KR20210021049A - 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물, 및 반도체 장치 - Google Patents

플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물, 및 반도체 장치 Download PDF

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Abstract

(A) 에폭시 수지, (B) 페놀 수지 경화제, (C)경화 촉진제 및 (D) 무기 충전재를 함유하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물로서, 상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물의 80질량% 이상이 평행한 한쌍의 평면을 갖고, 상기 한쌍의 평면간의 거리가 150~1000㎛인 평행면 함유 수지 조성물이며, 상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 중에 포함되는, JIS 표준체를 사용한 분급에 의해, 공칭 개구 150㎛의 체를 통과하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이 5질량% 이하, 및 공칭 개구 2㎜의 체를 통과하지 않는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이 5질량% 이하인 것을 특징으로 하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물.

Description

플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물, 및 반도체 장치
본 개시는 플레이크 형상의 반도체 밀봉용 수지 조성물, 및 반도체 장치에 관한 것이다.
트랜지스터, IC(Integrated Circuit), LSI(Large Scale Integration) 등의 반도체 장치에 있어서의 밀봉 재료는, 에폭시 수지에 경화제 및/또는 경화 촉진제, 실리카 분말 등의 무기 충전재, 착색제 등을 배합한 수지 조성물이 사용되고 있다.
종래, 이와 같은 밀봉 재료를 사용한 밀봉 프로세스는 트랜스퍼 성형이 일반적이었다. 그러나, 최근, 전자부품의 프린트 배선판에의 고밀도 실장화에 따라, 반도체 장치의 주류는 핀 삽입형의 패키지로부터 표면 실장형의 패키지로 이동하고 있다. 또한, 표면 실장형 패키지는 박형화·소형화가 진행되고 있다. 박형화·소형화된 표면 실장형 패키지에서는 반도체 소자의 패키지에 대한 점유 체적도 커져, 반도체 소자를 덮는 밀봉 수지의 두께는 얇아진다. 또한, 반도체 소자의 다기능화, 대용량화에 따라 칩 면적의 증대, 다핀화가 진행되고 있다. 또한, 전극 패드수의 증가에 의해 패드 피치, 패드 사이즈의 축소화, 소위 협패드 피치화도 진행되고 있다.
한편, 반도체 소자를 탑재하는 기판은 반도체 소자만큼의 전극 패드의 협피치화를 할 수 없다. 그 때문에, 반도체 소자로부터 인출하는 본딩 와이어를 길게 하거나, 세선화하거나 함으로써 다단자화에 대응하고 있다. 그러나, 와이어가 얇아지면, 나중의 수지 밀봉 공정에서 와이어가 수지의 주입 압력에 의해 흐르기 쉬워진다. 특히, 사이드 게이트 방식의 트랜스퍼 성형에서는 이 경향이 현저하다.
그래서, 트랜스퍼 성형 대신에 밀봉 프로세스로서 압축 성형법이 이용되도록 되어 오고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 방법은 피밀봉물(예를 들면, 반도체 소자를 실장한 기판 등)을 상형에 흡착시키는 한편, 이것에 대향시키도록 하형에 분말 입자 형상 수지(밀봉 재료)를 공급하고, 하형을 상승시키면서 피밀봉물과 밀봉 재료를 가압해서 밀봉 성형하는 것이다. 압축 성형법에 의하면, 용융된 밀봉 재료가 피밀봉물의 주면과 대략 평행한 방향으로 유동하기 때문에 유동량을 적게 할 수 있고, 수지의 흐름에 의한 피밀봉물(예를 들면, 반도체 소자를 실장한 기판에 있어서의 와이어나 배선 등)의 변형·파손을 저감시키는 것을 기대할 수 있다.
그러나, 종래의 트랜스퍼 성형에 사용하는 밀봉 재료를 압축 성형법에 적용해도, 그 충전성의 낮음 등으로부터 상기와 같은 소기의 효과를 충분히 얻을 수는 없었다. 압축 성형법에 적합한 밀봉 재료로서는, 예를 들면 특허문헌 2에는 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉진제, 무기 충전재 등을 함유하고, 입경 100㎛∼3㎜의 입자가 85질량% 이상인 입도 분포를 갖는 분말 입자 형상의 수지 조성물이 개시되어 있다. 특허문헌 3에는 압축도를 6∼11%의 범위 내로 설정함으로써 호퍼 등에의 부착이나 가교 현상을 방지하고, 유동성의 안정화, 계량 정밀도의 향상을 도모한 분말 입자 형상 반도체 밀봉 재료가 개시되어 있다. 특허문헌 4에는 굳힘 밀도를 0.8g/㎤ 이상, 1.1g/㎤ 이하로 함으로써, 반송성이나 칭량 정밀도 등을 향상시킨 과립 형상의 수지 조성물이 개시되어 있다.
일본 특허공개 2008-279599호 공보 일본 특허공개 2011-153173호 공보 일본 특허공개 2000-232188호 공보 일본 특허공개 2008-303366호 공보
그러나, 상기 특허문헌 2∼4에 기재된 밀봉 재료는 모두 밀봉 수지 두께가 얇고, 또한, 가늘며 또한 긴 본딩 와이어에 의해 접속된 반도체 소자를 밀봉하는 재료로서 충분한 것은 아니다. 특히, 와이어의 변형·파손(와이어 흐름)의 저감이나 성형성의 개선 등의 점에서 충분하지는 않았다.
또한, 반도체 장치의 대용량화, 및 고기능화에 따라 반도체 소자를 복수 적층하는 경우도 증가하고 있다. 반도체 소자를 복수 적층하면, 반도체 소자 상의 밀봉재의 두께가 얇아지기 때문에 반도체 소자 상에 미충전 부분이 생긴다. 또한, 반도체 소자를 완전히 수지 성형물로 밀봉하지 않으면, 신뢰성 시험에서 충분한 특성을 확보할 수 없다.
본 개시는 압축 성형법에 사용할 수 있고, 성형시의 와이어 흐름을 충분히 저감하고, 또한 성형성을 충분히 향상시킬 수 있는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물, 및 상기 밀봉용 수지 조성물을 사용하여 밀봉된 높은 신뢰성을 갖는 반도체 장치를 제공한다.
본 발명자들은 밀봉용 수지 조성물이 후술하는 바와 같은 특정의 형상을 가지면, 압축 성형법에 있어서의 와이어 흐름의 저감이나 양호한 성형성이 얻어지는 것을 찾아냈다.
즉, 본 개시는 이하의 [1]∼[5]를 제공한다.
[1] (A) 에폭시 수지, (B) 페놀 수지 경화제, (C) 경화 촉진제, 및 (D) 무기 충전재를 함유하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물로서,
상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물의 80질량% 이상이 평행한 한쌍의 평면을 갖고, 상기 한쌍의 평면간의 거리가 150∼1000㎛인 평행면 함유 수지 조성물이며,
상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 중에 포함되는, JIS 표준체를 사용한 분급에 의해, 공칭 개구 150㎛의 체를 통과하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이 5질량% 이하, 및 공칭 개구 2㎜의 체를 통과하지 않는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이 5질량% 이하인 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물.
[2] 상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 중에 포함되는, JIS 표준체를 사용한 분급에 의해, 공칭 개구 150㎛를 초과하고 1㎜ 이하의 체를 통과하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이 20질량% 이상인 상기 [1]에 기재된 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물.
[3] 하기 식 (1)로 나타내어지는 간극률이 60% 이하인 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물.
간극률(%)={1-(수지 공급 면적/캐비티 면적)}×100···식 (1)
(여기에서, 간극률은 캐비티 내에 밀봉용 수지 조성물을 공급했을 때의, 상기 밀봉용 수지 조성물에 의해 피복되어 있지 않은 면적 비율을 나타내고, 캐비티 면적은 성형 금형의 저부의 유효 면적이며, 수지 공급 면적은 밀봉용 수지 조성물에 의해 피복되어 있는 면적을 나타낸다.)
[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물을 사용하여 압축 성형에 의해 반도체 소자를 밀봉해서 이루어지는 반도체 장치.
[5] 상기 반도체 장치의 반도체 소자 상의 밀봉재의 두께가 200㎛ 이하인 상기 [4]에 기재된 반도체 장치.
본 개시에 의하면, 압축 성형법에 사용되고, 성형시의 와이어 흐름을 충분히 저감하고, 또한 성형성을 충분히 향상시킬 수 있는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물, 및 상기 밀봉용 수지 조성물을 사용하여 밀봉된 높은 신뢰성을 갖는 반도체 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일실시형태의 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시예 1의 간극률을 산출했을 때의 이진화 화상이다.
도 3은 비교예 3의 간극률을 산출했을 때의 이진화 화상이다.
이하, 본 개시에 대해서, 일실시형태인 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물, 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법을 참조하면서 상세히 설명한다.
[플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물]
본 실시형태의 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물(이하, 단지 밀봉용 수지 조성물이라고도 한다)은 (A) 에폭시 수지, (B) 페놀 수지 경화제, (C) 경화 촉진제, 및 (D) 무기 충전재를 함유하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물로서,
상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물의 80질량% 이상이 평행한 한쌍의 평면을 갖고, 상기 한쌍의 평면간의 거리가 150∼1000㎛인 평행면 함유 수지 조성물이며,
상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 중에 포함되는, JIS 표준체를 사용한 분급에 의해, 공칭 개구 150㎛의 체를 통과하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이 5질량% 이하, 및 공칭 개구 2㎜의 체를 통과하지 않는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이 5질량% 이하이다.
여기에서, 「플레이크 형상」이란 편평상, 박편상, 인편상 등의 형상을 포함한다. 본 실시형태의 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물은, 상기 밀봉용 수지 조성물의 80질량% 이상이 평행한 한쌍의 평면을 갖고, 상기 한쌍의 평면간의 거리(이하, 두께라고도 한다)가 150∼1000㎛인 평행면 함유 수지 조성물이다.
여기에서, 「평행」이란 개개의 밀봉용 수지 조성물의 평균 두께에 대한 상기 밀봉용 수지 조성물의 최대 두께와 최소 두께의 차의 비율이 5% 이하인 것을 의미한다.
상기 밀봉용 수지 조성물의 두께가 150㎛ 미만에서는 정전기의 영향을 받아 응집하기 쉬워진다. 응집된 밀봉용 수지 조성물은 열이 균일하게 전해지기 어려워 용해성이 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 밀봉용 수지 조성물의 두께가 1000㎛를 초과하면 열이 균일하게 전해지기 어려워 용해성이 저하될 우려가 있다. 이와 같은 관점으로부터, 밀봉용 수지 조성물의 두께는 150∼700㎛라도 좋고, 150∼500㎛라도 좋고, 200∼400㎛라도 좋다.
또, 상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물의 두께는, 예를 들면 광학 현미경(배율: 200배)을 사용하여 50개의 밀봉용 수지 조성물의 두께를 측정하고, 그 평균값으로 해서 구할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 중에 포함되는 상술의 형상을 갖는 밀봉용 수지 조성물(평행면 함유 수지 조성물)의 비율은 90질량% 이상이라도 좋고, 95질량% 이상이라도 좋고, 100질량%라도 좋다.
또, 본 실시형태의 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물은, 플레이크 형상이 아닌 수지 조성물, 상술의 형상을 갖지 않는 수지 조성물을 포함해도 좋다. 본 실시형태의 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이 플레이크 형상이 아닌 수지 조성물, 상술의 형상을 갖지 않는 수지 조성물을 포함할 경우, 그 함유량은 상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 전량에 대하여 20질량% 이하라도 좋고, 10질량% 이하라도 좋고, 5질량% 이하라도 좋고, 포함하지 않아도 좋다.
본 실시형태의 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 중에 포함되는, JIS 표준체(JIS Z8801-1: 2006 규정)를 사용한 분급에 의해, 공칭 개구 150㎛의 체를 통과하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물(이하, 밀봉용 수지 조성물 a라고도 한다)이 5질량% 이하, 및 공칭 개구 2㎜의 체를 통과하지 않는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물(이하, 밀봉용 수지 조성물 b라고도 한다)이 5질량% 이하이다. 밀봉용 수지 조성물 a의 함유량이 5질량%를 초과하면, 압축 성형용 금형에 공급할 때에 상기 밀봉용 수지 조성물 a가 떠오르기 쉽고, 비산한 상기 밀봉용 수지 조성물 a에 의한 오염이나, 계량 불량 등이 발생할 우려가 있다. 이와 같은 관점으로부터, 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 중에 포함되는 밀봉용 수지 조성물 a는 3질량% 이하라도 좋고, 2질량% 이하라도 좋다. 또한, 밀봉용 수지 조성물 b의 함유량이 5질량%를 초과하면, 성형시에 와이어의 변형 및 파손이 발생할 우려가 있고, 또한, 경화물에 보이드가 발생할 우려가 있다. 이와 같은 관점으로부터, 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 중에 포함되는 밀봉용 수지 조성물 b는 3질량% 이하라도 좋고, 2질량% 이하라도 좋다.
또한, 본 실시형태의 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물은, JIS 표준체(JIS Z8801-1:2006 규정)를 사용한 분급에 의해, 공칭 개구 150㎛를 초과하고 2㎜ 이하의 체를 통과하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물을 포함해도 좋고, JIS 표준체(JIS Z8801-1: 2006 규정)를 사용한 분급에 의해, 공칭 개구 150㎛를 초과하고 1㎜ 이하의 체를 통과하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물(이하, 밀봉용 수지 조성물 c라고도 한다)을 포함해도 좋다. 여기에서, 공칭 개구 150㎛를 초과하고 1㎜ 이하의 체를 통과하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이란, 공칭 개구 150㎛의 체를 통과하지 않고, 공칭 개구 1㎜의 체를 통과하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이다. 밀봉용 수지 조성물 c의 함유량으로서는 20질량% 이상이라도 좋고, 40질량% 이상이라도 좋고, 60질량% 이상이라도 좋다. 밀봉용 수지 조성물 c를 20질량% 이상 함유하면 충전성이 양호해지고, 경화물에 보이드 등의 발생을 저감할 수 있다. 또한, 상한값은 특별히 한정되지 않고, 100질량%라도 좋고, 90질량%라도 좋다.
본 실시형태의 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 중에 포함되는, JIS 표준체(JIS Z8801-1:2006 규정)를 사용한 분급에 의해, 공칭 개구 1㎜를 초과하고 2㎜ 이하의 체를 통과하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물(이하, 밀봉용 수지 조성물 d라고도 한다)의 함유량은, 충전성을 높이고 보이드의 발생을 저감하는 관점으로부터 10∼75질량%라도 좋고, 15∼50질량%라도 좋고, 18∼40질량%라도 좋다.
〔(A) 에폭시 수지〕
본 실시형태에서 사용되는 (A)성분의 에폭시 수지는, 1분자 중에 2개 이상의에폭시기를 갖는 것이면, 분자 구조, 분자량 등에 제한되지 않고 일반적으로 전자부품의 밀봉 재료로서 사용되고 있는 것을 널리 사용할 수 있다.
(A)성분의 에폭시 수지로서는, 예를 들면 비페닐형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 트리아진핵 함유 에폭시 수지 등의 복소환형 에폭시 수지, 스틸벤형 2관능 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 축합환 방향족 탄화수소 변성 에폭시 수지, 지환형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 비페닐형 에폭시 수지라도 좋다.
이것들의 에폭시 수지는 1종을 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다.
(A)성분의 에폭시 수지의 연화점은, 밀봉용 수지 조성물의 핸들링성, 및 성형시의 용융 점도의 관점으로부터 40∼130℃라도 좋고, 50∼110℃라도 좋다.
또, 본 명세서에 있어서의 연화점이란, 「환구식 연화점」을 가리키고, ASTMD36에 준거해서 측정된 값을 말한다.
(A)성분의 에폭시 수지의 시판품을 예시하면, 예를 들면, 미쓰비시 케미컬(주)제의 YX-4000(에폭시 당량 185, 연화점 105℃), 동 YX-4000H(에폭시 당량 193, 연화점 105℃), 니폰 카야쿠(주)제의 NC-3000(에폭시 당량 273, 연화점 58℃), 동 NC-3000H(에폭시 당량 288, 연화점 91℃)(이상, 모두 상품명) 등을 들 수 있다.
〔(B) 페놀 수지 경화제〕
본 실시형태에서 사용되는 (B)성분의 페놀 수지 경화제는, 1분자당 2개 이상의 페놀성 수산기를 갖고, 상기 (A)성분의 에폭시 수지를 경화시킬 수 있는 것이다. 전자부품의 밀봉 재료로서 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다.
(B)성분의 페놀 수지 경화제로서는, 구체적으로는 페놀, 알킬페놀 등의 페놀류와 포름알데히드 또는 파라포름알데히드를 반응시켜서 얻어지는 페놀노볼락 수지나 크레졸노볼락 수지 등의 노볼락형 페놀 수지, 이들 노볼락형 페놀 수지를 에폭시화 또는 부틸화한 변성 노볼락형 페놀 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀 수지, 파라크실렌 변성 페놀 수지, 페놀아랄킬 수지, 비페닐아랄킬 수지, 나프톨아랄킬 수지, 트리페놀알칸형 페놀 수지, 다관능형 페놀 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 페놀아랄킬 수지, 페놀노볼락 수지, 비페닐아랄킬 수지가 바람직하다. 이것들의 페놀 수지 경화제는 1종을 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다.
(B)성분의 페놀 수지 경화제의 함유량은, 상기 (A)성분의 에폭시 수지가 갖는 에폭시기수(a)에 대한 (B)성분의 페놀 수지 경화제가 갖는 페놀성 수산기수(b)의 비((b)/(a))가 0.3 이상 1.5 이하로 되는 범위라도 좋고, 0.5 이상 1.2 이하로 되는 범위라도 좋다. 비((b)/(a))가 0.3 이상이면 경화물의 내습 신뢰성이 향상하고, 1.5 이하이면 경화물의 강도가 향상한다.
또한, 밀봉용 수지 조성물 중에 있어서의 (A)성분의 에폭시 수지 및 (B)성분의 페놀 수지 경화제의 합계 함유량은 5∼20질량%라도 좋고, 10∼15질량%라도 좋다.
〔(C) 경화 촉진제〕
본 실시형태에서 사용되는 (C)성분의 경화 촉진제는, (A)성분의 에폭시 수지와, (B)성분의 페놀 수지 경화제의 경화 반응을 촉진하는 성분이다. (C)성분의 경화 촉진제는 상기 작용을 이루는 것이면, 특별히 제한되지 않고 공지의 경화 촉진제를 사용할 수 있다.
(C)성분의 경화 촉진제로서는, 구체적으로는 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 2-운데실이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 2,4-디메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 4-메틸이미다졸, 4-에틸이미다졸, 2-페닐-4-히드록시메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸 이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸 등의 이미다졸류; 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데센-7(DBU), 1,5-디아자비시클로[4.3.0]노넨, 5,6-디부틸아미노-1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데센-7 등의 디아자비시클로 화합물 및 이것들의 염; 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민, 벤질디메틸아민, α-메틸벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 디메틸아미노에탄올, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀 등의 3급 아민류; 트리메틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리부틸포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리(p-메틸페닐)포스핀, 트리(노닐페닐)포스핀, 메틸디페닐포스핀, 디부틸페닐포스핀, 트리시클로헥실포스핀, 비스(디페닐포스피노)메탄, 1,2-비스(디페닐포스피노)에탄 등의 유기 포스핀 화합물 등을 들 수 있다. 이것들 중에서도, 유동성 및 성형성이 양호하다는 관점으로부터, 이미다졸류라도 좋다. 이것들의 경화 촉진제는 1종을 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다.
(C)성분의 경화 촉진제의 함유량은, 밀봉용 수지 조성물 전량에 대하여, 0.1∼5질량%의 범위라도 좋고, 0.1∼1질량%의 범위라도 좋다. (C)성분의 경화 촉진제의 함유량이 0.1질량% 이상이면 경화성의 촉진 효과가 얻어지고, 5질량% 이하이면 성형시에 와이어의 변형 및 파손을 억제하고, 충전성을 양호하게 할 수 있다.
〔(D) 무기 충전재〕
본 실시형태에서 사용되는 (D)성분의 무기 충전재는, 이 종류의 수지 조성물에 일반적으로 사용되고 있는 공지의 무기 충전재이면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다.
(D)성분의 무기 충전재로서는, 예를 들면 용융 실리카, 결정 실리카, 파쇄 실리카, 합성 실리카, 알루미나, 산화티탄, 산화마그네슘 등의 산화물 분말; 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등의 수산화물 분말; 질화붕소, 질화알루미늄, 질화 규소 등의 질화물 분말 등을 들 수 있다. 이것들의 무기 충전재는 1종을 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다.
(D)성분의 무기 충전재는, 본 실시형태의 밀봉용 수지 조성물의 취급성 및 성형성을 높이는 관점으로부터, 상기 예시한 것 중에서도 실리카 분말이라도 좋고, 용융 실리카라도 좋고, 구 형상 용융 실리카라도 좋다. 또한, 용융 실리카와 용융 실리카 이외의 실리카를 병용할 수도 있고, 그 경우, 용융 실리카 이외의 실리카의 비율은 실리카 분말 전체의 30질량% 미만으로 해도 좋다.
(D)성분의 무기 충전재는 평균 입경이 0.5∼40㎛라도 좋고, 1∼30㎛라도 좋고, 5∼20㎛라도 좋다. 또한, (D)성분의 무기 충전재의 최대 입경은 55㎛ 이하라도 좋다. 평균 입경이 0.5㎛ 이상이면 밀봉용 수지 조성물의 유동성 및 성형성을 향상시킬 수 있다. 한편, 평균 입경이 40㎛ 이하이면, 밀봉용 수지 조성물을 경화해서 얻어지는 성형품의 휨이 억제되어, 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 최대 입경이 55㎛ 이하이면 밀봉용 수지 조성물의 성형성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 명세서에 있어서, (D)성분의 무기 충전재의 평균 입경은, 예를 들면 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 구할 수 있고, 평균 입경은 동 장치에서 측정된 입도 분포에 있어서 적산 체적이 50%가 되는 입경(d50)이다.
(D)성분의 무기 충전재의 함유량은, 밀봉용 수지 조성물 전량에 대하여 70∼95질량%의 범위라도 좋고, 75∼90질량%의 범위라도 좋다. (D)성분의 무기 충전재의 함유량이 70질량% 이상이면, 밀봉용 수지 조성물의 선팽창 계수가 지나치게 증대되지 않고, 상기 밀봉용 수지 조성물을 경화해서 얻어지는 성형품의 치수 정밀도, 내습성, 기계적 강도 등을 향상시킬 수 있다. 또한, (D)성분의 무기 충전재의 함유량이 95질량% 이하이면, 밀봉용 수지 조성물을 성형해서 얻어지는 수지 시트를 깨지기 어렵게 할 수 있다. 또한, 밀봉용 수지 조성물의 용융 점도가 지나치게 증대되지 않고, 유동성 및 성형성을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태의 밀봉용 수지 조성물에는, 이상의 각 성분 외, 본 실시형태의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 이 종류의 수지 조성물에 일반적으로 배합되는 성분, 예를 들면 커플링제; 합성 왁스, 천연 왁스, 고급 지방산, 고급 지방산의 금속염 등의 이형제; 카본블랙, 코발트 블루 등의 착색제; 실리콘 오일, 실리콘 고무 등의 저응력 부여제; 하이드로탈사이트류; 이온 포착제 등을 배합할 수 있다.
커플링제로서는 에폭시실란계, 아미노실란계, 우레이도실란계, 비닐실란계, 알킬실란계, 유기 티타네이트계, 알루미늄알콜레이트계 등의 커플링제를 사용할 수 있다. 이것들의 커플링제는 1종을 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다. 그 중에서도, 성형성, 난연성, 경화성 등의 관점으로부터 아미노실란계 커플링제가 바람직하고, 특히, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필메틸디에톡시실란, γ-페닐아미노프로필트리메톡시실란 등이 바람직하다.
커플링제의 함유량은, 밀봉용 수지 조성물 전량에 대하여 0.01∼3질량%의 범위라도 좋고, 0.1∼1질량%의 범위라도 좋다. 커플링제의 함유량이 0.01질량% 이상이면 밀봉용 수지 조성물의 성형성을 향상시킬 수 있고, 3질량% 이하이면 밀봉용 수지 조성물의 성형시에 발포를 저감할 수 있고, 성형품에 보이드 또는 표면 팽창 등의 발생을 저감할 수 있다.
본 실시형태의 밀봉용 수지 조성물은, 블록킹을 억제하는 관점으로부터 용제를 포함하지 않아도 좋다. 또한, 상기 밀봉용 수지 조성물이 용제를 포함하지 않을 경우, 반도체 소자를 밀봉할 때에, 용제 잔여분에 의한 신뢰성 저하를 초래할 우려가 없다.
본 실시형태의 밀봉용 수지 조성물은, 공지의 밀봉용 수지 조성물의 제조 방법에 의해 얻을 수 있고, 예를 들면 다음과 같이 조제할 수 있다. 우선, 상기 (A) 에폭시 수지, (B) 페놀 수지 경화제, (C) 경화 촉진제, (D) 무기 충전재, 및 상술한 필요에 따라 배합되는 각종 성분을 믹서 등에 의해 충분히 혼합(드라이 블렌드)한 후, 열롤 또는 니더 등의 혼련 장치에 의해 용융 혼련하고, 가압 부재간에서 압축해서 시트 형상으로 성형한다. 보다 구체적으로는, 밀봉용 수지 조성물을 가열 연화시키면서 롤 또는 열 프레스에 의해 150∼1000㎛의 두께로 압연한다.
또, 밀봉용 수지 조성물을 압연할 때의 가열 온도는 통상 60∼150℃ 정도이다. 가열 온도가 60℃ 이상이면 압연하기 쉬워지고, 150℃ 이하이면 경화 반응이 적절하게 진행되어, 성형성을 양호하게 할 수 있다.
이어서, 얻어진 시트를 냉각한 후, 적당한 크기로 분쇄한다.
시트의 두께는 150∼1000㎛이며, 150∼700㎛라도 좋고, 150∼500㎛라도 좋고, 200∼400㎛라도 좋다. 시트의 두께가 상기 범위 내이면, 상기 시트를 분쇄함 으로써 상술의 특정 형상을 갖는 플레이크 형상의 밀봉용 수지 조성물을 얻을 수 있다. 또한, 상기 시트를 분쇄했을 때에, JIS 표준체(JIS Z8801-1:2006 규정)를 사용한 분급에 의해, 공칭 개구 150㎛의 체를 통과하는 미분을 생기기 어렵게 할 수 있다. 본 실시형태의 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 중에 포함되는 상술의 밀봉용 수지 조성물 a를 5질량% 이하로 저감할 수 있다.
또, 상기 시트의 두께는, 예를 들면 마이크로미터를 이용하여 상기 시트의 두께를 50점 측정하고, 그 평균값으로 해서 구할 수 있다.
분쇄 방법은 특별히 제한되지 않고, 일반적인 분쇄기, 예를 들면 스피드 밀, 커팅 밀, 볼 밀, 사이클론 밀, 해머 밀, 진동 밀, 커터 밀, 그라인더 밀 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 스피드 밀을 사용할 수 있다.
또한, 압출기를 사용하여 밀봉용 수지 조성물을 평끈 형상으로 성형하고, 커터 등으로 소정 길이로 절단하는 핫 컷법으로 분쇄해도 좋다.
분쇄물은, 그 후, 체분급 또는 공기 분급 등에 의해 소정 입도 분포를 가지는 플레이크 형상의 집합체로서, 특성을 조정해서 조제할 수 있다.
이와 같이 해서 얻어지는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물은, 하기 식 (1)로 나타내어지는 간극률을 60% 이하로 할 수 있고, 50% 이하로 할 수 있고, 40% 이하로 할 수 있다.
간극률(%)={1-(수지 공급 면적/캐비티 면적)}×100···식 (1)
여기에서, 간극률은 캐비티 내에 밀봉용 수지 조성물을 공급했을 때의, 상기 밀봉용 수지 조성물에 의해 피복되어 있지 않은 면적 비율을 나타낸다. 캐비티 면적은 성형 금형의 저부의 유효 면적이며, 수지 공급 면적은 밀봉용 수지 조성물에 의해 피복되어 있는 면적을 나타낸다.
상기 간극률이 60% 이하이면 밀봉용 수지 조성물의 용해성이 양호해지고, 충전성이 향상되어 경화물에 보이드 등의 발생을 저감할 수 있다. 또한, 와이어 흐름을 충분히 저감할 수 있다.
[반도체 장치]
본 실시형태의 반도체 장치는, 상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물을 사용하여 압축 성형에 의해 반도체 소자를 밀봉함으로써 제조할 수 있다. 이하, 그 방법의 일례를 설명한다.
우선, 압축 성형용 금형의 상형에 반도체 소자를 실장한 기판을 공급한 후, 하형의 캐비티 내에 상기 밀봉용 수지 조성물을 공급한다. 이어서, 상형 및 하형을 소요의 형체결 압력으로 형체결을 하고, 하형 캐비티에서 가열 용융한 밀봉용 수지 조성물에 반도체 소자를 침지한다. 이어서, 하형 캐비티 내의 가열 용융한 밀봉용 수지 조성물을 캐비티 저면 부재로 압박하고, 감압 하에서 소요의 압력을 가해서 압축 성형한다. 성형 조건은 온도 120℃ 이상 200℃ 이하, 압력 2㎫ 이상 20㎫ 이하로 할 수 있다.
도 1은 이와 같이 해서 얻어진 본 개시의 반도체 장치의 일례를 나타낸 것이며, 구리 프레임 등의 리드 프레임(1)과 반도체 소자(2) 사이에, 접착제층(3)이 개재되어도 좋다. 또한, 반도체 소자(2) 상의 전극(4)과 리드 프레임(1)의 리드부( 5)가 본딩 와이어(6)에 의해 접속되어 있고, 또한, 이것들이 본 개시의 밀봉용 수지 조성물의 경화물(밀봉 수지)(7)에 의해 밀봉되어 있다.
본 실시형태의 반도체 장치는, 상술의 특정 형상을 갖는 밀봉용 수지 조성물에 의해 반도체 소자가 밀봉되어 있으므로, 성형시의 와이어 흐름 등의 발생이 저감된다. 또한, 성형성도 향상되어서 높은 신뢰성을 갖는 반도체 장치로 할 수 있다.
또한, 상술의 특정 형상을 갖는 밀봉용 수지 조성물을 사용하면, 반도체 장치의 반도체 소자 상의 밀봉재의 두께를 200㎛ 이하로 해도 좋고, 150㎛ 이하로 해도 좋고, 100㎛ 이하로 할 수 있다.
또한, 밀봉용 수지 조성물로서, 상술의 특정 형상을 갖는 것을 사용했을 경우에는, 밀봉용 수지 조성물을 하형의 캐비티에 공급할 때의 비산 또는, 감압 하에서 가열 용융한 수지가 비산하는, 소위 「수지 누설」이 저감되기 때문에 높은 신뢰성을 갖는 반도체 장치를 얻을 수 있다.
또, 본 개시의 반도체 장치에 있어서 밀봉되는 반도체 소자는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 IC, LSI, 다이오드, 사이리스터, 트랜지스터 등이 예시된다. 밀봉 후의 두께가 0.1㎜ 이상 1.5㎜ 이하인 와이어 흐름이 생기기 쉬운 반도체 장치의 경우에 본 발명은 유용하다.
실시예
이어서 실시예에 의해, 본 개시를 구체적으로 설명하지만, 본 개시는 이들 예에 의해 조금도 한정되는 것은 아니다. 또, 표 1 중, 공란은 배합 없음을 나타낸다.
(실시예 1∼7, 및 비교예 1∼4)
표 1에 기재된 종류 및 배합량의 각 성분을 상온(25℃)에서 믹서를 사용하여 혼합하고, 이어서, 열롤을 사용하여 80∼130℃에서 가열 혼련했다. 수지 온도 60∼110℃에 있어서, 롤을 사용해 압연, 냉각하고, 표 1에 나타내는 두께의 시트를 얻었다.
얻어진 시트를 스피이드 밀을 사용하여 분쇄하고, JIS 표준체(JIS Z8801-1:2006 규정) 3종류(개구 150㎛, 1㎜, 2㎜)를 사용하여 밀봉용 수지 조성물을 조제했다.
또한, 얻어진 밀봉용 수지 조성물을 사용하여 반도체 칩의 밀봉을 행했다. 즉, 50㎜×50㎜×0.54㎜의 FBGA(Fine pitch Ball Grid Array)를, 밀봉용 수지 조성물을 사용해서 금형 온도 175℃, 성형 압력 8.0㎫, 경화 시간 2분간의 조건에서 압축 성형한 후, 175℃, 4시간의 후경화를 행하여 반도체 장치를 제조했다.
〔분쇄 전의 시트의 두께(dave.), 최대 두께(dmax), 최소 두께(dmin)의 측정〕
마이크로미터를 이용하여 얻어진 시트의 두께를 50점 측정하고, 최대 두께(dmax), 최소 두께(dmin)를 구하고, 또한, 측정한 50점의 평균값을 시트의 두께(dave.)로 했다.
또한, 시트의 두께(dave.)에 대한 상기 시트의 최대 두께(dmax)와 최소 두께(dmin)의 차의 비율을 산출했다.
〔밀봉용 수지 조성물의 두께의 측정〕
광학 현미경(배율: 200배)을 사용하여 얻어진 밀봉용 수지 조성물의 두께를 50점 측정하고, 측정한 50점의 평균값을 밀봉용 수지 조성물의 두께로 했다.
또한, 실시예 1∼7, 및 비교예 1, 4에서 얻어진 밀봉용 수지 조성물 50개를 광학 현미경(배율: 200배)에 의해 관찰한 바, 모두 두께 방향으로 파단되어 있고, 상기 밀봉용 수지 조성물의 80질량% 이상이 평행한 한쌍의 평면을 갖고, 상기 한쌍의 평면간의 거리(두께)가 150∼1000㎛의 범위 내인 것을 확인했다.
밀봉용 수지 조성물의 조제에 사용한 표 1에 기재된 각 성분의 상세는 이하와 같다.
(A) 에폭시 수지
·에폭시 수지 1: NC-3000(니폰 카야쿠(주)제, 상품명; 에폭시 당량: 273, 연화점: 58℃)
·에폭시 수지 2: YX-4000H(미쓰비시 케미컬(주)제, 상품명; 에폭시 당량: 193, 연화점: 105℃)
(B) 페놀 수지 경화제
·페놀 수지 1: MEH-7800M(메이와 카세이(주)제, 상품명; 수산기 당량: 175)
·페놀 수지 2: BRG-557(쇼와덴코(주)제, 상품명; 수산기 당량: 104)
(C) 경화 촉진제
·이미다졸: 2P4MHZ(시코쿠 카세이(주)제, 상품명)
(D) 무기 충전재
·용융 실리카 1: MSR-8030((주)타츠모리제, 상품명; 평균 입경: 12㎛)
·용융 실리카 2: SC-4500SQ((주)아드마텍스제, 상품명; 평균 입경: 1㎛)
(기타 첨가제)
·실란커플링제: Z-6883(도레이 다우코닝(주)제, 상품명; γ-페닐아미노프로필트리메톡시실란)
·착색제: MA-600(미쓰비시 케미컬(주)제, 상품명; 카본블랙)
또한, 상기 각 실시예 및 각 비교예에서 얻어진 밀봉용 수지 조성물 및 반도체 장치(제품)에 대해서, 이하에 나타내는 방법으로 각종 특성을 평가했다. 그 결과를 표 1에 아울러 나타냈다.
<평가 항목>
(밀봉용 수지 조성물)
(1) 스파이럴 플로우
EMMI 규격에 준한 금형을 사용해서, 온도 175℃, 압력 9.8㎫로 트랜스퍼 성형하여 측정했다.
(2) 겔 타임
JIS C 2161(2010)의 7.5.1에 규정되는 겔화 시간 A법에 준해서, 약 1g의 밀봉용 수지 조성물을 175℃의 열반 상에 도포하고, 교반봉으로 뒤섞고, 겔 형상으로 되어 뒤섞을 수 없게 될 때까지의 시간을 측정했다.
(성형성)
(1) 간극률
TOWA(주)제, 압축 성형기 PMC1040-D를 사용하고, 66㎜×232㎜의 캐비티 내에 실시예 및 비교예의 플레이크 형상 또는 분말 입자 형상의 밀봉용 수지 조성물 3g (밀봉 후 소자 상의 수지 두께 100㎛ 상당)을 0.3g/s의 속도로 공급하고, 밀봉용 수지 조성물 표면을 상부로부터 캐비티 저면을 향해 디지털 카메라로 촬영해 영상화했다. 얻어진 화상을 이진화하고, 밀봉용 수지 조성물의 면적을 계측하여, 간극률을 하기 식 (1)에 의해 산출했다.
간극률(%)=(1-(수지 공급 면적/캐비티 면적))×100···식 (1)
여기에서, 간극률은 캐비티 내로 밀봉용 수지 조성물을 공급했을 때의, 상기 밀봉용 수지 조성물에 의해 피복되어 있지 않은 면적 비율을 나타내고, 캐비티 면적은 성형 금형의 저부의 유효 면적이며, 수지 공급 면적은 밀봉용 수지 조성물에 의해 피복되어 있는 면적을 나타낸다.
또, 실시예 1의 간극률을 산출했을 때의 이진화 화상을 도 2에, 비교예 3의 간극률을 산출했을 때의 이진화 화상을 도 3에 나타낸다.
(2) 충전성
TOWA(주)제, 압축 성형기 PMC1040-D를 사용하고, 66㎜×232㎜의 캐비티 내에 실시예 및 비교예의 플레이크 형상 또는 분말 입자 형상의 밀봉용 수지 조성물 3g (밀봉 후 소자 상의 수지 두께 100㎛ 상당)을 0.3g/s의 속도로 공급하고, 금형 온도 175℃, 성형 압력 5.0㎫, 경화 시간 2분간에서 압축 성형한 후, 얻어진 성형품의 미충전의 유무를 육안으로 확인했다. 미충전 부분이 없는 것을 「양호」, 미충전 부분이 있는 것을 「미충전」이라고 평가했다.
(3) 보이드
TOWA(주)제, 압축 성형기 PMC1040-D를 사용하여, 66㎜×232㎜의 캐비티 내에 실시예 및 비교예의 플레이크 형상 또는 분말 입자 형상의 밀봉용 수지 조성물 3g (밀봉 후 소자 상의 수지 두께 100㎛ 상당)을 0.3g/s의 속도로 공급하고, 금형 온도 175℃, 성형 압력 5.0㎫, 경화 시간 2분간에서 압축 성형해 성형품을 얻었다. 얻어진 성형품의 보이드를 초음파 탐상 장치(히타치 켄키 파인텍(주)제, FS300II)로 관찰하여, 하기의 기준에 의해 평가했다.
A: 보이드의 발생 없음
B: 보이드의 수가 5개 미만
C: 보이드의 수가 5개 이상
(4) 와이어 흐름률
50㎜×50㎜×0.54㎜의 FBGA를, 밀봉용 수지 조성물을 사용하여, 금형 온도 175℃, 성형 압력 8.0㎫, 경화 시간 2분간의 조건에서 압축 성형한 후, 얻어진 성형품(FBGA) 내부의 금 와이어(직경 18㎛, 길이 5㎜)를 X선 관찰 장치((주)시마즈 세이사쿠쇼제, SMX-1000)로 관찰하고, 최대 변형부의 와이어 흐름률(밀봉 전의 와이어의 위치와 밀봉 후의 와이어의 위치의 최대 거리의 와이어의 길이에 대한 비율(%))을 구했다.
(반도체 장치(제품))
(1) 내리플로우성(MSL 시험)
반도체 장치에 대하여, 85℃, 85% R에서 72시간 흡습 처리한 후, 260℃의 적외선 리플로우 노 중에서 90초간 가열하는 시험(MSL 시험: Level 3)을 행하여, 불량(박리 및 크랙)의 발생률을 조사했다(시료수=20).
(2) 내습 신뢰성(프레셔 쿠커 시험: PCT)
반도체 장치를, 프레셔 쿠커 내에서, 127℃, 0.25㎫의 조건 하, 72시간 급수시킨 후, 260℃, 90초간의 베이퍼 리플로우를 행하고, 불량(오픈 불량)의 발생률을 조사했다(시료수=20).
(3) 고온 방치 신뢰성(고도 가속 수명 시험: HAST)
반도체 장치를, 180℃의 항온조 중에 1000시간 방치하고, 불량(오픈 불량)의 발생률을 조사했다(시료수=20).
Figure pct00001
표 1로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 본 실시예의 밀봉용 수지 조성물은, 성형시의 충전성이 양호하고 와이어 흐름이 매우 낮았다. 실시예와 비교예에 있어서 스파이럴 플로우의 값에 차가 없지만, 실시예는 비교예보다 간극률이 낮은 것을 알 수 있다. 또, 도 2에 실시예 1의 간극률을 산출했을 때의 이진화 화상을, 도 3에 비교예 3의 간극률을 산출했을 때의 이진화 화상을 나타낸다. 도 2 및 도 3에 있어서 백색 부분은 캐비티 내에서 밀봉용 수지 조성물에 의해 피복되어 있지 않은 부분을 나타내고, 흑색 부분은 캐비티 내에서 밀봉용 수지 조성물에 의해 피복되어 있는 부분을 나타낸다. 도 2 및 도 3으로부터 실시예 1은 비교예 3보다 캐비티 내에서 밀봉용 수지 조성물이 균일하게 충전되어 있어 간극률이 낮은 것을 알 수 있다.
본 발명의 밀봉용 수지 조성물은, 플레이크 형상 때문에 금형 내에 얇고 또한 균일하게 공급할 수 있기 때문에, 압축 성형시의 수지유동이 적어지고, 양호한 충전성과 낮은 와이어 흐름율을 얻을 수 있는 것이다.
또한, 상기 밀봉용 수지 조성물을 사용하여 제조된 반도체 장치는, MSL 시험, 프레셔 쿠커 시험, 고도 가속 수명 시험 중 어느 시험에 있어서도 양호한 결과가 얻어지고 있고, 수지 밀봉형 반도체 장치로서 높은 신뢰성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 밀봉용 수지 조성물은, 플레이크 형상 때문에 금형 내에 얇고 또한 균일하게 공급할 수 있으므로, 성형성이 우수함과 아울러 성형시의 와이어 흐름도 저감된다. 따라서, 밀봉 수지 두께가 얇고, 또한 길며 또한 가는 와이어에 의해 접속된 반도체 소자의 밀봉 재료로서 유용하고, 신뢰성이 높은 수지 밀봉형반도체 장치를 제조할 수 있다.
1 : 리드 프레임
2 : 반도체 소자
3 : 접착제층
4 : 전극
5 : 리드부
6 : 본딩 와이어
7 : 밀봉용 수지 조성물의 경화물(밀봉 수지)

Claims (5)

  1. (A) 에폭시 수지, (B) 페놀 수지 경화제, (C) 경화 촉진제, 및 (D) 무기 충전재를 함유하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물로서,
    상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물의 80질량% 이상이 평행한 한쌍의 평면을 갖고, 상기 한쌍의 평면간의 거리가 150∼1000㎛인 평행면 함유 수지 조성물이며,
    상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 중에 포함되는, JIS 표준체를 사용한 분급에 의해, 공칭 개구 150㎛의 체를 통과하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이 5질량% 이하, 및 공칭 개구 2㎜의 체를 통과하지 않는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이 5질량% 이하인 것을 특징으로 하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물 중에 포함되는, JIS 표준체를 사용한 분급에 의해, 공칭 개구 150㎛를 초과하고 1㎜ 이하의 체를 통과하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물이 20질량% 이상인 것을 특징으로 하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    하기 식 (1)로 나타내어지는 간극률이 60% 이하인 것을 특징으로 하는 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물.
    간극률(%)={1-(수지 공급 면적/캐비티 면적)}×100···식 (1)
    (여기에서, 간극률은 캐비티 내에 밀봉용 수지 조성물을 공급했을 때의, 상기 밀봉용 수지 조성물에 의해 피복되어 있지 않은 면적 비율을 나타내고, 캐비티 면적은 성형 금형의 저부의 유효 면적이며, 수지 공급 면적은 밀봉용 수지 조성물에 의해 피복되어 있는 면적을 나타낸다.)
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 플레이크 형상 밀봉용 수지 조성물을 사용해서 압축 성형에 의해 반도체 소자를 밀봉하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반도체 장치의 반도체 소자 상의 밀봉재의 두께가 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1060161A (ja) * 1996-03-05 1998-03-03 Advanced Ceramics Corp 改良窒化ホウ素組成物及びポリマーベースの高熱伝導率成形コンパウンド
JP2000232188A (ja) 1999-02-12 2000-08-22 Nitto Denko Corp 粉粒状半導体封止材料およびそれを用いた半導体装置
JP2000290378A (ja) * 1999-04-13 2000-10-17 Hitachi Chem Co Ltd 顆粒状エポキシ樹脂封止材の製造方法
JP2003155328A (ja) * 2001-11-22 2003-05-27 Sumitomo Bakelite Co Ltd タブレット及び半導体装置
JP2005048173A (ja) * 2003-07-17 2005-02-24 Nitto Denko Corp 半導体封止用タブレットの製法およびそれにより得られた半導体封止用タブレットならびにそれを用いた半導体装置
JP2008279599A (ja) 2007-05-08 2008-11-20 Towa Corp 電子部品の圧縮成形方法及び装置
JP2008303366A (ja) 2007-06-11 2008-12-18 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物、その製造方法及びそれを用いた半導体装置
JP2011153173A (ja) 2010-01-26 2011-08-11 Panasonic Electric Works Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び半導体装置
JP2015185759A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 京セラケミカル株式会社 封止用樹脂組成物とその製造方法、および樹脂封止型半導体装置
WO2016030985A1 (ja) * 2014-08-27 2016-03-03 積水化学工業株式会社 光半導体装置用白色硬化性組成物、光半導体装置用白色タブレット、光半導体装置用成形体及び光半導体装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100417668B1 (ko) * 1998-08-21 2004-02-11 히다찌 가세이 고오교 가부시끼가이샤 접착제 조성물 및 이를 이용한 보호막 및 반도체 장치
JP4232443B2 (ja) * 2002-11-27 2009-03-04 住友ベークライト株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2006216899A (ja) * 2005-02-07 2006-08-17 Kyocera Chemical Corp コンプレッション成形用成形材料及び樹脂封止型半導体装置
JP2011148959A (ja) * 2010-01-25 2011-08-04 Kyocera Chemical Corp 半導体封止用樹脂シートおよび樹脂封止型半導体装置
JP5663250B2 (ja) * 2010-09-17 2015-02-04 京セラケミカル株式会社 半導体封止用樹脂組成物および樹脂封止型半導体装置
JP6351927B2 (ja) * 2012-12-27 2018-07-04 京セラ株式会社 封止用樹脂組成物及び半導体装置の製造方法
JP6389382B2 (ja) * 2014-06-26 2018-09-12 京セラ株式会社 半導体封止用樹脂シート及び樹脂封止型半導体装置
JP6880567B2 (ja) * 2016-04-26 2021-06-02 住友ベークライト株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造方法
JP6891639B2 (ja) * 2016-07-14 2021-06-18 住友ベークライト株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法、半導体封止用エポキシ樹脂組成物および樹脂セット
JP2018203839A (ja) * 2017-05-31 2018-12-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 封止用エポキシ樹脂組成物、封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法及び半導体装置の製造方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1060161A (ja) * 1996-03-05 1998-03-03 Advanced Ceramics Corp 改良窒化ホウ素組成物及びポリマーベースの高熱伝導率成形コンパウンド
JP2000232188A (ja) 1999-02-12 2000-08-22 Nitto Denko Corp 粉粒状半導体封止材料およびそれを用いた半導体装置
JP2000290378A (ja) * 1999-04-13 2000-10-17 Hitachi Chem Co Ltd 顆粒状エポキシ樹脂封止材の製造方法
JP2003155328A (ja) * 2001-11-22 2003-05-27 Sumitomo Bakelite Co Ltd タブレット及び半導体装置
JP2005048173A (ja) * 2003-07-17 2005-02-24 Nitto Denko Corp 半導体封止用タブレットの製法およびそれにより得られた半導体封止用タブレットならびにそれを用いた半導体装置
JP2008279599A (ja) 2007-05-08 2008-11-20 Towa Corp 電子部品の圧縮成形方法及び装置
JP2008303366A (ja) 2007-06-11 2008-12-18 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物、その製造方法及びそれを用いた半導体装置
JP2011153173A (ja) 2010-01-26 2011-08-11 Panasonic Electric Works Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び半導体装置
JP2015185759A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 京セラケミカル株式会社 封止用樹脂組成物とその製造方法、および樹脂封止型半導体装置
WO2016030985A1 (ja) * 2014-08-27 2016-03-03 積水化学工業株式会社 光半導体装置用白色硬化性組成物、光半導体装置用白色タブレット、光半導体装置用成形体及び光半導体装置

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