| 【発明の名称】 |
半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
| 【発明者】 |
【氏名】野口 恭史
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| 【要約】 |
【課題】溶融状態での成形金型内の流動性と硬化性とが両立した成形性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供すること。
【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、無機質充填剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物において、総エポキシ樹脂組成物の溶融粘度が８０〜１２０℃で、２０００〜２５０００ Ｐａ.ｓｅｃであ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。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機質充填剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物において、総エポキシ樹脂組成物の溶融粘度が８０〜１２０℃で、２０００〜２５０００ Ｐａ.ｓｅｃであることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスの表面実装化における成形性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より半導体封止用エポキシ樹脂組成物はＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子の封止材料として使用されている。この樹脂組成物は低コスト、大量生産に適したトランスファー成形で封止している。電子機器の小型化、軽量化、高性能化が進展する中で、半導体の高集積化も進み、半導体パッケージの大型化、薄型化、表面実装化が促進され、従来と比較して樹脂組成物に求められる要求は益々厳しいものとなってきている。このため従来からの樹脂組成物では解決できない問題点も出てきている。ＴＳＯＰ、ＴＱＦＰ等の薄型パッケージの増加に伴い、パッケージ中に占める樹脂組成物の厚みが薄くなってきているため、薄型パッケージでは成形時の樹脂組成物の充填性が良好で金線変形が少なく、チップシフト、ダイパットシフトの無いことが重要であり、そのために成型時の流動性に優れることが必要になってきている。そこで近年、溶融時の粘度が極端に低下する結晶性のエポキシ樹脂として、ビフェニル型エポキシ樹脂が使用されており、種々のフェノール樹脂硬化剤、溶融シリカ、結晶シリカ等の無機質充填剤を配合した半導体封止用エポキシ樹脂組成物が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は溶融状態での成形金型内の流動性と硬化性とが両立した成形性に優れる半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機質充填材を必須成分とするエポキシ樹脂組成物において、総エポキシ樹脂組成物の溶融粘度が８０〜１２０℃で、２０００〜２５０００ Ｐａ.ｓｅｃであ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】以下本発明について詳細に説明する。本発明に使用されるエポキシ樹脂は、エポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を指し、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン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く、またこれらのエポキシ樹脂は単独もしくは併用しても差し支えない。
【０００６】本発明に使用されるフェノール樹脂硬化剤は、上記のエポキシ樹脂と硬化反応を行い架橋構造を形成することができるフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を指し、例えばフェノールノボラック樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、パラ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、ビスフェノールＡ、トリフェノールメタン等が挙げられるが、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硬化剤単独もしくは併用しても差し支えない。
【０００７】本発明に使用される硬化促進剤は、上記のエポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤との架橋反応を促進するものであり、例えば、ジアザビシクロウンデセン等のアミン系化合物、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン化合物、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物等が挙げられる。これらの硬化促進剤は単独もしくは併用しても差し支えない。
【０００８】本発明に無機質充填材は、溶融シリカ粉末、結晶シリカ粉末、アルミナ、窒化珪素等が挙げられる。これら無機質充填材の配合量は成形性と信頼性とのバランスから総エポキシ樹脂組成物中に７５〜８５重量％含有することが好ましい。特に充填材量の多い配合では、球状の溶融シリカを用いるのが一般的である。
【０００９】本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機質充填材を必須成分とするが、これ以外にも必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン等の難燃剤、シランカップリング剤、カーボンブラックに代表される着色剤、天然ワックス及び合成ワックス等の離型剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム、合成ゴム等の低応力添加剤を適宜配合しても差し支えない。成形材料化するに際しては加熱ニーダや熱ロールにより全成分を加熱混練し、続いて冷却、粉砕することにより目的とする半導体用エポキシ樹脂組成物が得られる。
【００１０】本発明のエポキシ樹脂組成物の溶融粘度とは、アレス粘弾性測定システム［レオメトリック・サイエンティフィク(株)製］にて測定したパラレルプレート動的粘度であり、測定方法は以下のとおりである。エポキシ樹脂組成物の粉末を約１ｇ精秤し、タブレットを作成して、パラレルプレート金型に載置しパラレルプレート動的粘度測定を行った。測定条件は、上記タブレットに正弦波歪みを１％与え、その歪みの角周波数は１０ｒａｄ／ｓｅｃとし、１分間に５℃の割合で昇温させる過程での粘度を測定する。実際に成形金型内での成形性を左右するのは、硬化前の温度８０〜１２０℃での樹脂組成物の流動特性であり、その際の溶融粘度は、２０００〜２５０００ Ｐａ.ｓｅｃ、好ましくは３０００〜２００００ Ｐａ.ｓｅｃである。本測定において樹脂組成物は１００℃付近で最低溶融粘度を示すので、その近傍の温度領域は硬化度が０〜３０％という、成形性に多大な影響を与える。溶融粘度が２５０００ Ｐａ.ｓｅｃを越えると樹脂の流動特性が悪化し、成形未充填、更には、ワイヤースウィープ、チップシフト等が発生する可能性がある。また、溶融粘度が２０００ Ｐａ.ｓｅｃ未満だと、ボイドを押しつぶすのに必要な樹脂圧の低下や乱流の発生による空気の巻き込み量の増加によってボイドが多発する可能性がある。
【００１１】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。
《実施例１》
・ビフェニル型エポキシ樹脂Ａ（エポキシ当量１９５） ８．５重量部・パラキシリレン変性フェノール樹脂（水酸基当量１７５） ７．６重量部・溶融シリカ粉末 ８１．１重量部・トリフェニルホスフィン ０．２重量部・γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン ０．４重量部・カルナバワックス １．０重量部・着色剤、低応力剤等の添加剤 １．２重量部上記各成分を加熱ニーダー、加熱ロールにて混練し、エポキシ樹脂組成物を得た。この材料を用いて粘度測定、成形を行い、評価した。これらの評価結果を表１に示した。
【００１２】《評価方法》
・溶融粘度：上記のエポキシ樹脂組成物を用いて前記した方法で測定した。
・ワイヤースウィープ：成形パッケージに軟Ｘ線を照射して、ボンディングワイヤー（２５μｍ系：長さ３ｍｍのセミハード金線）の流れ量を測定した。ボンディング間の距離に対する最大ワイヤー流れ量の比を％で表し、５％以下：○、５％以上：×として良否を判断した。
・パッドシフト：成形品を切断し、断面観察を行い、アイランドの上下方向のシフト量を測定して、良否を判断した。
・外観：成形は金型温度１７５℃、成形圧力は７０、１００、１２０ｋｇ／ｃｍ2 の３条件で８０ｐＱＦＰを成形し、１２個中の未充填及び表面ボイドの発生数を観察した。
【００１３】《実施例２〜４、比較例１〜４》表１の配合に従い実施例１と同ようにして樹脂組成物を製造し、実施例１と同様に評価した。評価結果を表１、２に示す。尚、使用したエポキシ樹脂は下記のとおりである。
・実施例１、２で使用したエポキシ樹脂ビフェニル型エポキシ樹脂：（エポキシ当量１９５）
・実施例３、４で使用したエポキシ樹脂スチルベン型エポキシ樹脂：（エポキシ当量１７５）
・比較例１、２で使用したエポキシ樹脂ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：（エポキシ当量１６５）
・比較例３、４で使用したエポキシ樹脂オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００）
【００１４】
表 １ 実 施 例 １ ２ ３ ４ 《配合（重量部）》
ビフェニル型エポキシ樹脂 8.5 7.1 スチルベン型エポキシ樹脂 8.9 10.3 ハ゜ラキシリレン変性フェノール樹脂 7.6 6.3 7.5 8.7 溶融シリカ 81.1 83.8 80.8 78.2 トリフェニルホスフィン 0.2 0.2 0.2 0.2 γ-ク゛リシト゛キシフ゜ロヒ゜ルトリメトキシシラン 1.0 1.0 1.0 1.0 カルナバワックス 0.4 0.4 0.4 0.4 着色剤、低応力剤等の添加剤 1.2 1.2 1.2 1.2 《特性》
溶融粘度（80〜120℃）
最低粘度(Pa.sec) 2900 3400 3600 3100 最高粘度(Pa.sec) 17500 18000 18300 17900 ワイヤースウィープ（％） ○ ○ ○ ○ パッドシフト ○ ○ ○ ○ 未充填 70 kg／cm2 0／12 1／12 2／12 1／12 100 kg／cm2 0／12 0／12 1／12 0／12 120 kg／cm2 0／12 0／12 0／12 0／12 表面ボイド 70 kg／cm2 0／12 1／12 2／12 1／12 100 kg／cm2 0／12 1／12 1／12 0／12 120 kg／cm2 0／12 0／12 0／12 0／12 【００１５】
表 ２ 比 較 例 １ ２ ３ ４ 《配合（重量部）》
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂 8.3 7.4 オルソクレソ゛ールノホ゛ラック型エホ゜キシ樹脂 12.4 13.0 ハ゜ラキシリレン変性フェノール樹脂 8.9 7.8 10.8 11.4 溶融シリカ 80.0 82.0 72.0 70.8 トリフェニルホスフィン 0.2 0.2 0.2 0.2 γ-ク゛リシト゛キシフ゜ロヒ゜ルトリメトキシシラン 1.0 1.0 1.0 1.0 カルナバワックス 0.4 0.4 0.6 0.6 着色剤、低応力剤等の添加剤 1.2 1.2 3.0 3.0 《特性》
溶融粘度（80〜120℃）
最低粘度(Pa.sec) 1500 1800 3700 3600 最高粘度(Pa.sec) 12500 14000 31800 28400 ワイヤースウィープ（％） ○ ○ × × パッドシフト ○ ○ × △ 未充填 70 kg／cm2 4／12 2／12 5／12 4／12 100 kg／cm2 3／12 2／12 3／12 2／12 120 kg／cm2 1／12 0／12 3／12 2／12 表面ボイド 70 kg／cm2 8／12 10／12 2／12 4／12 100 kg／cm2 7／12 9／12 1／12 2／12 120 kg／cm2 5／12 6／12 0／12 0／12 【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、ワイヤースウィープ、パッドシフトの少ない、成形金型内の流動性と硬化性とが両立した成形性に優れる、半導体封止用エポキシ樹脂組成物として好適である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１４１
【氏名又は名称】住友ベークライト株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）９月１１日 |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開平１１−８０５１１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）３月２６日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２４６３５７ |
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