JPH0515744B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） この発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物
に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、熱放散性を向上させ、かつ、低応力性を付与
することのできる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） 半導体素子の封止用の樹脂としては、従来よ
り、耐湿性、耐熱性等の性能や価格などの点にお
いて適当なエポキシ樹脂が広く使用されている
が、近年の半導体素子の高密度、高集積化にとも
なつて、小型化、薄型化への要求とともに、素子
発熱による熱疲労を低減するための熱放散性を向
上させること、また、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が必要に
なつてきている。 このような半導体素子の封止に際しての熱放散
性、低応力性を向上させるために、従来より封止
用エポキシ樹脂に熱放散性のよい結晶性シリカや
アルミナ等のフイラーを配合することが種々の方
法によつて行われてきている。また、このフイラ
ー配合についての新しい試みも種々提案されてい
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つて表面処
理した赤燐の粉末をエポキシ樹脂に配合する方法
が提案されている（特開昭61−276816）。 また、窒化ケイ素を配合する方法も提案されて
いる（特開昭61−221220）。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、これまでに知られているエポキ
シ樹脂配合用のフイラーを使用したとしても、そ
の熱放散性、低応力性には限界があり、今後の半
導体素子の高密度実装、超LSIの高集積化に対応
するのには充分なものではない。 また、水酸化アルミニウムや窒化ケイ素の使用
については、耐湿性を損う場合があるため、その
使用は制約されるのが実情であつた。 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、従来の半導体素子封止用のエポキ
シ樹脂組成物の欠点を改善し、エポキシ樹脂に配
合するフイラー成分等について検討を加え、熱放
散性に極めて優れ、低応力性を付与することので
きる半導体素子封止用のエポキシ樹脂組成物を提
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、上記の課題を解決するために、(a)
エポキシ樹脂、(b)フエノールノボラツク系硬化
剤、(c)磁性分量200ppm以下の窒化ケイ素フイラ
ー、および(d)シリコーン系改質剤を含有すること
を特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物を
提供する。 このエポキシ樹脂組成物では、熱放散性および
低応力性、特に膨張係数を下げる点において優れ
た窒化ケイ素をフイラーとし、この窒化ケイ素フ
イラーの磁性分量を200ppm以下に制御すること
によつて極めて良好な熱放散性と低応力性が実現
でき、しかもこれまでの欠点であつた耐吸湿性の
低下もないとの知見に基づいてなされたものであ
る。 組成物のベース樹脂となるエポキシ樹脂につい
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ものをはじめとして、
適宜な種類のものを使用することができる。この
ようなエポキシ樹脂としては、たとえば、ノボラ
ツク型エポキシ樹脂、ビスフエノールＡ型エポキ
シ樹脂、ビスフエノール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、硬化剤としてのフエノールノボラツク系
硬化剤も従来より使用されているものを用いるこ
とができる。この場合、１分子中に２個以上のフ
エノール性水酸基を有するフエノールノボラツク
系硬化剤を好ましいものとして例示することがで
きる。 フイラーとして配合する窒化ケイ素は、上記し
た通り、その磁性分量を200ppm以下に制御した
ものを用いることとする。窒化ケイ素は、通常の
反応製造工程においては約1000〜2500ppm程度の
磁性分量を有したものとして入手されるが、この
ものをそのまま半導体封止用エポキシ樹脂組成物
に使用する場合には、熱放散性、低応力性の向上
に限界があるばかりか、耐吸湿性が損われるとい
う問題がある。このため、この発明においては、
反応製造工程での磁化を抑え、その磁性分量が
200ppm以下のものを使用することとする。もち
ろん、市販のものを使用することもできる。 なお、この場合の磁性分量は、たとえば原子吸
光光度計を使用することによつて、分析された金
属の元素の内の磁性を有するものの量から測定す
ることができる。 そして、その使用に当つては、エポキシ樹脂に
配合するフイラーの全量をこの窒化ケイ素として
もよいし、あるいは、一部をこの窒化ケイ素と
し、これまでにフイラーとして用いられている結
晶シリカ、溶融シリカ等を併用してもよい。磁性
分量を従来の窒化ケイ礎の1/10以下に制御するこ
とにより、パワートランジスタデバイスはもちろ
んのこと、集積度の高いLSIの分野へ、この発明
の窒化ケイ素フイラー配合の半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物を広く用いることが可能となる。 このフイラーの粒径、配合量等については特段
に制限されるものではなく、従来の組成物配合の
場合と同程度とすることができる。たとえば、そ
の平均粒径において0.1〜100μｍ、エポキシ樹脂
組成物の全体量に対して0.5〜80重量％程度の適
宜なものとすることができる。0.5％未満の場合
には添加効果は充分でなく、また多すぎる場合に
は樹脂組成物の流動性が悪くなる。 フイラー成分の窒化ケイ素とともに配合するシ
リコーン系改質剤としては、オルガノシリコーン
オイルおよび／またはシリコーンゲルゴムパウダ
ーを用いるのが好ましい。 以上のように、この発明の半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物は、(a)エポキシ樹脂、(b)フエノール
ノボラツク型硬化剤、(c)磁性分量200ppm以下の
窒化ケイ素フイラー、および(d)シリコーン系改質
剤を含有するものであるが、封止用樹脂としての
この発明の性能を損わない限り他の種々の添加剤
を含有することができる。たとえば、難燃剤、硬
化促進剤、着色剤、充填剤などの適宜なものを半
導体素子の種類、用途に応じて配合することがで
きる。 （作用） この発明の半導体封止用のエポキシ樹脂組成物
は、エポキシ樹脂に、熱放散性および低応力性、
特に膨張係数を低下させる点において優れた窒化
ケイ素フイラーを磁性分量200ppm以下に制御し
て配合しているので、封止樹脂の熱放散性および
低応力性は極めて良好である。しかも、磁性分量
の抑制によつて、パワートランジスタデバイスは
もちろんのこと、集積度の高いLSI分野への適用
展開も可能となる。 またシリコーン系改質剤を併用することによつ
て、高熱放散性および優れた低応力性は一層確実
なものとなる。 （実施例） 以下、実施例を示してさらにこの発明の組成物
について説明する。 実施例 １ クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂に、硬化
剤としてフエノールノボラツク系硬化剤を配合
し、これに加えて、磁性分量170ppm（日立製作所
製：原子吸光光度計508型を使用して測定）の窒
化ケイ素（Si₃N₄）フイラー（電気化学工業株式
会社製）と溶融シリカ粉末、およびシリコーンゲ
ルゴムパウダーを配合した。これらフイラー成分
の配合量は35wt％とした。またシリコーンゲル
ゴムパウダーは、5wt％の割合で配合した。 得られたエポキシ樹脂組成物について、熱伝導
率、線膨張係数、曲げ弾性率、耐湿性および耐ク
ラツク性の諸特性について評価した。この場合、
耐湿性および耐クラツク性は次の仕様により評価
した。 (1) 耐湿性 アルミモニタ素子（18SOP）を半田処理
（温度260℃、10秒間）し、次いでPCT（2atm）
100時間後の不良数を40サンプルについて測定
した。 (2) 耐クラツク性 16DIP（チツプサイズ４×16）に対して、−65
〜150℃の温度サイクルを200回繰り返し、その
ときのクラツク発生数を20サンプルについて測
定した。 この特性評価の結果を示したものが表１であ
る。 この実施例の樹脂組成物においては、上記の諸
特性がいずれも良好であり、後述の比較例との対
比からも明らかなように、耐湿性および耐クラツ
ク性ともに極めて優れている。 この実施例の組成物により、熱放散性および低
応力性の著しい向上が実現されている。 実施例 ２ 溶融シリカを結晶性シリカに代え、シリコーン
オイルを配合して実施例１と同様のエポキシ樹脂
組成物を作製した。 実施例１と同様にして封止樹脂の特性を評価し
た。表１にその結果を示した。 熱放散性に著しく優れ、低応力性の良好な封止
材が得られた。 比較例 １ 窒化ケイ素をフイラーとして配合しないエポキ
シ樹脂組成物を実施例１と同様にして作製した。
封止樹脂について特性を評価したところ、表１に
示した通り、実施例１および２に比べて熱伝導率
が小さく、熱放散性が充分でなかつた。耐湿性、
耐クラツク性も満足できるものではなかつた。 比較例 ２ 溶融シリカを結晶シリカに代えて、かつ窒化ケ
イ素フイラーを含有しないエポキシ樹脂組成物を
実施例１と同様にして作製した。封止樹脂につい
て同様に特性を評価した。表１に示した通り、実
施例１および２に比べて、線膨張係数、曲げ弾性
率ともに大きく、耐湿性および耐クラツク性はは
るかに劣つていた。 比較例 ３ 実施例１と同様にして、窒化ケイ素として電気
化学工業株式会社製のもので、磁性分量が
1000ppm（日立製作所製：原子吸光光度計508型を
用いて測定）のものを使用し、エポキシ樹脂組成
物を作製した。封止樹脂について同様に特性を評
価した。表１に示した通り、実施例１および２に
比べて耐湿性が劣つており、封止材として満足で
きるものではなかつた。

【表】 実施例 ３ 実施例１と同様にして、磁性分量130ppmの窒
化ケイ素フイラーを用い、溶融シリカを配合する
ことなくエポキシ樹脂組成物を作製した。 この組成物からの封止樹脂について実施例１と
同様にして特性を評価した。ほぼ同程度の特性が
得られた。耐湿性は０／40、耐クラツク性は０／
20であつた。 比較例 ４ 実施例３において磁性分量2000ppmの窒化ケイ
素フイラーを用いて組成物を作製した。 この組成物について実施例１と同様にして特性
を評価したところ、耐クラツク性は５／20と劣
り、また耐湿性は20／40と大きく劣つていた。 実施例 ４ シリコーン系改質剤と重量比50／50でシリコー
ンオイルとシリコーンゲルゴムパウダーを併用
し、実施例１と同様にして組成物を作製した。封
止樹脂の特性は同様に良好なものであり、線膨張
係数、曲げ弾性率ともにさらに低下していた。 （発明の効果） この発明の組成物により、封止樹脂の熱放散性
および低応力性を著しく向上させることができ
る。耐湿性、耐クラツク性ともに優れた封止樹脂
が実現される。 また、この発明の組成物は、フイラーとして窒
化ケイ素を用いながらも、パワートランジスタデ
バイス、高集積化LSI分野への適用拡大を可能と
する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a)エポキシ樹脂、(b)フエノールノボラツク系
   硬化剤、(c)磁性分量200ppm以下の窒化ケイ素フ
   イラー、および(d)シリコーン系改質剤を含有する
   ことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成
   物。 ２ シリカフイラーを配合した請求項１記載の半
   導体封止用エポキシ樹脂組成物。 ３ シリコーン系改質剤としてシリコーンオイル
   および／またはシリコーンゲルゴムパウダーを含
   有する請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂
   組成物。 ４ フエノールノボラツク系硬化剤として、１分
   子中に２個以上のフエノール性水酸基を有するノ
   ボラツク系硬化剤を含有する請求項１記載の半導
   体封止用エポキシ樹脂組成物。