JPH11289033A - 液状エポキシ樹脂組成物および樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低粘度で流動性および成形性に優れ、かつ低
応力な液状エポキシ樹脂組成物を得る。 【解決手段】 エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤
と、充填剤とを含む液状エポキシ樹脂組成物において、
前記充填剤中の２〜２０ｗｔ％が有機質充填剤であるこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液状エポキシ樹脂組
成物および樹脂封止型半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トランジスタ、ダイオード、
ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子の封止材料としてエポキ
シ樹脂組成物が広く用いられている。この理由として、
エポキシ樹脂が電気特性、耐湿性、機械的特性、インサ
ートとの接着性などが良好で、これらの諸特性のバラン
スがとれていることが挙げられる。

【０００３】近年、半導体デバイスの高集積化に伴う半
導体チップの大型化によって、樹脂封止型の半導体パッ
ケージは大型化や多ピン化の傾向を強めており、この傾
向が今後ますます強まることは疑いがない。その一方
で、電子機器の小型化による高密度実装のために半導体
パッケージの小型化および薄型化が求められている。

【０００４】現在の樹脂封止型半導体パッケージの主流
は、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ ＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）など
に代表される従来型の表面実装型パッケージであるが、
多ピン化に伴ってパッケージの占める面積が大きくなる
ことは避けられない。したがって、従来型の表面実装型
パッケージでは高密度実装が困難となるので、多ピン化
しても実装面積をとらない高密度パッケージとしてエリ
ア・アレイ・パッケージが増加しつつある。

【０００５】このようなエリア・アレイ・パッケージの
代表的なものとしては、具体的には、ＰＧＡ（Ｐｉｎ
Ｇｒｉｄ Ａｌｌｅｙ）やＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ
Ａｌｌｅｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａ
ｃｋａｇｅもしくはＣｈｉｐＳｉｚｅ Ｐａｃｋａｇ
ｅ）が挙げられる。ＰＧＡおよびＢＧＡは、ベアチップ
をプリント配線基板に搭載して封止し、基板の裏側に２
次元のアレイ状に端子（ピンおよびはんだボール）を配
置したパッケージである。またＣＳＰは、ＰＧＡおよび
ＢＧＡと同様にプリント配線基板上にベアチップを搭載
し、パッケージサイズをほぼチップと同じ大きさまで小
型化したチップ大のパッケージである。

【０００６】これらのエリア・アレイ・パッケージも構
造によって各種のタイプがあるが、その中でもフリップ
チップ接続を用いたタイプがもっとも小型化可能であ
り、高密度実装が可能である。

【０００７】なお、フリップチップ接続を用いた半導体
装置としては、エリア・アレイ・パッケージの他にも、
ガラス基板上にベアチップを接続するＣＯＧ（Ｃｈｉｐ
Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）や、プリント配線基板上にベアチ
ップを実装するＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒ
ｄ）、マルチチップモジュールなどがある。

【０００８】これらのフリップチップ接続を用いた半導
体封止の特徴は、ベアチップをフェイスダウン方式で基
板上にバンプなどを介して接続し、チップと基板との間
隙に液状樹脂を充填することである。この間隙は非常に
狭く、通常、約１００μｍ以下である。したがって、液
状樹脂をチップと基板との間隙に十分に充填させるため
には、最大粒径が間隙よりも小さい微細な充填剤を配合
しなければならない。また、液状樹脂は良好な流動性を
有し、容易に間隙に充填しうることが必要である。すな
わち、フリップチップ接続を用いた半導体素子を封止す
るための樹脂組成物は、微細な充填剤を有していること
や十分な流動性を有することが要求される。

【０００９】一方、液状樹脂で封止された半導体装置で
は、温度サイクル試験を施した際にバンプの付け根にク
ラックが生じるという問題が発生している。これは、チ
ップ、バンプと封止樹脂との熱膨張係数の差によって応
力が発生するためであり、これを防止するために耐熱衝
撃性の改良が要求されている。耐熱衝撃性を改良するた
めには、樹脂の熱膨張係数の低減化が有効である。

【００１０】しかしながら、熱膨張係数を低める目的で
粒径の小さい充填剤を使用すると樹脂組成物の粘度が上
昇するため、樹脂組成物の流動性が低下して充填しにく
くなる。また、熱膨張係数を低減するために充填剤を高
充填した場合にも樹脂組成物の粘度が著しく低下して、
やはり流動性が低下してしまう。

【００１１】このように、良好な流動性、充填性（すな
わち半導体装置の成形性）を保持しながら充填剤を高充
填した樹脂組成物を得ることは、従来の技術では困難で
あった。

【００１２】なお、従来の電子部品のポッティング用エ
ポキシ樹脂組成物の中には、充填剤を高充填した樹脂組
成物を溶剤に溶かすことによって低粘度化を図ったもの
もあるが、このような手法で低粘度化した樹脂組成物
は、間隙への充填に適用することが困難である。すなわ
ち、間隙に充填する液状樹脂組成物が溶剤を含んでいる
と加熱硬化する際にボイドの発生の原因となるので好ま
しくなく、無溶剤で低粘度の液状封止樹脂が要求されて
いる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、半導
体素子をフェイスダウン方式で基板上にフリップチップ
接続した半導体装置においては、素子と基板との間隙が
約１００μｍ以下と小さいため、この間隙に容易に充填
するには、低粘度で流動性の良好な封止樹脂が必要とさ
れる。しかし、これらの条件を満たし、かつ信頼性の高
い樹脂封止型半導体装置を製造可能な液状エポキシ樹脂
組成物は未だ得られていないのが現状であった。

【００１４】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたもので、低粘度で流動性および成形性に優れ、かつ
低応力な液状エポキシ樹脂組成物、およびこの液状エポ
キシ樹脂組成物の硬化物を用いて半導体素子が封止され
ていることによって、優れた耐熱衝撃性を有する樹脂封
止型半導体装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述の問題を解決するた
めに本発明は請求項１の発明として、エポキシ樹脂と、
硬化剤と、硬化促進剤と、充填剤とを含む液状エポキシ
樹脂組成物において、前記充填剤中の２〜２０重量％が
有機質充填剤であることを特徴とする液状エポキシ樹脂
組成物を提供する。

【００１６】また、請求項２の発明として、前記有機質
充填剤が、最大粒径４０μｍ以下、平均粒径１０〜３５
μｍであり、かつ少なくとも８０重量％以上の粒子が平
均粒径の±３０％以内に存在していることを特徴とする
請求項１に記載の液状エポキシ樹脂組成物を提供する。

【００１７】さらに、請求項３の発明は樹脂封止型半導
体装置に係る発明であり、請求項１、２に記載の液状エ
ポキシ樹脂組成物の硬化物を用いて半導体素子が封止さ
れていることを特徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の液状エポキシ樹脂組成物は、半導体素子の封止
を主な目的としたものである。本発明において用いられ
るエポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を
有しているエポキシ樹脂であれば特に限定されない。

【００１９】具体的には例えば、ビスフェノールＦ型エ
ポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック
型エポキシ樹脂、ナフトール系のノボラック型エポキシ
樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ナ
フタレンジオール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹
脂、トリまたはテトラ（ヒドロキシフェニル）アルカン
から誘導されるエポキシ化合物、ビスヒドロキシビフェ
ニル系エポキシ樹脂、ジヒドロキシジフェニルメタン系
エポキシ樹脂、フェノールアラルキル樹脂のエポキシ化
物、複素環式エポキシ樹脂、芳香族ジグリシジルアミン
化合物などを用いることができる。

【００２０】これらのエポキシ樹脂は２種以上を混合し
て用いても良い。なお、これらのエポキシ樹脂は常温で
液状であることが好ましい。また、上述したエポキシ樹
脂のうちのビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を用いた場
合には、樹脂組成物の粘度が下がり、かつ貯蔵安定性に
も優れていることから、エポキシ樹脂を混合する場合に
はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂をエポキシ樹脂マト
リクスの少なくとも１つとして用いることが好ましい。

【００２１】本発明において用いられる硬化剤は、特に
制限されるものではないが、樹脂組成物の流動性を考慮
した場合、酸無水物硬化剤が最も好ましい。具体的には
例えば、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキ
サヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、メチ
ルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、トリアル
キルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク
酸などを用いることができる。

【００２２】これらの酸無水物は２種以上を混合して用
いても良い。なお、これらの酸無水物は常温で液状であ
ることが好ましい。また、これらの酸無水物硬化剤と共
に、流動性や貯蔵安定性を損なわない範囲で、他の硬化
剤を併用することができる。

【００２３】他の硬化剤としては、具体的には例えば、
無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒド
ロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリトメッ
ト酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、無水
ナジック酸などの常温で固体の酸無水物；フェノールノ
ボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔ−ブチル
フェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールクレゾー
ルノボラック樹脂、ビスフェノールＡ、ナフトール系ノ
ボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂および
これらのアリル基導入化合物；ポリパラオキシスチレ
ン；２，２´−ジメトキシ―ｐ―キシレンとフェノール
モノマーとの縮合重合化合物などのフェノールアラルキ
ル樹脂；ジシクロペンタジエン―フェノール重合体；ト
リス（ヒドロキシフェニル）アルカンなどの多官能フェ
ノール樹脂；テルペン骨格を有するフェノール樹脂など
を用いることができる。

【００２４】これらの硬化剤は２種以上を用いても良
い。硬化剤の配合量は特に制限されるものではないが、
エポキシ樹脂と硬化剤との当量比（硬化剤の反応基／エ
ポキシ基）を０．５〜１．５の範囲にすることが望まし
い。この当量比が０．５未満では硬化反応が十分に起こ
りにくくなり、一方、１．５を超えると硬化物の物性、
特に耐湿性が低下する恐れがあるからである。なお、当
量比のより好ましい範囲は０．８〜１．２である。

【００２５】本発明において用いられる硬化促進剤は、
６０℃以上の温度で触媒活性を示す潜在性触媒であれば
任意の化合物を用いることができ、特に制限されない。
触媒活性を示す温度が６０℃未満であると、樹脂組成物
の貯蔵安定性が著しく低下してしまい長期間安定に保存
できなくなる。これに加えて６０℃未満であると、半導
体素子を封止する工程において、樹脂の流動中に粘度が
上昇して成形性が損なわれる。

【００２６】このような潜在性の硬化促進剤としては、
具体的には例えば、ジシアンジアミド、高融点イミダゾ
ール化合物、有機酸ジヒドラジド類、アミノマレオニト
リル、メラミンおよびその誘導体、ポリアミン類などの
高温でエポキシ樹脂に溶解して活性を示す高融点分解型
触媒；アミンイミド化合物、エポキシ樹脂に可溶な第３
アミン塩やイミダゾール塩などの高温において分解して
活性化する塩基性触媒；３フッ化ホウ素のモノエチルア
ミン塩に代表されるルイス酸塩やルイス酸錯体、ブレン
ステッド酸の脂肪族スルホニウム塩に代表されるブレン
ステッド酸塩などの高温解離型のカチオン重合触媒；触
媒をモレキュラシーブやゼオライトのような空孔を有す
る化合物に吸着させた吸着型触媒などを用いることがで
きる。

【００２７】これらの潜在性の硬化触媒の中でも、マイ
クロカプセル型の潜在性触媒が特に好ましく用いられ
る。マイクロカプセル型の潜在性触媒は隔壁破壊型の触
媒であり、隔壁を構成するポリマー層が溶解してマイク
ロカプセルが破壊される温度まで触媒活性を抑制するこ
とができるため、最も優れた潜在性を示す。このような
マイクロカプセル型の潜在性触媒を配合することによ
り、樹脂組成物の常温における貯蔵安定性を著しく向上
させることができる。

【００２８】なお、硬化促進剤の配合量は特に限定され
ないが、反応に関わる樹脂マトリクスに対して０．０１
〜１０ｗｔ％であることが望ましい。配合量が０．０１
ｗｔ％未満であると樹脂組成物の硬化特性が低下する傾
向にあり、一方、１０ｗｔ％を超えると硬化物の耐湿性
および樹脂組成物の貯蔵安定性が低下する恐れがあるか
らである。

【００２９】本発明において用いられる充填剤として
は、まず無機質充填剤が挙げられる。無機質充填剤とし
ては、最大粒径が４０μｍ以下の球状の溶融シリカ粉末
を用いるのが好ましい。最大粒径が４０μｍを超える
と、半導体素子と基板との間の間隙への樹脂の充填性が
悪化し、半導体装置の成形性が低下する。

【００３０】また、この溶融シリカ粉末は平均粒径１〜
１０μｍのものと平均粒径１μｍ未満のものとを適宜組
み合わせて用いることが最も好ましい。このように大小
２種の平均粒径を有する溶融シリカ粉末を組み合わせて
配合することで、充填剤は最密充填構造をとりやすくな
り、溶融シリカ粉末が高充填でも良好な樹脂組成物を得
ることが可能となる。

【００３１】この溶融シリカ粉末と共に他の無機質充填
剤を併用しても良い。他の無機質充填剤としては、具体
的には例えば、結晶性シリカ粉末、タルク、アルミナ粉
末、窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、ケイ酸カ
ルシウム粉末、炭酸カルシウム粉末、硫酸バリウム粉
末、マグネシア粉末などを用いることができる。

【００３２】ただし、樹脂組成物の流動性や貯蔵安定
性、半導体素子と基板との間の間隙への流れ込み性をあ
まり損なわないように、その配合量を決定する必要があ
る。さらに耐湿性をより向上させるためには、無機質充
填剤の表面処理を行うことが好ましい。表面処理を行う
場合、通常の表面処理に使用されるようなシランカップ
リング剤であれば特に制限なく用いることができる。

【００３３】シランカップリング剤としては、具体的に
は例えば、エポキシシラン、アミノシラン、メルカプト
シラン、アクリルシランなどを用いることができる。こ
のシランカップリング剤の添加量は、充填剤全体を１０
０重量部としたときに０．０２〜１０重量部が好まし
い。０．０２重量部未満であると樹脂組成物を硬化した
させた成形物の強度が低下する恐れがあり、一方、１０
重量部を超えると成形物の吸湿性が上昇しやすく、また
ボイドが発生しやすくなる恐れがあるからである。

【００３４】本発明においては充填剤として、無機質充
填剤の他に有機質充填剤を用いる。この有機質充填剤を
用いることによって、液状エポキシ樹脂組成物が低粘度
で流動性および成形性に優れ、かつ低応力なものとな
る。

【００３５】有機質充填剤は、真球度０．７以上で粒子
占有率が９０ｗｔ％以上である球状を有しているもので
あれば用いることができる。有機質充填剤としては、具
体的には例えば、スチレンとビニル化合物、すなわちα
−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼ
ン、ｔ−ブチルスチレン、ブタジエン、イソプレン、エ
チレン、ブチレン、ヘキセン−１，オクテン−１，４−
メチルペンテン−１類、およびアクリロニトリルとの共
重合体、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＨＩＰＳ樹脂などのス
チレン系樹脂、ＭＭＡ樹脂をはじめとするアクリル系樹
脂、塩化ビニル系樹脂などのビニル系樹脂、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン
などのオレフィン系樹脂およびこれらとオレフィン系や
ビニル系のグラフト化剤を用いたグラフト化物、シリコ
ーン樹脂系、また、エポキシ系樹脂、フェノール系樹
脂、ウレタン系樹脂などの熱硬化性樹脂系などを用いる
ことができる。

【００３６】また真球度０．７以上の球状を有していれ
ば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセ
タール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレ
ンエーテル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリアリー
レンサルファイド系樹脂などのエンジニアリングプラス
チックスなどの熱可塑性樹脂系でも良い。

【００３７】有機質充填剤の配合量は、充填剤全体の２
〜２０ｗｔ％が好ましい。配合量が２ｗｔ％未満である
と有機質充填剤導入による低粘度効果が発現せず、一
方、２０ｗｔ％を超えると樹脂組成物を硬化させた成形
物の強度が低下するため、半導体装置に用いた場合、耐
熱衝撃性の点で好ましくないからである。

【００３８】また有機質充填剤は、最大粒径が４０μｍ
以下で平均粒径が１０〜３５μｍの間であり、かつ８０
重量％以上の粒子が平均粒径の±３０％以内の範囲に存
在していることが、樹脂組成物の低粘度効果を発現させ
るためには望ましい。最大粒径が４０μｍを超える場合
には半導体素子と基板との間の間隙への樹脂組成物の充
填性が悪化して半導体装置の成形性が低下する。

【００３９】なお、無機質充填剤、有機質充填剤を合わ
せた充填剤全体の配合量は、樹脂組成物全体に対して４
０〜８０ｗｔ未満であることが好ましい。配合量が４０
ｗｔ未満では硬化物の熱膨張係数が大きくなる傾向があ
るため、樹脂組成物を用いて封止した半導体装置が冷熱
サイクル条件下において損傷を受けやすくなり、一方、
配合量が８０ｗｔ％を超えると樹脂組成物の粘度が高く
なりすぎて半導体素子と基板との間の間隙への充填性が
悪くなり、半導体装置の成形性が低下する恐れがあるか
らである。

【００４０】この他、本発明の樹脂組成物には必要に応
じて、カーボンブラック、二酸化チタンなどの顔料、分
子中にエポキシ基を１個以上有する反応性希釈剤、変性
剤としてシリコーンオイル、シリコーンゲル、シリコー
ンゴム、各種プラスチック粉末、各種エンジニアリング
プラスチック粉末、ＡＢＳ樹脂やＭＢＳ樹脂などの粉
末、また石油樹脂、ロジン、テルペン、インデン樹脂な
どの付着性付与剤、ハイドロタルサイト類などのイオン
補足剤、ハロゲン化合物、リン化合物などの難燃化剤、
三酸化アンチモンなどの難燃助剤、レベリング剤などを
適宜添加しても良い。

【００４１】本発明の液状エポキシ樹脂組成物は、エポ
キシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機質充填剤および有
機質充填剤、また必要に応じて他の成分を配合して、樹
脂組成物の製造に適用される通常の方法により製造する
ことができる。

【００４２】具体的には例えば、原料である各成分の所
定量を、万能混合機、回転式混合機、同芯二軸ミキサー
などの混合機に投入して攪拌混合する方法、あるいは、
あらかじめ混合させた後に、さらに３本ロールミルで混
練する方法などを用いることができる。さらにこれらの
方法を適宜組み合わせて製造しても良い。

【００４３】このようにして得られる液状エポキシ樹脂
組成物は、低粘度で流動性および成形性に優れ、かつ低
応力なものとなるため、ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＣＯＧ、ＣＯ
Ｂやマルチチップモジュールなどのフリップチップ接続
によって半導体素子を基板上に接続する半導体装置の封
止樹脂として有効に用いられる。

【００４４】これらの樹脂封止型半導体装置は例えば、
フリップチップ接続された半導体素子としての半導体チ
ップと基板との間の間隙に樹脂組成物を流し込み、その
後、約１００〜１５０℃の温度で約２〜６時間加熱して
硬化させるなどの方法によって容易に製造することがで
きる。

【００４５】このようにして樹脂組成物を硬化して封止
することにより得られた樹脂封止型半導体装置は、封止
に用いる液状エポキシ樹脂組成物が低応力なものである
ため、その結果として優れた耐熱衝撃性を有するものと
なる。

【００４６】なお、本発明の液状エポキシ樹脂組成物に
よって封止される半導体素子としては、トランジスタ、
ダイオード、ＩＣ、ＬＳＩなどが挙げられるが、特にこ
れらに限定されるものではない。

【００４７】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定される
ものではない。まず、実施例および比較例の液状エポキ
シ樹脂組成物の原料として用いた各成分を以下に記す。 （エポキシ樹脂） エポキシ樹脂：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂 （エポキシ当量１６９、油化シェルエポキシ社製、エピ
コート８０７） （硬化剤） 酸無水物硬化剤：メチルテトラヒドロ無水フタル酸 （酸無水物当量１６８、新日本理化社製、ＭＨ−７０
０） （硬化促進剤） 潜在性硬化触媒：マイクロカプセル型触媒 （反応開始温度８７℃、旭化成社製、ＨＸ−３０８８） （球状充填剤） 無機質充填剤Ａ：球状シリカ、ＦＢ−１０Ｓ３０μｍカ
ット品 （平均粒径１０μｍ、最大粒径３０μｍ、電気化学工業
社製） 無機質充填剤Ｂ：球状シリカ、ＳＰ−３Ｂ （平均粒径３．３μｍ、最大粒径１２μｍ、扶桑シルテ
ック社製） 無機質充填剤Ｃ：微粒球状シリカ、ＳＯ−Ｅ５ （平均粒径１．５μｍ、最大粒径３．０μｍ、アドマテ
ック社製） 有機質充填剤Ａ：ジビニルベンゼン系、ＳＰ−２２０ （平均粒径２０μｍ、粒径範囲１９〜２１μｍ、σ３
０；１００ｗｔ％，積水ファインケミカル社製） 有機質充填剤Ｂ：スチレン系、ＰＢ−３００２ （平均粒径２７μｍ、粒径範囲１〜３５μｍ、σ３０；
６１ｗｔ％，住友化学社製） 有機質充填剤Ｃ：シリコーン系、トスパール１０３分球
品 （平均粒径２０μｍ、粒径範囲１５〜３０μｍ、σ３
０；８８ｗｔ％、東芝シリコーン社製） 有機質充填剤Ｄ：ジビニルベンゼン系、ＳＰ−２０６ （平均粒径６．０μｍ、粒径範囲５．０〜７．０μｍ、
σ３０；９１ｗｔ％、積水ファインケミカル社製） 有機質充填剤Ｅ：スチレン系、ＰＢ−３００２分球品 （平均粒径２５μｍ、粒径範囲２０〜３０μｍ、σ３
０；１００ｗｔ％） ここでσは粒子全体のうち、平均粒径の±３０％以内の
範囲に存在している重量分率を表す。

【００４８】なお、分球はふるいを用いて行い、それら
の平均粒径および粒径範囲はＭａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔ
ｒｕｍｅｎｔ社製のマスターサイダーを用いて算出した
値である。上記の各成分を用いて下記の表１および表２
に示すような割合でそれぞれ配合し、実施例１〜９、比
較例１〜９の液状エポキシ樹脂組成物を調製した。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】 ここで表中の配合量は重量部を示す。

【００５１】樹脂組成物の調製に当たっては、まず各成
分を所定量配合し、シンキー社製の公転／自転回転型混
練装置で５分混合し、均質な液状エポキシ樹脂組成物を
得た。

【００５２】これら実施例１〜９、比較例１〜９の液状
エポキシ樹脂組成物について粘度、充填性を調べ、また
各樹脂組成物を硬化させてなる成形物について熱膨張係
数、曲げ強度、弾性率を調べた。さらに、各樹脂組成物
を用いて半導体素子を封止して、得られた樹脂封止型半
導体装置の耐熱衝撃性を評価した。

【００５３】各特性の評価方法はそれぞれ以下の通りで
ある。 （１）粘度評価 Ｅ型粘度計を用いて室温での各樹脂組成物の粘度を測定
した。 （２）成形物の特性評価 各樹脂組成物に１１０℃１時間、１５０℃４時間の加熱
を行って硬化させることにより試験片を作製し、各試験
片について熱膨張係数、曲げ強度、弾性率を測定した。 （３）充填性評価 ＢＴ基板上に１５ｍｍ×２５ｍｍ角の大きさで四隅に５
０μｍの高さの突起を備えたガラス板を貼り付けて疑似
パッケージを作製した。このパッケージをヒーターによ
って６０℃に加熱して、この状態でガラス板と基板との
間の間隙に各液状エポキシ樹脂組成物を流し込み、充填
距離１０ｍｍを９０秒以内に充填すれば○、９０〜２４
０秒の間であれば△、２４０秒以上であれば×とした。 （４）耐熱衝撃性評価 図１に本発明の実施例に係る樹脂封止型半導体装置の概
略断面図を示す。以下、この作製方法および耐熱衝撃性
評価方法についての説明を行いながら、図についての説
明を行う。

【００５４】試験用半導体素子としての１０ｍｍ×１０
ｍｍ角の大きさの半導体チップ３を、ＢＴ基板１上にバ
ンプ５によってフェイスダウン方式で接続して半導体装
置を作製した。接続はチップ３の電極４と基板１の電極
２とをバンプ５によって接続することにより行った。得
られた半導体装置のチップ３と基板１との間の間隙は約
５０μｍであった。

【００５５】この半導体装置をヒーターによって６０℃
に加熱し、この状態でチップ１と基板３との間の間隙に
樹脂供給漕６から各液状エポキシ樹脂組成物７を流し込
んで充填した後に、１１０℃１時間、１５０℃４時間の
加熱を行って樹脂組成物を硬化させることにより封止樹
脂層８を形成して、樹脂封止型半導体装置を作製した。

【００５６】得られた半導体装置を−６５℃２０分、室
温５分、１５０℃２０分の条件に設定した冷熱サイクル
（ＴＣＴ）試験機に投入し、デバイスの動作チェックを
下記表中に示す各サイクルごとに行って不良発生率を調
べた。得られた結果を下記の表３および表４に示す。

【００５７】

【表３】

【００５８】

【表４】

【００５９】また図２に各実施例および比較例の粘度
（Ｐａ・Ｓ）と熱膨張係数Ｃ．Ｔ．Ｅ（ｐｐｍ／Ｋ）を
横軸にとって示したグラフを、図３に各実施例および比
較例の弾性率（ＧＰａ）と熱膨張係数Ｃ．Ｔ．Ｅ（ｐｐ
ｍ／Ｋ）を横軸にとって示したグラフを示す。

【００６０】上記の表３および表４、図２および図３に
示されるように、実施例１〜９の液状エポキシ樹脂組成
物は比較例１〜９に示される樹脂組成物と比較して、同
等の配合量において粘度が約３０〜５０％低減している
ことが分かる。

【００６１】また、これらの実施例の樹脂組成物を硬化
させてなる成形物は比較例に示される樹脂組成物と比較
して、同等の配合量において熱膨張率をある程度抑えた
まま弾性率が低下している、すなわち応力が低下してい
ることが分かる。

【００６２】したがって充填剤の高配合が可能となり、
実施例の樹脂組成物を用いて封止された半導体装置はＴ
ＣＴ試験における不良発生がほとんどなく、優れた耐熱
衝撃性を有することが分かる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、低
粘度で流動性および成形性に優れ、かつ低応力な液状エ
ポキシ樹脂組成物、およびこの液状エポキシ樹脂組成物
の硬化物を用いて半導体素子が封止されていることによ
って、優れた耐熱衝撃性を有する樹脂封止型半導体装置
を提供することができる。得られた半導体装置は、電子
機器の高密度実装化、パッケージの小型化、多ピン化に
対応可能であり、その工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る樹脂封止型半導体装置
の概略断面図。

【図２】 本発明の実施例および比較例の粘度および熱
膨張係数を示す図。

【図３】 本発明の実施例および比較例の弾性率および
熱膨張係数を示す図。

【符号の説明】

１…基板 ２、４…電極 ３…チップ ５…バンプ ６…樹脂供給漕 ７…液状エポキシ樹脂組成物 ８…封止樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村井 伸次 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤
   と、充填剤とを含む液状エポキシ樹脂組成物において、 前記充填剤中の２〜２０ｗｔ％が有機質充填剤であるこ
   とを特徴とする液状エポキシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】 前記有機質充填剤が、最大粒径４０μｍ
   以下、平均粒径１０〜３５μｍであり、かつ８０重量％
   以上の粒子が平均粒径の±３０％以内に存在しているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の液状エポキシ樹脂組成
   物。
3. 【請求項３】 請求項１、２に記載の液状エポキシ樹脂
   組成物の硬化物を用いて半導体素子が封止されているこ
   とを特徴とする樹脂封止型半導体装置。