JPH11166074A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置Info
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- JPH11166074A JPH11166074A JP33340697A JP33340697A JPH11166074A JP H11166074 A JPH11166074 A JP H11166074A JP 33340697 A JP33340697 A JP 33340697A JP 33340697 A JP33340697 A JP 33340697A JP H11166074 A JPH11166074 A JP H11166074A
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- resin
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐湿性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組
成物を提供する。 【解決手段】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、
硬化促進剤、無機充填材、イオン捕捉剤、及び表面が酸
化処理された窒化珪素からなる樹脂組成物において、全
樹脂組成物中に、表面が酸化処理された窒化珪素を５〜
２５重量％含有することを特徴とする半導体封止用樹脂
組成物。
成物を提供する。 【解決手段】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、
硬化促進剤、無機充填材、イオン捕捉剤、及び表面が酸
化処理された窒化珪素からなる樹脂組成物において、全
樹脂組成物中に、表面が酸化処理された窒化珪素を５〜
２５重量％含有することを特徴とする半導体封止用樹脂
組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐湿性に優れた高
信頼性の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを
用いた半導体装置に関するものである。
信頼性の半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを
用いた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体
素子は、エポキシ樹脂組成物（以下、樹脂組成物とい
う）で封止する方法が、低コスト、大量生産に適してい
るため採用されており、信頼性の点でも、エポキシ樹脂
の日進月歩の改良により十分使用に耐えるレベルにあ
る。しかし近年、半導体の高集積化に伴い、ＩＣチップ
上のアルミ配線幅の縮小により、アルミ配線の腐食が早
期に発生するようになった。この腐食は樹脂組成物の硬
化物が吸湿した水分の存在により助長されるものであ
り、樹脂組成物の硬化物の防食効果及び耐湿性を更に向
上させることが要求されてきた。アルミ配線の腐食のメ
カニズムについては、戒能（応用物理、４９、（１９８
０））の総説によると、Ｃｌ、Ｎａ等のイオン性不純物
の存在が腐食の進行を促すことが知られている。半導体
封止用樹脂組成物には、原料に起因する微量のイオン性
不純物が存在しており、アルミ配線の腐食が促進される
ため、通常、これらの樹脂組成物にはイオン性不純物を
捕捉するイオン捕捉剤が配合されている。イオン捕捉剤
を含む樹脂組成物を用いることにより、耐湿性はかなり
改善されているが、近年の半導体装置の多様化している
使用条件によっては、対応できないものも出てきてい
る。
素子は、エポキシ樹脂組成物（以下、樹脂組成物とい
う）で封止する方法が、低コスト、大量生産に適してい
るため採用されており、信頼性の点でも、エポキシ樹脂
の日進月歩の改良により十分使用に耐えるレベルにあ
る。しかし近年、半導体の高集積化に伴い、ＩＣチップ
上のアルミ配線幅の縮小により、アルミ配線の腐食が早
期に発生するようになった。この腐食は樹脂組成物の硬
化物が吸湿した水分の存在により助長されるものであ
り、樹脂組成物の硬化物の防食効果及び耐湿性を更に向
上させることが要求されてきた。アルミ配線の腐食のメ
カニズムについては、戒能（応用物理、４９、（１９８
０））の総説によると、Ｃｌ、Ｎａ等のイオン性不純物
の存在が腐食の進行を促すことが知られている。半導体
封止用樹脂組成物には、原料に起因する微量のイオン性
不純物が存在しており、アルミ配線の腐食が促進される
ため、通常、これらの樹脂組成物にはイオン性不純物を
捕捉するイオン捕捉剤が配合されている。イオン捕捉剤
を含む樹脂組成物を用いることにより、耐湿性はかなり
改善されているが、近年の半導体装置の多様化している
使用条件によっては、対応できないものも出てきてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの問
題に対して、耐湿性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂
組成物及びこれを用いた半導体装置を提供するものであ
る。
題に対して、耐湿性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂
組成物及びこれを用いた半導体装置を提供するものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、（Ａ）
エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬
化促進剤、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）イオン捕捉剤、及
び（Ｆ）表面が酸化処理された窒化珪素からなる樹脂組
成物において、全樹脂組成物中に、表面が酸化処理され
た窒化珪素を５〜２５重量％含有することを特徴とする
半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。
エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬
化促進剤、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）イオン捕捉剤、及
び（Ｆ）表面が酸化処理された窒化珪素からなる樹脂組
成物において、全樹脂組成物中に、表面が酸化処理され
た窒化珪素を５〜２５重量％含有することを特徴とする
半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明で用いられるエポキシ樹脂
としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、
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、臭素化エポキシ樹脂、トリフェ
ノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノ
ールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ
樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ
樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。これらのエポキシ樹脂は、単独でも混合して用いて
も良い。
としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、
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、臭素化エポキシ樹脂、トリフェ
ノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノ
ールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ
樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ
樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。これらのエポキシ樹脂は、単独でも混合して用いて
も良い。
【０００６】本発明で用いられるフェノール樹脂硬化剤
としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾ
ールノボラック樹脂、キシリレン変性フェノール樹脂、
ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変
性フェノール樹脂等が挙げられるが、これらに限定され
るものではない。これらのフェノール樹脂は、単独でも
混合して用いても良い。
としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾ
ールノボラック樹脂、キシリレン変性フェノール樹脂、
ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変
性フェノール樹脂等が挙げられるが、これらに限定され
るものではない。これらのフェノール樹脂は、単独でも
混合して用いても良い。
【０００７】本発明で用いられる硬化促進剤としては、
エポキシ基とフェノール性水酸基との反応を促進するも
のであればよく、一般に樹脂組成物に使用されているも
のを広く使用することができ、例えば、ベンジルジメチ
ルアミン等の第３級アミン類、２−メチルイミダゾール
等のイミダゾール類、１，８−ジアザビシクロ（５，
４，０）ウンデセン−７、トリフェニルホスフィン等の
有機リン化合物等が挙げられるが、これらに限定される
ものではない。これらの硬化促進剤は、単独でも混合し
て用いても良い。本発明で用いられる窒化珪素以外の無
機充填材としては、例えば、結晶シリカ、溶融シリカ、
二次凝集シリカ、アルミナ等が挙げられ、これらは単独
でも混合して用いても良い。本発明で用いられるイオン
捕捉剤としては、例えば、通常この分野で使用され得る
ビスマス化合物、ハイドロタルサイト類化合物等が挙げ
られ、これらは単独でも混合して用いても良い。
エポキシ基とフェノール性水酸基との反応を促進するも
のであればよく、一般に樹脂組成物に使用されているも
のを広く使用することができ、例えば、ベンジルジメチ
ルアミン等の第３級アミン類、２−メチルイミダゾール
等のイミダゾール類、１，８−ジアザビシクロ（５，
４，０）ウンデセン−７、トリフェニルホスフィン等の
有機リン化合物等が挙げられるが、これらに限定される
ものではない。これらの硬化促進剤は、単独でも混合し
て用いても良い。本発明で用いられる窒化珪素以外の無
機充填材としては、例えば、結晶シリカ、溶融シリカ、
二次凝集シリカ、アルミナ等が挙げられ、これらは単独
でも混合して用いても良い。本発明で用いられるイオン
捕捉剤としては、例えば、通常この分野で使用され得る
ビスマス化合物、ハイドロタルサイト類化合物等が挙げ
られ、これらは単独でも混合して用いても良い。
【０００８】本発明者は、樹脂組成物中のイオン性不純
物の他に、硬化物中に未反応成分として存在すると考え
られるフェノール性水酸基が腐食等を促進し、耐湿性に
悪影響を及ぼすものと推定し、種々検討した結果、表面
が酸化処理された窒化珪素を樹脂組成物中に配合するこ
とにより、これで封止した半導体装置は耐湿性が改善さ
れることを見いだした。即ち、表面が酸化処理された窒
化珪素を配合した樹脂組成物を用いることにより、半導
体装置が吸湿した場合、つまり樹脂組成物の硬化物が吸
湿した場合、硬化物の系が酸性側にシフトし過ぎるのを
窒化珪素が防止するものと考えられる。これは、表面が
酸化処理された窒化珪素が水分と反応してアルカリ性の
アンモニアを発生させ、腐食の一要因と推定されるフェ
ノール性水酸基と反応し、硬化物中のフェノール水酸基
が及ぼす悪影響を阻止するものと考えられる。
物の他に、硬化物中に未反応成分として存在すると考え
られるフェノール性水酸基が腐食等を促進し、耐湿性に
悪影響を及ぼすものと推定し、種々検討した結果、表面
が酸化処理された窒化珪素を樹脂組成物中に配合するこ
とにより、これで封止した半導体装置は耐湿性が改善さ
れることを見いだした。即ち、表面が酸化処理された窒
化珪素を配合した樹脂組成物を用いることにより、半導
体装置が吸湿した場合、つまり樹脂組成物の硬化物が吸
湿した場合、硬化物の系が酸性側にシフトし過ぎるのを
窒化珪素が防止するものと考えられる。これは、表面が
酸化処理された窒化珪素が水分と反応してアルカリ性の
アンモニアを発生させ、腐食の一要因と推定されるフェ
ノール性水酸基と反応し、硬化物中のフェノール水酸基
が及ぼす悪影響を阻止するものと考えられる。
【０００９】表面が酸化処理されていない窒化珪素が配
合された樹脂組成物では、保存中に窒化珪素が空気中の
水分と容易に反応し、保存性を著しく低下させ、硬化性
も悪化させるという欠点があった。本発明の表面が酸化
処理された窒化珪素は、微粉の窒化珪素を１２００℃程
度の空気中で酸化することにより容易に得られ、表面が
酸化珪素であるため、水分と反応しないので、樹脂組成
物の保存性、硬化性を低下させることがない。本発明の
表面が酸化処理された窒化珪素としては、平均粒径が
０．１〜５０μｍで、最大粒径が１５０μｍ以下のもの
が樹脂組成物の流動性を向上させるうえで好ましい。
又、形状は特に限定しないが、例えば、粉末状が好まし
い。配合量としては、全樹脂組成物中に５〜２５重量％
が好ましい。５重量％未満だと硬化物の系が酸性側とな
り、又、２５重量％を越えると硬化物の系がアルカリ側
となり、耐湿性が低下するので好ましくない。
合された樹脂組成物では、保存中に窒化珪素が空気中の
水分と容易に反応し、保存性を著しく低下させ、硬化性
も悪化させるという欠点があった。本発明の表面が酸化
処理された窒化珪素は、微粉の窒化珪素を１２００℃程
度の空気中で酸化することにより容易に得られ、表面が
酸化珪素であるため、水分と反応しないので、樹脂組成
物の保存性、硬化性を低下させることがない。本発明の
表面が酸化処理された窒化珪素としては、平均粒径が
０．１〜５０μｍで、最大粒径が１５０μｍ以下のもの
が樹脂組成物の流動性を向上させるうえで好ましい。
又、形状は特に限定しないが、例えば、粉末状が好まし
い。配合量としては、全樹脂組成物中に５〜２５重量％
が好ましい。５重量％未満だと硬化物の系が酸性側とな
り、又、２５重量％を越えると硬化物の系がアルカリ側
となり、耐湿性が低下するので好ましくない。
【００１０】本発明の樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成
分の他、必要に応じて、天然ワックス、合成ワックス、
高級脂肪酸及びその金属塩類、パラフィン等の離型剤、
臭素化エポキシ樹脂、ヘキサブロモベンゼン、デカブロ
モビフェニルエーテル、三酸化アンチモン、リン化合物
等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、
シランカップリング剤、酸化防止剤、シリコーンオイ
ル、シリコーンゴム等の低応力成分、熱可塑性樹脂等を
適宜添加配合することができる。本発明の樹脂組成物
は、（Ａ）〜（Ｆ）成分、及びその他の添加剤等をミキ
サー等を用いて十分に混合した後、更にロールやニーダ
ー等で溶融混練し、冷却固化させて適当な大きさに粉砕
し得られる。本発明の樹脂組成物を用いて、半導体等の
電子部品を封止し、半導体装置を製造するには、トラン
スファーモールド、コンプレッションモールド、インジ
ェクションモールド等の従来の成形方法で硬化成形すれ
ばよい。
分の他、必要に応じて、天然ワックス、合成ワックス、
高級脂肪酸及びその金属塩類、パラフィン等の離型剤、
臭素化エポキシ樹脂、ヘキサブロモベンゼン、デカブロ
モビフェニルエーテル、三酸化アンチモン、リン化合物
等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、
シランカップリング剤、酸化防止剤、シリコーンオイ
ル、シリコーンゴム等の低応力成分、熱可塑性樹脂等を
適宜添加配合することができる。本発明の樹脂組成物
は、（Ａ）〜（Ｆ）成分、及びその他の添加剤等をミキ
サー等を用いて十分に混合した後、更にロールやニーダ
ー等で溶融混練し、冷却固化させて適当な大きさに粉砕
し得られる。本発明の樹脂組成物を用いて、半導体等の
電子部品を封止し、半導体装置を製造するには、トラン
スファーモールド、コンプレッションモールド、インジ
ェクションモールド等の従来の成形方法で硬化成形すれ
ばよい。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例で具体的に説明する。
ただし、本発明は、これらの実施例に限定されるもので
はない。配合単位は重量部とする。 実施例１ クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟化点７０℃） ９０重量部 フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０４、軟化点１１０℃） ５０重量部 １，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、ＤＢＵという ） ２重量部 溶融シリカ（龍森（株）・製、ＲＤ−８） ４６０重量部 イオン捕捉剤（Ｂｉ6Ｏ6（ＯＨ）4.2（ＮＯ3）1.8、真比重７．０６） １重量部 表面が酸化処理された窒化珪素（平均粒径１２μｍ、比表面積１ｍ２／ｇ） ４０重量部 カルナバワックス ３重量部 臭素化エポキシ樹脂（エポキシ当量２７０、軟化点７０℃） １０重量部 三酸化アンチモン ９重量部 カーボンブラック ２重量部 γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン ２重量部 γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン １重量部 を常温で十分に混合し、次に８０〜１００℃で二軸熱ロ
ールを用いて混練し、冷却後粉砕してタブレット化し、
樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を以下に示す方法で
評価した。結果を表１に示す。
ただし、本発明は、これらの実施例に限定されるもので
はない。配合単位は重量部とする。 実施例１ クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟化点７０℃） ９０重量部 フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０４、軟化点１１０℃） ５０重量部 １，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、ＤＢＵという ） ２重量部 溶融シリカ（龍森（株）・製、ＲＤ−８） ４６０重量部 イオン捕捉剤（Ｂｉ6Ｏ6（ＯＨ）4.2（ＮＯ3）1.8、真比重７．０６） １重量部 表面が酸化処理された窒化珪素（平均粒径１２μｍ、比表面積１ｍ２／ｇ） ４０重量部 カルナバワックス ３重量部 臭素化エポキシ樹脂（エポキシ当量２７０、軟化点７０℃） １０重量部 三酸化アンチモン ９重量部 カーボンブラック ２重量部 γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン ２重量部 γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン １重量部 を常温で十分に混合し、次に８０〜１００℃で二軸熱ロ
ールを用いて混練し、冷却後粉砕してタブレット化し、
樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を以下に示す方法で
評価した。結果を表１に示す。
【００１２】評価方法 保存性：ＥＭＭＩ−Ｉ−６６に準じたスパイラルフロー
測定用の金型を用い、金型温度１７５℃、注入圧力７０
ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間２分で測定し、スパイラルフロ
ー保持率を求めた。スパイラルフロー保持率は、樹脂組
成物を常温で４８時間保存した後の測定値を、初期のス
パイラルフロー値に対する百分率（単位は％）として表
したもので、９０％以上であれば保存性良好と判定し
た。 耐湿性：トランスファー成形機を用いて、金型温度１７
５℃、注入圧７０ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間１２０秒でテ
スト用１６ｐＤＩＰ（チップサイズ３ｍｍ×３．５ｍ
ｍ）を成形し、続いてポストキュアを１７５℃で４時間
実施後、プレッシャークッカーを用いて、１２５℃、
２．３気圧下に置き、経時的にリード間電流値を測定
し、漏れ電流が１０ｎＡ以上になるまでの時間を測定し
た。単位は時間。
測定用の金型を用い、金型温度１７５℃、注入圧力７０
ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間２分で測定し、スパイラルフロ
ー保持率を求めた。スパイラルフロー保持率は、樹脂組
成物を常温で４８時間保存した後の測定値を、初期のス
パイラルフロー値に対する百分率（単位は％）として表
したもので、９０％以上であれば保存性良好と判定し
た。 耐湿性：トランスファー成形機を用いて、金型温度１７
５℃、注入圧７０ｋｇ／ｃｍ2、硬化時間１２０秒でテ
スト用１６ｐＤＩＰ（チップサイズ３ｍｍ×３．５ｍ
ｍ）を成形し、続いてポストキュアを１７５℃で４時間
実施後、プレッシャークッカーを用いて、１２５℃、
２．３気圧下に置き、経時的にリード間電流値を測定
し、漏れ電流が１０ｎＡ以上になるまでの時間を測定し
た。単位は時間。
【００１３】実施例２、３ 表１に示す処方に従って配合し、実施例１と同様にして
樹脂組成物を得、実施例１と同様にして評価した。結果
を表１に示す。 比較例１〜３ 表１に示す処方に従って配合し、実施例１と同様にして
樹脂組成物を得、実施例１と同様にして評価した。結果
を表１に示す。なお、比較例４で用いた表面が酸化処理
されていない窒化珪素は、平均粒径２５μｍ、比表面積
０．８ｍ2／ｇである。
樹脂組成物を得、実施例１と同様にして評価した。結果
を表１に示す。 比較例１〜３ 表１に示す処方に従って配合し、実施例１と同様にして
樹脂組成物を得、実施例１と同様にして評価した。結果
を表１に示す。なお、比較例４で用いた表面が酸化処理
されていない窒化珪素は、平均粒径２５μｍ、比表面積
０．８ｍ2／ｇである。
【表１】
【００１４】
【発明の効果】本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物は、耐湿性に優れており、高信頼性の半導体装置を得
ることができる。
物は、耐湿性に優れており、高信頼性の半導体装置を得
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 23/31
Claims (2)
- 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材、
（Ｅ）イオン捕捉剤、及び（Ｆ）表面が酸化処理された
窒化珪素からなる樹脂組成物において、全樹脂組成物中
に、表面が酸化処理された窒化珪素を５〜２５重量％含
有することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物を用いて封止してなることを特徴とする半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33340697A JPH11166074A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33340697A JPH11166074A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11166074A true JPH11166074A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=18265764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33340697A Pending JPH11166074A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11166074A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG141222A1 (en) * | 2003-12-04 | 2008-04-28 | Sumitomo Bakelite Singapore Pt | Semiconductor devices containing epoxy moulding compositions and the compositions per se |
| WO2024202735A1 (ja) * | 2023-03-31 | 2024-10-03 | 住友化学株式会社 | 窒化ケイ素粉末およびそれを用いた樹脂組成物 |
-
1997
- 1997-12-04 JP JP33340697A patent/JPH11166074A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG141222A1 (en) * | 2003-12-04 | 2008-04-28 | Sumitomo Bakelite Singapore Pt | Semiconductor devices containing epoxy moulding compositions and the compositions per se |
| WO2024202735A1 (ja) * | 2023-03-31 | 2024-10-03 | 住友化学株式会社 | 窒化ケイ素粉末およびそれを用いた樹脂組成物 |
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