JP2002080694A - 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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- JP2002080694A JP2002080694A JP2000268493A JP2000268493A JP2002080694A JP 2002080694 A JP2002080694 A JP 2002080694A JP 2000268493 A JP2000268493 A JP 2000268493A JP 2000268493 A JP2000268493 A JP 2000268493A JP 2002080694 A JP2002080694 A JP 2002080694A
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- epoxy resin
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 樹脂成分の含有量を低減し、かつ熱膨張係数
を最適化し、耐半田クラック性と耐温度サイクル性とを
両立させた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）硬化剤、
（Ｃ）全エポキシ樹脂組成物中に７５ｖｏｌ％以上の無
機充填材、及び（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とするエポ
キシ樹脂組成物において、常温での熱膨張係数が１．０
〜１．８×１０−５／℃であることを特徴とする半導体
封止用エポキシ樹脂組成物。
を最適化し、耐半田クラック性と耐温度サイクル性とを
両立させた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）硬化剤、
（Ｃ）全エポキシ樹脂組成物中に７５ｖｏｌ％以上の無
機充填材、及び（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とするエポ
キシ樹脂組成物において、常温での熱膨張係数が１．０
〜１．８×１０−５／℃であることを特徴とする半導体
封止用エポキシ樹脂組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐半田クラック性
に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び半導体
装置に関するものである。
に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び半導体
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりダイオード、トランジスタ、Ｉ
Ｃ、ＬＳＩ等の半導体素子を、外的刺激（機械的・熱的
衝撃、化学的作用等）から保護するためには、生産性や
コストの点を考慮してエポキシ樹脂組成物で封入成形す
るのが一般的になっている。一方、近年の半導体素子の
集積度向上とそれに伴う寸法の増大と相反して、最近の
電子機器の小型化による半導体装置の寸法の小型化・薄
型化が求められ、且つプリント回路基板への実装方法も
従来のピン挿入型から表面実装型へ移行し、又、環境負
荷の低減のため鉛フリー半田の導入により、更に実装温
度も高くなる方向であり、表面実装半田処理時の熱衝撃
による半導体装置のクラックや、チップ・リードフレー
ムとエポキシ樹脂組成物の硬化物との剥離といった問題
が生じ易くなり、耐熱性に優れたエポキシ樹脂組成物が
強く求められている。これらのクラックや剥離は、半田
処理前の半導体装置自身が吸湿し、半田処理時の高温下
でその水分が爆発的に水蒸気化することによって生じる
と考えられており、それを防ぐためにエポキシ樹脂組成
物に低吸湿性を付与する等の手法がよく用いられてい
る。エポキシ樹脂組成物の吸湿性は構成する樹脂成分の
影響が大きく、そのため低吸湿化の手法の一つとして溶
融時に低粘度になる結晶性エポキシ樹脂と球状溶融シリ
カを用いて無機充填材を高充填化し、樹脂成分の含有量
を減少させる技術が主流となっている。一方、車載用等
の適用拡大により半導体装置の使用環境もますます厳し
くなっており、耐半田クラック性だけでなく耐温度サイ
クル性にも優れたエポキシ樹脂組成物の開発が必須とな
っている。しかしながら、球状溶融シリカを高充填化し
た封止材は耐半田クラック性に優れるものの、溶融シリ
カの特徴から熱膨張係数が小さくなり、半導体装置を構
成するＣｕ製リードフレームや樹脂基板等の熱膨張係数
と乖離し、耐温度サイクル性が低化することが分かって
きた。
Ｃ、ＬＳＩ等の半導体素子を、外的刺激（機械的・熱的
衝撃、化学的作用等）から保護するためには、生産性や
コストの点を考慮してエポキシ樹脂組成物で封入成形す
るのが一般的になっている。一方、近年の半導体素子の
集積度向上とそれに伴う寸法の増大と相反して、最近の
電子機器の小型化による半導体装置の寸法の小型化・薄
型化が求められ、且つプリント回路基板への実装方法も
従来のピン挿入型から表面実装型へ移行し、又、環境負
荷の低減のため鉛フリー半田の導入により、更に実装温
度も高くなる方向であり、表面実装半田処理時の熱衝撃
による半導体装置のクラックや、チップ・リードフレー
ムとエポキシ樹脂組成物の硬化物との剥離といった問題
が生じ易くなり、耐熱性に優れたエポキシ樹脂組成物が
強く求められている。これらのクラックや剥離は、半田
処理前の半導体装置自身が吸湿し、半田処理時の高温下
でその水分が爆発的に水蒸気化することによって生じる
と考えられており、それを防ぐためにエポキシ樹脂組成
物に低吸湿性を付与する等の手法がよく用いられてい
る。エポキシ樹脂組成物の吸湿性は構成する樹脂成分の
影響が大きく、そのため低吸湿化の手法の一つとして溶
融時に低粘度になる結晶性エポキシ樹脂と球状溶融シリ
カを用いて無機充填材を高充填化し、樹脂成分の含有量
を減少させる技術が主流となっている。一方、車載用等
の適用拡大により半導体装置の使用環境もますます厳し
くなっており、耐半田クラック性だけでなく耐温度サイ
クル性にも優れたエポキシ樹脂組成物の開発が必須とな
っている。しかしながら、球状溶融シリカを高充填化し
た封止材は耐半田クラック性に優れるものの、溶融シリ
カの特徴から熱膨張係数が小さくなり、半導体装置を構
成するＣｕ製リードフレームや樹脂基板等の熱膨張係数
と乖離し、耐温度サイクル性が低化することが分かって
きた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、優れた耐半
田クラック性と耐温度サイクル性とを両立した半導体封
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。
田クラック性と耐温度サイクル性とを両立した半導体封
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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）エポキ
シ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）全エポキシ樹脂組成物中
に７５ｖｏｌ％以上の無機充填材、及び（Ｄ）硬化促進
剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物において、常温
での熱膨張係数が１．０〜１．８×１０−５／℃である
ことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及
びこれ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。
シ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）全エポキシ樹脂組成物中
に７５ｖｏｌ％以上の無機充填材、及び（Ｄ）硬化促進
剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物において、常温
での熱膨張係数が１．０〜１．８×１０−５／℃である
ことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及
びこれ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。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明で用いるエポキシ樹脂は、
特に制限するものではなく、例えば、クレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、スチルベン型エ
ポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型
エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、
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、ブロム含有型エ
ポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用
いても良いが、分子量が小さく、溶融時の粘度が低いも
のが好ましい。
特に制限するものではなく、例えば、クレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、スチルベン型エ
ポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型
エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、
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、ブロム含有型エ
ポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用
いても良いが、分子量が小さく、溶融時の粘度が低いも
のが好ましい。
【０００６】本発明で用いる硬化剤は、特に制限するも
のではなく、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェ
ノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ビ
フェニルアラルキル樹脂、テルペン変性フェノール樹
脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、酸無水
物、イミダゾール類等が挙げられ、これらは単独でも混
合して用いても良い。これらの内、フェノール樹脂は、
分子量、軟化点、水酸基当量等に制限なく使用すること
ができるが、軟化点９０℃以下の比較的低粘度のものが
好ましい。全エポキシ樹脂のエポキシ基と全フェノール
樹脂のフェノール性水酸基との当量比としては、好まし
くは０．５〜２．０、特に好ましくは０．７〜１．５で
ある。０．５〜２の範囲を外れると、硬化性、耐湿信頼
性等が低下するので好ましくない。
のではなく、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェ
ノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ビ
フェニルアラルキル樹脂、テルペン変性フェノール樹
脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、酸無水
物、イミダゾール類等が挙げられ、これらは単独でも混
合して用いても良い。これらの内、フェノール樹脂は、
分子量、軟化点、水酸基当量等に制限なく使用すること
ができるが、軟化点９０℃以下の比較的低粘度のものが
好ましい。全エポキシ樹脂のエポキシ基と全フェノール
樹脂のフェノール性水酸基との当量比としては、好まし
くは０．５〜２．０、特に好ましくは０．７〜１．５で
ある。０．５〜２の範囲を外れると、硬化性、耐湿信頼
性等が低下するので好ましくない。
【０００７】本発明で用いる無機充填材の種類について
は、特に制限はなく、一般に封止材料に用いられている
ものを使用することができる。例えば、溶融破砕シリ
カ、溶融球状シリカ、結晶シリカ、磨砕し角をとった結
晶シリカ、２次凝集シリカ、アルミナ、球状アルミナ、
チタンホワイト、水酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化
アルミニウム、窒化アルミニウムの珪素コート、タル
ク、クレー、ガラス繊維等が挙げられ、これらは単独で
も混合して用いても良い。エポキシ樹脂組成物の流動
性、熱膨張係数、吸湿性等への影響、及び入手のし易
さ、価格や加工性といった経済性の点から、特に溶融シ
リカと、アルミナ及び／又は結晶シリカとを含有するこ
とが好ましい。又、無機充填材を最適量配合するために
は、エポキシ樹脂組成物の溶融時の流動性を確保するた
め、粒子の形状を球状にすることが好ましい。特に、溶
融シリカ、アルミナの一部もしくは全部が、溶射処理等
により球状にしたものであり、結晶シリカの一部もしく
は全部が、磨砕等により角をとったものであることが好
ましい。ここで球状には、球に類似した形状、多面体の
角をとった形状のもの等も含まれる。又、粒子の大きさ
の異なるものを混合することや、１μｍ以下の球状粒子
を意図的に配合することにより、更に高充填化すること
ができる。無機充填材の含有量としては、全エポキシ樹
脂組成物中に７５ｖｏｌ％以上が必要である。７５ｖｏ
ｌ％未満だと、無機充填材の高充填化による樹脂成分の
低減効果が十分に発現せず、吸湿性が高くなり、耐半田
クラック性が低下するおそれがある。本発明において、
無機充填材の含有量の上限は、エポキシ樹脂組成物とし
ての必要な流動性が確保でき、かつ熱膨張係数が最適範
囲に調整できれば特に限定するものではないが、全エポ
キシ樹脂組成物中に９１ｖｏｌ％を越えると、特殊な無
機充填材の採用あるいは潜伏性触媒の使用等といった原
料面での対応や、非加熱混練法等の特殊な製造方法が必
要になるため、経済的でない。更に無機充填材の含有量
が全エポキシ樹脂組成物中に８１〜９１ｖｏｌ％の範囲
を選択すれば、臭素化エポキシ樹脂や酸化アンチモン等
の難燃剤類を実質的に含まずに、実用上必要な難燃性が
確保でき、環境に優しいエポキシ樹脂組成物を得ること
ができる。
は、特に制限はなく、一般に封止材料に用いられている
ものを使用することができる。例えば、溶融破砕シリ
カ、溶融球状シリカ、結晶シリカ、磨砕し角をとった結
晶シリカ、２次凝集シリカ、アルミナ、球状アルミナ、
チタンホワイト、水酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化
アルミニウム、窒化アルミニウムの珪素コート、タル
ク、クレー、ガラス繊維等が挙げられ、これらは単独で
も混合して用いても良い。エポキシ樹脂組成物の流動
性、熱膨張係数、吸湿性等への影響、及び入手のし易
さ、価格や加工性といった経済性の点から、特に溶融シ
リカと、アルミナ及び／又は結晶シリカとを含有するこ
とが好ましい。又、無機充填材を最適量配合するために
は、エポキシ樹脂組成物の溶融時の流動性を確保するた
め、粒子の形状を球状にすることが好ましい。特に、溶
融シリカ、アルミナの一部もしくは全部が、溶射処理等
により球状にしたものであり、結晶シリカの一部もしく
は全部が、磨砕等により角をとったものであることが好
ましい。ここで球状には、球に類似した形状、多面体の
角をとった形状のもの等も含まれる。又、粒子の大きさ
の異なるものを混合することや、１μｍ以下の球状粒子
を意図的に配合することにより、更に高充填化すること
ができる。無機充填材の含有量としては、全エポキシ樹
脂組成物中に７５ｖｏｌ％以上が必要である。７５ｖｏ
ｌ％未満だと、無機充填材の高充填化による樹脂成分の
低減効果が十分に発現せず、吸湿性が高くなり、耐半田
クラック性が低下するおそれがある。本発明において、
無機充填材の含有量の上限は、エポキシ樹脂組成物とし
ての必要な流動性が確保でき、かつ熱膨張係数が最適範
囲に調整できれば特に限定するものではないが、全エポ
キシ樹脂組成物中に９１ｖｏｌ％を越えると、特殊な無
機充填材の採用あるいは潜伏性触媒の使用等といった原
料面での対応や、非加熱混練法等の特殊な製造方法が必
要になるため、経済的でない。更に無機充填材の含有量
が全エポキシ樹脂組成物中に８１〜９１ｖｏｌ％の範囲
を選択すれば、臭素化エポキシ樹脂や酸化アンチモン等
の難燃剤類を実質的に含まずに、実用上必要な難燃性が
確保でき、環境に優しいエポキシ樹脂組成物を得ること
ができる。
【０００８】又、本発明のエポキシ樹脂組成物は、常温
での熱膨張係数を１．０〜１．８×１０−５／℃の範囲
に調整する必要があるが、これは半導体装置に用いられ
る構成素材（例えば、Ｃｕ製のリードフレーム、樹脂基
板、金線等）の熱膨張係数との乖離を防ぐためである。
一般にリードフレーム型半導体装置に用いられるＣｕ製
リードフレームの常温での熱膨張係数は約１．７×１０
−５／℃であり、又、ＢＧＡに代表されるエリア実装型
半導体装置に用いられる樹脂基板の常温での熱膨張係数
は約１．４×１０−５／℃、金線の常温での熱膨張係数
は約１．５×１０−５／℃である。一方、耐半田クラッ
ク性を考慮し、例えば、溶融シリカを８０ｖｏｌ％配合
したエポキシ樹脂組成物の常温での熱膨張係数は、約
０．８×１０−５／℃で、リードフレームや樹脂基板と
比べ約１／２程度であり、これら熱膨張係数の異なる素
材が接合した界面では、温度サイクル試験のように繰り
返し冷熱処理にさらされると、熱膨張の差異により大き
なストレスが発生し、剥離やクラックが生じやすくな
る。これは溶融シリカの常温近傍での熱膨張係数が０．
０５×１０−５／℃と非常に小さく、このような無機充
填材を多量に配合するほどエポキシ樹脂組成物の常温近
傍での熱膨張係数も小さくなるためである。そこで、熱
膨張の大きな他の無機充填材として、例えば、アルミナ
（常温での熱膨張係数０．８１×１０−５／℃）や結晶
シリカ（常温での熱膨張係数１．５０×１０−５／℃）
等を組み合わせることにより、エポキシ樹脂組成物の常
温での熱膨張係数を最適範囲に調整することが可能にな
り、構成素材との熱膨張係数の乖離を防止できる。本発
明におけるエポキシ樹脂組成物の熱膨張係数の測定は、
トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注
入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１８０ｓで幅約４ｍｍ、
厚さ約３ｍｍ、長さ約１５ｍｍに成形し、１７５℃、８
時間で後硬化し、セイコーインスツルメンツ（株）・製
熱分析装置ＴＭＡ−１２０を用いて、ＪＩＳ Ｋ ６９
１１に準じて０〜２６０℃の寸法変化を測定し、接線の
傾きから常温での熱膨張係数を求めることにより行っ
た。本発明に用いられる無機充填材は、予め十分に混合
しておくことが好ましい。又、必要に応じて無機充填材
を、カップリング剤やエポキシ樹脂あるいはフェノール
樹脂等で予め処理して用いても良く、処理の方法として
は、例えば、溶剤を用いて混合した後に溶媒を除去する
方法や、直接無機充填材に添加し、混合機を用いて処理
する方法等がある。
での熱膨張係数を１．０〜１．８×１０−５／℃の範囲
に調整する必要があるが、これは半導体装置に用いられ
る構成素材（例えば、Ｃｕ製のリードフレーム、樹脂基
板、金線等）の熱膨張係数との乖離を防ぐためである。
一般にリードフレーム型半導体装置に用いられるＣｕ製
リードフレームの常温での熱膨張係数は約１．７×１０
−５／℃であり、又、ＢＧＡに代表されるエリア実装型
半導体装置に用いられる樹脂基板の常温での熱膨張係数
は約１．４×１０−５／℃、金線の常温での熱膨張係数
は約１．５×１０−５／℃である。一方、耐半田クラッ
ク性を考慮し、例えば、溶融シリカを８０ｖｏｌ％配合
したエポキシ樹脂組成物の常温での熱膨張係数は、約
０．８×１０−５／℃で、リードフレームや樹脂基板と
比べ約１／２程度であり、これら熱膨張係数の異なる素
材が接合した界面では、温度サイクル試験のように繰り
返し冷熱処理にさらされると、熱膨張の差異により大き
なストレスが発生し、剥離やクラックが生じやすくな
る。これは溶融シリカの常温近傍での熱膨張係数が０．
０５×１０−５／℃と非常に小さく、このような無機充
填材を多量に配合するほどエポキシ樹脂組成物の常温近
傍での熱膨張係数も小さくなるためである。そこで、熱
膨張の大きな他の無機充填材として、例えば、アルミナ
（常温での熱膨張係数０．８１×１０−５／℃）や結晶
シリカ（常温での熱膨張係数１．５０×１０−５／℃）
等を組み合わせることにより、エポキシ樹脂組成物の常
温での熱膨張係数を最適範囲に調整することが可能にな
り、構成素材との熱膨張係数の乖離を防止できる。本発
明におけるエポキシ樹脂組成物の熱膨張係数の測定は、
トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注
入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１８０ｓで幅約４ｍｍ、
厚さ約３ｍｍ、長さ約１５ｍｍに成形し、１７５℃、８
時間で後硬化し、セイコーインスツルメンツ（株）・製
熱分析装置ＴＭＡ−１２０を用いて、ＪＩＳ Ｋ ６９
１１に準じて０〜２６０℃の寸法変化を測定し、接線の
傾きから常温での熱膨張係数を求めることにより行っ
た。本発明に用いられる無機充填材は、予め十分に混合
しておくことが好ましい。又、必要に応じて無機充填材
を、カップリング剤やエポキシ樹脂あるいはフェノール
樹脂等で予め処理して用いても良く、処理の方法として
は、例えば、溶剤を用いて混合した後に溶媒を除去する
方法や、直接無機充填材に添加し、混合機を用いて処理
する方法等がある。
【０００９】本発明で用いられる硬化促進剤としては、
エポキシ樹脂とフェノール樹脂との架橋反応を促進する
ものであれば良く、例えば、１，８−ジアザビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−７等のアミン系化合物、ト
リフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム
・テトラフェニルボレート塩等の有機リン系化合物、２
−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物等が挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。これらの
硬化促進剤は単独でも併用しても差し支えない。含有量
としては、全エポキシ樹脂と全フェノール樹脂との合計
量１００重量部当たり０．４〜２０重量部が好ましい。
０．４重量部未満だと、十分な硬化性が得られないおそ
れがあり、一方、２０重量部を越えると、硬化が速すぎ
て流動性の低下による充填不良等を生じるおそれがある
ので好ましくない。
エポキシ樹脂とフェノール樹脂との架橋反応を促進する
ものであれば良く、例えば、１，８−ジアザビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−７等のアミン系化合物、ト
リフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム
・テトラフェニルボレート塩等の有機リン系化合物、２
−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物等が挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。これらの
硬化促進剤は単独でも併用しても差し支えない。含有量
としては、全エポキシ樹脂と全フェノール樹脂との合計
量１００重量部当たり０．４〜２０重量部が好ましい。
０．４重量部未満だと、十分な硬化性が得られないおそ
れがあり、一方、２０重量部を越えると、硬化が速すぎ
て流動性の低下による充填不良等を生じるおそれがある
ので好ましくない。
【００１０】本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜
（Ｄ）成分の他、必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、酸
化アンチモン等の難燃剤を含有することは差し支えない
が、半導体装置の１５０〜２００℃の高温下での電気特
性の安定性が要求される用途では、臭素原子、アンチモ
ン原子の含有量が、それぞれ全エポキシ樹脂組成物中に
０．５重量％未満であることが好ましく、さらに好まし
くは０．１重量％未満である。臭素原子、アンチモン原
子のいずれかが０．５重量％以上だと、高温下に放置し
たときに半導体装置の抵抗値が時間と共に増大し、最終
的には半導体素子の金線が断線する不良が発生する可能
性がある。又、環境保護の観点からも、臭素原子、アン
チモン原子のそれぞれの含有量が０．１重量％未満で、
極力含有されていないことが望ましい。本発明のエポキ
シ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｄ）成分の他、必要に応じ
て臭素化エポキシ樹脂、酸化アンチモン、リン化合物、
水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、硼酸化合物
等の難燃剤類、酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換
体、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等の
カップリング剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色
剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力化成
分、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸及びその
金属塩類もしくはパラフィン等の離型剤、酸化防止剤等
の各種添加剤を配合することができる。本発明のエポキ
シ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｄ）成分、及びその他の添
加剤等をミキサー等を用いて常温混合し、ロール、ニー
ダー、押出機等の混練機で溶融混練し、冷却後粉砕する
一般的な方法で得られる。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成形
方法で成形硬化すればよい。
（Ｄ）成分の他、必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、酸
化アンチモン等の難燃剤を含有することは差し支えない
が、半導体装置の１５０〜２００℃の高温下での電気特
性の安定性が要求される用途では、臭素原子、アンチモ
ン原子の含有量が、それぞれ全エポキシ樹脂組成物中に
０．５重量％未満であることが好ましく、さらに好まし
くは０．１重量％未満である。臭素原子、アンチモン原
子のいずれかが０．５重量％以上だと、高温下に放置し
たときに半導体装置の抵抗値が時間と共に増大し、最終
的には半導体素子の金線が断線する不良が発生する可能
性がある。又、環境保護の観点からも、臭素原子、アン
チモン原子のそれぞれの含有量が０．１重量％未満で、
極力含有されていないことが望ましい。本発明のエポキ
シ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｄ）成分の他、必要に応じ
て臭素化エポキシ樹脂、酸化アンチモン、リン化合物、
水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、硼酸化合物
等の難燃剤類、酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換
体、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等の
カップリング剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色
剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力化成
分、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸及びその
金属塩類もしくはパラフィン等の離型剤、酸化防止剤等
の各種添加剤を配合することができる。本発明のエポキ
シ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｄ）成分、及びその他の添
加剤等をミキサー等を用いて常温混合し、ロール、ニー
ダー、押出機等の混練機で溶融混練し、冷却後粉砕する
一般的な方法で得られる。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成形
方法で成形硬化すればよい。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例で具体的に説明する。
配合割合は重量部とする。 実施例１ ビフェニル型エポキシ樹脂（融点１０５℃、エポキシ当量１９３） ５．７重量部 フェノールアラルキル樹脂（軟化点６７℃、水酸基当量１７５） ５．１重量部 溶融球状シリカ（比重２．２、常温での熱膨張係数０．０５×１０−５／℃、 平均粒径２３μｍ） ４４．０重量部 球状アルミナ（比重４．０、常温での熱膨張係数０．８１×１０−５／℃、平 均粒径１５μｍ） ４４．０重量部 トリフェニルホスフィン ０．１重量部 γ−アミノプロピルトリエトキシシラン ０．３重量部 カーボンブラック ０．３重量部 モンタン酸エステル ０．５重量部 をミキサーを用いて混合した後、表面温度が９０℃と４
５℃の２本ロールを用いて混練し、冷却後粉砕してエポ
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。
配合割合は重量部とする。 実施例１ ビフェニル型エポキシ樹脂（融点１０５℃、エポキシ当量１９３） ５．７重量部 フェノールアラルキル樹脂（軟化点６７℃、水酸基当量１７５） ５．１重量部 溶融球状シリカ（比重２．２、常温での熱膨張係数０．０５×１０−５／℃、 平均粒径２３μｍ） ４４．０重量部 球状アルミナ（比重４．０、常温での熱膨張係数０．８１×１０−５／℃、平 均粒径１５μｍ） ４４．０重量部 トリフェニルホスフィン ０．１重量部 γ−アミノプロピルトリエトキシシラン ０．３重量部 カーボンブラック ０．３重量部 モンタン酸エステル ０．５重量部 をミキサーを用いて混合した後、表面温度が９０℃と４
５℃の２本ロールを用いて混練し、冷却後粉砕してエポ
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。
【００１２】評価方法 流動性／スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じ
たスパイラルフロー測定用の金型を用いて、金型温度１
７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０ｓで測
定した。単位はｃｍ。 熱膨張係数：トランスファー成形機を用いて、金型温度
１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１８０ｓで
幅約４ｍｍ、厚さ約３ｍｍ、長さ約１５ｍｍに成形し、
１７５℃、８時間で後硬化し、セイコーインスツルメン
ツ（株）・製熱分析装置ＴＭＡ−１２０を用いて、ＪＩ
Ｓ Ｋ ６９１１に準じて０〜２６０℃の寸法変化を測
定し、接線の傾きから常温での熱膨張係数を求めた。 吸湿性／煮沸吸水率：トランスファー成形機を用いて、
金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１
８０ｓで直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板を成形し、１
７５℃、８時間で後硬化し、煮沸水中に２４時間放置
し、重量変化を測定して吸水率を計算した。単位は重量
％。 耐半田クラック性／外部クラック・内部クラック・界面
剥離：マルチプランジャー成形機を用いて、金型温度１
８０℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０ｓで２
０８ｐＱＦＰ（パッケージサイズ：２８ｍｍ×２８ｍｍ
×３．２ｍｍ、半導体素子：１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．
３ｍｍポリイミドコート付きＳｉチップ、リードフレー
ム：Ｃｕ製）を成形し、１７５℃、８時間で後硬化し、
８５℃、相対湿度８５％で１６８時間放置し、その後、
赤外線リフロー装置を用いて２３５℃以上１０ｓ、最高
温度２４５℃に加熱した。顕微鏡でパッケージを観察
し、外部クラックの発生数を求めた。又、超音波探傷装
置を用いてパッケージの内部観察を行い、内部クラック
の有無の確認、及びエポキシ樹脂組成物と半導体素子表
面及びダイパッド裏との剥離面積の割合を界面剥離率
［（剥離面積）／（対象物面積）×１００］として計算
した。 耐温度サイクル性：前記２０８ｐＱＦＰを成形し、−６
５℃、３０分間〜１５０℃、３０分間を５００サイクル
処理した。顕微鏡でパッケージを観察し、外部クラック
の発生数を求めた。又、超音波探傷装置を用いてパッケ
ージの内部観察を行い、エポキシ樹脂組成物と半導体素
子表面及びダイパッド裏との剥離面積の割合を界面剥離
率［（剥離面積）／（対象物面積）×１００］として計
算した。
たスパイラルフロー測定用の金型を用いて、金型温度１
７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０ｓで測
定した。単位はｃｍ。 熱膨張係数：トランスファー成形機を用いて、金型温度
１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１８０ｓで
幅約４ｍｍ、厚さ約３ｍｍ、長さ約１５ｍｍに成形し、
１７５℃、８時間で後硬化し、セイコーインスツルメン
ツ（株）・製熱分析装置ＴＭＡ−１２０を用いて、ＪＩ
Ｓ Ｋ ６９１１に準じて０〜２６０℃の寸法変化を測
定し、接線の傾きから常温での熱膨張係数を求めた。 吸湿性／煮沸吸水率：トランスファー成形機を用いて、
金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１
８０ｓで直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板を成形し、１
７５℃、８時間で後硬化し、煮沸水中に２４時間放置
し、重量変化を測定して吸水率を計算した。単位は重量
％。 耐半田クラック性／外部クラック・内部クラック・界面
剥離：マルチプランジャー成形機を用いて、金型温度１
８０℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０ｓで２
０８ｐＱＦＰ（パッケージサイズ：２８ｍｍ×２８ｍｍ
×３．２ｍｍ、半導体素子：１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．
３ｍｍポリイミドコート付きＳｉチップ、リードフレー
ム：Ｃｕ製）を成形し、１７５℃、８時間で後硬化し、
８５℃、相対湿度８５％で１６８時間放置し、その後、
赤外線リフロー装置を用いて２３５℃以上１０ｓ、最高
温度２４５℃に加熱した。顕微鏡でパッケージを観察
し、外部クラックの発生数を求めた。又、超音波探傷装
置を用いてパッケージの内部観察を行い、内部クラック
の有無の確認、及びエポキシ樹脂組成物と半導体素子表
面及びダイパッド裏との剥離面積の割合を界面剥離率
［（剥離面積）／（対象物面積）×１００］として計算
した。 耐温度サイクル性：前記２０８ｐＱＦＰを成形し、−６
５℃、３０分間〜１５０℃、３０分間を５００サイクル
処理した。顕微鏡でパッケージを観察し、外部クラック
の発生数を求めた。又、超音波探傷装置を用いてパッケ
ージの内部観察を行い、エポキシ樹脂組成物と半導体素
子表面及びダイパッド裏との剥離面積の割合を界面剥離
率［（剥離面積）／（対象物面積）×１００］として計
算した。
【００１３】実施例２〜５、比較例１〜６ 表１の配合に従い、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂
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。なお、表１の全エポキシ樹脂組成物中の無
機充填材量（ｖｏｌ％）は、各原料の比重と配合割合か
ら体積を計算して求めた。磨砕した結晶シリカは、比重
２．７、常温での熱膨張係数１．５０×１０−５／℃、
平均粒径１２μｍである。
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。なお、表１の全エポキシ樹脂組成物中の無
機充填材量（ｖｏｌ％）は、各原料の比重と配合割合か
ら体積を計算して求めた。磨砕した結晶シリカは、比重
２．７、常温での熱膨張係数１．５０×１０−５／℃、
平均粒径１２μｍである。
【表１】
【００１４】
【発明の効果】本発明に従うと、エポキシ樹脂組成物の
樹脂成分の含有量を低減し、かつ熱膨張係数を最適化
し、優れた耐半田クラック性と耐温度サイクル性とを両
立させた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを
用いた半導体装置が得られる。
樹脂成分の含有量を低減し、かつ熱膨張係数を最適化
し、優れた耐半田クラック性と耐温度サイクル性とを両
立させた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを
用いた半導体装置が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 Ｆターム(参考） 4J002 CC042 CC072 CD021 CD031 CD051 CD061 CD071 CD121 CE002 DE137 DE147 DF017 DJ007 DJ017 DJ037 DJ047 DL007 EF126 EU116 EU178 EU208 EW018 FA047 FA087 FD017 FD142 FD146 FD158 GQ05 4J036 AA01 DA01 DA02 DA04 DA05 DB15 DC41 DC46 DD07 FA01 FA03 FA04 FA05 FB07 FB08 GA23 JA07 4M109 AA01 BA01 BA03 CA21 EA02 EB02 EB04 EB12 EB13 EC05 EC20
Claims (4)
- 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、
（Ｃ）全エポキシ樹脂組成物中に７５ｖｏｌ％以上の無
機充填材、及び（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とするエポ
キシ樹脂組成物において、常温での熱膨張係数が１．０
〜１．８×１０ −５／℃であることを特徴とする半導体
封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項２】 無機充填材が、溶融シリカと、アルミナ
及び／又は結晶シリカとを含有する請求項１記載の半導
体封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項３】 溶融シリカ、アルミナの一部もしくは全
部が球状であり、結晶シリカの一部もしくは全部が角を
とったものである請求項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、２、又は３記載のエポキシ樹
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000268493A JP2002080694A (ja) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000268493A JP2002080694A (ja) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002080694A true JP2002080694A (ja) | 2002-03-19 |
Family
ID=18755266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000268493A Pending JP2002080694A (ja) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002080694A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002128991A (ja) * | 2000-10-27 | 2002-05-09 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| WO2006075599A1 (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-20 | Sumitomo Bakelite Company, Ltd. | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2006282824A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Somar Corp | 電子部品保護用エポキシ樹脂組成物及びこれを用いた半導体装置 |
| JP2009135406A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-06-18 | Dainippon Printing Co Ltd | 樹脂封止型半導体装置とそれに用いられるエッチング部材、樹脂封止型半導体装置の製造方法、および積層型樹脂封止型半導体装置 |
| WO2011061906A1 (ja) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | 住友ベークライト株式会社 | 半導体装置 |
-
2000
- 2000-09-05 JP JP2000268493A patent/JP2002080694A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002128991A (ja) * | 2000-10-27 | 2002-05-09 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| WO2006075599A1 (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-20 | Sumitomo Bakelite Company, Ltd. | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| CN101090944B (zh) * | 2005-01-13 | 2012-05-30 | 住友电木株式会社 | 半导体密封用环氧树脂组合物及半导体装置 |
| JP5396687B2 (ja) * | 2005-01-13 | 2014-01-22 | 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、その製造方法及び半導体装置 |
| JP2006282824A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Somar Corp | 電子部品保護用エポキシ樹脂組成物及びこれを用いた半導体装置 |
| JP2009135406A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-06-18 | Dainippon Printing Co Ltd | 樹脂封止型半導体装置とそれに用いられるエッチング部材、樹脂封止型半導体装置の製造方法、および積層型樹脂封止型半導体装置 |
| WO2011061906A1 (ja) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | 住友ベークライト株式会社 | 半導体装置 |
| JP5761026B2 (ja) * | 2009-11-19 | 2015-08-12 | 住友ベークライト株式会社 | 半導体装置 |
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