JPH0853601A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
半導体封止用エポキシ樹脂組成物Info
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- JPH0853601A JPH0853601A JP18845494A JP18845494A JPH0853601A JP H0853601 A JPH0853601 A JP H0853601A JP 18845494 A JP18845494 A JP 18845494A JP 18845494 A JP18845494 A JP 18845494A JP H0853601 A JPH0853601 A JP H0853601A
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Abstract
促進剤、無機質充填材及びシランカップリング剤を必須
成分とするエポキシ樹脂組成物が、示差走査熱量計での
発熱開始温度が130℃以上で、かつ発熱ピーク温度が
150〜180℃の特性を有する半導体封止用エポキシ
樹脂組成物。 【効果】 硬化性、保存性を両立でき、成形時のピンホ
ール・ボイドの発生を防止することができる。
Description
半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
は、エポキシ樹脂組成物のトランスファー成形による方
法が低コスト、大量生産に適していることから採用さ
れ、信頼性の点でもエポキシ樹脂や硬化剤であるフェノ
ール樹脂の改良により特性の向上が図られてきた。しか
し、近年の電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場
動向において、半導体の高集積化も年々進み、また半導
体パッケージの表面実装化が促進されるなかで、半導体
封止材料への要求が益々厳しいものとなってきている。
このため、従来の封止材料では解決できない問題点もで
てきている。一番目の問題として、パッケージの薄型化
に伴い、パッケージ中に占める半導体封止材料の厚みが
一段と薄くなってきたことであり、例えば1mm厚のT
SOPの場合など、チップ上面に形成される封止材料の
硬化物の厚みは0.2〜0.3mm程度となる。このた
めに、硬化物中にピンホールやボイド(空洞)が存在す
ると耐湿信頼性、電気絶縁性が著しく低下してしまう。
タブレット変形や流動樹脂の乱流による成形時のエアー
の巻き込み、あるいはタブレット中に含まれる水分が原
因として考えられてきた(特開昭63−237910号
公報、特開昭64−61028号公報、特開平1−12
9424号公報等)。しかし、エアーの巻き込み防止や
タブレット吸湿の防止等の従来手法では確かにピンホー
ル・ボイドを低減できる効果があるが、皆無とはなら
ず、特に薄型パッケージ(0.2mm以下)で問題とな
るピンホール・ボイドを発生させないための更なる改良
が望まれている。二番目の問題として、半導体パッケー
ジの表面実装の採用によりパッケージが半田浸漬、ある
いはリフロー工程で急激に200℃以上の高温にさらさ
れ、このためにパッケージが割れるという現象が生じて
きている。この半田耐熱性の向上策として、無機質充填
材の配合量の増量による強度の向上、線膨張係数の低下
が挙げられる。しかしながら、無機質充填材を多く取り
込むためには、用いるエポキシ樹脂及びフェノール樹脂
硬化剤の軟化点及び溶融粘度を下げなければならない。
このために、エポキシ樹脂組成物の保存性が短縮すると
いう弊害が生じてきている。これを防ぐために硬化促進
剤の添加量を減少させることが試みられているが、これ
を行うことにより硬化性が低下し、バリの増加、離型性
等が低下するという現象が生じる。
時のピンホール・ボイドの発生原因及び硬化性、保存性
の相関につき種々の検討を行った結果、これらは示差走
査熱量計でのエポキシ樹脂組成物の発熱開始温度及び硬
化時の発熱ピーク温度と相関関係があることが明らかに
なった。この硬化時の発熱ピーク温度をコントロールす
ることでピンホール・ボイド、硬化性、保存性を制御す
ることが可能なことを見い出した。即ち、本発明はピン
ホール・ボイドが少なく、硬化性、保存性共に両立した
半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供するものであ
る。
脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機質充填材
及びシランカップリング剤を必須成分とするエポキシ樹
脂組成物が、示差走査熱量計での発熱開始温度が130
℃以上で、かつ発熱ピーク温度が150〜180℃の特
性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。
用いられるエポキシ樹脂は、エポキシ基を有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を指し、その分子量、分
子構造等には特に限定されない。例えばビスフェノール
A型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、オル
ソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型
エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、
ハイドロキノン型エポキシ樹脂等が挙げられるが、これ
らに限定されるものではなく、またこれらのエポキシ樹
脂は単独もしくは併用しても差し支えない。フェノール
樹脂硬化剤は、上記エポキシ樹脂と硬化反応を行い架橋
構造を形成することができるフェノール性水酸基を有す
るモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を指し、その分
子量、分子構造等には特に限定されない。例えばフェノ
ールノボラック樹脂、パラキシリレン変性フェノール樹
脂等のフェノールアラルキル樹脂、テルペン変性フェノ
ール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、
ビスフェノールA、トリフェノールメタン等が挙げられ
るが、これらに限定されるものではない。これらのフェ
ノール樹脂硬化剤は単独もしくは併用しても差し支えな
い。
フェノール樹脂硬化剤との架橋反応の触媒となるもので
あり、例えば1,8−ジアザビシクロウンデセン等のア
ミン系化合物、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフ
ィン化合物、2−メチルイミダゾール等のイミダゾール
化合物等が挙げられる。これらの硬化促進剤は単独もし
くは併用しても差し支えない。無機質充填材としては、
溶融シリカ粉末、結晶シリカ粉末、アルミナ、窒化珪素
等が挙げられる。これら無機質充填材の配合量は成形性
と信頼性とのバランスから全エポキシ樹脂組成物中に7
0〜90重量%含有することが好ましい。特に充填材量
の多い配合では、球状の溶融シリカを用いるのが好まし
い。シランカップリング剤としては、例えばγ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメトキ
シシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる
が、これらに限定するものでなく、またこれらは単独も
しくは併用しても差し支えない。
樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機質充填
材及びシランカップリング剤を必須成分とするが、これ
以外にも必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、三酸化アン
チモン等の難燃剤、カーボンブラックに代表される着色
剤、天然ワックス及び合成ワックス等の離型剤、シリコ
ーンオイル、シリコーンゴム、合成ゴム等の低応力添加
剤を適宜配合しても差し支えない。成形材料化するに際
しては、加熱ニーダや熱ロールにより全組成物を加熱混
練し、続いて冷却、粉砕することにより目的とする半導
体封止用エポキシ樹脂組成物が得られる。
成物の硬化時の示差走査熱量計での発熱ピーク開始温度
が130℃以上であり、かつ発熱ピーク温度が150℃
〜180℃であることである。発熱開始温度が130℃
未満、発熱ピーク温度が150℃未満だと下記の問題点
が生じる。 ゲル化が速すぎるために、成形時に巻き込んだエア
ー及びエポキシ樹脂組成物中に含まれる揮発性有機物が
成形時に気化・揮発し、充分に放出される前に硬化する
ため、キャビティー内に残留し、ピンホール・ボイドと
なり耐湿信頼性、電気絶縁性が著しく低下してしまう。 流動性が低下し充填不良が生じる。 反応性が活発なため保存性が低下する。 又、発熱ピーク温度が180℃を越えるとゲル化が遅く
なり下記の問題点が生じる。 粘度が低いため、成形時に空気を巻き込み易くなり
ピンホール・ボイドが増加する。 硬化不良となりバリ、離型性等に問題が生じる。 成形時間が長くなる。 従って、発熱曲線を制御することによりピンホール・ボ
イドを減少させ、なおかつ硬化性、保存性が両立した材
料を作成することができる。本発明での発熱開始温度、
発熱ピーク温度とは、示差走査熱量計(セイコー電子工
業(株)製)を用い、試料10mg前後を精秤し、昇温速
度10℃/分で測定したものである。本発明でいう発熱
開始温度は、硬化前の吸熱状態でのカーブの最下点での
接線と発熱ピークの立ち上がり側の接線との交点であ
る。図1に発熱開始温度、発熱ピーク温度を示す。
加量及び種類により容易に達成することができる。添加
量が多いと発熱ピークは低温域にシフトし硬化性が増大
する。添加量が少ないと発熱ピークは高温域にシフトし
硬化性が低下する。また、硬化促進剤の種類に関して
は、1,8−ジアザビシクロウンデセン等のアミン系化
合物を用いると、トリフェニルホスフィン等の有機ホス
フィン化合物を用いたものよりも発熱ピークは高温域で
あるため添加量を増大させなければならず、2−メチル
イミダゾール等のイミダゾール化合物を用いると、有機
ホスフィン化合物を用いたものよりも発熱ピークは低温
域であるため、添加量は少なくても同等のピークを得る
ことができる。本発明で示差走査熱量計での発熱開始温
度が130℃以上、発熱ピーク温度が150〜180℃
を達成するためには、全組成物中に占める硬化促進剤の
添加量を、トリフェニルホスフィンでは0.1〜0.5
重量%、1,8−ジアザビシクロウンデセンでは0.1
〜0.6重量%、2−メチルイミダゾールでは0.05
〜0.40重量%とすることが望ましいが、当然ながら
用いるエポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤の種類によ
っては、上記の範囲内からはずれてもかまわない。
ー、熱ロールで混練し冷却粉砕し成形材料とした。
トランスファー成形機にて175℃、75kg/c
m2、120秒の条件で80pQFPパッケージ(パッ
ケージサイズは14×20mm、厚み1.5mm、チッ
プサイズ9×9mm)を成形し、型開き後10秒後のバ
コール硬度(No935)を測定し硬化性の目安とし
た。その後175℃で8時間、後硬化を行った。発熱開
始温度、発熱ピーク温度は、示差走査熱量計(セイコー
電子(株)製)を用い、試料10mg前後を精秤し、昇温
速度10℃/分で測定した。この成形品パッケージ(1
0個)を超音波探傷装置を用いて観察し、0.1mmφ
以上の内部ボイドの数を内部ボイド数(個数/パッケー
ジ)で表した。又、得られたエポキシ樹脂組成物を25
℃の恒温槽に7日間放置し、スパイラルフローの残存率
を測定し保存性の目安とした。 実施例2,3、比較例1〜3 表1の配合割合で実施例1と同様にして成形材料を作成
した。実施例1と同様にバコール硬度、内部ボイド数、
保存性を評価した。
樹脂組成物の硬化性、保存性を制御でき、その硬化物中
のピンホール・ボイドも軽減することができる。
ク温度の例を示すグラフ。
Claims (1)
- 【請求項1】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、
硬化促進剤、無機質充填材及びシランカップリング剤を
必須成分とするエポキシ樹脂組成物が、示差走査熱量計
での発熱開始温度が130℃以上で、かつ発熱ピーク温
度が150〜180℃の特性を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。
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---|---|---|---|
JP18845494A JP3317784B2 (ja) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
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JP18845494A JP3317784B2 (ja) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0853601A true JPH0853601A (ja) | 1996-02-27 |
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-
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- 1994-08-10 JP JP18845494A patent/JP3317784B2/ja not_active Expired - Fee Related
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