JPS63297436A - Ｉｃ用封止材樹脂組成物 - 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） 本発明は無機質充填材の含有量が大きく、耐熱性、成形
性に優れるＸＣ用封止材樹脂組成物に関する。

（従来技術とその問題点） ＩＣ，ＴＪＢＸなどの半導体素子は電気絶縁性、耐湿性
などを確保する丸めに封止されるが、封止方法はセラミ
ック封止と樹脂を用いたプラスチック封止が一般的であ
る。現在では、安価かつ量産性に優れるという点から、
中でも気密性、耐熱性に優れるエポキシ樹脂を用いた低
圧トランスファー成形によるプラスチック封止が主流に
なっている。

しかし、エポキシ樹脂によシ半導体素子を封止した場合
にはシリコンチップとエポキシ樹脂との熱膨張率の差に
よって発生する応力により、Ａｔ配線やボンディングワ
イヤーの変形、断線又ハバッシペーシ冒ンのクラックな
どを引き起こして電気特性の変化、耐湿性の劣化の原因
となる。そのためこれらの応力を軽減する目的でエポキ
シ樹脂中に無機質充填材を添加してシリコンチップとの
熱膨張率差を小さくする方法が考えられている。

ここで、樹脂に無機質充填材を添加して熱膨張率差を低
減するためには、添加量が大きい程有効であるが、充填
材添加量が増大するにし九がって、樹脂組成物の溶融粘
度が増大して流動性が低下し成形性に悪影響を及ぼすよ
うになるため、熱膨張率、成形性ともに十分な性能を有
する封止材樹脂組成物はまだ得られていない。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子を樹脂を
用いてプラスチック封止するとき、樹脂に加える無機質
充填材に球状粒子を用いるとともにその粒度分布を特定
の条件下に制御するならば高い充填材含有量のもとでも
、樹脂全体は高い流動性を保って成形性が良好であり、
しかも、成形後封止材の熱膨張率を高度に低減させられ
ることを見出し、本発明に到達した。

本発明の目的は特定の粒子形、粒度分布を持つ無機質充
填材を用いることによって充填材含有量が高くしたがっ
て熱膨張率が低く耐熱性の良好な、しかも成形性の良好
な工Ｃ用封止剤樹脂組成物を得ることにある。

しかして、かかる本発明の目的は平均粒径！〜ｉｊｏμ
ｍ　の球状シリカを樹脂に対してグ０〜ｒ　Ｏｖｏｌｅ
ｓ配合してなる組成物であって、前記球状シリカは １）　平均粒径の異なる２種の粒子を含み２）　該粒子
は、いずれも標準偏差値（σ）が／０．２以下の単分散
粒子より成り、 ３）　２種の粒子の平均粒径比はコ以上であシ弘）　単
分散粒子の全体積に対する平均粒径の大なる単分散粒子
の全体積の割合が２０〜Ｊ’　Ｏｖｏｌ、％である ことを特徴とするＩＣ用封止剤樹脂組成物によって容易
に達成される。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明で使用する無機質充填材はシリカ、アルミナ、チ
タニア、ジルコニアなどの球状粒子を用いることができ
る。また、樹脂は熱硬化性樹脂であればいかなる鬼ので
もよいが、通常はエポキシ樹脂が用いられ、各種公知の
エポキシ樹脂を使用し得る。樹脂に対してはさらに硬化
剤、硬化促進剤、必要に応じて顔料、離型剤、可とう性
行与剤等の添加物が用いられる。

無機質充填剤は樹脂に混練してその熱膨張率を低下させ
る目的で使用するのでそれ自身熱膨張率の低いものが好
ましく、この点で７リカが最も好ましい。また、Ａｔ　
配線の腐食やソフトエラーの発生を防ぐ目的で、ａｔ　
＋σ、　Ｔｈ　　などの不純物元素が少ないことが好ま
しい◇まず、本発明では球状粒子は平均粒径！〜１．ｔ
Ｏμｍ　の範囲にあるものを用い、その配合割合は球状
粒子を含んだ樹脂組成物全体に対しテｕ　Ｏ−ｒ　Ｏｖ
ｏｌ、＊Ｖｃなるように添加される。

これは、一般に平均粒径が１８ｍ　より小さい粒子を使
うと球状粒子全体の表面積が大きくなって、加熱成形時
の樹脂組、成物の粘度が上がシ流動性が低下する傾向に
ありまた平均粒径がｉｒ。

μｍ　よシ大きい場合は樹脂中での粒子の分散が悪く大
粒子に応力が集中してクラックが発生しやすくなる。ま
た、樹脂組成物全体に対する粒子の含有量がμＯｖｏＬ
％より少ないと熱膨張率低減の効果が不十分であるし、
　　ｒ　Ｏｖｏｌ、％よシ多くなると成形に必要な流動
性を確保することが次第に困難となる。

また、本発明で使用する球状粒子は平均粒径の異なる２
種の粒子から構成されておシ、これら２種の粒子の材質
は、同じでも異なっていてもよい。また、各々の粒子は
いずれも粒度分布の狭いものが用いられ粒径の標準偏差
値（σ）がハコ以下の単分散粒子であることが重要であ
る。

また、２種の単分散粒子の平均粒径比は２以上でありよ
り好ましくは！以上が良い。さらに２種の単分散粒子の
全体積に対する平均粒径の大なる単分散粒子の体積はコ
θ〜ｒ　ＯｖｏＬ％の範囲にあシ、よシ好ましくは！Ｏ
〜７　ｊ　７０１．チであることが良い。大、小２種の
粒子の各々の粒度分布が標準偏差（σ）でハコよシ大き
いと大粒子間に生じるすき間への小粒子の充填効率が低
下し、ま九、大、小１種の単分散粒子の平均粒径比が２
より小さくなると大粒間に生じるすき間に小粒子が入り
にくくなると考えられる。

さらに、２種の単分散粒子の全体積に対する平均粒径の
大なる単分散粒子の体積が２０チよシ少ないと小粒子に
よる表面積増大の影響により樹脂組成物の粘度が上がっ
て流動性が低下するので成形上必要な流動性を確保する
ことが困難となり、反対に平均粒径の大なる単分散粒子
の体積がｒ　Ｏｖｏｌ、％を超えると大粒子間に生じる
すき間の増大に対してそのすき間を埋める小粒子の体積
割合が小さくなるので充填効率が低下する。

以上のような２種の球状粒子の平均粒径、粒径分布およ
び２種の粒子の平均粒径比さらに２種の粒子の体積割合
の条件を満足した無機質充填材を樹脂およびその他の添
加物と混練するならば、平均粒径の大なる粒子のすき間
に平均粒径の小なる粒子が効率よく充填することによっ
て、高度に流動性を保ったまま樹脂組成物全体に対する
無機質充填材添加量を増大させることが可能となるので
ある。このような樹脂組成物は熱膨張率が低く耐熱性の
良好な、しかも流動性が高く成形性の良好な工Ｃ用封止
剤樹脂組成物として用いることができる。

本発明のＩＣ用封止剤樹脂組成物を成形材料として調整
する場合の一般的な方法としては所定の配合割合に選ん
だ原料組成分をミキサー等によって十分均一に混合した
後、さらに加熱ロールにより樹脂が熱硬化しない程度の
温度で溶融混合を行ない、ま九はニーダ−等によシ混合
を行ない次いで冷却固化させ適当な大きさに粉砕して成
形材料を得ることができる。

前記方法で調整した成形材料を用いて半導体素子を封止
する方法としては低圧トランスファー成形、インジエク
シ冒ン成形、圧縮成形、注型等があるが低圧トランスフ
ァー成形が最も一般的である。低圧トランスファー成形
では、まず、前記成形材料をポット内で加熱可塑化した
後低圧（７０ｋｐ／ｃｒＡ以下）でモールド内に移送し
て硬化成形するが、加熱可塑化したときの成形材料の流
動性が成形性に大きく影響する。成形性はたとえば、従
来公知の簡便な方法として成形材料を所定の温度、圧力
においてスパイラル状の金型に注入してそのときのスパ
イラルフロー長を測定することにより評価でき、スパイ
ラルフロー長の長い方が成形性が良い。

（実施例） 以下、本発明を実施例にて具体的に説明するが、本発明
はこれら実施例のみに限定されるものではない。

偏差（σ）１．／　６の単分散球状シリカと平均粒径μ
り、７μｍ標準偏差（σ）１．／　ｒの単分散球状クリ
力を用いて該２種類の粒子を表−７記載の通り１種々の
割合で混合した後、全シリカ粒子の添加量がシリカ粒子
を含んだ全樹脂組成物に対して！θ〜７０　ｖｏｌ、％
になるように下記樹脂組成物に配合して混練テストを行
なった。

１）　樹脂組成物配合！（重量部） 樹脂：　クレゾールノボラック エポキシ樹脂　　　　　／ＤＯ フェノールノボラック 系硬化剤　　　　　　　　！Ｏ 硬化促進剤：　２−メチルイミ ダゾール　　　　　　コ 改質材：　エポキシシランカッ プリング剤　　　　　　　コ 離形材：　カルナバワックス　　　　コ顔　料：　カー
ボンブラック　　　　１２）　成形性評価法 上記の樹脂、添加物に対して所定の体積割合に々るよう
にシリカ粒子を添加した混合物を加熱ロールで２０℃で
１１分間混練し、冷却後粉砕してＩＣ用封止剤樹脂組成
物を得た。得られた組成物を用いて、温度／７！℃、圧
カフ０ｋｐ／ｃｒ！ｌでスパイラルフロー長を測定した
。これら実施例の条件および結果を表−７に示した。

比較例λ 無機質充填材として平均粒径／３．！μｍ、標準偏差値
（σ）ｔ、１以上の非常に粒度分布の広い球状シリカを
用い、かつ、全樹脂組成物に対してｊ　ＯＶＯｌ、％に
なるように添加量を選択した以外は実施例と同様に混練
し、成形性の評価を行った結果を１表−コに示した。

比較例３ 無機質充填材として平均粒径１２．５μｍ１標準偏差値
（σ）／Ｊ以上の非常に粒度分布の広い不規則角状シリ
カを用いたこと以外は比較例１に同様に処理した。その
条件および結果を表−よに示した。

（発明の効果） 本発明によれば高い流動性を得ること及び／又は無機質
充填材の量を増やすことができる。

したがって、無機質充填材含有量が高くしたが物を得る
ことができ、ｋｌ　配線やボンディングワイヤーの変形
、断線やパッシベーションのクラックなどを軽減するＸ
Ｃ用封止材樹脂組成物が期待され、その工業的価値は大
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 無機質充填材として平均粒径５〜１５０μｍの球状粒子
   を樹脂組成物全体に対して４０〜８０ｖｏｌ％配合して
   成る組成物であって、前記球状粒子は １）平均粒径の異なる２種の粒子を含み ２）該粒子は、いずれも標準偏差値（σ）が１．２以下
   の単分散粒子より成り、 ３）２種の粒子の平均粒径比は２以上であり ４）単分散粒子の全体積に対する平均粒径の大なる単分
   散粒子の全体積の割合が２０〜８０ｖｏｌ％であること
   を特徴とするＩＣ用封止材樹脂組成物。