JPH0740597B2 - 電子部品用封止部材 - Google Patents

電子部品用封止部材

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JPH0740597B2 JP60117729A JP11772985A JPH0740597B2 JP H0740597 B2 JPH0740597 B2 JP H0740597B2 JP 60117729 A JP60117729 A JP 60117729A JP 11772985 A JP11772985 A JP 11772985A JP H0740597 B2 JPH0740597 B2 JP H0740597B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、半導体パッケージなどの封止、特にこれに使
用される接着剤の流れ性をコントロールしかつブローホ
ールの発生を抑制するようにした電子部品用封止部材に
関する。
〈発明の背景〉 一般に、半導体装置の封止方法は、たとえば第2図に示
す如くシリコンなどの半導体素子を搭載してワイヤーボ
ンディングされた基板11に予じめ接着剤12を塗布したキ
ャップ13を加熱処理して一体化することにより内部の半
導体素子を気密封止している。
このような封止方法においては、第2図に示す如く前記
加圧熱処理時に溶融した樹脂が半導体装置内、接続リー
ド15あるいはスルーホール14へ流出して接続不良を生じ
たりする不都合が生じる。
〈先行技術の説明〉 本発明者は上記の点を解決するために特願昭59−73774
号及び特願昭59−178087号を提出した。前者によれば小
なくとも一部がラクトン変性したエポキシ樹脂100重量
部に硬化剤を1〜12重量部及び充填剤を10〜180重量部
配合してなる接着剤が提供され、ブローホール(風穴現
象)の発生を防止した硬化性に優れた接着が得られる。
一方、後者によれば、エポキシ樹脂100重量部に少なく
とも硬化剤として100℃以上で反応を促進させる潜在性
硬化剤を1〜10重量部と100℃未満で硬化するアミノ基
を有する架橋剤を前記エポキシ樹脂に対する当量の20〜
40%とを配合してなる接着剤を塗布してなることを特徴
とする電子部品用封止体が提供され、特に接着剤の流れ
性が抑制される。
しかしながら、これら接着剤は各々優れた特性を有して
いるけれども、両方の特性を同時に兼備えたものではな
い。
〈発明が解決しょうとする問題点〉 本発明者は上記の現状に鑑み鋭意研究の結果流れ性が充
分抑制された接着剤と、ブローホールの発生を防止して
硬化性に優れた接着剤との2層の接着剤を封止部材の接
着部に形成することにより、上記両特性を兼備えた封止
部材を得られることを知見した。
〈発明の目的〉 本発明は半導体パッケージなどの封止部における接着剤
の流れ性をコントロールすることによりパッケージ内あ
るいは接続リードへの流れ出しを抑制して接続不良を生
じることがないとともに、ブローホールの発生を防止し
て硬化性に優れた接着部を有する封止部材を提供するこ
とを目的とする。
〈問題を解決するための手段〉 本発明によれば、半導体素子等を搭載する基板に蓋部材
を接着して内部を気密封止する封止部材において、前記
基板と蓋部材との接着部が、少なくとも一部がラクトン
変性したエポキシ樹脂100重量部に潜在性硬化剤を1〜1
0重量部と、アミノ基を有する架橋剤を前記エポキシ樹
脂に対する当量の20〜40%とを配合した第1接着剤と、
少なくとも一部がラクトン変性したエポキシ樹脂100重
量部に硬化剤を1〜12重量部及び充填剤を10〜180重量
部配合してなる第2接着剤との2層の接着剤からなるこ
とを特徴とする電子部品用封止部材が提供される。
前記第1接着剤においてエポキシ樹脂100重量部に対し
て潜在性硬化剤が1重量部未満であると100℃以上での
熱処理(封止時の熱処理)の段階で充分硬化せず接着部
の剥離を生じるとともに硬化性が低いため封止剤の流れ
が進み、10重量部を越えると接着剤の硬化が進み過ぎ接
着性及びポットライフが悪化する。また前記架橋剤がエ
ポキシ樹脂に対する当量の20%未満であると、封止剤の
溶融粘度が低くなるため封止時に半導体パッケージ内部
に存在する空気の膨張によりブローホールが生じ易くな
り、40%を越えると封止剤の硬化が進み過ぎ接着性が劣
化する。
次に前記第2接着剤において、少なくとも一部がラクト
ン変性したエポキシ樹脂を用いることによってポットラ
イフが顕著に長くなることを確認した。
エポキシ樹脂100重量部に対して硬化剤が1重量部未満
であると硬化が不十分となり、12重量部を越えると流動
性が低下してポットライフが短かくなると共に被着体に
密着できなくなり、ブローホールが残存し易くなる。ま
た充填剤が10重量部未満であると流動性が大きくなり、
180重量部を越えるとチクソ性が高くなり流動性に欠け
密着できなくなる。
前記硬化剤にはイミダゾール、フェノール系、アミン系
及び酸無水物系などがある。イミダゾールは低温下で安
定であり、所定温度を越えると急速に硬化反応を促進さ
せる特性がある。とりわけ、トリアジン環を有するイソ
ミアーヌール酸付加物は前記特性が顕著に優れている。
また、前記充填剤にはクレー、炭酸カルシウム、ケイ酸
カルシウム、硫酸バリウム、アルミナ、ミリカなどがあ
る。
また、アミン系架橋剤には芳香族ポリアミン、脂肪族ポ
リアミン又はポリアミドアミンなどがある。
かくして本発明によれば、少なくとも一部がラクトン変
性したエポキシ樹脂に所定量の硬化剤、充填剤及び架橋
剤を加えることによって気密封止に好適な接着剤が提供
される。
〈実施例〉 第1接着剤としてラクトン変性を含むエポキシ樹脂100
重量部に硬化剤としてトリアジン環を有するイソシアヌ
ール酸を付加したイシダゾール(2,4−ジアミノ−6
{2′−メチルイミダゾリル(1)′}エチル−S−ト
リアジン・イソシアヌール酸付加物)、及び架橋剤とし
て芳香族ジアミン(ジアミノフェニルメタン)の第1表
に示す比率で配合して成る組成物を溶剤に溶かした後、
シリカ微粉末を100重量部配合し、3本ロールにて3回
混練してペーストを作成した。次いで、第2接着剤とし
てラクトン変性を含むエポキシ樹脂100重量部に硬化剤
としてトリアジン環を有するイソミアヌール酸を付加し
たイミダゾール(2,4−ジアミノ−6{2′−メチルイ
ミダゾリル(1)′}エチル−S−トリアジン、イソシ
アヌール酸付加物)を溶剤に溶かした後、充填剤として
シリカ微粉末を第1表に示す比率で配合して成る組成物
を3本ロールにて3回混練してペーストを作成した。次
に第1図に示す如く、半導体用封止部材の蓋部材1をそ
の接着部面を上に向けて治具(図示せず)に並べ、まず
前記第1接着剤2のペーストを接着部面にスクリーン印
刷によって塗布する(第1図工程a)然る後、80℃に設
定したオーブン中に入れペーストの1部を固化(第1図
工程b)させた後、室温にて冷却させる。続いて前記第
2接着剤3のペーストを固化した第1接着剤2の上から
同じくスクリーン印刷で塗布(第1図工程c)し、80℃
に設定したオープン中へ入れ14時間エージング(第1図
工程d)を行なう。このようにして接着剤2、3のプレ
コートされた蓋部材1を半導体素子が載置されたセラミ
ツク基板4上に載置し、接着部面同志の位置合せを行な
った後、クリップを用いて接着部面と垂直方向に約1kg
の圧力を加えて仮着を行なう。
その後175℃に温度設定したオーブン中で約15分間加熱
して接着剤2、3の硬化を行ない(第1図工程e)第1
表の試料1〜21を得た。
かくして得られた各試料について初期グロスリークテス
ト、ブレッシャークッカーテスト及び流れ性の評価を行
なった。グロスリークテストは各試料のそれぞれ複数個
ずつの半導体封止体を125±5℃に温度設定したプロリ
ナート中に約30秒間浸漬し、封止部からの気泡の発生を
目視により観察し、良品率をパーセントで評価した。
プレッシャークッカーテストは各試料の半導体パッケー
ジをプレッシャークッカーテスト(PCT)装置に入れ
て、121℃、2.1気圧の水蒸気雰囲気の条件下で100時間
置き、乾燥後グロスリークテストを行なって良品率を決
定した。
接着剤2.3の封止時の流れ性については加熱溶融された
接着剤2.3がスルーホール5に殆んど流れないものにつ
いて「○印」、やゝ流れているものに「△印」、使用に
供し得ないものに「×印」として評価した。
また、本実施例においてポットライフテストを行なうた
め、接着剤がプレコートされた蓋部材1を60℃に温度設
定したオーブン中で24時間置いて接着剤をエージング
し、然る後本実施例に基づいてセラミツク基板4へ圧着
し、次いで加熱硬化させる。そして前述に従ってグロス
リークテストを行った。
これらの結果は第1表に示す通りである。
第1表から明らかな通り、試料番号3〜5、8及び9.13
〜15並びに18〜20は本発明の範囲内のものであり、初期
の封止の良品率、PCT後の良品率、封止時の流れ性抑性
効果およびポットライフ後の良否のいずれもが優れてい
ることが理解される。
しかしながら、試料1および11においてはエポキシ樹脂
と硬化剤の反応が速いため、エージングで反応が進み過
ぎてしまい、封止時に流れなくなった。試料番号2およ
び12は高温で反応を促進させる潜在性硬化剤、イミダゾ
ールの量が少なく充分な硬化が得られず、特にPCTの良
品率が低下してしまった。試料番号6.10および16は潜在
性硬化剤またはアミン系架橋剤の量が多くエージング工
程中に反応が進み、流れ抑制効果は良好であっても接着
性が劣化してしまう。試料番号22は初期封止良品率、流
れ抑制効果、ポットライフとバランスがとれるが、PCT
後の特性はアミン系架橋剤で1部硬化させ、流れを抑え
ることにより接着性が低下しているために悪くなってし
まった。
試料番号7はアミン系架橋剤が少なくなるために、封止
時の粘度が低すぎ、素子を内蔵する空隙間のガスの熱膨
張によるブローホール(風穴現象)が発生し、また流れ
性も大きかった。試料番号17は充填剤が少な過ぎて、ブ
ローホールが起きやすく封止時の流れ性も大きかった。
試料番号21は充填剤が多すぎて流れ性が少な過ぎるため
密着性が低下してしまった。試料番号23は初期封止、PC
T後の良品率及びポットライフについてはバランスよく
良好であるが流れ性が大きすぎて使用には供し得なかっ
た。前述の実施例では接着剤2および3は蓋部材1の接
着面に塗布するようにしたけれども、本発明の他の実施
例としてシリコン基板1上に接着剤2を、蓋部材1側に
接着剤3をスクリーン印刷によって塗布し、一定時間予
熱して接着剤2および3の反応を進ませた後、基板4と
蓋部材1とを圧着して半導体素子を封止するような構成
であってもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す半導体パッケージの封止
工程図、第2図は従来例を示す半導体パッケージの封止
状態を示す説明図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体素子を搭載する基板に蓋部材を接着
    して内部に半導体素子を気密に封止する電子部品用封止
    部材であって、前記基板と蓋部材とを接着する接着剤
    が、少なくとも一部がラクトン変性したエポキシ樹脂10
    0重量部に潜在性硬化剤を1〜10重量部と、アミノ基を
    有する架橋剤を前記エポキシ樹脂に対する当量の20〜40
    %とを配合した第1接着剤と、少なくとも一部がラクト
    ン変性したエポキシ樹脂100重量部に硬化剤を1〜12重
    量部及び充填剤を10〜180重量部配合してなる第2接着
    剤との2層構造を有していることを特徴とする電子部品
    用封止部材。
  2. 【請求項2】前記第1接着剤の潜在性硬化剤がイミダゾ
    ールである特許請求の範囲第1項記載の電子部品用封止
    部材。
  3. 【請求項3】前記第1接着剤のアミノ基を有する架橋剤
    が芳香族ポリアミン、脂肪族ポリアミン又はポリアミド
    アミンより選択される特許請求の範囲第1項記載の電子
    部品用封止部材。
  4. 【請求項4】前記第2接着剤のエポキシ樹脂のうち10重
    量%以上がラクトン変性していることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の電子部品用封止部材。
  5. 【請求項5】前記第2接着剤の硬化剤がイミダゾールで
    ある特許請求の範囲第1項記載の電子部品用封止部材。
  6. 【請求項6】前記イミダゾールから成る第2接着剤の硬
    化剤がトリアジン環を有するイミダゾールのイソミアヌ
    ール酸付加物であることを特徴とする特許請求の範囲第
    5項記載の電子部品用封止部材。
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