JPH09255849A - 半導体封止用のエポキシ樹脂組成物 - Google Patents

半導体封止用のエポキシ樹脂組成物

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JPH09255849A
JPH09255849A JP8096187A JP9618796A JPH09255849A JP H09255849 A JPH09255849 A JP H09255849A JP 8096187 A JP8096187 A JP 8096187A JP 9618796 A JP9618796 A JP 9618796A JP H09255849 A JPH09255849 A JP H09255849A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】接着シール性と応力緩和に優れた、信頼性の高
い高密度表面実装タイプの高集積半導体を封止するため
の、樹脂組成物を提供する。 【解決手段】エポキシ樹脂、及び平均粒径が0.1μm
から50μmで粒径分布に於いて粒径100μm以下が
95%以上でありその表面に反応性官能基を有する下記
シリコーン系複合体とからなる組成物であって、該シリ
コーン系複合体を5〜95重量%含む樹脂組成物を半導
体封止用に使用する。 [シリコーン系複合体]表層は、硬度が針入度150m
m以下かつJISA40度以下である柔軟性シリコーン
及び内部は、熱膨張率が1×10-4-1以下の低熱膨張
絶縁性物質からなる複合体で、内部の比率が10から9
0重量%であるもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体特に高密度
表面実装タイプの高集積半導体を封止する樹脂組成物に
関するものである。さらに詳しくは、接着シール性と応
力緩和に優れた信頼性の高い高密度表面実装タイプの半
導体を封止するための、樹脂組成物に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】最近、半導体はチップの高集積化やパッ
ケージの軽薄短小化の傾向により脆弱になってきてい
る。一方、基板搭載方法が、半導体全面が半田溶融温度
まで上昇する表面実装へと移行し、半導体に加わる応力
は非常に大きくなっている。今や、半導体を封止する樹
脂組成物には、1mm以下の肉厚でも外部応力や環境変
化に対して破壊することなく、内部のチップを守る強靭
な保護機能が要求されている。しかし、現状では半田衝
撃を受けた場合の品質保証は困難であり、封止樹脂組成
物の応力緩和機能を飛躍的に高めることが要求されてい
る。
【0003】本発明はこれらの要求を満足させる半導体
封止用の樹脂組成物を提供するものであり、特にMCM
・BGA・CSPと称せられる表面実装型超高密度パッ
ケージの封止を可能にするものである。
【0004】半導体の封止方法は、樹脂封止特にエポキ
ン樹脂組成物による封止が主流である。これら樹脂組成
物を低応力化する方法には、応力発生を抑えるか、発生
応力を緩和するかの2通りがある。応力発生抑制法とし
ては、シリカを高充填させ熱膨張を小さくすることが良
く知られており、応力緩和法としてはシリコーンを使用
し弾性率を小さくすることが知られている。(日経マイ
クロデバイス 1984年6月11日号、特公昭 63−
12489、特開昭 62−116654、特公昭 61
−48544)
【0005】応力発生抑制法は、流動性に優れる球状シ
リカを高充填し低熱膨張化を図る手法であるが、球状シ
リカを使用すると界面剥離が生じ、強度低下や水侵入腐
食といった問題が生する。応力緩和法は、柔軟性に優れ
るシリコーンを用い低弾性率化を図る手法であるが、シ
リコーンは接着力が極めて弱いため、強度低下や水侵入
腐食の問題を生じる。シリカ手法に於いて、シリカ表面
をメカノケミカルにより改質する方法(特開平5−33
5446)、シリコーン手法に関しては接着性の改良、
例えば反応性官能基の付与や樹脂変性等の改良が検討さ
れたが(特開昭61−283649、特開平8−345
1)、単なる添加では凝集による不均一分散の問題、そ
して樹脂変性ではで応力吸収セルが小さいため応力緩和
効果が得られないといった問題を発生した。特に、表面
実装では水分の気化により界面剥離が生じ、水侵入が原
因で腐食を招くことが問題となっている。つまり従来手
法は剥離を助長し、半導体の信頼性を劣化させるもので
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、反応性のシ
リコーン系複合体を硬化剤及び充填剤として用いること
により、界面の接着を保ちつつ弾性率を画期的に低下さ
せることにより、応力緩和を図るものであ。即ち、反応
性の官能基が界面を接着させ、柔軟なシリコーンが応力
伝搬を軽減し且つ変形し界面破壊を防止する、信頼性が
高く高密度表面実装が可能な半導体封止用の樹脂組成物
を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の組成物は、シリ
コーン系複合体、特にその表面に反応性官能基を有する
シリコーン系複合体に着目し、半導体封止用の樹脂組成
物につき鋭意研究し、完成させたものである。即ち、本
発明の組成物は、エポキシ樹脂、及び平均粒径が0.1
μmから50μmで粒径分布に於いて粒径100μm以
下が95%以上でありその表面に反応性官能基を有する
下記シリコーン系複合体とからなる組成物であって、該
シリコーン系複合体を5〜95重量%含むことを特徴と
する半導体封止用のエポキシ樹脂組成物である。 [シリコーン系複合体]表層は、硬度が針入度150m
m以下かつJISA40度以下である柔軟性シリコーン
及び内部は、熱膨張率が1×10-4-1以下の低熱膨張
絶縁性物質からなる複合体で、内部の比率が10から9
0重量%であるもの。
【0008】更に、本発明の組成物は、上記組成物に従
来使用されている、充填剤、硬化剤、硬化促進剤及び添
加剤等を使用してもよい。即ち、エポキシ樹脂、充填
剤、硬化剤、硬化促進剤、添加剤等、及び平均粒径が
0.1μmから50μmで粒径分布に於いて粒径100
μm以下が95%以上でありその表面に反応性官能基を
有する下記シリコーン系複合体とからなる組成物であっ
て、該シリコーン系複合体を5〜95重量%含むことを
特徴とする半導体封止用のエポキシ樹脂組成物である。 [シリコーン系複合体]表層は、硬度が針入度150m
m以下かつJISA40度以下である柔軟性シリコーン
及び内部は、熱膨張率が1×10-4-1以下の低熱膨張
絶縁性物質からなる複合体で、内部の比率が10から9
0重量%であるもの。
【0009】そして、シリコーン系複合体の表面に存す
る反応性官能基が、エポキシ基、アルコキシ基、シラノ
ール基、ヒドロキシル基、アミノ基、又はアルコール基
からなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、該官
能基の密度が200〜36000 g/当量の範囲にあ
ることを特徴とする半導体封止用のエポキシ樹脂組成物
である。又、シリコーン系複合体の内部に含有する、熱
膨張率が1×10-4-1以下の低熱膨張絶縁性物質が、
酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化アルミニ
ウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化ジルコ
ニウム及び窒化ホウ素からなる群から選ばれた少なくと
も一種の化合物であることを特徴とする半導体封止用の
エポキシ樹脂組成物である。
【0010】本発明の組成物は、シリコーン系複合体以
外の充填剤を、シリコーン系複合体と充填剤との合計量
に対し、80重量%未満含んでもよく、又シリコーン系
物質以外の硬化剤を、シリコーン系複合体と硬化剤との
合計量に対し、90重量%未満含んでもよい。
【0011】そして、シリコーン系複合体は、酸洗浄或
いは粉砕等の化学的手段若しくは物理的手段により表面
を活性化した熱膨張率が1×10-4-1以下の低熱膨張
絶縁性物質の存在下に、アルコキシシラン類をポリシロ
キサンの存在下又は不存在下に該低熱膨張絶縁性物質の
表面に重合させることによって製造したものが好まし
い。即ち、シリコーン系複合体が、酸洗浄或いは粉砕等
の化学的手段若しくは物理的手段により表面を活性化し
た熱膨張率が1×10-4-1以下の低熱膨張絶縁性物質
の存在下に、反応性官能基を2個有するアルコキシシラ
ン類を、ポリシロキサンの存在下又は不存在下に該低熱
膨張絶縁性物質の表面に重合させることによって製造し
たものでもよいし、同じく、ポリシロキサンを反応性官
能基2個以上有するアルコキシシラン類の存在下又は不
存在下に該低熱膨張絶縁性物質の表面に重合させたもの
でもよい。
【0012】又、該シリコーン系複合体は、酸洗浄或い
は粉砕等の化学的手段若しくは物理的手段により表面を
活性化した熱膨張率が1×10-4-1以下の低熱膨張絶
縁性物質の存在下に、反応性官能基を2個有するアルコ
キシラン類をポリシロキサンの存在下又は不存在下に該
低熱膨張絶縁性物質の表面に重合させた後、反応性官能
基を有するアルコキシシラン類で処理することにより製
造したものでもよく、又シリコーン系複合体が、熱膨張
率が1×10-4-1以下の低熱膨張絶縁性物質とミラブ
ル型シリコーンゴムとを混合粉砕した後、反応性官能基
を2個以上有するアルコキシシラン類で処理することに
より製造したものでもよい。
【0013】シリコーン系複合体は、その粒径が重要で
ある。即ち、平均粒径が0.1μmから50μmで、粒
径分布に於いて粒径100μm以下が95%以上である
ものが好ましい。シリコーン系物質の粒径が大きすぎる
と、局部応力が発生し好ましくない(電子通信学会 昭
和60年度講演要旨集)。又、シリコーン系複合体の使
用量は、5〜95重量%、特に20〜85重量%が好ま
しい。使用量が少ないと、応力緩和効果が得られない
し、使用量が多いと硬化性で問題を起こす場合があるか
らである。本発明に於いて、粒径は、島津製作所製「島
津レーザ式粒度分布測定装置 SALD−32000」
を使用して測定した。
【0014】シリコーン系複合体の表面に存する反応性
官能基は、エポキシ樹脂と反応可能なものから選択され
る。具体的には、エポキシ基、アルコール基、シラノー
ル基、ヒドロキシル基、アミノ基及びアルコキシ基から
なる群から選ばれた少なくとも一種からなるものであ
る。そして、その官能基の密度は、200〜36000
g/当量で、特に1000〜10000g/当量が好ま
しい。官能基密度が、小さすぎると柔軟性が損なわれ、
大きすぎると透湿性が増し、好ましくない。
【0015】シリコーン系複合体は、表層が柔軟性シリ
コーンで内部が低熱膨張絶縁性物質より構成されるもの
である。そして、シリコーンは硬度が針入度150mm
以下かつJISA40度以下、特に針入度50mm以下
かつJISA20度以下が好ましい。シリコーンが、硬
すぎると応力緩和効果が低下し、軟らかすぎると機密性
が悪くなる。低熱膨張絶縁性物質は、熱膨張率が1×1
-4-1以下、特に1×10-5-1以下が好ましい。表
層と内部の比率は、表層が10重量%以上、特に30重
量%以上が好ましい。低熱膨脹絶縁性物質としては、酸
化珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化アルミニウ
ム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化ジルコニ
ウム及び窒化ホウ素等を挙げることができる。
【0016】又、シリコーン系複合体を従来から使用さ
れている充填剤、硬化剤、硬化促進剤及ひ添加剤を併用
する場合に於いては、シリコーン系複合体以外に充填剤
を、シリコーン系複合体と充填剤の合計量に対して、8
0重量%未満、特に50重量%未満含むことか好まし
い。そして、シリコーン系複合体以外に硬化剤を、シリ
コーン系複合体と硬化剤との合計量に対して、90重量
%未満、特に70重量%未満含むことが好ましい。シリ
コーン系複合体は、従来の充填剤及び硬化剤としての機
能を有し、従来の充填剤、硬化剤との置換比率が大きい
ほど所期の効果が得られる。
【0017】本発明の組成物に於いては、他の主要成分
としてエポキシ樹脂を使用する。該エポキシ樹脂は、ビ
スフェノール型、ビフェノール型及びノボラック型のエ
ポキシ樹脂が使用できる(具体的には、日本化薬(株)
EPPN、EOCN、REシリーズ、油化シェルエポキ
シ(株)YXシリーズ、大日本インキ工業(株)エピク
ロンシリーズ等の製品として入手できるものである)。
充填剤は、低熱膨張絶縁性物質であり、酸化珪素、酸化
アルミニウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化マグ
ネシウム、酸化ベリリウム、酸化ジルコニウム及び窒化
ホウ素等である。(同様具体的には、電気化学工業
(株)FR、FBシリーズ、太平洋ランダム(株):L
Aシリーズ、トクヤマ(株):シェイパル等が製品とし
て入手可能である)。
【0018】硬化剤は、フェノールノボラック型、酸無
水物型或いはアミン型の物が使用される(具体的には、
明和化成(株):HPシリーズ、三井東圧化学(株):
ミレックスシリーズ、新日本理化(株):酸無水物等
が、製品として入手可能である)。硬化促進剤として
は、有機リン化合物、アミン類或いはアルミキレート類
等が使用される(製品としては、北興化学工業(株):
リン触媒、四国化成工業(株):キュアゾール類、川研
ファインケミカル(株):キレート触媒等として入手可
能である)。又、添加剤は、難燃剤、染顔料、離型剤等
が使用される(製品としては、三国精錬(株):アンチ
モン類、三菱化学(株):カーボンブラック、ヘキスト
ジャパン(株):ワックス類等として入手可能であ
る)。これら使用原料は、純度の高いものが好ましく、
又導電性異物や電解質物質は、総量で50ppm以下、
特に10ppm以下が好ましい。
【0019】本発明の組成物中で使用するシリコーン系
複合体は、その内部が低熱膨張絶縁性物質からなり、そ
の表層が軟質で官能基を有するシリコーン物質からなる
ものである。即ち、低熱膨張絶縁性物質を内部に包み込
むような形式で、シリコーン物質がその表層を覆ってい
る。低熱膨張絶縁性物質自身は、半導体封止作業時に生
じる応力を抑制する作用をするが、一般に界面剥離が生
じ、強度低下や水侵入腐食といった問題が生じていた。
本発明では、この低熱膨張絶縁性物質を、柔軟性に優れ
かつ官能基を有するるシリコーンで包み込みかつ化学的
に接着させることによって、この問題の解決を図るもの
である。
【0020】シリコーン系複合体の製造方法について説
明する。まず、表面を化学的手段若しくは物理的手段に
より活性化する。例えば、酸化珪素等の低熱膨張絶縁性
物質を弗酸等の強酸で洗浄したり、或いはターボミルで
粉砕する。これらの過程に於いて酸化珪素等の低熱膨張
絶縁性物質は、その表面のOH基等の官能基が増加す
る。こうして表面が活性化した酸化珪素等の低熱膨張絶
縁性物質の存在下に、反応性官能基を2個有するアルコ
キシシランをポリシロキサンの存在下又は不存在下に重
合させ、酸化珪素等の表層にシリコーン重合体を形成せ
しめる。又、この際ポリシロキサンを、反応性官能基2
個以上有するアルコキシシラン類の存在下又は不存在下
に重合させても良い。これらの重合に於いて、生成した
ポリシロキサンは酸化珪素等の表面OH基等と化学結合
しているので、極めて接着性のよいものが得られる。
尚、ここでいう反応性官能基に、アルコキシ基をも含む
ものである。
【0021】ここで使用するシロキサン化合物として、
具体的には下記の化合物が使用できる。即ち、テトラメ
トキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジ
メトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェ
ニルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチル
トリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェ
ニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラ
ン、イソブチルトリメトキシシラン、メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシラン、β-(3,4エポキシシクロヘ
キシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピ
ルメチルジエトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-
アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエ
チル)γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-
アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-γ-
アミノプロピルトリメトシシラン等である。アルコキシ
シランの置換基を適宜選択することにより、シリコーン
系複合体に希望する反応性官能基を導入することが出来
る。
【0022】更に、該シリコーン系複合体は、化学的手
段若しくは物理的手段により表面を活性化した熱膨張率
が1×10-4-1以下の低熱膨張絶縁性物質の存在下
に、反応性官能基2個有するアルコキシシラン類をポリ
シロキサンの存在下又は不存在下に該低熱膨張絶縁性物
質の表面に重合させた後、官能基を有するアルコキシシ
ラン類で処理するか又は、熱膨張率が1×10-4-1
下の低熱膨張絶縁性物質とミラブル型シリコーンゴムと
を混合粉砕した後、官能基を有するアルコキシシラン類
で処理することによっても製造することができる。この
処理には、先に列挙したアルコキシシラン化合物を使用
することが出来る。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体封止用のエ
ポキシ樹脂組成物を、実施例に基づいて説明する。
【0024】
【実施例1、2及び比較例1〜9】 1.シリコーン系複合体の製法(1) 酸化珪素粉末(龍森(株)製品 品番RD−8)をター
ボミルで粉砕した。粉砕した酸化珪素粉末を乳化器に投
入し、これに末端OH基のジメチルシリコーンオイル
(信越化学工業(株)製品 品番RF−700)、ジメ
チルジメトキシシラン(信越化学工業(株)製品 品番
KBM−22)、及びメチルトリメトキシシラン(信越
化学工業(株)製品 品番KBM−13)を重量比1
0:10:1の割合に混合添加し、80℃で15分間混
練した。更に、流動乾燥機に於いて120℃で1時間処
理し、その後篩別した。この結果、酸化珪素粉末を内部
に有し、その表層にメトキシ基を有するシリコーンが形
成され、シリコーン複合体を得た。調製条件と得られた
シリコーン系複合体の特性を表1に示した。
【0025】
【表1】
【0026】表1に於いて、添加量は、末端OH基のジ
メチルシリコーンオイル、ジメチルジメトキシシラン及
びメチルトリメトキシシランの全添加量を重量%で示し
たものである。得られたシリコーン系複合体の、平均粒
径をμm、粒径100μm以下の比率を%で、表層部の
硬度を針入度(mm)及びJISA(度)で示した。
又、シリコーン系複合体が有する官能基の種類を、官能
基の項に、そしてその官能基の密度をg/当量の単位で
示した。表層とあるのは、該シリコーン系複合体に於い
て、表層部に形成されたシリコーン部の重量百分率であ
る。物質番号Bは、本発明の実施形態を示すものであ
る。B2は、粒径100μm以下の比率が90%で95
%未満の例であり、B3は、表層部分が8%と低い例で
ある。粒径は、島津製作所製「島津レーザ式粒度分布測
定装置 SALD−32000」を使用して測定した。
即ち、粒径分布つまり100μm以下の比率は、得られ
た粒度度数分布図に於ける、100μm以下の粒度の割
合を面積の比率として求めた。又、平均粒径は、粒度累
積分布図に於ける、50%を占める粒径として求めた。
【0027】2.半導体封止用樹脂組成物の調製 先に調製したシリコーン系複合体に、エポキシ樹脂、硬
化剤、硬化促進剤、充填剤、難燃剤、処理剤、顔料を混
合し、60℃の温度で15分間加熱真空乳化器を使用し
て混練した。こうして得た、半導体封止用樹脂の特性を
評価した。この際の、樹脂組成を表2に示す。又、成形
特性評価結果を表3に示す。尚、成形評価法は下記に記
す方法に基づくものである。 成形性:ドロッピング封止加工時の作業性及び成型品外
観を肉眼で判定する 強 度:曲げ強さ(200℃) JIS K6911
【0028】
【表2】
【0029】尚、使用添加物の内容は、次の通りであ
る。 エホ゜キシ樹脂 RE−304S :ビスフェノールF型エポキシ樹脂 YX−4000H:ビス(ジメチルグリシジルオキシフェニール ) EPPN :多官能型ビスフェノールエポキシ樹脂 硬化促進剤 アルミキレートA:アルミニウムアセチルアセトネート TPP :トリフェニールホスフィン 硬化剤 HP−1 :フェノールノボラック樹脂 充填剤 FB−35 :球状酸化珪素 難燃剤 BREN−301:臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂 処理剤 KBM−303 :β(エポキシシクロヘキシル)エチルトリメ ト キシシラン 顔料 #45 :カーボンブラック 離形剤 FB−973 :弗素化合物
【0030】
【表3】
【0031】ここで使用したD、E、F及びGの内容は
下記の通りである。 D:シリコーンゴム (東レダウコーニングシリコーン
(株)製トレフィルE−600 E:アミノ基含有シリコーンオイル(信越化学工業
(株)製 X−22−161A) F:シリコーンレジン(東芝シリコーン(株)製 トス
パール145) G:シリコーン系物質の使用無し
【0032】3.半導体封止効果の評価 次に、該樹脂組成物を用いて、模擬半導体素子を封止し
その信頼性(密着性、耐衝撃性、腐食性)を評価した。
半導体封止成型条件及び評価条件は、次の通りである。 半導体封止成型条件:ドロッピング封止後オーブンで硬
化させた(E−1/150) 評価条件: パッケージ:COB 10mmL×10mmW×2mmt 模擬素子 :耐衝撃性テスト 4×4mm、SiNコート、回路無し 腐食テスト 3×3mm、回路幅/間隔=10/10μm 前処理 :PCT吸湿 125℃*100%*20hrs +半田浸食 260℃*10sec 評価方法 :界面状態 超音波探傷機にて界面間隔を測定 界面は模擬素子と封止樹脂との界面である 耐衝撃テスト 前処理時のクラック発生数(50>μm) 検体20個のうちクラックの発生した数 腐食テスト PCT放置(1000hrs)後のアルミニウ ム回路腐食数 検体20個のうち回路断線の発生した数
【0033】評価結果を、樹脂組成特性とともに表4に
示した。比較例6から9は、従来技術に基づくものであ
る。従来技術は、樹脂組成特性及び半導体特性ともに不
満足なものであることがわかる。これに対して、比較例
1から5は、本発明に係るシリコーン系複合体を使用し
た検討例であるが、比較例2のシリコーン系複合体B2
は、そ粒径100μm以下が90%と95%未満であ
り、そして、同3のシリコーン系複合体は、その表層部
に於けるシリコーンの割合が8重量%で10%より小さ
いため、満足のいく結果が得られていない。又、比較例
1に於いては、本発明のシリコーン系複合体を使用して
はいるが、その使用量が95重量%を越えているため、
不満足な結果しか得られていない。同様に、比較例4
は、シリコーン系複合体を硬化剤として使用している
が、その使用量が硬化剤としての必要量10重量%以下
になっているので、よい結果が得られない。比較例5
は、充填剤としての使用量が少なく良い結果が得られな
い例である。一方、実施例1及び2は、本発明のシリコ
ーン系複合体を所定量使用しているので極めて良い結果
が得られている。
【0034】
【実施例3】 4.シリコーン系複合体の製法(2) 硬度JISA5度のミラブル型シリコーンゴム(ワッカ
ーケミカル製)100部と窒化珪素粉末SN−F1(電
気化学工業(株)製)100部とを振動式ボールミルに
て1時間混合粉砕した。粉砕物を、ダブルコーンミキサ
ーに投入し、これにN-β-(アミノエチル)γ-アミノ
プロピルトリメトシキシラン(日本ユニカー(株)製
品番A−1100)を1重量%添加し15分間混合し
た。このものを、更に120℃で1時間熱処理し、冷却
後篩別しシリコーン系複合体Cを得た。このシリコーン
系複合体Cを用いて、同様に樹脂成型評価及び半導体封
止特性を評価した。結果をまとめて表5に示す。これか
ら、低熱膨張絶縁性物質として窒化珪素を使用した場合
も、性能の優れた半導体封止用のエポキシ樹脂組成物が
得られることが分かる。尚、本実施例は、低熱膨張絶縁
性物質とミラブル型シリコーンゴムとを混合粉砕するも
のであり、この混合粉砕の過程に於いてシリコーンゴム
と低熱絶縁性物質とがメカノケミカル的に反応し、シリ
コーンが表層、低熱絶縁性物質が内部にある複合体を得
る。この複合体に、反応性官能基を有するアルコキシシ
ラン類を更に反応させることによって、表面に反応性官
能基を持つシリコーン複合体を製造するものである。
【0035】
【表5】
【0036】
【実施例4】 5.シリコーン系複合体の製法(3) 酸化アルミニウムを10%弗酸水溶液に1分間浸漬しそ
の後純水で5回洗浄する。酸洗浄により表面が水酸化物
となった酸化アルミニウム粉末を乳化器に投入し、これ
に末端OH基のジメチルシリコーンオイル(信越化学工
業(株)製品品番RF−700)、硬度JISA5度の
ミラブル型シリコーンゴム(ワッカーケミカル製)、ジ
メチルジメトキシシラン(信越化学工業(株)製品 品
番KBM−22)、及びメチルトリメトキシシラン(信
越化学工業(株)製品 品番KBM−13)を重量比1
0:5:5:1の割合に混合添加し、80℃で15分間
混練した。更に、これとγ-グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン1%とをダブルコーンミキサーに投入
し、15分間混合した。このものを、更に流動乾燥機に
於いて120℃で1時間熱処理し、その後篩別した。こ
の結果、酸化アルミニウム粉末を内層とし、その表層に
エポキシ基を有するシリコーン系複合体Hが得られた。
Hを用いて、同様に半導体封止特性を評価した。樹脂成
型性も半導体封止特性ともいづれも性能の優れたもので
あった。
【0037】
【実施例5】 6.シリコーン系複合体の製法(4) 窒化アルミニウム粉末をターボミルで粉砕した。粉砕し
た窒化アルミニウム粉末を乳化器に投入し、これに末端
OH基のジメチルシリコーンオイル(信越化学工業
(株)製品 品番RF−700)及びジメチルジメトキ
シシラン(信越化学工業(株)製品 品番KBM−2
2)を重量比1:1の割合に混合添加し、80℃で15
分間混練した。更に、流動乾燥機に於いて120℃で1
時間処理し、その後篩別した。この結果、窒化アルミニ
ウム粉末を内部に有し、その表層にメトキシ基を有する
シリコーン系複合体Jが得られた。Jを用いて、同様に
半導体封止特性を評価した。樹脂成型性も半導体封止特
性ともいづれも性能の優れたものであった。
【0038】
【発明の効果】本発明の組成物中で使用するシリコーン
系複合体は、表面の反応性官能基がエポキシ樹脂と架橋
し界面を一体化させ水の侵入を防止する。又、外部応力
を受けた場台には表層シリコーンが変形により応力を緩
和するだけでなく直ちに元の形状に戻り界面破壊を防
ぐ。つまり本発明の組成物を半導体封止用樹脂組成物の
硬化剤及び充填剤に適用すると接着シール性と応力緩和
性に優れた信頼性の高い半導体装置が得られる。本発明
により半導体の信頼性特に表面実装後の信頼性に抜群に
優れる樹脂組成物が得られる。
【表4】
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年5月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】尚、使用添加物の内容は、次の通りであ
る。 エホ゜キシ樹脂 RE−304S :ビスフェノールF型エポキシ樹脂 YX−4000H:ビス(ジメチルグリシジルオキシフェニール ) EPPN−501:多官能型ビスフェノールエポキシ樹脂 硬化促進剤 アルミキレートA:アルミニウムアセチルアセトネート TPP :トリフェニールホスフィン 硬化剤 HP−1 :フェノールノボラック樹脂 充填剤 FB−35 :球状酸化珪素 難燃剤 BREN−301:臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂 処理剤 KBM−303 :β(エポキシシクロヘキシル)エチルトリメ ト キシシラン 顔料 #45 :カーボンブラック 離形剤 FB−973 :弗素化合物
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】3.半導体封止効果の評価 次に、該樹脂組成物を用いて、模擬半導体素子を封止し
その信頼性(密着性、耐衝撃性、腐食性)を評価した。
半導体封止成型条件及び評価条件は、次の通りである。 半導体封止成型条件:ドロッピング封止後オーブンで硬
化させた(E−1/150) 評価条件: パッケージ:COB 10mmL×10mmW×2mmt 模擬素子 :耐衝撃性テスト 4×4mm、SiNコート、回路無し 腐食テスト 3×3mm、回路幅/間隔=10/10μm 前処理 :PCT吸湿 125℃*100%*20hrs +半田浸食 260℃*10sec 評価方法 :界面状態 超音波探傷機にて界面間隔を測定 界面は模擬素子と封止樹脂との界面である 耐衝撃テスト 前処理時のクラック発生数(>50μm) 検体20個のうちクラックの発生した数 腐食テスト PCT放置(1000hrs)後のアルミニウ ム回路腐食数 検体20個のうち回路断線の発生した数
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0036
【補正方法】変更
【補正内容】
【0036】
【実施例4】 5.シリコーン系複合体の製法(3) 酸化アルミニウムを10%弗酸水溶液に1分間浸漬しそ
の後純水で5回洗浄する。酸洗浄により表面が水酸化物
となった酸化アルミニウム粉末を乳化器に投入し、これ
に末端OH基のジメチルシリコーンオイル(信越化学工
業(株)製品品番RF−700)、硬度JISA5度の
ミラブル型シリコーンゴム(ワッカーケミカル製)、ジ
メチルジメトキシシラン(信越化学工業(株)製品 品
番KBM−22)、及びメチルトリメトキシシラン(信
越化学工業(株)製品 品番KBM−13)を重量比1
0:5:5:1の割合に混合したものを全体で30重量
%添加し、80℃で15分間混練した。更に、これとγ
-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1%とをダ
ブルコーンミキサーに投入し、15分間混合した。この
ものを、更に流動乾燥機に於いて120℃で1時間熱処
理し、その後篩別した。この結果、酸化アルミニウム粉
末を内層とし、その表層にエポキシ基を有するシリコー
ン系複合体Hが得られた。Hを用いて、同様に半導体封
止特性を評価した。樹脂成型性も半導体封止特性ともい
づれも性能の優れたものであった。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0037
【補正方法】変更
【補正内容】
【0037】
【実施例5】 6.シリコーン系複合体の製法(4) 窒化アルミニウム粉末をターボミルで粉砕した。粉砕し
た窒化アルミニウム粉末を乳化器に投入し、これに末端
OH基のジメチルシリコーンオイル(信越化学工業
(株)製品 品番RF−700)及びジメチルジメトキ
シシラン(信越化学工業(株)製品 品番KBM−2
2)を重量比1:1の割合に混合したものを全体で30
重量%添加し、80℃で15分間混練した。更に、流動
乾燥機に於いて120℃で1時間処理し、その後篩別し
た。この結果、窒化アルミニウム粉末を内部に有し、そ
の表層にメトキシ基を有するシリコーン系複合体Jが得
られた。Jを用いて、同様に半導体封止特性を評価し
た。樹脂成型性も半導体封止特性ともいづれも性能の優
れたものであった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/31

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エポキシ樹脂、及び平均粒径が0.1μm
    から50μmで粒径分布に於いて粒径100μm以下が
    95%以上でありその表面に反応性官能基を有する下記
    シリコーン系複合体とからなる組成物であって、該シリ
    コーン系複合体を5〜95重量%含むことを特徴とする
    半導体封止用のエポキシ樹脂組成物。 [シリコーン系複合体]表層は、硬度が針入度150m
    m以下かつJISA40度以下である柔軟性シリコーン
    及び内部は、熱膨張率が1×10-4-1以下の低熱膨張
    絶縁性物質からなる複合体で、内部の比率が10から9
    0重量%であるもの。
  2. 【請求項2】エポキシ樹脂、充填剤、硬化剤、硬化促進
    剤、添加剤等、及び平均粒径が0.1μmから50μm
    で粒径分布に於いて粒径100μm以下が95%以上で
    ありその表面に反応性官能基を有する下記シリコーン系
    複合体とからなる組成物であって、該シリコーン系複合
    体を5〜95重量%含むことを特徴とする半導体封止用
    のエポキシ樹脂組成物。 [シリコーン系複合体]表層は、硬度が針入度150m
    m以下かつJISA40度以下である柔軟性シリコーン
    及び内部は、熱膨張率が1×10-4-1以下の低熱膨張
    絶縁性物質からなる複合体で、内部の比率が10から9
    0重量%であるもの。
  3. 【請求項3】シリコーン系複合体の表面に存する反応性
    官能基が、エポキシ基、アルコキシ基、シラノール基、
    ヒドロキシル基、アミノ基、又はアルコール基からなる
    群から選ばれた少なくとも一種からなることを特徴とす
    る請求項1又は請求項2記載の半導体封止用のエポキシ
    樹脂組成物。
  4. 【請求項4】シリコーン系複合体の表面に存する反応性
    官能基の密度が、200〜36000 g/当量の範囲
    にあることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいず
    れか一項に記載の半導体封止用のエポキシ樹脂組成物。
  5. 【請求項5】低熱膨張絶縁性物質が、酸化珪素、酸化ア
    ルミニウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化マグネ
    シウム、酸化ベリリウム、酸化ジルコニウム及び窒化ホ
    ウ素からなる群から選ばれた少なくとも一種からなるこ
    とを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項
    に記載の半導体封止用のエポキシ樹脂組成物。
  6. 【請求項6】シリコーン系複合体以外に充填剤を、シリ
    コーン系複合体と充填剤との合計量に対し、80重量%
    未満含むことを特徴とする請求項2ないし請求項5のい
    ずれか一項に記載の半導体封止用のエポキシ樹脂組成
    物。
  7. 【請求項7】シリコーン系複合体以外に硬化剤を、シリ
    コーン系複合体と硬化剤との合計量に対し、90重量%
    未満含むことを特徴とする請求項2ないし請求項6のい
    ずれか一項に記載の半導体封止用のエポキシ樹脂組成
    物。
  8. 【請求項8】シリコーン系複合体が、酸洗浄、粉砕等の
    化学的手段若しくは物理的手段により表面を活性化した
    熱膨張率が1×10-4-1以下の低熱膨張絶縁性物質の
    存在下に、反応性官能基を2個有するアルコキシシラン
    類を、ポリシロキサンの存在下又は不存在下に該低熱膨
    張絶縁性物質の表面に重合させることによって製造した
    ものであることを特徴とする請求項1ないし請求項7の
    いずれか一項に記載の半導体封止用のエポキシ樹脂組成
    物。
  9. 【請求項9】シリコーン系複合体が、酸洗浄、粉砕等の
    化学的手段若しくは物理的手段により表面を活性化した
    熱膨張率が1×10-4-1以下の低熱膨張絶縁性物質の
    存在下に、ポリシロキサンを反応性官能基2個以上有す
    るアルコキシシラン類の存在下又は不存在下に該低熱膨
    張絶縁性物質の表面に重合させることによって製造した
    ものであることを特徴とする請求項1ないし請求項7の
    いずれか一項に記載の半導体封止用のエポキシ樹脂組成
    物。
  10. 【請求項10】シリコーン系複合体が、酸洗浄、粉砕等
    の化学的手段若しくは物理的手段により表面を活性化し
    た熱膨張率が1×10-4-1以下の低熱膨張絶縁性物質
    の存在下に、反応性官能基を2個有するアルコキシラン
    類をポリシロキサンの存在下又は不存在下に該低熱膨張
    絶縁性物質の表面に重合させた後、反応性官能基を有す
    るアルコキシシラン類で処理することにより製造したも
    のであることを特徴とする請求項1ないし請求項7のい
    ずれか一項に記載の半導体封止用のエポキシ樹脂組成
    物。
  11. 【請求項11】シリコーン系複合体が、熱膨張率が1×
    10-4-1以下の低熱膨張絶縁性物質とミラブル型シリ
    コーンゴムとを混合粉砕した後、反応性官能基を2個以
    上有するアルコキシシラン類で処理することにより製造
    したものであることを特徴とする請求項1ないし請求項
    7のいずれか一項に記載の半導体封止用のエポキシ樹脂
    組成物。
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