JPH10212338A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物Info
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- JPH10212338A JPH10212338A JP9015733A JP1573397A JPH10212338A JP H10212338 A JPH10212338 A JP H10212338A JP 9015733 A JP9015733 A JP 9015733A JP 1573397 A JP1573397 A JP 1573397A JP H10212338 A JPH10212338 A JP H10212338A
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- epoxy resin
- resin composition
- semiconductor device
- semiconductor element
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- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
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- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】樹脂封止型半導体装置の小型化、高性能化を図
りつつ密着性、信頼性に優れるエポキシ樹脂組成物およ
び該エポキシ樹脂組成物で封止された半導体装置を提供
すること。 【解決手段】 半導体素子１と、該半導体素子が搭載さ
れる基板２と、該半導体素子を封止するエポキシ樹脂組
成物３とを具備する半導体装置であって、該基板に対し
て片面にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形されているこ
とを特徴とする樹脂封止型半導体装置であって、該エポ
キシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、
無機充填剤（Ｃ）および酸素原子または窒素原子を有す
る官能基をもつポリオレフィン（Ｄ）を含有する樹脂封
止型半導体装置。
りつつ密着性、信頼性に優れるエポキシ樹脂組成物およ
び該エポキシ樹脂組成物で封止された半導体装置を提供
すること。 【解決手段】 半導体素子１と、該半導体素子が搭載さ
れる基板２と、該半導体素子を封止するエポキシ樹脂組
成物３とを具備する半導体装置であって、該基板に対し
て片面にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形されているこ
とを特徴とする樹脂封止型半導体装置であって、該エポ
キシ樹脂組成物がエポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、
無機充填剤（Ｃ）および酸素原子または窒素原子を有す
る官能基をもつポリオレフィン（Ｄ）を含有する樹脂封
止型半導体装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エポキシ樹脂組成
物、および樹脂封止型半導体装置、特に半導体装置の片
面にのみ封止樹脂が成形されている半導体装置に関する
ものである。
物、および樹脂封止型半導体装置、特に半導体装置の片
面にのみ封止樹脂が成形されている半導体装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子機器のダウンサイジング化・
小型化に伴い、半導体装置は小型・薄型化、高性能化が
進んでいる。従来の半導体装置は、半導体素子とリード
フレームを用い、これらをプリント基板に実装するのに
必要な部位以外は、樹脂で覆うように両面から樹脂封止
されていた。よって、半導体装置小型化の開発は基板と
なるリードフレームと封止樹脂に関することが主であっ
た。封止樹脂の容積を小さく、薄肉化したＴＳＯＰ（シ
ン・スモール・アウトライン・パッケージ）や、多ピン
化に対応したＱＦＰ（クァッド・フラット・パッケー
ジ）などが開発されてきた。
小型化に伴い、半導体装置は小型・薄型化、高性能化が
進んでいる。従来の半導体装置は、半導体素子とリード
フレームを用い、これらをプリント基板に実装するのに
必要な部位以外は、樹脂で覆うように両面から樹脂封止
されていた。よって、半導体装置小型化の開発は基板と
なるリードフレームと封止樹脂に関することが主であっ
た。封止樹脂の容積を小さく、薄肉化したＴＳＯＰ（シ
ン・スモール・アウトライン・パッケージ）や、多ピン
化に対応したＱＦＰ（クァッド・フラット・パッケー
ジ）などが開発されてきた。
【０００３】さらに、半導体装置が占める実装面積を小
さく、高性能化を図るために、半導体素子搭載面の背面
に半導体装置と実装基板を接続する端子を配置した構造
の半導体装置が開発されている。この構造の場合、封止
樹脂は基板の片面のみに成形されるため、従来の両面成
形物とは異なり、半導体装置に用いられる部材の熱収縮
率の違いによって応力が発生すると、それによって半導
体装置の外形が変形する。この変形とは、通常半導体素
子搭載面側に凸型に反る。半導体装置の反り量が大きい
と、水平面の基板に実装することが困難である。また、
片面成形であるため、基材や半導体素子との接着界面に
剥離が発生すると、外部環境から水分や異物が侵入しや
すくなり、半導体装置の故障の原因となる。
さく、高性能化を図るために、半導体素子搭載面の背面
に半導体装置と実装基板を接続する端子を配置した構造
の半導体装置が開発されている。この構造の場合、封止
樹脂は基板の片面のみに成形されるため、従来の両面成
形物とは異なり、半導体装置に用いられる部材の熱収縮
率の違いによって応力が発生すると、それによって半導
体装置の外形が変形する。この変形とは、通常半導体素
子搭載面側に凸型に反る。半導体装置の反り量が大きい
と、水平面の基板に実装することが困難である。また、
片面成形であるため、基材や半導体素子との接着界面に
剥離が発生すると、外部環境から水分や異物が侵入しや
すくなり、半導体装置の故障の原因となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、これまで
とは異なる形態の半導体装置に対応した密着性と内部応
力の緩和に優れた封止樹脂を提供する必要がある。
とは異なる形態の半導体装置に対応した密着性と内部応
力の緩和に優れた封止樹脂を提供する必要がある。
【０００５】本発明者らは、基板の片面のみに封止樹脂
が成形されている構造の半導体装置に関して、密着性の
向上、反り量の低減、サーマルサイクル性、および耐ポ
ップコーン性の向上を目的に鋭意検討し、本発明に到達
した。すなわち、本発明の課題は、基板の片面のみに封
止樹脂が成形されている構造の半導体装置に対応した密
着性、半導体装置の反り量低減、サーマルサイクル性、
耐ポップコーン性に優れるエポキシ樹脂組成物、および
該エポキシ樹脂組成物によって封止された半導体装置を
提供することにある。
が成形されている構造の半導体装置に関して、密着性の
向上、反り量の低減、サーマルサイクル性、および耐ポ
ップコーン性の向上を目的に鋭意検討し、本発明に到達
した。すなわち、本発明の課題は、基板の片面のみに封
止樹脂が成形されている構造の半導体装置に対応した密
着性、半導体装置の反り量低減、サーマルサイクル性、
耐ポップコーン性に優れるエポキシ樹脂組成物、および
該エポキシ樹脂組成物によって封止された半導体装置を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、 １．「 半導体素子１と、該半導体素子が搭載される基
板２と、エポキシ樹脂組成物３とを具備するもので、該
基板に対して片面にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形さ
れている半導体装置用のエポキシ樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填剤（Ｃ）
および酸素原子または窒素原子を有する官能基をもつポ
リオレフィン（Ｄ）を含んでなることを特徴とする樹脂
封止型半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物。」 ２．「エポキシ樹脂組成物の硬化物が下記(イ)〜(ハ)の特
性を有するものである前記のエポキシ樹脂組成物。
板２と、エポキシ樹脂組成物３とを具備するもので、該
基板に対して片面にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形さ
れている半導体装置用のエポキシ樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填剤（Ｃ）
および酸素原子または窒素原子を有する官能基をもつポ
リオレフィン（Ｄ）を含んでなることを特徴とする樹脂
封止型半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物。」 ２．「エポキシ樹脂組成物の硬化物が下記(イ)〜(ハ)の特
性を有するものである前記のエポキシ樹脂組成物。
【０００７】(イ)２３℃での曲げ弾性率が、１０ＧＰａ
を超え、３０ＧＰａ以下 (ロ)２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数が４×
１０-6〜１０×１０-6／Ｋ (ハ)（２３℃での曲げ弾性率）×（２３℃からガラス転
移温度までの線膨張係数）が２×１０-4ＧＰａ／Ｋ以
下」 ３．「 半導体素子１と、該半導体素子が搭載される基
板２と、該半導体素子を封止するエポキシ樹脂組成物３
とを具備する半導体装置であって、該基板に対して片面
にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形されており、かつ該
エポキシ樹脂組成物が前記いずれかのエポキシ樹脂組成
物である半導体装置。」からなる。
を超え、３０ＧＰａ以下 (ロ)２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数が４×
１０-6〜１０×１０-6／Ｋ (ハ)（２３℃での曲げ弾性率）×（２３℃からガラス転
移温度までの線膨張係数）が２×１０-4ＧＰａ／Ｋ以
下」 ３．「 半導体素子１と、該半導体素子が搭載される基
板２と、該半導体素子を封止するエポキシ樹脂組成物３
とを具備する半導体装置であって、該基板に対して片面
にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形されており、かつ該
エポキシ樹脂組成物が前記いずれかのエポキシ樹脂組成
物である半導体装置。」からなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明の構成を詳述する。
【０００９】本発明における半導体装置は、図１または
図２に示すように、半導体素子１と、該半導体素子が搭
載される基板２と、該半導体素子を封止するエポキシ樹
脂組成物３とを具備し、該基板の半導体素子搭載面側で
ある片面にのみエポキシ樹脂組成物３が成形されてい
る。必要に応じて半導体素子１と基板２との間に接着層
４を持つことも可能である。また基板２は通常、基板基
材２ａ、パターン形成された金属配線２ｃ（図１及び図
２ではパターンは図示していない）および外部との電気
的導通をとるために、基板基材２ｂに貫通して部分的に
通電部２ｂが設けられる。また半導体素子１と金属配線
２ｃをつなぐリード配線（図示していない）を設けるこ
ともできる。
図２に示すように、半導体素子１と、該半導体素子が搭
載される基板２と、該半導体素子を封止するエポキシ樹
脂組成物３とを具備し、該基板の半導体素子搭載面側で
ある片面にのみエポキシ樹脂組成物３が成形されてい
る。必要に応じて半導体素子１と基板２との間に接着層
４を持つことも可能である。また基板２は通常、基板基
材２ａ、パターン形成された金属配線２ｃ（図１及び図
２ではパターンは図示していない）および外部との電気
的導通をとるために、基板基材２ｂに貫通して部分的に
通電部２ｂが設けられる。また半導体素子１と金属配線
２ｃをつなぐリード配線（図示していない）を設けるこ
ともできる。
【００１０】本発明の半導体装置は、基板２上に半導体
素子１が搭載された半導体装置予備装置を準備し、予備
装置を配置した金型内でエポキシ樹脂組成物を成形する
ことにより得られる。成形にあたってエポキシ樹脂組成
物は通常粉末またはタブレット状態のものが使用され
る。そして、エポキシ樹脂組成物を、たとえば１２０〜
２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度で、トラ
ンスファ成形、インジェクション成形、注型法などの方
法で、成形、硬化させることによって製造される。また
必要に応じて、追加熱処理（たとえば、１５０〜１８０
℃、２〜１６時間）を行うこともできる。
素子１が搭載された半導体装置予備装置を準備し、予備
装置を配置した金型内でエポキシ樹脂組成物を成形する
ことにより得られる。成形にあたってエポキシ樹脂組成
物は通常粉末またはタブレット状態のものが使用され
る。そして、エポキシ樹脂組成物を、たとえば１２０〜
２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度で、トラ
ンスファ成形、インジェクション成形、注型法などの方
法で、成形、硬化させることによって製造される。また
必要に応じて、追加熱処理（たとえば、１５０〜１８０
℃、２〜１６時間）を行うこともできる。
【００１１】本発明において、基板基材２ａに用いる材
料は特に限定されないが、半導体素子が駆動することに
よって発生する熱を逃がすことから、放熱特性の良好な
材料を用い、かつ絶縁性のものであることが好ましい。
このような材料としては、合成樹脂、さらにポリイミド
が好ましい。また、半導体装置の内部応力が緩和される
ため、該基板が可撓性材料であることが好ましい。
料は特に限定されないが、半導体素子が駆動することに
よって発生する熱を逃がすことから、放熱特性の良好な
材料を用い、かつ絶縁性のものであることが好ましい。
このような材料としては、合成樹脂、さらにポリイミド
が好ましい。また、半導体装置の内部応力が緩和される
ため、該基板が可撓性材料であることが好ましい。
【００１２】本発明におけるエポキシ樹脂組成物の硬化
物の２３℃での曲げ弾性率が≦３０ＧＰａ、２３℃から
ガラス転移温度までの線膨張係数が４×１０-6／Ｋ〜１
０×１０-6／Ｋ、（２３℃での曲げ弾性率）×（２３℃
からガラス転移温度までの線膨張係数）≦２×１０-4Ｇ
Ｐａ／Ｋであることが好ましい。この範囲の物性を満た
す場合に、密着性が良好で、半導体装置の内部応力が小
さく、信頼性の高い半導体装置が得られる。ガラス状領
域での線膨張係数が大きい場合は、半導体装置の反り量
が大きく、サーマルサイクル性、および耐ポップコーン
性が劣る。線膨張係数が小さい場合は、樹脂と基板の界
面に剥離が発生しやすく、サーマルサイクル性が劣る傾
向がある。曲げ弾性率が大きい場合は、封止樹脂と基板
や半導体素子との密着性が低下する傾向がある。また、
エポキシ樹脂組成物の硬化物の２３℃での曲げ弾性率が
≦３０ＧＰａ、２３℃からガラス転移温度までの線膨張
係数が４×１０-6〜１０×１０-6／Ｋであっても、（２
３℃での曲げ弾性率）×（２３℃からガラス転移温度ま
での線膨張係数）が特定の範囲を超える場合は、半導体
装置の反り量が大きく、また密着性が低下する傾向があ
る。
物の２３℃での曲げ弾性率が≦３０ＧＰａ、２３℃から
ガラス転移温度までの線膨張係数が４×１０-6／Ｋ〜１
０×１０-6／Ｋ、（２３℃での曲げ弾性率）×（２３℃
からガラス転移温度までの線膨張係数）≦２×１０-4Ｇ
Ｐａ／Ｋであることが好ましい。この範囲の物性を満た
す場合に、密着性が良好で、半導体装置の内部応力が小
さく、信頼性の高い半導体装置が得られる。ガラス状領
域での線膨張係数が大きい場合は、半導体装置の反り量
が大きく、サーマルサイクル性、および耐ポップコーン
性が劣る。線膨張係数が小さい場合は、樹脂と基板の界
面に剥離が発生しやすく、サーマルサイクル性が劣る傾
向がある。曲げ弾性率が大きい場合は、封止樹脂と基板
や半導体素子との密着性が低下する傾向がある。また、
エポキシ樹脂組成物の硬化物の２３℃での曲げ弾性率が
≦３０ＧＰａ、２３℃からガラス転移温度までの線膨張
係数が４×１０-6〜１０×１０-6／Ｋであっても、（２
３℃での曲げ弾性率）×（２３℃からガラス転移温度ま
での線膨張係数）が特定の範囲を超える場合は、半導体
装置の反り量が大きく、また密着性が低下する傾向があ
る。
【００１３】ここでいう硬化物とは、本発明のエポキシ
樹脂組成物を、たとえば１２０〜２５０℃、好ましくは
１５０〜２００℃の温度で、トランスファ成形、インジ
ェクション成形、注型法などの方法で成型し、必要に応
じて、追加熱処理（たとえば、１５０〜１８０℃、２〜
１６時間）を行って得られ、通常はエポキシ基の化学反
応またはエポキシ樹脂組成物の物理的物性がほぼ飽和に
達したものである。
樹脂組成物を、たとえば１２０〜２５０℃、好ましくは
１５０〜２００℃の温度で、トランスファ成形、インジ
ェクション成形、注型法などの方法で成型し、必要に応
じて、追加熱処理（たとえば、１５０〜１８０℃、２〜
１６時間）を行って得られ、通常はエポキシ基の化学反
応またはエポキシ樹脂組成物の物理的物性がほぼ飽和に
達したものである。
【００１４】本発明におけるエポキシ樹脂組成物には、
エポキシ樹脂（Ａ）が通常配合される。このようなもの
としては、１分子中にエポキシ基を２個以上有するもの
であれば特に限定されない。
エポキシ樹脂（Ａ）が通常配合される。このようなもの
としては、１分子中にエポキシ基を２個以上有するもの
であれば特に限定されない。
【００１５】たとえば、クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビス
フェノールＡやレゾルシンなどから合成される各種ノボ
ラック型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環
式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エ
ポキシ樹脂などがあげられる。
シ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビス
フェノールＡやレゾルシンなどから合成される各種ノボ
ラック型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環
式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エ
ポキシ樹脂などがあげられる。
【００１６】用途によっては二種以上のエポキシ樹脂を
併用してもよいが、耐熱性および耐湿性の点から、ビフ
ェニル型エポキシ樹脂を前エポキシ樹脂中に５０％以上
含むことが好ましい。
併用してもよいが、耐熱性および耐湿性の点から、ビフ
ェニル型エポキシ樹脂を前エポキシ樹脂中に５０％以上
含むことが好ましい。
【００１７】本発明のエポキシ樹脂組成物中のエポキシ
樹脂の含有量は、２〜１５重量％、さらに２〜１２重量
％が好ましい。
樹脂の含有量は、２〜１５重量％、さらに２〜１２重量
％が好ましい。
【００１８】本発明のエポキシ樹脂組成物には硬化剤
（Ｂ）が配合される。本発明における硬化剤（Ｂ）は、
エポキシ樹脂（Ａ）と反応して硬化させるものであれば
特に限定されず、これらの具体例としては、たとえばフ
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、テルペン骨格含有フェノー
ル樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン、ビスフェノ
ールＡやレゾルシンから合成される各種ノボラック樹
脂、レゾール樹脂、ポリビニルフェノールなどの各種多
価フェノール化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、
無水ピロメリット酸などの酸無水物およびメタフェニレ
ンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフ
ェニルスルホンなどの芳香族アミンなどがあげられる。
なかでも、密着性の点から１分子中に水酸基を２個以上
有するフェノール化合物が好ましく、なかでもテルペン
骨格含有フェノール化合物、フェノールノボラック樹
脂、トリスヒドロキシフェニルメタンなどが好ましい。
（Ｂ）が配合される。本発明における硬化剤（Ｂ）は、
エポキシ樹脂（Ａ）と反応して硬化させるものであれば
特に限定されず、これらの具体例としては、たとえばフ
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、テルペン骨格含有フェノー
ル樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン、ビスフェノ
ールＡやレゾルシンから合成される各種ノボラック樹
脂、レゾール樹脂、ポリビニルフェノールなどの各種多
価フェノール化合物、無水マレイン酸、無水フタル酸、
無水ピロメリット酸などの酸無水物およびメタフェニレ
ンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフ
ェニルスルホンなどの芳香族アミンなどがあげられる。
なかでも、密着性の点から１分子中に水酸基を２個以上
有するフェノール化合物が好ましく、なかでもテルペン
骨格含有フェノール化合物、フェノールノボラック樹
脂、トリスヒドロキシフェニルメタンなどが好ましい。
【００１９】本発明において、エポキシ樹脂（Ａ）と硬
化剤（Ｂ）の配合比に関しては特に制限はないが、得ら
れるエポキシ樹脂の硬化物および半導体装置の機械的性
質および密着性の点から（Ａ）に対する（Ｂ）の化学当
量比が０．５〜１．５、特に０．８〜１．２の範囲にあ
ることが好ましい。また本発明のエポキシ樹脂組成物中
の硬化剤の含有量は、２〜１５重量％が好ましい。
化剤（Ｂ）の配合比に関しては特に制限はないが、得ら
れるエポキシ樹脂の硬化物および半導体装置の機械的性
質および密着性の点から（Ａ）に対する（Ｂ）の化学当
量比が０．５〜１．５、特に０．８〜１．２の範囲にあ
ることが好ましい。また本発明のエポキシ樹脂組成物中
の硬化剤の含有量は、２〜１５重量％が好ましい。
【００２０】また、本発明においてエポキシ樹脂（Ａ）
と硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するための硬化触媒を
用いてもよい。硬化触媒は硬化反応を促進するものなら
ば特に限定されず、たとえば２−メチルイミダゾール、
２，４−ジメチルイミダゾール、２−メチル−４−メチ
ルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾールなどの
イミダゾール化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメ
チルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、２−
（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−ト
リス（ジメチルアミノメチル）フェノール、１，８−ジ
アザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−
ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５などの３級ア
ミン化合物、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニ
ウムテトラプロポキシド、テトラキス（アセチルアセト
ナト）ジルコニウム、トリ（アセチルアセトナト）アル
ミニウムなどの有機金属化合物およびトリフェニルホス
フィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィ
ン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニ
ル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、
トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、テトラ
フェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレートなど
の有機ホスフィン化合物があげられる。なかでも反応性
の点からトリフェニルホスフィンやテトラフェニルホス
フォニウム・テトラフェニルボレートや１，８−ジアザ
ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７が特に好ましく
用いられる。これらの硬化触媒は、用途によっては２種
以上を併用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂
（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲
が好ましい。
と硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するための硬化触媒を
用いてもよい。硬化触媒は硬化反応を促進するものなら
ば特に限定されず、たとえば２−メチルイミダゾール、
２，４−ジメチルイミダゾール、２−メチル−４−メチ
ルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾールなどの
イミダゾール化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメ
チルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、２−
（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−ト
リス（ジメチルアミノメチル）フェノール、１，８−ジ
アザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−
ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５などの３級ア
ミン化合物、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニ
ウムテトラプロポキシド、テトラキス（アセチルアセト
ナト）ジルコニウム、トリ（アセチルアセトナト）アル
ミニウムなどの有機金属化合物およびトリフェニルホス
フィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィ
ン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニ
ル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン、
トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、テトラ
フェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレートなど
の有機ホスフィン化合物があげられる。なかでも反応性
の点からトリフェニルホスフィンやテトラフェニルホス
フォニウム・テトラフェニルボレートや１，８−ジアザ
ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７が特に好ましく
用いられる。これらの硬化触媒は、用途によっては２種
以上を併用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂
（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲
が好ましい。
【００２１】本発明のエポキシ樹脂組成物においては通
常充填剤（Ｃ）が配合され、非晶性シリカ、結晶性シリ
カ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マ
グネシア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、酸化チ
タン、酸化アンチモン、アスベスト、ガラス繊維なおが
あげられるが、中でも非晶性シリカは線膨張係数を低下
させる効果が大きく、低応力化に有効なため好ましく用
いられる。非晶性シリカの例としては、石英を溶融して
製造した溶融シリカや、各種合成法で製造された合成シ
リカがあげられ、破砕状のものや球状のものが用いられ
る。
常充填剤（Ｃ）が配合され、非晶性シリカ、結晶性シリ
カ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マ
グネシア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、酸化チ
タン、酸化アンチモン、アスベスト、ガラス繊維なおが
あげられるが、中でも非晶性シリカは線膨張係数を低下
させる効果が大きく、低応力化に有効なため好ましく用
いられる。非晶性シリカの例としては、石英を溶融して
製造した溶融シリカや、各種合成法で製造された合成シ
リカがあげられ、破砕状のものや球状のものが用いられ
る。
【００２２】本発明において、充填剤（Ｃ）の配合量
は、エポキシ樹脂組成物全体の８０〜９５重量％、さら
に８５重量〜９５重量％、さらに８７〜９３重量％であ
ることが好ましい。
は、エポキシ樹脂組成物全体の８０〜９５重量％、さら
に８５重量〜９５重量％、さらに８７〜９３重量％であ
ることが好ましい。
【００２３】本発明のエポキシ樹脂組成物では、酸素原
子または窒素原子を有する官能基を有するポリオレフィ
ン（Ｄ）が配合される。官能基にこのような原子を有す
ることにより基板との密着性が付与され、また耐ポップ
コーン性およびサーマルサイクル性が良好となる。この
ような官能基としては、エポキシ基、水酸基、カルボキ
シル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、酸
無水物基、アミノ基、アミノカルボニル基などがあげら
れる。またこのようなポリオレフィンとしては、たとえ
ば無水マレイン酸変性ＳＥＢＳ、ブタジエン−スチレン
共重合体水素添加物のメタクリル酸グリシジル付加物、
無水マレイン酸変性ＥＰＲ、エチレン−アクリル酸共重
合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重
合体、アクリル酸変性ポリブタジエンなどがあげられ
る。このようなポリオレフィンは、サーマルサイクル性
向上の観点から、室温でゴム弾性を有するもの、すなわ
ちエラストマーであることが好ましい。このような官能
基を有するポリオレフィンの配合量は、全組成物中の
０．１〜１０重量％、さらに０．２〜５重量％の範囲が
好ましい。
子または窒素原子を有する官能基を有するポリオレフィ
ン（Ｄ）が配合される。官能基にこのような原子を有す
ることにより基板との密着性が付与され、また耐ポップ
コーン性およびサーマルサイクル性が良好となる。この
ような官能基としては、エポキシ基、水酸基、カルボキ
シル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、酸
無水物基、アミノ基、アミノカルボニル基などがあげら
れる。またこのようなポリオレフィンとしては、たとえ
ば無水マレイン酸変性ＳＥＢＳ、ブタジエン−スチレン
共重合体水素添加物のメタクリル酸グリシジル付加物、
無水マレイン酸変性ＥＰＲ、エチレン−アクリル酸共重
合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重
合体、アクリル酸変性ポリブタジエンなどがあげられ
る。このようなポリオレフィンは、サーマルサイクル性
向上の観点から、室温でゴム弾性を有するもの、すなわ
ちエラストマーであることが好ましい。このような官能
基を有するポリオレフィンの配合量は、全組成物中の
０．１〜１０重量％、さらに０．２〜５重量％の範囲が
好ましい。
【００２４】本発明における官能基を有するポリオレフ
ィン（Ｄ）は他のポリオレフィンをも併用して含有する
ことができる。併用できる他のポリオレフィンとして
は、たとえばポリブタジエン、ＳＥＢＳ、アクリルゴム
などがあげられる。
ィン（Ｄ）は他のポリオレフィンをも併用して含有する
ことができる。併用できる他のポリオレフィンとして
は、たとえばポリブタジエン、ＳＥＢＳ、アクリルゴム
などがあげられる。
【００２５】本発明のエポキシ樹脂組成物においては、
シランカップリング剤、チタネートカップリング剤など
のカップリング剤を配合することができ、なかでも、こ
れらカップリング剤で前もって充填剤を表面処理してお
くことが信頼性の点で好ましい。シランカップリング剤
として、アルコキシ基および「エポキシ基、アミノ基、
メルカプト基、などの官能基が結合した炭化水素基」が
ケイ素原子に結合したシランカップリング剤が好ましく
用いられる。なかでも、流動性の点から、アミノ基を有
するシランカップリング剤を用いることが特に好まし
い。
シランカップリング剤、チタネートカップリング剤など
のカップリング剤を配合することができ、なかでも、こ
れらカップリング剤で前もって充填剤を表面処理してお
くことが信頼性の点で好ましい。シランカップリング剤
として、アルコキシ基および「エポキシ基、アミノ基、
メルカプト基、などの官能基が結合した炭化水素基」が
ケイ素原子に結合したシランカップリング剤が好ましく
用いられる。なかでも、流動性の点から、アミノ基を有
するシランカップリング剤を用いることが特に好まし
い。
【００２６】本発明のエポキシ樹脂組成物においては、
シリコーンゴム、オレフィン系共重合体、変性シリコー
ンオイルなどのエラストマーやポリエチレンなどの熱可
塑性樹脂も配合することができる。本発明のエポキシ樹
脂組成物にはハロゲン化エポキシ樹脂などのハロゲン化
合物、リン化合物などの難燃剤、三酸化アンチモンなど
の難燃助剤、カーボンブラック、酸化鉄などの着色剤、
長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエステ
ル、長鎖脂肪酸のアミド、パラフィンワックスなどの離
型剤および有機過酸化物などの架橋剤を任意に添加する
ことができる。
シリコーンゴム、オレフィン系共重合体、変性シリコー
ンオイルなどのエラストマーやポリエチレンなどの熱可
塑性樹脂も配合することができる。本発明のエポキシ樹
脂組成物にはハロゲン化エポキシ樹脂などのハロゲン化
合物、リン化合物などの難燃剤、三酸化アンチモンなど
の難燃助剤、カーボンブラック、酸化鉄などの着色剤、
長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエステ
ル、長鎖脂肪酸のアミド、パラフィンワックスなどの離
型剤および有機過酸化物などの架橋剤を任意に添加する
ことができる。
【００２７】本発明のエポキシ樹脂組成物はこれら原料
を溶融混練して得ることが好ましく、たとえばバンバリ
ーミキサー、ニーダー、ロール、単軸もしくは二軸の押
し出し機およびコニーダーなどの公知の混練方法を用い
て溶融混練することにより、製造される。そしてペレッ
トやパウダー状のエポキシ樹脂を用いて、基板２上に半
導体素子１が搭載された半導体装置予備装置を配置した
金型内で成形することにより半導体装置が得られる。特
に本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂組成物
を実質的に囲む構造体を有さない半導体装置に有利であ
る。
を溶融混練して得ることが好ましく、たとえばバンバリ
ーミキサー、ニーダー、ロール、単軸もしくは二軸の押
し出し機およびコニーダーなどの公知の混練方法を用い
て溶融混練することにより、製造される。そしてペレッ
トやパウダー状のエポキシ樹脂を用いて、基板２上に半
導体素子１が搭載された半導体装置予備装置を配置した
金型内で成形することにより半導体装置が得られる。特
に本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂組成物
を実質的に囲む構造体を有さない半導体装置に有利であ
る。
【００２８】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、表の配合量の値は、重量基準である。
る。なお、表の配合量の値は、重量基準である。
【００２９】実施例１〜６、比較例１〜４ 表１、２に示した成分を、表３に示した組成比でミキサ
ーによりドライブレンドした。これを、ロール表面温度
９０℃のミキシングロールを用いて５分間加熱混練後、
冷却粉砕してエポキシ樹脂組成物を製造した。
ーによりドライブレンドした。これを、ロール表面温度
９０℃のミキシングロールを用いて５分間加熱混練後、
冷却粉砕してエポキシ樹脂組成物を製造した。
【００３０】
【表１】
【化１】 （ｎは０以上の整数。）
【００３１】
【表２】
【００３２】この組成物を用い、低圧トランスファー成
形法により成形温度１７５℃、成形時間２分、トランス
ファー圧力７ＭＰａの条件で成形し、１８０℃×５時間
の条件でポストキュアして、各組成物の曲げ弾性率、線
膨張係数を測定した。線膨張係数はＴＭＡを用い、 ２
３℃とガラス転移温度との間の熱膨張曲線から平均値を
求めた。曲げ弾性率は、室温下で３点曲げ試験を行い、
荷重−たわみ曲線から求めた。この結果を表３に示す。
形法により成形温度１７５℃、成形時間２分、トランス
ファー圧力７ＭＰａの条件で成形し、１８０℃×５時間
の条件でポストキュアして、各組成物の曲げ弾性率、線
膨張係数を測定した。線膨張係数はＴＭＡを用い、 ２
３℃とガラス転移温度との間の熱膨張曲線から平均値を
求めた。曲げ弾性率は、室温下で３点曲げ試験を行い、
荷重−たわみ曲線から求めた。この結果を表３に示す。
【００３３】また組成物を用い、図３に示す形状の半導
体装置予備装置を金型内に設けて、上述と同じ条件でト
ランスファー成形およびポストキュアーし、図２に示す
ような模擬半導体装置を組み立てた。次の物性測定法に
より、各組成物、半導体装置の物性を測定した。模擬半
導体装置は図２において、半導体素子１と該半導体素子
が搭載される基板２とこの組成物を用いた半導体素子を
封止するエポキシ樹脂組成物３とを具備し、該基板２は
ＰＩ（ポリイミドフィルム）によって形成されている。
体装置予備装置を金型内に設けて、上述と同じ条件でト
ランスファー成形およびポストキュアーし、図２に示す
ような模擬半導体装置を組み立てた。次の物性測定法に
より、各組成物、半導体装置の物性を測定した。模擬半
導体装置は図２において、半導体素子１と該半導体素子
が搭載される基板２とこの組成物を用いた半導体素子を
封止するエポキシ樹脂組成物３とを具備し、該基板２は
ＰＩ（ポリイミドフィルム）によって形成されている。
【００３４】なお図２の半導体装置の各部分の寸法は以
下のとおりである。
下のとおりである。
【００３５】 半導体素子１： ７×７×０．５mm 接着層４厚み： ０．１mm エポキシ樹脂３：２０×２０×1.0 mm 金属配線２ｃ厚み：０．１mm 基板基材厚み： ０．１５mm ＰＩフィルム剥離強度：上記の成形方法で、縦１０×横
１０ｍｍ、高さ５ｍｍの四角柱をＰＩフィルム上に成形
し、１８０度剥離試験により剥離強度を測定した。この
値は基板と封止樹脂との密着性を反映する。
１０ｍｍ、高さ５ｍｍの四角柱をＰＩフィルム上に成形
し、１８０度剥離試験により剥離強度を測定した。この
値は基板と封止樹脂との密着性を反映する。
【００３６】半導体装置反り量：模擬半導体装置平面部
の対角線上を表面あらさ計を用いて表面の凹凸を測定
し、水平方向から見た場合の最下点と最上点との間の距
離を垂直方向で測定し、その値をパッケージ反り量とし
て表３に示したた。
の対角線上を表面あらさ計を用いて表面の凹凸を測定
し、水平方向から見た場合の最下点と最上点との間の距
離を垂直方向で測定し、その値をパッケージ反り量とし
て表３に示したた。
【００３７】サーマルサイクル性：模擬半導体装置を−
６５℃×３０ｍｉｎ、常温×１０ｍｉｎ、１５０℃×３
０ｍｉｎ、常温×１０ｍｉｎを１サイクルとして、半導
体装置２０個を用いて放置試験を行った。２００ｃｙｃ
ｌｅ放置後に、半導体装置を分解して内部を目視で観察
し、樹脂部分のクラックの発生、半導体素子の割れを故
障として判定し、故障率を求めた。
６５℃×３０ｍｉｎ、常温×１０ｍｉｎ、１５０℃×３
０ｍｉｎ、常温×１０ｍｉｎを１サイクルとして、半導
体装置２０個を用いて放置試験を行った。２００ｃｙｃ
ｌｅ放置後に、半導体装置を分解して内部を目視で観察
し、樹脂部分のクラックの発生、半導体素子の割れを故
障として判定し、故障率を求めた。
【００３８】ポップコーン試験：模擬半導体装置２０個
を８５℃／８５％ＲＨで４８時間加湿後、最高温度２６
０℃のＩＲリフロー炉で加熱処理し、半導体装置のＰＩ
フィルム基板と樹脂界面の剥離の有無を目視で観察し
た。故障率として、剥離の発生したパッケージの割合を
求めた。
を８５℃／８５％ＲＨで４８時間加湿後、最高温度２６
０℃のＩＲリフロー炉で加熱処理し、半導体装置のＰＩ
フィルム基板と樹脂界面の剥離の有無を目視で観察し
た。故障率として、剥離の発生したパッケージの割合を
求めた。
【００３９】これらの結果を表４に示す。
【００４０】
【表３】
【００４１】表４に見られるように、本発明のエポキシ
樹脂組成物、および樹脂封止型半導体装置は、密着性、
半導体装置反り量の低減、サーマルサイクル性、耐ポッ
プコーン性に優れている。これに対して、本発明の官能
基をもつポリオレフィンを含有しない比較例１〜４はそ
れぞれ密着性、半導体装置反り量の低減、サーマルサイ
クル性、耐ポップコーン性などが劣っている。
樹脂組成物、および樹脂封止型半導体装置は、密着性、
半導体装置反り量の低減、サーマルサイクル性、耐ポッ
プコーン性に優れている。これに対して、本発明の官能
基をもつポリオレフィンを含有しない比較例１〜４はそ
れぞれ密着性、半導体装置反り量の低減、サーマルサイ
クル性、耐ポップコーン性などが劣っている。
【００４２】
【発明の効果】本発明の樹脂組成物によれば密着性、半
導体装置の反り量の低減に優れ、該樹脂組成物を用いた
該半導体装置はサーマルサイクル性、耐ポップコーン性
に優れている。
導体装置の反り量の低減に優れ、該樹脂組成物を用いた
該半導体装置はサーマルサイクル性、耐ポップコーン性
に優れている。
【図１】本発明の半導体装置の一態様を示す模式図（断
面）
面）
【図２】本発明の半導体装置の一態様を示す模式図（断
面）
面）
【図３】本発明の実施例に使用した半導体装置予備装置
の模式図（断面）
の模式図（断面）
１：半導体素子 ２：基板 ２ａ：基板基材 ２ｂ：通電部 ２ｃ：金属配線 ３：エポキシ樹脂組成物 ４：接着層 ５：リード線 ６：半田ボール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ０８Ｌ 63/00 Ａ Ｃ Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体素子１と、該半導体素子が搭載さ
れる基板２と、エポキシ樹脂組成物３とを具備するもの
で、該基板に対して片面にのみ該エポキシ樹脂組成物が
成形されている半導体装置用のエポキシ樹脂組成物であ
って、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填剤
（Ｃ）および酸素原子または窒素原子を有する官能基を
もつポリオレフィン（Ｄ）を含んでなることを特徴とす
る樹脂封止型半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項２】 エポキシ樹脂組成物の硬化物が下記(イ)
〜(ハ)の特性を有するものである請求項１記載のエポキ
シ樹脂組成物。 (イ)２３℃での曲げ弾性率が、１０ＧＰａを超え、３０
ＧＰａ以下 (ロ)２３℃からガラス転移温度までの線膨張係数が４×
１０-6〜１０×１０-6／Ｋ (ハ)（２３℃での曲げ弾性率）×（２３℃からガラス転
移温度までの線膨張係数）が２×１０-4ＧＰａ／Ｋ以下 - 【請求項３】 半導体素子１と、該半導体素子が搭載さ
れる基板２と、該半導体素子を封止するエポキシ樹脂組
成物３とを具備する半導体装置であって、該基板に対し
て片面にのみ該エポキシ樹脂組成物が成形されており樹
脂封止型半導体装置であって、かつ該エポキシ樹脂組成
物が請求項１または２記載のエポキシ樹脂組成物である
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9015733A JPH10212338A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | エポキシ樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9015733A JPH10212338A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | エポキシ樹脂組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10212338A true JPH10212338A (ja) | 1998-08-11 |
Family
ID=11896980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9015733A Withdrawn JPH10212338A (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | エポキシ樹脂組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10212338A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021138809A (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 封止用樹脂組成物、及び半導体装置 |
-
1997
- 1997-01-29 JP JP9015733A patent/JPH10212338A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021138809A (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 封止用樹脂組成物、及び半導体装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20040128 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050714 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050927 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20051115 |