JPH10251520A - 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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JPH10251520A
JPH10251520A JP9055699A JP5569997A JPH10251520A JP H10251520 A JPH10251520 A JP H10251520A JP 9055699 A JP9055699 A JP 9055699A JP 5569997 A JP5569997 A JP 5569997A JP H10251520 A JPH10251520 A JP H10251520A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
compound
formula
unit
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JP9055699A
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Masaru Ota
賢 太田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイドを改善し、且つ耐半田クラック性を向
上させ、成形性と信頼性の両立する半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物を提供すること。 【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、及びポリエーテルユニットと
ポリジメチルシロキサンユニットのブロック共重合体で
あるシリコーン化合物を必須成分と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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形品にボイドが
なく、信頼性、特に耐半田クラック性に優れた半導体封
止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子製品の軽薄短小化、高密度化、高機
能化及び低価格化のため、半導体パッケージは種々の形
態をとるようになってきている。特に、近年表面実装化
のため、半導体素子を封止するエポキシ樹脂組成物(以
下、樹脂組成物という)に関しても種々の改良がなされ
てきている。エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬
化促進剤、無機充填材を主成分とする樹脂組成物は、特
に上記の表面実装対応のためには低吸湿化させる必要が
あり、無機充填材の配合量は全樹脂組成物中に90重量
%程度までに増加してきている。ところが、無機充填材
が多くなると、樹脂成分と無機充填材が均一に分散しに
くくなってくる。その結果、このような樹脂組成物で半
導体素子を封止すると、成形品にボイドが多く発生する
欠点が生じる。
【0003】樹脂成分と無機充填材を均一に分散させる
技術としては、従来、シリコーン化合物を添加する方法
(特公平2−36148号公報)等が有力な手段と考え
られてきた。しかし、これらの手段のみでは分散が不十
分で、その結果として、無機充填材を高充填する樹脂組
成物においては、成形品のボイド発生を完全に解決する
ことはできなかった。又、シリコーン化合物の添加とい
う手段は、接着力の低下や熱時強度の低下を引き起こす
ために、耐半田クラック性が低下することも問題であっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、成形品に発
生するボイドがなく、且つ耐半田クラック性を向上した
信頼性に優れ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。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)エポキ
シ樹脂、(B)フェノール樹脂硬化剤、(C)硬化促進
剤、(D)無機充填材、及び(E)ポリエーテルユニッ
トとポリジメチルシロキサンユニットのブロック共重合
体であるシリコーン化合物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り、(E)として、特に式
(1)、式(2)及び式(3)から選ばれる1種以上が
好ましく、更には、エポキシ樹脂として、融点60℃以
上の結晶性エポキシ化合物が好ましい。
【化4】
【0006】
【化5】
【0007】
【化6】
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明で用いられるエポキシ樹脂としては、エポキシ基
を有するモノマー、オリゴマー及びポリマー全般をい
う。例えば、ビスフェノール型エポキシ化合物、ビフェ
ニル型エポキシ化合物、スチルベン型エポキシ化合物、
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノー
ルノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型
エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エ
ポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロ
ペンタジエン変性エポキシ樹脂等が挙げられる。エポキ
シ樹脂のエポキシ当量については特に限定しない。又、
これらは単独でも混合して用いてもよい。これらのエポ
キシ樹脂は、耐湿信頼性のために、塩素イオンやナトリ
ウムイオン等のイオン性不純物が極力少ないことが望ま
しい。特に、エポキシ樹脂として、ビスフェノールF型
エポキシ化合物、ビスフェノールA型エポキシ化合物、
ビフェニル型エポキシ化合物、スチルベン型エポキシ化
合物等の融点が60℃以上の結晶性エポキシ化合物を用
いることにより、流動性が改善され、良好な成形性を得
ることが出来るので、より好ましい。結晶性エポキシ化
合物の融点は、示差走査熱量計を用いて常温から昇温速
度10℃/分で昇温したときの結晶融解ピークの頂点の
温度を指す。
【0009】本発明で用いられるフェノール樹脂硬化剤
としては、フェノール性水酸基を有するモノマー、オリ
ゴマー及びポリマー全般をいう。例えば、フェノールノ
ボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペ
ンタジエン変性フェノール樹脂、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等が
挙げられる。フェノール樹脂の融点、軟化点、水酸基当
量については特に限定しない。又、これらは単独でも混
合して用いてもよい。これらのフェノール樹脂は、耐湿
信頼性のために、塩素イオンやナトリウムイオン等のイ
オン性不純物が極力少ないことが望ましい。
【0010】本発明で用いられる硬化促進剤としては、
エポキシ樹脂とフェノール性水酸基との反応を促進させ
るものであればよく、一般に封止用材料に使用されてい
るものをひろく使用することができる。例えば、1,8
−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリ
フェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テ
トラフェニルボレート、ジメチルベンジルアミン、テト
ラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッド
ボレート等がある。これらの硬化促進剤は、単独でも混
合して用いてもよい。又、これらの硬化促進剤は、フェ
ノール樹脂等に予め溶融混合して用いてもよいし、樹脂
組成物製造時に単に混合してもよい。
【0011】本発明で用いられる無機充填材としては、
例えば、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、多孔質シリカ粉末、2次凝
集シリカ粉末又は多孔質シリカ粉末を粉砕したシリカ粉
末、アルミナ等が挙げられる。又、無機充填材の形状
は、破砕状でも球状でも問題ない。又、これらの無機充
填材は単独でも混合して用いてもよい。なお、一般的に
は、流動特性、機械強度及び熱的特性のバランスに優れ
た球状溶融シリカ粉末の使用が好ましい。
【0012】本発明で用いられるポリエーテルユニット
とポリジメチルシロキサンユニットのブロック共重合体
であるシリコーン化合物は、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。前述したよう
に、無機充填材の配合量が全樹脂組成物中に90重量%
程度になると、従来の手段では均一な樹脂組成物を得に
くくなってきている。このような問題に対して、本発明
では、ポリエーテルユニットとポリジメチルシロキサン
ユニットがブロック共重合体であるシリコーン化合物
(以下、添加剤Aという)を用いて、均一な樹脂組成物
を得るものである。添加剤A中のポリジメチルシロキサ
ンユニットは、無機充填材に対する表面張力を押さえ、
無機充填材の表面を濡らす作用のある官能基であり、ポ
リエーテルユニットは、樹脂成分とのなじみ性に優れ
る。本発明の添加剤Aを用いると、無機充填材の表面や
樹脂成分中に効率よく分散し、無機充填材と樹脂成分と
のなじみの向上に十分効果が発揮され、成形品のボイド
発生を低減できる。更に、特公平2−36148号公報
に示されるグラフト型のシリコーン化合物と比較する
と、金属との接着性が向上するため、耐半田クラック性
がより向上する。グラフト型シリコーン化合物だと、ポ
リエーテルの分子末端が多量に存在し、このポリエーテ
ル末端がパッケージ内部の各種界面に作用するため、吸
湿時に各種界面との接着力を低減し、耐半田クラック性
が低下するので好ましくない。一方、本発明で用いられ
るブロック共重合体であるシリコーン化合物は、ポリエ
ーテル末端が少ないため、このような欠点がなく、耐半
田クラック性が良好となる。
【0013】本発明で用いられる添加剤Aとしては、特
に、式(1)、式(2)及び式(3)のものが好まし
く、これらは単独でも混合して用いてもよい。式
(1)、式(2)及び式(3)中のポリエーテルユニッ
トとしては、ポリエチレンオキサイドやポリプロピレン
オキサイド、更には、ポリエチレンオキサイドとポリプ
ロピレンオキサイドの共重合体が好ましい。ポリジメチ
ルシロキサンユニットとポリエーテルユニットの分子鎖
長は、特に限定されない。ブロック共重合体全体の分子
量に関しても特に制限はない。添加剤Aの配合量は、全
樹脂組成物中に0.01〜5重量%が好ましい。0.0
1重量%未満だと、添加剤としての添加効果が少なく、
ボイドの低減効果も小さい。5重量%を越えると、吸湿
率が増加して、耐半田クラック性が著しく低下する。本
発明のシリコーン化合物は、ポリジメチルシロキサンユ
ニットとポリエーテルユニットのブロック共重合体であ
れば特に限定しないが、より好ましいのは式(1)〜式
(3)である。式(1)〜式(3)のポリジメチルシロ
キサンユニットの長さmは、1以上であればよい。1未
満だと、わずかの疎水性効果しかなくなり、ボイド低減
効果がなくなる。ポリエーテルユニットの長さa+b
は、1以上であるが、エチレンオキサイドユニット
(a)かプロピレンオキサイドユニット(b)かのいず
れかが0でなければよい。a+bが1未満だと、わずか
の親水性効果しかなくなり、ボイド低減効果がなくな
る。ポリジメチルシロキサンユニットとポリエーテルユ
ニットの組み合わせ単位の繰り返し数nは1以上であ
る。1未満だと、十分な疎水性効果と親水性効果を発現
できず、ボイド低減効果がなくなる。式(2)及び式
(3)中の官能基Aはエポキシ基であり、シクロヘキシ
ル型でもグリシジル型でもかまわない。式(3)中の官
能基Bはフェニル基又はフェネチル基である。本発明の
シリコーン化合物の両末端は、ポリエーテルユニットで
もポリジメチルシロキサンユニットでもかまわない。添
加剤Aの樹脂組成物への添加方法についても特に限定し
ない。
【0014】本発明の樹脂組成物は、(A)〜(E)成
分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じて、シラ
ンカップリング剤や、臭素化エポキシ樹脂、三酸化アン
チモン、ヘキサブロムベンゼン等の難燃剤、カーボンブ
ラック、ベンガラ等の着色剤、離型剤等種々の添加剤を
適宜配合しても差し支えない。又、本発明の樹脂組成物
は、(A)〜(E)成分、その他の添加剤をミキサー等
を用いて十分に均一に混合した後、更に熱ロール又はニ
ーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して製造することが
できる。これらの樹脂組成物は、電子部品或いは電気部
品の封止、被覆、絶縁等に適用できる。
【0015】
【実施例】以下に本発明を実施例で示す。配合割合は重
量部とする。 実施例1 ビフェニル型エポキシ化合物(油化シェルエポキシ(株)・製YX4000H 、融点105℃) 9.6重量部 フェノールアラルキル樹脂(三井東圧化学(株)・製XL−225−LL、軟 化点80℃) 7.4重量部 1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(以下、DBUという ) 0.2重量部 球状シリカ 79.8重量部 シリコーン化合物S−1 0.2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 1.0重量部 カーボンブラック 0.3重量部 カルナバワックス 0.5重量部 をミキサーを用いて常温で混合し、50〜130℃で二
軸ロールを用いて混練し、冷却後粉砕し、これをタブレ
ット化して樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を以下の
方法で評価した。結果を表2に示す。シリコーン化合物
S−1の構造は表1に示す。表1中の式(1)の基本構
造は前述した通りである。又、表1中の式(Y−1)の
構造は以下に示す。
【0016】評価方法 ボイド:低圧トランスファー成形金型を用いて、160
pQFP成形テストを行った。成形温度175℃、圧力
70kg/cm2、硬化時間120秒で成形したパッケ
ージのボイドを超音波探傷機を用いて観察し、○、△、
×の3段階で評価した。耐半田クラック性:トランスフ
ァー成形機を用いて、成形温度175℃、圧力70kg
/cm2、硬化時間120秒で80pQFP(1.5m
m厚、チップサイズ9×9mm)のパッケージを成形
し、175℃、8時間の後硬化を行ない、8個のパッケ
ージを得た。このパッケージを85℃、相対湿度60%
の恒温恒湿槽内に168時間放置した後、240℃のI
Rリフロー処理を行った。処理後のパッケージ内部の剥
離を超音波探傷機を用いて観察し、8個のパッケージ中
のクラックの発生しているパッケージの個数で、耐半田
クラック性を評価した。
【0017】実施例2〜21、比較例1,2 表2〜4に示した配合で、実施例1と同様に樹脂組成物
を得、実施例1と同様にして評価した。結果を表2〜4
に示す。実施例2〜21に用いたシリコーン化合物の構
造については表1、表2に示す。表1中の式(1)〜式
(3)の基本構造は前述した通りである。表1中の式
(A−1)、式(A−2)、式(B−1)、式(B−
2)、式(R−1)、式(X−1)、式(Y−1)〜式
(Y−10)、の構造、及び比較例2で用いたシリコー
ン化合物S−15の構造は以下に示す。
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】
【0021】
【化7】
【0022】
【化8】
【0023】
【化9】
【0024】
【化10】
【0025】
【化11】
【0026】
【化12】
【0027】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物を用いるこ
とにより、ボイドが少なく、耐半田クラック性に優れた
信頼性の高い半導体装置が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 23/31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール
    樹脂硬化剤、(C)硬化促進剤、(D)無機充填材、及
    び(E)ポリエーテルユニットとポリジメチルシロキサ
    ンユニットのブロック共重合体であるシリコーン化合物
    を必須成分と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。
  2. 【請求項2】 ポリエーテルユニットとポリジメチルシ
    ロキサンユニットのブロック共重合体であるシリコーン
    化合物が、式(1)、式(2)及び式(3)から選ばれ
    る1種以上である請求項1記載の半導体封止用エポキシ
    樹脂組成物。 【化1】 【化2】 【化3】
  3. 【請求項3】 エポキシ樹脂が融点60℃以上の結晶性
    エポキシ化合物である請求項1、又は2記載の半導体封
    止用エポキシ樹脂組成物。
JP9055699A 1997-03-11 1997-03-11 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 Pending JPH10251520A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005089340A (ja) * 2003-09-16 2005-04-07 Dow Corning Toray Silicone Co Ltd 皮膚用化粧料
CN110637047A (zh) * 2017-05-31 2019-12-31 东丽株式会社 嵌段共聚物及其制造方法、环氧树脂组合物及其固化物及半导体密封材料
EP3835339A4 (en) * 2018-08-10 2022-07-13 Toray Industries, Inc. POLYSILOXANE-POLYALKYLENE GLYCOL BLOCK COPOLYMER AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

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