JPH03277651A

JPH03277651A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH03277651A
Application number: JP2079806A
Authority: JP
Inventors: Taro Fukui; 太郎福井; Shinji Hashimoto; 真治橋本; Masaya Tsujimoto; 雅哉辻本; Hiroshi Yamamoto; 広志山本; Yasuhisa Kishigami; 泰久岸上
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1991-12-09

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、ＬＳ　Ｉ、ＶＬＳ　Ｉ等を安価、大量に封
止するための半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する
ものである。

〔従来の技術〕

素子の大型化、配線の微細化、パッケージの小型化に伴
って、半導体素子などを封止するための封止材（樹脂封
止の場合には、樹脂固化物または樹脂硬化物など）には
、低応力化が強く求められている。封止材による発生応
力（σ）は、簡単には次式で表される。

σ＝ΔＴ・　（α−α・）・Ｅこの式より、低応力化のためには、αまたはＥを低下さ
せることが有効であることがわかる。

しかし、ゴム等の添加によって極端にＥのみを低下させ
ることは樹脂の架橋密度を低下させるため、耐熱性、耐
湿性を損なう。したがって、Ｅの低下とαの低下とを併
用しながら低応力化を進めるのが好ましい。

一方、αを低下させる方法として最も一般的には、無機
充填材の含有量を増加させることが挙げられる。これは
、−射的な有機架橋物、ポリマー単独の線膨張係数αが
５〜１０　　〔Ｘ　Ｉ　Ｏ−’／ｄｅｇ。

〕であるのに対して、無機充填材が１０−６〜１０−７
のオーダーの線膨張係数αを持っているからである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、無機充填材の増量は、αの低下に効果があるも
のの、逆に成形品の弾性率Ｅを増加させるという効果を
同時にもたらす。したがって、発生応力という点では、
αの低下による低応力化効果は、Ｅの上昇によってかな
りの割合が打ち消されてしまう。

そこで、この発明は、無機充填材はどＥを上昇させずに
、同様のα低下効果をもたらし、封止材による発生応力
を大幅に低下させることができる半導体封止用エポキシ
樹脂組成物を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、請求項１および２の各発明
にかかる半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、液晶性を
持つポリマー（以下「液晶ポリマー」と言う）を含むも
のとされている。

請求項２の発明にかかる半導体封止用エポキシ樹脂組成
物は、さらに、前記液晶ポリマーが、成形温度では熔融
しない粉末の形で含有されており、その５０μ以上の粒
分が１０重量％以下のものとされている。

液晶ポリマーでは、液晶状態において分子鎖が配向し、
規則正しい構造を持ち、分子間の自由な動きを拘束して
いるために、固化したときにもその配向状態を維持し、
一般の有機ポリマーと異なって低線膨張という特徴を有
しており、さらに、ポリマーであることから、弾性率は
、一般の有機ポリマーよりは高いが、無機充填材（無機
フィラー）よりは小さい。無機充填材の一例として、最
も多用される溶融シリカは、約７０００ｋｇ／−の弾性
率を持つが、液晶ポリマーでは一般に弾性率９００呟／
−程度と１桁小さい。

液晶ポリマーとしては、特に限定しないが、般にヒドロ
キシ安息香酸を主成分として含有するサーモトロピック
型液晶ポリマーが好ましく、成分を含んでいるポリマー
でもよい。

ヒドロキシ安息香酸に共重合させる成分としては、たとえば次の成分が好ましい。

０ＣＨＩＣＨ。

ＯＨなど。

液晶ポリマーとしては、たとえば、次のような構造式を持つポリエステルである。

−＋−ＣＯ＋ＣＯ→ 液晶ポリマーはいかなる方法、形態で材料中に複合化さ
れてもよいが、たとえば、充填材の代替として液晶ポリ
マー粉体の形で混入させることができる。この場合、液
晶ポリマー粉体は、材料成形温度で熔融しない粉末で、
その５０μ以上の粒子が５重量％以下であることが好ま
しい。このような粉体を得るためには、市販の液晶ポリ
マー粉体を篩分けしたり、あるいは、機械的に粉砕した
りすればよい。液晶ポリマーが材料成形温度で熔融する
と、封止材の耐湿性に悪影響を与えることがある。した
がって、液晶ポリマーとしては、平均分子量５０００以
上が好ましく、低分子液晶はこの発明には好ましくない
。さらに、液晶ポリマ一検体中に大きな粒径を持つ粒子
やフィブリルイした長繊維が５重量％以上あると、成形
時に金！で詰まり、充填不良となる恐れがある。

この発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物器、エポキ
シ樹脂、硬化剤、充填材および液晶ポ１マーを必須成分
とし、ならびに、必要に応じてた加されるその他の配合
物（たとえば、硬化促進Ａ、難燃剤、カップリング剤、
顔料、低応力化剤、イオントラップ剤、滑剤など）を含
む。

これらの配合割合は、たとえば、エポキシ樹用１００重
量部（以下、「重量部」を単に「部」と言う）に対して
、硬化剤１１０〜９０部、硬化彷進剤０゜０１〜１部、
充填材３０〜８５部、液晶ポリマ−０，１〜３０部、そ
の他の配合物０〜１０ｆｆｌとするのが好ましいが、こ
れらの範囲に限定されない。硬化剤の割合が前記範囲を
外れると、耐熱性、耐湿性が低下するおそれがある。硬
化促進剤の割合が前記範囲を下回ると、硬化速度が遅（
なるおそれがあり、上回るとゲル化時間が短すぎて成形
できないおそれがある。無機充填材の割合が前記範囲を
下回ると、吸湿率増加により信頼性が低下するおそれが
あり、上回ると高粘度で成形できないおそれがある。液
晶ポリマーの割合が前記範囲を下回ると、この発明の効
果が出ないおそれがあり、上回ると高粘度で成形できな
いおそれがある。その他の配合物を添加する場合、前記
割合の上限を上回ると、信頼性低下のおそれがある。

この発明で用いるエポキシ樹脂は、特に限定はされない
が、たとえば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂な
ど、通常のエポキシ樹脂が挙げられる。

硬化剤は、たとえば、フェノールノボラック樹脂など、
エポキシ樹脂の硬化剤として通常用いられるものが使用
される。

硬化促進剤は、たとえば、トリフェニルホスフィンなど
、エポキシ樹脂の硬化促進剤として通常用いられるもの
が使用される。

充填材は、たとえば、シリカなど、エポキシ樹脂ととも
に通常用いられる無機充填材などが使用される。なお、
充填材は、低コスト、低吸湿などの利点を持つものがあ
るので、液晶ポリマーとの併用により、それらの役割を
発揮することができる。

その他の配合物としては、上述のものの他に、たとえば
、可撓性付与のために、反応性シリコーンオイル、シリ
コーンゴムなどが使用される。

上記の成分を用いて、たとえば、通常のやり方に従って
、混合、混練などを行って、液晶ポリマ、充填材などを
材料中に分散させ、必要に応して適当な形状のベレット
、タブレットなどに加工する。これらを用いて、トラン
スファー成形機などにより半導体チンプなどの封止のた
めの成形を行い、必要に応じて適当な後硬化を行って樹
脂封止物が得られる。

（作　　　用〕液晶ポリマーは、液晶性、すなわち、溶融時（ある特定
の条件下での熔融時の場合もある）に配向する性質があ
り、固化したときにもその配向状態を維持する。しかも
、無機充填材とは違ってポリマーであるため、弾性率が
より小さい。このような液晶ポリマーが封止材中に含ま
れていることにより、弾性率を太き（上昇させずに低線
膨張化できる。

特に、無機充填材を現状の含有量よりも増加して低線膨
張化するかわりに、増加分を液晶ポリマー粉末で置きか
えることによって、上述の作用がより発揮される。この
場合、液晶ポリマー粉末は、その５０ｎ以上の粒分が５
重量％以下であることが好ましい。これは、成形時に金
型で詰まり、充填不良となるのを防くためである。

したがって、この発明によれば、より低応力な封止材料
を設計することが可能である。

〔実　施　例〕

以下に、この発明の具体的な実施例および比較例を示す
が、この発明は下記実施例に限定されない。

一実施例１− 市販の液晶ポリマーであるＬ（、−５０００（ユニチカ
■製のサーモドロピンク型液晶ポリマーの商品名：融点
２００℃以上で、次式；（ｍ、ｎは繰り返しの数を表す正数である）で表される
構造を有する〕を液体窒素を用いて５Ｑｑ以上の粒子が
５重量％以下になるまで凍結粉砕した。

この凍結粉砕物を用いて、第１表に記載した配合で材料
を混合後、ミキシングロールを用いて７５℃で１０分間
混練を行った。得られたシート材料を粉砕後、タブレッ
ト化し、封止用のエポキシ樹脂組成物を得た。

得られたエポキシ樹脂組成物を用いてトランスファー成
形機により１７０℃で２分間成形し、さらに、１７０℃
で６時間アフターキュアを施して、硬化物（サンプル）
を得た。

一比較例１実施例１の液晶ポリマーに代えて、無機充填材である溶
融シリカを用いた（第１表参照）以外は同様にして樹脂
組成物を得、硬化物を得た。

一実施例２一実施例１の配合において、さらに、液晶ポリマーを増量
した（第１表参照）以外は同様にして樹脂組成物を得、
硬化物を得た。

一実施例３− 市販の液晶ポリマーであるエコノールＥ−６０００［住
友化学工業■製のサーモトロビ・ツク型液晶ポリマーの
商品名：融点３００℃以上で、次式％式％）で表される構造を持つ〕を篩により、５０ハ以上の粒分
を除去して用いた。

実施例１において、液晶ポリマーをエコノールＥ−６０
００に代えたこと以外は同様にして樹脂組成物を得、硬
化物を得た。

第１表に実施例１〜３および比較例１における樹脂組成
物の配合を示した。

実施例１〜３および比較例１の硬化物について線膨張係
数および曲げ弾性率の測定を行い、結果を第１表に示し
た。また、応力の代表値として、α×Ｅの値も同時に示
した。

第表 ※１・ＴＭＡ法によりｌ１淀し、５０℃〜１２０℃の平均値を
とった。

※２：ｌ５Ｋ６９１］による。

一実施例４実施例１の配合を第２表に示すように反応性シリコーン
オイル（東芝シリコーン■製のＹＥ−５８１８）も併用
されたものに変更した以外は同様にして樹脂組成物を得
、硬化物を得た。

比較例２実施例４の液晶ポリマーに代えて、無機充填材である熔
融シリカを用いた以外は同様にして樹脂組成物を得、硬
化物を得た。

実施例５実施例４の反応性シリコーンオイルに代えてシリコーン
ゴム（東しシリコーン■製）を微細に粉砕したもの（平
均粒径２０−）を用いた以外は同様にして樹脂組成物を
得、硬化物を得た。

第２表に実施例４，５および比較例２における樹脂組成
物の配合を示した。

実施例４．５および比較例２の硬化物について線膨張係
数および曲げ弾性率の測定を行い、結果を第２表に示し
た。また、応力の代表値として、α×Ｅの値も同時に示
した。

第表 ※１：ＴＭＡ法により淘ｊ定し、５０℃〜１２０℃の平均値を
とった。

※２：ｌ５Ｋ６９１］による。

第１表および第２表にみるように、実施例のものは対応
する比較例に比べて、線膨張係数が小さく、曲げ弾性率
が非常に小さい。

〔発明の効果〕

請求項１および２の各発明にががる半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物は、以上に述べたように、液晶ポリマーを
含んでいるので、弾性率を大きく上昇させないで低線膨
張化ができ、結果的に低応力の封止材を設計することが
できる。

Claims

【特許請求の範囲】１　エポキシ樹脂、硬化剤および充填材を必須成分とす
る半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、液晶性を
有するポリマーも必須成分とすることを特徴とする半導
体封止用エポキシ樹脂組成物。２　液晶性を有するポリマーが成形温度では熔融しない
粉末の形で含有されており、その５０μｍ以上の粒分が
５重量％以下である請求項１記載の半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物。