JP2003155393A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物及び半導体装置Info
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Abstract
半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供すること。 【解決手段】 (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール
樹脂、(C)硬化促進剤、(D)無機充填材、及び
(E)一般式(1)から選ばれるシリコーンオイルを必
須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹
脂組成物。 【化1】
Description
成形性、耐半田性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組
成物、及びこれを用いた半導体装置に関するものであ
る。
回路等の電子部品は、主にエポキシ樹脂組成物で封止さ
れている。これらのエポキシ樹脂組成物には、低圧トラ
ンスファ―成形における良好な流動性と成形性、生産性
向上のための速硬化性、これらを用いて得られた半導体
装置には高い耐半田性が要求されている。
を向上させるためには、エポキシ樹脂組成物の粘度を低
減させ流動性を高めることが必要である。又耐半田性を
向上させるには、封止材料であるエポキシ樹脂組成物の
硬化物には低吸水化及び高温時の高強度化が必須であ
る。成形性と耐半田性の改善が同時に求められており、
耐半田性向上のため低吸水化及び高強度化に、無機充填
剤量を増量した場合(例えば、特開平10-204261号公
報、特開平10-25335号公報)、エポキシ樹脂組成物の粘
度が上昇し、成形性、特に充填性の大幅な低下がおこ
り、耐半田性と成形性の両立が困難となる。更に耐半田
性向上のために、縮合多環芳香族系樹脂やナフトール型
樹脂を使用する場合(例えば、特開平10-226746号公
報、特開平9-291128号公報)もあるが、成形時の流動性
の低下や硬化性の低下という問題が発生し、成形性に問
題が生じる。このため、成形性と耐半田性の両立が強く
求められている。
形性、耐半田性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成
物、及びこれを用いた半導体装置を提供するものであ
る。
エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進
剤、(D)無機充填材、及び(E)一般式(1)から選
ばれるシリコーンオイルを必須成分とすることを特徴と
する半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、[3]無機充
填材が、一般式(1)から選ばれるシリコーンオイルと
カップリング剤とを混合させたもので予め表面処理され
る第[2]項記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
[4]第[1]項〜第[3]項のいずれかに記載の半導
体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止
してなることを特徴とする半導体装置、である。
ては、1分子内にエポキシ基を2個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造は特に限定するものではないが、例えば、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、
スチルベン型エポキシ樹脂、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脂、ト
リフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリ
フェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エ
ポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エ
ポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂(フ
ェニレン骨格、ジフェニレン骨格等を有する)等が挙げ
られ、これらは単独でも混合して用いても差し支えな
い。これらの中では、クレゾールノボラック型エポキシ
樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエ
ン変性フェノールノボラック型エポキシ等が特に望まし
い。
1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、例えば、フェノ
ールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシ
クロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フ
ェノール樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、フェノー
ルアラルキル樹脂(フェニレン骨格、ジフェニレン骨格
等を有する)等が挙げられ、これらは単独でも混合して
用いても差し支えない。これらの内では、特にフェノー
ルノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノー
ル樹脂、フェノールアラルキル樹脂、テルペン変性フェ
ノール樹脂等が好ましい。
しては、全エポキシ樹脂のエポキシ基数と全フェノール
樹脂のフェノール性水酸基数の比が0.8〜1.3であ
ることが好ましく、この範囲を外れると、エポキシ樹脂
組成物の硬化性の低下、或いは硬化物のガラス転移温度
の低下、耐湿信頼性の低下等が生じる可能性がある。
キシ基とフェノール性水酸基との硬化反応を促進させる
ものであればよく、一般に封止材料に使用するものを使
用することができる。例えば、1,8−ジアザビシクロ
(5,4,0)ウンデセン−7、トリフェニルホスフィ
ン、2−メチルイミダゾール、テトラフェニルホスホニ
ウム・テトラフェニルボレート、ベンゾキノンをアダク
トしたトリフェニルホスフィン等が挙げられ、これらは
単独でも混合して用いても差し支えない。
に半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているも
のを用いることができる。例えば、溶融シリカ、結晶シ
リカ、タルク、アルミナ、窒化珪素等が挙げられ、最も
好適に使用されるものとしては、球状の溶融シリカであ
る。これらの無機充填剤は、単独でも混合して用いても
差し支えない。またこれらがカップリング剤により表面
処理されていてもかまわない。
選ばれるシリコーンオイルは、Siの重合度が最大7の
ものであり、従来から使用されているシリコーンオイル
より極端に分子量が小さく、そのことが高分子界面活性
剤として効果的に作用する。すなわち分子量が小さいた
め粘度も低く、固体の表面に容易に展開するのである。
これらのシリコーンオイルが無機充填材の表面に付着す
ることにより、無機充填材の粒子間の摩擦を小さくし、
また無機充填材と樹脂との混ざりを良くし、さらに他の
液剤の分散性を向上させることにより半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物の粘度を低減させ、良好な流動性を発現
させるものであり、分散性が上がることから耐半田クラ
ック試験でのクラックの発生起点となりえる凝集物が少
なくなり、結果耐半田クラック性も向上する。また、特
にカップリング剤を無機充填材に表面処理する場合、表
面に均一に処理する必要があるが、カップリング剤のみ
を混合しても均一に処理することは難しかった。しかし
ながら、これらのシリコーンオイルを併用すると均一に
処理することが可能となり、その結果さらに流動性、硬
化性、強度が大きく向上した半導体封止用エポキシ樹脂
組成物が得られる。
シリコーンオイルは、1種類を単独で使用しても2種類
以上を併用してもよい。また、一般式(1)から選ばれ
るシリコーンオイルの配合量は、特に限定されないが、
全エポキシ樹脂組成物中0.01〜5重量%が望まし
く、より好ましくは0.05〜3重量%である。下限値
を下回ると十分な流動性が得られない可能性があり、上
限値を超えると、硬化性、耐半田性が低下する可能性が
ある。
樹脂、フェノール硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、一
般式(1)から選ばれるシリコーンオイルを必須成分と
するが、必要に応じてカップリング剤を添加しても良
い。本発明において使用するカップリング剤は、一般に
使用されているカップリング剤をさす。例えばシランカ
ップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミニウ
ムカップリング剤等が挙げられるが、最も好適に使用さ
れるものとしてはシランカップリング剤である。カップ
リング剤の配合量は、特に限定されないが、全エポキシ
樹脂組成物中0.01〜5重量%が望ましく、より好ま
しくは0.05〜3重量%である。下限値を下回ると十
分な流動性や強度が得られない可能性があり、上限値を
超えると、吸水率が増加する可能性がある。
(1)から選ばれるシリコーンオイルとカップリング剤
とを混合させたもので予め表面処理しても良い。この場
合の一般式(1)から選ばれるシリコーンオイルとカッ
プリング剤の配合量は、特に限定されないが、カップリ
ング剤100重量部に対して0.01重量部以上あれば
充分である。下限値を下回ると十分な分散性が得られな
い可能性がある。
シリコーンオイルとカップリング剤とを混合したものを
無機充填材の表面処理に使用する場合の方法としては、
特に限定されないが、例えばシリコーンオイルとカップ
リング剤の混合溶液を無機充填剤と攪拌混合し、混合機
から取り出して常温にて1日以上放置する方法が有効で
ある。反応をより進めるために攪拌混合する時に混合機
内の温度を50〜150℃に加熱するか、あるいは常温
で攪拌混合し混合機から取り出した後に50〜150℃
加熱する方法も有効である。シリコーンオイルとカップ
リング剤の混合溶液を無機充填剤と攪拌混合する混合機
としては、特に限定しないが、例えばボールミル、ヘン
シェルミキサー、Vブレンダーやダブルコーンブレンダ
ー等のブレンダー類、コンクリートミキサーやリボンブ
レンダー等が使用できる。
樹脂、フェノール硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、一
般式(1)から選ばれるシリコーンオイルを必須成分と
し、必要に応じてカップリング剤を添加するが、更にこ
れ以外に、カーボンブラック等の着色剤、天然ワック
ス、合成ワックス等の離型剤、ゴム等の低応力添加剤、
臭素化エポキシ樹脂や三酸化アンチモン、赤燐、水酸化
アルミニウム等の難燃剤等、種々の添加剤を適宜配合し
ても差し支えない。
サー等を用いて原料を充分に均一に混合した後、更に熱
ロール又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して得
られる。本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半導体
素子等の各種の電子部品を封止し、半導体装置を製造す
るには、トランスファーモールド、コンプレッションモ
ールド、インジェクションモールド等の従来からの成形
方法で硬化成形すればよい。
れらに限定されるものではない。配合割合は重量部とす
る。なお、実施例、及び比較例で用いたシリコーンオイ
ル、及び表面処理溶融球状シリカの内容について、以下
に示す。 シリコーンオイル1:式(2)で示されるシリコーンオ
イル
イル
イル
イル
状シリカ100重量部に対し、γ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシランカップリング剤0.5重量部とシ
リコーンオイル1、0.0005重量部を混合した溶液
を添加、攪拌混合し、混合機から取り出して3日常温放
置した表面処理したシリカ 表面処理溶融球状シリカ2:平均粒径27μmの溶融球
状シリカ100重量部に対し、γ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシランカップリング剤0.5重量部を添
加、攪拌混合し、混合機から取り出して3日常温放置し
た表面処理したシリカ
冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。得られたエ
ポキシ樹脂組成物を、以下の方法で評価した。結果を表
1に示す。
ラルフロー測定用金型を用いて、金型温度175℃、圧
力6.9MPa、硬化時間120秒で測定した。単位は
cm。 硬化性:(株)オリエンテック・製、JSRキュラスト
メーターIVPSを用いて、ダイスの直径35mm、振
幅角1°、成形温度175℃、成形開始90秒後のトル
ク値を測定した。数値が小さい程硬化が遅い。単位はN
・m。 熱時曲げ強度・熱時曲げ弾性率:260℃での曲げ強度
・曲げ弾性率をJISK 6911に準じて測定した。
単位はともにN/mm2。 耐半田性:低圧トランスファー成形機を用いて成形温度
175℃、圧力8.3MPa、硬化時間120秒で80
pQFP(チップサイズ6.0mm×6.0mm)を成
形し、アフターベークとして175℃、8時間処理した
後、85℃、相対湿度85%で120時間の吸湿処理を
行った後、260℃のIRリフロー処理を行った。パッ
ケージ内部の剥離やクラックを超音波探傷機で確認し
た。10個のパッケージ中の不良パッケージ数を示す。
組成物を得て、実施例1と同様にして評価した。結果を
表1に示す。
性、耐半田性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成
物、及び半導体装置を得ることができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール
樹脂、(C)硬化促進剤、(D)無機充填材、及び
(E)一般式(1)から選ばれるシリコーンオイルを必
須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹
脂組成物。 【化1】 - 【請求項2】 カップリング剤が成分として含まれる請
求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項3】 (D)無機充填材が、一般式(1)から
選ばれるシリコーンオイルとカップリング剤とを混合さ
せたもので予め表面処理される請求項2記載の半導体封
止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を
封止してなることを特徴とする半導体装置。
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