JPS6017936A - 半導体封止用樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、応力が均一で信頼性の高い半導体封止用樹脂
組成物に係わ夛、その特徴は粒径が回路幅よシも小さい
充填材を使用するとどろにある。

近年半導体の進歩には目を目張るものがある。

例えばメモリー用途ではメモリー容量がビット数で１に
→４に→１６にと急速に大きく且つ数量も急激に多くな
ってきた。最近では６４にも市場にか々り出回るように
なっただけでなく、さらには２５６にの販売予定やサン
プル出荷が具体的な話となってきている。この半導体の
急激な発展は、パッケージ形状を大きくすることなく半
導体素子の能力を大きくする方法が技術的に確立された
ことにょるといっても過言ではない。従来のコンビーー
タシステムを大改造すること外＜ＩＣの取）替えだけで
コンピュータの能力を大きくすることが可能となった。

即ち最終ユーザーに過大な投資を強いることが避けるこ
とができたからこそ半導体関係業界の発達があったとも
言える。又、半導体製品のコストダウンによる汎用化へ
の影響も大きい。これらコストダウンは半導体素子のコ
ストダウンと封止方法のコストダウンによるととるが大
きく、特に封止方法はハーメチック封＋ｈ　（金属・セ
ラミック・ガラス）からプラスチック封止（シリコーン
・エポキシ等）への変更によるところが極めて大きい。

この封止方法の変更で問題となった又なっている点は信
頼性−例十万・何百万という半導体製品の一つ一つが同
一特性を長時間バラツキなく、且つ故障なく持続できる
か−であった。一般的にプラスチック封止はハーメチッ
ク封止より信頼性が劣るとされプラスチック化の動きと
しては、比較的信頼性要求レベルの低い民生用よシ進み
次第に高信頼性を要求される産業用にまで広がってきた
。

本発明で提供しようとする半導体封止用樹脂組　、放物
は従来のプラスチック封止材に比べ信頼性の点でけるか
に優れるものである。要旨とするところは、粒径が封止
しようとする半導体素子のアルミ回路幅よりも小さい充
填材を使用することを特徴とする樹脂及び充填材等より
成る半導体封止用樹脂組成物である。

一般的に、半導体封止用材料は樹脂・充填材より成りこ
れに硬化剤・硬化促進剤・離型剤・難燃剤・処理剤・顔
料等を混合する場合が多い。ここでいうところの樹脂は
シリコーン樹脂やエポキシ樹脂やポリエステル樹脂等の
ことをいう。又充填材は、シリカ命マイカ・アルミナ・
炭酸カルシウム・クレー・アスベスト等のことをいう。

さらに硬化剤は酸無水物類・アミン類・フェノールノボ
ラック類等のこと、硬化促進剤は第３級アミン類・イミ
ダゾール類・ホスフィン化合物・有機アルミニウム化合
物・有機スズ化合物等の触媒類のこと、難燃剤とはハロ
ゲン化樹脂類・アンチモン類・ホウ素化合物等の離燃性
を付与させる物質のこと、処理剤とは充填材の表面改質
剤や樹脂と充填剤のカップリング剤等のことをいう。

特に現在汎用の材料は、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（硬化剤）・第３級アミ
ン（硬化促進剤）・シリカ（充填材）・シランカップリ
ング剤（処理剤）・３酸化アンチモン（難燃剤）等より
構成されシリカ量としては５０〜９０重量部が普通であ
る。

さて、信頼性であるが故障発生した半導体製品を解析し
た結果、不良現象は例としてＭ回路（１）及び保護膜（
２）を有する１６にピッ）・メモＩＪ−４Ｃ封入品につ
いて不良モデル図（第１図〜第２図）で示すと、大きな
充填材（１）の影響のため■樹脂バルク・樹脂界面のマ
イクロクラック（４）発生による水進入■回路保護膜（
パッジベージロン膜）のクラック状破損（５）による水
進入■アルミ回路のずれ（６）、ゆがみ等による回路異
常によるものが大部分であった。さらに詳細に検討した
結果これらの原因が充填材であることが判った。不良が
発生している箇所には必ず大きな充填材が存在しており
囲りに細かい充填材が少ないとと一充填材が偏在してい
ること−が判った。

・　即ち、現在の充填材は回路幅に比べて粒径が太きす
ぎること又、粒度分布が広すぎること即ち、充填材粒径
のバラツキが犬きく応力が局部的に不均一になっている
ことが判った。例えば充填材がシリカの場合、平均粒径
は３〜８ミクロン粒径は１ミクロン以下から１５０ミク
ロンまでと広範囲である。これをメモリー用半導体のア
ルミ回路幅（下表）と比べてみるとよくわかる。

そこで、充填材の粒径にいろいろ水準を取シ検討した結
果、粒径が回路幅よシ小さいと上記の不５− 良が激減することが判った。

以下、充填材としてシリカを使った半導体封止用材料の
例で説明する。

使用した原料は Ｏエポキシ樹脂：クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 日本化薬１１ＥＯｃＮ−１０２０−６５０硬化剤：フェ
ノールノボラック 住友ベークライト■軟化点９０℃ ０難燃剤：三酸化アンチモン 住友金属鉱山■ Ｏ処理剤：エポキシシラン Ｄｙｎａｍｉ　ｔ　Ｎｏｂｅ　１　、　ＤＹＮＡＳＹＬ
ＡＮ　ＧＬＹＭＯ・離型剤；モンタン酸塩 ヘキストジャパン■ヘキストワッ クスＯＰ Ｏ顔　料二カーボンブラック 三菱化成■ Ｏ充填材：溶融シリカ 電気化学■ ６− 又、使用量は全て重量部であり「部」と略して用いてい
る。

実施例 エポキシ樹脂８部、硬化剤す部、充填材Ｃ部、顔料０５
部、離燃剤２部、処理剤０．５部、及び離型剤０５部を
１００℃の加熱ロールで３分間混合し種々の成形材料を
得た。ａ、ｂ、ｃ及び充填材の種類は表−１の通シであ
る。これら成形材料の信頼性成形性及び耐クラツク性等
を評価した結果、表−１の通り粒径が封止しようとする
半導体素子の回路幅よりも小さい充填制を使用した半導
体の信頼性が抜群に良いことが判る。又成形性及び酬ク
ラック性等を考えると充填材の量は５０〜９０重量％が
好ましい。

尚、実施例１が現在汎用となっている材料で比較の基本
となっている。

１８ 流動性・硬化性・強度・熱膨張特性・耐クラツク性は実
施例１の特性を１００とした時の相対値信頼性は不良数
／総数 流動性：スパイラルフロー 硬化性：バーコール硬度 強　度：曲げ強さ 熱膨張特性：熱膨張係数 耐クラック性：半導体製品の冷熱サイクルテスト時のサ
イクル数 一６５℃〜１５０℃ 信頼性二手導体製品のプレッシャークツカーテスト １２５℃−１００％　−２０００ｈｒ

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は大きな充填材の影響による
半導体製品の不良モデル断面図である。 特許出願人　住友ベークライト株式会社１０− 第１図 第２図 第３図 １８３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粒径が封止しようとする半導体素子の回路幅よりも小さ
   い充填材を使用することを特徴とする半導体封止用樹脂
   組成物。　゛