JPH09227764A - 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

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JPH09227764A
JPH09227764A JP3152396A JP3152396A JPH09227764A JP H09227764 A JPH09227764 A JP H09227764A JP 3152396 A JP3152396 A JP 3152396A JP 3152396 A JP3152396 A JP 3152396A JP H09227764 A JPH09227764 A JP H09227764A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体封止用エポキシ樹脂組成物の離型性を
改善し、硬化性の悪い樹脂系でも満足に成形/離型でき
る手法を提供すること。 【解決手段】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、
硬化促進剤、無機充填材及び軟化点120℃以上、結晶
化度80%以上で、平均粒径200μm以下の微細化高
密度ポリエチレンを必須成分とする半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形性良好な半導
体封止樹脂用エポキシ樹脂組成物を得るためのものであ
る。
【0002】
【従来の技術】IC本体を機械的、化学的作用から保護
するために、エポキシ樹脂系半導体封止用樹脂組成物は
開発、生産されてきた。これに要求される項目は、封止
されるICパッケージの構造によって変化する。ここ1
0年、ICパッケージの表面実装対応が進み、耐半田ク
ラック性の高い封止樹脂組成物が要求されてきている。
耐半田クラック性を向上させるために、樹脂組成物は低
吸水化を余儀なくされる。低吸水化のためには無機充填
材の含有率を向上させる必要があり、そのためには低粘
度のエポキシ樹脂、硬化剤が要求される。ところが、低
粘度のエポキシ樹脂や硬化剤は硬化反応が遅いためにそ
れを用いた樹脂組成物は一般的に離型性が悪い。即ち成
形品が金型から剥がれないとか、離型時に金型に成形品
の一部が残るとかの離型不良が大きな問題となってい
た。硬化性の悪い樹脂組成物でも満足に離型できる離型
剤の開発が望まれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、半導体封止
用エポキシ樹脂組成物の離型性を改善し、硬化性の悪い
樹脂組成物でも満足に成形/離型できる樹脂組成物を提
供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
達成するために鋭意検討を行った。その結果、下記組成
の樹脂組成物が成形性に優れ、かつ信頼性も問題がない
ことが判明した。即ち本発明は、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機充填材及び軟化点1
20℃以上、結晶化度80%以上で、平均粒径200μ
m以下の微細化高密度ポリエチレンを必須成分とする半
導体封止用エポキシ樹脂組成物である。
【0005】
【発明の実施の形態】以下に各組成物について説明す
る。本発明で用いられるエポキシ樹脂は、分子中にエポ
キシ基を有する化合物を指す。例えば、オルソクレゾー
ル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、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、トリフェ
ノールメタン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹
脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、
これらの樹脂の重合度、エポキシ当量については特に限
定しない。ただし、表面実装対応の樹脂組成物の場合、
無機充填材の量を多くすることが必要であり、溶融時の
粘度が極力低いエポキシ樹脂が望まれている。耐湿信頼
性向上のために、これらのエポキシ樹脂中に含有される
塩素イオン、ナトリウムイオン、その他フリーのイオン
は極力少ないことが望ましい。
【0006】本発明で用いられるフェノール樹脂硬化剤
は、分子中にフェノール性水酸基を含有する化合物を指
す。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、トリフェノールメタン型フェノ
ール樹脂、ビスフェノールA等が挙げられる。これらの
硬化剤はシリコーン変性されていても問題ない。更に水
酸基当量、重合度等については特に限定しない。エポキ
シ樹脂と同様に、硬化剤に関しても比較的低粘度のもの
が表面実装用封止樹脂組成物には望ましい傾向にある。
また、これらの樹脂は耐湿信頼性向上のため、不純物と
して含有される塩素イオン、ナトリウムイオン、その他
フリーのイオンは極力少ないことが望ましい。
【0007】本発明で使用される硬化促進剤は、エポキ
シ基とフェノール性水酸基の化学反応を促進させるもの
であれば良い。例えば、1,8−ジアザビシクロ(5,
4,0)ウンデセン−7(DBU)、2−メチルイミダ
ゾール、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホス
フィン・テトラフェニルボレート等が挙げられる。低粘
度のエポキシ樹脂と硬化剤を配合した処方の場合、硬化
促進剤の反応性が高くなければ成形後の硬度が低く、離
型不良が発生するので成形条件において十分硬化反応を
進ませることができるような硬化促進剤種類と量を選択
することがより望ましい。
【0008】本発明で用いられる無機充填材としては、
溶融シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、2
次凝集シリカ粉末、アルミナ等が挙げられ、特に樹脂組
成物の流動性の向上という観点から、球状シリカ粉末が
望ましい。球状シリカ粉末の形状は、流動性改善のため
に、粒子自体の形状は限りなく真球状であることが望ま
しく、更に粒度分布がブロードで有ることが望ましい。
また、この無機充填材はシラン系、チタン系、その他の
表面処理剤によって予め表面処理されていてもなんら構
わない。無機充填材の配合量については特に限定しな
い。また、平均粒径、最大粒径に関しても特に限定しな
い。
【0009】本発明において用いられる高密度ポリエチ
レンは、本発明における技術上の重要なポイントである
ので、詳細に説明する。ポリエチレンは表面エネルギー
が低いために、各種コンパウンド(半導体封止用樹脂組
成物に限らず)に練り込まれても成形時に成形品表面に
ブリードアウトし易いので、熱可塑性樹脂の分野では早
くから離型剤として利用してきた。
【0010】本発明の高密度ポリエチレンを用いること
により、エポキシ樹脂組成物の特性について、以下の点
が改善される。高密度ポリエチレンの表面エネルギーは
低いので、少量の添加量で良好な離型性を発現できる。
この高密度ポリエチレンは軟化点が高く、成形時の粘度
が高いので、連続成形時に型汚れが少ない。更に長期の
熱安定性に優れ、金型のクリーニング回数が少なくな
る。高密度ポリエチレンの表面エネルギーが低いため
に、リードフレームの各種金属や、各種プラスチックに
も良好に接着し、接着強度が向上して耐湿性も向上す
る。
【0011】以下に特徴、使用法に関して詳細に説明す
る。本発明で用いられる使用される高密度ポリエチレン
の軟化点は120℃以上である。半導体封止用樹脂組成
物は通常100℃程度で混練されるので、軟化点が12
0℃以上にもなれば混練時の均一分散は不可能であると
考えられていたが、実験によると、問題なく混練できる
ことが判明した。理由は定かでないが恐らくは、混練時
の高い剪断力によって、エポキシ樹脂や硬化剤の溶媒効
果で混和し、均一分散ものと推測される。いくつかの実
験の結果から上記の軟化点の高密度ポリエチレンが離型
性の改善に有効であることが判明した。
【0012】本発明における高密度ポリエチレンの軟化
点は、120℃以上が望ましい。120℃未満の軟化点
の高密度ポリエチレンでは、連続成形における金型汚れ
問題を引き起こしやすい。本発明における軟化点の測定
方法は、環球法であり、内径15.9mm、深さ6.4
mmの真鍮のリングに試験片を融解して流し込むか、成
形または打ち抜いたものをはめ込み、その中心上に直径
9.53mm、重量3.5gの鋼球を乗せて、これをオ
イルバスに入れ、液温を5℃/分で昇温させる。温度が
上昇するに従い、鋼球は下降する。鋼球が、真鍮のリン
グ下端から25.4mm下のプレートに接触するように
なったときのオイルバスの温度を軟化点とする。
【0013】本発明に用いる高密度ポリエチレンは、結
晶化度80%以上の高密度ポリエチレンである。結晶化
度が80%未満であると、結晶性が低いために熱によっ
て酸化劣化を引き起こしやすく、高温、長時間での連続
成形では、成形金型表面に酸化したポリエチレンが厚く
張り付いて金型汚れの主原因になる。結晶化度の測定方
法は、密度法であり、25℃の水浴中で試験管内にポリ
エチレンの破片をいれ、水とエタノールの混合物を投入
する。水/エタノールの配合比を変えて、ポリエチレン
の破片が浮遊する状態にする。この状態の水/エタノー
ル溶液の比重をピクノメーターで測定し、ポリエチレン
の比重を計算する。ポリエチレンは非晶物、結晶物共に
比重が判明しているので、そのデータをもとに下記式を
もとに結晶化度を計算する。 結晶化度(%)=ρc(ρ−ρ2)/ρ(ρc−ρ2)×1
00 ただし、ρ :ポリエチレンの比重 ρc:ポリエチレンの結晶の比重 ρ2:ポリエチレンの非晶の比重 である。
【0014】又、平均粒径が200μm以下に微細化さ
れている必要がある。軟化点が混練温度の100℃以上
であるために、基本的には混練しにくい。その為に、混
練前に予め微粉化されている必要がある。実験結果か
ら、平均粒径は200μm以下が望ましいことが判っ
た。平均粒径が200μmを越えると、ポリエチレンが
均一分散せず、型汚れの原因になる。本発明における平
均粒度の測定方法は、堀場製作所・製のレーザー粒度解
析計を利用して分析した。分散媒は水/エタノールの混
合物である。
【0015】本発明に用いる高密度ポリエチレンの分子
量や分子量分布、分岐や直鎖状などの高分子の一次構造
は特に限定しない。軟化点と結晶化度、平均粒径が最も
重要なパラメーターである。本発明における高密度ポリ
エチレンの配合量は、全封止樹脂組成物中に0.02〜
1.00重量%が望ましい。0.02重量%未満である
と、離型剤として充分機能せず、離型不良が生じる。
1.00重量%を越えると、高密度ポリエチレンがブリ
ードアウトして型汚れ、ウスバリ、リードフレームへの
密着不良等の問題がある。
【0016】本発明における高密度ポリエチレンは、他
の種類の離型剤と併用しても、単独で使用しても問題は
ない。但し併用する場合のたの離型剤は、全離型剤中2
0重量%未満が望ましい。20重量%を越えると、金型
汚れ、離型性、各種基材に対する密着性の何れかが悪く
なり、樹脂組成物としての特性のバランスが崩れる。併
用する離型剤は、カルナバワックス等のエステル系ワッ
クスや、ステアリン酸ワックス、ステアリン酸鉛等の酸
系ワックスなどが望ましいが特に限定しない。本発明の
樹脂組成物は上述の成分以外に、必要に応じて、カーボ
ンブラック等の着色剤、ブロム化エポキシ樹脂、三酸化
アンチモン等の難燃剤、シランカップリング剤、シリコ
ーンオイル、ゴム等の低応力成分を添加することができ
る。本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、その他添加剤を
ミキサーにて常温混合し、ロール、押し出し機等の一般
混練機にて混練し、冷却後粉砕し成形材料とすることが
できる。
【0017】
【実施例】以下本発明を実施例にて具体的に説明する。
《実施例1》 下記組成物 ビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ当量:195) 5.8重量部 フェノールアラルキル型樹脂(水酸基当量:175) 5.7重量部 球状シリカ粉末 85.0重量部 高密度ポリエチレンA 0.5重量部 1.8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7 0.2重量部 カーボンブラック(平均粒径18nm) 0.3重量部 臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂 1.0重量部 三酸化アンチモン 1.3重量部 エポキシシランカップリング剤 0.5重量部 を、ミキサーにて常温混合し、100℃で二軸ロールに
て混練し、冷却後粉砕し成形材料とした。得られた成形
材料を以下の評価方法により評価した。
【0018】《評価方法》 軟化点: 環球法 結晶化度:密度法 成形評価:低圧トランスファー成形の金型の160pQ
FP成形テストを行った。成形温度175℃、硬化時間
2分で成形した成形品の離型性を○、△、×の3段階で
官能評価する。更に、得られた成形品の表面の状態を目
視で観察し、型汚れの有無を○、△、×の3段階で判定
した。 耐半田評価:175℃、2分硬化で80pQFP(1.
5mm厚)の成形品を得、175℃8時間のポストキュ
アを行ってサンプルとした。各品番毎に6パッケージづ
つ得た。85℃、85%の恒温恒湿槽内に168時間投
入した後に240℃のIRリフロー処理を行った。処理
後のパッケージの内部の剥離を超音波探傷機にて観察
し、チップ表面の剥離、パッド裏面の剥離が有るパッケ
ージの個数で耐半田性(及び密着性)を判定した。
【0019】《実施例2〜6》実施例1の処方のうち離
型剤として、高密度ポリエチレンの種類のみを表1のよ
うに変えた処方(その他の配合は実施例1と同じ)に従
って配合し、実施例1と同様にして成形材料を得、同様
に評価した。ただし実施例6においてはカルナバワック
スを併用した。 《比較例1〜5》実施例1の処方のうち離型剤として高
密度ポリエチレンの種類又は離型剤と球状シリカの配合
量を表2のように変えた処方(その他の配合は実施例1
と同じ)に従って配合し、実施例1と同様にして成形材
料を得、同様に評価した。
【0020】 *使用した高密度ポリエチレンの特性 軟化点 結晶化度 平均粒径 (℃) (%) (μm) 高密度ポリエチレンA 142 96 105 高密度ポリエチレンB 125 95 105 高密度ポリエチレンC 140 85 105 高密度ポリエチレンD 143 97 195 高密度ポリエチレンE 162 98 53 高密度ポリエチレンF 111 81 103 高密度ポリエチレンG 124 79 102 高密度ポリエチレンH 142 96 266
【0021】 表 1 実 施 例 1 2 3 4 5 6 配合(重量部) ヒ゛フェニル型エホ°キシ樹脂 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 フェノールアラルキル型樹脂 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 球状シリカ 85.0 85.0 85.0 85.0 85.0 85.0 高密度ポリエチレンA 0.5 0.2 高密度ポリエチレンB 0.5 高密度ポリエチレンC 0.5 高密度ポリエチレンD 0.5 高密度ポリエチレンE 0.5 カルナバワックス 0.3 特性 離型性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ 型汚れ性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ 耐半田評価:チップ剥離 0 0 0 0 0 0 耐半田評価:パッド剥離 0 0 0 0 0 0
【0022】 表 2 比 較 例 1 2 3 4 5 6 7 配合(重量部) ヒ゛フェニル型エホ°キシ樹脂 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 フェノールアラルキル型樹脂 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 球状シリカ 85.0 85.49 84.3 85.0 85.0 85.0 85.0 高密度ポリエチレンA 0.01 1.2 0.05 高密度ポリエチレンF 0.5 高密度ポリエチレンG 0.5 高密度ポリエチレンH 0.5 カルナバワックス 0.5 0.45 特性 離型性 △ × ○ △ ○ ○ ○ 型汚れ性 △ ○ × △ × × × 耐半田評価:チップ剥離 1 0 2 1 1 2 1 耐半田評価:パッド剥離 2 0 3 2 1 1 0
【0023】
【発明の効果】本発明に従うと、離型性良好で信頼性の
高い半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができ
るため、半導体メーカーにおいて生産性が向上し、半導
体メーカーでの生産コストを低減することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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、無機充填材及び軟化点120℃以上、結晶
    化度80%以上で、平均粒径200μm以下の微細化高
    密度ポリエチレンを必須成分とする半導体封止用エポキ
    シ樹脂組成物。
JP03152396A 1996-02-20 1996-02-20 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 Expired - Fee Related JP3410894B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000068419A (ja) * 1998-08-19 2000-03-03 Toray Ind Inc 半導体装置

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