JP2000281869A

JP2000281869A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

Info

Publication number: JP2000281869A
Application number: JP8783699A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Maeda; 将克前田
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】高温保管特性に優れ、且つ高温保管特性と難
燃性とのバランスに優れた半導体封止用エポキシ樹脂組
成物を得ること。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）全エポキシ樹脂組成物中に０．１〜５重量
％の細孔径３〜２０オングストローム、空孔容積０．１
〜０．４ｃｍ³／ｇのゼオライト、（Ｄ）全エポキシ樹
脂組成物中に０．１〜５重量％の酸化ビスマス、（Ｅ）
臭素化合物、（Ｆ）無機充填材、及び（Ｇ）硬化促進剤を必須成分とし、臭素化合物中の臭素量が
０．１〜１．５重量％であることを特徴とするエポキシ
樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温保管特性と難
燃性とのバランスに優れた半導体封止用エポキシ樹脂組
成物、及びこれを用いて半導体素子を封止してなる半導
体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子の封
止には、エポキシ樹脂組成物を用いた低圧封入法が一般
に用いられている。この樹脂組成物には難燃性が要求さ
れており、難燃性の付与のため、通常、臭素化合物と酸
化アンチモンとが配合されている。しかしながら、この
樹脂組成物で封止された半導体装置を高温下に保管した
場合、これらの難燃剤成分から熱分解した臭素化物が遊
離し、半導体素子の接合部の信頼性を損なうことが知ら
れている。ここで言う信頼性とは、この樹脂組成物で封
止された半導体装置を高温下（例えば１８５℃等）に放
置した後の半導体素子の接合部（ボンディングパッド
部）の信頼性のことである（以下、高温保管特性とい
う）。この高温保管特性を改善する手法としては、五酸
化二アンチモンを使用する方法（特開昭５５−１４６９
５０号公報）や、酸化アンチモンと有機ホスフィンとを
組み合わせる方法（特開昭６１−５３３２１号公報）等
が検討されているが、最近の半導体装置に対する高温保
管特性の要求水準には到達していないのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温保管特
性と難燃性とのバランスに優れた半導体封止用エポキシ
樹脂組成物、及びこれを用いて半導体素子を封止してな
る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）フェノール樹脂、（Ｃ）全エポキシ樹脂
組成物中に０．１〜５重量％の細孔径３〜２０オングス
トローム、空孔容積０．１〜０．４ｃｍ³／ｇのゼオラ
イト、（Ｄ）全エポキシ樹脂組成物中に０．１〜５重量
％の酸化ビスマス、（Ｅ）臭素化合物、（Ｆ）無機充填
材、及び（Ｇ）硬化促進剤を必須成分とし、臭素化合物
中の臭素量が０．１〜１．５重量％であることを特徴と
するエポキシ樹脂組成物、及びこれを用いて半導体素子
を封止してなる半導体装置である。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明に用いるエポキシ樹脂は、
分子中にエポキシ基を有するものであれば特に限定しな
いが、例えば、オルソクレゾールノボラック型エポキシ
樹脂、フェノ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、ビスフェノール型エポキ
シ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポ
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、ナフタレン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よい。樹脂組成物の硬
化性のためには、エポキシ当量は１５０〜３００が望ま
しい。

【０００６】本発明に用いるフェノール樹脂は、分子中
にフェノール性水酸基を有するのもであれば特に限定し
ないが、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、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、トリフェノール
メタン型樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して
用いてもよい。樹脂組成物の硬化性のためには、水酸基
当量は８０〜２５０が望ましい。

【０００７】本発明に用いるゼオライトは、吸着剤とし
て用いられるものであれば特に限定しないが、天然物よ
りも、不純物の少ない合成物の方がより好ましい。又、
特性としては、細孔径３〜２０オングストローム、空孔
容積０．１〜０．４ｃｍ³／ｇのものが好ましい。細孔
径が３オングストローム未満だと、モレキュラーシーブ
による吸着分子数の低下を招き、高温保管特性に必要な
吸着特性の効果が減少し、２０オングストロームを越え
ると、細孔内に分子を保持しておくことができず、高温
保管特性に効果がないので好ましくない。又、空孔容積
が０．１未満だと高温保管特性に必要な吸着効果が少な
く、０．４ｃｍ³／ｇを越えると流動性の低下を招くお
それがあるので好ましくない。ゼオライトの配合量とし
ては、全樹脂組成物中に０．１〜５重量％が好ましい。
０．１重量％未満だと高温保管特性に対する効果が少な
く、５重量％を越えると封止材料特性として必要不可欠
な難燃性が満足されず、又、流動性が低下するので好ま
しくない。

【０００８】本発明に用いる酸化ビスマスは、硝酸ヒド
ロ塩である。これをゼオライトと併用することにより、
難燃剤として添加する臭素化合物に由来する臭素量を減
少できるので、高温保管特性と難燃性とのバランスが取
りやすくなり、更に高温保管特性も向上する。酸化ビス
マスの配合量としては、全エポキシ樹脂組成物中に０．
１〜５重量％が好ましい。０．１重量％未満だと高温保
管特性に影響を及ぼすイオン性不純物の吸着が不十分で
高温保管特性に対する効果が低く、５重量％を越えると
硬化性が低下するので好ましくない。

【０００９】本発明に用いる臭素化合物としては、例え
ば、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、臭素
化ビスフェノールＡ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よい。臭素化エポキシ樹
脂の配合量としては、全樹脂組成物中に臭素量として
０．１〜１．５重量％で、より好ましいのは０．１〜
１．２重量％である。エポキシ当量としては、２００〜
４５０がより好ましい。

【００１０】本発明に用いる無機充填材の種類は特に制
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、溶融破砕シリカ粉末、溶融
球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、アルミナ、チタンホ
ワイト、水酸化アルミニウム、タルク、クレー、ガラス
繊維等が挙げられる。

【００１１】本発明に用いる硬化促進剤は、エポキシ樹
脂とフェノール樹脂の反応を促進できるものであれば特
に限定しないが、例えば、１，８−ジアザビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−７、トリブチルアミン等の
アミン化合物、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、これらは単独でも混合して用い
てもよい。

【００１２】本発明の樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｇ）成
分の他、必要に応じて臭素化合物以外の難燃剤、シラン
カップリング剤、着色剤、天然ワックスや合成ワックス
等の離型剤、シリコーンオイル等の低応力成分等の種々
の添加剤を適宜添加して使用しても差し支えない。本発
明の樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｇ）成分、及びその他の
添加剤等をミキサーを用いて常温混合し、ロール、押出
機等の混練機で混練し、冷却後粉砕して得られる。本発
明の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硬化成形すればよい。

【００１３】

【実施例】以下に、実施例を挙げて説明するが、本発明
はこれらの実施例によりなんら限定されるものではな
い。配合割合は重量部とする。先ず、実施例及び比較例
で用いた原料を示す。エポキシ樹脂Ａ（住友化学工業（株）・製ＥＳＣＮ−１
９５ＬＡ、軟化点６５℃、エポキシ当量２００）フェノール樹脂（フェノールノボラック樹脂、軟化点９
０℃、水酸基当量１０４）Ｘ型ゼオライト（東ソー（株）・製ゼオラムＦ−９、平
均細孔径１０オングストローム、空孔容積０．２７ｃｍ
³／ｇ）酸化ビスマス（東亜合成（株）・製ＩＸＥ−５００Ｓ）臭素化エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）・製
エピクロン１５３、軟化点７０℃、エポキシ当量４０
０、臭素含有率４８重量％）溶融球状シリカ（平均粒径３０μｍ、比表面積１．４ｍ
²／ｇ）硬化促進剤（１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウ
ンデセン−７、以下ＤＢＵという）三酸化アンチモンシランカップリング剤カーボンブラックカルナバワックス

【００１４】実施例１エポキシ樹脂Ａ９５重量部フェノールノボラック樹脂４５重量部ゼオラムＦ−９１５重量部ＩＸＥ−５００Ｓ２重量部臭素化エポキシ樹脂２０重量部溶融球状シリカ８００重量部ＤＢＵ４重量部三酸化アンチモン２４重量部シランカップリング剤２０重量部カーボンブラック６重量部カルナバワックス６重量部をミキサーで混合後、１００℃で二軸ロールを用いて混
練し、冷却混合後粉砕し、樹脂組成物とした。得られた
樹脂組成物を以下の方法で評価した。結果を表１に示
す。

【００１５】評価方法スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−Ｉ−６６に準じたスパイ
ラルフロー測定用の金型を用い、金型温度１７５℃、注
入圧力７０ｋｇ／ｃｍ²、硬化時間２分で測定した。単
位はｃｍ。難燃性：ＵＬ−９４に準拠し、テストピース厚１／８ｉ
ｎｃｈで測定した。高温保管特性：低圧トランスファー成形機を用いて、金
型温度１７５℃、圧力７０ｋｇ／ｃｍ²、硬化時間２分
で１６ｐＤＩＰ（パッケージ幅３００ｍｉｌｓ）を成形
し、１７５℃、８時間のポストキュアを行い、１０個の
パッケージを得た。得られたパッケージを１８５℃に保
管し、常温でパッケージの配線の電気抵抗値を調べた。
５００時間まで試験し、初期抵抗値の１．２倍以上の抵
抗値を示したものを不良と判定した。不良の生じたパッ
ケージがｎ個であるとき、ｎ／１０と表示した。硬化性（ショア硬度Ｄ）：低圧トランスファー成形機を
用いて、金型温度１７５℃、圧力７０ｋｇ／ｃｍ²で作
成した試験片を型開後１０秒経過した時の硬度を測定す
る。

【００１６】実施例２〜５表１の配合に従い、実施例１と同様にして樹脂組成物を
得、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示
す。比較例１〜６表２の配合に従い、実施例１と同様にして樹脂組成物を
得、実施例１と同様にして評価した。結果を表２に示
す。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【発明の効果】本発明に従うと、高温保管特性に優れ、
且つ高温保管特性と難燃性とのバランスに極めて優れた
半導体装置を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 Ｆターム(参考） 4J002 CC04X CC06X CC07X CD04W CD05W CD06W CD07W CD12Y DE097 DE138 DE148 DJ006 DJ018 DJ038 DJ048 DL008 EU119 EU139 EW019 EW179 FA048 FA096 FD159 GQ05 4J036 AA01 AD01 AD07 AD08 AF06 AF08 DA02 DC05 DC41 DC46 DD07 FA03 FA05 FB07 GA04 JA07 KA05 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB06 EB08 EB09 EB12 EB13 EB18 EB19 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）全エポキシ樹脂組成物中に０．１〜５重量
％の細孔径３〜２０オングストローム、空孔容積０．１
〜０．４ｃｍ³／ｇのゼオライト、（Ｄ）全エポキシ樹
脂組成物中に０．１〜５重量％の酸化ビスマス、（Ｅ）
臭素化合物、（Ｆ）無機充填材、及び（Ｇ）硬化促進剤
を必須成分とし、臭素化合物中の臭素量が０．１〜１．
５重量％であることを特徴とする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半導体装
置。
【請求項２】請求項１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。