JPH01223155A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は半導体封止用エポキシ樹脂組成物に係〉、特ニ
パッシペーク■ンクラックなどの原因と愈る応力を低く
抑えた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供すること
を目的とし、 ノボラック型エポキシ樹脂を基材樹脂とし、無機質充填
材を組成物全体の５０〜８５　ｗｔ％含む半導体封止用
エポキシ樹脂組成物であシ、基材樹脂１００重量部（以
下部と言う）に対し フェノール系硬化剤２５〜７５部、 硬化促進剤０．５〜１５部、 カップリング剤０．１〜１５部、 を含んで半導体封止用エポキシ樹脂組成物を構成し、 粒径８８μｍ（１７０メツシ＆）以上の無機質充填材を
無機質充填材全体の０．　Ｉ　Ｘ以下とし、粒径２５μ
ｍ（５００メツシ１）以上の無機質充填材の内、球状、
卵状など角張り先部分の無い似下単に球状と言う）無機
質充填材の占める一合を８０Ｘ以上とする。

〔産業上の利用分野〕

ＩＣ，ＬＳＩの電子部品を封止する方法としては熱硬化
性樹脂を用いて封止する方法が主流である。

これは、樹脂を用いて封止する方法がガラス、金属、セ
ラミックスを用いたハーメチックシール方式に比べて安
価で量産性に優れているためである。

半導体封止用樹脂組成物の基材樹脂としては、成形性、
耐湿性、電気特性に優れ、安価なエポキシ樹脂が最も一
般的に用いられている。

しかし、ＬＳＩの集積度増大に伴うチップの大型化によ
シ、従来の半導体封止用エポキシ樹脂組成物では対応で
きない問題が生じてきた。すなわち、樹脂封止ＬＳＩは
、樹脂とＳｉテップという熱膨張係数の異なる材料でで
きているために、この材料量に応力が働＠ＬＳＩが損傷
するという問題である。この応力はチップが大型になる
ほど大きくなる。特に、封止樹脂に含まれる無機質充填
材がバックページ■ン膜と接触していると、応力で□無
機質充填材が押されてパッジベージ１ン膜に損傷を与え
るケースが多い。近年、このようなパッジベージ１ン膜
の微小なりラックが大きな問題となって来ている。

〔従来の技術〕

半導体封止用樹脂の応力を低減する方法として次の方法
が考えられる。

（（転）熱膨張係数を下ける。

（ｂ）　　弾性率を下げる。

（Ｃ）　　ガラス転移温度を下げる。

このうちで封止樹脂のガラス転移温度を下げると応力は
減少するものの、耐湿性、耐熱性、機械特性などの劣化
を来すことから、本質的に低応力化の手段としては、（
ａ）および伽）が考えられる。

硬化した樹脂の熱膨張係数を下げる有効な手段としては
、無機質充填材を多量に添加することが考えられる。し
かし、無機質充填材を多量に添加すると、熱膨張係数は
低下するものの、弾性率も大きくなるので結局のところ
応力はほとんど変化かない。また、添加量が多すぎると
樹脂の溶融粘度が上昇し、ボンディングワイヤーの変形
・断線や、樹脂が金聾内の隅々まで行き届かない未充填
を生ずるなど、成形時の作業性が著しく劣化する。

また、封止樹脂の５ｉＩＩ性率を低下させる手段として
は、可読性付与剤（以下部とう剤と呼ぶ）を添加する方
法が提案されている。しかし添加する可とう剤の種類に
よっては、硬化し九Ｗ脂のガラス転移＠度が低下し、耐
湿性、耐熱性、機械特性および高温電気特性が劣化する
という欠点がある。

ガラス転移温度を低下させずに弾性率を低減させる可と
う剤としては、シリコーン糸回とう剤が知られている。

しかし、シリコーン糸回とう剤を多量に添加すると硬化
物が捺印用インクをはじきやすくなるなどの間聰が生じ
る。

しかもこれらの方法では、組成物全体の応力は低下して
も、無機質充填材によるパッジベージ嘗ン膜損傷の低減
の効果は少ない、すなわち、従来技術では他の特性を劣
化させることなく応力を低減させることは極めて困難で
あった。

〔発明が解決しようとするＩＩＩＩｌ［〕本発明の目的
は集積度が増大し、大型のチップを用いた電子部品封止
用樹脂組成物に、熱伝導性、機械的特性、作業性を付与
し、かつＬＳＩ等半導体チップにダメージを与えること
なく低応力化が可能なエポキシ系樹脂組成物を提供する
ことにある。

〔課題を解決する手段〕

本発明はノボラック型エポキシ樹脂を基材樹脂とし、無
機質充填材を組成物全体の５０〜８５ｗｔ％含む半導体
封止用エポキシ樹脂組成物であり、基材樹脂１００重量
部（以下部と言う）に対しフェノール系硬化剤２５〜７
５部、 硬化促進剤０．５〜１５部、 カップリング剤０．１〜１５部、 を含むことを特徴とし、さらに、 粒径８８μｍ（１７０メツシエ）以上の無機質充填材が
無機質充填材全体の０．　Ｉ　Ｘ以下であり、さらにま
た、 粒径２５μｍ（５００メツシ１）以上の無機質充填材の
内、球状無機質充填材の占める一合が８０％以上である
ことを特徴とする。

〔作　用〕

本発明において、１１）粒径８８μｍ（１７０メッシ＆
］以上の無機質充填材が無機質充填材全体の０．１Ｘ以
下であり、さらに（２）粒径２５μｍ（５００メツシ島
）以上の無機質充填材の内、球状無機質充填材の占める
一合が８０％以上であることが必須である。

無機質充填材によるパッジベージ冒ン膜の損傷について
発明者らが鋭意研究を重ねた結果、無機質充填材の最大
粒径を小さくシ、さらに、一定置上の粒径の無機質充填
材に球状の充填材を用いることによりパッジページ曹ン
膜の損傷が少なくなることを見出し本発明を完成させる
に至った。すなわち、パッジページ冒ン膜に損傷を与え
る無機質充填材の種類は粒径が大きくしかも角のとがり
た形状のものであることを発見したのである。この問題
を解決するために無機質充填材の性状について検討を重
ねた結果、（１）粒径８８μｍ（１７Ｇメツシム）以上
の無機質充填材を無機質充填材全体の０．１％以下とし
、さらに（２）粒径２５μｍ（５００メッシ＆］以上の
無機質充填材の内、球状無機質充填材の占める一合を８
０Ｘ以上にすることによシ、バッジページ冒ｙ膜の損傷
が少なくなることを見出した。

さらに、パッジページ■ン膜の損傷を少なくするために
は、（１）粒径８８μｍ（１７０メツク、）以上の無機
質充填材を全く含まず、さらに（２）粒径２５μｍ（５
００メツシ島）以上の無機質充填材の内、球状無機質充
填材の占める一合を９５％以上にすることが好ましい。

また、無機質充填材としては、溶融シリカ、結晶シリカ
、アル電すあるいは炭酸カルシウムなどの粉末が用いら
れるが、熱膨張係数を低減するためには溶融シリカ粉末
が好ましい、ｔた、無機質充填材の添加量は組成物全体
の５０〜８５ｗｔ％の範囲にあることが好ましい。この
理由は、無機質充填材の添加量が５０ｗｔ％Ｊ：Ｊ）少
ないと熱伝導性や機械特性が低下するばかシか、パリの
流出など作業性の低下も着しく、８５ｗｔ％よシ多いと
流れ性の低下から、ポンデイフグワイヤーの変形・断線
を引き起こす可能性が生じるからである。

また、本発明において使用されるエポΦシ樹脂としては
ノボラック型エポキシ樹脂であれば、その他特に制限は
ないが、耐湿性、耐熱性および機械的強度の点からタレ
ゾールノボラック型のものが好ましく、なるべく高純度
のものを使用するのが望ましい。

硬化剤としては一般にフェノール系樹脂が使用される。

フェノール系硬化剤としては、フェノールノボラック、
タレゾールノボラックなどに代表されるノボラック型フ
ェノール樹脂、ビスフェノールＡなどが挙げられるが、
この中で耐湿性の面からノボラック［１フエノール樹脂
が好ましい。硬化剤の添加量としては耐湿性、耐熱性、
機械特性などの面からエポキシ樹脂１００部に対し２５
〜７５部が使用される。

また、エボキク樹脂と硬化剤との反応を促進させるため
に硬化促進剤を用いると良い。

硬化促進剤としては２−メチルイミダゾールなどのイζ
ダゾール系、トリフェニルホスツインナトのホスフィン
系、ＤＢＵのフェノール塩などのＤＢＵ（シアずビシク
ロウンデセン）系などが用いられ、添加量は成形条件に
もよるが０．５〜１５部程度が好ましい。

また、レジンの耐湿性を向上させるために、カップリン
グ剤として３−グリシドキシプロビルトリメトΦジシラ
ン等の７ラン系カツプリング剤、あるいはテトラオクチ
ルビス（ホスファイト）チタネート等のチタン系カップ
リング剤を添加することが好ましい。カップリング剤の
添加量は使用する無機質充填剤の種類、量、比表面積お
よびカップリング剤の最小被覆面積にもよるが、本発明
においては、０．１〜１５部が好ましい。

さらに離型剤としてカルナバワックス、ステアリン酸お
よびその金属塩、モンタンワックス等を、−燃剤として
臭素化エポキシ樹脂や、二酸化アンチ七ン等を、顔料と
してカーメンブラックなどを、添加するも差支えない。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、上記の成
分を、ロール、ニーダ−、エクストルーダー等の常用の
手段を用いて調製することができる。

〔実施例〕

以下、実施の詳細を記す。なお、使用した原材料は、 ・エポ中７樹脂：クレゾールノボラック聾エポキシ樹脂 エポキシ当量２００、軟化点７０℃ 大日本インキ化学工業（市エビクａｙＮ−６６５−硬化
剤：フェノールノボラック 水酸基轟量１０３、軟化点８１℃ 大日本インΦ化学工業掬ＴＤ−２）３１・硬化促進剤ニ
トリフェニルホスツインケイ・アイ化成（輿ＰＰ−３６
０ ・充填材：クリカ入（１］０メッシ為オン０％、５００
メツシ工オノ球状８３％） シリカＢ（１７０メッシ島オンＯ％、５００メツシ工オ
ノ球状９９％） シリカＣ（１７０メッシ凰オンＩＸ、５００メツシ工オ
ノ球状８５％） シリカＤ（１７０メツシ工オノ０％、５００メツシ工オ
ン球状０％） シリカＥ（１７０メツシ工オノ３％、ＳＯＯメツシュオ
ン球状５６Ｘ） ｅカップリング剤：３−グリシドキシプロピルトリメト
中シクラン チッソ−Ｓ−５１０ ・離型剤二二ステルヮ、クス ヘキストジャパン物へキストワックスＥ・難燃剤：臭素
化エポキシ樹脂 Ｉｌｓｌ助燃：二酸化アンチモン ・顔料二カーボンブラック である。

５Ａ施例および比、＠例に示される組成物はいずれも加
圧双腕ニーダで混練することにょシ調製したものである
。また試験片の作製は以下のように行った。

まず、混練によシ得られた組成物を８メッシュパスのパ
ウダーとし、次に２）６６／ａｉでｆ３５ｇＢ）タブレ
ットとした。このタブレットをトランス７フー成形（１
７５’０，６０４／ｃｓｌ、２．５ｍ１ｎ　）したもの
を１７５υ、８ｈの条件でアフターキ１アした。

このようにして得られた組成物について、パッジベーク
瑠ン膜を施した５×５Ｍのチップをモールドし、−６５
１５１，１５０度の熱衝撃１００サイクル後ノパツシベ
ーシ■ンクラツクの有無を調べた。

その結果を表に示す。

注　充填材以外の数値の単位は全て重處部〔発明の効果
〕 本発明によれば、半導体封止用エポキシ樹脂組成物にお
いて、（１）粒径８８μｍ（１７０メッシュ）以上の無
機質充填材を無機質充填材全体の０．１Ｘ以下とし、さ
らに（２）粒径２５μｍ（５００メッシ＆］以上の無機
質充填材の内、球状無機質充填材の占める一合を８０％
以上にすることにより、チップにダメージを与えること
なく低応力化が可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ノボラック型エポキシ樹脂を基材樹脂とし、無機質
   充填材を組成物全体の５０〜８５ｗｔ％含む半導体封止
   用エポキシ樹脂組成物であり、基材樹脂１００重量部（
   以下部と言う）に対し フェノール系硬化剤２５〜７５部、 硬化促進剤０．５〜１５部、 カップリング剤０．１〜１５部、 を含むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成
   物。 ２）粒径８８μｍ（１７０メッシュ）以上の無機質充填
   材が無機質充填材全体の０．１％以下であることを特徴
   とする請求項１記載の組成物。 ３）粒径２５μｍ（５００メッシュ）以上の無機質充填
   材の内、球状、卵状など角張った部分の無い無機質充填
   材の占める一合が８０％以上であることを特徴とする請
   求項１、２記載の組成物。