JPH11269349A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents
半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置Info
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- JPH11269349A JPH11269349A JP7395398A JP7395398A JPH11269349A JP H11269349 A JPH11269349 A JP H11269349A JP 7395398 A JP7395398 A JP 7395398A JP 7395398 A JP7395398 A JP 7395398A JP H11269349 A JPH11269349 A JP H11269349A
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- epoxy resin
- resin composition
- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】成形性、信頼性、難燃性に優れた半導体封止用
エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置を提供
すること。 【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂（Ｂ）１分子中に２個
以上の水酸基をもつフェノール樹脂硬化剤（Ｃ）硬化促
進剤（Ｄ）シクロペンタジエニル金属化合物（Ｅ）無機
充填剤を必須成分としてなる半導体封止用エポキシ樹脂
組成物を用いて半導体素子を封止する。
エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置を提供
すること。 【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂（Ｂ）１分子中に２個
以上の水酸基をもつフェノール樹脂硬化剤（Ｃ）硬化促
進剤（Ｄ）シクロペンタジエニル金属化合物（Ｅ）無機
充填剤を必須成分としてなる半導体封止用エポキシ樹脂
組成物を用いて半導体素子を封止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、難燃性、成形性、
信頼性に優れた封止材及びそれを用いた樹脂封止型半導
体装置に関する。
信頼性に優れた封止材及びそれを用いた樹脂封止型半導
体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の封止は、生産性、コスト等
の面から樹脂封止が主流となっている。この封止用樹脂
は、電気的特性、コスト、作業性等に優れるエポキシ樹
脂組成物が主に用いられている。しかしエポキシ樹脂は
難燃性が不充分なので臭素化エポキシ樹脂を添加して難
燃性を向上させている。また、臭素系難燃剤と相乗効果
のあるアンチモン化合物（三酸化アンチモン、五酸化ア
ンチモン等）を併用している。近年環境保護の観点か
ら、燃焼時にダイオキシンの生成が疑われる臭素系難燃
剤、及び発癌性の可能性が指摘されているアンチモンに
対する使用規制の要求が強まりつつある。この要求に対
し、種々の代替難燃剤が検討されてきた。例えば、水酸
化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水和物
は、充分な難燃性を発揮させるためには多量に添加せね
ばならず、樹脂組成物の硬化性、強度等の劣化を招いて
しまう。また、燐酸エステル系難燃剤（窒素との併用も
含む）も種々提案されているが成形性、信頼性において
半導体封止用途の要求にたえるものはないのが実状であ
る。
の面から樹脂封止が主流となっている。この封止用樹脂
は、電気的特性、コスト、作業性等に優れるエポキシ樹
脂組成物が主に用いられている。しかしエポキシ樹脂は
難燃性が不充分なので臭素化エポキシ樹脂を添加して難
燃性を向上させている。また、臭素系難燃剤と相乗効果
のあるアンチモン化合物（三酸化アンチモン、五酸化ア
ンチモン等）を併用している。近年環境保護の観点か
ら、燃焼時にダイオキシンの生成が疑われる臭素系難燃
剤、及び発癌性の可能性が指摘されているアンチモンに
対する使用規制の要求が強まりつつある。この要求に対
し、種々の代替難燃剤が検討されてきた。例えば、水酸
化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水和物
は、充分な難燃性を発揮させるためには多量に添加せね
ばならず、樹脂組成物の硬化性、強度等の劣化を招いて
しまう。また、燐酸エステル系難燃剤（窒素との併用も
含む）も種々提案されているが成形性、信頼性において
半導体封止用途の要求にたえるものはないのが実状であ
る。
【０００３】赤燐系難燃剤を半導体封止用エポキシ樹脂
に適用することについては、既に各種の提案がなされて
いる。例えば表面層をＳｉｘＯｙとしたことを特徴とす
る赤燐系難燃剤を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成
物（特開平７−１５７５４２号公報）、酸化ビスマス、
水酸化ビスマス、硝酸ビスマス混合物を被覆してなる赤
燐系難燃剤を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物
（特開平８−１００１０８号公報）、赤燐系難燃剤、イ
オン捕捉剤を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物
（特開平８−１５１４２７号公報）、赤燐系難燃剤、ホ
ウ素系難燃剤を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物
（特開平８−１５１５０５号公報）、表面をフェノール
樹脂と水酸化アルミニウムで被覆した赤燐を用いた半導
体封止用エポキシ樹脂組成物（特開平９−１６５４９５
号公報）、表面をフェノール樹脂と水酸化アルミニウム
で被覆した赤燐を用いかつエポキシ／硬化剤当量比、ガ
ラス転移温度、熱膨張係数を規定した半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物（特開平９−２２７７６５号公報）等が
提案されているが半導体用途の厳しい要求をかならずし
も満足するものではなかった。表面層をＳｉｘＯｙや酸
化ビスマス、水酸化ビスマス、硝酸ビスマス混合物で被
覆するだけでは赤燐から溶出するリン酸イオンによる耐
湿性の低下を免れないし、イオン捕捉剤を用いても十分
な効果を得ることは困難である。赤燐とホウ素系難燃剤
を併用することは難燃性に相秦効果が認められ、かつ信
頼性的にも比較的良好ではあるが、硬化性、離型性が低
下する等の問題がある。また、表面を水酸化アルミニウ
ムとフェノール樹脂で被覆した赤燐単独では上記と同様
に耐湿性、高温放置性等が低下し半導体用途としては不
適当である。また、水酸化アルミニウムや水酸化マグネ
シウム等の金属水和物、あるいは硼酸亜鉛のような金属
水和物を単独で用いた場合には、十分な難燃性を発揮さ
せるには多量に添加せねばならず、樹脂組成物の硬化性
や強度等の劣化を招いてしまう。また、フェロセンを難
燃剤として添加した難燃性エポキシ樹脂組成物は既に提
案されているが（特開昭５３−５６２９９号公報）、必
須成分として酸無水物の硬化剤を使用しており成形性、
信頼性において現在の半導体封止用途の厳しい要求にた
えるものではない。
に適用することについては、既に各種の提案がなされて
いる。例えば表面層をＳｉｘＯｙとしたことを特徴とす
る赤燐系難燃剤を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成
物（特開平７−１５７５４２号公報）、酸化ビスマス、
水酸化ビスマス、硝酸ビスマス混合物を被覆してなる赤
燐系難燃剤を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物
（特開平８−１００１０８号公報）、赤燐系難燃剤、イ
オン捕捉剤を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物
（特開平８−１５１４２７号公報）、赤燐系難燃剤、ホ
ウ素系難燃剤を用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物
（特開平８−１５１５０５号公報）、表面をフェノール
樹脂と水酸化アルミニウムで被覆した赤燐を用いた半導
体封止用エポキシ樹脂組成物（特開平９−１６５４９５
号公報）、表面をフェノール樹脂と水酸化アルミニウム
で被覆した赤燐を用いかつエポキシ／硬化剤当量比、ガ
ラス転移温度、熱膨張係数を規定した半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物（特開平９−２２７７６５号公報）等が
提案されているが半導体用途の厳しい要求をかならずし
も満足するものではなかった。表面層をＳｉｘＯｙや酸
化ビスマス、水酸化ビスマス、硝酸ビスマス混合物で被
覆するだけでは赤燐から溶出するリン酸イオンによる耐
湿性の低下を免れないし、イオン捕捉剤を用いても十分
な効果を得ることは困難である。赤燐とホウ素系難燃剤
を併用することは難燃性に相秦効果が認められ、かつ信
頼性的にも比較的良好ではあるが、硬化性、離型性が低
下する等の問題がある。また、表面を水酸化アルミニウ
ムとフェノール樹脂で被覆した赤燐単独では上記と同様
に耐湿性、高温放置性等が低下し半導体用途としては不
適当である。また、水酸化アルミニウムや水酸化マグネ
シウム等の金属水和物、あるいは硼酸亜鉛のような金属
水和物を単独で用いた場合には、十分な難燃性を発揮さ
せるには多量に添加せねばならず、樹脂組成物の硬化性
や強度等の劣化を招いてしまう。また、フェロセンを難
燃剤として添加した難燃性エポキシ樹脂組成物は既に提
案されているが（特開昭５３−５６２９９号公報）、必
須成分として酸無水物の硬化剤を使用しており成形性、
信頼性において現在の半導体封止用途の厳しい要求にた
えるものではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、臭素系難燃
剤、アンチモンを含有しない、成形性、信頼性、難燃性
に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用
いた半導体装置を提供することを目的とする。臭素系難
燃剤の代替材としては、例えば金属水和物、金属酸化
物、赤燐等が挙げられる。金属水和物系難燃剤として
は、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシム、硼酸亜鉛
等が広く知られている。しかし、これらの金属水和物を
単独で用いて難燃性を満足させるには、多量の添加が必
要であり、半導体封止用エポキシ樹脂においては硬化
性、離型性が低下し、かつ耐リフロークラック性も低下
する。また、金属酸化物は一般的に難燃効果が小さく十
分な難燃性をえることが難しい。赤燐は難燃効果が大き
く少量の添加で十分な難燃性を得られるものの、水分と
反応してホスフィンガスが発生する、打撃発火性があ
る、半導体装置の信頼性が低下するなどの問題がある。
これらの問題点を解決すべく本発明者らは鋭意研究を重
ねた結果、エポキシ樹脂、１分子中に２個以上の水酸基
をもつフェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、シクロペン
タジエニル金属化合物および無機充填剤を必須成分とし
て配合することにより、臭素系難燃剤を用いなくとも十
分な難燃性を確保し、半導体封止用エポキシ樹脂の耐湿
信頼性、高温放置信頼性が向上できることを見出し本発
明に至った。
剤、アンチモンを含有しない、成形性、信頼性、難燃性
に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用
いた半導体装置を提供することを目的とする。臭素系難
燃剤の代替材としては、例えば金属水和物、金属酸化
物、赤燐等が挙げられる。金属水和物系難燃剤として
は、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシム、硼酸亜鉛
等が広く知られている。しかし、これらの金属水和物を
単独で用いて難燃性を満足させるには、多量の添加が必
要であり、半導体封止用エポキシ樹脂においては硬化
性、離型性が低下し、かつ耐リフロークラック性も低下
する。また、金属酸化物は一般的に難燃効果が小さく十
分な難燃性をえることが難しい。赤燐は難燃効果が大き
く少量の添加で十分な難燃性を得られるものの、水分と
反応してホスフィンガスが発生する、打撃発火性があ
る、半導体装置の信頼性が低下するなどの問題がある。
これらの問題点を解決すべく本発明者らは鋭意研究を重
ねた結果、エポキシ樹脂、１分子中に２個以上の水酸基
をもつフェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、シクロペン
タジエニル金属化合物および無機充填剤を必須成分とし
て配合することにより、臭素系難燃剤を用いなくとも十
分な難燃性を確保し、半導体封止用エポキシ樹脂の耐湿
信頼性、高温放置信頼性が向上できることを見出し本発
明に至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、エポ
キシ樹脂、１分子中に２個以上の水酸基をもつフェノー
ル樹脂硬化剤、硬化促進剤、シクロペンタジエニル金属
化合物および無機充填剤を必須成分としてなる半導体封
止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置に
関する。
キシ樹脂、１分子中に２個以上の水酸基をもつフェノー
ル樹脂硬化剤、硬化促進剤、シクロペンタジエニル金属
化合物および無機充填剤を必須成分としてなる半導体封
止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置に
関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明において用いられるエポキ
シ樹脂としては、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料
で一般に使用されているものであれば制限はなく、それ
らを例示すればフェノールノボラツク型エポキシ樹脂、
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめと
するフェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂をエ
ポキシ化したもの、ビスフェノールＡ、ビスフェノール
Ｆ、ビスフェノールＳ、アルキル置換ビフェノールなど
のジグリシジルエーテル、ジアミノジフェニルメタン、
イソシアヌル酸などのポリアミンとエピクロルヒドリン
の反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹
脂、オレフィン結合を過酢酸などの過酸で酸化して得ら
れる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環族エポキシ樹脂
などがあり、これらを適宜何種類でも併用することがで
きる。なかでも、４，４’−ビス（２，３−エポキシプ
ロポキシ）−３，３’，５，５’−テトラメチルビフェ
ニルなどのアルキル置換ビフェノール型ジエポキシ樹脂
を用いた場合、接着性、吸湿性が良好であると同時に該
エポキシ樹脂は溶融時の粘度が特に低いため、充填剤の
配合量を大幅に向上できる。これにより耐リフロークラ
ツク性及び耐湿性に優れた成形材料が得られ、これらの
エポキシ樹脂は使用エポキシ樹脂全量に対し６０重量％
以上使用することが好ましい。この理由としては、６０
重量％未満では当該エポキシ樹脂の低吸湿性、高接着性
の特長が発揮されず、耐はんだ性に対して効果が小さい
ためである。当該エポキシ樹脂は、４，４’−ビスヒド
ロキシ３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニルを
エピクロルヒドリンを用いてエポキシ化して得られるも
のなどがあげられる。
シ樹脂としては、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料
で一般に使用されているものであれば制限はなく、それ
らを例示すればフェノールノボラツク型エポキシ樹脂、
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめと
するフェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂をエ
ポキシ化したもの、ビスフェノールＡ、ビスフェノール
Ｆ、ビスフェノールＳ、アルキル置換ビフェノールなど
のジグリシジルエーテル、ジアミノジフェニルメタン、
イソシアヌル酸などのポリアミンとエピクロルヒドリン
の反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹
脂、オレフィン結合を過酢酸などの過酸で酸化して得ら
れる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環族エポキシ樹脂
などがあり、これらを適宜何種類でも併用することがで
きる。なかでも、４，４’−ビス（２，３−エポキシプ
ロポキシ）−３，３’，５，５’−テトラメチルビフェ
ニルなどのアルキル置換ビフェノール型ジエポキシ樹脂
を用いた場合、接着性、吸湿性が良好であると同時に該
エポキシ樹脂は溶融時の粘度が特に低いため、充填剤の
配合量を大幅に向上できる。これにより耐リフロークラ
ツク性及び耐湿性に優れた成形材料が得られ、これらの
エポキシ樹脂は使用エポキシ樹脂全量に対し６０重量％
以上使用することが好ましい。この理由としては、６０
重量％未満では当該エポキシ樹脂の低吸湿性、高接着性
の特長が発揮されず、耐はんだ性に対して効果が小さい
ためである。当該エポキシ樹脂は、４，４’−ビスヒド
ロキシ３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニルを
エピクロルヒドリンを用いてエポキシ化して得られるも
のなどがあげられる。
【０００７】本発明において用いられる硬化剤として
は、フェノール化合物が好適である。これらフェノール
化合物としてはフェノール、クレゾール、キシレノー
ル、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビス
フェノールＦなどのフェノール類又はαナフトール、β
ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類
とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンア
ルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等の
アルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得
られる樹脂、ポリパラビニルフェノール樹脂、フェノー
ル類とジメトキシパラキシレンから合成されるキシリレ
ン基を有するフェノール・アラルキル樹脂などがあり、
単独又は２種類以上併用してもよい。なかでも、キシリ
レン基を有するフェノール・アラルキル樹脂あるいは構
造式（１）
は、フェノール化合物が好適である。これらフェノール
化合物としてはフェノール、クレゾール、キシレノー
ル、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビス
フェノールＦなどのフェノール類又はαナフトール、β
ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類
とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンア
ルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等の
アルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得
られる樹脂、ポリパラビニルフェノール樹脂、フェノー
ル類とジメトキシパラキシレンから合成されるキシリレ
ン基を有するフェノール・アラルキル樹脂などがあり、
単独又は２種類以上併用してもよい。なかでも、キシリ
レン基を有するフェノール・アラルキル樹脂あるいは構
造式（１）
【化２】 で示されるフェノール樹脂を用いた場合、接着性、吸湿
性が良好であると同時に該フェノール樹脂は溶融時の粘
度が低いため、充填剤の配合量を増量できる。これによ
り耐リフロークラック性及び耐湿性に優れた成形材料が
得られ、添加量としては使用硬化剤全量に対し６０重量
％以上使用することが好ましい。この理由としては、６
０重量％未満では当該フェノール樹脂の低吸湿性、高接
着性の特長が発揮されず、耐はんだ性に対して効果が小
さいためである。さらには、前出の４，４’−ビス
（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’、５，５’
−テトラメチルビフェニルなどのアルキル置換ビフェノ
ール型ジエポキシ樹脂と組み合わせて使用することで、
特に優れた耐はんだ性が得られる、また、（Ａ）のエポ
キシ樹脂と（Ｂ）の硬化剤の当量比は、特に限定はされ
ないが、それぞれの未反応分を少なく抑えるために０．
７〜１．３の範囲に設定することが好ましい。
性が良好であると同時に該フェノール樹脂は溶融時の粘
度が低いため、充填剤の配合量を増量できる。これによ
り耐リフロークラック性及び耐湿性に優れた成形材料が
得られ、添加量としては使用硬化剤全量に対し６０重量
％以上使用することが好ましい。この理由としては、６
０重量％未満では当該フェノール樹脂の低吸湿性、高接
着性の特長が発揮されず、耐はんだ性に対して効果が小
さいためである。さらには、前出の４，４’−ビス
（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’、５，５’
−テトラメチルビフェニルなどのアルキル置換ビフェノ
ール型ジエポキシ樹脂と組み合わせて使用することで、
特に優れた耐はんだ性が得られる、また、（Ａ）のエポ
キシ樹脂と（Ｂ）の硬化剤の当量比は、特に限定はされ
ないが、それぞれの未反応分を少なく抑えるために０．
７〜１．３の範囲に設定することが好ましい。
【０００８】本発明において用いられる（Ｃ）成分のエ
ポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進するために硬化促進剤
としては一般的なものを広く使用できるが、特に硬化剤
としてフェノール化合物を使用する場合の硬化促進剤と
しては、例えば、１，８−ジアザビシクロ（５，４，
０）ウンデセン−７などのジアザビシクロアルケン及び
その誘導体、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチル
アミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノ
ール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールなど
の三級アミン類、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−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール
類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィ
ン、トリフェニルホスフィンなどの有機ホスフィン類、
トリフェニルホスホニウム−トリフェニルボラン、トリ
フェニルホスフィン−ベンゾキノン付加物、トリパラト
リルホスフィン−ベンゾキノン付加物、テトラフェニル
ホスホニウム・テトラフェニルボレートなどのテトラ置
換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、２−エチル−４
−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、Ｎメ
チルモルホリン・テトラフェニルボレートなどのテトラ
フェニルボロン塩などがあり、単独または併用して使用
することができる、なかでも、特性のバランスの点でト
リフェニルホスフィン−ベンゾキノン付加物、トリパラ
トリルホスフィン−ベンゾキノン付加物が好適である。
ポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進するために硬化促進剤
としては一般的なものを広く使用できるが、特に硬化剤
としてフェノール化合物を使用する場合の硬化促進剤と
しては、例えば、１，８−ジアザビシクロ（５，４，
０）ウンデセン−７などのジアザビシクロアルケン及び
その誘導体、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチル
アミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノ
ール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールなど
の三級アミン類、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−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール
類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィ
ン、トリフェニルホスフィンなどの有機ホスフィン類、
トリフェニルホスホニウム−トリフェニルボラン、トリ
フェニルホスフィン−ベンゾキノン付加物、トリパラト
リルホスフィン−ベンゾキノン付加物、テトラフェニル
ホスホニウム・テトラフェニルボレートなどのテトラ置
換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、２−エチル−４
−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、Ｎメ
チルモルホリン・テトラフェニルボレートなどのテトラ
フェニルボロン塩などがあり、単独または併用して使用
することができる、なかでも、特性のバランスの点でト
リフェニルホスフィン−ベンゾキノン付加物、トリパラ
トリルホスフィン−ベンゾキノン付加物が好適である。
【０００９】上記ベンゾキノン付加物の合成方法をトリ
パラトリルホスフィンを例として以下に示す。 １．トリパラトリルホスフィン４４．２ｇをアセトン１
２０ｇに溶解する。 ２．ｐ−ベンゾキノン１７．６ｇをアセトン８０ｇに溶
解する。 ３．１と２の溶液を室温〜８０℃で混合する。 ４．析出した結晶をろ過して取り出し乾燥させ、トリパ
ラトリルホスフィンとベンゾキノンの付加物を得る。 また、充填剤としては吸湿性低減及び強度向上の観点か
ら無機充填剤を用いることが必要である、無機充填剤と
しては、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコ
ン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化
ホウ素、ベリリア、ジルコニア、などの粉体、又はこれ
らを球形化したビーズ、チタン酸カリウム、炭化珪素、
窒化珪素、アルミナなどの単結晶繊維、ガラス繊維など
を１種類以上配合することができる。さらに、難燃効果
のある無機充填剤としては水酸化アルミニウム、硼酸亜
鉛などがあげられ、これらを単独または併用することが
できる。無機質充填剤の配合量としては、吸湿性、線膨
張係数の低減及び強度向上の観点から７０重量％以上が
好ましい。上記の無機充填剤の中で、線膨張係数低減の
観点からは溶融シリカが、高熱伝導性の観点からはアル
ミナが好ましく、充填剤形状は成形時の流動性及び金型
摩耗性の点から球形が好ましい。その他の添加剤として
高級脂肪酸、高級脂酸金属塩、エステル系ワツクス、ポ
リオレフィン系ワツクスなどの離型剤、カーボンブラツ
クなどの着色剤、エポキシシラン、アミノシラン、ウレ
イドシラン、ビニルシラン、アルキルシラン、有機チタ
ネート、アルミニウムアルコレートなどのカップリング
剤などを用いることができる。上記のカップリング剤の
中で、難燃性、硬化性の観点からはアミノシランが好ま
しく、中でもγ−アニリノプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ−ア
ニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アニリノ
プロピルメチルジエトキシシラン等がリードフレームと
の接着性、耐湿性、成形性の観点から特に好ましい。
パラトリルホスフィンを例として以下に示す。 １．トリパラトリルホスフィン４４．２ｇをアセトン１
２０ｇに溶解する。 ２．ｐ−ベンゾキノン１７．６ｇをアセトン８０ｇに溶
解する。 ３．１と２の溶液を室温〜８０℃で混合する。 ４．析出した結晶をろ過して取り出し乾燥させ、トリパ
ラトリルホスフィンとベンゾキノンの付加物を得る。 また、充填剤としては吸湿性低減及び強度向上の観点か
ら無機充填剤を用いることが必要である、無機充填剤と
しては、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコ
ン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化
ホウ素、ベリリア、ジルコニア、などの粉体、又はこれ
らを球形化したビーズ、チタン酸カリウム、炭化珪素、
窒化珪素、アルミナなどの単結晶繊維、ガラス繊維など
を１種類以上配合することができる。さらに、難燃効果
のある無機充填剤としては水酸化アルミニウム、硼酸亜
鉛などがあげられ、これらを単独または併用することが
できる。無機質充填剤の配合量としては、吸湿性、線膨
張係数の低減及び強度向上の観点から７０重量％以上が
好ましい。上記の無機充填剤の中で、線膨張係数低減の
観点からは溶融シリカが、高熱伝導性の観点からはアル
ミナが好ましく、充填剤形状は成形時の流動性及び金型
摩耗性の点から球形が好ましい。その他の添加剤として
高級脂肪酸、高級脂酸金属塩、エステル系ワツクス、ポ
リオレフィン系ワツクスなどの離型剤、カーボンブラツ
クなどの着色剤、エポキシシラン、アミノシラン、ウレ
イドシラン、ビニルシラン、アルキルシラン、有機チタ
ネート、アルミニウムアルコレートなどのカップリング
剤などを用いることができる。上記のカップリング剤の
中で、難燃性、硬化性の観点からはアミノシランが好ま
しく、中でもγ−アニリノプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ−ア
ニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アニリノ
プロピルメチルジエトキシシラン等がリードフレームと
の接着性、耐湿性、成形性の観点から特に好ましい。
【００１０】本発明で用いられるシクロペンタジエニル
化合物としては、種々の遷移金属化合物を含むものが知
られているが、特にフェロセンが難燃性、硬化性の点か
ら好適に用いられる。樹脂組成分中のシクロペンタジエ
ニル化合物の含有量としては全組成物に対し０．０５〜
５％（重量）が好ましい。０．０５％より少ないと難燃
性が不足するし、５％よりより多いと硬化性に問題が出
やすい。特に好ましい範囲は０．１〜３．０重量％であ
る。また、シクロペンタジエニル化合物は他の難燃剤た
とえば、赤燐、リン酸エステル等のリン系難燃剤、水酸
化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛等の金
属水和物系難燃剤、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化モリブデ
ン、酸化ニッケル等の金属酸化物系難燃剤と併用しても
構わない。その他の添加物として、着色剤（カーボンブ
ラック等）、改質剤（シリコーン、シリコーンゴム
等）、イオントラツパー（ハイドロタルサイト、アンチ
モン−ビスマス等）を用いることができる。以上のよう
な原材料を用いて成形材料を作製する方法としては、所
定の配合の原材料混合物をミキサー等によって充分混合
した後、熱ロール、押出機等によって混練し、冷却、粉
砕、することによって成形材料を得ることができる。
化合物としては、種々の遷移金属化合物を含むものが知
られているが、特にフェロセンが難燃性、硬化性の点か
ら好適に用いられる。樹脂組成分中のシクロペンタジエ
ニル化合物の含有量としては全組成物に対し０．０５〜
５％（重量）が好ましい。０．０５％より少ないと難燃
性が不足するし、５％よりより多いと硬化性に問題が出
やすい。特に好ましい範囲は０．１〜３．０重量％であ
る。また、シクロペンタジエニル化合物は他の難燃剤た
とえば、赤燐、リン酸エステル等のリン系難燃剤、水酸
化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛等の金
属水和物系難燃剤、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化モリブデ
ン、酸化ニッケル等の金属酸化物系難燃剤と併用しても
構わない。その他の添加物として、着色剤（カーボンブ
ラック等）、改質剤（シリコーン、シリコーンゴム
等）、イオントラツパー（ハイドロタルサイト、アンチ
モン−ビスマス等）を用いることができる。以上のよう
な原材料を用いて成形材料を作製する方法としては、所
定の配合の原材料混合物をミキサー等によって充分混合
した後、熱ロール、押出機等によって混練し、冷却、粉
砕、することによって成形材料を得ることができる。
【００１１】本発明で得られるエポキシ樹脂組成物を用
いて電子部品を封止する方法としては、低圧トランスフ
ァ成形法が最も一般的であるが、インジェクション成
形、圧縮成形、注型などの方法によっても可能である。
上記手段を用いて製造したエポキシ樹脂組成物は、臭素
系難燃剤、アンチモン化合物を含有しないため環境に優
しく、かつ成形性、信頼性に優れておりトランジスタ、
ｌＣ、ＬＳＩ等の封止に好適に用いることができる。
いて電子部品を封止する方法としては、低圧トランスフ
ァ成形法が最も一般的であるが、インジェクション成
形、圧縮成形、注型などの方法によっても可能である。
上記手段を用いて製造したエポキシ樹脂組成物は、臭素
系難燃剤、アンチモン化合物を含有しないため環境に優
しく、かつ成形性、信頼性に優れておりトランジスタ、
ｌＣ、ＬＳＩ等の封止に好適に用いることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１〜５、比較例１〜６ まず、表１、表２に示す各種の素材を用い、実施例１，
２及び比較例１〜５は各素材を予備混合（ドライブレン
ド）した後、二軸ロール（ロール表面温度約８０℃）で
１０分間混練し、冷却粉砕して製造した。なお、実施例
及び比較例で用いた材料は次の通りである。 ビフェニル型エポキシ樹脂：油化シェル製ＹＸ−４００
０Ｈ フェノール・アラルキル樹脂：三井化学製ＸＬ−２２５ ビフェニル骨格を有する硬化剤：明和化成製ＭＥＨ−７
８５１ エポキシシラン：信越シリコーン製ＫＢＭ−４０３ ポリエチレンワックス：ヘキスト社製ＰＥＤ−１９１ 臭素型エポキシ樹脂：住友化学製ＥＳＢ−４００ 水酸化マグネシウム：協和化学製キスマ５Ｊ 溶融シリカ：球状品マイクロンＳ−ＣＯ
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１〜５、比較例１〜６ まず、表１、表２に示す各種の素材を用い、実施例１，
２及び比較例１〜５は各素材を予備混合（ドライブレン
ド）した後、二軸ロール（ロール表面温度約８０℃）で
１０分間混練し、冷却粉砕して製造した。なお、実施例
及び比較例で用いた材料は次の通りである。 ビフェニル型エポキシ樹脂：油化シェル製ＹＸ−４００
０Ｈ フェノール・アラルキル樹脂：三井化学製ＸＬ−２２５ ビフェニル骨格を有する硬化剤：明和化成製ＭＥＨ−７
８５１ エポキシシラン：信越シリコーン製ＫＢＭ−４０３ ポリエチレンワックス：ヘキスト社製ＰＥＤ−１９１ 臭素型エポキシ樹脂：住友化学製ＥＳＢ−４００ 水酸化マグネシウム：協和化学製キスマ５Ｊ 溶融シリカ：球状品マイクロンＳ−ＣＯ
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】この封止材を用い、トランスファー成形機
を用い、金型温度１８０℃、成形圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ
2、硬化時間９０秒の条件で各試験を行った。スパイラ
ルフローは、ＥＭＭ１１−６６により測定した。熱時硬
度はショア硬度計にて測定した。また、この封止材を用
いて、半導体素子をトランスファー成形機で同様の条件
で成形しポストキュア（１７５℃／５ｈ）後耐湿性と半
田耐熱性を評価した。耐湿性に用いた半導体装置はＳＯ
Ｐ−２８ピンであり、８５℃／８５ＲＨ％７２時間吸湿
十２１５℃／９０秒（ＶＰＳ）の前処理後、ＰＣＴ（１
２１℃／２気圧）に放置してチップ上配線の断線の有無
を評価した。高温放置性に用いた半導休装置はＳＯＰ−
２８ピンであり、１７５℃にて所定の時間放置後の金線
の接合強度を測定し判定した。半田耐熱性に用いた半導
体装置は、ＱＦＰ８０ピンの樹脂封止型半導体装置（外
形寸法２０ｘ１４ｘ２．０ｍｍ）であり、リードフレー
ムは４２アロイ材（加工なし）で８ｘ１０ｍｍのチップ
サイズを有するものである。この様にして得られた樹脂
封止型半導体装置について、半田耐熱性を１２５℃／２
４ｈべーキング後、８５℃／８５％ＲＨで所定の時間吸
湿した後、２４０℃／１０ｓｅｃの処理を行なった時の
樹脂封止型半導体装置のクラック発生率により判定し
た。上記の試験結果をまとめて表３に示す。
を用い、金型温度１８０℃、成形圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ
2、硬化時間９０秒の条件で各試験を行った。スパイラ
ルフローは、ＥＭＭ１１−６６により測定した。熱時硬
度はショア硬度計にて測定した。また、この封止材を用
いて、半導体素子をトランスファー成形機で同様の条件
で成形しポストキュア（１７５℃／５ｈ）後耐湿性と半
田耐熱性を評価した。耐湿性に用いた半導体装置はＳＯ
Ｐ−２８ピンであり、８５℃／８５ＲＨ％７２時間吸湿
十２１５℃／９０秒（ＶＰＳ）の前処理後、ＰＣＴ（１
２１℃／２気圧）に放置してチップ上配線の断線の有無
を評価した。高温放置性に用いた半導休装置はＳＯＰ−
２８ピンであり、１７５℃にて所定の時間放置後の金線
の接合強度を測定し判定した。半田耐熱性に用いた半導
体装置は、ＱＦＰ８０ピンの樹脂封止型半導体装置（外
形寸法２０ｘ１４ｘ２．０ｍｍ）であり、リードフレー
ムは４２アロイ材（加工なし）で８ｘ１０ｍｍのチップ
サイズを有するものである。この様にして得られた樹脂
封止型半導体装置について、半田耐熱性を１２５℃／２
４ｈべーキング後、８５℃／８５％ＲＨで所定の時間吸
湿した後、２４０℃／１０ｓｅｃの処理を行なった時の
樹脂封止型半導体装置のクラック発生率により判定し
た。上記の試験結果をまとめて表３に示す。
【００１６】
【表３】
【００１７】
【発明の効果】本発明によればエポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂硬化剤及び無機充填材を主成分とする半導体素子
封止用エポキシ樹脂組成物において、難燃剤としてシク
ロペンタジエニル化合物を必須成分として配合すること
により信頼性に優れ且つ環境にたいする影響が極めて小
さい成形材料をえることができる。またこの成形材料を
もちいて半導体素子を封止することで、信頼性、難燃性
に優れた半導体装置を得ることができる。
ル樹脂硬化剤及び無機充填材を主成分とする半導体素子
封止用エポキシ樹脂組成物において、難燃剤としてシク
ロペンタジエニル化合物を必須成分として配合すること
により信頼性に優れ且つ環境にたいする影響が極めて小
さい成形材料をえることができる。またこの成形材料を
もちいて半導体素子を封止することで、信頼性、難燃性
に優れた半導体装置を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31
Claims (8)
- 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂（Ｂ）１分子中に２
個以上の水酸基をもつフェノール樹脂硬化剤（Ｃ）硬化
促進剤（Ｄ）シクロペンタジエニル金属化合物（Ｅ）無
機充填剤を必須成分としてなる半導体封止用エポキシ樹
脂組成物。 - 【請求項２】 シクロペンタジエニル金属化合物がフェ
ロセンである請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂
組成物。 - 【請求項３】 無機充填剤の含有量が８０〜９５重量％
で、かつシクロペンタジエニル金属化合物の含有量が
０．０５〜５重量％である請求項１又は２に記載の半導
体封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項４】 エポキシ樹脂がビフェニル型エポキシ樹
脂である請求項１乃至３のいづれかに記載の半導体封止
用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項５】 硬化剤がキシリレン基を有するフェノー
ルアラルキル樹脂である請求項１乃至３のいづれかに記
載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項６】 硬化剤が構造式（１）で示されるフェノ
ール樹脂である請求項１乃至４のいづれかに記載の半導
体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化１】 - 【請求項７】 硬化促進剤がトリパラトリルホスフィン
とベンゾキノンの付加物である請求項１乃至６のいづれ
かに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項８】 請求項１〜７記載のいづれかに記載の半
導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封
止してなるエポキシ樹脂封止型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7395398A JPH11269349A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7395398A JPH11269349A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11269349A true JPH11269349A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=13532965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7395398A Pending JPH11269349A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11269349A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003012772A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-15 | Hitachi Chem Co Ltd | 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 |
| JP2003012769A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-15 | Hitachi Chem Co Ltd | 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 |
| JP2004233693A (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | エポキシ含有物質を含むネガ型感光性樹脂組成物 |
| JP2006243157A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | エポキシ含有物質を含むネガ型感光性樹脂組成物 |
| US7846998B2 (en) | 2004-03-03 | 2010-12-07 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Sealant epoxy-resin molding material, and electronic component device |
| KR101013187B1 (ko) * | 2003-02-06 | 2011-02-10 | 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨. | 페놀-비페닐렌 수지를 함유하는 네거티브형 감광성 수지조성물 |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP7395398A patent/JPH11269349A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003012772A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-15 | Hitachi Chem Co Ltd | 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 |
| JP2003012769A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-15 | Hitachi Chem Co Ltd | 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 |
| JP2004233693A (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | エポキシ含有物質を含むネガ型感光性樹脂組成物 |
| KR101013187B1 (ko) * | 2003-02-06 | 2011-02-10 | 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨. | 페놀-비페닐렌 수지를 함유하는 네거티브형 감광성 수지조성물 |
| US7846998B2 (en) | 2004-03-03 | 2010-12-07 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Sealant epoxy-resin molding material, and electronic component device |
| JP2006243157A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | エポキシ含有物質を含むネガ型感光性樹脂組成物 |
| JP4633500B2 (ja) * | 2005-03-01 | 2011-02-16 | ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ，エル．エル．シー． | エポキシ含有物質を含むネガ型感光性樹脂組成物 |
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