JPS63349A - 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】 〔）既　　要〕 半導体装置やその他の電子回路部品（以下、総称的に“
半導体”と呼ぶ）を封止するためのエポキシ樹脂組成物
が開示される。この本発明の封止用エポキシ樹脂組成物
は、その１成分として特定のホスファゼン化合物を含む
ことを特徴とする。

本発明によれば、特にアルミニウム配線の変形やパフシ
ヘーションクランク、パッケージクランクなどの原因と
なる応力を、耐湿性を損うことなく低（抑えた半導体封
止用エポキシ樹脂組成物が提供される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体封止用組成物に関する。本発明は、さら
に詳しく述べると、チップに加わる応力を低く抑えるこ
とができかつ、その際、他の特性に対して悪い影啓が及
ぶことのない半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する
。

〔従来の技術〕

従来、例えばＩＣ，ＬＳ［などの電子部品を封止する方
法としては、熱硬化性樹脂を用いて封止する方法が主流
である。これは、樹脂を用いて封止する方法が、ガラス
、金属、セラミックスを用いたハーメチンクシール方式
に比べて安価で量産性に優れているためである。半導体
封止用樹脂組成物の基材樹脂としては、成形性、耐湿性
、電気特性に優れ、そして安価なエポキシ樹脂が最も一
般的に用いられている。

しか、し、ＬＳＩの集積度増大に伴うチップの大型化お
よびパターンの微細化、高密度実装に伴うパッケージの
小型化により、従来の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
では対応できない問題が生じてきた。すなわち、樹脂封
止ＬＳＩは、樹脂とＳｉチップという熱膨張係数の異な
る材料でできているために、この材料間に応力が働き、
ＬＳＩが損傷するという問題である。この応力はチップ
が大型になるほど大きくなり、パターンの微細化が進む
ほどＬＳＩが損傷を受けやすくなる。応力によるＬＳＩ
の損傷モードとしては、アルミニウム配線の変形や断線
、パッシベーションクランク、パッケージクランクなど
がある。

ところで、Ｓｉチップが封止樹脂（硬化物）から受ける
応力（σ）は、荒い近似により次式で表される： σ＝ｋ・α・Ｅ・・・（１） ｋ：比例定数 α：封止樹脂の熱膨張係数 Ｅ：封止樹脂の弾性率 応力が（１）式で近イ以できることから、従来、半導体
封止用樹脂の応力を低減する方法として、可撓性付与剤
などを添加してパンケージに柔軟性を持たせ、弾性率を
低下させる方法が提案されてきた。しかし、この方法で
は、硬化した樹脂のガラス転移温度が低下し、耐湿性、
耐熱性、高温電気特性および機械特性が劣化するという
欠点があった。

また、応力の低減には、（１）弐から硬化した樹脂の熱
膨張係数を下げることも有効な手段と考えられる。しか
し、熱膨張係数を低下するために無機質充填剤を多量に
添加すると、樹脂の溶融粘度が上昇し、ボンディングワ
イヤーの変形・断線や、樹脂が金型内の隅々まで行き届
かない未充填を生ずるなど、成形時の作業性が著しく劣
化する。

すなわち、従来の技術では、応力を低減しようとすると
、耐湿性などが劣化するなど、他の特性を劣化させるこ
となく応力を低減させることは極めて困難であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記したような従来の技術の欠点を解消して
、耐湿性などの特性を損うことなく、チップに加わる応
力を低（抑えることのできる半導体封止用樹脂組成物を
提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した問題点は、本発明によれば、次式により表わさ
れるホスファゼン化合物： （上式において、 Ｒは同一もしくは異なっていてもよくかっ、それぞれ、
置換もしくは非置換のアルキル基、例えばメチル基、エ
チル基、プロピル基など、又は了り−ル基、例えばフェ
ニル基、トリル基などを表わし、そして ｎは０〜５の整数である）を含むことを特徴とする半導
体封止用エポキシ樹脂組成物によって解決することがで
きる。

本発明のエポキシ樹脂組成物において用いられるホスフ
ァゼン化合物は、ゴム伸性を示すポリホスファゼン（ホ
スファゼンゴム）の出発モノマーとなる化合物である。

ホスファゼン化合物は引ｉｉｉ性率が低く、したがって
、この化合物を添加することにより、組成物全体の弾性
率が低下する。また、ホスファゼン化合物は、エポキシ
樹脂が硬化反応をおこす時の触媒（すなわち、硬化促進
剤）として作用し得、エポキシ樹脂との相性が良く、耐
湿性の劣化が少ない。さらに、これらの化合物は、難燃
性であり、耐熱性にすぐれているという特徴がある。

本発明において有利に使用し得るホスファゼン化合物の
具体例としては、例えば、メトキシホスファゼン、エト
キシホスファゼン、ｎ−プロポキシホスファゼン、１ｓ
ｏ−プロポキシホスファゼン、ｎ−ブトキシホスファゼ
ン、フェノキシホスファゼン、その他をあげることがで
きる。このような化合物は、その分子量によって若干の
変更があるというものの、通常、基材樹脂としてのエポ
キシ樹脂１００重量部に対して約０．１〜２０重量部の
量で有利に使用することができる。なお、ホスファゼン
化合物の量が０．１重量部未満ではそれを添加したこと
の効果がみられず、また、２０重量部を上廻ったのでは
耐湿性、保存安定性などが劣化する恐れがある。

本発明において基材樹脂として使用されるエポキシ樹脂
としては、１分子中にエポキシ基を２個以上含む多官能
エポキシ樹脂であれば、その他特に制限はない。しかし
、耐湿性、耐熱性および機械的強度の点から、タレゾー
ルノボラック型のものが基材樹脂として最も好ましい。

また、好ましい硬化剤としては、フェノールノボラック
、タレゾールノボランク、ノニルフェノールノボランク
などに代表されるノボラック型フェノール樹脂、ビスフ
ェノールＡなどのフェノール樹脂、あるいは無水フタル
酸、無水テトラヒドロフタル酸などの酸無水物、ジアミ
ノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテルなど
のアミン化合物などが挙げられる。この中で、耐湿性の
面から、ノボラック型フェノール樹脂が最も好ましい。

また、ホスファゼン化合物は、硬化を促進する作用を有
しているが、さらに作業性を向上させるために反応性の
高い硬化促進剤を用いても差支えない。本発明において
使用される好ましい硬化促進剤としては、トリエタノー
ルアミン、テトラメチルペンタンジアミン等の第３級ア
ミン、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチ
ルトリメチルアンモニウムクロライド、トリメチルアン
モニウムクロライド等の第４級アンモニウム塩、２−メ
チルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−
メチル−４−エチルイミダゾール、１−アジン−２−メ
チルイミダゾール等のイミダゾール化合物、あるいはト
リフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、
トリブチルホスフィン、フェニルホスフィン等のホスフ
ィン化合ｍ、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボ
レート、トリエチルアミンテトラフェニルボレート等の
テＩ・ラフェニルボレート塩などが挙げられるが、硬化
反応を促進させる作用がある物質であれば特に限定され
ない。

本発明の樹脂組成物において、無機質充填剤が特に有利
に使用される。無機質充填剤の好ましい例としては、シ
リカ、アルミナ、炭酸カルシウムなどが挙げられる。こ
のような無機質充填剤は、通常、エポキシ樹脂１００重
量部に対して約２００〜６００重量部の量で有利に使用
することができる。

また、カップリング剤としては３−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン等のシラン系カンプリング剤ある
いはテトラオクチルビス（ホスファイト）チタネート等
のチタン系カップリング剤を、離型剤としてはカルナバ
ワックス、ステアリン酸およびその金属塩、モンタン酸
、エステルワックス等を、また、ホスファゼン化合物は
、Ｈ燃剤としても効果があるが、さらに難燃性を高める
ための難燃剤として臭素化エポキシ樹脂や、三酸化アン
チモン等を、顔料としてカーボンブランクなどを、それ
ぞれ添加しても差支えない。

本発明の半導体封止用樹脂組成物は、上記した成分を、
ロール、ニーダ−、コニーダ等の常用の手段を用いて、
約６０〜９０℃の温度で加熱混練することによって調製
することができる。

〔実施例〕

開−上 ０−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当
量１９５、軟化点７０℃）１００重四部、硬化剤として
のフェノールノボラック（水酸基当量１０５、軟化点９
５°Ｃ）５５重量部、充填剤としてのシリカ粉末４３０
重量部、離型剤としてのエステルワックス、“ヘキスト
ワソクスＥ”　（商品名）、２ｕｆｆｉ部、カンプリン
グ剤としての３−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン４重量部、そして硬化促進剤としての２−メチルイ
ミダゾール０．２重量部からなる混合物にエトキシホス
ファゼン１０重量部を添加して調製した配合物を熱ロー
ルにて約７０〜９０℃で混練した。混練後、得られた組
成物を６メツシユパスの粉末とし、圧力３トン／ｃＩＡ
のタブレットを作製した。このタブレットを成形圧力６
０ｋｇ／ｃ＋＋ｌ、成形時間３分間及び成形温度１７０
℃でトランスファ成形し、得られた成形品の応力（ｋｇ
　／　ｃａｌ　）をピエゾ素子法により、曲げ弾性率（
ｋｇ／ｍｎ２）をＪＩＳ　Ｋ６９Ｌ１により、吸水率（
％）をプレッシャークツカーテスト（ＰＣＴ試験；１２
１℃、２気圧、１００％ＲＨ，１９６時間）により、そ
れぞれ測定した。下記の第１表に記載するような満足し
得る結果が得られた。

列−じし歪比ｔけＤ− 前記例１に記載の手法を繰り返した。但し、本例の場合
、エトキシホスファゼンを使用せずかつ２−メチルイミ
ダゾールの使用量を１．５重量部に変更した。得られた
結果を下記の第１表に示す。

炎−主」上較拠し 前記例１に記載の手法を繰り返した。但し、本　。

例の場合、エトキシホスファゼンの代りに、側鎖にグリ
シドキシプロピル基： を有するポリシロキサン１０重量部を使用しかつ２−メ
チルイミダゾールの使用量を１．５重量部に変更した。

得られた結果を下記の第１表に示す。

男工」−一表 上記第１表の結果は、本発明に従いホスファゼン化合物
を添加することにより、耐’／Ｙ２性の劣化を少なくし
、応力を低減できるということを示している。

〔発明の効果〕

本発明によれば、耐湿性を損うことなく応力を低く抑え
ることができるので、信頼性の高い半導体対土用エポキ
シ樹脂組成物が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、次式により表わされるホスファゼン化合物：▲数式
   、化学式、表等があります▼ （上式において、 Ｒは同一もしくは異なっていてもよくかつ、それぞれ、
   置換もしくは非置換のアルキル基又はアリール基を表わ
   し、そして ｎは０〜５の整数である）を含むことを特徴とする半導
   体封止用エポキシ樹脂組成物。 ２、前記ホスファゼン化合物が基材樹脂としてのエポキ
   シ樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部の量で
   含まれる、特許請求の範囲第１項に記載のエポキシ樹脂
   組成物。