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JP2000186214A - 封止用樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

封止用樹脂組成物および半導体装置

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Publication number
JP2000186214A
JP2000186214A JP10365892A JP36589298A JP2000186214A JP 2000186214 A JP2000186214 A JP 2000186214A JP 10365892 A JP10365892 A JP 10365892A JP 36589298 A JP36589298 A JP 36589298A JP 2000186214 A JP2000186214 A JP 2000186214A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
particle diameter
resin composition
filler
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10365892A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiko Ito
昌彦 伊藤
Yukio Yada
諭希雄 矢田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Chemical Corp filed Critical Toshiba Chemical Corp
Priority to JP10365892A priority Critical patent/JP2000186214A/ja
Publication of JP2000186214A publication Critical patent/JP2000186214A/ja
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充填性や作業性がよく、成形加工工程での装
置の摩耗も少なく、トランスファー成形に適した熱硬化
性の封止用樹脂組成物とそれによる半導体装置とを提供
する。 【解決手段】 (A)最大粒子径が300μm以下で平
均粒子径が5μm以上70μm以下である無機質充填
剤、(B)最大粒子径が10μm以下で平均粒子径が
0.05μm以上5μm以下である炭酸カルシム充填剤
および(C)熱硬化性樹脂を必須成分とし、樹脂組成物
全体に対して(A)の無機質充填剤を30〜90重量
%、(B)の炭酸カルシム充填剤を5〜50重量%、
(C)熱硬化性樹脂を5〜50重量%それぞれ含有して
なることを特徴とする封止用樹脂組成物であり、またこ
の封止用樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが
樹脂封止されてなる半導体装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体等の電子部
品の封止をする封止用樹脂組成物およびそれによって樹
脂封止した半導体装置に関する。更に詳しくは、該樹脂
組成物と半導体装置の樹脂パッケージは、無機質充填剤
とそれより粒径が小さい炭酸カルシム充填剤と熱硬化性
樹脂を主成分し、流動性に優れ、成形加工工程での装置
の磨耗が少ないという利点がある。
【0002】
【従来の技術】半導体等の電子部品は、それを外部環境
から保護するためにセラミックパッケージや樹脂パッケ
ージで封止されているが、この封止材料については、コ
スト、生産性等の面から無機質充填剤を含有させた熱硬
化性樹脂組成物によるものが普及している。
【0003】従来、この封止用の樹脂組成物は、エポキ
シ樹脂などの熱硬化性樹脂とシリカ等の無機質充填剤と
から構成されており、トランスファー成形法などによっ
て電子部品の封止がされているが、これらの樹脂組成物
は、熱膨張係数が小さくて内部応力が少なく、良熱伝導
性、低透湿性で、機械的特性などに優れ、しかも低コス
トであるものが望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、充填剤
として、シリカ、アルミナ、窒化ケイ素粉末などを用い
た樹脂組成物は、樹脂パッケージとしたときの熱伝導性
に優れている反面、成形加工工程での装置の磨耗が大き
く、また、充填剤粒子が半導体素子表面を傷つけ、その
ことがソフトエラーを引き起こす原因となるとの報告も
出されている。
【0005】本発明は、前述のような欠点を解消し、充
填性や作業性がよく、成形加工工程での装置の摩耗も少
なく、かつトランスファー成形に適した熱硬化性の封止
用樹脂組成物とそれにより樹脂封止した半導体装置とを
提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、無機質充填剤
とその粒径より小なる粒径の炭酸カルシウム充填剤とい
う、粒径の異なる組合せが充填剤としてより優れた特性
をもつことを知り、後述する組成の熱硬化性の封止用樹
脂組成物と半導体装置が、上記の目的を達成できること
を見いだし、本発明を完成したものである。
【0007】即ち、本発明の封止用樹脂組成物は、
(A)最大粒子径が300μm以下で平均粒子径が5μ
m以上70μm以下である無機質充填剤、(B)最大粒
子径が10μm以下で平均粒子径が0.05μm以上5
μm以下である炭酸カルシム充填剤および(C)熱硬化
性樹脂を必須成分とし、樹脂組成物全体に対して、
(A)の無機質充填剤を30〜90重量%、(B)の炭
酸カルシム充填剤を5〜50重量%、(C)熱硬化性樹
脂を5〜50重量%、それぞれ含有してなることを特徴
とする。
【0008】また、本発明の半導体装置は、(A)最大
粒子径が300μm以下で平均粒子径が5μm以上70
μm以下であって、結晶性シリカ、窒化ケイ素、アルミ
ナおよび窒化アルミの群から選ばれた1種または2種以
上の無機質充填剤、(B)最大粒子径が10μm以下で
平均粒子径が0.05μm以上5μm以下である炭酸カ
ルシム充填剤および(C)エポキシ樹脂を必須成分と
し、樹脂組成物全体に対して、(A)の無機質充填剤を
30〜90重量%、(B)の炭酸カルシム充填剤を5〜
50重量%、(C)エポキシ樹脂を5〜50重量%、そ
れぞれ含有する封止用樹脂組成物の硬化物によって、半
導体チップが樹脂封止されてなることを特徴とする。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】本発明の封止用樹脂組成物は、(C)熱硬
化性樹脂に粒径の異なる(A)無機質充填剤と(B)炭
酸カルシウム充填剤を配合したものである。(A)の無
機質充填剤の粒径としては、最大粒子径が300μm以
下で平均粒子径が5μm以上70μm以下のものであ
り、(B)の炭酸カルシウム充填剤の粒径としては、最
大粒子径が10μm以下で平均粒子径が0.05μm以
上5μm以下のものである。ここでいう最大粒子径と平
均粒子径における粒子径とは、粒子を等重量の球状粒子
とみなした場合の粒子径である。
【0011】(A)の無機質充填剤の材質としては、従
来から封止用樹脂組成物に使用された無機質充填剤であ
って、例えば、結晶性シリカ、溶融シリカ、窒化ケイ
素、アルミナ、水和アルミナ、窒化アルミニウム、酸化
チタン、酸化アンチモン、球状ガラス粉末などが挙げら
れるが、結晶性シリカ、窒化ケイ素、アルミナおよび窒
化アルミニウムの群から選ばれたもの又はそれらの混合
物であるものが好ましい。
【0012】次に、(A)無機質充填剤と、(B)炭酸
カルシウム充填剤の存在量であるが、全体の樹脂組成物
に対して(A)無機質充填剤は30〜90重量%、
(B)炭酸カルシウム充填剤は5〜50重量%である。
そのような存在量であれば、成形材料としての充填性を
高めて熱伝導性をも高くすることができる。
【0013】本発明の封止用樹脂組成物は、上述した粒
径の異なる(A)および(B)2種の充填剤を熱硬化性
樹脂に配合したものである。
【0014】本発明で用いる(C)熱硬化性樹脂として
は、例えば、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹
脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン
樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ア
クリル樹脂、ビニルウレタン樹脂、シリコーン樹脂、α
−オレフィン無水マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リイミド樹脂等が挙げられ、こられは単独又は2種以上
混合して使用することができる。なかでもエポキシ樹脂
が工業的に有利に用いることができる。本発明でいう
(C)熱硬化性樹脂には、それぞれの樹脂の硬化剤及び
硬化触媒が含まれ、硬化剤及び硬化触媒を含めた熱硬化
性樹脂の配合量は、樹脂組成物全体の5〜50重量%が
適当である。
【0015】本発明の封止用樹脂組成物は、上述した粒
径の異なる(A)無機質充填剤および(B)の炭酸カル
シウム充填剤と、(C)熱硬化性樹脂とを主成分とする
が、本発明の目的に反しない限り、また必要に応じて、
粘度調整用の溶剤、カップリング剤、その他の添加剤を
配合することができる。その溶剤としては、ジオキサ
ン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、ソルベントナフ
サ、工業用ガソリン、酢酸セロソルブ、ブチルセロソル
ブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピ
ロリドン等が挙げられ、これらは単独又は2種以上混合
して使用することができる。
【0016】本発明の封止用樹脂組成物を成形材料とし
て調製する場合の一般的方法は、前述した(A)無機質
充填剤、(B)炭酸カルシウム充填剤およびエポキシ樹
脂とその硬化剤などの(C)熱硬化性樹脂、それに溶
剤、カップリング剤、その他の添加剤を配合し、ニー
ダ、ロールミル、ミキサーなどを用いて常法により加熱
混練を行い、次いで適当な大きさに粉砕して成形材料と
することができる。
【0017】また、本発明の半導体装置は、上述の成形
材料を用いて半導体チップを封止することにより容易に
製造することができる。封止を行う半導体チップとして
は、例えば集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、
サイリスタ、ダイオード等で特に限定されるものではな
い。封止の最も一般的な方法としては、低圧トランスフ
ァー成形法があるが、射出成形、圧縮成形、注形等によ
る封止も可能である。成形材料で封止後加熱して硬化さ
せ、最終的にはこの硬化物によって封止された半導体装
置が得られる。加熱による硬化は、150℃以上に加熱
して硬化させることが望ましい。
【0018】
【作用】本発明において粒径の異なる無機質充填剤、炭
酸カルシウム充填剤と、熱硬化性樹脂とを特定量配合す
ることによって、本発明の封止用樹脂組成物が得られ
る。この樹脂組成物を使用することにより、充填性や作
業性がよく、成形加工工程での装置の摩耗も少なくな
り、かつトランスファー成形等をすることにより内部応
力の小さい半導体装置を得ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例によって具
体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限
定されるものではない。
【0020】実施例1〜2 最大粒子径が300μm以下で平均粒子径が35μmで
ある結晶性シリカ充填剤と、最大粒子径が10μm以下
で平均粒子径が2μmである炭酸カルシウム充填剤と、
エポキシ樹脂を、表1に示す割合で配合し、ロールミル
にて混練後冷却、粉砕し、実施例1〜2のエポキシ樹脂
組成物を得た。
【0021】実施例3〜4 最大粒子径が150μm以下で平均粒子径が25μmで
あるアルミナ充填剤と、最大粒子径が10μm以下で平
均粒子径が2μmである炭酸カルシウム充填剤と、エポ
キシ樹脂を、表1に示す割合で配合し、ロールミルにて
混練後冷却、粉砕し、実施例3〜4のエポキシ樹脂組成
物を得た。
【0022】実施例5〜6 最大粒子径が150μm以下で平均粒子径が30μmで
ある窒化ケイ素充填剤と、最大粒子径が10μm以下で
平均粒子径が2μmである炭酸カルシウム充填剤と、エ
ポキシ樹脂を、表1に示す割合で配合し、ロールミルに
て混練後冷却、粉砕し、実施例5〜6のエポキシ樹脂組
成物を得た。
【0023】比較例1〜4 同様に、結晶性シリカ充填剤、アルミナ充填剤、窒化ケ
イ素充填剤および炭酸カルシウム充填剤と、エポキシ樹
脂を、表2に示す割合で配合し、ロールミルにて混練後
冷却、粉砕し、比較例1〜4のエポキシ樹脂組成物を得
た。
【0024】前記実施例1〜6および比較例1〜4で作
成したエポキシ樹脂組成物の流動性をみるため、高化式
フロー粘度およびスパイラルフロー、磨耗性等を測定し
てその結果を表1〜2にそれぞれ示した。
【0025】この結果から、無機質充填剤と炭酸カルシ
ウム充填剤を併用した実施例1〜6の樹脂組成物は、併
用しない比較例1〜4の樹脂組成物に比較して流動性に
優れ、成形性および作業性に優れていた。また、同系統
のフィラーを使用したサンプルを比較すると、実施例1
〜6の樹脂組成物が比較例1〜4の樹脂組成物より磨耗
が少なかった。上述のように、本発明の効果が確認され
た。
【0026】
【表1】(単位) *1:クレゾールノボラックエポキシ樹脂−ノボラック
フェノール樹脂等量配合、有機燐系触媒を含有したも
の。 *2:島津フローテスターCFT−500型を用い、1
75℃、荷重10kgの条件で測定した。 *3:175℃×2分の硬化条件で、EMMI規格1一
66に準じ測定した。 *4:175℃×5分硬化の試料につき、迅速熱伝導率
計QTM−MD2型により測定した。 *5:島津フローテスターCFT−500型のアルミニ
ウム製ダイ(穴径φ1.00mm)を用いて、175
℃、荷重50kgの条件でタブレット10個の流出を行
い、10ショット後に摩耗増大した穴径を測定した。
【0027】
【表2】(単位) *1:クレゾールノボラックエポキシ樹脂−ノボラック
フェノール樹脂等量配合、有機燐系触媒を含有したも
の。 *2:島津フローテスターCFT−500型を用い、1
75℃、荷重10kgの条件で測定した。 *3:175℃×2分の硬化条件で、EMMI規格1一
66に準じ測定した。 *4:175℃×5分硬化の試料につき、迅速熱伝導率
計QTM−MD2型により測定した。 *5:島津フローテスターCFT−500型のアルミニ
ウム製ダイ(穴径φ1.00mm)を用いて、175
℃、荷重50kgの条件でタブレット10個の流出を行
い、10ショット後に摩耗増大した穴径を測定した。
【0028】
【発明の効果】本発明の粒径の異なる無機質充填剤と炭
酸カルシウム充填剤を含有する封止用樹脂組成物を、半
導体等の電子部品の封止に用いることにより、トランス
ファー成形加工工程における流動性、摩耗性が改善され
るうえ、作業性、特性の両面で改善をはかることができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 3/34 C08K 3/34 3/36 3/36 C08L 63/00 C08L 63/00 C H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 Fターム(参考) 4J002 AA021 CC031 CC161 CC181 CD001 CK021 CL001 CM041 CP031 DE126 DE136 DE146 DE237 DF016 DJ006 DJ016 DL006 FA086 FA087 FD016 FD017 GQ05 4M109 AA01 BA01 CA21 EB09 EB12 EB13 EC20

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)最大粒子径が300μm以下で平
    均粒子径が5μm以上70μm以下である無機質充填
    剤、(B)最大粒子径が10μm以下で平均粒子径が
    0.05μm以上5μm以下である炭酸カルシム充填剤
    および(C)熱硬化性樹脂を必須成分とし、樹脂組成物
    全体に対して、(A)の無機質充填剤を30〜90重量
    %、(B)の炭酸カルシム充填剤を5〜50重量%、
    (C)熱硬化性樹脂を5〜50重量%、それぞれ含有し
    てなることを特徴とする封止用樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 (A)の無機質充填剤が、結晶性シリ
    カ、窒化ケイ素、アルミナおよび窒化アルミニウムの群
    から選ばれた1種または2種以上のものである請求項1
    記載の封止用樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 (A)最大粒子径が300μm以下で平
    均粒子径が5μm以上70μm以下であって、結晶性シ
    リカ、窒化ケイ素、アルミナおよび窒化アルミニウムの
    群から選ばれた1種または2種以上の無機質充填剤、
    (B)最大粒子径が10μm以下で平均粒子径が0.0
    5μm以上5μm以下である炭酸カルシム充填剤および
    (C)エポキシ樹脂を必須成分とし、樹脂組成物全体に
    対して、(A)の無機質充填剤を30〜90重量%、
    (B)の炭酸カルシム充填剤を5〜50重量%、(C)
    エポキシ樹脂を5〜50重量%、それぞれ含有する封止
    用樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが樹脂封
    止されてなることを特徴とする半導体装置。
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