JPH0637212A - 半導体封止用エポキシ組成物 - Google Patents
半導体封止用エポキシ組成物Info
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- JPH0637212A JPH0637212A JP19039692A JP19039692A JPH0637212A JP H0637212 A JPH0637212 A JP H0637212A JP 19039692 A JP19039692 A JP 19039692A JP 19039692 A JP19039692 A JP 19039692A JP H0637212 A JPH0637212 A JP H0637212A
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Abstract
ップの界面剥離および樹脂パッケージのクラック発生を
抑えて信頼性の向上を得、なおかつ成形性に優れ、さら
に発熱量の大きな半導体や自動車のエンジンまわりなど
150〜200℃になる高温環境下での信頼性に優れた
半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供することにあ
る。 【構成】 エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤、変性スチレ
ン系ブロック共重合体およびハイドロタルサイト系化合
物を必須成分として含有してなる樹脂組成物であって、
変性スチレン系ブロック共重合体がスチレン系ブロック
共重合体に不飽和カルボン酸またはその誘導体を共重合
またはグラフト反応させたものであり、ハイドロタルサ
イト系化合物を0.01〜10重量%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。 【効果】 成形性、半田耐熱性に優れ、高温、耐湿信頼
性にも優れることから工業的に有用である。
Description
よび耐湿、高温信頼性に優れる半導体封止用エポキシ組
成物に関するものである。
従来より金属やセラミックを用いたハーメチックシール
と、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂な
どを用いた樹脂封止が行われている。しかし、生産性の
向上、製造コストの低減などのために樹脂封止が中心と
なっている。
気的特性(絶縁性)、耐熱性、接着性などに優れてい
る。さらに価格の点においても他の樹脂に比べ有利であ
るために封止用樹脂として広く用いられている。
化、低コスト化に伴い電子部品のプリント配線基板への
表面実装が行われている。表面実装方式では、半田付け
工程において電子部品全体が210〜260℃もの高温
に加熱される。加熱されると、樹脂と半導体(チップ)
の線膨脹係数が異なるために熱応力が発生する。熱応力
によってチップがダメージを受けたり、チップと樹脂の
界面の剥離が生じる。このときに半導体の樹脂パッケー
ジが吸湿していると、樹脂内部の水分が爆発的に蒸発し
て剥離部分に供給され樹脂にクラックが走る。このよう
な状態の半導体部品は信頼性が得られないために不良品
となる。
ージを乾燥し、気密容器に収納して出荷する方法が取ら
れている。
合、両者の線膨脹係数が異なることから温度変化により
半導体素子に熱応力が加わりアルミ配線がスライドして
電流がリークしたり、パッシベーション膜や封止樹脂自
体にクラックが生じ信頼性が低下するという問題があっ
た。
化が有効である。封止樹脂を低応力化するためには、次
の2つの方法が考えられる。1つには、充填剤の種類を
選択するか、充填剤を高密度に充填して封止材の線膨脹
係数を下げる方法がある。2つ目には、可とう剤である
エラストマー成分を添加して封止材の弾性率を下げる方
法がある。これには例えば、スチレン系ブロック共重合
体を添加する方法(特開昭63−251419号公
報)、変性シリコーン重合体を添加する方法(特開昭6
2−254454号公報)などが提案されている。
には、ハイドロタルサイト系化合物の添加(特開昭61
−19625号公報)が提案されている。
に収納することは作業性が悪く、製品価格が高価になる
欠点があり、また、充填剤を高密度に充填すると封止材
の粘度が上昇し、成形品にボイドが発生するなど成形性
が悪化する問題がある。
した封止材はチップとの応力緩和が十分でなく半田耐熱
性に問題があり、成形時のばりが多い問題がある。ま
た、ハイドロタルサイト系化合物の添加により信頼性は
向上するものの、半田耐熱性の向上は認められない。
脂とチップとの熱応力を緩和し、樹脂とチップの界面剥
離および樹脂パッケージのクラック発生を抑えて信頼性
の向上を得、なおかつ成形性に優れ、さらに発熱量の大
きな半導体や自動車のエンジンまわりなど150〜20
0℃になる高温環境下での信頼性に優れた半導体封止用
エポキシ樹脂組成物を提供することにある。
レン系ブロック共重合体およびハイドロタルサイト系化
合物および四酸化アンチモンを添加することにより、上
記の課題を達成し、目的の半導体封止用エポキシ組成物
が得られることを見出し、本発明に到達した。
硬化剤(B)、充填剤(C)、変性スチレン系ブロック
共重合体(D)およびハイドロタルサイト系化合物
(E)を必須成分として含有してなる樹脂組成物であっ
て、変性スチレン系ブロック共重合体(D)がスチレン
系ブロック共重合体に不飽和カルボン酸またはその誘導
体を共重合またはグラフト反応させたものであり、ハイ
ドロタルサイト系化合物(E)を0.01〜10重量%
含有することを特徴とする半導体封止用エポキシ組成物
を提供するものである。
分子中にエポキシ基を2個以上有するものであれば特に
限定されない。
樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニ
ル型エポキシ樹脂、ビスフェノールAやレゾルシンなど
から合成される各種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、線状脂肪族エポキシ樹脂、
脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハロゲン
化エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂などが挙げ
られる。
併用してもよいが、耐熱性および耐湿性の点から、クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキ
シ樹脂などのエポキシ樹脂当量が500以下、特に30
0以下のエポキシ樹脂を全エポキシ樹脂中に50重量%
以上含むことが好ましい。
合量は通常4〜25重量%、好ましくは6〜18重量%
である。
樹脂(A)と反応して硬化させるものであれば特に限定
されず、それらの具体例としては、例えばフェノールノ
ボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノ
ールAやレゾルシンから合成される各種ノボラック樹
脂、各種多価フェノール化合物などのフェノール系硬化
剤、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット
酸などの酸無水物およびメタフェニレンジアミン、ジア
ミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンな
どの芳香族アミンなどが挙げられる。半導体封止用とし
ては、耐熱性、耐湿性および保存性の点から、フェノー
ル系硬化剤が好ましく用いられ、用途によっては2種以
上の硬化剤を併用してもよい。
通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%であ
る。さらには、エポキシ樹脂(A)と硬化剤(B)の配
合比は機械的性質および耐湿性の点から(A)に対する
(B)の化学当量比が0.7〜1.3、特に0.8〜
1.2の範囲にあることが好ましい。
と硬化剤(B)の硬化反応を促進するために硬化触媒を
用いてもよい。硬化触媒は硬化反応を促進するものなら
ば特に限定されず、例えば2−メチルイミダゾール、
2,4−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチ
ルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェ
ニル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミ
ダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミ
ン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメ
チルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノー
ル、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェ
ノール、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデ
セン−7などの3級アミン化合物、ジルコニウムテトラ
メトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラ
キス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、トリ(アセ
チルアセトナト)アルミニウムなどの有機金属化合物お
よびトリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、
トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ
(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェ
ニル)ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物が挙げら
れる。なかでも耐湿性の点から、有機ホスフィン化合物
が好ましく、トリフェニルホスフィンが特に好ましく用
いられる。これらの硬化触媒は、用途によっては2種以
上を併用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂(A)
100重量部に対して0.5〜5重量部の範囲が好まし
い。
晶性シリカ、結晶性シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、
炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マグネ
シア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、酸化チタ
ン、アスベスト、ガラス繊維などを添加することができ
る。なかでも低応力性の点から、非晶性シリカが好まし
く用いられる。
成形性および低応力性の点から全体の60〜95重量%
である。充填剤(C)として非晶性シリカを用いた場
合、その割合は全体の60〜90重量%が好ましく、7
0〜88重量%が特に好ましい。
重合体(D)は、スチレン系ブロック共重合体に不飽和
カルボン酸またはその誘導体を共重合またはグラフト反
応させて得られる。スチレン系ブロック共重合体は、ガ
ラス転移温度が通常25℃以上、好ましくは50℃以上
の芳香族ビニル炭化水素重合体ブロックとガラス転移温
度が0℃以下、好ましくは−25℃以下の共役ジエン重
合体ブロックからなる線状、放射状、分岐状のブロック
共重合体が含まれる。前記の芳香族ビニル炭化水素とし
ては、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチ
レン、p−メチルスチレン、1,3−ジメチルスチレ
ン、ビニルナフタレンなどがあり、なかでもスチレンが
好ましく使用できる。
(1,3−ブタジエン)、イソプレン(2−メチル−
1,3−ブタジエン)、メチルイソプレン(2,3−ジ
メチル−1,3−ブタジエン)、1,3−ペンタジエン
などがありなかでもブタジエン、イソプレンが好ましく
使用できる。スチレン系ブロック共重合体に占めるガラ
ス相ブロックである芳香族ビニル炭化水素重合体ブロッ
クの割合は10〜50重量%、ゴム相ブロックである共
役ジエン重合体ブロックの割合は90〜50重量%が好
ましい。ガラス相ブロックとゴム相ブロックの組合せは
多数ありそのいずれでもよいが、中間のゴム相ブロック
の両端にガラス相ブロックが結合したトリブロック共重
合体が好ましい。この場合のガラス相ブロックの数平均
分子量は好ましくは3,000〜150,000、特に
好ましくは5,000〜60,000である。また、ゴ
ム相ブロックの数平均分子量は好ましくは5,000〜
300,000、特に好ましくは10,000〜15
0,000である。
ングアニオン重合法を用いて製造できるが、特にこれに
限定されることなく、カチオン重合法、ラジカル重合法
によっても製造することができる。スチレン系ブロック
共重合体には、上記に説明したブロック共重合体の不飽
和結合の一部が水素添加により還元された、水添ブロッ
ク共重合体も含まれる。ここで、芳香族ビニル炭化水素
重合体ブロックの芳香族二重結合の25%以下および共
役ジエン重合体ブロックの脂肪族二重結合の80%以上
が水添されていることが好ましい。スチレン系ブロック
共重合体の好ましい具体例としては、ポリスチレン/ポ
リブタジエン/ポリスチレントリブロック共重合体(S
BS)、ポリスチレン/ポリイソプレン/ポリスチレン
トリブロック共重合体(SIS)、SBSの水添共重合
体(SEBS)およびSISの水添共重合体が挙げられ
る。なかでも耐熱性の点からSBSの水添共重合体(S
EBS)およびSISの水添共重合体が特に好ましく用
いられる。
重合体(D)はスチレン系ブロック共重合体に不飽和カ
ルボン酸またはその誘導体を共重合またはグラフト反応
させて得られるが、通常グラフト反応により製造され
る。ここで不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メ
タクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、
フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、ブテンジカルボ
ン酸が好ましく用いられる。また、その誘導体としては
アルキルエステル、グリシジルエステル、酸無水物、イ
ミドなどが好ましく用いられる。好ましい具体例として
は、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
プロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル
酸グリシジル、エタクリル酸グリシジル、イタコン酸ジ
グリシジルエステル、シトラコン酸ジグリシジルエステ
ル、ブテンジカルボン酸ジグリシジルエステル、ブテン
ジカルボン酸モノグリシジルエステル、無水マレイン
酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、マレイン酸イ
ミド、N−フェニルマレイン酸イミド、イタコン酸イミ
ド、シトラコン酸イミドなどが挙げられ、なかでもメタ
クリ酸グリシジル、無水マレイン酸、N−フェニルマレ
イン酸イミド、マレイン酸イミドが好ましく用いられ
る。これらの不飽和カルボン酸またはその誘導体は、用
途によっては2種以上を併用してもよい。
フト反応量は、半田耐熱性の改良の点で0.01〜10
重量%が好ましく、0.05〜5重量%が特に好まし
い。なおここでいうグラフト反応とは、不飽和カルボン
酸またはその誘導体がスチレン系ブロック共重合体と化
学的に結合することを意味する。
公知の方法、例えば、スチレン系ブロック共重合体と不
飽和カルボン酸またはその誘導体を、溶融状態または溶
液状態において、ラジカル開始剤の存在下または不存在
下においてグラフト反応させることにより得られる。好
ましくは、単軸もしくは二軸の押出機、バンバリーミキ
サー、ニーダー、ロールなどの溶融混練装置を用い、1
00〜350℃で溶融混練して製造できる。また、溶融
混練の際にラジカル開始剤として有機過酸化物を添加す
ればより効果的にグラフト反応させることができる。有
機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキサイド、1,
1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5
−トリメチルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビ
ス(tert−ブチルパーオキシ)バレイト、tert
−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイ
ド、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、ビス
(tert−ブチルパーオキサイド)、ビス(tert
−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、2,5
−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ビス(te
rt−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、tert−ブ
チルパーオキシクメンなどが挙げられる。有機過酸化物
の添加量は、スチレン系ブロック共重合体100重量部
に対して0.001〜1重量部が好ましい。
添加量は半田耐熱性の改良効果から半導体封止用エポキ
シ組成物中0.1〜10重量%が好ましく、1〜6重量
%が特に好ましい。
物にはスチレン系ブロック共重合体を添加することがで
きる。その添加量は10重量%以下が好ましい。また、
変性スチレン系ブロック共重合体(D)およびスチレン
系ブロック共重合体はあらかじめ粉砕、架橋その他の方
法により粉末化して用いてもよい。変性スチレン系ブロ
ック共重合体(D)およびスチレン系ブロック共重合体
の配合は任意の手順を用いることができる。例えば、あ
らかじめエポキシ樹脂(A)または硬化剤(B)と溶融
混合した後その他の成分を配合する方法、エポキシ樹脂
(A)、硬化剤(B)、充填剤(C)およびその他の成
分と同時に配合する方法などが挙げられる。
物(E)は、下記式(I) または(II)示される複合金属化
合物である。
基、nは1〜3の整数、x、yおよびzは0<y/x≦
1、0≦z/y<1.5の関係にある0または正の数、
mは0または正の数を示す。)上記式(I) において、官
能基Aから生成しうるn価の陰イオンAn-の好ましい具
体例としては、F−、Cl−、Br−、I−、OH−、
HCO3 −、CH3 COO−、HCOO−、CO3 2-、
SO4 2-、(COO−)2 、酒石酸イオン[CH(O
H)COO−]2 、クエン酸イオン[C(OH)COO
−](CH2 COO−)2 、サリチル酸イオンC6 H4
(OH)COO−などが挙げられる。なかでも、CO3
2-が特に好ましい。
系化合物(E)は、例えば上記式(I)で表されるハイド
ロタルサイト系化合物(E)を、400〜900℃で焼
成処理することにより製造される。
しい具体例として、Mg4.5 Al2(OH)13CO3 ・
3.5H2 O、Mg4.5 Al2 (OH)13CO3 、Mg
5 Al1.5 (OH)13CO3 ・3.5H2 O、Mg5 A
l1.5 (OH)13CO3 、Mg6 Al2 (OH)16CO
3 ・4H2 O、Mg6 Al2 (OH)16CO3 、Mg
0.65Al0.35O1.175 、Mg0.7 Al0.3 O1.15、Mg
0.75Al0.25O1.125 、Mg0.8 Al0.2 O1.1 などが
挙げられる。
物(E)の添加量は全体の0.01〜10重量%、好ま
しくは0.02〜5重量%、特に好ましくは0.05〜
2重量%である。添加量が0.01重量%未満では高温
信頼性の向上効果が不十分であり、10重量%を越える
と半田耐熱性が低下する。
(F)を添加することが高温信頼性の点で好ましい。四
酸化アンチモン(F)の添加量は、全体の0.1〜10
重量%が高温信頼性の点で好ましい。特に好ましくは、
0.2〜4重量%である。
ップリング剤、チタネートカップリング剤などのカップ
リング剤であらかじめ表面処理することが、信頼性の点
で好ましい。カップリング剤としてエポキシシラン、ア
ミノシラン、メルカプトシランなどのシランカップリン
グ剤が好ましく用いられる。
ゲン化合物、またはリン化合物などの難燃化剤、三酸化
アンチモンなどの難燃助剤、カーボンブラック、酸化鉄
などの着色剤、シリコーンゴム、変性ニトリルゴム、変
性ポリブタジエンゴム、ポリエチレンなどの熱可塑性樹
脂、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエ
ステル、長鎖脂肪酸のアミド、パラフィンワックス、シ
リコーンオイルなどの離型剤および有機化酸化物などの
架橋剤を任意に添加することができる。
融混練することが好ましく、例えばバンバリーミキサ
ー、ニーダー、ロール、単軸もしくは2軸の押出機およ
びコニーダーなどの公知の混練方法を用いて溶融混練す
ることにより製造される。
る。
でミキサーによってドライブレンドした。これを、バレ
ル温度90℃の2軸押出機を用いて溶融混練後、冷却、
粉砕してエポキシ組成物を製造した。この組成物の物性
を次の方法によって測定した。
175℃×2分の条件で成形し、180℃×5時間の条
件でポストキュアーした。
定金型を用いて金型間の隙間0μmでの透明バリ(レジ
ンフラッシュ)の長さを測定。
85℃85%RHで加湿後260℃に加熱した半田浴に
10秒間浸漬し、超音波探傷機を用いてチップと樹脂の
界面の剥離の有無を調べ故障率として、剥離の発生した
QFPの割合を求めた。
した80pinQFPを用いて125℃/85%RH、
バイアス電圧10VでUSPCBTを行い、累積故障率
50%になる時間を求め寿命とした。
nQFPを用い、175℃で高温信頼性を評価し、累積
故障率50%になる時間を求め高温寿命とした。
する実施例1〜11と比較例1、6の成形性(レジンフ
ラッシュ)、半田耐熱性が優れていることがわかる。
チモン化合物を含有した系の耐湿、高温信頼性が優れて
いることが分かる。特に、アンチモン化合物に四酸化ア
ンチモンを選んだ系は顕著に優れていることがわかる。
物は、成形性、半田耐熱性に優れ、高温、耐湿信頼性に
も優れることから工業的に有用である。
Claims (2)
- 【請求項1】 エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)、充
填剤(C)、変性スチレン系ブロック共重合体(D)お
よびハイドロタルサイト系化合物(E)を必須成分とし
て含有してなる樹脂組成物であって、変性スチレン系ブ
ロック共重合体(D)がスチレン系ブロック共重合体に
不飽和カルボン酸またはその誘導体を共重合またはグラ
フト反応させたものであり、ハイドロタルサイト系化合
物(E)を0.01〜10重量%含有することを特徴と
する半導体封止用エポキシ組成物。 - 【請求項2】 さらに四酸化アンチモン(F)を含有す
る請求項1記載の半導体封止用エポキシ組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04190396A JP3116577B2 (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 半導体封止用エポキシ組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04190396A JP3116577B2 (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 半導体封止用エポキシ組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0637212A true JPH0637212A (ja) | 1994-02-10 |
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ID=16257463
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JP04190396A Expired - Lifetime JP3116577B2 (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 半導体封止用エポキシ組成物 |
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Country | Link |
---|---|
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