JPH02209949A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び硬化物 - 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】 １呈上夏■且分見 本発明は、膨張係数が低い硬化物を与える上、流動性が
高く、未充填やワイヤー流れ等の成形不良が少ない成形
性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその硬
化物に関する。

来の　　　び　　が　　しよ　と　る 従来、半導体封止用として使用するエポキシ樹脂組成物
としては、エポキシ樹脂に硬化剤としてフェノール樹脂
等、無機充填剤としてシリカ等を配合したものが一般的
である。このようなエポキシ樹脂組成物は、例えばフェ
ノール樹脂組成物等の他の熱硬化性樹脂組成物に比較し
て、溶融時の粘度が低く流動性に富んでいるため、ＬＳ
ＩやＩＣ，トランジスター等の微細なパターンやワイヤ
ーの損傷を抑えて耐湿性を向上させるのに有効で、この
ため半導体封止用として好適に使用されている。

また、最近の動向として、シリコンチップの大型化や配
線幅の微細化に伴い、半導体封止材の膨張係数をシリコ
ンチップのそれに近づけることが要望されており、この
ためエポキシ樹脂組成物への充填剤配合量を増やしてそ
の硬化物の膨張係数を低くすることが行なわれている。

しかしながら、その一方で、パッケージの大型化や多ビ
ン化が進んでいることがら封止材の高流動化も望まれて
いるが、一般に充填剤を増量すればする程エポキシ樹脂
組成物の流動性は悪くなり、成形時に未充填やワイヤー
流れが発生し易く、成形性が低下して、得られる硬化物
の耐湿性が劣ると言った問題があった。従って、低膨張
係数の硬化物を与え、かつ高い流動性を有し、成形性に
優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物の開発が望まれ
ていた。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、膨張係数が
低い硬化物を与える上、流動性が高く。

成形時に未充填やワイヤー流れ等の成形不良がほとんど
発生しない成形性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組
成物及びその硬化物を提供することを目的とする。

課　を　　するための　　　び 本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた
結果、エポキシ樹脂と硬化剤と充填剤とを含有してなる
エポキシ樹脂組成物において、充填剤として、平均粒径
が５〜３５Ｍで比表面積が１．４ｒｒ？／ｇ以下である
球状シリカを好ましくはかかる球状シリカの含有量が充
填剤全体の５０重量％以上となるように配合し、かつ粒
径７５４以上の粒子の含有量を充填剤全体の１重量％以
下とした充填剤を用いた場合、硬化物の膨張係数を低く
するために充填剤配合量を増やしても組成物の流動性が
低下せず、成形時に未充填やワイヤー流れなどの成形不
良が発生することもほとんどなく、耐湿性の良好な硬化
物が得られること、それ故、低膨張係数の硬化物を与え
ると共に、高い流動性を有し、成形性に優れた半導体封
止用エポキシ樹脂組成物が得られることを知見し、本発
明をなすに至った。

従って１本発明は、エポキシ樹脂と硬化剤と充填剤とを
含有してなるエポキシ樹脂組成物において、充填剤とし
て平均粒径が５〜３５声で比表面積が１．４ｒｒ？／ｇ
以下である球状シリカを含有すると共に、粒径７５Ｐ以
上の粒子の含有量が充填剤全体の１重量％以下である充
填剤を使用した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硬化することにより得られる硬化
物を提供する。

以下、本発明につき更に詳述する。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、上述したようにエポキ
シ樹脂と硬化剤と充填剤とを主成分として含有する。

ここで、エポキシ樹脂としては、従来から知られている
種々のものを使用することができ、例えばエポキシ化オ
ルソクレゾールノボラック樹脂。

エポキシ化フェノールノボラック樹脂、脂環式エポ掃シ
樹脂、エポキシ化ビスフェノール樹脂、＠換又は非置換
のトリフエノールアルカン型エポキシ樹脂や、これらに
ハロゲン原子を導入したエポキシ樹脂等を挙げることが
できる。なお、これらエポキシ樹脂は、その使用に当た
って必ずしも１種類のみの使用に限定されるものではな
く、２種類又はそれ以上を混合して配合してもよい。

また、硬化剤は特に制限されるものではなく、使用する
エポキシ樹脂に応じて適宜選定することができ１例えば
アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、フェノールノボラ
ック型硬化剤等が挙げられるが、中でもフェノールノボ
ラック型硬化剤が組成物の成形性、耐湿性の面でより望
ましく、好適に使用できる。なお、フェノールノボラッ
ク型硬化剤としては、具体的にフェノールノボラック樹
脂、クレゾールノボラック樹脂等が例示される。

硬化剤の配合量は通常使用される量とすることができ、
フェノールノボラック型硬化剤を用いた場合、好ましく
はエポキシ樹脂中のエポキシ基と硬化剤中のＯＨ基との
比がモル比で１：０．５〜１：１．５となるように配合
する。

なお、本発明では、エポキシ樹脂と硬化剤との反応を促
進させる目的で各種硬化促進剤、例えばイミダゾール類
、三級アミン類、ホスフィン系化合物、シクロアミジン
化合物などを併用することが望ましい。

また更に、本発明では硬化物の応力を低下させる目的で
組成物中にシリコーン系ポリマーを配合してもよい。シ
リコーン系ポリマーを添加すると、硬化物の熱衝撃テス
トにおけるパッケージクラブりの発生を著しく少なくす
ることが可能である。

シリコーン系ポリマーとしては、例えばエポキシ基、ア
ミノ基、カルボキシル基、水酸基、ヒドロシリル基、ビ
ニル基等を有するシリコーンオイル。

シリコーンレジン、シリコーンゴムなどやこれらシリコ
ーンポリマーと有機重合体１例えば置換又は非置換のフ
ェノールノボラック樹脂、エポキシ化フェノールノボラ
ック樹脂などとの共重合体を挙げることができる。

なおごシリコーン系ポリマーの添加量は特に限定されな
いが、通常エポキシ樹脂と硬化剤との合計使用量１００
部（重量部、以下同様）に対し１〜５０部とすることが
好ましい。

次いで、本発明で用いられる充填剤としては、充填剤全
体における粒径７５．以上の粒子の含有量が１％（重量
％、以下同じ）以下、好ましくは０．５％以下であって
、かつ特定の球状シリカを含有するものである。

ここで、球状シリカとしては粒径７５Ｉｍ以上の粒子が
球状シリカ全体の２％以下、好ましくは１％以下であり
、平均粒径が５〜３５．、好ましくは８〜３２戸である
と共に、比表面積が１．４ポ／ｇ以下、好ましくは１ｒ
ｒｆ／ｇ以下であるものを使用する。

なお、充填剤中に粒径７５ｐｍ以上の粗粒子が１％より
多く存在すると、硬化物のチップ表面へのダメージが大
きくなり、耐湿性に支障をきたす。

また、球状シリカの平均粒径が５−より小さいと、硬化
物のヒートサイクル時の耐クラツク性が悪くなる。一方
、平均粒径が３５−を越えると成形時にワイヤーの流れ
を引き起こす、更に、比表面積が１．４ｍ／ｇより大き
い球状シリカを用いると。

組成物の流動性が著しく低下する。

上記球状シリカは、天然の石英を溶融して得たり、ある
いは精製したクロロシラン、アルコキシシランを加水分
解や熱溶融して得る方法、ゾル−ゲル法などの種々の方
法で得ることができる。

また１本発明では充填剤として上記の特定の球状シリカ
のみを単独で配合してもよいが、上記球状シリカと共に
目的とする組成物の低膨張係数、高流動性を損なわない
範囲で破砕溶融シリカ、比表面積が１　ｒｒｒ／　ｇよ
り大きい球状シリカ、ヒユームドシリカ等のその他の無
機質充填剤を併用することができる。この場合、上記球
状シリカの配合割合は全充填剤量の５０％以上となるよ
うに配合することが好ましく、配合量が５０％に満たな
いと組成物の流動性が低下し、成形性が悪くなる場合が
ある。

なお、無機質充填剤は、その使用に際して予めシランカ
ップリング剤で表面処理した後に使用すると、より一層
耐湿性の高い硬化物を与える組成物を得ることができる
。

更に、充填剤の配合量は、エポキシ樹脂と硬化剤との合
計量１００部に対して２５０〜７００部、特に３５０〜
５００部とすることが好ましい。

本発明の組成物には、更に必要により各種の添加材を添
加することができ、例えばカルナバワックス等のワック
ス類、ステアリン酸等の脂肪酸やその金属塩などの離型
剤（中でも接着性、離型性の面からカルナバワックスが
好適に用いられる）。

有機ゴム系等の可撓性付与剤、カーボンブラック。

コバルトブルー、ベンガラ等の顔料、酸化アンチモン、
ハロゲン化合物等の難燃化剤２表面処理剤（Ｙ−グリシ
ドキシプロビルトリメトキシシラン等）、エポキシシラ
ン、ビニルシラン、はう素化合物、アルキルチタネート
等のカップリング剤、老化防止剤、その他の添加剤の１
種又は２種以上を配合することができる。

なお１本発明のエポキシ樹脂組成物は、その製造に際し
、上述した成分の所定量を均一に撹拌、混合し、予め７
０〜９５℃に加熱しであるニーダ−、ロール、エクスト
ルーダーなどで混線、冷却し、粉砕するなどの方法で得
ることができるが、特にミキシングロール、押出機を用
いた溶融混合法が好適に採用される。ここで、成分の配
合順序に特に制限はない。

上述したように、本発明のエポキシ樹脂組成物はＩＣ，
ＬＳＩ、　トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等の
半導体装置の封止用に使用するものであり、プリント回
路板の製造などにも有効に使用できる。

ここで、半導体装置の封止を行なう場合は、従来より採
用されている成形法、例えばトランスファ成形、インジ
ェクション成形、注型法などを採用して行なうことがで
きる。この場合、エポキシ樹脂組成物の成形温度は１５
０〜１８０℃、ポストキュアーは１５０〜１８０℃で２
〜１６時間行なうことができる。

１１匹羞果 本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は。

流動性が高く、成形時に未充填やワイヤー流れなどがほ
んど発生しない優れた成形性を有するもので、膨張係数
が低くかつ耐湿特性が良好な硬化物を与える。従って、
ＩＣ，ＬＳＩ、　トランジスタ等の半導体の封止材とし
て微細なパターンやワイヤーの損傷を抑えて耐湿性を向
上させるなどのために有効に使用できる。

以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明す
るが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。

なお、以下の例において部はいずれも重量部を示す。

〔実施例１〜４．比較例１〜５〕 エポキシ当量２００．軟化点６５℃のエポキシ化クレゾ
ールノボラック樹脂５８部、エポキシ当量２８０の臭素
化エポキシ化フェノールノボラック樹脂６部、フェノー
ル当量１１ｏ、軟化点８０℃のフェノールノボラック樹
脂３６部、トリフェニルホスフィン０．７部、三酸化ア
ンチモン１０部、カルナバワックス１．５部、γ−グリ
シドキシプロビルトリメトキシシラン１．６部、カーボ
ン１部を混合したベースに、γ−グリシドキシプロビル
トリメトキシシラン０．６％で表面処理した第１表に示
すシリカを第２表に示す量で配合し、８０℃のミキシン
グロールで５分間溶融混合した後、シート状で取り出し
、これを冷却し粉砕して組成物を得た。

得られた組成物につき、以下の諸試験を行なった。

結果を第２表に併記する。

（イ）スパイラルフロー ＥＭＭＩ規格に準じた金型を使用して１７５℃。

７０ｋｇｆ／ｆｆｌの条件で測定した。

（ロ）膨張係数 １７５℃、２分で成形し、１８０℃、４時間ポストキュ
アした５Ｘ５Ｘ５閤の試験片を用い、アグネ（真空理工
社製）を用いて昇温スピード５℃／厘１ｎで測定した。

（ハ）充填不良 ６４ＰＩＮ６００■ｉｌのＤＩＰのフレームを用い、１
７５℃、　７０ｋｇｆ／ｃｊ、プレヒート温度８５℃で
成形し、組成物の充填性を測定した。この場合、０．５
部以上の未充填があるものを不良とした。

（ニ）ワイヤー流れ １４ｘ２０ｘ２．７　（厚さ）鵬の１００ＰＩＮフラツ
トパツケージのフレームを用い、１７５℃。

７０ｋｇｆ／ｄ、プレヒート温度８５℃で成形した時の
金線の流れを軟Ｘ線で測定し、金線流れの状況を観察し
た。その結果、流れの良い場合は０、やや悪い場合はΔ
、悪い場合は×と判定した。

（ホ）耐湿性 最小線幅１．５部ｍ、チップサイズ４５−のテストチッ
プを用い、１４ＰＩＮ　ＤＩＰ型半導体装置を用いて評
価した。１７５℃、２分で成形し、１８０℃、４時間ポ
ストキュアーし、２６０℃の半田浴に１０秒間浸漬し、
次いで１３０”Ｃのプレッシャークンカーに１０００時
間放置した後のアルミニウム配線の断線不良率を測定し
た。

第２表の結果より、本発明に係る球状シリカを充填剤と
して配合したエポキシ樹脂組成物（実施例１〜４）は、
硬化物の膨張係数が小さい上、成形時の充填不良やワイ
ヤー流れがほとんどなく、成形性に優れ、耐湿性の良好
な硬化物を与えることが確認された。これらに対し、粒
径７５．以上の粒子含有率や平均粒径、比表面積が本発
明範囲外のシリカを配合した組成物（比較例１〜５）は
、成形時の充填不良やワイヤー流れが生じ、硬化物の耐
湿性も悪いものであった。

〔実施例５〜１１〕 エポキシ当量１９８．軟化点６０’Ｃのエポキシ化クレ
ゾールノボラック樹脂１００部、エポキシ当量２８０の
臭素化エポキシ化フェノールノボラック樹脂６部、フェ
ノール当量１１０．軟化点９０℃のフェノールノボラッ
ク樹脂３３部、下記式 の化合物６０部と下記式 の化合物４０部との反応生成物２５部、トリフェニルホ
スフィン０．６５部、三酸化アンチモン１０部、カルナ
バワックス１．２部、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン１．５部、カーボン１部を混合したベース
に、第３表に示す種類及び量のシリカを配合し、実施例
１と同様に組成物を得た。

組成物の試験結果を第３表に併記する。

零シリカ１０：平均粒径２０ｙｒｘ、粒径７５．以上０
．１重量％、４４〜７５７１１１７重量％、１２−以下
１０重量％、比 表面積０．８イ／ｇの球状シリカ 木本シリカ１１；平均粒径０．５−の球状シリカ第３表
の結果より１本発明に係る球状シリカを充填剤全体の５
０％以上配合した組成物は、硬化物が低膨張係数でかつ
充填剤配合量を増やしても成形時に充填不良やワイヤー
流れがほとんど発生せず、優れた成形性を有し、硬化物
の耐湿性も良好であることがわかった。

出願人　　信越化学工業株式会社 代理人　　弁理士　小　島　隆　同 学 糸売 補 正 書 （自 発） ６、補正の内容 （１）明細書第１８頁第２行目に １、事件の表示 平成１年特許願第３０８１３号 ２、発明の名称 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び硬化物３、補正を
する者 事件との関係 住　　所 氏　　名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エポキシ樹脂と硬化剤と充填剤とを含有してなるエ
   ポキシ樹脂組成物において、充填剤として、平均粒径が
   ５〜３５μｍで比表面積が１．４ｍ＾２／ｇ以下である
   球状シリカを含有すると共に、粒径７５μｍ以上の粒子
   の含有量が充填剤全体の１重量％以下である充填剤を使
   用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。 ２、請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を
   硬化することにより得られる硬化物。