JPH0329259B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は半導体封止用エポキシ樹脂組成物、特
には半導体成形時には極めて高い流動性を示すと
共に、バリの発生が少なく、熱膨張係数の小さ
い、さらには耐クラツクも良好な成形物を与える
半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するもので
ある。 （従来の技術） 半導体封止用樹脂についてはすでに各種のもの
が知られており、エポキシ樹脂、シリコーン樹
脂、ジアリルフタレート樹脂、フエノール樹脂、
ポリフエニルサルフアイド樹脂などを主剤とする
組成物が用いられているが、耐湿性、機械特性、
生産性、価格などの面からフエノール硬化性エポ
キシ樹脂が最も多く使用されている。 しかし、最近は低圧トランスフアー形成用金型
におけるキヤビテイ数の増加に伴なつて金型寸法
が大型化してきており、このような金型で半導体
装置の成形を行なうと一部に樹脂が未充填になる
という事故が発生するために、この樹脂組成物に
は特に流動性のよいものとすることが求められて
いる。 そのため、フエノール硬化性エポキシ樹脂につ
いても、１）溶融粘度の低い樹脂を使用するか、
低分子の希釈剤を混する、２）硬化触媒の量を減
量する、３）無機質充填剤量を減量する、という
方法を採ることが提案されているが、この１）の
方法では流動性は向上しても成形時のバリの発生
が多くなり、希釈剤を使用すると成形物表面にニ
ジミが出たり、揮発分が多くなつて寸法変化が大
きくなるという不利が生じ、さらにはアルミニウ
ム配線の腐蝕が速くなるという欠点も発生する。
また、この２）の方法では樹脂組成物の硬化性が
わるくなつて生産性向上のために速硬化性とする
という要求に逆行することとなり、３）の方法に
は樹脂成形物の熱膨張係数や応力が大きくなつて
耐クラツク性が低下し、さらにはシリコンチツプ
表面のアルミニウム配線やパツシベーシヨン膜に
加わる力が大きくなり、耐湿性も低下するという
不利が発生する。 なお、このエポキシ樹脂組成物については無機
質充填剤として球状石英粉末を用いることも知ら
れており、球状石英を配合すると応力が低下する
ということから樹脂組成物に平均粒子径が１〜
60μｍの球状溶融シリカを30〜80重量％添加する
ことも提案されている（特開昭58−138740号公報
参照）が、流動性が十分満足すべきものではな
く、耐クラツク性もわるいという欠点がある。 （発明の構成） 本発明はこのような不利を解決することのでき
る半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するもの
であり、これは１）フエノール硬化性エポキシ樹
脂100重量部、２）平均粒子径１〜25μｍの球状
石英粉末１〜80重量％と、粒径20μｍ以上が10重
量％以下であり、かつ粒径1μｍ以下が15重量％
以下の粉砕石英粉末20〜99重量％とからなる石英
質充填剤100〜500重量部とからなることを特徴と
するものである。 すなわち、本発明者らは流動性が高く、バリの
発生が少なく、耐クラツクもすぐれた半導体封止
用エポキシ樹脂組成物について種々検討した結
果、エポキシ樹脂に添加する無機質充填剤を石英
粉末とし、この石英粉末を特に平均粒径が１〜
25μｍの球状石英粉末と粉砕石英粉末との混合物
とすれば流動性がよく、バリの発生の少ない組成
物を得ることができることを見出し、この粉砕石
英粉末については粒径20μｍ以上が10重量％以下
で、かつ粒径1μｍ以下が15重量％以下のものと
すればエポキシ樹脂に対する石英粉末の高充填が
可能となるのでこの組成物から得られる成形体が
熱膨張係数の小さい、耐クラツク性のすぐれたも
のとすることができるということ、さらには局所
応力を防止できることを確認し、こゝに使用する
石英粉末の種類、配合量についての研究を進めて
本発明を完成させた。 本発明の組成物を構成する第１成分としてのフ
エノール硬化性エポキシ樹脂組成物は公知のもの
でよく、これは１分子中に２個以上のエポキシ基
を有するエポキシ樹脂とフエノール系硬化剤とか
らなるもので、後述するフエノール系硬化剤によ
つて硬化されるものであればその分子構造、分子
量などに特に制限はなく、これには例えばエピク
ロルヒドリンとビスフエノールをはじめとする各
種のノボラツク樹脂から合成されるエポキシ樹
脂、脂環式エポキシ樹脂あるいは塩素、臭素など
のハロゲン原子を導入したエポキシ樹脂などが例
示される。しかし、このエポキシ樹脂にモノエポ
キシ化合物を併用してもよく、このモノエポキシ
化合物としてはスチレンオキシド、シクロヘキセ
ンオキシド、プロピレンオキシド、メチルグリシ
ジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、フエ
ニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエー
テル、オクチレンオキシド、ドデセンオキシドな
どが例示される。 また、このフエノール系硬化剤も従来公知のも
のとすればよく、フエノールノボラツク、クレゾ
ールノボラツクなどのように１分子中に２個以上
の水酸基を有するものがあげられるが、これは２
種以上のものを組合せて使用してもよい。 なお、このエポキシ樹脂には上記したエポキシ
樹脂と硬化剤との反応を促進させる目的で各種の
促進剤、例えばイミダゾールあるいはその誘導
体、第三級アミン誘導体、ホスフイン系誘導体、
シクロアミジン誘導体などを併用することは任意
とされる。 つぎに、この組成物を構成する第２成分として
の石英系充填剤は球状石英粉末と粉砕石英粉末と
からなるものとされるが、これらは粒径が粗くな
ると、この組成物から得られる成形品に樹脂モノ
やバリが発生するし、樹脂組成物の機械的強度が
低下したり、金線を変形させるという欠点が生
じ、粒径が細かくなりすぎると樹脂クラツクが発
生しやすくなるので、平均粒径が１〜25μｍのも
のとする必要がある。 この球状石英粉末はアスペスト比が1.0〜1.3の
ものとすればよいが、これは例えば合成あるいは
天然の石英粉末を水素またはプロパンなどの可燃
性ガスと酸素ガスとの火炎中で溶融するか、テト
ラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどを
トルエンなどの溶剤中で加水分解して得たものと
すればよい。 また、こゝに使用される粉砕石英粉末は天然あ
るいは合成の石英塊を粉砕して得られる非晶性ま
たは結晶性の石英粉末で、通常半導体封止用組成
物に使用されているものとすればよいが、粉砕石
英粉末の粒径が粗いと鋭角なエツジでヒートサイ
クル時パツシベーシヨン膜にクラツクが発生し易
くなり、耐湿性もわるくなるので、これは粒径
20μｍ以上が10重量％以下で、かつ粒径1μｍ以下
が15重量％以下のものとすることが必要とされ
る。 この球状石英粉末と粉砕石英粉末との配合比率
は粒状石英粉末が全充填剤量の１重量％以下では
目的とする流動性が得られないし、応力も大きく
なり、これが80重量％以上となると目的とする流
動性が得られず、さらにはこの組成物から得られ
る成形品の耐クラツク性がわるくなり、樹脂モ
レ、バリも発生するようになるので、これは１〜
80重量％の範囲とする必要がある。なお、この石
英系充填剤についてはこの組成物が256KのICや
1MDRAM用に使用されるものであるときにはウ
ラニウムやトリウムなどの含有量が1ppb以下の
ものとすることがよいし、これらは予じめその表
面をカーボンフアンクシヨナルシランで処理した
ものとしてもよい。 本発明のエポキシ樹脂組成物はこの第１〜第２
成分の所定量を均一に混合することによつて得る
ことができるが、この第２成分の配合量は少なす
ぎるとこの組成物から得られる硬化物が線膨張係
数の大きいものとなり、耐クラツク性も満足する
ものにならず、多すぎるとこの組成物の流動性が
わるくなるので、これは第１成分100重量部に対
し100〜500重量部の範囲とする必要がある。 なお、この組成物にはその目的に応じて種々の
添加剤、例えばカーボンブラツクなどの顔料、天
然ワツクスなどの離型剤、難燃剤、オルガノポリ
シロキサン、オルガノシロキサンで変性したフエ
ノール、エポキシ化ノボラツク、変性ブタジエン
ゴムなどの可撓性付与剤、カーボンフアンクシヨ
ナルシランなどを添加してもよい。 つぎに本発明の実施例をあげるが、例中の部は
重量部を示したものであり、また各表中における
物性値は下記の方法による試験結果を示したもの
である。 １） スパイラルフロー エポキシ樹脂組成物の粉末20ｇを、EMMI
−１−66に準じた金型を用いて金型温度175℃、
プランジヤー圧力70Kg／cm²の条件で成形したと
きの値を測定した。 ２） 樹脂モレ、バリ エポキシ樹脂組成物の粉末20ｇを、10μｍ、
30μｍのスリツトをもつバリ測定用金型を用い
て金型温度175℃、プランジヤー圧力70Kg／cm²
の条件下で成形し、このときのスリツトに洩れ
た樹脂の長さをノギスで測定した。 ３） 線膨張係数 エポキシ樹脂組成物を175℃、２分の成形条
件で、４mmφ×高さ15mmの円柱状に成形し、
180℃で４時間アフターキユアーしてからアグ
ネDL1500（真空理化社製商品名）を用いて25℃
から120℃までの線膨張係数を測定した。 ４） 曲げ弾性率 エポキシ樹脂組成物を175℃、２分の成形条
件で100×10×４mmの抗折棒に成形し、180℃で
４時間アフターキユアーしてからJIS−K6911
の方法に準じて曲げ弾性率を測定した。 ５） 耐クラツクテスト 9.0×4.5×0.5mmのシリコンチツプ40個を
14PIN IC フレームに貼りつけ、これにエポ
キシ樹脂組成物を175℃、２分の成形条件で成
形し、180℃で４時間アフターキユアーしてか
ら−196℃（１分）〜＋260℃（１分）の温度サ
イクルテストを行ない、20サイクル後における
樹脂クラツクの発生率を測定した。 実施例１〜４、比較例１〜３ クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂・ECN
−1270（チバ社製商品名）600部、フエノールノボ
ラツク樹脂・TD2093（大日本インキ社製商品名）
300部に、第１表に示した量の石英系充填剤とシ
リコーンオイル変性エポキシ樹脂（シリコーン変
性率30％）100部、トラフエニルホスフイン10部、
カルナバワツクス10部、三酸化アンチモン100部、
γ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン
10部およびカーボンブラツク10部を配合し、ヘン
シエルミキサーで予備ブレンドしてから押圧機で
混練し、冷却後紛砕してフエノール硬化性エポキ
シ樹脂組成物７種を作り、ついでこれらについて
の物性をしらべたところ、第２表に示したとおり
の結果が得られた。

【表】

【表】 実施例５〜８、比較例４〜５ クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂・
EOCN102（日本化薬社製商品名）650部、フエノ
ールノボラツク樹脂・TD2093（前出）300部、ブ
ロム化エポキシ樹脂・YDB340（東都化成社製商
品名）50部に、第３表に示した量の石英系充填剤
と実施例１〜４で使用したものと同じ種類、量の
硬化触媒、離型剤、難燃剤、シランカツプリング
剤を配合し、上記と同様に処理してフエノール硬
化性エポキシ樹脂組成物６種を作り、ついでこれ
らについての物性をしらべたところ、第４表に示
したとおりの結果が得られた。

【表】 非晶質シリカである。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １ フエノール硬化性エポキシ樹脂
   100重量部 ２ 平均粒径１〜25μｍの球状石英粉１〜80重量
   ％と、粒径20μｍ以上が10重量％以下であり、
   かつ粒径1μｍ以下が15重量％以下の粉砕石英
   粉末20〜99重量％とからなる石英質充填剤
   100〜500重量部 とからなることを特徴とする半導体封止用エポキ
   シ樹脂組成物。