JPS63135415A - 半導体装置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】 〔＠明の目的〕 （産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物に関し
、更に詳しくは、低熱膨張率、高温電気特性の良好な硬
化物を与える半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物に関
する。

（従来の技術） 近年、半導体装置の封正に関する分Ｈｔこおいては、半
導体素子の高集積化に伴りて、素子上の各種機能革立の
細密化、素子ペレット自体の大型化が急速Ｉζ進んでい
る。これらの素子ペレットの変ｆヒにより封止用樹脂に
要求される性能としては。

低熱膨張化、低弾性化指向が強くなってきている。

従来、半導体装置の封止用樹脂とじて・甲いられている
フェノールノボラック四指で硬化させたエポキシ樹脂組
成物は吸湿性高昌電気持性成形性などが優れ、モールド
用轡脂の主流となっている。

しかし、この系統の樹脂組＠功を用いて大４包で。

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（Ａｌ　）パターン
？保護するための被覆材であるリンケイ酸ガラス（ＰＥ
Ｇ　）模や窒化ケイ素（８ｉＮ）嘆に割れを生じたり、
素子ペレット／ど１りれを生じたりする。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。その枯果、ペレット割れによ
る素子特性の不良や＠護模の割れに起因するＡＩ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素子ベレットに対
する応力を小さくする。−■、封止樹脂の熱膨張率を内
部封入素子ベレットに近づける。

−〇、素子上のＰＳＧ膜、ＳＩＮ膜などの保護膜との密
着性を大きくする。−〇、素子のＡＩパターンの腐食を
甑力防止するために、加水分解性のハロゲンｒヒ金物、
粋に塩素ａ度を低くおさえ、かつ吸湿時や高温時の電気
絶縁性能？高レベルにスつ。−〇などが挙げられる。

半導体装置の封止に関する分野では、＠記した■の具体
刀対策として無機ｉ充填剤の増量が一般的（こあるが、
容融時の粘度が増し、ワイヤー流れを生ずる。成形性が
低下する。などの種々の問題点が生じてくる。、ｔた樹
脂側からの検討が１々な変性剤に二つ行なわれているが
、充分な特性を備えた材料は見い出されていない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は上記した欠点の解消ｌこあり、無機質充
填剤を増量することなく、低熱膨張率を達成でき、しか
も高温時の電気絶縁性能が向上する良好な硬化物を与え
る点にあり、成形性の良好な半導体装置封止用エポキシ
１！！を脂組成物を提供することである。

〔発明の構成〕

（間Ｉ点ｔ−解決するための手段と作用）本発明の半導
体装置封止用エポキシ樹脂組成物を詳細に説明すると１
本発明は。

無機質充填剤を含有するエポキシ樹脂組成物において、
無機質充填剤の表面処理剤として。

ａ）シラン系カップリング剤 ｂ）エポキシ樹脂 り　シラノール性水酸ｉｔ有する有機ケイ素化合物 ｄ）アルミニウム錯体 から構成される表面処理剤で無機質充填剤を処理した後
更に残りの原料を混合混練することを特徴とする。

本発明に係る表面処理剤中の一成分であるシラン系カッ
プリング剤としてはビニルシラン系カップリング剤、エ
ポキシシラン系カップリング剤。

メタアクリル系カップリング剤、アミノシラン系カップ
リング剤、メルカプト７ラン系カツプリング剤などのカ
ップリング剤が挙げられ機械的強度。

電気特性、エポキシ樹脂との反応性の点からエポキシシ
ラン系カップリング剤が好しい。

一方本活明において用いうるエポキシ樹脂は通常知られ
ているものであり、特に限定されない。

例えばビスフェノールＡｆｉエポキシｆＭ脂、ビスフェ
ノールＦ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噌、脂環
式エポキシ四脂、トリグリシジルイックアネートやヒダ
ントインエポキシの如き含複素環エポキシ樹脂、水添ビ
スフェノールＡをエポキシ樹脂、プロピレングリコール
・ジグリシジルエーテルやペンタエリスリトール−ポリ
グリシジルエーテルなどの脂肪族系エポキシ樹脂、芳香
族、脂肪族もしくは脂環式のカルボン酸とエピクロルヒ
ドリンとの反応ｌこよって得られるエポキシ賀脂、スピ
ロ環含有エポキシ對脂、ホルン・アリル−フェノール、
ノボラック化合物とエピクロルヒドリンとの反応生成物
であるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールＡのそれぞれの水収基のオルソ位にアリルミｔ有す
るジアリルビスフェノール化合物とエピクロルヒドリン
との反応生成物であるグリシジルエーテルをエポキシ樹
脂などのいずれを用いても差支えない。

上記したエポキシ樹脂の中でも、ビスフェノール型エポ
キシ樹脂脂環式エポキシ樹脂などが、高＠シ気特性及び
反応性の点で好しくさらに、尋解性、ぬれ性の点から、
液状のものが好しい。

本発明に係る表面処理剤中の一成分のシラノール性水酸
基を有する有機ケイ素化合物は、触媒として作用するも
ので、以下に説明するオルガノンラン、及びオルガノシ
ロキサンがある。

本発明に用いるオルガノ７ランは、一般式（１）％式％
） 〔上式中、Ｘ、　、Ｘ、及びＸ鯵は同一でも異なっても
よく、炭素原子数１〜５個のアルキル苓；７エ＝ル＠、
　　トＩＪル基、バラメトキシフェニル甚、バラニトロ
フェニル基、バラクロルフェニル等のアリール基；ベン
ジル基、フェネチル基、バラメトキシベンジル基、バラ
メチルベンジル６１のアラルキル基；ビニル等、アリル
基、プロペニル苓。

ブテニル等のアルケニル基；又はアセチルを、ベンゾイ
ル本、トリフルオロアセチル基等のアシルＩｆｊどを表
わす。ｐ、Ｑ及びｒは、θ〜３の整数で、ｐ＋ｑ十ｒは
３以下である。〕で表わすことができ、本発明Ｅことっ
てより好ましいものとしては１例えばジフェニルシラン
ジオール、トリフェニルシラノール、ジフェニルメチル
シラノール。

フェニルビニルシランジオール、トリ（バラメトキシフ
ェニル）シラノール、トリアセチルシラノール、ジフェ
ニルエチルシラノール、ジフェニル７０ピルシラノール
、トリ（バラニトロフェニル）シラノール、フェニルジ
ビニルシラノール、２−ブテニルジフェニルシラノール
、２（２ペンテニル）フェニルシラノール、フェニルジ
プロピルシラノール、バラメチルベンジルジメチルシラ
ノール、トリエチルシラノール、トリメチルシラノール
、トリプロピルシラノール、トリアチルシラノール、ト
リイソブチルシラノールがあげられる。

また１本発明に用いるオルガノシロキサンは。

下記の式（２）で表わされる二官能性尋位及び／又は下
記の式（３）で表わされる三官能性尋位から成り。

そのシロキサン鎖の末端が下記の式（４）で表わされる
一宮能性導立により封じられたものであって。

〔上式中、　Ｙｌ　、Ｙｌ、Ｙｌ、Ｙ４　、Ｙｌ　及び
Ｙ６は同一でも異なりてもよく、水酸基；炭素原子数１
〜５個のアルキル基；フェニル基、トリル基、バラメト
キシフェニル基、パラクロルフェニル、バラニトロフェ
ニル等のアリール基；ベンジル秀、７エネチル基パラメ
トキシベンジル基、バラメチルベンジル等のアラルキル
甚；ビニル基、アリル基。

プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基；アセチル
基、ベンゾイル基、トリプルオロアセチル基のアシロキ
シ苓等を表す。〕特に、ｌｌ成単位の少なくとも一つが
、シラノール性水酸基を少なくとも一つ含むものである
。

上記オルガノシロキサンのうち１重合度が５０以下で、
シラノール水酸基当量が１０００以下のものが本発明に
適し、更には５０〜５００であるものが好ましく、具体
例としては、１，３−ジヒドロキシ−１，３−ジメチル
−１，３−ジフェニルジシロキサン、１．５−ジヒドキ
シー１．３．５−トリメチル−１，３，５−トＩＪフェ
ニルトリシロキサン、１．７−シヒドロキシーｘ、ｉ、
ｓ、ｒ−テトラメチル−ｔ、３，５．７−テトラフエニ
ルテトラシロキサン、ｔ、３．ジヒドロキシテトラフェ
ニルジシロキサン、１．５−ジヒドロキシヘキサフェニ
ルトリシロキサン、ｌ、７−ジしドロキ７オクタフェニ
ルテトラシロキナン、１．５−ジヒドロキシ−３，３−
ジメチル−１，１，５゜５−テトラフェニルトリシロキ
サン、１．３−ジヒロキシテトラ（ジメチルフェニル）
ジシロキサン、１．５−ジヒドロキシヘキサエチルトリ
シロキサン、１．７−シヒドロキシオクタブロピルテト
ラシロキサン、１．３．５−１リヒドロキシー３−エチ
ル−１，１，５，５−テトラメチルトリシロキサン、１
，５−ジヒドロキシ−１，１，５゜５−　ｙ　）ラフヱ
ニルー３，３−ジｐ　−トＩＪルシリシロキサン。

φ φ 等があり、また５Ｈｓｏｔ８（）−レシリコーン（床）
製；水酸基当ｇｋ４００　ｍ分子量１６００のメチルフ
ヱニルボリシロキサン）などの商品名で入手し得るシリ
コーン側脂も使用することができる。

本発明のアルミニウム錯体は触媒として作用するもので
有機系アルミニウム錯体としては、有機等として原子数
１〜５個のアルキル基；炭素原子数１〜５個のへロアル
キル基；メトキシを、エトキシ苓、インプロピキシＩｆ
ｊど炭素原子数１〜５′固のアルコキシル苓；アセトキ
シ基、フロピオニルオキシ苓、イソプロピオニルオキシ
基、プチリルオキン秀、ステアロイルオキシを、ベンゾ
イルオキシ、■等のアシルオキシＷ；フェノキシ基、ト
リルオキシ茎、ベラメトキシフェノキシ基等のアリール
オキシ等すどトイするもの、及びアセチルア七トン、ト
リフルオロアセチルアセトン、ペンタフルオロアセチル
アセトン、エチルアセトンアセテート、サリチルアルデ
ヒド、ジエチルマロネートナどを配位子として有するア
ルミニウム錯体があげられる。

ｆ４　ｂ　、本発明の無機質充填剤の表面処理剤は無機
質充填剤１００蔦を部に対して０．１〜５塩敞部好まし
くは０．５〜２重１部である。

本発明の無機質充填剤としては。

ジルコン、シリカ、溶融石英ガラス、アルミナ、水酸化
アルミニウム、ガラス、石英ガラス、ケイ酸カルシウム
、石コウ、炭酸カルシウム、マグネサイト、クレー、カ
オリン、メルク、鉄粉、銅扮。

マイカ、アスベスト、炭化　素、窒化ホウ素、二酸化モ
リブデン、鉛化合物、鉛酸比物、亜鉛華。

チタン白、カーボンブラック、三酸化アンチモンなどが
挙げられる。

なか１本発明の組成物は、今まで（こ記述した池に各種
のエポキシ閏脂、硬化剤、硬化促進剤、離型剤等が配合
されても曳く、又、容重低応力付与剤を添加してもよい
。

つぎに本発明の半導体長ｌ封止用エポキシ秦脂組成物の
製造方法について述べる。

無機質充填剤の表面処理は、ヘンシェルミキサー等の高
速で混合する方法が好しく、加熱等の方法（こより、反
応を促進及びぬれ性？曳りする方法も好しい。さらに残
りの原料？配合混合し加熱ロールによる溶融混練、ニー
ダー−こよる溶融混練。

押Ｉｆ１５機による＠融混礫、微粉砕後の特殊混合機に
よる混合文びこれらの各方法の適宜な組合せによって容
易に製置することができろ。

ｆｌ　ｂ　、本発明の組成物？用いて封止した陶脂封止
型半導体侵實は、常用の方法？用いて容易に製置するこ
とができる。この封止の最も一般的な方法として（求、
低圧トランスファー成形法があるが。

インジェクション成形、王棉成杉、注をなどによる封止
もａＴ能でちる。エポキシ甜脂組成物は封止の・金に加
熱して硬１ヒさせ、ａ終的ｌこはこの組成物の硬化物に
よって封止された樹脂封止型半導体湊ｔｔ得ることがで
きる。硬化に際しては、１５０℃以上にｔ７Ｔ］熟する
ことが逼ましい。

μ下に〉いて、実施列及び比較例を掲げ１本発明？更に
詳しく説明する。

な〉、実施列及び比較列中、「部」は全て「電１部」を
示す。

（実施列） 客、独シリカ（東芝セラミックス製〕７０部と三酸化ア
ンチモン２．０＠にＡ−１８７（日本ユニカー製）０．
４部、エピコート８０７（油ｆヒシエル製）０、４部Ａ
　Ｌ　Ｃｆ（−Ｔ　Ｒ（Ｉ１１研ファインケミカル製）
０．０３部、ジフェニルシランジオール０．０５部の廖
解させた表面処理剤を添ｌＪＯシてヘンシェルミキサー
で攪拌し１次にオルトクレゾールノボラック型エポキシ
樹脂（住友化学ｗＳ＜：Ｎ−１９５ＸＬ）　１５部、フ
ェノールノボラック（昭″和ユニオンＢＲＧ−５５８）
８ｇ１．臭素比エポキシ２部、硬化促進剤トリフェニル
ホスフィン０．２部、カーボン粉末０．３部、離型剤と
してカルナバワックス０．４部ｋｒＮ合し７０−１００
℃の二紬Ｏ−ルで混８ｒ混ａ凌、冷却しタブレット比し
本発明の半導本封止用エポキク樹脂を得た。

実施列２〜６ 実施列１の表面処理剤４表１の配会表に従って調整し配
合した以外は実施例１と同一の組成で配合から製置まで
行ない、半導体対土用エポキシ圀脂組戊ｖｌｊ茫得た。

比較列 実施列の畏面処哩剤全用いずＡ−１８７（、日本：Ｌ１
カー製）０・４部で処理し、実施列１と同一の組成で配
合から製へまで行ない、比較試料とした。

以下余白 〔発明の効果〕 表１の姑果より明らかなとおり実施列の本発明品は比較
品に比べて表面処理剤の効果が大きくあられれ、熱膨張
塞が小さく、高温電気特性が優れた硬化物？与えること
がわかる。

本発明品は半導体装置の封止ｌこ関する分野の高集度化
ｌこ半って要求される性能の１つである。低熱俸張比指
向に有効な手法であり、本発明の工業的価１直はきわめ
て大きい。

代理人　弁理士　　則　近　Ｗｉ　　右同　　　　　竹
　花　喜久男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　無機質充填剤を含有するエポキシ樹脂組成物において
   、無機質充填剤として、 ａ）シラン系カップリング剤 ｂ）エポキシ樹脂 ｃ）シラノール性水酸基を有する有機ケイ素化合物 ｄ）アルミニウム錯体 から構成される表面処理剤で処理した後、更に残りの原
   料を混合混練されてい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。