JPS62209127A - 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〕 本発明は半導体装譜封止用エポキシ樹脂組成物に関し、
更に詳しくは、優れた耐熱衝乍性及び耐湿性を有する硬
化物を与える半導体装１に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、半導体装置の封正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。

こルらの累子ペレットの変化により封止用樹脂も従来の
封止用樹脂では耐熱衝撃性等の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。

フェノールノボラッグ樹月旨で１便化させたエポキシ樹
脂組成物は吸湿性、高＠ｄ気特性、Ｉｉｉ、形性などが
優れ、モールド用樹脂の主流となっている。

しかし、この糸状の樹脂組成物を用いて大型で、かつ微
細な表面ｇ４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（ＡＪ？　）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
）膜や窒化ケイ素（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、その傾向カＳ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ｉＧ模の割れ
に起因するＡＩ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
を小さくシ、かつ封止樹脂と素子上のＰＳＧ膜やＳｉＮ
嗅などのガラス膜との密着性を太きくする必安がある。

しかも、硬化物については、素子表面のＡｌパターンの
腐食を聴力防止するために、加水分解性のハロゲン出合
’ｍ、特に塩素一度を低くおさえ、かつ吸湿時や高温時
の４２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、漬九た耐
熱衝撃性及び耐湿性を有する硬化物を与える牛４体装置
封土用エポキシ樹８￥１組成物を提供することである。

〔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、 （ａｌ　　エポキシ樹脂　　　　　　１００重量部（ｂ
）　　ノボラック型フェノール樹脂４０〜６５重青部ｆ
ｃ）　　プラスチック多孔賞本　　　　１〜２０電皆部
ｆｄｌ　　有機ホスフィン化合物　　０．０１〜２０重
量％ から成ることを特徴とする。

本発明に係る組成物中の一成分であるエポキシ樹脂ｆａ
）は１例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボ
ラック型エポキシ油脂、脂環型エポキシ樹脂、グリシジ
ルエステル型エポキシ＝ｕｈが挙げられ、これうそ組会
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（日本出渠■、軟化点７４℃、
エポキシ当ｉ２１５　）。

ＩＩ；ＣＮ−１２７３（チバガイギー社、軟化点７３℃
。

エポキシ当ｉ２３０　）　、ＩＡＰＰＮ−２０１（Ｅ１
本１’ｔ＜鰯、軟化点６５℃、エポキシ当ｚｉｓｉ）、
エビ：ｌ−ト１００１（シェル化学、軟化点７０　”Ｃ
、エポキシ当ｉ１４７５　）、チッソノックス２０１　
（ｆッソ■、粘度１８００ｃｐｓ（２５℃）、エポキシ
当量１５４）、チッソノックス２８９（チッソ■、粘度
８７０ｃｐｓ（２５℃）、エポキシ当ｔ２１９　）など
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７
０〜８５℃を有するものである。また、エポキシ当量１
００〜３００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ｆａ）成分には、好ましくは、エポキシ樹脂１００
重量部に対して、３０鼠鎗俤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１ｂｌμｆａ
）成分のエポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであ
り１例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノ
ボラック樹脂などのフェノール性水酸基を２個以上有す
るものが挙げら几る。前記ノボラック型フェノール樹脂
の中モも、軟化点６０〜１２０℃を有するものが好まし
く、特に好ましくは５ｏ−ｔｏｏ℃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１００〜１１０を有するものであ、る。

本発明に係る［ｃ）成分としては、プラスチック多孔質
体であればいかなるものであってもよく１例えばＡＢＳ
樹脂、ＡＳ樹脂、ポリス千し／、ポリメチルメタアクリ
レート、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ブチラール樹脂、ポリアミド、フッ素
樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂などの多孔質体があげ
られ、多孔・λ体の製造方法としては、化学的方法、刀
口熱にょる方法、機械的な方法があげられ、好ましくは
加熱により多孔質体を製造する方法があげられる。

この［ｃ）成分は、成形性の面から平均粒径０．２〜５
０μｍのものが好しく、更には好ましくは１．０〜３５
μｍのものである。

この（ｃ）成分の配合割合が１重量部未満の場合には、
充分な耐熱衝撃性が得られず、２０重量部を超えると粘
度の著しい上昇を招いて成形性が低下する。これらの理
由から配合割合は３〜１５鷹渣部の範囲が好ましい。ま
た上記多孔質体の空孔径は０．１〜２０μｍのものが好
ましく、更に好ましくは１〜１０μｍのものが好ましい
。

本発明に係る（ｄ）成分の有機ホスフィン化合物は。

フェノール樹脂を用いた硬化性エポキシ樹脂系の硬化促
進剤である。このような有機ホスフィン化合物としては
１通常、硬化促進剤として使用されているものであれば
いかなるものでもより、タリえば、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
リエチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホス
フィン、トリ（ノニルフエニルンホスフイン、メチルジ
フェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィ２トリ
シクロヘキシルホスフイン、１，２−ビス（ジフェニル
不スフィン）エタン、ビス（ジフェニルホスフィン）メ
タンキが挙げら几、これラカら成る群より選ばれた１種
もしくｅ工２糧以上のものが使用される。

上記した有機ホスフィン化合物の配合破は、エポキシ樹
脂１００重量部に対して、ｏ、ｏｉ〜２０屯縫部である
ことが好ましく、更に好ましくに０．１〜５重は部であ
る。配合前が０．Ｏ１亜貴し未満であると、硬化速度が
低下し、一方、２０重量部を超えると、耐熱性、耐湿性
、電気特注が悪化する。

なお１本発明の、組成物は、必要に応じてジルコン、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、ケイ故カルシウム、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、鋼粉、マイカ、アス
ベスト、炭化珪ネ、窒化ホウ素、二酸化モリブデン、鉛
化合物、鉛酸化物、亜ａ＠、チタン白。

カーボンブラック、などの兄与（βｊ；活級脂肋改。

ワックス類などの濡皿剤；エポキシシラン、ビニルシラ
ン、アミノシラン、ボラン系化合物、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１
１ング剤；アンチモン、燐化合物、臭素や塩素を含む公
知の離燃化剤が配合されてもよい。又、耐熱筒＄注等の
改良目的でシ：Ｊコー／オイルなど％種の改良剤を添加
してもよい。

本発明の半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物は、例え
ば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリ
スタ、ダイオードの封正に適用して優れた効果を発揮す
るものである。

次ぎに、本発明の半導体装誰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。刀口熱ロールに
よる溶融混線、ニーグーによる浴融混１煉、押出機によ
る８融混練、微粉砕後の特殊混合機による混合及びこれ
らの谷方法の適宜な組合せによって容易に製造すること
ができる。

なお、本発明の組成物を用いて封止した樹脂封止型半導
体装置に、常用の方法を用いて容易に製造することがで
きる。この封止の最も一般的な方法としては、低圧トラ
ンスファー成形法があるが、インジェクション成形、圧
縮成形、注型などによる封止も可能である。エポキシ樹
脂組成物は封止の際に加熱して硬化させ、最終的にはこ
の組成物の硬化物によって封止さ几た樹脂封止型半導体
装＋＆を得ることができる。硬化に際しては、１５０℃
以上に加熱することが漬ましい。

以下において％実施列及び比較例を掲げ、本発明を更に
詳しく説明す活。

なお、実施例及び比較列中、「部」は全て「重量部」を
示す。

〔発明の実施例〕

実権例１〜６ オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ
当１２１６）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チエボキシ当７２８０　）
　１４　ｆｔ１ｓ、フェノールノボラック樹脂（水酸甚
当凄１０４　）　５０部、硬化促進剤トリフェニルホス
フィン１．５部跪型剤としてカルナバワックス２ｔＲＳ
Ｎ色剤カーボン粉末１．８邸、元項剤として浴融シリカ
粉４ｏ７ｓＨ熱助剤として三酸化アンチモン１１９、光
項剤と樹脂とのカップリング剤としてエポキシシラン系
カップリング剤２．４部を配合し、更に表−１の配合表
に従って、各種プラスチック多孔質体を添刀口配合した
。

次いで７０〜１１０℃の二軸ロールで混練りし、冷却後
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得た。

比較例１ 実施例のプラスチック多孔質体を用いなかった以外に実
施例と同一の組成で配合から製造まで行ない半導体装置
封止用エポキシ樹脂組成物を得た。

比較例２ 実施例の硬化促進剤トリフェニルホスフィン１．５！Ｉ
ｓに代えて２−ウンデシルイミダゾール２．０を使用し
た以外は実施例と同一の組成で配合から製造まで行ない
。

半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物を得た。

比較例３ 実施例のプラスチック多孔質体を用いず、ポリエチレン
粉末（分子１ｉ３００００）を用いた以外は実施’＋ｆ
ｌＪと同一の７且成で配合から製造まで行ない、半導体
装ユ封止用エボ上シ樹脂ｉｕ１成物を得た。

実施例１〜６及び比較例１〜６の得られた組成物を用い
て、低圧トランスファー底形＠（成形条件１７５°Ｃ，
８０Ｋｇ／ｍｔｎ”　、３分）によりＰＳ（）ｄを肩す
るｈ１５分と、Ａｌ配線ｒ６が出γこｓ５＋−を有する
テスト用≦メ子（８ｍｍＸ８ｍｍ）を用いて封止を行な
った。

得られた試料素子について耐熱＃ｉ撃性及び耐湿性を評
価するために下記の試験を行なった。

耐熱衝撃性試：試料を一６５℃〜１５０℃の冷熱サイク
ルにかけ、特性不良を測定した。測定後、テスト用素子
を発煙硝酸を用いて成形した樹脂を宕かし去り、Ｐ　Ｓ
　Ｇ　者のクラックば、３２個のポンディングパッド中
のクラヅク発生パッド数を観察し、ＡＪ配線】のＡｌ移
動滑の測定も行った。

耐湿劣化試験：Ａノ配線腐食測定用素子の封止品を２．
５気圧の飽和水蒸気中に各試験時間さらし。

Δ７！腐食による断線不良にて良否を判定した。

又、その他構造の緒特性として、体積抵抗率、ガラス転
移点及び曲げ弾性率の試、験を行った。

体積抵抗率：　ＪＩＳＫ−６９１１に準じて１７５℃で
３分のトランスファー成形後、アフターキュアー（１７
５℃、８時間）処理したサンプルを用いて行なった。測
定条件は、ＤＣ５００Ｖ印別、ｌＯ値で測定温度１５０
℃での体積抵抗率のＩＩを示した。

ガラス転移点：＠記した１司様の成形〜処理を行ったサ
ンプルを５ｍｍＸ２０ｍｍ　　の角柱を切り出し、熱膨
張測定機を用いて、昇温５℃でガラス転、移牒を行った
。

曲げ弾性率：ＪＩＳ　Ｋ−６９１１ＶＣ＄Ｕで、前記シ
た同様の成形〜処理サンプルを用いて行った。

〔発明の効果〕

表−２の結果より明らかなとおり実施列の本発明品は比
較品と比べて、ＰＳＧクラック注及びＡＩ配線５ｆＩＪ
ａとも浸れた性能を示し素子特性不良品の発生個数は、
非常に少なかった。

耐湿性試喉においても、不良品発生！′１３Ｉ救も非常
に少なかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）エポキシ樹脂１００重量部 （ｂ）ノボラック型フェノール樹脂４０〜６５重量部（
   ｃ）プラスチック多孔質体１〜２０重量部（ｄ）有機ホ
   スフィン化合物０．０１〜２０重量部からなることを特
   徴とする半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物。