JPS63178121A - 半導体封止用樹脂組成物 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、線膨張率が小さく信幀性に優れる半導体対土
用エポキシ樹脂組成物（以下封止材と略す）に関する。

〔従来の技術〕

封止材を用いた低圧トランスファ成形法によるトランジ
スタ、ＩＣ，ＬＳＩ等半導体装置の樹脂封止は、生産性
の良いことがら封止法の主流となっており、また信鯨性
の向上に伴いその適用範囲もＩＭメモリ用等ＶＬＳ　Ｉ
にまで広がっている。

近年、封止されるチップの大型化に伴いチップと封止材
の線膨張率の差に基因するパッケージクランク等の不良
が問題となり、封止材の低応力化が検討されている。低
応力化の手法として可撓剤を用いて低弾性率化する方法
があるが、この方法は可撓剤の使い方によってはガラス
転移温度（Ｔｇ）の低下や硬化物の外観劣化をまねくた
め、その効果にも限界がある。また封止材の線膨張率を
小さくするためには通常充填材を多量に添加する。

そのため流動性が低下し未充填不良が発生するので線膨
張率は１．８　Ｘ　１０−５／℃程度が限界であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記問題点に関してなされたものであり、線
膨張率が小さく、かつ流動性も良好で充填性に優れる封
止材を提供するものである。

本発明者らは、これら問題点を解決するために鋭意検討
を重ねた結果、特定の粒度分布を持つ球形充填材を用い
ることにより、充填材を多量添加しても流動性が低下し
にくいことを見い出し、本発明を完成するに至ったもの
である。

すなわち、本発明は、エポキシ樹脂と充填材およびその
他の添加剤からなり、その硬化物の線膨張率が１．５　
Ｘ　１０−５／℃〜０．８　Ｘ　１０−’／”Ｃである
樹脂組成物において、使用する充填材の最大粒径が１４
９μｍで粒径が３０〜１０μｍの粒子の含有量が２〜２
０重量％であるとともに、粒径が４４μｍ以上の大型粒
子のうち５０重量％以上の粒子が球形であることを特徴
とする半導体対土用樹脂組成物（封止材）を提供するも
のである。そして得られた封止材はポットに直結したキ
ャビティ部を用いて半導体装置を封止する金型に適用し
た場合に、成形性が良好で、信顛性に優れた半導体装置
を得ることができる。

封止材の線膨張率を小さくするためには溶融シリカ等の
充填材の含有量を増やす方法が一般的である。しかし、
当然のことながら流動性が低下するため未充填不良等が
発生し易くなり、通常の充填材の含有量は６０〜６３ｖ
ｏ１％が限界で、この場合の線膨張率は１．８　Ｘ　１
０−’／’ｅ程度が限界である。

本発明においては粒径が３０〜１０μｍの粒子の含有量
が２〜２０重量％であるとともに、粒径が４４μｍ以上
の大型粒子のうち５０重量％以上の粒子が球形である球
形充填材を用いることにより、充填材量を増やしても流
動性が低下しないようにして充填性の向上を図った。こ
の場合、流動性が低下しない理由は明確ではないが、一
般の充填材は３０〜ｌＯμｍ粒子の含有量が３０重量％
程度であり、この量を減らすことが流動性の低下防止に
極めて有効である。ここで用いる充填材の最大粒径は１
４９μｍ好ましくは１０５μｍであり、これより大きい
粒子は、ゲート等狭い流路での流れを阻害する。また形
状は球形であることが好ましく、特に粒径が４４μｍ以
上の粗い大型粒子の５０重量％以上は球形であることが
必須である。これは、粗い角形充填材では、充填材同志
の摩擦による増粘効果があるためと考えられる（ここで
球形は完全な球である必要はなく、角状のコーナ一部を
持たないものであれば良い）。なお本発明における３０
〜１０μｍ粒子の含有量はｃｒＬＡＳ社製のＧｒａｎｕ
ｌｏｍｅｔｅｒモデル７１５型で測定した値とする。ま
た１４９μｍ５１０５、ｃｚｍ、４４．ｃｒｍでの分級
はＪＩＳ　　Ｚ　　８８０１の標準篩によるものである
。本発明に用いることができる充填材としては線膨張率
を小さくする目的から溶融シリカおよびアルミナが好適
であり、その配合量は６５〜８５ｖｏ１％とすることが
好ましい。

本発明に用いることができるエポキシ樹脂としては、例
えばビスフェノールＡ、ビスフェノールＦルゾルシノー
ル、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど
のフェノール類のグリシジルエーテル、ブタンジオール
、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール
などのアルコール類のグリシジルエーテル、フタル酸、
イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸な
どのカルボン酸類のグリシジルエステル、アニリン、イ
ソシアヌール酸などの窒素原子に結合した活性水素をグ
リシジル基で置換したものなどのグリシジル型エポキシ
樹脂、分子内のオレフィン結合を過酸等でエポキシ化し
て得られるいわゆる脂環型エポキシドなどがあげられる
。中でもエポキシ当量１８０〜２０５の０−クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂が耐湿性およびガラス転移温
度など耐熱性に優れており、最も好適である。

その他の添加材としては硬化剤、硬化促進剤、可塑剤、
着色剤、離型剤、難燃剤、カップリング剤などが挙げら
れる。

硬化剤としては特に制約はないが、ノボラック型フェノ
ール樹脂、ノボラック型クレゾール樹脂などのフェノー
ル樹脂、テトラヒドロ無水フタル酸、無水ピロメリット
酸などの酸無水物、ジアミノジフェニルメタン、ジアミ
ノジフェニルスルフホンなどのアミン類、アジピン酸ジ
ヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドなどの２塩基酸
ジヒドラジド類などを用いることができ、エポキシ基に
対する当量比０．５〜１．５の範囲で、単独もしくは２
種以上併用してもかまわない。

硬化促進剤としては、例えば、２−メチルイミダゾール
、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル
−４−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類、ベン
ジルジメチルアミン、また１゜８−ジアザビシクロ（５
，４，Ｏ）ウンデセン−７（ＤＢＵと略す）、ＤＢＵの
フェノール塩、ノボラック樹脂塩、カリボール塩などの
ＤＢＵ誘導体類、トリブチルアミンなどのアミン類、ト
リブチルホスフィンやトリフェニルホスフィン、テトラ
フェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートなどの
有機リン化合物などを用いることができる。さらに可撓
剤としてポリブタジェン、アクリロニトリル−ブタジェ
ン共重合体などのゴム類および末端カルボキシル基、ヒ
ドロキシル基、内部エポキシ基などを有する変性ゴム類
、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーンゲル
、各種官能基、有機基を有するシリコーン化合物などの
オルガノポリシロキサン類、テフロン、フッソゴと ムな右のフッソ化合物などを用いることができる。

また公知の可塑剤としてフタル酸ジエステル、脂肪族二
塩基酸エステル、リン酸トリエステル、グリコールエス
テルなどを用いることができる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法
としては、ミキシングロールや押出機を用いた溶融混合
法が好適であり、これら方法により所望の流動性の組成
物を製造することができる。

また、本発明による充填材を用いても、添加量を増すこ
とにより、流動性は低下する。このため、本発明による
組成物を成形するには、ポットに直結したキャビティ部
を用いた半導体装置を封止する金型を適用することが好
ましい。この金型は多数のポットとこれに対応するプラ
ンジャーを有することからマルチプランジャー金型、成
形をマルチプランジャー成形法と一般に称されている。

マルチプランジャー金型は流路が極めて短いため、本発
明で目的とする充填材を多量に添加した線膨張率の小さ
い組成物を成形するのに適している。

〔実施例〕

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。

表１に実施例および比較例に用いる充填材の特性を示す
。

（以下余白） 実施例１ 軟化点８２℃、エポキシ当量１９８の０−タレゾールノ
ボランク型エポキシ樹脂８０重量部、軟化点６５℃、エ
ポキシ当量４００．Ｂｒ化率４８％のＢｒ化エポキシ樹
脂２０重量部、軟化点８０℃、水酸基当量１０５のフェ
ノールノボラック樹脂５０重量部、二酸化アンチモン１
０重量部、２−フェニル−４−メチルイミダゾール１重
量部、カルナバワックス２重量部、カーボンブラック２
重世部、カップリング剤　ＫＢＭ−４０３（信越化学製
）５重量部および充填材Ａ７０ｖｏ１％からなる配合物
を８０℃のミキシングロールで５分間混合してからシー
ト状で取り出し、冷却後粉砕して封止材を作製した。

実施例２〜９、比較例１〜３ 実施例１において充填材の種類と量を表２に示すように
変え封止材を作製した。

実施例および比較例に示した材料の特性、成形性（未充
填発生率）を表３に示す。

（以下余白） ここで表３に示した特性の試験方法を説明する。

（１）線膨張率：１７０℃で６時間アフター硬化させた
テストピースを用い、熱膨張曲線 の転移点以下の領域の傾斜より求め た。

（２）スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６の金型を
用い、金型温度１８０℃、成形圧 カフ０ｋｇ／ａ＋！の条件で成形した時の流動長さを測
定した。

（３）未充填発生率（Ｉ）：３００ミル巾の標準１６ｐ
ｉｎ−ＤＩＰ用でキャビティ数１ ２０の従来エポット方式の金型を用 い、金型温度１８０℃、プレヒート 温度８０℃、成形圧カフ０ｋｇ／ｃＩａ、注入時間２０
秒の条件で成形した時 の未充填不良発生率を求めた。

（４）未充填発生率（ＩＩ）：（３）と同様のキャビテ
ィがポットに４キヤビテイ直結したマル チプランジャ一方式金型を用い、金 型温度１８０℃、成形圧カフ０ｋｇ／ ｃｄ、注入時間６秒の条件で成形した 時の未充填不良発生率を求めた。

比較例１は３０〜１０μｍ粒子の含有量は少ないものの
粗い方に多量の角形粒子が混在している例であり、流動
性が小さく未充填不良が発生している。比較例２．３は
３０〜１０μｍ粒子の含有量が多い一般的な角形フィラ
ーを用いた例であり、流動性は極めて小さく未充填不良
率は高い。比較例４は３０〜１０μｍ粒子の含有量が多
い球形フィラーを用いた例であるが、やはり流動性は小
さく未充填不良が発生している。これに対し、本発明に
よる実施例１〜９では、線膨張率が１．４Ｘ１０−５／
℃以下であり、かつ比較的流動性も良いことから未充填
不良が発生しにくり、特にマルチプランジャ一方式の金
型を用いた場合不良が発生していないことがわかる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、線膨張率が１．５　Ｘ　１０−５／℃
〜０．８　Ｘ　１０−５／℃と小さく、未充填不良も発
生しに（い、特性および成形性が良好で、信頬性に優れ
た封止材を提供することが、可能であり、その工業的価
値は極めて大である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エポキシ樹脂と充填材およびその他の添加剤からな
   り、その硬化物の線膨張率が１．５×１０＾−＾５／℃
   〜０．８×１０＾−＾５／℃である樹脂組成物において
   、使用する充填材の最大粒径が１４９μｍで粒径が１０
   〜３０μｍの粒子の含有量が２〜２０重量％であるとと
   もに、粒径が４４μｍ以上の大型粒子のうち５０重量％
   以上の粒子が球形であることを特徴とする半導体封止用
   樹脂組成物。