JPH09153570A

JPH09153570A - 半導体封止用流動性樹脂組成物

Info

Publication number: JPH09153570A
Application number: JP31204395A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiro Fujiki; 達広藤木; Kiyoshi Kobayashi; 潔小林; Yasuo Shirai; 恭夫白井; Yoshinobu Honma; 良信本間
Original assignee: NAMITSUKUSU KK
Current assignee: NAMITSUKUSU KK
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ポリイミドフィルムへの接着性に優れ、半導
体チップのスポット封止に適した流動性の樹脂組成物を
提供する。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、
（Ｃ）ブタジエン系ゴム粒子および（Ｄ）無機質充填剤
を配合した半導体封止用流動性樹脂組成物であって、
（Ｃ）が、ブタジエン、アクリロニトリル、（メタ）ア
クリル酸および分子中に少なくとも２個の独立した重合
性炭素−炭素二重結合を有する化合物の共重合体の、平
均粒径０．０５〜１μm の粒子であり；（Ａ）と（Ｃ）
を混合させて得られる予備混合物を熟成させた後に、
（Ｂ）と（Ｄ）を配合したことを特徴とする樹脂組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の封止に用
いられる流動性の樹脂組成物に関し、さらに詳しくは、
密着性、耐熱性および作業性に優れ、半導体のテープキ
ャリヤパッケージに適した樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップを封止、実装する形態は、
半導体の集積度が高まり、また低いコストが要求される
につれて、従来のパッケージング、すなわちトランスフ
ァー成形から、テープキャリヤを用いたベアチップのス
ポット封止などに移行してきている。この実装形態に
は、封止剤として、一般に液状エポキシ樹脂組成物が用
いられているが、その信頼性が、トランスファー成形に
よるものに比べて劣っている。その理由として、トラン
スファー成形による封止品は、封止品の体積あたりの基
板と樹脂の界面の面積が相対的に小さいので、透湿量
と、硬化に伴う熱膨張による応力が小さいのに対して、
スポット封止では上記の界面面積が相対的に大きくな
り、透湿量が大きく、また熱応力の影響が大きくなるこ
とと；流動性の封止剤を用いる必要から、使用できる樹
脂、硬化剤、充填剤などが制約されることが挙げられ
る。

【０００３】封止用エポキシ樹脂に、吸湿性を低下させ
るとともに耐熱性を改良するために、無機質充填剤を配
合することが広く行われている。また、エポキシ樹脂と
該充填剤の間の親和性を与えるために、カルボキシル基
のような反応性基を有するブタジエン系ゴム、たとえば
分子末端にカルボキシル基やスルホン基を有するポリブ
タジエンやブタジエン−アクリロニトリル共重合ゴム、
またはブタジエン−アクリロニトリル−アクリル酸共重
合体で充填剤を表面処理してエポキシ樹脂に配合する方
法（特開昭６３−２０３１９号公報）、また、このよう
な官能基を有するブタジエン系ゴムをエポキシ樹脂組成
物に配合する方法（特開昭６３−２３０７２５号公報お
よび特開平２−５６９４１号公報）が開示されている。

【０００４】また、応力が小さく、耐湿性で、成形性に
優れた成形材料を得るために、末端にカルボキシル基を
有するアクリロニトリル−ブタジエンゴムとエポキシ基
含有シリコーンオイルを配合したエポキシ樹脂成形材料
（特開平１−１８５３５０号公報）が開示されている。

【０００５】しかし、これらに開示されているエポキシ
樹脂組成物は、いずれも、前記のスポット封止に適する
性質、すなわち流動性および均一な塗膜の形成性を示さ
ず、また、テープキャリヤパッケージ（ＴＣＰ）に用い
られるポリイミドフィルムに対する接着性が十分でな
い。

【０００６】ベアチップのスポット封止に用い、ポリイ
ミドフィルムへの接着性と可とう性に優れた成形材料を
得るために、エポキシ変性液状ポリブタジエンと、エポ
キシ基含有シリコーンオイルを配合した液状エポキシ樹
脂組成物（特開平６−１６９０６号公報）が開示されて
いる。しかし、このような液状ゴムを添加することによ
ってエポキシ樹脂本来の耐熱性が低下し、かつ電気絶縁
性が低下するという問題を、解決するに至っていない。

【０００７】カルボキシル基含有コモノマーとして（メ
タ）アクリル酸を、また架橋性コモノマーとしてジビニ
ルベンゼンをそれぞれ共重合のためのモノマーとして用
いて得られた、カルボキシル基を有する架橋ブタジエン
−アクリロニトリル系共重合体ゴムの粒子を、充填剤な
ど、必要に応じて配合される添加剤とともにエポキシ樹
脂に配合し、好ましくはトリフェニルホスフィンのよう
な触媒の存在下に共重合体ゴムのカルボキシル基を樹脂
のエポキシ基と予備反応させるか（特開平６−１０７９
０８号公報）、あるいは該共重合体ゴムをあらかじめエ
ポキシ基含有化合物で処理したものを配合して（特開平
６−１２８４６０号公報）、耐熱性や電気的性質を落と
すことなく、耐衝撃性や強靭性を与えることが開示され
ている。しかし、このような架橋ブタジエンゴム粒子
は、それ自体が高い凝集性を有するために、樹脂組成物
中に均一に、かつ安定に分散させることが困難である。
また、架橋ブタジエンゴム粒子をエポキシ樹脂と予備反
応させ、またはエポキシ化合物で前処理すると、該粒子
表面のカルボキシル基が消費されて、ポリイミドフィル
ムへの接着性が低下する。

【０００８】同様に、官能性コモノマーとして（メタ）
アクリル酸アルキルを用いるブタジエン系ゴム粒子を用
い、アミノ変性シリコーンオイルとともにエポキシ樹脂
に配合し、特に該ゴム粒子をシリコーンゴムと予備混合
して配合することにより、ブタジエン系ゴム粒子の分散
を容易にする方法（特開平６−３０２７２３号公報）が
開示されている。しかし、この方法では、シリコーンオ
イルがパッケージ表面に滲み出したり、樹脂の耐熱性が
低下するという問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような従来技術の問題点を解決して、接着性、特にポリ
イミドフィルムへの接着性、ならびに耐熱性、作業性、
機械的特性および電気的特性に優れ、半導体の封止、特
に半導体チップのスポット封止に適した流動性の樹脂組
成物を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の樹脂
組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）
ブタジエン系ゴム粒子および（Ｄ）無機質充填剤を配合
した半導体封止用流動性樹脂組成物であって、（Ｃ）
が、ブタジエン、アクリロニトリル、（メタ）アクリル
酸および分子中に少なくとも２個の独立した重合性炭素
−炭素二重結合を有する化合物の共重合体の、平均粒径
０．０５〜１μm の粒子であり；（Ａ）と（Ｃ）を混合
して得られた予備混合物を熟成させた後に、該予備混合
物に（Ｂ）と（Ｄ）を配合したことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる（Ａ）成分の
エポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有
し、硬化して樹脂状になるエポキシ化合物であるなら
ば、特に限定するものではない。ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式
エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂などが例示
される。

【００１２】組成物に、スポット封止に適する流動性を
与えるためには、（Ａ）成分は、（１）常温で液状であ
るか；（２）常温で液状または固体のものが、希釈剤に
よって希釈されて常温で液状を示す硬化性液状混合物の
いずれかである。ここで常温で液状とは、２５〜４０℃
で流動性を有することをいい、いわゆる半固状のものを
包含する。また、常温で液体のエポキシ樹脂と固体エポ
キシ樹脂との実質的に均一な混合物で、混合後に常温で
液状のものも包含する。希釈剤は反応性希釈剤でも非反
応性希釈剤でもよいが、反応性希釈剤、すなわち１分子
中に１個または２個以上のエポキシ基を有する常温で比
較的低粘度のエポキシ化合物が好ましく、目的に応じ
て、エポキシ基以外に、他の重合性官能基、たとえばビ
ニル、アリルなどのアルケニル基；または（メタ）アク
リロイルなどの不飽和カルボン酸残基を有していてもよ
い。

【００１３】本発明で用いられる（Ｂ）成分の硬化剤と
しては、フェノール樹脂、酸無水物またはアミン系化合
物を用いることができる。フェノール樹脂としては、フ
ェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、
ナフトール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、パラキシレン変性フェノール樹脂
などが例示されるが、これらに限定されるものではな
く、半導体封止用樹脂組成物に通常用いられるものであ
ればよい。エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合
は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量あたり、フェノ
ール樹脂中のＯＨ当量が、０．３〜１．５当量となるこ
とが好ましく、０．５〜１．２当量がさらに好ましい。
酸無水物としては、メチルテトラヒドロフタル酸無水
物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、アルキル化テ
トラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水
物、無水メチルハイミック酸、無水ドデセニルコハク酸
などが例示される。エポキシ樹脂と酸無水物の配合割合
は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量あたり、酸無水
物当量が０．６〜１．０となることが好ましい。アミン
系化合物としては、脂肪族ポリアミン；芳香族アミン；
およびポリアミノアミド、ポリアミノイミド、ポリアミ
ノエステル、ポリアミノ尿素などの変性ポリアミンが例
示され、特に限定されるものではない。また、第三級ア
ミン系、イミダゾール系、ヒドラジド系、ジシアンジア
ミド系、メラミン系の化合物も用いることができる。ア
ミン系化合物の配合割合は、エポキシ樹脂中のエポキシ
基１当量あたり、アミン当量が０．６〜１．０となる量
が好ましい。

【００１４】本発明で用いられる（Ｃ）成分のブタジエ
ン系ゴム粒子は、組成物に可とう性とポリイミドフィル
ムへの接着性を与えるもので、ブタジエン、アクリロニ
トリル、アクリル酸またはメタクリル酸、および分子中
に少なくとも２個の重合性炭素−炭素二重結合を有する
化合物の共重合体である。分子中に少なくとも２個の重
合性炭素−炭素二重結合を有する化合物としては、１，
４−ジビニルベンゼン、１，３−ジビニルベンゼン、
１，４−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、５−ビ
ニリデン−２−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノ
ルボルネンおよびエチレングリコールジ（メタ）アクリ
レートが例示され、反応性がよく、良好な機械特性を有
する共重合体が得られることから、１，４−ジビニルベ
ンゼンが好ましい。このような共重合体は、分子鎖が架
橋された固体であり、主鎖の末端および／または側鎖
に、エポキシ基および／またはカルボキシル基を有する
ことが好ましい。平均粒径は０．０５〜１μm 、好まし
くは０．０５〜０．２μm である。０．０５μm 未満で
は樹脂組成物の粘度が著しく高くなり、１μm を越える
と得られる硬化物の靭性が低下し、またポリイミドフィ
ルムへの接着強度が低下する。

【００１５】（Ｃ）成分の配合量は、樹脂組成物全体の
０．５〜１０重量％の範囲が好ましく、２〜８重量％が
さらに好ましい。０．５重量％未満ではポリイミドフィ
ルムへの十分な接着力が得られず、１０重量％を越える
と、未硬化状態におけるエポキシ樹脂の粘度が著しく高
くなり、流動性を損なうことがあるからである。

【００１６】（Ｃ）成分は、相互の凝集を防止するため
に、シリカ、タルクなどのような無機微粒子をまぶして
貯蔵し、または使用することができる。

【００１７】樹脂組成物へのブタジエン系ゴム粒子の分
散は、たとえば以下のようにして行うことができる。す
なわち、使用するエポキシ樹脂の一部へ該ブタジエン系
ゴム粒子を添加し、ロールミルなどの混合機を用いて攪
拌混合することにより、分散させる。本発明において特
徴的なことは、このようにブタジエンゴム粒子を分散さ
せた樹脂組成物を、通常０〜１００℃、好ましくは５〜
８０℃で任意の時間、たとえば５℃で数週間、５０℃で
２４〜７２時間、または８０℃で６〜２４時間熟成する
ことである。このことによって、ブタジエンゴム粒子へ
のエポキシ樹脂の濡れ性が改善され、均一で、かつ安定
に分散した（Ａ）成分と（Ｃ）成分からなる予備混合物
が得られる。

【００１８】本発明で用いられる（Ｄ）成分の無機充填
剤としては、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウムなどの
粉末が挙げられ、１種でも、２種以上を併用してもよ
い。線膨張係数を低減するためには、シリカ粉末が好ま
しい。また、（Ｄ）成分は、平均粒径が２０μm 以下で
あることが好ましい。平均粒径が２０μm を越えると、
塗布作業性が悪くなり、好ましくない。また、（Ｄ）成
分は、半導体の特性に影響を与える不純物の含有量が低
いことが望ましい。（Ｄ）成分の配合量は、樹脂組成物
全体の３０〜８５％の範囲に設定することが好ましい。
（Ｄ）成分は、本発明においては、上述の予備混合物を
熟成した後に、（Ｂ）成分とともに配合される。このこ
とによって、スポット封止に適した流動性を有する組成
物が得られる。

【００１９】本発明の樹脂組成物に、必要に応じて、硬
化促進剤を用いることができる。硬化促進剤としては、
イミダゾール系、第三級アミン系、リン化合物系など、
エポキシ樹脂の硬化促進剤として用いられるものが、樹
脂組成物の使用目的や必要とする硬化条件によって選択
され、特に限定されるものではない。これらは単独で用
いてもよく、２種以上を併用してもよい。硬化促進剤の
配合量は、樹脂組成物全体の０．５〜２．０重量％の割
合に設定することが好ましい。

【００２０】また、必要に応じて溶媒；臭素化合物、リ
ン化合物などの難燃剤；シリコーン系ポリマーやそれを
含む組成物などの消泡剤；カーボンブラック、有機顔料
などの着色材；カップリング剤などを添加することがで
きる。

【００２１】前述の予備混合物、（Ｄ）成分および任意
に配合された各成分を十分に混合した後、さらに三本ロ
ールなどにより混練処理を行い、ついで真空脱泡して、
本発明の流動性樹脂組成物を得ることができる。

【００２２】本発明の樹脂組成物は、注型、注入、流
延、含浸、ドリップコーティングまたは印刷などの方法
により、半導体の封止に用いることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によって、（Ａ）成分の（Ｃ）成
分への濡れ性が著しく改善され、分散剤を用いずにブタ
ジエン系ゴム粒子が均一に分散した樹脂組成物が得られ
る。そのため、本発明の樹脂組成物は、未硬化状態では
優れた流動性を示し、耐熱性、作業性、可とう性および
電気的特性に優れる。しかも、（Ａ）成分と（Ｃ）成分
の官能基が、相互の反応によって消費されていないの
で、該樹脂組成物は、ポリイミドフィルムへの優れた接
着性を有する。

【００２４】本発明の樹脂組成物は、上記の諸特性によ
り、半導体の封止に適し、特に半導体チップのスポット
封止に好適である。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を、実施例および比較例によっ
てさらに詳細に説明する。本発明は、これらの実施例に
よって限定されるものではない。また、これらの実施例
および比較例において、部は重量部を表す。

【００２６】実施例１、２、比較例１〜３表１に示す組成により、（Ａ）成分として、エポキシ当
量１９０、２５℃における粘度１４０P のビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂；（Ｂ）成分として、ＯＨ当量１０
４、軟化点１００℃のノボラックフェノール樹脂をジア
セトンアルコール溶液にして（実施例２）、または酸無
水物当量１６８のメチルテトラヒドロフタル酸無水物
（実施例１）；ならびに（Ｃ）成分として、ブタジエ
ン、アクリロニトリル、メタクリル酸および１，４−ジ
ビニルベンゼンの共重合体である、アクリロニトリル単
位含有量２０重量％、酸価１０mg KOH/g、一次粒子径
０．０７μm の固体ブタジエン系共重合体ゴム粒子を配
合した。同様に比較例として、実施例１における上記の
ブタジエン系共重合体ゴム粒子の代わりに、末端にカル
ボキシル基を有するブタジエン−アクリロニトリル共重
合体ゴム（比較例２）、もしくは液状ポリブタジエンゴ
ム（比較例３）を配合し、または実施例と同様のゴム系
重合体を配合した（比較例１）混合物を調製した。

【００２７】これらをロールミルによって均一に混合し
た後、温度８０℃で２４時間の熟成を行った。ただし、
比較例１においては、このような熟成は行わなかった。
ついで、表１に示すように、（Ｄ）成分であるシリカ粉
末、ならびにカーボンブラックおよび２−ヘプタデシル
イミダゾールを混合し、三本ロールによって混練して、
それぞれの流動性樹脂組成物を得た。

【００２８】

【表１】

【００２９】このようにして得られた樹脂組成物につい
て、２５℃における粘度の測定、ならびに下記の方法に
よるポリイミドフィルムに対する接着強度試験、ヒート
サイクル試験およびプレッシャークッカー（ＰＣＴ）試
験を行った。

【００３０】接着強度試験得られた樹脂組成物を、長さ７０mm、幅１０mm、厚さ１
２０μm のポリイミドフィルムの一面の中央部に、図１
に示すように、孔版印刷によって長手方向５mmの全幅に
塗布した。ついで、１５０℃に１時間加熱して樹脂組成
物を硬化させ、塗布部位に厚さ３００μm の樹脂層を形
成させて、試験体とした。

【００３１】この試験体を、図２に示すように、樹脂層
形成面を下側にして、ポリイミドフィルムの一方の端
を、樹脂層が上側の抑え板より２mm出るように、厚さ３
mmの抑え板に挿み込み、他方の端を万能試験機により上
方に引張り、塗膜がポリイミドフィルムから剥離した際
の引張荷重を測定して、接着強度とした。

【００３２】ヒートサイクル試験樹脂組成物を、ディスペンサーによって試験用模擬ＩＣ
に塗布した。ついで、１５０℃に１時間加熱して樹脂組
成物を硬化させ、試験体とした。この試験体について、
１２５℃および−５５℃にそれぞれ３０分間放置するヒ
ートサイクルにより、不良が発生するまでのサイクル数
を測定した。

【００３３】プレッシャークッカー試験樹脂組成物を用いて、上記と同様に樹脂で封止された試
験用模擬ＩＣを、１２１℃、２気圧の水蒸気中に放置
し、不良が発生するまでの時間を測定した。

【００３４】表２に、これらの評価結果をまとめた。

【００３５】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】接着強度試験のためのポリイミドフィルム試験
体の平面図である。

【図２】接着強度試験の方法を示す側面図である。

【符号の説明】

１ポリイミドフィルム２樹脂層３抑え板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本間良信新潟県新潟市濁川3993番地北陸塗料株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、
（Ｃ）ブタジエン系ゴム粒子および（Ｄ）無機質充填剤
を配合した半導体封止用流動性樹脂組成物であって、（Ｃ）が、ブタジエン、アクリロニトリル、（メタ）ア
クリル酸および分子中に少なくとも２個の独立した重合
性炭素−炭素二重結合を有する化合物の共重合体の、平
均粒径０．０５〜１μm の粒子であり；（Ａ）と（Ｃ）
を混合させて得られる予備混合物を熟成させた後に、該
予備混合物に（Ｂ）と（Ｄ）を配合したことを特徴とす
る樹脂組成物。