JPH08259666A - 熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents
熱硬化性樹脂組成物Info
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- JPH08259666A JPH08259666A JP7087473A JP8747395A JPH08259666A JP H08259666 A JPH08259666 A JP H08259666A JP 7087473 A JP7087473 A JP 7087473A JP 8747395 A JP8747395 A JP 8747395A JP H08259666 A JPH08259666 A JP H08259666A
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- Epoxy Resins (AREA)
Abstract
クとの両基材との接着性に優れた硬化物を与え、パッケ
ージの反りも十分満足に低減することが可能であり、B
GAパッケージ用の半導体封止材として好適に使用でき
る熱硬化性樹脂組成物を開発する。 【構成】 (A)エポキシ樹脂及び硬化剤100重量
部、(B)無機質充填剤100〜1000重量部、
(C)熱可塑性樹脂0.5〜20重量部、(D)メルカ
プト基又は分解によりメルカプト基を生成する基及び加
水分解性基を有する有機ケイ素化合物0.1〜5重量部
を含有してなることを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
Description
ダーレジストとの接着性に優れ、特にBGAパッケージ
のような片面成形の半導体パッケージ用封止樹脂等とし
て好適に用いられる熱硬化性樹脂組成物に関する。
らエポキシ樹脂、エポキシ樹脂の硬化剤としてのフェノ
ール樹脂及び無機質充填剤を配合した熱硬化性樹脂組成
物が、半導体パッケージ用に使用されている。
伴い、BGA(ボールグリッドアレー)と称される半田
バンプを有する有機樹脂基板上に半導体チップを搭載
し、その片面をエポキシ樹脂封止材で封止するパッケー
ジが開発されている。このパッケージは、多ピン化にも
かかわらず、半田付けが容易であることや、数個の半導
体チップを搭載できること、更には製造コストが安いこ
となどから用途が拡大する傾向にある。
は、BGAパッケージを構成する材料同士の膨張係数が
違うことからパッケージ成形後に容易にパッケージが反
ってしまい、プリント基板に接続できないといった致命
的な問題が生じている。
大きく、ピン数も多いことから半導体チップと基板上の
配線を接続する金線の数も多く、かつ長さも長くなって
いる。このため、成形時粘度の高い封止材料を使用した
場合、金線が曲がったり金線同士が接触するといった問
題も起こり易い。
部分との接着性もBGAパッケージの信頼性向上には重
要な要素である。特にBGAのような片面成形のパッケ
ージでは、ソルダーマスクや金メッキ部分との接着が不
十分であると、半田リフロー時に容易にソルダーマスク
や金メッキ部分から剥離してパッケージにクラックが入
ってしまうという問題が指摘されている。
体業界ではBGAパッケージ用の封止樹脂として成形時
の樹脂粘度が低く、ソルダーマスクや金メッキとの接着
性に優れ、かつパッケージの反りも低減することが可能
な熱硬化性樹脂組成物の開発が求められている。
ため、特公平5−77686号、同6−17458号公
報に片面成形のパッケージの反りを防止することが可能
な樹脂組成物を提案したが、この組成物はパッケージサ
イズが25cm角以上になる場合の反りの防止効果が十
分とは言い難った。
成形時粘度が低く、ソルダーマスクや金メッキとの接着
性に優れた硬化物を与え、パッケージの反りを低減する
ことができる半導体封止用として好適な熱硬化性樹脂組
成物を提供することを目的とする。
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、硬化剤、無機質充填剤を含有してなる熱硬化性樹脂
組成物に、熱可塑性樹脂とメルカプト基又は分解により
メルカプト基を生成する基及び加水分解性基を有する有
機ケイ素化合物とを下記特定範囲で併用した場合、成形
時粘度が低く、金線の曲がりや金線同士の接触の発生が
ない上、金メッキとソルダーマスクとの両基材との接着
性に優れた硬化物を与え、パッケージの反りを十分満足
に低減することが可能であり、BGAパッケージ用の半
導体封止材として好適に使用できること、即ち、これら
熱可塑性樹脂或いはメルカプト基又は分解によりメルカ
プト基を生成する基と加水分解性基とを含有する有機ケ
イ素化合物を単独使用した場合には金メッキとの接着性
が低いにも拘らず、これら両成分の併用により、予想外
に金メッキとの接着性が顕著に向上することを知見し、
本発明をなすに至った。
び硬化剤100重量部、(B)無機質充填剤100〜1
000重量部、(C)熱可塑性樹脂0.5〜20重量
部、(D)メルカプト基又は分解によりメルカプト基を
生成する基及び加水分解性基を有する有機ケイ素化合物
0.1〜5重量部を含有してなることを特徴とする熱硬
化性樹脂組成物を提供する。
と、本発明に係る熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹
脂、硬化剤、無機質充填剤等を含有してなるものであ
る。
としては、1分子中にエポキシ基を少なくとも2個以上
有するエポキシ樹脂であれば如何なるものでも使用可能
である。エポキシ樹脂として具体的には、ビスフェノ−
ルA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環
式エポキシ樹脂、グリシジル型エポキシ樹脂、更には下
記構造式で示されるエポキシ樹脂などが例示され、これ
らの1種を単独で又は2種以上を併用して用いることが
できる。
は1〜10の整数である。)
も上記したビスフェノールA型エポキシ樹脂、クレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂やフェニル基にn−ブチル
基などの炭素数1〜6のアルキル基、その他の一価炭化
水素基を有する多官能型のエポキシ樹脂を用いることが
金メッキとの接着性の向上のために好ましい。
100℃でエポキシ当量が100〜400であるものが
望ましい。
化のためブロム化エポキシ樹脂を使用することができ
る。
好適に使用され、具体的にはフェノ−ルノボラック樹
脂、クレゾ−ルノボラック樹脂、トリフェノ−ルメタン
などのフェノール性水酸基を2個以上有するものなどが
例示される。このようなフェノール樹脂の中でも、軟化
点が60〜120℃を有し、かつ水酸基当量が90〜1
50のものが望ましく使用される。
は、上記エポキシ樹脂中のエポキシ基とフェノール樹脂
中の水酸基との当量比が0.5〜2の範囲であれば如何
る量でもよいが、通常エポキシ樹脂100部(重量部、
以下同様)に対して30〜100部、特に40〜70部
の範囲が好適である。フェノール樹脂の使用量が30部
未満では十分な強度が得られない場合があり、100部
を超えると未反応のフェノール樹脂が残って耐湿性を低
下させる場合がある。
の膨張係数を小さくし、半導体素子に加わる応力を低下
させるためのものである。具体例としては、破砕状、球
状の形状を持った溶融シリカ、結晶性シリカ等が主に用
いられ、その他にアルミナ、チッ化ケイ素、チッ化アル
ミなども使用可能である。なお、上記無機質充填剤の平
均粒径としては、5〜20μmの範囲が好ましい。更
に、形状は特に限定されず、球状、破砕状等種々のもの
を使用することができるが、硬化物の低膨張化と成形性
を両立させるためには球状と破砕品のブレンド、あるい
は球状品のみを用いたほうがよい。この種の無機質充填
剤は予めシランカップリング剤で表面処理して使用する
ことができる。
硬化剤との合計量100部に対して100〜1000部
が好ましく、100部未満では膨張係数が大きくなりB
GAパッケージの反りが大きくなる上、半導体素子に加
わる応力が増大し、素子特性の劣化を招く場合があり、
1000部を超えると成形時の粘度が高くなり成形性が
悪くなる場合がある。
可塑性樹脂としては、例えばスチレン−エチレン−ブチ
レン−スチレン共重合体(SEBS樹脂)、メタクリル
酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体(MBS樹
脂)等のポリマーが好適に使用されるが、とりわけメタ
クリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体(MB
S樹脂)がより好適に使用される。
スチレン共重合ゴムを乳化重合により調製し、これにス
チレン・メチルメタクリレートをグラフト重合した後、
凝固乾燥させ、パウダー状にしたものを用いることが効
果的である。
に混合する際にはできるだけ微粉末にして添加するか、
あるいは予めエポキシ樹脂やフェノール樹脂と溶融混合
した後に添加することが望ましい。
接着性を改善するメルカプト基又は分解してメルカプト
基を生成する基と加水分解性基とを有する有機ケイ素化
合物としては、下記構造式で示されるような化合物を代
表例として挙げることができる。上記加水分解性基とし
ては、炭素数1〜5のアルコキシ基を挙げることができ
る。
合物としては、下記のものを挙げることができる。 (CH3O)3SiCH2CH2CH2SSCH2CH2CH2
Si(OCH3)3
脂と硬化剤との合計量100部に対して0.5〜20
部、好ましくは2〜10部とする。熱可塑性樹脂の配合
量が0.5部未満では十分な接着性が得られず、20部
を超えるとエポキシ樹脂組成物の粘度が高くなり流動性
が低下する上、機械的な強度が弱くなるといった問題が
生じる。
する有機ケイ素化合物の配合量は、エポキシ樹脂と硬化
剤との合計量100部に対して0.1〜5部、好ましく
は0.2〜2部とする。上記有機ケイ素化合物の配合量
が0.1部未満では十分な接着力を得ることができない
ばかりか場合によっては半導体特性が低下してしまい、
5部を超えると半導体特性が低下する。
水分解性基を有する有機ケイ素化合物との配合比率は、
重量比で熱可塑性樹脂1に対して上記有機ケイ素化合物
の配合比率が0.01〜0.5、特に0.01〜0.3
の範囲となることが望ましい。熱可塑性樹脂1に対して
上記有機ケイ素化合物の配合比率が0.01未満ではや
はり十分な接着が得られない場合があり、0.5を超え
ると半導体特性が低下する場合がある。
配合することが好ましい。硬化触媒としては、例えばイ
ミダゾール又はその誘導体、ホスフィン誘導体、シクロ
アミジン誘導体等が代表例として挙げられるが、特に下
記構造式で示される2P4MHZや2PHZが望ましく
使用される。
できるが、エポキシ樹脂と硬化剤との合計量100部に
対して0.001〜10部、特に0.1〜4部が好適で
ある。0.001部に満たないと短時間で硬化させるこ
とができない場合があり、10部を超えると硬化速度が
早すぎて良好な成形品が得られない場合がある。
ーン系の可とう性付与剤を添加することもできる。シリ
コーン系の可とう性付与剤としては、例えばシリコーン
ゴムパウダー、シリコーンゲル、有機樹脂とシリコーン
ポリマーとのブロックポリマーなどが挙げられる。ま
た、二液タイプのシリコーンゴムやシリコーンゲルで無
機質充填剤表面を処理しても良い。
物全体の0.5〜10重量%、特に1〜5重量%が望ま
しく、0.5重量%に満たないと十分な耐衝撃性を与え
ない場合があり、10重量%を超えると機械的強度が不
十分となる場合がある。
カルナバワックス、高級脂肪酸、合成ワックス類などの
離型剤、更にメルカプト基を有さないシランカップリン
グ剤、酸化アンチモン、リン化合物などを配合しても良
い。
ールによる溶融混練、ニーダーによる溶融混練、連続押
し出し機による溶融混練などで溶融混練することにより
製造することができる。なお、硬化条件は特に制限され
ないが、165〜185℃で2〜8時間ポストキュアー
することが望ましい。
の樹脂粘度が低く、ソルダーマスクや金メッキとの接着
性に優れた硬化物を与え、パッケージの反りを低減する
ことが可能であり、BGAパッケージのような片面成形
の半導体パッケージ用の封止材等として好適に使用する
ことができる。
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、各例中の部はいずれも重量部であ
る。
従い、原料を均一に混合した後、90℃に設定された2
本ロールで均一に溶融混合して熱硬化性樹脂組成物を得
た。
下の諸特性を測定した。結果を表1に示す。 (イ)スパイラルフロー EMMI規格に準じた金型を使用して175℃、70k
g/cm2の条件で測定した。 (ロ)溶融粘度 島津高化式フローテスターを用い、175℃で測定し
た。 (ハ)機械的強度(曲げ強度及び曲げ弾性率) JIS−K6911に準じて175℃、70kg/cm
2、成形時間2分の条件で10×100×4mmの抗折
棒を成形し、180℃で4時間ポストキュアーしたもの
について測定した。 (ハ)ガラス転移温度、膨張係数 175℃、70kg/cm2、成形時間2分の条件で4
×4×15mmの試験片を成形し、180℃で4時間ポ
ストキュアーしたものを用い、ディライトメーターによ
り毎分5℃で昇温させることにより測定した。 (ヘ)接着性 金メッキした42アロイ板に直径15mm、高さ5mm
の円筒成形品を175℃、70kg/cm2、成形時間
2分の条件で成形し、180℃で4時間ポストキュアー
した後、プッシュプルゲージで成形物と金メッキとの接
着性を測定した。n=5の平均値。
ト基含有有機ケイ素化合物とを併用した場合、金メッキ
との接着力に優れた硬化物を与えるが、熱可塑性樹脂と
メルカプト基含有有機ケイ素化合物とをそれぞれ単独使
用した場合(比較例2,3)は、金メッキとの接着力が
劣ることが認められる。また、熱可塑性樹脂を多量に配
合した場合(比較例1)、高粘度となり、スパイラルフ
ローも低下する上、曲げ強さ、曲げ弾性率も劣ることが
認められる。
は1〜10の整数である。)
−スチレン共重合体(旭化成社製) M901:メタクリル酸メチル−スチレン−ブタジエン
共重合体(鐘淵化学社製)
Claims (3)
- 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂及び硬化剤100重
量部、(B)無機質充填剤100〜1000重量部、
(C)熱可塑性樹脂0.5〜20重量部、(D)メルカ
プト基又は分解によりメルカプト基を生成する基及び加
水分解性基を有する有機ケイ素化合物0.1〜5重量部
を含有してなることを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。 - 【請求項2】 熱可塑性樹脂がメタクリル酸メチル−ブ
タジエン−スチレン共重合体又はスチレン−エチレン−
ブチレン−スチレン共重合体である請求項1記載の熱硬
化性樹脂組成物。 - 【請求項3】 エポキシ樹脂としてビスフェノールA型
エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂及
びフェニル基に一価炭化水素基を有する多官能型のエポ
キシ樹脂から選ばれるものを使用する請求項1又は2記
載の熱硬化性樹脂組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07087473A JP3127772B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 熱硬化性樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07087473A JP3127772B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 熱硬化性樹脂組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08259666A true JPH08259666A (ja) | 1996-10-08 |
| JP3127772B2 JP3127772B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=13915894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07087473A Expired - Fee Related JP3127772B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 熱硬化性樹脂組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3127772B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6117953A (en) * | 1998-01-22 | 2000-09-12 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Liquid epoxy resin composition for ball grid array package |
| US6139978A (en) * | 1998-01-12 | 2000-10-31 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Semiconductor encapsulating epoxy resin compositions, and semiconductor devices encapsulated therewith |
| US6231997B1 (en) | 1998-07-21 | 2001-05-15 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Semiconductor encapsulating epoxy resin compositions, and semiconductor devices |
| US6342309B1 (en) | 1999-08-19 | 2002-01-29 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Epoxy resin composition and semiconductor device |
| US6500564B1 (en) | 1999-08-19 | 2002-12-31 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Semiconductor encapsulating epoxy resin composition and semiconductor device |
-
1995
- 1995-03-20 JP JP07087473A patent/JP3127772B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6139978A (en) * | 1998-01-12 | 2000-10-31 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Semiconductor encapsulating epoxy resin compositions, and semiconductor devices encapsulated therewith |
| US6117953A (en) * | 1998-01-22 | 2000-09-12 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Liquid epoxy resin composition for ball grid array package |
| US6231997B1 (en) | 1998-07-21 | 2001-05-15 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Semiconductor encapsulating epoxy resin compositions, and semiconductor devices |
| US6342309B1 (en) | 1999-08-19 | 2002-01-29 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Epoxy resin composition and semiconductor device |
| US6500564B1 (en) | 1999-08-19 | 2002-12-31 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Semiconductor encapsulating epoxy resin composition and semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3127772B2 (ja) | 2001-01-29 |
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