用配合したことを特徴と
する半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びこれを硬化す
ることにより得られる硬化物を提供する。

以下１本発明につき更に詳述する。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は。

エポキシ樹脂と硬化剤と無機質充填剤とを含有する。

この場合１本発明に使用するエポキシ樹脂は１分子中に
２個以上のエポキシ基を有するものであれば特に制限は
なく、例えばオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エボ
゛キシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、置換又は
非置換のトリフエノールアルカン型エポキシ樹脂、上記
エポキシ樹脂類のハロゲン化物などを挙げることができ
。

これらの１種又は２種以上が適宜選択して使用される。

また、硬化剤はエポキシ樹脂に応じたものが使用され１
例えばアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、フェノール
ノボラック型硬化剤などが用いられるが、中でもフェノ
ールノボラック型硬化剤が組成物の成形性、耐湿性とい
った面でより望ましい、なお、フェノールノボラック型
硬化剤として。

具体的にはフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボ
ラック樹脂等が例示される。

ここで、硬化剤の配合量は別に制限されないが。

フェノールノボラック型硬化剤を使用する場合は。

エポキシ樹脂中のエポキシ基と硬化剤中のフェノール性
水酸基とのモル比を０．５〜１．５の範囲にすることが
好適である。

更に１本発明組成物には、エポキシ樹脂と硬化剤との反
応を促進させるために硬化促進剤を配合することが好ま
しい、硬化促進剤としてはイミダゾール化合物、１，８
−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（Ｄ　
Ｂ　Ｕ）等のウンデセン化合物。

トリフェニルホスフィン等のホスフィン化合物、三級ア
ミン類などの１種又は２種以上が用いられる６なお、硬
化促進剤の使用量は特に制限されず。

通常の使用量でよい。

更に、本発明では、エポキシ樹脂組成物の応力を低下さ
せる目的でシリコーン系ポリマーを配合することが好ま
しく、シリコーン系ポリマーを添加すると、熱衝撃テス
トにおけるパッケージクラックの発生が著しく少なくな
る。

ここで、シリコーン系ポリマーとしては、例えばエポキ
シ基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、ヒドロシリ
ル基、ビニル基等を有するシリコーンオイル、シリコー
ンレジン又はシリコーンゴム、更にはこれらシリコーン
ポリマーとフェノールノボラック樹脂、エポキシ化フェ
ノールノボラック樹脂等の有機重合体との共重合体を用
いることができる。

なお、シリコーン系ポリマーの配合量は、エポキシ樹脂
と硬化剤との合計１１００部に対して１〜５０部とする
ことが好ましい。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上述のよ
うなエポキシ樹脂、硬化剤を必須成分とし、更には硬化
促進剤を必要により配合して得るものであるが、本発明
においては、これら成分と共に無機質充填剤として特定
のシリカ混合物を使用する。

この場合、本発明に無機質充填剤として用いるシリカ混
合物は、（イ）平均粒径５〜３５−１好ましくは８〜３
０μｍの球状シリカと、（ロ）平均粒径０．１〜２４．
好ましくは０．５〜１．５Ｉａの球状シリカと、（ハ）
平均粒径２〜１５−１好ましくは３〜１２ＩＩｍの破砕
シリカの混合物であり、これら３種のシリカを併用する
ことにより、流動性と硬化物の吸湿後の半田特性との両
方を満足し。

かつ低応力性の硬化物を与えるエポキシ樹脂組成物を得
ることができる。

ここで、（イ）の球状シリカは、その比表面積には特に
制限はないが、比表面積が２．５ｍ／ｇ以下、特に１．
４ｍ／ｇ以下であることが組成物の流動性向上の点から
好ましく、また、その配合量は全無機質充填剤量の２０
〜８０％とすることが好ましい、配合量が２０％に満た
ないと組成物の流動性が損なわれる場合があり、８０％
を越えると吸湿後の半田特性が悪くなる場合がある。

また、（ロ）の球状シリカは、（イ）の球状シリカとの
併用で組成物の流動性をより向上させる効果を発揮する
もので、その比表面積は１５ｒ４／ｇ以下、特に１０　
ｒｒｉ’　／　ｇ以下であることが組成物の流動性向上
の点から望ましい。なお、（ロ）の球状シリカの配合量
は全無機質充填剤量の１〜２０％。

特に５〜１５％とすることが好ましく、１％より少ない
と組成物の流動性が十分でない場合があり。

２０％を越えると吸湿後の半田特性が悪くなる場合があ
る。

更に、（ハ）の破砕シリカは、平均粒径２〜１５声のも
のであれば特に制限されないが、好ましくは球状シリカ
を粉砕することにより得られるもので、組成物の流動性
を損なわずにその硬化物の吸湿後の半田特性を向上させ
る効果を有する。

ここで、（ハ）の破砕シリカの原料として好適に使用さ
れる球状シリカは特に限定されないが、平均粒径２０〜
５０Ｉｔｍの球状シリカや粒径７５−以上の球状シリカ
が好適に使用でき、また、これら球状シリカの粉砕方法
は別に制限されず５通常の方法を採用し得るが、中でも
ボールミル粉砕が好ましく採用できる。なお、このよう
に球状シリカを粉砕して得られるシリカは、球状シリカ
表面が粗化されたものや粉砕されて半球状になったもの
、あるいは半球状のエッチ部が丸くなったものなどを含
むものである。

この場合、（ハ）の破砕シリカの配合量は、全無機質充
填剤量の２０〜８０％とすることが好ましく、配合量が
２０％に満たないと、硬化物の吸湿後の半田特性改質効
果が十分でない場合があり。

８０％を越えると組成物の流動性が低下する場合がある
。

なお、上記特定のシリカに加えて、本発明の目的を損な
わない範囲でヒユームドシリカ、ガラス繊維等のその他
の無機質充填剤を配合することができる。

また更に、上記（イ）〜（ハ）のシリカ及び他の無機質
充填剤は、予めそれらの表面をγ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン等のカツプリング剤を用い、通常
の方法で表面処理した後に使用することができる。

本発明組成物において、無機質充填剤の配合量は、組成
物全体１００部に対して２５０〜６００部、特に３００
〜５５０部であることが好ましい。

本発明の組成物には、更に必要により各種の添加剤を添
加することができ、例えばカルナバワックス等のワック
ス類、ステアリン酸等の脂肪酸やその金属塩などの離型
剤、カーボンブラック、コバルトブルー、ベンガラ等の
顔料、酸化アンチモン、ハロゲン化合物等の難燃化剤、
エポキシシラン、ビニルシラン、はう素化合物、アルキ
ルチタネート等のカップリング剤、老化防止剤、その他
の添加剤の１種又は２種以上を配合することができる。

なお、本発明のエポキシ樹脂組成物は、その製造に際し
、上述した成分の所定量を均一に撹拌。

混合し、ニーダ−、ロール、エクストルーダーなどで混
線、冷却し、粉砕するなどの方法で得ることができるが
、ミキシングロール、押出機を用いた溶融混合法が好適
に採用される。ここで、成分の配合順序に特に制限はな
い。

本発明のエポキシ樹脂組成物はＩＣ，ＬＳＩ。

トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等の半導体装置
の封止用に使用するものであり、プリント回路板の製造
などにも有効に使用できる。ここで。

半導体装置の封止を行なう場合は、従来より採用されて
いる成形法、例えばトランスファ成形、インジェクショ
ン成形、注型法などを採用して行なうことができる。こ
の場合、エポキシ樹脂組成物の成形温度は１５０〜１８
０℃、ポストキュアーは１５０〜１８０℃で２〜１６時
間行なうことが好ましい。

１遭じす１果 本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、無機質充
填剤として特定の球状シリカ及び破砕シリカ混合物を配
合したことにより、成形時の流動性に優れていると共に
、吸湿後においても半田で処理後の耐湿性、耐クラツク
性が良く、半田特性に優れた低応力性の硬化物を与える
ものである。

以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない
。

なお、以下の例において部はいずれも重量部である。

〔実施例１〜５．比較例１〜４〕 エポキシ当量２００．軟化点６５℃のエポキシ化タレゾ
ールノボラック樹脂５８部、エポキシ当量２８０の臭素
化エポキシ化フェノールノボラック樹脂６部、フェノー
ル当量１１ｏ、軟化点８０℃のフェノールノボラック樹
脂３６部、トリフェニルホスフィン０．７部、二酸化ア
ンチモン１０部、カルナバワックス１．５部、γ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン１．６部、カーボ
ン１部をベースとして使用し、このベースに第１表に示
すシリカ混合物を配合し、８０’Ｃのミキシングロール
で５分間溶融混合した後、シート状にして取り出して冷
却し、粉砕してエポキシ樹脂組成物を作製した。

得られた組成物について、以下の諸試験を行なつた・ 結果を第１表に併記する。

（イ）スパイラルフロー値 ＥＭＭＩ規格に準じた金型を使用して１７５℃。

７０ｋｇ／ａｌｌの条件で測定した。

（ロ）膨張係数、ガラス転移温度 １７５℃、１２分で成形し、１８０℃、４時間でポスト
キュアーした５ｘ５ｘ１５■の試験片を用い、アグネ（
真空理工社製）を使用して昇温スピード５℃／分で測定
した。

（ハ）曲げ強度 ＪＩＳ　　Ｋ６９１１に準じて１７５℃、７０ｋｇ／ａ
ｆ、成形時間２分の条件で１１０Ｘ４Ｘ１００の抗折捧
を成形し、１８０℃で４時間ポストキュアーしたものの
室温での曲げ強度を測定した。更に、１２１℃７１００
％のプレッシャークツカーに２４時間放置したもの（Ｐ
ＣＴ後と略す）についても曲げ強度を測定した。

（ニ）吸湿後の耐半田クラック性 １７５℃、２分で成形し、１８０℃、４時間でポストキ
ュアーしたパッケージサイズ１４Ｘ２０Ｘ２，３ａｍ、
アイランド面積８ｘｌＯｎｎのフラットパッケージを８
５°Ｃ／８５％ＲＨの恒温恒湿槽に４８時間放置した後
、２６０℃の半田浴に入れた時、パッケージクランクが
発生するまでの時間を測定した。

ネジリカ６： 粒径７５−以上の球状シリカをボールミルで２時間粉砕
して得られた平均粒径５−１４８゜以上の粗粒が０．１
％以下の破砕シリカ本シリカ７： 平均粒径３０μｍの球状シリカをボールミルで１時間粉
砕して得られた平均粒径１０ＩＪｍ、７５−以上の粗粒
が０．１％以下のシリカ本シリカ８： 平均粒径１５μｍの破砕シリカ 第１表の結果より１本発明に係る３種の球状シリカ及び
破砕シリカのどれかを欠く組成物は流動性、ＰＣＴ後の
曲げ強度、耐半田クラック性のいずれかに劣るものであ
るが１本発明の組成物はこれら特性のすべてが優れてお
り、低応力性でかつ成形時の流動性及び吸湿後の半田特
性が優れていることが確認された。

〔実施例６〜ｉｏ、比較例５，６〕 実施例１と同様のベース及び製造方法で第２表に示すシ
リカを用いてエポキシ樹脂組成物を作製し、諸試験を行
なった６ 結果を第２表に併記する。

寧シリカ９ニ シリカ２をγ−グリシドキシプロビルトリメトキシシラ
ン（ＫＢＭ４０３．信越化学工業社製）０．６重量％で
表面処理した球状シリカ＊シリカ１０ニ シリカ４をＫＢＭ４０３，１．０重量％で表面処理した
球状シリカ ＊シリカ１１ニ シリカ６をＫＢＭ４０３，０．８重量％で表面処理した
球状シリカ 本シリカ１２： 平均粒径４ｐの球状シリカをγ−グリシドキシプロビル
トリメトキシシラン０．９重量％で表面処理した球状シ
リカ ＊シリカ１３： 平均粒径３０．の球状シリカをボールミルで３時間粉砕
して得られた平均粒径１μｍの破砕シリカ 第２表の結果からも、本発明の組成物は優れた流動性、
ＰＣＴ後の曲げ強度、耐半田クラック性を有することが
確認された。

出願人　　信越化学工業　株式会社 代理人　　弁理士　小　島　隆　司

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エポキシ樹脂と硬化剤と無機質充填剤とを含有して
   なるエポキシ樹脂組成物において、無機質充填剤として
   平均粒径５〜３５μｍの球状シリカと、平均粒径０．１
   〜２μｍの球状シリカと、平均粒径２〜１５μｍの破砕
   シリカとを併用したことを特徴とする半導体封止用エポ
   キシ樹脂組成物。 ２、破砕シリカが球状シリカを粉砕することにより得ら
   れるものである請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹
   脂組成物。 ３、請求項１又は２記載のエポキシ樹脂組成物を硬化す
   ることにより得られる硬化物。