JPS6153320A - 半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物に関し、
更に詳しくは、優れた耐湿性及び耐熱衝愁性を有する硬
化物を与える半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物に関
する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、半導体装置の封止に関する分野においては、半導
体素子の高集積化に伴って、素子上の各種機能単位の細
密化、素子ペレット自体の大型化が急速に進んでいる。

これらの素子ペレットの変化によ、り封止用樹脂も従来
の封止用樹脂では要求が満足できなくなってきた。従来
、半導体装置の封止用樹脂として用いられている。フェ
ノールノポラ−２り樹脂で硬化させたエポキシ樹脂組成
物は吸湿性、高温電気特性、成形性などがすぐれ、モー
ルド用樹脂の主流となっている。

しかし、この系統の樹脂組成物を用いて大型でかつ微細
な表面構造を有する素子ペレットを封止すると、素子ペ
レット表面のアルミニウム（Ａｌｌ）パターンを保護す
るための被覆材であるリンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）　ｌ
りや窒化ケイ素（Ｓｉｎ）膜に割れを生じたり、素子ペ
レットに割れを生じたりする。

特に冷熱サイクル試験を実施した場合に、その傾向が非
常に大きい、その結果、ペレット割れによる素子特性の
不良や保護膜の割れに起因するＡｎパターンの腐食によ
る不良などを生じる。

その対策としては、封止樹脂の内部封入物に対する応力
を小さくし、かつ封止樹脂と素子上のＰＳＧ膜やＳｉＮ
膜などのガラス膜との密着性を大きくする必要がある。

しかも、硬化物については、素子表面のＡｎパターンの
腐食を極力防止するために、加水分解性のハロゲン化合
物、特に塩素濃度を低くおさえ、かつ吸湿時や）温時の
電気絶縁性能を高レベルに保つ必要がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上記した欠点の解消にあり、優れた耐
湿性及び耐熱衝撃性を有する硬化物を与える半導体装置
封止用エポキシ樹脂組成物を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明の半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物は。

ａ）１分子中にエポキシ基を少なくとも２個有するエポ
キシ樹脂　　　　　　１００〜１２５重量部ｂ）オルト
化率５０％以下のノボラック型フェノール樹脂　　　　
　　　　　　　４０〜８５重量部Ｃ）ポリビニルアセタ
ール化合物　２〜４０重量部ｄ承部リコーンオイル　　
　　　　　１〜３０重量部から成ることを特徴とするも
のである。

本発明に係る組成物中の一成分であるエポキシ樹脂（ａ
）は１分子中にエポキシ基を少なくとも２個有するもの
であればいかなるものであってもよく、例えば、ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂
、脂環型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ
樹脂が挙げられ、これらを組み合わせても良い、これら
のエポキシ樹脂の具体例としては、ＥＯＣＮ−１０２Ｓ
（日本化上■、軟化点７４℃、エポキシ樹脂２１５）　
、　ＥＣＮ−１２７３（チバガイギー社、軟化点７３℃
、エポキシ当量２３０）　、　ＥＰＰＮ−２０１（日本
化上■、軟化点６５℃、エポキシ当量１８１）、二ピコ
ート１００１（シェル化学、軟化点７０℃、エポキシ当
量４７５）　、チッソノックス２０１（チッソ■、粘度
１８００ｃｐｓ（２５℃）、エポキシ当量１５４）　、
チッソノックス２８３（チッソ■、粘度８７０ｃｐｓ　
（２５℃）、エポキシ当量２１３）なとが挙げられる。

上記エポキシ樹脂の中でも、軟化点６０〜１００℃を有
するものが好ましく、特に好ましくは７０〜８５゛Ｃを
有するものである。また、エポキシ当量　１００〜３０
０を有するも゛のが好ましく、特に好ましくは　１７５
〜２２０を有するものである。

この（ａ）成分の配合割合は、通常、　１００〜１２５
重量部で、エポキシ樹脂１００重量部を基本とし、２５
重量％までの難燃エポキシ樹脂を加えることで、構成さ
れる。

本発明に係るノボラック型フェノール樹脂（ｂ）はオル
ト化率が０〜５０％のものであればいかなるものであっ
てもよく、例えば、フェノールノボラック樹脂、タレゾ
ールノボラック樹脂などのフェノール性水酸基を２個以
上有するものであって、好ましくはオルト化率２０〜３
０％の範囲のものが挙げられる０本件中、オルト化率と
は、フェノール樹脂の構造中、フェノールの水酸基に対
して、オルト位とパラ位及びオルト位とオルト位に結合
したメチレン結合の内、オルト位とオルト位の結合の割
り合いと定義される。オルト化率が５０％を超える場合
には封止した場合の樹脂の残留応力が大きくなり、好ま
しくない、前記ノボラック型フェノール樹脂の中でも、
軟化点６０〜１２０℃を有するものが好ましく、特に好
ましくは８０〜１００°Ｃを有するものであり、水酸基
当量１００〜１５０を有するものが好ましく、特に好ま
しくはｔｏｏ−ｔｉｏを有するものである。

この　（ｂ）成分の配合割合は通常４０〜６５重量部で
、好ましくは４５〜５５重量部である。この配合割合が
４０重量部未満の場合には樹脂硬化物の強度が弱くなり
好ましくない、一方８５ｉ量部を超える場合には封止樹
脂の耐湿性が低下し好ましくない。

本発明に係るポリビニルアセタール化合物（Ｃ）はポリ
ビニルへキシラール樹脂、ポリビニルプロピオナール樹
脂、ポリビニルアセトアセタール樹脂、ポリビニルブチ
ラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリビニルブ
チラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂などが挙げら
れる。これらのポリビニルアセタール樹脂の具体例とし
ては、エスレックＢＭＳ［積水化学輛、エタノール／ト
ルエン−１フ１中の１０％濃度溶液の粘度２５℃８０−
１５０ｒ、ｐＨ，ブチラール基７０モル％以上］、エス
レックＢＬ−１［１水化学■、粘度２５℃１０〜３０ｃ
ｐｓ、ブチラール基６３モル％］、ニスレックＢＬ−Ｓ
　［積水化学味、粘度２５℃１０〜３０ｃｐｓ、ブチラ
ール基７０モル％以上］、ビニレックＢ−２【チッソ■
、ホルマール分８１％以上］などが挙げられる。

前記ポリビニルアセタール樹脂の中でも、粘度（２５℃
で測定）５〜４００ｃｐ’ｓ　（但しエタノール／トル
エン＝１７１の１０部濃度溶液の粘度）を有するものが
好ましく、特に好ましくは１０〜２００ｃｐｓを有する
ものである。

この（ｃ）成分の配合割合は、通常、２〜４０重量部で
、好ましくは１０〜３０重量部である。この配合割合が
２重量部未満の場合には、耐衝撃性能の改良効果が十分
でなく、４０重量部を超える場合には樹脂の成形性が劣
化し好ましくない。

本発明に係るシリコーンオイル（ｄ）は、賦 （Ｓｉ−０）の繰り返し単位を持つ常温で液状の化合勿
であればいかなるものであってもよく、例えば、ジメチ
ルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル
が挙げられる。また、これらのシリコーンオイルを変性
したものであってもよく、例えば、メチルハイドロジエ
ンシリコーンオイル、ポリジオルガノシロキサンオイル
、フロロシリコーンオイル、シリコーンポリエーテル共
重合うオイル、フルキル変性シリコーンオイル、脂肪酸
変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、
エポキシ変性シリコーンオイルが挙げられる。前記シリ
コーンオイルの中でも、粘度（２０℃）５００〜１００
００００ｃｐｓを有するものが好ｔＬ〈、特に好ましく
は５００００〜５００　Ｑ　ＯＯｃ　ｐ　ｓを有するも
のである。

この　（ｄ）成分の配合割合は、通常、　１〜３０重量
部で、好ましくは２〜Ｂ重量部である。この配合割合が
１重量部未満の場合には耐湿性や耐熱衝撃性の改良効果
が十分で゛なく、３０重量部を超える場合には硬化物の
表面がシリコーンオイルの浮き出しで汚れ好ましくない
。

つぎに、本発明の半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物
の製造方法について述べる。

本発明の組成物は、上記した各成分を、加熱ロールによ
る溶融混練、ニーグーによる溶融混練、押出機による溶
融混線、微粉砕後の特殊混合機による混合及びこれらの
各方法の適宜な組合せによって容易に吻造することがで
きる。

なお、本発明の組成物は、必要に応じて、イミダゾール
もしくはその誘導体、第三級アミン系誘導体、ホスフィ
ン銹導体、シクロアミジン訝導体などの硬化促進剤；ジ
ルコン、シリカ、溶融石英ガラス、アルミナ、水酸化ア
ルミニウム、ガラス、石英ガラス、ケイ醜カルシウム、
石コウ、炭酸カルシウム、マグネサイト、クレー、カオ
リン、タルク、鉄粉、銅粉、マイカ、アスベスト、炭化
珪素、窒化ホウ素、二酸化モリブデン、鉛化合物、鉛酸
化物、亜鉛華、チタン白、カーボンブラックなどの充填
剤；高級脂肪酸、ワックス類などの離型剤；エポキシシ
ラン、ビニルシラン、アミノシラン、ポラン系化合物、
アルコキシチタネート系化合物、アルミキレート系化合
物などのカップリング剤；アンチモン、燐化合物、臭素
や塩素を含む公知の難燃化剤が配合されてもよい。

以下において、実施例及び比較例を掲げ、本発明を更に
詳しく説明する。

なお、実施例及び比較例中、「部」は全て「重量部」を
示す。

［発明の実施例］ １直１」 オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点＝
７４℃、エポキシ当量：２１Ｂ）１００部、ブロム化フ
ェノールノボラックエボキシ樹脂（臭素含有量：３０％
、軟化点：８７℃、エポキシ当量：２７０）１４部、フ
ェノールノボラック樹脂（オルト化率：２５％、軟化点
＝９５℃、水酸基当量：１０４）　５０部、ポリビニル
ブチラール（エタノール／トルエン１０％溶液中の粘度
（２５℃）　：　１００ｃｐａ、ブチラール基ニア２％
）１２部、ジメチルシリコーンオイル（粘度：１０００
００ｃｐｓ）　３部を、更に硬化促進剤としてトリフェ
ニルホスフィン１６５部、離型剤としてカルナラバろう
　１．２部、着色剤としてカーボン粉末　１・８部、充
填剤として溶融シリカ粉４０５部、難燃助剤として三酸
化アンチモン粉末１１部、充填剤の表面処理のためエポ
キシシラン系カップリング剤２．４部を配合し、７０〜
１００℃の二軸ロールで混練し、冷却粉砕し、タブレッ
ト化して本発明の半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物
を調製した。

得られた組成物を用いて、低圧トランスファー成形機（
１７５℃、　８０ｋｇ／ｃ＋ｗ２、１２０秒）により表
面に　Ｐ２Ｏ層を有する大型ペレット評価用試料素子（
８ａ＋ｍＸ　８ａ＋ｍ）を封止した。

得られた試料素子について、耐熱衝撃性及び耐湿性を評
価するために、熱衝撃試験（ＴＣＴ）及び耐湿劣化試験
（ＰＯＴ）を実施した。

耐衝撃試験・・・得られた試料素子を、各冷熱サイクル
にかけ、特性不良を測定し た。不良発生量は発煙硝酸を用 いて成形用樹脂を溶かし去り、 ｍ微鏡でクラックの発生を確認 した。

耐湿劣化試験・・・素子表面のアルミニウム（Ａ文）配
線腐食測定用素子を封止したのち ２．５気圧の飽和水蒸気に各試験時 間さらしたのち、Ａ又腐食による 断線不良にて良否を判定した。

結果を表に示す。

支呈上」 実施例１のポリビニルブチラールを２４部、溶融シリカ
粉を３９３部とした以外は、実施例１と同様にして本発
明の組成物を調製し、同様の評価試験を実施した。結果
を表に示す。

支立史」 実施例１のポリビニルブチラールをポリビニルホルマー
ル（軟化点：１４５℃、ビニルホルマール含宥量：８３
％）とした以外は、実施例１と同様にして本発明の組成
物を調製し、同様の評価試験を実施した。結果を表に示
す。

１立］」 実施例１のジメチルシリコーンオイルを、両末端基を水
酸基に変性したシリコーンオイル（粘度：８００００ｃ
ｐｓ）とした以外は、実施例１と同様にして本発明の組
成物を調製し、同様の評価試験を実施した。結果を表に
示す。

を笠ｌ」 実施例１のポリビニルブチラール１２部、ジメチルシリ
コーンオイルを用いず、代えて溶融シリカ粉１５部をさ
らに加えた以外は、実施例１と同様にして比較用の組成
物を調製し、同様の評価試験を実施した。結果を表に示
す。

之笠１」 実施例１のポリビニルブチラール１２部を用いず、代え
て溶融シリカ粉１２部をさらに加えた以外は、実施例１
と同様にして比較用の組成物を調製し、同様の評価試験
を実施した。結果を表に示す。

嵐較ｌ」 実施例１のジメチルシリコーンオイル３部を用いず、代
えて溶融シリカ粉３部をさらに加えた以外は、実施例１
と同様にして比較用の組成物を調製し、同様の評価試験
を実施した。結果を表に示す・ １１口ＩＡ 実施例１のフェノールノボラック樹脂に代えて、バラオ
クチルフェノール変性のフェノールノボラック樹脂（オ
ルト化率二６５％、軟化点＝８５°Ｃ９分子量：８８０
）を用いた以外は、実施例１と同様にして比較用の組成
物を調製し、同様の評価試験を実施した。結果を表に示
す。

［発明の効果］ 以上に詳述した通り、本発明の半導体装置封止用エポキ
シ樹脂組成物は、その硬化物が優れた耐湿性及び耐熱衝
撃性を有するものであり、高集積度の半導体装置等の用
途における実用的価値は極めて大と言える。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）１分子中にエポキシ基を少なくとも２個有するエポ
   キシ樹脂１００〜１２５重量部 ｂ）オルト化率５０％以下のノボラック型フェノール樹
   脂４０〜６５重量部 ｃ）ポリビニルアセタール化合物２〜４０重量部ｄ）シ
   リコーンオイル１〜３０重量部 を含有することを特徴とする半導体装置封止用エポキシ
   樹脂組成物。