JPS61268750A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体封止用エポキシ樹脂組成物、特には半導
体成形時には極めて高い流動性を示すと共（＝、パリの
発生が少なく、熱膨張係数の小さい、さらには耐クラツ
クも良好な成形物を与える半導体封止用エポキシ樹脂組
成物に関するものである。

（従来の技術） 半導体封止用樹脂についてはすでに各種のものが知られ
ており、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタ
レート樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニルサルファイ
ド樹脂などを主剤とする組成物が用いられているが、耐
湿性、機械特性、生産性、価格などの面からフェノール
硬化性エポキシ樹脂が最も多く使用されている。

しかし、鰻近は低圧トランスファー成形用金型における
キャピテイ数の増加に伴なって金型寸法が大型化してき
ており、このような金型で半導体装置の成形を行なうと
一部に樹脂が未充填になるという事故が発生するために
、この樹脂組成物には特Ｃ：流動性のよいものとするこ
とが求められている。

そのため、フェノール硬化性エポキシ樹脂についても、
１）溶融粘度の低い樹脂を使用するか、低分子の希釈剤
を混合する、２）硬化触媒の量を減量する、３）無機質
充填剤量を減量する、という方法を採ることが提案され
ているが、この１）の方法では流動性は同上しても成形
時のパリの発生が多くなり、希釈剤を使用すると成形物
表面にニジミが出たり、揮発分が多くなって寸法変化が
大きくなるという不利が生じ、さらにはアルミニウム配
線の腐蝕が速くなるという欠点も発生する。

また、この２）の方法では樹脂組成物の硬化性がわるく
なって生産性向上のため４＝通硬化性とするという要求
Ｃ：逆行することとなり、３）の方法には樹脂成形物の
熱膨張係数や応力が大きくなって耐クラツク性が低下し
、さらにはシリコンチップ表面のアルミニウム配線やパ
ッシベーション膜に加わる力が大きくなり、耐湿性も低
下するという不利が発生する。

なお、このエポキシ樹脂組成物については無機質充填剤
として球状石英粉末を用いることも知られており、球状
石英を配合すると応力が低下するということから樹脂組
成物に平均粒子径が１〜６０μｍの球状溶融シリカを３
０〜８０重竜％添加することも提案されている（特開昭
５８−１３８７４０号公報参照）が、流動性が十分満足
すべきものではなく、耐クラツク性もわるいという欠点
がある。

（発明の構成） 本発明はこのような不利を解決することのできる半導体
封止用エポキシ樹脂組成物直二関するものであり、これ
は１）フェノール硬化性エポキシ樹脂１００重量部、２
）平均粒子径１〜２５μ溝の球状石英粉末１〜８０重量
％と粉砕石英粉末２０〜９９重看％とからなる石英質充
填剤１００〜５００重量部とからなることを特徴とする
ものである。

すなわち、本発明者らは流動性が高く、パリの発生が少
なく、耐クラツクもすぐれた半導体封止用エポキシ樹脂
組成物について種々検討した結果、エポキシ樹脂に添加
する無機質充填剤を石英粉末とし、この石英粉末を特に
平均粒径が１〜２５μｍの球状石英粉末と粉砕石英粉末
との混合物とすれば流動性がよ（、パリの発生の少ない
組成物を得ることができることを見出し、この粉砕石英
粉末については粒径２０μｍ以上が１０重看％以下で、
かっ粒径１μｍ以下が１５重キ％以下のものとすればエ
ポキシ樹脂に対する石英粉末の高充填が可能となるので
この組成物から得られる成形体が熱膨張係数の小さい、
耐クラツク性のすぐれたものとすることができるという
こと、さらには局所応力を防止できることを確認し、こ
−に使用する石英粉末の種類、配合量についての研究を
進めて本発明を完成させた。

本発明の組成物を構成する第１成分としてのフェノール
硬化性エポキシ樹脂組成物は公知のものでよく、これは
１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂
とフェノール系硬化剤とからなるもので、後述するフェ
ノール系硬化剤によって硬化されるものであればその分
子構造、分子量などシ：特に制限はなく、これＣ：は例
えばエピクロルヒドリンとビスフェノールははじめとす
る各種のノボラック樹脂から合成されるエポキシ樹脂、
脂環式エポキシ樹脂あるいは塩素、臭素などのハロゲン
原子を導入したエポキシ樹脂などが例示される。しかし
、このエポキシ樹脂Ｉ：モノエボキシ化合物を併用して
もよく、このモノエポキシ化合物としてはスチレンオキ
シド、νグロヘキセンオキシド、プロピレンオキシド、
メチルグリシジルエーテル、エチルクリシジルエーテル
、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエー
テル、オクチレンオキシド、ドデセンオキシドなどが例
示される。

また、このフェノール系硬化剤も従来公知のものとすれ
ばよく、フェノールノボラック、クレゾールノボラック
などのようＣ１分子中Ｃ２個以上の水酸基を有するもの
があげられるが、これは２種以上のものを組合せて使用
してもよい。

なお、このエポキシ樹脂には上記したエポキシ樹脂と硬
化剤との反応を促進させる目的で各種の促進剤、例えば
イミダゾールあるいはその誘導体、第三級アミン誘導体
、ホフフイン系誘導体、シクロアミジン誘導体などを併
用することは任意とされる。

つぎＣ：、この組成物を構成する第２成分としての石英
系充填剤は球状石英粉末と粉砕石英粉末とからなるもの
とされるが、これらは粒径が粗くなると、この組成物か
ら得られる成形品（＝樹脂モレやパリが発生するし、樹
脂組成物の機械的強度が低下したり、金線を変形させる
という欠点が生じ、粒径が細かくなり丁ぎると樹脂クラ
ックが発生しやすくなるので、平均粒径が１〜２５μｍ
のものとする必要がある。

この球状石英粉末はアスベスト比が１：Ｏ〜１．３のも
のとすればよいが、これは例えば合成あるいは天然の石
英粉末を水素またはプロパンなどの可燃性ガスと酸素ガ
スとの火炎中で溶融するか、テトラメトキシシラン、テ
トラエトキシシランなどをトルエンなどの溶剤中で加水
分解して得たものとすればよい。

また、こ−Ｃ：使用される粉砕石英粉末は天然あるいは
合成の石英塊を粉砕して得られる非品性または結晶性の
石英粉末で、通常半導体封止用組成物Ｃ；使用されてい
るものとすればよいが、粉砕石英粉末の粒径が粗いと鋭
角なエツジでヒートサイクル時パッシベーション膜（：
クラツクが発生し易くなり、耐湿性もわるくなるので、
これは粒径２０μ鶏以上が１０重量％以下で、かつ粒径
１μ講以下が１５重量％以下のものとすることがよい。

この球状石英粉末と粉砕石英粉末との配合比率は粒状石
英粉末が全充填剤量の１重電％以下では目的とする流動
性が得られないし、応力も大きくなり、これが８０重量
％以上となると目的とする流動性が得られず、さら−；
はこの組成物から得られる成形品の耐クラツク性がわる
くなり、樹脂モレ、パリも発生するようｉ二なるので、
これは１〜８０重量％の範囲とする必要がある。なお、
この石英系充填剤（二ついてはこの組成物が２５６ｘの
ＩＯやｉＭＤＲ１ＡＭ用ｌ：使用されるものであるとき
にはウラニウムやトリウムなどの含有管が１ｐＴ）ｔ）
以下のものとすることがよいし、これらは予じめその表
面をカーボンファンクショナルシランで処理したものと
してもよい。

本発明のエポキシ樹脂組成物はこの第１〜第２成分の所
定量を均−Ｃ：混合することによって得ることができる
が、この第２成分の配合量は少なすぎるとこの組成物か
ら得られる硬化物が線膨張係数の大きいものとなり、耐
クラツク性も満足するものにならず、多すぎるとこの組
成物の流動性がわるくなるので、これは第１成分１００
重量部に対し１００〜５００重電部の範囲とする必要が
ある。

なお、この組成物にはその目的に応じて種々の添加剤、
例えばカーボンブラックなどの顔料、天然ワックスなど
の離型剤、難燃剤、オルガノポリシロキチン、オルガノ
シロキチンで変性したフェノール、エポキシ化ノボラッ
ク、変性ブタジェンゴムなどの可撓性付与剤、カーボン
ファンクショナルシランなどを添加してもよい。

つぎＣ；本発明の実施例をあげるが、例中の部は重量部
を示したものであり、また各表中（二おける物性値は下
記の方法Ｃ二よる試験結果を示したものである。

１）スパイラルフロー エポキシ樹脂組成物の粉末２０．９を、ｇＭＭＩ−１−
６６に準じた金型を用いて全型温１ｆ１７５℃、プラン
ジャー圧カフ０ＫＦ！／ｃｄの条件で成形したときの値
を測定した。

２）樹脂モレ、パリ エポキシ樹脂組成物の粉末２（ｌを、１０μ−３０μｍ
のスリットをもつパリ測定用金型を用いて金型温度１７
５℃、プランジャー圧カフ０Ｋｐ／ｄの条件下で成形し
、このときのスリノットに洩れた樹脂の長さをノギスで
測定した。

３）線膨張係数 エポキシ樹脂組成物を１７５℃、２分の成形条件で、４
態φ×高さ１５１１ｍ＋の円柱状に成形し、１８０℃で
４時間アフターキュアーしてからアグネＤＬ　１５００
　（真空理化社製商品名）を用いて２５℃から１２０℃
までの線膨張係数を測定した。

４）曲げ弾性率 エポキシ樹脂組成物を１７５℃、２分の成形条件で１０
０ｘｌＯＸ４態の抗折棒２二成形し、１８０℃で゛４時
間アフターキュアーしてからＪＩ８−に６９１１の方法
に準じて曲げ弾性率を測定した。

５Ｊ耐クラツクテスト ９、ＯＸ　４．５　ｘ　□、５態のシリコンチップ４０
個を１４ＰＩＮ　　ＩＯフレーム（二貼すつけ、これ５
ニ工ポキシ樹脂組成物を１７５℃、２分の成形条件で成
形し、１８０℃で４時間アフターキュアーしてから一１
９６℃（１分）〜＋２６０℃（１分）の温度サイクルテ
ストを行ない、２０サイクル後における樹脂クラックの
発生率を測定した。

実施例１〜５、比較例１〜３ グレゾールノポラック型エポキシ樹脂・ＥＯＮ−１２７
０（′ｆ−パ社製商品名）６００部、フェノールノボラ
ック樹脂・ＴＤ２０９３（大日本インキ社裂商品名）３
００部に、ｌ１ｇ１表１＝示した量の石英系充填剤とシ
リコーンオイル変性エホキシＪｌ脂（シリコーン変性率
３０％）１００部、トリフェニルホスフィン１０部、カ
ルナバワックスｌｏ部、二酸化アンチモン１００部、ｒ
−グリシドキシプロビルトリメトキシシラン１ｏ部およ
びカーボンブラック１０部を配合し、ヘンシェルミキチ
ーで予備ブレンドしてから押出機で混練し、冷却後粉砕
してフェノール硬化性エポキシ樹脂組成物８種を作り、
ついでこれらについての物性をしらべたところ、第２表
に示したとおりの結果が得られた。

実施例６〜９、比較例４〜５ クレゾールノボラック型エポキシ樹脂・ＫＯＯＮ１０２
（日本化薬社製商品名）６５０部、フェノールノボラッ
ク樹脂−’Ｉ’Ｄ２０９３（前出）３００部、ブロム化
エポキシ樹脂−ＹＤＢ３４０（東部化成”社製商品名）
５０部に、ＩＪ３表Ｃ：示した量の石英系充填剤と実施
例１〜５で使用したものと同じ種類、量の硬化触媒％離
型剤、難燃剤、シランカップリング剤を配合し、上記と
同様；：処理してフェノール硬化性エポキシ樹脂組成物
６種を作り、ついでこれらについての物性なしらべたと
ころ、第４表に示したとおりの結果が得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１）フェノール硬化性エポキシ樹脂 １００重量部 ２）平均粒径１〜２５μｍの球状石英粉１〜８０重量％
   と粉砕石英粉末２０〜９９重量％とからなる石英質充填
   剤 １００〜５００重量部 とからな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、粉砕石英粉末が粒径２０μｍ以上が１０重量％以下
   であり、かつ粒径１μｍ以下が１５重量％以下のもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の半導体封止用エポキシ
   樹脂組成物。