JP2003268201A - 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置

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JP2003268201A
JP2003268201A JP2002074076A JP2002074076A JP2003268201A JP 2003268201 A JP2003268201 A JP 2003268201A JP 2002074076 A JP2002074076 A JP 2002074076A JP 2002074076 A JP2002074076 A JP 2002074076A JP 2003268201 A JP2003268201 A JP 2003268201A
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Japan
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epoxy resin
inorganic filler
average particle
semiconductor
molding material
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JP2002074076A
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English (en)
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Hiroshige Nakagawa
裕茂 中川
Hiroyuki Tanaka
宏之 田中
Kenjiro Yamaguchi
憲ニ郎 山口
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 例え無機充填材の比率が高くても流動性が良
好で且つ、半導体封止成形後のパッケ−ジ信頼性に優れ
たエポキシ樹脂成形材料及びこれを用いた半導体装置を
得る。 【解決手段】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無
機充填材を原料として少なくとも含むエポキシ樹脂成形
材料及びこれを用いた半導体装置において、無機充填材
が平均粒子径15〜30μmであり且つ、下記の(c)
に設定された粒度分布のものを含むことを特徴とする半
導体封止用エポキシ樹脂成形材料。 (a)平均粒子径20〜30μmの球状シリカ。 (b)平均粒子径0.1〜0.05μmの球状シリカ。 (c)(b)/(a+b)が0.005〜0.1(重量
比)であり、(a+b)が無機充填材成分の90重量%
以上である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例え無機充填材の
比率が高くても流動性が良好で且つ、半導体封止成形後
のパッケ−ジ信頼性に優れたエポキシ樹脂成形材料及び
これを用いて封止された半導体装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI等の半導体素子の封止に
は、信頼性と生産性の観点から、トランスファ成形でき
るエポキシ樹脂成形材料が広く用いられている。エポキ
シ樹脂成形材料は、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂、硬
化促進剤、シリカフィラ−、離型剤、難燃剤、カップリ
ング剤などから構成される。他方、電子機器の小型軽量
化、高機能化の動向に対応して、半導体装置の小型化、
薄型化、狭ピッチ化が益々加速する中、半導体封止用エ
ポキシ樹脂成形材料には、封止成形後の半導体装置の信
頼性に関連する半田耐熱性や耐湿性の向上が強く求めら
れている。このため、半導体装置内部の応力や吸湿度を
低減する目的で、エポキシ樹脂成形材料の成分は無機充
填材の比率が高い材料へと移行している。しかし、この
移行は無機充填材の凝集を引き起こし、得られるエポキ
シ樹脂成形材料の流動性低下という問題が新たにクロ−
ズアップされる情勢にある。
【0003】良好な流動性を維持させながら無機充填材
の比率を向上させるための無機充填材の粒度分布につい
ては特開平03−177450号公報、特開平06−2
24328号公報、特開平11−124504号公報お
よび特開平11−166105号公報に開示されてい
る。しかし、これらの方法では無機充填材の比率が充分
なものではないという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、例え無機充
填材の比率が高くても流動性が良好で且つ、半導体封止
成形後のパッケ−ジ信頼性に優れたエポキシ樹脂成形材
料及びこれを用いて封止された半導体装置を提供するも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような情勢
を鑑み研究を進めた結果、平均粒子径20〜30μmの
球状シリカと平均粒子径0.1〜0.05μmの球状シ
リカを組み合わせることにより流動性を大きく向上させ
ることを新たに見出した。
【0006】すなわち本発明は (1) エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填
材を必須成分として含み、無機充填材が平均粒子径15
〜30μmであり且つ(a)平均粒子径20〜30μm
の球状シリカおよび(b)平均粒子径0.1〜0.05
μmの球状シリカを(b)/(a+b)が0.005〜
0.1(重量比)であり、(a+b)が無機充填材成分
の90重量%以上含有することを特徴とする半導体封止
用エポキシ樹脂成形材料、(2) 無機充填材が全原料
成分中90重量%以上である(1)項記載の半導体封止
用エポキシ樹脂成形材料、(3) (1)または(2)
項記載の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料で封止され
てなる半導体装置である。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に使用されるエポキシ樹脂は、1分子中に2個以
上のエポキシ基を有し、常温で固形のものであれば、特
に限定するものではないが、例えばビスフェノ−ル型エ
ポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノ−ルノ
ボラック型エポキシ樹脂、クレゾ−ルノボラック型エポ
キシ樹脂、アルキル変性トリフェノ−ルメタン型エポキ
シ樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても、混合
して用いても構わない。
【0008】本発明に使用される硬化剤としてはフェノ
−ル樹脂を用い、常温で固形のものであれば特に限定す
るものではないが、例えば、フェノ−ルノボラック樹
脂、クレゾ−ルノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン
変性フェノ−ル樹脂、フェノ−ルアラルキル樹脂、ナフ
ト−ルアラルキル樹脂、テンペン変性フェノ−ル樹脂な
どが挙げられ、これらを単独で用いても、混合して用い
ても構わない。本発明で使用される硬化促進剤は前記エ
ポキシ樹脂とフェノ−ル樹脂を架橋する硬化反応の触媒
となるもので、アミン系化合物、有機スルホン酸化合
物、イミダゾ−ル化合物などが挙げられ、これらを単独
で用いても、混合して用いても構わない。
【0009】本発明に使用される無機充填材は、溶融球
状シリカ、結晶シリカ、窒化珪素などが挙げられるが、
これらを単独で用いても、混合して用いても構わない。
また、予めシランカップリング剤で表面処理されている
ものを用いてもよい。
【0010】本発明に使用する無機充填材は(a)平均
粒子径20〜30μmの球状シリカと(b)平均粒子径
0.1〜0.05μmの球状を組み合わせ、(b)/
(a+b)が0.005〜0.1(重量比)であり、
(a+b)が無機充填材成分の90重量%以上であるこ
とが不可欠である。(a)の平均粒子径20〜30μm
の球状シリカ同士が集まるところに生じる空隙に、
(b)の平均粒子径0.1〜0.05μmの球状シリカ
が入り込むことができるため、結果としてシリカ部分の
占める体積を増やすことなくシリカ比率を向上させるこ
とができるのである。そのため、これらの組み合わせに
より得られる樹脂組成物は流動性を低下させることな
く、無機充填材の比率を向上させることが可能となる。
(b)の球状シリカの平均粒子径は0.1〜0.05μ
mが好ましい、これよりも平均粒子径が大きければ空隙
部分に入り込むことができなくなり、また小さければシ
リカ同士の凝集が起こり、いずれの場合も得られる樹脂
組成物の流動性が低下するため好ましくない。(a)の
球状シリカは平均粒子径20〜30μmが好ましい、こ
れよりも大きかったり、小さかったりすれば(b)の球
状シリカが入り込みにくくなり、得られる樹脂組成物の
流動性が低下するため好ましくない。(b)/(a+
b)は0.005〜0.1(重量比)であることが好ま
しい、0.005より小さければシリカ部分の占める体
積を増やすことなくシリカ比率を向上させることが困難
となり、また0.1より大きければ(b)同士のシリカ
の凝集が起こりやすくなるため、いずれの場合も好まし
くない。無機充填剤の平均粒子径は15〜30μmが好
ましい、これよりも大きかったり、小さかったりすれば
得られる樹脂組成物の流動性が低下するため好ましくな
い。
【0011】無機充填材の平均粒子径は流体中に浮遊す
る粒子に光を照射した時の任意の散乱角度における散乱
光の強さより求めるいわゆる光散乱法によって求めるこ
とができる。本発明において、無機充填材の添加方法に
ついては特に限定するものではない。本発明で得られる
半導体封止用エポキシ樹脂成形材料はこれまで説明した
必須成分のほかに、必要に応じて、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシランなどの充填剤に用いる表面処
理剤、カ−ボンブラックなどの着色剤、カルバナワック
スなどの離型剤、シリコ−ンオイルなどの低応力剤、三
酸化アンチモンなどの難燃剤などを配合することができ
る。
【0012】
【実施例】以下に実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるも
のではない。 <配合> エポキシ樹脂[3,3’,5,5’−テトラメチルビフ
ェノ−ルジグリシジルエ−テル樹脂、融点103℃、エ
ポキシ当量195] フェノ−ル樹脂[150℃における溶融粘度0.3Pa.
s、水酸基当量175]トリフェニルホスフィン γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン カ−ボンブラック カルナバワックス 球状シリカ[平均粒子径29μm] (シリカ a−
1) 球状シリカ[平均粒子径21μm] (シリカ a−
2) 球状シリカ[平均粒子径0.1μm] (シリカ b
−1) 球状シリカ[平均粒子径0.05μm] (シリカ
b−2) 破砕シリカ[平均粒子径21μm] (シリカ a−
3) 球状シリカ[平均粒子径0.2μm] (シリカ b
−3) 球状シリカ[平均粒子径0.01μm] (シリカ
b−4)
【0013】<製造方法>表1の処方比通り配合したも
のを室温状態に設定したヘンシェルミキサ−(容量15
リットル、回転数、1500rpm.)で2分間予備混
合したものを同方向噛み合いニ軸押出混練機(スクリュ
径D=30mm、押出機長さ=1m、ニ−ディングディ
スク長=6D、スクリュ回転数300rpm.、吐出量
20kg/hr)で加熱混練した。加熱混練したものを
冷却後粉砕し、これをタブレット化し、低圧トランスフ
ァ−成形機にて175℃、70kg/cm2、120秒
の条件で密着性試験用として9×9mmの半導体素子を
80pQFPに封止した。実施例1〜3及び比較例1〜
5の結果を表1に示した。
【0014】<評価方法> スパイラルフロ−:成形温度175℃、成形圧力70k
g/cm2でトランスファ−成形により測定。 半田クラック試験:封止したテスト用素子を85℃、相
対湿度60%、168次間の条件で吸湿させた後、IR
リフロ−(240℃、10秒)を3回行い、パッケ−ジ
クラックの有無を判定。n=10。 吸湿率:溶融混練直前の材料をφ30mmのアルミカッ
プに各3g秤量し、150℃×15min.熱処理を施
し材料を固化させる。固化した材料を50℃×100%
RH×24Hr処理し、処理後の重量増加分から吸湿率
を計算により求めた(単位%)。 密着性:半田クラック試験後のテスト用素子を超音波探
傷機で、半導体素子と樹脂組成物の成形品との界面の剥
離を観察。n=10。
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、例え無機充填材の比率
が高くても流動性が良好で且つ、半導体封止成形後のパ
ッケ−ジ信頼性に優れたエポキシ樹脂成形材料及びこれ
を用いて封止された半導体装置を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 CC042 CD001 DJ006 DJ016 FA086 FB096 FD016 FD142 GQ05 4M109 AA01 EA02 EB03 EB04 EB12 EC14

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無
    機充填材を必須成分として含み、無機充填材が平均粒子
    径15〜30μmであり且つ下記の(a)および(b)
    成分を(c)条件で含有することを特徴とする半導体封
    止用エポキシ樹脂成形材料。 (a)平均粒子径20〜30μmの球状シリカ。 (b)平均粒子径0.1〜0.05μmの球状シリカ。 (c)(b)/(a+b)が0.005〜0.1(重量
    比)であり、(a+b)が無機充填材成分の90重量%
    以上である。
  2. 【請求項2】無機充填材が全原料成分中90重量%以上
    である請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂成形材
    料。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体封止用エ
    ポキシ樹脂成形材料で封止されてなる半導体装置。
JP2002074076A 2002-03-18 2002-03-18 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 Pending JP2003268201A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10886440B2 (en) 2014-01-08 2021-01-05 Lumileds Llc Wavelength converted semiconductor light emitting device

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