JPH03177450A - 半導体用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造法 - Google Patents
半導体用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造法Info
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- JPH03177450A JPH03177450A JP1316150A JP31615089A JPH03177450A JP H03177450 A JPH03177450 A JP H03177450A JP 1316150 A JP1316150 A JP 1316150A JP 31615089 A JP31615089 A JP 31615089A JP H03177450 A JPH03177450 A JP H03177450A
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Landscapes
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- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
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。
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〕
本発明は半導体用エポキシ樹脂組成物に関し、さらに詳
しくは多量の充填剤を用いても流動性に優れる半導体用
エポキシ樹脂組放物および半導体装置の製造法に関する
。
しくは多量の充填剤を用いても流動性に優れる半導体用
エポキシ樹脂組放物および半導体装置の製造法に関する
。
従来、エポキシ樹脂組成物は、接着性および耐湿性に優
れ、しかも良好な電気特性と機械特性を有するため、電
気および電子部品の絶縁封止用材料として広く使用され
ている。
れ、しかも良好な電気特性と機械特性を有するため、電
気および電子部品の絶縁封止用材料として広く使用され
ている。
近年、電子産業分野においては、−層の小型軽量化、高
密度化が求められている。これに対応するため、半導体
素子またはチップ部品の基板への直接実装が広く行われ
るようになり、従来主流であったＤＩＰ Ｃデュアル・
インライン・パッケージ）に代表される挿入型の実装技
術は、専用の半導体チップを直接基板に実装するＣＯＢ
（チップ・オン・ボード）と呼ばれる方法に移行しつ
つある。
密度化が求められている。これに対応するため、半導体
素子またはチップ部品の基板への直接実装が広く行われ
るようになり、従来主流であったＤＩＰ Ｃデュアル・
インライン・パッケージ）に代表される挿入型の実装技
術は、専用の半導体チップを直接基板に実装するＣＯＢ
（チップ・オン・ボード）と呼ばれる方法に移行しつ
つある。
ＣＯＢ実装としては、ワイヤボンド法、ＴＡＢ（Ｔａｐ
ｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）法およびフ
リップチップ法が提案されている。ワイヤボンド法は汎
用性および低コストに特長があり、またＴＡＢ法は薄形
化および検査性に特長がある。フリップチップ法はパッ
ケージ化の場合、トータルコストの低減、多端子化など
に優れることにより高速論理デバイス用としても応用可
能である。
ｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）法およびフ
リップチップ法が提案されている。ワイヤボンド法は汎
用性および低コストに特長があり、またＴＡＢ法は薄形
化および検査性に特長がある。フリップチップ法はパッ
ケージ化の場合、トータルコストの低減、多端子化など
に優れることにより高速論理デバイス用としても応用可
能である。
一方、ディスクリート型半導体素子の封止方法としては
、樹脂封止方法が多く採用され、その樹脂として低圧ト
ランスファ成型用エポキシ樹脂が使用されている。
、樹脂封止方法が多く採用され、その樹脂として低圧ト
ランスファ成型用エポキシ樹脂が使用されている。
しかし、ＣＯＢ方式の場合には、構造的にも、また樹脂
の硬化性などの性質上の点からもトランスファ戒型用エ
ポキシ樹脂を適用することは極めて困難で、一般に、半
導体を液状の封止材料でボッティングし、加熱硬化する
方法がとられている。
の硬化性などの性質上の点からもトランスファ戒型用エ
ポキシ樹脂を適用することは極めて困難で、一般に、半
導体を液状の封止材料でボッティングし、加熱硬化する
方法がとられている。
ハイブリッドＩＣの場合には、基板として熱膨脹係数の
小さいアルミナが使用されているため、樹脂の硬化時ま
たはヒートサイクル時の熱収縮と熱膨脹による封止樹脂
との熱膨脹係数の差による応力が発生し、基板との剥離
不良、ワイヤの断線、印刷抵抗の変化などを起こし易い
。この内部応力の半導体素子への影響を少なくする方法
として、半導体素子と樹脂との間に弾性率の小さいゲル
状のクツション剤を置く方法がとられているが、ゲル状
のクツション剤を単独で用いた場合、樹脂の吸湿率が大
きいため耐湿性に劣り、コストアップになるなどの欠点
がある。また他の方法として、可撓化剤を添加する方法
が知られているが、この方法では耐熱特性および電気特
性を著しく低下させることが多く、高圧部品等の注型用
として使用することができなかった。さらに充填剤を添
加して硬化時の収縮率を小さくし、線膨脹係数を半導体
素子に近づけ、剥離、クラック等を防止する方法がとら
れているが、充填剤を多量に添加する必要があるため、
混和剤の粘度が著しく上昇して注型作業が困難になり、
長い作業時間を要し、経済的に不利となるだけでなく、
均一に流動がしにくく、気泡の巻き込み、滞留等による
硬化物の特性低下を招き、実用性に乏しかった。また充
填剤を多量に添加し、ペレット状に底形したＢステージ
の樹脂を半導体素子上に置き、加熱硬化する方法が知ら
れているが、樹脂の流動性がほとんどないため、部品の
薄型化には不向きである。
小さいアルミナが使用されているため、樹脂の硬化時ま
たはヒートサイクル時の熱収縮と熱膨脹による封止樹脂
との熱膨脹係数の差による応力が発生し、基板との剥離
不良、ワイヤの断線、印刷抵抗の変化などを起こし易い
。この内部応力の半導体素子への影響を少なくする方法
として、半導体素子と樹脂との間に弾性率の小さいゲル
状のクツション剤を置く方法がとられているが、ゲル状
のクツション剤を単独で用いた場合、樹脂の吸湿率が大
きいため耐湿性に劣り、コストアップになるなどの欠点
がある。また他の方法として、可撓化剤を添加する方法
が知られているが、この方法では耐熱特性および電気特
性を著しく低下させることが多く、高圧部品等の注型用
として使用することができなかった。さらに充填剤を添
加して硬化時の収縮率を小さくし、線膨脹係数を半導体
素子に近づけ、剥離、クラック等を防止する方法がとら
れているが、充填剤を多量に添加する必要があるため、
混和剤の粘度が著しく上昇して注型作業が困難になり、
長い作業時間を要し、経済的に不利となるだけでなく、
均一に流動がしにくく、気泡の巻き込み、滞留等による
硬化物の特性低下を招き、実用性に乏しかった。また充
填剤を多量に添加し、ペレット状に底形したＢステージ
の樹脂を半導体素子上に置き、加熱硬化する方法が知ら
れているが、樹脂の流動性がほとんどないため、部品の
薄型化には不向きである。
フリップチップ法の場合には、信頼性向上のために線膨
脹係数をハンダバンプに合わせ、チップと基板の間に樹
脂を充填する必要があるが、低流動性と低線膨脹係数化
を両立させるのは困難であった。
脹係数をハンダバンプに合わせ、チップと基板の間に樹
脂を充填する必要があるが、低流動性と低線膨脹係数化
を両立させるのは困難であった。
本発明の目的は、前記従来技術の欠点を除去し、多量の
充填剤を用いても流動性に優れる半導体用エポキシ樹脂
組成物を提供することにある。
充填剤を用いても流動性に優れる半導体用エポキシ樹脂
組成物を提供することにある。
本発明は、充填剤を含有し、その硬化物の線膨脹係数を
１．８〜４． ＯＸ １０−’／”Ｃとした半導体用エ
ポキシ樹脂組成物において、前記充填剤が、ワーデル（
ｗａｄｅｌｌ）の球形度〔（粒子の投影面積に等しい円
の直径）／（粒子の投影像に外接下の粒子の含有量が１
６．０〜２３．０重量％、粒径１２μｍ以下の粒子の含
有量が５５．０〜８０．０重量％、粒径４５μｍ以下の
粒子の含有量が９４．５重量％以上であり、かつ粒径１
００μｍ以上の大型粒子の含有量が０．０１重量％以下
の粒度分布を有する半導体用エポキシ樹脂組成物および
これを用いた半導体装置の製造法に関する。
１．８〜４． ＯＸ １０−’／”Ｃとした半導体用エ
ポキシ樹脂組成物において、前記充填剤が、ワーデル（
ｗａｄｅｌｌ）の球形度〔（粒子の投影面積に等しい円
の直径）／（粒子の投影像に外接下の粒子の含有量が１
６．０〜２３．０重量％、粒径１２μｍ以下の粒子の含
有量が５５．０〜８０．０重量％、粒径４５μｍ以下の
粒子の含有量が９４．５重量％以上であり、かつ粒径１
００μｍ以上の大型粒子の含有量が０．０１重量％以下
の粒度分布を有する半導体用エポキシ樹脂組成物および
これを用いた半導体装置の製造法に関する。
本発明に用いられる充填剤は、ワーデルの球形度で０．
７〜１．０の球形度を有する球状溶融シリカ粉末であり
、特定の粒度分布、すなわち、粒径２μｍ以下の粒子の
含有量が１６．０〜２３．０重量％、好ましくは１６〜
２０重量％、粒径１２μｍ以下の粒子の含有量が５５．
０〜８０．０重量％、粒径４５μｍ以下の粒子の含有量
が９４．５重量％以上であり、かつ粒径１１００ｔＩ以
上の大型粒子の含有量が０．０１重量％以下の粒度分布
を有するものである。このような粒度分布は所定の粒径
の充填剤を混合することによって得られる。充填剤が上
記粒度分布外、また上記球形度の範囲外では、充填剤を
多量に用いた場合に組成物の流動性が低下する。粒径１
００μｍ以上の大型粒子の含有量が０゜０１重量％より
多く含まれると、フリップチップ法ではチップ下への樹
脂充填性が低下し、ＴＡＢ法では封止樹脂の厚みが増加
し、ワイヤボンド法では、ワイヤ間等狭い流路での流れ
が阻害される。
７〜１．０の球形度を有する球状溶融シリカ粉末であり
、特定の粒度分布、すなわち、粒径２μｍ以下の粒子の
含有量が１６．０〜２３．０重量％、好ましくは１６〜
２０重量％、粒径１２μｍ以下の粒子の含有量が５５．
０〜８０．０重量％、粒径４５μｍ以下の粒子の含有量
が９４．５重量％以上であり、かつ粒径１１００ｔＩ以
上の大型粒子の含有量が０．０１重量％以下の粒度分布
を有するものである。このような粒度分布は所定の粒径
の充填剤を混合することによって得られる。充填剤が上
記粒度分布外、また上記球形度の範囲外では、充填剤を
多量に用いた場合に組成物の流動性が低下する。粒径１
００μｍ以上の大型粒子の含有量が０゜０１重量％より
多く含まれると、フリップチップ法ではチップ下への樹
脂充填性が低下し、ＴＡＢ法では封止樹脂の厚みが増加
し、ワイヤボンド法では、ワイヤ間等狭い流路での流れ
が阻害される。
平均粒径は次のようにして求められる。ＪＩＳＺ ８
８０１の標準ふるいを用い、湿式法によるふるい分けで
４４μｍ以下を除き、４４μｍを超える充填剤について
乾式法によるふるい分けで粒度分布を測定し、除か゛れ
た４４μｍ以下の充填剤の粒度分布をレーザー回折式粒
度分測定装置を用いて測定する。全体の粒度分布を測定
後、累積重量％が５０重重量になる粒径が平均粒径とさ
れる。
８０１の標準ふるいを用い、湿式法によるふるい分けで
４４μｍ以下を除き、４４μｍを超える充填剤について
乾式法によるふるい分けで粒度分布を測定し、除か゛れ
た４４μｍ以下の充填剤の粒度分布をレーザー回折式粒
度分測定装置を用いて測定する。全体の粒度分布を測定
後、累積重量％が５０重重量になる粒径が平均粒径とさ
れる。
比表面積はカンタ−ソーブを用いてＢＥＴＩ点法で測定
される。
される。
本発明においては、前記充填剤の平均粒径が５゜０〜９
．０μｍの範囲で、かつ比表面積が１．０〜５゜０ｒｒ
ｒ／ｇの範囲のものが好ましい。
．０μｍの範囲で、かつ比表面積が１．０〜５゜０ｒｒ
ｒ／ｇの範囲のものが好ましい。
本発明に用いられるエポキシ樹脂には特に制限はなく、
ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンから誘導される
ジグリシジルエーテルおよびその誘導体、ビスフェノー
ルＦとエピクロルヒドリンから誘導されるジグリシジル
エーテルおよびその誘導体などの通称エピ−ビス型液状
エポキシ樹脂、多価アルコールとエピクロルヒドリンか
ら誘導されるジグリシジルエーテル、多塩基酸とエピク
ロルヒドリンから誘導されるジグリシジルエステルおよ
びその誘導体、水添ビスフェノールＡとエピクロルヒド
リンから誘導されるジグリシジルエーテルおよびその誘
導体、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメ
チル−３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカ
ルボキシレート、シクロペンタジェンオキサイド、ビニ
ルシクロヘキセンオキサイド、ビス（２，３−エポキシ
シクロペンチル）エーテル、３，４−エポキシシクロヘ
キシルメチル（３，４−エポキシシクロヘキサン）カル
ボキシレート、ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシ
クロヘキシルメチル）アジペート、リモネンジオキサイ
ド等の脂環式エポキシ化合物およびこれらの誘導体、イ
ソブチレンから誘導されるメチル置換型エポキシ化合物
等が挙げられる。
ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンから誘導される
ジグリシジルエーテルおよびその誘導体、ビスフェノー
ルＦとエピクロルヒドリンから誘導されるジグリシジル
エーテルおよびその誘導体などの通称エピ−ビス型液状
エポキシ樹脂、多価アルコールとエピクロルヒドリンか
ら誘導されるジグリシジルエーテル、多塩基酸とエピク
ロルヒドリンから誘導されるジグリシジルエステルおよ
びその誘導体、水添ビスフェノールＡとエピクロルヒド
リンから誘導されるジグリシジルエーテルおよびその誘
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ボキシレート、ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシ
クロヘキシルメチル）アジペート、リモネンジオキサイ
ド等の脂環式エポキシ化合物およびこれらの誘導体、イ
ソブチレンから誘導されるメチル置換型エポキシ化合物
等が挙げられる。
本発明の組成物には、添加剤として、硬化剤、可塑剤、
着色剤、難燃剤、カップリング剤、消泡剤などを添加す
ることができる。
着色剤、難燃剤、カップリング剤、消泡剤などを添加す
ることができる。
本発明の半導体用エポキシ樹脂組成物によってＣ０ＢＳ
ＴＡＢ、フリップチップ等の方式の半導体素子を封止す
ることができる。封止は、この組成物を用いて半導体素
子に滴下、含浸等の処理を行い硬化して行われる。
ＴＡＢ、フリップチップ等の方式の半導体素子を封止す
ることができる。封止は、この組成物を用いて半導体素
子に滴下、含浸等の処理を行い硬化して行われる。
以下、本発明を実施例により詳しく説明する。
なお、例中、部とあるのは重量部を意味する。
く充填剤Ａ−Ｅの調整〉
球状溶融シリカ粉末（電気化学社製）を第１表に示す粒
径分布となるように充填剤を混合して調整した。
径分布となるように充填剤を混合して調整した。
第
表
実施例１〜４、比較例１〜３
エポキシ樹脂（油化シェル化学社製商品名、エピコー）
＃８２８）１００部、消泡剤（信越化学社製商品名、Ｋ
Ｓ−６０３）０．１部、硬化剤（四国化成工業社製商品
名、２ＭＡ−ＯＫ）２部、カーボンブラック（三菱化成
社製商品名、ＭＡ−１００）０．７部およびカップリン
グ剤（信越化学社製商品名、ＫＢＭ−４０３）２部に、
第２表に示す量の充填剤Ａ−Ｅをそれぞれ配合し、真空
播潰器で５Ｔｏｒｒの減圧下に混合脱気し、エボキシ樹
脂組成物（実施例１〜４、比較例１〜３）を調製した。
＃８２８）１００部、消泡剤（信越化学社製商品名、Ｋ
Ｓ−６０３）０．１部、硬化剤（四国化成工業社製商品
名、２ＭＡ−ＯＫ）２部、カーボンブラック（三菱化成
社製商品名、ＭＡ−１００）０．７部およびカップリン
グ剤（信越化学社製商品名、ＫＢＭ−４０３）２部に、
第２表に示す量の充填剤Ａ−Ｅをそれぞれ配合し、真空
播潰器で５Ｔｏｒｒの減圧下に混合脱気し、エボキシ樹
脂組成物（実施例１〜４、比較例１〜３）を調製した。
第 ２ 表
得られた組成物の線膨張係数および浸透長さを下記の方
法により測定し、その結果を第３表に示した。
法により測定し、その結果を第３表に示した。
（１）線膨張係数
１２０℃で２時間硬化させたテストピースを用い、熱膨
脹曲線の転移点以下の領域の傾斜より求めた。
脹曲線の転移点以下の領域の傾斜より求めた。
（２）浸透長さ（樹脂まわり込み）
２枚のガラス板を、ギャップが１１００ａになるように
貼り合わせる。エポキシ樹脂組成物でポツティングし、
８０″Ｃで２０分の熱処理を行い、ガラス板の間に浸透
したエポキシ樹脂組成物の先端とガラス板の端との距離
ｌ した。
貼り合わせる。エポキシ樹脂組成物でポツティングし、
８０″Ｃで２０分の熱処理を行い、ガラス板の間に浸透
したエポキシ樹脂組成物の先端とガラス板の端との距離
ｌ した。
第 ３
（閣）を浸透長さと
表
第３表から、実施例の組成物は、充填剤を多量に用いて
も浸透長さが長く、流動性に優れることが示される。
も浸透長さが長く、流動性に優れることが示される。
本発明の半導体用エポキシ樹脂組成物は、充填剤の多量
添加による流動性の低下がなく、微細な部位へのまわり
込み性に優れておているため、信頼性の高い優れた半導
体装置を提供することができる。
添加による流動性の低下がなく、微細な部位へのまわり
込み性に優れておているため、信頼性の高い優れた半導
体装置を提供することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、充填剤を含有し、その硬化物の線膨脹係数を１．８
〜４．０×１０＾−＾５／℃とした半導体用エポキシ樹
脂組成物において、前記充填剤が、ワーデルの球形度で
０．７〜１．０の球形度を有する球状溶融シリカ粉末で
あって、粒径２μｍ以下の粒子の含有量が１６．０〜２
３．０重量％、粒径１２μｍ以下の粒子の含有量が５５
．０〜８０．０重量％、粒径４５μｍ以下の粒子の含有
量が９４．５重量％以上であり、かつ粒径１００μｍ以
上の大型粒子の含有量が０．０１重量％以下の粒度分布
を有する半導体用エポキシ樹脂組成物。 ２、充填剤の平均粒径を５．０〜９．０μｍの範囲とし
、かつ比表面積を１．０〜５．０ｍ＾２／ｇの範囲とし
た請求項１記載の半導体用エポキシ樹脂組成物。 ３、請求項１記載の半導体用エポキシ樹脂組成物で半導
体素子を封止する半導体装置の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1316150A JP2864584B2 (ja) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | 半導体用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP1316150A JP2864584B2 (ja) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | 半導体用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03177450A true JPH03177450A (ja) | 1991-08-01 |
| JP2864584B2 JP2864584B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=18073833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1316150A Expired - Lifetime JP2864584B2 (ja) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | 半導体用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造法 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2864584B2 (ja) |
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-
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