JPS6210132A - 半導体封止用樹脂組成物 - Google Patents

半導体封止用樹脂組成物

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JPS6210132A
JPS6210132A JP60148500A JP14850085A JPS6210132A JP S6210132 A JPS6210132 A JP S6210132A JP 60148500 A JP60148500 A JP 60148500A JP 14850085 A JP14850085 A JP 14850085A JP S6210132 A JPS6210132 A JP S6210132A
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JP
Japan
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filler
epoxy
epoxy resin
diameter
resin composition
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Pending
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JP60148500A
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Inventor
Shigeki Ichimura
茂樹 市村
Shinsuke Hagiwara
伸介 萩原
Michito Igarashi
五十嵐 未知人
Fumio Furusawa
文夫 古沢
Etsuji Kubo
久保 悦司
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Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295Organic, e.g. plastic containing a filler
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

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、信頼性及び成形性に優れた半導体封止用樹脂
組成物(以下封止材と略す)K関するものである。
(従来の技術) 封止材を用いたトランスファ成形法によるTR5,IC
,LSI等、半導体装置の樹脂封止は、その生産性の良
さから封止法の主流金占めている。さらに封止材の信頼
性向−ヒに伴い、その適用範囲もメモリ、マイコン等の
VLS Iまで拡大してきた。特に最近では集積度の向
上が著しく、これに対応してたとえばダイナミックメモ
リを例にとるとアルミ配線巾が16にビットでは約5μ
m、64にビットでに約3μm。
256にビットでは約2μmと微細化す傾向にある。ま
た素子サイズも16にビットでは約20−164にビッ
トでは約30mI、256にビットでは約40−と大型
化している。これに伴い封止材にはよシ一層の信頼性向
上を要求されるようになってきた。従来、耐湿性の向上
については素材の高純度化などを行なってきた。また、
素子サイズの大澤化に対しては、封止材と素子との膨張
率の差によシ発生する熱応力を低減するため、封止材の
膨張率を小さくした夛、ざらKは封止材の弾性率を低下
させる処法が用いられてきた。しかし、膨張率を下げる
ために充填材の量を増すことに封止材の流動性を低下さ
せる。また弾性率を小さくすることはガラス転移温度の
低下など高温特性を損う他、耐湿性も損う傾向にあシ、
いず牡の方法にも限界がある。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明はか〜る状況に鑑みなされたものであってその目
的はガラス転移温度や耐湿性などの信頼性に優れ、かつ
成形作業性も良い。産業上有用な封止材を提供すること
Kある。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、粒子径106μm以上金含まず1フ05〜7
4 amの含有量が2wt%以下、105〜44μmの
含有量が6〜30wt%、重量平均粒子径が25〜5μ
m、かつ比表面積が2〜40m1/cm’である充填材
からなることを特徴とする封止材である。
本発明者等が樹脂封止半導体装置の代表例として256
にビットメモリをとpあげ、120℃のプレッンヤーク
ッカーテストにおける不良モードを検討し九結果、次の
ことがわかった。
(1)素子周辺部のアルミパッド部の腐食が最も多く発
生するが、発生時間は長い。(2)素子の周辺部以外(
素子中央部付近)Kもアルミ配線腐食が発生する。発生
数は少ないが、発生に至る時間は比較的短い。従来技術
である素材の高純度化や低応力化の手法は、アルミパッ
ド部腐食の改善vcは有効であったが、素子周辺部以外
で発生するアルミ配線腐食の改善にはほとんど効果がな
かった。その原因は、アルミ配a腐食が、素子上のパフ
シペーシッン膜の欠陥により発生しているためとわかっ
た。そこで、バッジベージ1ン膜の欠陥と封止材の関係
について鋭意検討した結果、粗い充填材を減らすことに
より欠陥が発生しにくくなり、これに伴い耐湿性不良が
大巾に低減することを見い出し、本発明に至ったもので
ある。
一般的に、封止材は最大粒径149μm以下、平均粒径
10〜20μmのシリカ系充填材を50〜70 vo1
%含有している。そこで、105μm、74μm、64
μm、44μmの順に粗い充填材を除いた充填材を炸裂
し、これを用いて耐湿性の評価を行ったところ、74μ
m以上の粗い充填材を除くことによシ、素子中央部付近
のアルミ配線腐食が発生しないことが明らかになった。
実際上は74μm〜105μmの充填材が、充填材総量
の2wt%以下であれば不良はほとんど発生しない。
しかし、74μm以上の充填材を除いた場合、成形作業
性で大きな問題が発生した。すなわち、金型の40μm
以上の隙から封止材が流出しくパリの発生〕作業性を著
しく損う。この問題についてさらに検討した結果40μ
m以上の厚いパリを止めるためには、105〜44μm
の充填付言有量が6wt%以上、平均粒径が5μm以上
、かつ比表面積が40m’/g以下の粗さが必要である
ことがわかりた。また充填材が粗くなると金型の10μ
m以下の薄いパリも発生しやすくなり、作業性を著しく
損うため、単純に粗くすることはできない。薄いパリを
止めるためKは、I Q 5〜44 amの含有量が5
0wt%以下、平均粒径が25μm以下、比表面積か2
m”/aIP以上の細かさを有する充填材を用いること
が必要である。
本発明で用いることができる充填材としては、溶融シリ
カ、結晶性シリカ、アルミナ、ガラス、ジルコン、マイ
カ、クレー、アスベスト等があげられるが、耐湿性や熱
伝導性の点から、シリ5力、アルミナが好適である。ま
た、充填材の形状は特に限定されないが、球形(完全な
球である必要はないが、角状の形状を持たないもの)で
あることが好ましい。
さらに充填材の量は封止材全体に対して45〜75vo
1%、好ましくは50〜7 Q vo1%あることが必
要であり、量が多いと流動性が著しく低下し、量が少な
いと信頼性が低下する。
なお、本発明における充填材の粒度は、混練後の封止材
もしくは半導体封止装置の硬化した封止材部分を700
±20℃で5時間以上かけ、完全焼却した灰分の粒度に
より規定されるものとする。105μm、74μm、4
4μmの粒度は、上記灰分をJISZ8801の標準向
を用いて分粒測定した値とする。また平均粒径は、CI
LAS社製のGranu lometerモデル715
型で測定したN′1M平均粒径とする。比表面&は、湯
浅アイオニクス#I#製カンタソープ表面積測定装置を
用い、BET法で測定した値とする。
本発明に用いることができるエポキシ樹脂としては、た
とえばビスフェノールA、ビスフェノールF、レゾルシ
ノール、フェノールノボラック、クレゾールノボラック
などのフェノール類のグリシジルエーテル、ブタンジオ
ール、ポ17 x テL/ンクリコール、ポリプロピレ
ンクリコールなどのアルコール類のグリシジルエーテル
、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒド
ロフタル酸などのカルボン酸類のグリジス ジルエステル、アニリン、イソシアタール酸すとの窒累
原子に結合し念活性水素をゲリシジル基で置換したもの
などのグリシジル型エポキシ樹脂、分子内のオレフィン
結付を過酸等でエポキシ化して得られるいわゆる脂環型
エポキシドなどがあげられる。中でもエポキシ当量18
0〜205のθ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
が耐湿性及びガラス転移温度など耐熱性に優れており、
最も好適である。
また、硬化剤としては%に制約はないが、ノボラック型
フェノール樹脂、ノボラック型クレゾール樹脂などのフ
ェノール樹脂、テトラヒドロ無水フタル酸、無水ピロメ
リット酸などの酸無水物、ジアミノジフェニルメタン、
ジアミノジフェニルスルフオルなどのアミン類、アジピ
ン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドなどの2
塩基酸ジヒドラジド類などを用いることができ、エポキ
シ基に対する当量比[L5〜1゜5の範囲で、単独もし
くは2種以上併用してもかまわない。
硬化促進剤としては、たとえば、2メチルイミダゾール
、2−エチル−4−メチルイミダゾ−)b 、2− フ
ェニル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類
、ペンジルジスfkアミン、ま念1,8−ジアザビシク
ロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBUと略す)、D
BUのフェノール塩、ノボラック樹脂塩、カリボール塩
などのDBU誘導誘導体計リブチルアミンなどのアミン
類、トリブチルホスフィンやトリフェニルホスフィン、
テトラフヱニルホスホニウム・テトラフェニルボレート
などの有機リン化合物などを用いることができる。さら
に可撓剤としてポリブタジェン、アクリロニトリル−ブ
タジェン共重合体などのゴム頌およびこれらの末端カル
ボキシ、ヒドロキシ、内部エポキシなどヲ有fる変性ゴ
ム類、シリコーンオイルシリコーンゴム、シリコーンゲ
ル、各種官能基、有機基含有するシリコーン化合物など
のオルガノポリシロキサン類、テフロン、7ツソゴムな
どの7ツノ化合物などを用いることができる。また公知
の可塑剤としてフタル酸ジエステル、脂肪族二塩基酸エ
ステル、リン酸トリエステル、クリコールエステルなど
管用いることができる。その他層色剤、離型剤、難燃剤
、カップリング剤などを必要に応じて用いることができ
る。
本発明の半導体装置封止用エポキシ樹脂成形材料の製造
方法としては、ミキシングロールや押出様を用いた溶融
混曾法が好適であり、こnら方法により所望の流動性の
組成物を製造することができる。
以下実施例に基き具体的に説明する。
〔実施例〕
実施例1〜8及び比較例1〜4 軟化点82℃、エポキシ”3貢19Bの0−クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂80重量部。
軟化点65℃、エポキシfifi400、Br化率48
%のBr化ビスフェノールA型エポキシ樹m2oxxm
。軟化点80℃のフェノールノボラック樹脂50重量部
。2フェニル−4−メチルイミダゾール1重責部。三酸
化アンチモン10重量部。カルナバワックス2重量部。
カーボンブラック1.5重量部。エポキシシラン3重量
部。以上をベースに、表1に示すように溶融シリカ、結
晶シリカ、アルミナなどを60 vo1%    ←配
付し友。さらに配合した組成物を常法に従い    1
にン た後、シート状で取出し、冷却後粉砕して封止    
嶌知 ここで表2に示した特性の試験方法を説明する。
(1)パリ長=50μm、10μmなど所定厚みのスリ
ットを持つ金型を用い、180 ±3℃成形圧70kg/−で流動長を 測定した。
(2)ガラス転移温度=170℃で6時間アフター硬化
させたテストピースを用い、熱 膨張曲線の転移点より求めた。
(3)耐湿性:最小配線巾1.5μm、チップサイズ4
2m’の素子を用い、16pin−DIP型半導体装置
で評価した。プレ ッシャークツカーテストは、120 ℃100%RHMで1000時間行 ない。耐湿性不良数を数えた。
比較例1は従来作られた標準的封止材を用いた例であ夕
、耐湿性が実施例と比べて悪い他には特に欠点のない拐
料である。比較例2は74μm以上の粗い充填材が十分
に除かれていないため、耐湿性向上効果が小さい。また
比較例6は、74μm以上の粗い充填材が除かれている
九め耐湿性は向上したが、平均粒径などが粗い方Kかた
よシすぎているため、パリ量が増加している。比較例4
は充填材が細かすぎるために、50μmでのパリ量が増
えている。これに対し、実施例1〜8に示した本発明に
よる例では、耐湿性が著しく向上しており、またガラス
転移温度も低下しておらず、さらにパリ発生が少なく成
形性も良いことがわかる。
(発明の効果) 以上詳述したごとく本発明によれば耐湿性に優れ、かつ
高温特性や成形作業性にも優nた封止材を提供すること
が可能となった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、エポキシ樹脂と充填材とを主成分とする半導体封止
    用樹脂組成物において、充填材が粒子径106μm以上
    を含まず、105〜74μmの含有量が2重量%以下、
    105〜44μmの含有量が6〜30重量%、平均粒子
    径が25〜5μm、かつ比表面積が2〜40m^2/c
    m^2である充填材からなることを特徴とする半導体封
    止用樹脂組成物。 2、エポキシ樹脂がエポキシ当量180〜205である
    0−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂である特許請
    求の範囲第1項記載の半導体封止用樹脂組成物。 3、充填材が溶融シリカ、結晶シリカまたはアルミナの
    中から選ばれたものである特許請求の範囲第1項または
    第2項記載の半導体封止用樹脂組成物。
JP60148500A 1985-07-05 1985-07-05 半導体封止用樹脂組成物 Pending JPS6210132A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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