JPH10324794A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents
半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置Info
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- JPH10324794A JPH10324794A JP9137156A JP13715697A JPH10324794A JP H10324794 A JPH10324794 A JP H10324794A JP 9137156 A JP9137156 A JP 9137156A JP 13715697 A JP13715697 A JP 13715697A JP H10324794 A JPH10324794 A JP H10324794A
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Abstract
半導体の信頼性を高め得る半導体封止用エポキシ樹脂組
成物、および該エポキシ樹脂組成物で封止してなる半導
体装置を提供すること。 【解決手段】 エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)、無
機充填材(C)、アミド化合物(D)を必須成分とする
半導体封止用樹脂組成物において、無機充填材(C)の
含有量が50重量%以上であり、かつ、アミド化合物
(D)が炭素数8〜22の脂肪酸からなる化合物であっ
て組成物中に0.01〜2重量%含むことを特徴とする
半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
Description
密着性が高く、半導体の信頼性を高めうる半導体封止用
エポキシ樹脂組成物、および該封止用組成物で封止して
なる半導体装置に関する。
性 、接着性などに優れているため、樹脂封止型の半導
体封止用樹脂として広く用いられている。これらの半導
体封止用エポキシ樹脂組成物の主成分としてはエポキシ
樹脂、フェノール系硬化剤、硬化促進剤および無機充填
剤からなるものが一般的である。
加工技術の進歩によりICチップの集積度がますます向
上しているが、さらに集積度を上げるためにパッケージ
中のICチップの占有率が増加するとともに、パッケー
ジが大型化、多ピン化してきている。
線基板への実装においても高密度化が進められており、
従来のリードピンを基板の穴に挿入する“挿入実装方
式”に代り、基板表面にパッケージを半田付けする“表
面実装方式”が盛んになってきた。それに伴い、パッケ
ージも薄型化が進むとともに、表面実装工程の半田リフ
ロー時に200℃以上の高温にさらされるようになり、
ICチップやリードフレームと封止材が剥離したり、パ
ッケージにクラックが生じたりして信頼性を著しく損ね
る不良が発生するようになった。
は、リードフレームやIC表面のポリイミド膜や窒化珪
素膜などのパッケージ部材との密着性の向上が半導体の
信頼性を高めるために必須の特性となってきた。
ドフレームとして使用する場合が増えてきた。
銅の酸化によりリードフレームと封止材との密着性が低
下するため、より一層の密着性が要求されるようになっ
た。
に対しては、キレート成分を添加する方法(ジャーナル
オブアドヒージョンサイエンステクノロジー、第10
巻、第1号、1〜15頁、1996年発行)が知られて
いるが、その特性は必ずしも十分とは言えなかった。
技術における問題点の解決を課題として検討した結果達
成されたものである。
部材に対する密着性が高く、半導体の信頼性を高め得る
半導体封止用エポキシ樹脂組成物、および該エポキシ樹
脂組成物で封止してなる半導体装置を提供することであ
る。
(C)、アミド化合物(D)を必須成分とする半導体封
止用樹脂組成物において、無機充填材(C)の含有量が
50重量%以上であり、かつ、アミド化合物(D)が炭
素数8〜22の脂肪酸からなる化合物であって、組成物
中に0.01〜2重量%含むことを特徴とする半導体封
止用エポキシ樹脂組成物、 2.アミド化合物(D)が1分子中に2個以上のアミド
結合を有する多価アミド化合物であることを特徴とする
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物、 3.前記いずれかの半導体封止用エポキシ樹脂組成物の
硬化物により半導体素子が封止されてなることを特徴と
する半導体装置、 4.前記いずれかの半導体封止用エポキシ樹脂組成物の
硬化物により、42アロイからなるリードフレーム上の
半導体素子が封止されてなることを特徴とする半導体装
置、ならびに 5.前記いずれかの半導体封止用エポキシ樹脂組成物の
硬化物により、銅フレーム材からなるリードフレーム上
の半導体素子が封止されてなることを特徴とする半導体
装置を提供するものである。
する。なお、本発明において「重量」とは「質量」を意
味する。
分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物であれば
特に限定されず、例えば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、ジシク
ロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂などが挙げられ
る。エポキシ樹脂(A)の具体例としては、クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂として日本化薬株式会社の
“EOCN1020”、“EOCN4400”、フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂として日本化薬株式会社
の“EPPN201”、ジシクロペンタジエン骨格含有
エポキシ樹脂として大日本インキ化学工業株式会社の
“HP7200”などが挙げられる。本発明では、これ
らを単独で用いても2種類以上併用してもかまわない。
50〜130℃であり、また、溶融時の粘度は150℃
の値で0.05〜50ポイズの範囲が好ましい。軟化点
および粘度とも上記範囲外では作業性が悪くなるため好
ましくない。
合量としては、エポキシ樹脂組成物全体に対して通常3
〜25重量%であり、好ましくは3〜12重量%であ
り、さらに好ましくは3〜8重量%である。エポキシ樹
脂(A)の配合量が3重量%未満では成形性が不十分で
あり、また25重量%を越えるとリフロー試験における
耐クラック性が低下する。
樹脂と反応する化合物であれば任意であるが、硬化物と
した場合に吸水率が低い化合物としてフェノール化合物
(b)が好ましく用いられる。フェノール化合物(b)
の具体例としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾ
ールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂などの
ノボラック樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)メタ
ン、1,1,2−トリス(ヒドロキシフェニル)エタ
ン、1,1,3−トリス(ヒドロキシフェニル)プロパ
ン、テルペンとフェノールの縮合化合物、ジシクロペン
タジエン骨格含有フェノール樹脂、フェノールアラルキ
ル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ビフェニル骨格含
有フェノールアラルキル樹脂、カテコール、レゾルシ
ン、ヒドロキノン、ピロガロール、フロログルシノール
などが挙げられ、これらを単独で用いても、2種類以上
併用して用いてもかまわない。
エポキシ樹脂組成物全体に対して通常3〜22重量%で
あり、好ましくは3〜12重量%であり、さらに好まし
くは3〜8重量%である。さらには、エポキシ樹脂
(A)とフェノール化合物(b)の配合比は、機械的性
質および耐湿信頼性の点から(A)に対する(b)の化
学当量比が0.5〜2、特に0.7〜1.5の範囲にあ
ることが好ましい。
シ樹脂とフェノール化合物との反応を促進するものであ
れば任意に使用できる。硬化促進剤の具体例としては2
−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2
−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシル
イミダゾールなどのイミダゾール類およびそれらの塩、
トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチ
ルベンジルアミンなどの3級アミン化合物、1,8−ジ
アザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、1,5−
ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン、7−メチル−
1,5,7−トリアザビシクロ(4,4,0)デセン−
5などのアミジン化合物およびそれらの塩、トリフェニ
ルホスフィン、トリス(2,6−ジメトキシフェニル)
ホスフィン、トリス(4−アルキルフェニル)ホスフィ
ン、トリアルキルホスフィンなどリン化合物およびそれ
らの塩などが用いられる。これらの硬化促進剤は2種以
上を併用しても良く、さらには予め使用するフェノール
化合物またはエポキシ樹脂と溶融混合させた後添加して
も良い。
は、非晶性シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、炭
酸マグネシウム、アルミナ、マグネシア、窒化珪素、酸
化マグネシウムアルミニウム、ジルコニア、ジルコン、
クレー、タルク、マイカ、珪酸カルシウム、酸化チタ
ン、酸化アンチモン、アスベスト、ガラス繊維などが挙
げられ、球状、破砕状、繊維状など任意の物が使用でき
る。
組成物中、通常50〜95重量%であり、好ましくは7
5〜93重量%であり、80〜92重量%が特に好まし
い。無機充填材(C)が50重量%未満および96重量
%以上では半田耐熱性や成形性が悪いため実用に供せな
い。
ランカップリング剤、チタネートカップリング剤などの
カップリング剤を配合しておくことが、得られる半導体
装置の信頼性の点で好ましい。カップリング剤はそのま
ま配合しても、あらかじめ無機充填材(C)に表面処理
しておいても同様の効果が期待できる。
基および加水分解性基が珪素原子に直接結合したシラン
カップリング剤が使用され、例えば、エポキシシラン、
アミノシラン、メルカプトシラン、ウレイドシランなど
である。中でも、アミノ基を有するシランカップリング
剤が特に好ましく用いられる。特に好ましいアミノ基を
有するシランカップリング剤の具体例としてはγ−アミ
ノプロピルトリメトキシシラン、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
トリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、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な
どがあげられる。
キシ樹脂組成物全体に対し、0.1〜2重量%である。
素数8〜22の脂肪酸から誘導できるものであれば特に
限定されない。脂肪酸の炭素数が8未満または23以上
では密着性が低下する。アミド化合物(D)の具体例と
しては、ラウリン酸アミド、ベヘン酸アミド、オレイン
酸アミド、N−ステアリルステアリン酸アミド、メチロ
ールステアリン酸アミドなどのモノアミド、メチレンビ
スステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミ
ド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビス
ステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルアジピン
酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、m−キシリ
レンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリル
イソフタル酸アミドなどのビスアミドなどが挙げられ、
本発明の効果を損なわない程度で上記化合物を単独で用
いても、2種類以上を併用してもかまわない。
しては1分子中に2個以上のアミド基を有する多価アミ
ドであり、具体例としてメチレンビスステアリン酸アミ
ド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスオ
レイン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサ
メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリ
ル酸アミド、N,N’−ジステアリルアジピン酸アミド
などが挙げられる。
エポキシ樹脂組成物全体に対し0.01〜2重量%であ
るが、さらに好ましくは0.05〜1.0重量%であ
る。アミド化合物(D)の添加量が0.01重量%未満
または2重量%を越えると本発明の効果が不十分であ
る。
ブロム化合物を配合できる。また実質的に存在するブロ
ム化合物は、通常半導体封止用エポキシ樹脂組成物に難
燃剤として添加されるもので、特に限定されず、公知の
ものであってよい。
しては、ブロム化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ブ
ロム化フェノールノボラック型エポキシ樹脂などのブロ
ム化エポキシ樹脂、ブロム化ポリカーボネート樹脂、ブ
ロム化ポリスチレン樹脂、ブロム化ポリフェニレンオキ
サイド樹脂、テトラブロモビスフェノールA、デカブロ
モジフェニルエーテルなどがあげられ、なかでも、ブロ
ム化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ブロム化フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂などのブロム化エポキシ
樹脂が、成形性の点から好ましい。
アンチモン化合物を配合できる。これは通常半導体封止
用エポキシ樹脂組成物に難燃助剤として添加されるもの
で、特に限定されず、公知のものが使用できる。アンチ
モン化合物の好ましい具体例としては、三酸化アンチモ
ン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモンがあげられ
る。
ンブラック、酸化鉄などの着色剤、ハイドロタルサイト
類、ビスマス系などのイオン捕捉剤、シリコーンゴム、
オレフィン系共重合体、変性ニトリルゴム、変性ポリブ
タジエンゴム、などのエラストマー、ポリエチレンなど
の熱可塑性樹脂、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエ
ステル、パラフィンワックスなどの離型剤および有機過
酸化物などの架橋剤を任意に添加することができる。
例えば溶融混練による方法が用いられ、通常は60〜1
40℃で、たとえばバンバリーミキサー、ニーダー、ロ
ール、単軸もしくは二軸の押出機およびコニーダーなど
の公知の混練方法により製造できる。この樹脂組成物は
通常粉末またはタブレット状態から、成形によって、半
導体封止に供される。半導体素子を成形する方法として
は、低圧トランスファー成形法が一般的であるがインジ
ェクション成形法や圧縮成形法も可能である。成形条件
としては、例えば樹脂組成物を成形温度150〜200
℃、成形圧力5〜15MPa、成形時間30〜300秒
で成形し、樹脂組成物の硬化物とすることによって半導
体装置が製造される。また、必要に応じて上記成形物を
100〜200℃で2〜15時間、追加加熱処理も行わ
れる。また、半導体装置においては42アロイ材をリー
ドフレームに使用したもの、銅材をリードフレームに使
用したものが本発明の効果が発揮される。
る。
よりドライブレンドした。これを、バレル温度90℃の
二軸押出機を用いて5分間加熱溶融混練後、冷却・粉砕
して半導体封止用樹脂組成物を製造した。
ァー成形法により175℃×2分の条件で成形して半導
体装置を得た。また、以下の方法により各種評価を行
い、結果を表2に示した。
形:28×28×3.3mm、模擬半導体素子:10×1
0×0.5mm、フレーム材料:42アロイ、または25
0℃で3分酸化させた銅、チップ表面:ポリイミド膜)
を8個成形し、175℃で12時間硬化させた後、85
℃、85%RHの条件で42アロイフレームパッケージ
は192時間、銅フレームパッケージは144時間それ
ぞれ加湿処理後、IRリフロー炉を用いて245℃で1
0秒間加熱処理した。その後外部クラックの有無を調べ
クラックの入ったパッケージを不良パッケージとし、不
良率で表した。
0ピンQFPを超音波探傷機を使用してチップ面、ダイ
パッド面を観察し、剥離が生じているパッケージを不良
パッケージとして不良率で表した。
のエポキシ樹脂組成物は、耐クラック性のみならず、I
Cチップ、リードフレーム材料との密着性に優れてい
る。
は、耐クラック性が劣っているだけでなく、密着性が著
しく悪いことが分かる。
ー実装時の耐クラック性に優れるばかりではなく、半導
体パッケージ部材に対する密着性が良好なので半導体装
置の封止に好適である。また、本発明のエポキシ樹脂組
成物で封止した半導体装置は信頼性が向上する。
Claims (5)
- 【請求項1】エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)、無機
充填材(C)、アミド化合物(D)を必須成分とする半
導体封止用樹脂組成物において、無機充填材(C)の含
有量が50重量%以上であり、かつ、アミド化合物
(D)が炭素数8〜22の脂肪酸からなる化合物であっ
て、組成物中に0.01〜2重量%含むことを特徴とす
る半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項2】アミド化合物(D)が1分子中に2個以上
のアミド結合を有する多価アミド化合物であることを特
徴とする請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。 - 【請求項3】請求項1〜2いずれかに記載の半導体封止
用エポキシ樹脂組成物の硬化物により半導体素子が封止
されてなることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】請求項1〜2いずれかに記載の半導体封止
用エポキシ樹脂組成物の硬化物により、42アロイから
なるリードフレーム上の半導体素子が封止されてなるこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項5】請求項1〜2いずれかに記載の半導体封止
用エポキシ樹脂組成物の硬化物により、銅フレーム材か
らなるリードフレーム上の半導体素子が封止されてなる
ことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9137156A JPH10324794A (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9137156A JPH10324794A (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10324794A true JPH10324794A (ja) | 1998-12-08 |
Family
ID=15192136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9137156A Withdrawn JPH10324794A (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10324794A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11100487A (ja) * | 1997-09-25 | 1999-04-13 | Matsushita Electric Works Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
JP2002265571A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-18 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
JP2002275245A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-25 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
WO2018181601A1 (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | 日立化成株式会社 | 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置 |
-
1997
- 1997-05-27 JP JP9137156A patent/JPH10324794A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11100487A (ja) * | 1997-09-25 | 1999-04-13 | Matsushita Electric Works Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
JP2002265571A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-18 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
JP2002275245A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-25 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
WO2018181601A1 (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | 日立化成株式会社 | 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置 |
JPWO2018181601A1 (ja) * | 2017-03-28 | 2020-02-06 | 日立化成株式会社 | 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置 |
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