JPS62209128A

JPS62209128A - 半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPS62209128A
Application number: JP5143586A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Uchida; 健内田; Akira Yoshizumi; 善積　章; Michiya Azuma; 東　道也; Min Tai Kao; ミンタイカオ
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-11
Filing date: 1986-03-11
Publication date: 1987-09-14
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: JPH0686515B2

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】〔発明の技術分野〕本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関し、更
に詳しくは、優れた耐熱ａｍ性及び成形性を有する硬化
物を与える半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、半導体装置の封正に関する分野においては、半導
体素子の高集積化に伴って、素子上の各種機能単位の細
密化、素子ベレット自体の大型化が急速に進んでいる。

これらの素子ペレットの変化により封止用樹脂も従来の
封止用樹脂では耐熱衝撃性等の要求が満足できなくなっ
てきた。従来、半導体装置の封止用樹脂として用いられ
ている。

フェノールノボラック樹脂で硬化させたエポキシ樹脂組
成物は吸湿性、高温電気特性、成形性などがすぐれ、モ
ールド用樹脂の主流となっている。

しかし、この系統の樹脂組成物を用いて大型でかつ微細
な表面構造を有する素子ペレットを封止すると、素子ペ
レット表面のアルミニウム（ＡＱ）パターンを保護する
ための被覆材であるリンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）膜や窒
化ケイ素（ＳｉＮ）膜に割れを生じたり、封止樹脂にク
ラックを生じたりする特に冷熱サイクル試験を実施した
場合にその傾向が非常に大きい。その結果、封止樹脂の
クラックや該膜の割れに起因するＡＱパターンの腐食に
よる不良などを生じる。

その対策としては、封止樹脂の内部封入物に対する応力
を小さくし、かつ封止樹脂自体の強度を上げる必要があ
る。

例えば、封止樹脂の強度を上げるため、繊維状の充填材
を使用することが考えられるが、この場合溶融時におけ
る粘度の著しい上昇を招くため、樹脂の成形性を損うと
いう問題があった。

さらにこれらの素子ペレットの変化と共に、チップに及
ぼす樹脂及びフィラーの局部応力が原因と思われる信頼
性の低下が問題となっており、これの回避には、破砕状
フィラーの粗粒をカットすることが有効であると考えら
れる。また、パッケージが小型、薄形である場合、成形
金型のゲートは通常のものよりせまいため、この場合も
、大きな破砕状フィラー粒子の存在は好ましくない。し
かしながら、これらの目的で、フィラーの平均粒径を小
さくした場合にも樹脂の溶融粘度が増して、未充填やボ
ンディングワイヤの変形を生ずる可能性がある。そこで
、素子へのダメージが小さく、良好な流動性を持つ球状
のフィラーが注目されているが、単一の粒度分布を持つ
球状フィラーを使った場合、成形時に生ずるパリが著し
く長くなるとともに強度が低下するという欠点があった
。

（発明の目的〕本発明の目的は、上記した問題点を解消し、優れた耐熱
ｍｓ性及び成形性を有する硬化物を与える半導体封止用
エポキシ樹脂組成物を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意研究の結
果、粒径を考慮した球状及び破砕状のシリカ粉とガラス
短繊維とを所定量混合した半導体封止樹脂が、耐熱衝撃
性に優れ、良好な成形性を持つことを見出し１本発明を
完成するに至った。

すなわち、本発明の半導体装匝封止用エポキシ樹脂組成
物は、（Ａ）　　エポキシ樹脂（Ｂ）　　フェノール樹脂硬化剤（Ｃ）　　硬化促進剤（Ｄ）ｉ大粒子径が５０μｓ以下の破砕状シリカ粉（Ｅ
）　　平均粒子径５〜５０１１ｍを有する球状シリカ粉（Ｆ）　　繊維平均径２０．以下、平均長１５０ＩＵ以
下でナトリウムイオン含有量１００ＰＰ飄以下のガラス
繊維から成り、（Ｆ）成分の配合量が（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）成
分の総配合量に対し、２０〜８０容量％、（Ｅ）成分の
配合量が（Ｄ）（Ｅ）成分の総配合量に対し１０〜９０
容量％であり、かつ（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）成分の総配合量
が（Ａ）ＣＢ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）及び（Ｆ）の総配合
量に対し、５０〜７５容量％であることよ特徴とするも
のである。

本発明の（Ａ）成分であるエポキシ樹脂は、１分子中に
エポキシ基を少なくとも２個含有するものであれば、い
かなるものであってもよく９例えば。

ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキ
シ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エ
ポキシ樹脂が挙げられ、これらは単独あるいは２種以上
の混合系で使用される。

本発明の（Ｂ）成分であるフェノール樹脂硬化剤は、一
般にエポキシ樹脂の硬化剤として知られているものであ
ればいかなるものであってもよく、例えば、フェノール
ノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのフェ
ノール性水酸基２個以上を有するノボラック型フェノー
ル樹脂が挙げられる。

この（Ｂ）成分の配合量は（Ａ）成分１００重量部に対
し、通常、３０〜１５０重量部である。３０重量部未満
の場合は、硬化が不充分であり、１５０重量部を超える
と耐湿性に劣る。好ましくは、５０〜１００重量部であ
る。

本発明の（Ｃ）成分である硬化促進剤は、フェノール樹
脂を用いてエポキシ樹脂を硬化する際に、硬化促進剤と
して使用されることが知られているものであればいかな
るものであってもよい。この（Ｃ）成分の具体例として
は、２−メチルイミダゾール、２−エチルイー４−メチ
ルイミダゾール。

１−シアノエチル−２−エチル−メチルイミダゾール等
のイミダゾール化合物；ベンジルジメチルアミン、トリ
スジメチルアミノメチルフェノール等の第３アミン化合
物；トリフェニルホスフィン。

トリシクロヘキシルホスフィン、トリブチルホスフィン
、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン化合
物が挙げられ、これらは単独あるいは２種以上の混合系
で使用される。

この（Ｃ）成分の配合量は（Ａ）成分１００重量部に対
して、通常、０．０１重量部〜１０重量部である。

０．０１重量部未満の場合には硬化性に劣り、　１０重
量部を超えると耐湿性が低下する。

本発明の（Ｄ）成分である破砕状シリカ粉は、最大粒子
径が５０．以下のものであればいかなるものであっても
よく、例えば、結晶性シリカ粉、溶融性シリカ粉、ある
いはこれらの混合物が挙げられる。最大粒子径が５０頭
を超えると成形時にゲートづまりを始めとする種々の作
業上の難点を生じるのみならず、樹脂封止型半導体素子
の場合には素子表面に局部応力が加わり素子の誤動作の
原因ともなり望ましくない。

本発明の（Ｅ）成分である球状シリカ粉は、平均粒子径
が５〜５０μｓの範囲内のものであって、粒子が球状の
ものであればいかなるものであってもよく、例えば、結
晶性シリカ粉、溶融シリカ粉、あるいはこれらの混合物
が挙げられる。平均粒子径が上記範囲外である場合、成
形時における流動性の改善効果が少ない。

本発明の（Ｆ）成分であるガラス繊維は、平均径２０μ
ｓ以下、平均長１５０−以下でナトリウムイオン含有量
が１１００ｐｐ以下のものであればいかなるものであっ
てもよく、例えば長繊維を粉砕して得られるミルドファ
イバー等が挙げられる。平均径、平均長が上記範囲外で
あると成形性に劣り、ナトリウム・Ｃオン含有量が上記
範囲外である場合は、充分な耐湿性が得られない。

前記した（Ｆ）成分の配合量は、（Ｄ）（Ｅ）ＣＦ）成
分の総配合量に対して、２０〜８０容量％であり好まし
くは３０〜６５容量％である。この配合量が上記した範
囲を外れる場合には流動性の十分な改善効果がない。ま
た、前記した（Ｅ）成分の配合量は。

（Ｄ）（Ｅ）成分の総配合量に対し１０〜９０容量％で
ある。この配合量が上記した範囲を外れる場合には成形
性の充分な改善効果が得られない。

さらに、前記した（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）成分の総配合量は
、前記した（Ａ）ＣＢ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）及び（Ｆ）
成分の総配合量に対し、５０〜７５容量％である。配合
量が５０容量％未滴の場合には得られる硬化物が十分な
耐熱衝撃性を有することができず、７５容量％を超える
と溶融粘度の上昇を招き成形性が低下する。

また、流動性の改善効果をより高めるために、（Ｄ）（
Ｅ）成分の平均粒子径が、（Ｆ）成分の繊維平均粒径よ
りも小さいことが望ましい。

本発明の組成物は、上記した各成分を加熱ロールによる
溶融混線、ニーダ−による溶融混線、押出機による溶融
混線、微粉砕等の特殊混合機にょる混合及びこれらの各
方法の適宜な組合せによって製造することができる。

なお、本発明の組成物は、必要に応じてエポキシシラン
等の界面処理剤、高級脂肪酸、ワックス類などの離型剤
＝アンチモン、リン化合物、臭素や塩素を含む公知の難
燃化剤が配合されてもよく、またポリスチレン、ポリメ
タクリル酸メチル、ポリ酢酸ビニル、あるいはこれらの
共重合体などの各種熱可塑性樹脂やシリコーンオイル、
シリコーンゴムなどを添加してもよい。

以下本発明の実施例を掲げ本発明を更に詳述する。なお
、表の値は特にことわらない限りは、すべて重量％を表
わす。

〔発明の実施例〕

塞産■エニ且第１表に示す組成の各成分を使用し１本発明の組成物を
得た。上記組成物は、まず、ヘンシェルミキサー中で、
充填剤を界面処理剤で処理した後。

残りの成分をミキサー中に投入混合した後、６０〜１１
０℃の加熱ロールで混練し、冷却後、粉砕して得られた
。

なお、第１表中の各樹脂はオルトクレゾールノボラック
型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９６．軟化点７６℃）
、難燃性エポキシ樹脂（エポキシ当量２７０、軟化点３
０°Ｃ）、　フェノールノボラック樹脂（フェノール当
量１０６、軟化点９７℃）を使用した。

炭笠銖上二主第１表に示す組成の各成分を実施例と同様に処理し、比
較例とした。

上記実施例１〜３、及び比較例１〜３により得られた組
成物について下記の実験を行った。結果を第２表に示す
。

前記組成物の流動性を評価するため、高化式フローテス
ターを用いて１７５℃における溶融粘度を測定した。ま
た、成形時のパリ長さを評価するため、バリ副室用金型
を用いて１０μｓの溝に生じるパリ長さを測定し、同時
に成形した試験片を用いて曲げ試験を行い、弾性率及び
強度を測定した。

さらに同組成物を用いて表面にＰＳＧ層を有する大型ペ
レット評価用素子を低圧トランスファー成形により封止
した。

得られた試料素子について耐熱衝撃性を評価するために
、熱衝撃試験（−６５℃〜１５０℃の冷熱サイクルテス
ト）を行い、特性不良を測定した。

第２表より明らかなとおり、実施例の本発明品は比較品
と比べて、耐熱衝撃性及び耐湿性において優れており、
又、溶融時における適度な粘度を有するものである。

（以下余白）第１表２２最大粒子径　４０趨第２表〔発明の効果〕本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、良好な成
形性を有するとともに、優れた耐熱＃Ｉ！性を有する硬
化物が得られるため、半導体電子部品のパッケージ材料
として有用であり、その工業的価値は極めて大である。

Claims

【特許請求の範囲】１、（Ａ）エポキシ樹脂（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤（Ｃ）硬化促進剤（Ｄ）最大粒子径が５０μｍ以下の破砕状シリカ粉（Ｅ）平均粒子径５〜５０μｍを有する球状シリカ粉（Ｆ）繊維平均径２０μｍ以下、平均長１５０μｍ以下
でナトリウムイオン含有量１００ｐｐｍ以下のガラス繊維から成り、（Ｆ）成分の配合量が、（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）
成分の総量に対し２０〜８０容量％、（Ｅ）成分の配合
量が（Ｄ）（Ｅ）成分の総量に対し、１０〜９０容量％
であり、かつ、（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）成分の総配合量が、
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）及び（Ｆ）の総量に対
して５０〜７５容量％であることを特徴とする半導体装
置封止用エポキシ樹脂組成物。