JPH05218240A

JPH05218240A - 半導体封止用樹脂組成物

Info

Publication number: JPH05218240A
Application number: JP1796592A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Ichimura; 茂樹市村
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1992-02-04
Publication date: 1993-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】膨張係数が小さく、かつ耐はんだリフロー性
に優れる封止用樹脂組成物を提供する。【構成】（ａ）粘度２poise 以下のエポキシ樹脂およ
び（ｂ）最大粒径１４９μｍで１０〜３０μｍの粒子の
含有量が２〜２０％、また比表面積が３ｍ²/ｇ以上であ
ると同時に、少なくとも４４μｍ以上の粒子のうち５０
％以上が球形である充填剤からなり、硬化物の線膨張係
数が１．２×１０^-5〜０．５×１０^-5／℃である半導体
封止用樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体の樹脂封止に用い
られる樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂封止材を用いた低圧トランスファー
成形によるＩＣ、ＬＳＩ等半導体装置の樹脂封止は、生
産性の良いことから封止法の主流となっており、その適
用範囲も４ＭビットＤＲＡＭ等ＶＬＳＩにまで広がって
いる。近年、素子の大型化に伴い、素子と封止材の膨張
係数差に起因するパッケージクラック等の不良が問題に
なっている。また高密度実装を目的に表面実装型パッケ
ージが増えており、この場合、はんだリフロー時に吸湿
した水分が膨張してパッケージクラックが発生しやす
く、その解決も急務となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
関してなされたものであり、膨張係数が小さく、かつ耐
はんだリフロー性にも優れる封止材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）粘度２
poise 以下のエポキシ樹脂および（ｂ）最大粒径１４９
μｍで１０〜３０μｍの粒子の含有量が２〜２０％、ま
た比表面積が３ｍ²/ｇ以上であると同時に、少なくとも
４４μｍ以上の粒子のうち５０％以上が球形である充填
剤からなり、硬化物の膨張係数が１．２×１０^-5／℃〜
０．５×１０^-5／℃である半導体封止用樹脂組成物に関
するものである。封止材の膨張係数を小さくするために
は、溶融シリカの含有量を増す方法が一般的である。し
かし、この場合流動性が低下するため充填剤の含有量は
６０〜６３vol.％が限界であった。この場合の膨張係数
は、１．９×１０^-5／℃〜１．５×１０^-5／℃が限界で
あった。。低粘度の樹脂を用いることで、充填剤量を増
すことはできるが、一般的にはバリが発生しやすくな
る。

【０００５】本発明者は、これら問題点について鋭意検
討した結果、低粘度エポキシ樹脂と特定の形状及び粒度
を持つ充填剤を組み合わせて用いることにより、充填剤
を多量添加することができ、かつバリ発生も少なくなる
ことを見出し本発明に至ったものである。すなわち、本
発明によれば、１０〜３０μｍの含有量が２〜２０％の
充填剤を用いることにより、流動性が低下することなく
充填剤量を増やすことができる。その理由は明確ではな
いが、一般の充填剤は１０〜３０μｍの含有量が約３０
％であり、この量を減らすことが大きな効果を示してい
る。ここで、充填剤の最大粒径は１４９μｍ、好ましく
は１０５μｍであり、これより大きい粒子は、ゲート等
狭い流路での流れを阻害する。また形状はすべての充填
剤が球形であることが好ましく、特に４４μｍ以上の粗
い粒子の５０％以上は球形であることが必須である。こ
れは、粗い角形粒子の増粘効果が大きいためであり、充
填剤同志の摩擦によるものと考えられる。また低粘度樹
脂を用いた場合にバリを低減するためには細かい充填剤
がある程度含有されていることが必要であり、種々検討
の結果、比表面積が３ｍ²/ｇ以上の充填剤を用いること
で、バリを低減することができる。本発明に用いること
ができる充填剤としては、膨張係数の小さい溶融シリカ
が好適である。

【０００６】本発明において用いられるエポキシ樹脂と
しては、封止材で一般に使用されているものであれば制
限はなく、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オク
ソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとする
フェノール、ナフトール類とアルデヒド類のノボラック
樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールＡ、ビスフ
ェノールＢ、ビスフェノールＦ，ビスフェノールＳ、ア
ルキル置換ビフェノールなどのジグリシジルエーテル、
フタル酸ダイマー酸などの多塩基酸とエピクロルヒドリ
ンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ
樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸など
のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られ
るグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を
過酢酸などの過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキ
シ樹脂、および脂環族エポキシ樹脂などがあり、これら
を適宜何種類でも併用することができる。本発明におい
て用いられる硬化剤としては、フェノール性水酸基を有
する化合物が好適で、フェノール、クレゾール、キシレ
ノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、
ビスフェノールＦ、１−ナフトール、２−ナフトール、
ジヒドロキシナフタレンなどのフェノール類とアルデヒ
ド類とを酸性触媒下で縮合反応させて得られるノボラッ
ク型フェノール樹脂、ビスフェノールＡ、ビスフェノー
ルＦ、ポリパラビニルフェノール樹脂、レゾルシン、カ
テコール、ハイドロキノンなどの多価フェノールなどが
あり、単独または２種類以上併用してもよい。また当量
比（水酸基数／エポキシ基数）は特に限定されないが、
０．７〜１．３が好ましい。

【０００７】硬化促進剤としては、例えば２−メチルイ
ミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２
−フェニル−４−メチルイミダゾールなどのイミダゾー
ル類、ベンジルジメチルアミン、また１，８−ジアザビ
シクロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵと略
す）、ＤＢＵのフェノール塩、ノボラック樹脂塩、カリ
ボール塩などのＤＢＵ誘導体類、トリブチルアミンなど
のアミン類、トリブチルホスフィンやトリフェニルホス
フィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニル
ボレートなどの有機リン化合物などを用いることができ
る。さらに可撓剤としてポリブタジエン、アクリロニト
リル−ブタジエン共重合体などのゴム類およびこれらの
末端カルボキシ、ヒドロキシ、内部エポキシなどを有す
る変性ゴム類、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シ
リコーンゲル、各種官能基、有機基を有するシリコーン
化合物などのオルガノポリシロキサン類、テフロン、フ
ッ素ゴムなどのフッ素化合物などを用いることができ
る。また、公知の可塑剤として、フタル酸ジエステル、
脂肪族二塩基酸エステル、リン酸トリエステル、グリコ
ールエステルなどを用いることができる。その他着色
剤、離型剤、難燃剤、カップリング剤などを必要に応じ
て用いることができる。本発明の材料の製造方法として
は、ミキシングロールや押出機を用いた溶融混合法が好
適であり、これら方法により所望の流動性の組成物を製
造することができる。以下、実施例をもって具体的に説
明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

【０００８】

【実施例】表１に実施例及び比較例に用いる充填剤（溶
融シリカ）の特性を示す。

【表１】

【０００９】実施例１軟化点７４℃、粘度２．０poise 、エポキシ当量１９８
のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂８０wt％、軟化
点６５℃、エポキシ当量４００、Ｂｒ化率４８％のＢｒ
化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２０wt％、軟化点８
２℃、水酸基当量１０５のフェノールノボラック樹脂５
０wt％、Ｓｂ₂Ｏ₃１０wt％、トリフェニルホスフィン
１．２wt％、カルナバワックス２wt％、カーボンブラッ
ク２wt％、カップリング剤ＫＢＭ−４０３（信越化学
製）５wt％、充填剤Ａを７２vol.％、以上から成る配合
物を８０℃のミキシングロールで５分間混合してからシ
ート状で取り出し、冷却後粉砕して封止材を作製した。

【００１０】実施例２〜６、比較例１〜３実施例１を基準に、充填剤の種類と量を表２に示すよう
に変え、封止材を作製した。

【表２】

【００１１】実施例７実施例１を基準に、クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂をエポキシ当量１９０、粘度０．２poise のビフェニ
ル骨格エポキシ樹脂ＹＸ−４０００（油化シェルエポキ
シ製）に替え、充填剤Ａを８２vol.％用いた他は同様の
組成と方法で封止材を作製した。実施例及び比較例に示
した封止材の特性を表３に示す。

【００１２】

【表３】

【００１３】ここで表３に示した特性の測定方法を説明
する。（１）スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６の金型を
用い、１８０℃、７０kg/cm²で成形した時の流動長さを
測定した。（２）膨張係数：１７０℃で６時間後硬化させた試験片
を用い、ガラス転移温度以下の膨張係数を求めた。（３）バリ長さ：３０μｍ厚のスリットへの流出長を、
１８０℃、７０kg/cm²の条件で測定した。（４）耐はんだリフロー性：６mm角の素子を用いた２mm
ｔのフラットパッケージを使用し、８５℃、８５％ＲＨ
の条件で所定時間吸湿させ、２１５℃のＶＰＳリフロー
にかけて、クラックが発生するまでの吸湿時間を測定し
た。時間が長い程、耐リフロー性は強い。

【００１４】比較例１は球形シリカの量が少ないため、
充填剤量が７０vol.％と少ないため膨張係数が大きく耐
リフロー性も悪い。比較例２は角型シリカ単独のため充
填量はさらに６５vol.％と少なく、比較例１よりも悪く
なっている。また比較例３は１０〜３０μｍの粒子が多
いため充填量が少なく、さらに比表面積の小さいシリカ
を使用しているために、バリも多く発生している。これ
に対し実施例はいずれも、高充填が可能なため膨張係数
が小さく、かつ耐リフロー性も良好である。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば膨張
係数が小さくすることができ、耐はんだリフロー性に優
れた封止材組成物の提供が可能になった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）粘度２poise 以下のエポキシ樹脂
および（ｂ）最大粒径１４９μｍで１０〜３０μｍの粒
子の含有量が２〜２０％、また比表面積が３ｍ²/ｇ以上
であると同時に、少なくとも４４μｍ以上の粒子のうち
５０％以上が球形である充填剤からなり、硬化物の線膨
張係数が１．２×１０^-5〜０．５×１０^-5／℃であるこ
とを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。