JPH10120878A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物及び半導体装置Info
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- JPH10120878A JPH10120878A JP9244719A JP24471997A JPH10120878A JP H10120878 A JPH10120878 A JP H10120878A JP 9244719 A JP9244719 A JP 9244719A JP 24471997 A JP24471997 A JP 24471997A JP H10120878 A JPH10120878 A JP H10120878A
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 エポキシ樹脂、硬化剤、無機質充填剤を
必須成分とするエポキシ樹脂組成物において、無機質充
填剤全体の１０〜４０重量％が３μｍ以下の微細粒子で
あり、無機質充填剤全体としてのＢＥＴ法（窒素吸着
法）による比表面積が２．５ｍ2 ／ｇ以下であると共
に、２５℃のガードナーホルト法で測定したときの粘度
が３０〜４５ポイズであるビスフェノールＦ型液状エポ
キシ樹脂に該無機質充填剤７５重量％を混練した混練物
を２５℃においてＥ型粘度計を用いて測定した場合のせ
ん断速度０．６／秒と１０／秒との粘度比が２．５以下
であり、かつ０．６／秒での粘度が５０，０００ポイズ
以下である無機質充填剤を組成物全体の８０〜９０重量
％配合したことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 【効果】 本発明のエポキシ樹脂組成物は、溶融粘度が
低く、成形性もよく、この組成物で封止した半導体装置
はダイパッド変形、ワイヤー変形等もなく、信頼性の高
いものである。
必須成分とするエポキシ樹脂組成物において、無機質充
填剤全体の１０〜４０重量％が３μｍ以下の微細粒子で
あり、無機質充填剤全体としてのＢＥＴ法（窒素吸着
法）による比表面積が２．５ｍ2 ／ｇ以下であると共
に、２５℃のガードナーホルト法で測定したときの粘度
が３０〜４５ポイズであるビスフェノールＦ型液状エポ
キシ樹脂に該無機質充填剤７５重量％を混練した混練物
を２５℃においてＥ型粘度計を用いて測定した場合のせ
ん断速度０．６／秒と１０／秒との粘度比が２．５以下
であり、かつ０．６／秒での粘度が５０，０００ポイズ
以下である無機質充填剤を組成物全体の８０〜９０重量
％配合したことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 【効果】 本発明のエポキシ樹脂組成物は、溶融粘度が
低く、成形性もよく、この組成物で封止した半導体装置
はダイパッド変形、ワイヤー変形等もなく、信頼性の高
いものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融粘度が低く、
成形性に優れ、特に薄型で多ピンの半導体装置を封止し
た場合における半導体装置の損傷を防止し得るエポキシ
樹脂組成物及びこの組成物の硬化物で封止された半導体
装置に関する。
成形性に優れ、特に薄型で多ピンの半導体装置を封止し
た場合における半導体装置の損傷を防止し得るエポキシ
樹脂組成物及びこの組成物の硬化物で封止された半導体
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】最近の
薄型パッケージ用封止材としてのエポキシ樹脂組成物に
おいては、充填性の向上と低吸水化の両立を図るため、
非常に細かな平均粒径が１μｍ以下、望ましくは０．５
μｍ以下の充填剤を多量に添加する傾向にある。このた
め、充填剤の比表面積が従来品に比べ非常に大きくな
り、樹脂と充填剤界面の濡れが著しく悪くなり、その結
果として組成物の粘度が異常に高くなり、成形性の低下
を引き起こす。
薄型パッケージ用封止材としてのエポキシ樹脂組成物に
おいては、充填性の向上と低吸水化の両立を図るため、
非常に細かな平均粒径が１μｍ以下、望ましくは０．５
μｍ以下の充填剤を多量に添加する傾向にある。このた
め、充填剤の比表面積が従来品に比べ非常に大きくな
り、樹脂と充填剤界面の濡れが著しく悪くなり、その結
果として組成物の粘度が異常に高くなり、成形性の低下
を引き起こす。
【０００３】一方最近、耐半田リフロー性を改善するた
め、低吸水化を目的に充填剤を高充填化する方向にあ
る。特に充填量を８５重量％以上とする場合、従来より
用いていた球状の充填剤では低せん断領域における粘度
が非常に高くなり、ダイパッド変形やワイヤー変形、場
合によっては断線を引き起こしている。
め、低吸水化を目的に充填剤を高充填化する方向にあ
る。特に充填量を８５重量％以上とする場合、従来より
用いていた球状の充填剤では低せん断領域における粘度
が非常に高くなり、ダイパッド変形やワイヤー変形、場
合によっては断線を引き起こしている。
【０００４】本発明は、上記事情を改善するためになさ
れたもので、溶融粘度が低く、成形性が高く、ダイパッ
ド変形やワイヤー変形等の損傷のない半導体封止が可能
なエポキシ樹脂組成物及びこの組成物の硬化物で封止さ
れた半導体装置を提供することを目的とする。
れたもので、溶融粘度が低く、成形性が高く、ダイパッ
ド変形やワイヤー変形等の損傷のない半導体封止が可能
なエポキシ樹脂組成物及びこの組成物の硬化物で封止さ
れた半導体装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するため、エポキシ樹脂組
成物に高充填する無機質充填剤について鋭意検討を行っ
た。即ち、一般に従来から製造されている無機質充填剤
では微細領域の粉体粒度や比表面積が制御されていない
ため、充填剤を多量に配合した場合において、低せん断
領域で樹脂組成物の粘度が急激に増粘しワイヤー変形を
引き起こすといった問題が最近大きな課題となってお
り、本発明者らは、この種の不良を改善し、かつ無機質
充填剤の高充填時における低粘度化を両立させる目的
で、従来から提案されているように、無機質充填剤の粒
度分布、比表面積及び形状について検討した。つまり、
従来の無機質充填剤についての提案は、いずれも成形特
性が無機質充填剤の粒度分布、比表面積、形状等の特性
によって規定されているものであり、本発明者らもこれ
に従ったものである。しかし、従来においても充填剤の
諸特性と成形性との関係が完全に把握されているわけで
はなく、無機質充填剤の粒度分布、比表面積及び形状の
みでは最近の薄型で多ピンの大型パッケージで発生しや
すい上述したような不良を防止することは困難であっ
た。
発明者らは、上記目的を達成するため、エポキシ樹脂組
成物に高充填する無機質充填剤について鋭意検討を行っ
た。即ち、一般に従来から製造されている無機質充填剤
では微細領域の粉体粒度や比表面積が制御されていない
ため、充填剤を多量に配合した場合において、低せん断
領域で樹脂組成物の粘度が急激に増粘しワイヤー変形を
引き起こすといった問題が最近大きな課題となってお
り、本発明者らは、この種の不良を改善し、かつ無機質
充填剤の高充填時における低粘度化を両立させる目的
で、従来から提案されているように、無機質充填剤の粒
度分布、比表面積及び形状について検討した。つまり、
従来の無機質充填剤についての提案は、いずれも成形特
性が無機質充填剤の粒度分布、比表面積、形状等の特性
によって規定されているものであり、本発明者らもこれ
に従ったものである。しかし、従来においても充填剤の
諸特性と成形性との関係が完全に把握されているわけで
はなく、無機質充填剤の粒度分布、比表面積及び形状の
みでは最近の薄型で多ピンの大型パッケージで発生しや
すい上述したような不良を防止することは困難であっ
た。
【０００６】そこで、更に検討を進めた結果、特定の粒
度と比表面積をもった充填剤を配合した組成物を作成
し、せん断速度を変更して粘度を測定し、特定の粘度比
となった充填剤を用いることで、成形性の良好な組成物
を得ることができることを見出した。
度と比表面積をもった充填剤を配合した組成物を作成
し、せん断速度を変更して粘度を測定し、特定の粘度比
となった充填剤を用いることで、成形性の良好な組成物
を得ることができることを見出した。
【０００７】即ち、エポキシ樹脂と硬化剤と無機質充填
剤とを必須成分とするエポキシ樹脂組成物において、無
機質充填剤として、無機質充填剤全体の１０〜４０重量
％が３μｍ以下の微細粒子であり、無機質充填剤全体と
してのＢＥＴ法（窒素吸着法）による比表面積が２．５
ｍ2 ／ｇ以下であると共に、２５℃のガードナーホルト
法で測定したときの粘度が３０〜４５ポイズであるビス
フェノールＦ型液状エポキシ樹脂に該無機質充填剤７５
重量％を混練した混練物を２５℃においてＥ型粘度計を
用いて測定した場合のせん断速度０．６／秒と１０／秒
との粘度比が２．５以下であり、かつ０．６／秒での粘
度が５０，０００ポイズ以下である無機質充填剤を使用
し、これを組成物全体の８０〜９０重量％配合すること
により、このように無機質充填剤を高充填しても溶融粘
度が低く、成形性に優れ、かつワイヤー変形等の不都合
なく薄型、多ピンの半導体装置を封止し得ることを知見
し、本発明をなすに至ったものである。
剤とを必須成分とするエポキシ樹脂組成物において、無
機質充填剤として、無機質充填剤全体の１０〜４０重量
％が３μｍ以下の微細粒子であり、無機質充填剤全体と
してのＢＥＴ法（窒素吸着法）による比表面積が２．５
ｍ2 ／ｇ以下であると共に、２５℃のガードナーホルト
法で測定したときの粘度が３０〜４５ポイズであるビス
フェノールＦ型液状エポキシ樹脂に該無機質充填剤７５
重量％を混練した混練物を２５℃においてＥ型粘度計を
用いて測定した場合のせん断速度０．６／秒と１０／秒
との粘度比が２．５以下であり、かつ０．６／秒での粘
度が５０，０００ポイズ以下である無機質充填剤を使用
し、これを組成物全体の８０〜９０重量％配合すること
により、このように無機質充填剤を高充填しても溶融粘
度が低く、成形性に優れ、かつワイヤー変形等の不都合
なく薄型、多ピンの半導体装置を封止し得ることを知見
し、本発明をなすに至ったものである。
【０００８】従って、本発明は、エポキシ樹脂、硬化
剤、無機質充填剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物
において、上記特定の無機質充填剤を組成物全体の８０
〜９０重量％配合したエポキシ樹脂組成物、及びこの組
成物の硬化物で封止された半導体装置を提供するもので
ある。
剤、無機質充填剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物
において、上記特定の無機質充填剤を組成物全体の８０
〜９０重量％配合したエポキシ樹脂組成物、及びこの組
成物の硬化物で封止された半導体装置を提供するもので
ある。
【０００９】以下、本発明について更に詳しく説明す
る。本発明のエポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂、硬化
剤、無機質充填剤を必須成分とする。
る。本発明のエポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂、硬化
剤、無機質充填剤を必須成分とする。
【００１０】本発明で使用するエポキシ樹脂としては、
従来から公知の１分子あたり２個以上のエポキシ基を持
ったものであればいかなるものでも使用することがで
き、特にビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタ
レン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェ
ノールアラルキル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン
型エポキシ樹脂などが例示される。これらエポキシ樹脂
の中でもナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポ
キシ樹脂、下記構造式で示される液晶構造を有するもの
が望ましい。
従来から公知の１分子あたり２個以上のエポキシ基を持
ったものであればいかなるものでも使用することがで
き、特にビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタ
レン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェ
ノールアラルキル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン
型エポキシ樹脂などが例示される。これらエポキシ樹脂
の中でもナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポ
キシ樹脂、下記構造式で示される液晶構造を有するもの
が望ましい。
【００１１】
【化１】
【００１２】これらエポキシ樹脂中の全塩素含有量は
１，５００ｐｐｍ以下、望ましくは１，０００ｐｐｍ以
下であり、また、１２０℃で５０％エポキシ樹脂濃度に
おける２０時間での抽出水塩素が５ｐｐｍ以下であるこ
とが好ましい。全塩素含有量が１，５００ｐｐｍより多
く、抽出水塩素が５ｐｐｍより多いと、半導体の耐湿信
頼性が低下するおそれがある。
１，５００ｐｐｍ以下、望ましくは１，０００ｐｐｍ以
下であり、また、１２０℃で５０％エポキシ樹脂濃度に
おける２０時間での抽出水塩素が５ｐｐｍ以下であるこ
とが好ましい。全塩素含有量が１，５００ｐｐｍより多
く、抽出水塩素が５ｐｐｍより多いと、半導体の耐湿信
頼性が低下するおそれがある。
【００１３】本発明の硬化剤としては、フェノール化合
物、アミン化合物、酸無水物系化合物などエポキシ樹脂
の硬化剤として従来より知られているものであればいず
れのものも使用できるが、特に１分子中にフェノール性
の水酸基を２個以上有するフェノール樹脂が好ましい。
フェノール樹脂としては、特に、フェノールノボラック
樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキ
ル樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂、シクロペンタジ
エン型フェノール樹脂や下記構造式で示されるフェノー
ル性水酸基を含有するものなどが例示される。
物、アミン化合物、酸無水物系化合物などエポキシ樹脂
の硬化剤として従来より知られているものであればいず
れのものも使用できるが、特に１分子中にフェノール性
の水酸基を２個以上有するフェノール樹脂が好ましい。
フェノール樹脂としては、特に、フェノールノボラック
樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキ
ル樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂、シクロペンタジ
エン型フェノール樹脂や下記構造式で示されるフェノー
ル性水酸基を含有するものなどが例示される。
【００１４】
【化２】 （式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、
例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基を示
す。ｎは０〜５の整数である。）
例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基を示
す。ｎは０〜５の整数である。）
【００１５】フェノール樹脂もエポキシ樹脂同様、１２
０℃の温度で抽出される塩素イオンやナトリウムイオン
などはいずれも１０ｐｐｍ以下、望ましくは５ｐｐｍ以
下であることが好ましい。
０℃の温度で抽出される塩素イオンやナトリウムイオン
などはいずれも１０ｐｐｍ以下、望ましくは５ｐｐｍ以
下であることが好ましい。
【００１６】硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂を硬化さ
せ得る量であり、例えばフェノール樹脂を用いた場合、
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合割合は、エポキシ
基１モルに対しフェノール性水酸基が０．５〜１．６モ
ル、望ましくは０．６〜１．４モルであることが好適で
ある。０．５モル未満では水酸基が不足し、エポキシ基
の単独重合の割合が多くなり、ガラス転移温度が低くな
る。また、１．６モルを超えるとフェノール性水酸基の
比率が高くなり、反応性が低下するほか、架橋密度が低
く、十分な強度が得られないものとなるおそれがある。
せ得る量であり、例えばフェノール樹脂を用いた場合、
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合割合は、エポキシ
基１モルに対しフェノール性水酸基が０．５〜１．６モ
ル、望ましくは０．６〜１．４モルであることが好適で
ある。０．５モル未満では水酸基が不足し、エポキシ基
の単独重合の割合が多くなり、ガラス転移温度が低くな
る。また、１．６モルを超えるとフェノール性水酸基の
比率が高くなり、反応性が低下するほか、架橋密度が低
く、十分な強度が得られないものとなるおそれがある。
【００１７】本発明のエポキシ樹脂組成物には硬化促進
剤を配合することができる。硬化促進剤としてはリン
系、イミダゾール誘導体、シクロアミジン系誘導体など
を使用することができる。硬化促進剤の量としては、エ
ポキシ樹脂とフェノール樹脂の合計量１００重量部に対
し、０．０１〜１０重量部であることが好ましい。
剤を配合することができる。硬化促進剤としてはリン
系、イミダゾール誘導体、シクロアミジン系誘導体など
を使用することができる。硬化促進剤の量としては、エ
ポキシ樹脂とフェノール樹脂の合計量１００重量部に対
し、０．０１〜１０重量部であることが好ましい。
【００１８】次に、本発明においては、無機質充填剤と
して、無機質充填剤全体の１０〜４０重量％が３μｍ以
下の微細粒子であり、無機質充填剤全体としてのＢＥＴ
法（窒素吸着法）による比表面積が２．５ｍ2 ／ｇ以下
であると共に、２５℃のガードナーホルト法で測定した
ときの粘度が３０〜４５ポイズであるビスフェノールＦ
型液状エポキシ樹脂に無機質充填剤７５重量％を混練し
た混練物を２５℃においてＥ型粘度計を用いて測定した
場合のせん断速度０．６／秒と１０／秒との粘度比が
２．５以下であり、かつ０．６／秒での粘度が５０，０
００ポイズ以下である無機質充填剤を使用するものであ
る。
して、無機質充填剤全体の１０〜４０重量％が３μｍ以
下の微細粒子であり、無機質充填剤全体としてのＢＥＴ
法（窒素吸着法）による比表面積が２．５ｍ2 ／ｇ以下
であると共に、２５℃のガードナーホルト法で測定した
ときの粘度が３０〜４５ポイズであるビスフェノールＦ
型液状エポキシ樹脂に無機質充填剤７５重量％を混練し
た混練物を２５℃においてＥ型粘度計を用いて測定した
場合のせん断速度０．６／秒と１０／秒との粘度比が
２．５以下であり、かつ０．６／秒での粘度が５０，０
００ポイズ以下である無機質充填剤を使用するものであ
る。
【００１９】更に詳述すると、本発明で用いる無機質充
填剤の粒度分布は粒径が３μｍ以下の微細な粒径の充填
剤が１０〜４０％、より望ましくは粒径０．０５〜０．
３μｍの充填剤が１〜１０％、０．４〜０．７μｍの充
填剤が５〜２０％、０．８〜３μｍの充填剤が５〜２０
％のものである。３μｍ以下の充填剤が１０％未満では
細密充填化が不十分のため十分に組成物の溶融粘度が低
下せず、また４０％を超えると微粉が多くなりすぎて樹
脂と充填剤界面が十分に濡れないため逆に組成物の粘度
が高くなってしまう。望ましくは１０〜３０％の範囲で
３μｍ以下の充填剤が含まれることである。
填剤の粒度分布は粒径が３μｍ以下の微細な粒径の充填
剤が１０〜４０％、より望ましくは粒径０．０５〜０．
３μｍの充填剤が１〜１０％、０．４〜０．７μｍの充
填剤が５〜２０％、０．８〜３μｍの充填剤が５〜２０
％のものである。３μｍ以下の充填剤が１０％未満では
細密充填化が不十分のため十分に組成物の溶融粘度が低
下せず、また４０％を超えると微粉が多くなりすぎて樹
脂と充填剤界面が十分に濡れないため逆に組成物の粘度
が高くなってしまう。望ましくは１０〜３０％の範囲で
３μｍ以下の充填剤が含まれることである。
【００２０】この場合、充填剤全体としては平均粒径が
４〜３０μｍであることが好ましい。平均粒径が４μｍ
より小さいと粘度が高くなりすぎて多量に充填できず、
３０μｍより大きいと粗い粒径が多くなり、ゲート詰ま
りとなるおそれがある。また最大粒径が１００μｍ以
下、より望ましくは７４μｍ以下の粒度分布を持つこと
が好ましい。
４〜３０μｍであることが好ましい。平均粒径が４μｍ
より小さいと粘度が高くなりすぎて多量に充填できず、
３０μｍより大きいと粗い粒径が多くなり、ゲート詰ま
りとなるおそれがある。また最大粒径が１００μｍ以
下、より望ましくは７４μｍ以下の粒度分布を持つこと
が好ましい。
【００２１】なお、本発明においては、充填剤の最密充
填化とチキソ性付与による組成物の低粘度化と樹脂組成
物の流動性制御に粒径０．７μｍ以下の充填剤が非常に
重要な役割を演ずる。より望ましい充填剤は０．０５〜
０．３μｍの微粉の充填剤である。この種の充填剤は球
状が望ましく、比表面積が１０〜５０ｍ2 ／ｇのものが
よい。より望ましい充填剤の比表面積は１５〜４０ｍ2
／ｇである。
填化とチキソ性付与による組成物の低粘度化と樹脂組成
物の流動性制御に粒径０．７μｍ以下の充填剤が非常に
重要な役割を演ずる。より望ましい充填剤は０．０５〜
０．３μｍの微粉の充填剤である。この種の充填剤は球
状が望ましく、比表面積が１０〜５０ｍ2 ／ｇのものが
よい。より望ましい充填剤の比表面積は１５〜４０ｍ2
／ｇである。
【００２２】この場合、従来はチキソ性付与にはアエロ
ジルで代表される乾式あるいは湿式の比表面積が１００
〜３００ｍ2 ／ｇと非常に大きな超微粉シリカが主に用
いられてきたが、このものは比表面積が大きいため微量
添加においても流動性に大きく影響を及ぼすことから、
非常に使いづらいものである。
ジルで代表される乾式あるいは湿式の比表面積が１００
〜３００ｍ2 ／ｇと非常に大きな超微粉シリカが主に用
いられてきたが、このものは比表面積が大きいため微量
添加においても流動性に大きく影響を及ぼすことから、
非常に使いづらいものである。
【００２３】なお、本発明において粒度分布及び平均粒
径はレーザー回折式粒度分布測定装置（例えばシーラス
社製Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｅｒ９２０など）による測定
値（例えば重量平均値）である。
径はレーザー回折式粒度分布測定装置（例えばシーラス
社製Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｅｒ９２０など）による測定
値（例えば重量平均値）である。
【００２４】次に、本発明の無機質充填剤は、その全体
のＢＥＴ法（窒素吸着法）による比表面積が２．５ｍ2
／ｇ以下、望ましくは１〜２ｍ2 ／ｇである。比表面積
が２．５ｍ2 ／ｇより大きいと、チキソ性が大きくな
り、本発明で目的としている良好な成形特性が得られな
くなる。
のＢＥＴ法（窒素吸着法）による比表面積が２．５ｍ2
／ｇ以下、望ましくは１〜２ｍ2 ／ｇである。比表面積
が２．５ｍ2 ／ｇより大きいと、チキソ性が大きくな
り、本発明で目的としている良好な成形特性が得られな
くなる。
【００２５】また、本発明の無機質充填剤は、２５℃
（±０．０５℃）におけるガードナーホルト法で測定し
た粘度が３０〜４５ポイズのビスフェノールＦ型液状エ
ポキシ樹脂に７５重量％混練した混練物について、Ｅ型
粘度計を用いて２５℃（±０．０５℃）で測定したせん
断速度０．６／秒の粘度Ｖ1とせん断速度１０／秒の粘
度Ｖ2との粘度比Ｖ1／Ｖ2が２．５以下のものを使用す
る。Ｖ1／Ｖ2が２．５を超えるものを使用した場合、キ
ャビティ中を流動する際の樹脂粘度が非常に高くなり、
ワイヤー変形やダイパッドシフトを引き起こす結果とな
る。中でも粘度比が０．５〜２．５、とりわけ０．８〜
２．２の充填剤を使用すれば低せん断領域での急激な樹
脂粘度の増大を防止できる。この場合、せん断速度０．
６／秒での粘度Ｖ1は５０，０００ポイズ以下、特に
５，０００〜３０，０００ポイズであり、この粘度が５
０，０００ポイズを超えたものはエポキシ樹脂組成物と
しての粘度が非常に高くなり成形性が悪くなる。
（±０．０５℃）におけるガードナーホルト法で測定し
た粘度が３０〜４５ポイズのビスフェノールＦ型液状エ
ポキシ樹脂に７５重量％混練した混練物について、Ｅ型
粘度計を用いて２５℃（±０．０５℃）で測定したせん
断速度０．６／秒の粘度Ｖ1とせん断速度１０／秒の粘
度Ｖ2との粘度比Ｖ1／Ｖ2が２．５以下のものを使用す
る。Ｖ1／Ｖ2が２．５を超えるものを使用した場合、キ
ャビティ中を流動する際の樹脂粘度が非常に高くなり、
ワイヤー変形やダイパッドシフトを引き起こす結果とな
る。中でも粘度比が０．５〜２．５、とりわけ０．８〜
２．２の充填剤を使用すれば低せん断領域での急激な樹
脂粘度の増大を防止できる。この場合、せん断速度０．
６／秒での粘度Ｖ1は５０，０００ポイズ以下、特に
５，０００〜３０，０００ポイズであり、この粘度が５
０，０００ポイズを超えたものはエポキシ樹脂組成物と
しての粘度が非常に高くなり成形性が悪くなる。
【００２６】この種の無機質充填剤を配合することで１
７５℃におけるエポキシ樹脂組成物の溶融粘度は２００
ポイズ以下となり、成形特性の良好な組成物を得ること
ができるものである。
７５℃におけるエポキシ樹脂組成物の溶融粘度は２００
ポイズ以下となり、成形特性の良好な組成物を得ること
ができるものである。
【００２７】なお、無機質充填剤の比表面積は高せん断
速度における粘度と低せん断速度における粘度比に大き
く影響している。即ち、比表面積が２．５ｍ2 ／ｇ以下
であれば粘度比を２．５以下とすることが可能であるこ
とを見出した。これ以上では樹脂と充填剤界面の濡れが
不十分となり、粘度が著しく高く、粘度比も２．５を超
えるものとなってしまう。また、この粘度比は粒径０．
７μｍ以下、特に０．０５〜０．３μｍの微細充填剤に
よって影響される。この領域の充填剤は容易に振動等で
凝集しやすい性質を持っており、２次凝集しているよう
な場合は影響が特に顕著になる。この２次凝集を防止し
たり、樹脂と充填剤界面を十分に濡らすため、予め樹脂
と混練しておくことが望ましい。
速度における粘度と低せん断速度における粘度比に大き
く影響している。即ち、比表面積が２．５ｍ2 ／ｇ以下
であれば粘度比を２．５以下とすることが可能であるこ
とを見出した。これ以上では樹脂と充填剤界面の濡れが
不十分となり、粘度が著しく高く、粘度比も２．５を超
えるものとなってしまう。また、この粘度比は粒径０．
７μｍ以下、特に０．０５〜０．３μｍの微細充填剤に
よって影響される。この領域の充填剤は容易に振動等で
凝集しやすい性質を持っており、２次凝集しているよう
な場合は影響が特に顕著になる。この２次凝集を防止し
たり、樹脂と充填剤界面を十分に濡らすため、予め樹脂
と混練しておくことが望ましい。
【００２８】本発明に使用される充填剤としては、ボー
ルミルなどで粉砕した溶融シリカや火炎溶融することで
得られる球状シリカ、ゾルゲル法などで製造される球状
シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ボロンナイトライド、
窒化アルミ、窒化ケイ素、マグネシア、マグネシウムシ
リケートなどが使用される。半導体素子が発熱の大きい
素子の場合、熱伝導率ができるだけ大きくかつ膨張係数
の小さなアルミナ、ボロンナイトライド、窒化アルミ、
窒化ケイ素などを充填剤として使用することが望まし
い。また、溶融シリカなどとブレンドして使用してもよ
い。この場合、充填剤の形状に特に限定はなく、フレー
ク状、樹枝状、球状等のフィラーを単独で又は混合して
用いることができる。中でも球状のものが低粘度化、高
充填化には最も望ましいものである。これらの充填剤は
予めシランカップリング剤やチタン系カップリング剤な
どで表面処理したものを使用することが好ましい。
ルミルなどで粉砕した溶融シリカや火炎溶融することで
得られる球状シリカ、ゾルゲル法などで製造される球状
シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ボロンナイトライド、
窒化アルミ、窒化ケイ素、マグネシア、マグネシウムシ
リケートなどが使用される。半導体素子が発熱の大きい
素子の場合、熱伝導率ができるだけ大きくかつ膨張係数
の小さなアルミナ、ボロンナイトライド、窒化アルミ、
窒化ケイ素などを充填剤として使用することが望まし
い。また、溶融シリカなどとブレンドして使用してもよ
い。この場合、充填剤の形状に特に限定はなく、フレー
ク状、樹枝状、球状等のフィラーを単独で又は混合して
用いることができる。中でも球状のものが低粘度化、高
充填化には最も望ましいものである。これらの充填剤は
予めシランカップリング剤やチタン系カップリング剤な
どで表面処理したものを使用することが好ましい。
【００２９】上記無機質充填剤の配合量は、組成物全体
の８０〜９０重量％であり、通常、エポキシ樹脂と硬化
剤の総量１００重量部に対し４００〜１，０００重量部
である。配合量が少なすぎると膨張係数を十分に下げる
ことができない上、吸水率も多くなり、半田リフローの
際の温度でパッケージにクラックが入ってしまう。一
方、多すぎる場合は粘度が高くなりすぎ、成形できなく
なってしまう。
の８０〜９０重量％であり、通常、エポキシ樹脂と硬化
剤の総量１００重量部に対し４００〜１，０００重量部
である。配合量が少なすぎると膨張係数を十分に下げる
ことができない上、吸水率も多くなり、半田リフローの
際の温度でパッケージにクラックが入ってしまう。一
方、多すぎる場合は粘度が高くなりすぎ、成形できなく
なってしまう。
【００３０】本発明の組成物には、従来から公知のシリ
コーンゴムやゲルなどの粉末、シリコーン変性エポキシ
樹脂やシリコーン変性フェノール樹脂、メタクリル酸メ
チル−ブタジエン−スチレンよりなる熱可塑性樹脂など
を低応力化剤として添加してもよい。
コーンゴムやゲルなどの粉末、シリコーン変性エポキシ
樹脂やシリコーン変性フェノール樹脂、メタクリル酸メ
チル−ブタジエン−スチレンよりなる熱可塑性樹脂など
を低応力化剤として添加してもよい。
【００３１】また、粘度を下げる目的のために、従来よ
り公知のｎ−ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリ
シジルエーテル、スチレンオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチ
ルフェニルグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエン
ジエポキシド、フェノール、クレゾール、ｔｅｒｔ−ブ
チルフェノールのようなエポキシ基やフェノール性水酸
基を有する希釈剤を添加することができる。
り公知のｎ−ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリ
シジルエーテル、スチレンオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチ
ルフェニルグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエン
ジエポキシド、フェノール、クレゾール、ｔｅｒｔ−ブ
チルフェノールのようなエポキシ基やフェノール性水酸
基を有する希釈剤を添加することができる。
【００３２】更に、シランカップリング剤、チタン系カ
ップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などのカ
ップリング剤やカーボンブラックなどの着色剤、ノニオ
ン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーンオイ
ルなどの濡れ向上剤や消泡剤なども場合によっては添加
することができる。
ップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などのカ
ップリング剤やカーボンブラックなどの着色剤、ノニオ
ン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーンオイ
ルなどの濡れ向上剤や消泡剤なども場合によっては添加
することができる。
【００３３】製造方法としては、液状エポキシ樹脂組成
物の場合は、上記した諸原料を品川ミキサーなどの撹拌
混合装置を用い十分混練することで製造することができ
る。混練温度としては２０〜５０℃が望ましい。一方、
粉体の場合は、高速混合機などを用い、均一に混合した
後、二本ロールや連続混練装置などで十分混練すればよ
い。混練温度としては５０〜１１０℃が望ましい。
物の場合は、上記した諸原料を品川ミキサーなどの撹拌
混合装置を用い十分混練することで製造することができ
る。混練温度としては２０〜５０℃が望ましい。一方、
粉体の場合は、高速混合機などを用い、均一に混合した
後、二本ロールや連続混練装置などで十分混練すればよ
い。混練温度としては５０〜１１０℃が望ましい。
【００３４】混練後、薄くシート化し冷却、粉砕するこ
とでエポキシ樹脂組成物を製造することができる。本発
明の樹脂組成物は一般成形材料として、更に半導体封止
材料として利用される。
とでエポキシ樹脂組成物を製造することができる。本発
明の樹脂組成物は一般成形材料として、更に半導体封止
材料として利用される。
【００３５】なお、成形方法としては、トランスファー
成形、圧縮成形、インジェクション成形等の方法が採用
でき、また成形温度は１５０〜１８５℃が好ましい。
成形、圧縮成形、インジェクション成形等の方法が採用
でき、また成形温度は１５０〜１８５℃が好ましい。
【００３６】また、本発明のエポキシ樹脂組成物で好適
に封止される半導体装置としてはデスクリートデバイ
ス、ＩＣやＬＳＩ、超ＬＳＩなどの高集積デバイス等が
挙げられる。
に封止される半導体装置としてはデスクリートデバイ
ス、ＩＣやＬＳＩ、超ＬＳＩなどの高集積デバイス等が
挙げられる。
【００３７】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は、溶融粘
度が低く、成形性もよく、この組成物で封止した半導体
装置はダイパッド変形、ワイヤー変形等もなく、信頼性
の高いものである。
度が低く、成形性もよく、この組成物で封止した半導体
装置はダイパッド変形、ワイヤー変形等もなく、信頼性
の高いものである。
【００３８】
【実施例】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、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【００３９】〔実施例１〜３、比較例１〜５〕下記表１
で示される充填剤（シリカ）Ａ〜Ｈを充填剤の０．５重
量％のγ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラ
ン；ＫＢＭ４０３（信越化学（株）製）で表面処理した
後、充填剤の特性を評価した。また、このシリカを表２
の配合で混合、混練することでエポキシ樹脂組成物を作
成した。更に、この樹脂組成物を用い、各種評価を行っ
た。結果を表２に示す。
で示される充填剤（シリカ）Ａ〜Ｈを充填剤の０．５重
量％のγ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラ
ン；ＫＢＭ４０３（信越化学（株）製）で表面処理した
後、充填剤の特性を評価した。また、このシリカを表２
の配合で混合、混練することでエポキシ樹脂組成物を作
成した。更に、この樹脂組成物を用い、各種評価を行っ
た。結果を表２に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】粒度分布及び平均粒径：レーザー回折／散
乱式粒度分布測定装置を用い、粒度分布を測定した。 比表面積：上記比率で混合した充填剤の比表面積を比表
面積測定装置（ＢＥＴ法、窒素吸着法）で測定した。 粘度比及び０．６／秒での粘度：エポキシ当量１６８，
粘度３８ポイズ（２５℃）のビスフェノールＦ型エポキ
シ樹脂；エピコート８０７（シェル（株）製）１ｇとシ
リカ３ｇをはかりとり、ガラスシャーレ上で十分に混練
した後、ローターコーンとしてＲ−Ｕを備えたＥ型粘度
計（東機産業製）を用い、２５℃±０．０５℃でせん断
速度０．６／秒（Ｖ1）と１０／秒（Ｖ2）で粘度を測定
し、その比率Ｖ1／Ｖ2をとった。
乱式粒度分布測定装置を用い、粒度分布を測定した。 比表面積：上記比率で混合した充填剤の比表面積を比表
面積測定装置（ＢＥＴ法、窒素吸着法）で測定した。 粘度比及び０．６／秒での粘度：エポキシ当量１６８，
粘度３８ポイズ（２５℃）のビスフェノールＦ型エポキ
シ樹脂；エピコート８０７（シェル（株）製）１ｇとシ
リカ３ｇをはかりとり、ガラスシャーレ上で十分に混練
した後、ローターコーンとしてＲ−Ｕを備えたＥ型粘度
計（東機産業製）を用い、２５℃±０．０５℃でせん断
速度０．６／秒（Ｖ1）と１０／秒（Ｖ2）で粘度を測定
し、その比率Ｖ1／Ｖ2をとった。
【００４２】
【表２】 ＊１ ビフェニル型エポキシ樹脂（油化シェル（株）
製） ＊２ ナフタレン型エポキシ樹脂（日本化薬（株）製） ＊３ フェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工
業（株）製） ＊４ ブロム化ノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬
（株）製）
製） ＊２ ナフタレン型エポキシ樹脂（日本化薬（株）製） ＊３ フェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工
業（株）製） ＊４ ブロム化ノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬
（株）製）
【００４３】スパイラルフロー：成形温度１７５℃、成
形圧力７０ｋｇ／ｃｍ2 でトランスファー成形すること
でスパイラルフローを測定した。 ゲル化時間：１７５℃の熱板でエポキシ樹脂組成物がゲ
ルになるまでの時間を測定した。 内部ボイド及び外部ボイド：ＱＦＰパッケージ（サンプ
ル数＝５）を用い、成形温度１７５℃、成形圧力７０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 でトランスファー成形した後、超音波探傷
装置を用い、内部ボイドの数を数えた。また、外部ボイ
ドは目視観察することでボイドの数を数えた。ボイドの
数は５サンプルの合計数である。 ワイヤー変形：３ｍｍ長の金線を接続したＱＦＰパッケ
ージを用い、成形温度１７５℃、成形圧力７０ｋｇｆ／
ｃｍ2 でトランスファー成形し、その後軟Ｘ線装置を用
いて金線の変形具合を観察した。 ダイパッド変形：ＱＦＰパッケージを用い、成形温度１
７５℃、成形圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ2 でトランスファー
成形した後、パッケージを切断し、ダイパッドの変形状
態を観察した。
形圧力７０ｋｇ／ｃｍ2 でトランスファー成形すること
でスパイラルフローを測定した。 ゲル化時間：１７５℃の熱板でエポキシ樹脂組成物がゲ
ルになるまでの時間を測定した。 内部ボイド及び外部ボイド：ＱＦＰパッケージ（サンプ
ル数＝５）を用い、成形温度１７５℃、成形圧力７０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 でトランスファー成形した後、超音波探傷
装置を用い、内部ボイドの数を数えた。また、外部ボイ
ドは目視観察することでボイドの数を数えた。ボイドの
数は５サンプルの合計数である。 ワイヤー変形：３ｍｍ長の金線を接続したＱＦＰパッケ
ージを用い、成形温度１７５℃、成形圧力７０ｋｇｆ／
ｃｍ2 でトランスファー成形し、その後軟Ｘ線装置を用
いて金線の変形具合を観察した。 ダイパッド変形：ＱＦＰパッケージを用い、成形温度１
７５℃、成形圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ2 でトランスファー
成形した後、パッケージを切断し、ダイパッドの変形状
態を観察した。
【００４４】〔実施例４，５、比較例６〕下記表３で示
される配合組成で実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組
成物を製造し、実施例１と同様に評価を行った。結果を
表３に併記する。
される配合組成で実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組
成物を製造し、実施例１と同様に評価を行った。結果を
表３に併記する。
【００４５】
【表３】 ＊５ フェノールアラルキル樹脂（三井東圧化学（株）
製）
製）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩原 利夫 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 (72)発明者 浅野 英一 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 (72)発明者 富吉 和俊 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 エポキシ樹脂、硬化剤、無機質充填剤を
必須成分とするエポキシ樹脂組成物において、無機質充
填剤全体の１０〜４０重量％が３μｍ以下の微細粒子で
あり、無機質充填剤全体としてのＢＥＴ法（窒素吸着
法）による比表面積が２．５ｍ2 ／ｇ以下であると共
に、２５℃のガードナーホルト法で測定したときの粘度
が３０〜４５ポイズであるビスフェノールＦ型液状エポ
キシ樹脂に該無機質充填剤７５重量％を混練した混練物
を２５℃においてＥ型粘度計を用いて測定した場合のせ
ん断速度０．６／秒と１０／秒との粘度比が２．５以下
であり、かつ０．６／秒での粘度が５０，０００ポイズ
以下である無機質充填剤を組成物全体の８０〜９０重量
％配合したことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項２】 請求項１記載のエポキシ樹脂組成物の硬
化物で封止された半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24471997A JP3729225B2 (ja) | 1996-08-29 | 1997-08-26 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24702496 | 1996-08-29 | ||
| JP8-247024 | 1996-08-29 | ||
| JP24471997A JP3729225B2 (ja) | 1996-08-29 | 1997-08-26 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10120878A true JPH10120878A (ja) | 1998-05-12 |
| JP3729225B2 JP3729225B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=26536875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24471997A Expired - Fee Related JP3729225B2 (ja) | 1996-08-29 | 1997-08-26 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3729225B2 (ja) |
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| WO1999064513A1 (fr) * | 1998-06-09 | 1999-12-16 | Nitto Denko Corporation | Composition de resine epoxyde de scellement de semiconducteur et dispositif semiconducteur la contenant |
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-
1997
- 1997-08-26 JP JP24471997A patent/JP3729225B2/ja not_active Expired - Fee Related
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