JP2012111844A - Epoxy resin composition for sealing, and semiconductor device sealed using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の封止に用いられる封止用エポキシ樹脂組成物及びこれを用いて封止した半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a sealing epoxy resin composition used for sealing a semiconductor device and a semiconductor device sealed using the same.
近年の電子機器の小型化、薄型化、高集積化にともない表面実装型パッケージが主流になってきており、これらのパッケージのなかでもより実装密度の高いエリア実装タイプのＢＧＡ（Ball Grid Array）が多くなりつつある。 With recent downsizing, thinning, and high integration of electronic devices, surface mount packages have become the mainstream, and among these packages, the area mounting type BGA (Ball Grid Array) has a higher mounting density. It is increasing.
このような表面実装型パッケージの封止には、従来より耐湿性、電気絶縁性、耐熱性、透明性等に優れ、大量生産可能なエポキシ樹脂組成物が用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。 For sealing such a surface-mount package, an epoxy resin composition that is superior in moisture resistance, electrical insulation, heat resistance, transparency and the like and can be mass-produced has been used (for example, Patent Document 1). 2).
前記ＢＧＡパッケージは、封止材料を片面に成形して片面封止するために基板と封止材料との収縮率の差によってパッケージに反りが発生するという問題があった。また、ＢＧＡパッケージをはんだにより基板等に接続する場合、はんだを溶融させるためのリフローと呼ばれる加熱処理を施すが、この際に封止材料中の樹脂が加熱されることによる半導体素子や基板と封止樹脂の間に剥離が発生するという問題があった。 The BGA package has a problem that the package is warped due to the difference in shrinkage between the substrate and the sealing material because the sealing material is molded on one side and sealed on one side. In addition, when the BGA package is connected to a substrate or the like by soldering, a heat treatment called reflow for melting the solder is performed. At this time, the resin in the sealing material is heated and sealed with the semiconductor element or the substrate. There was a problem that peeling occurred between the stop resins.
これらの反りやリフロー時の剥離を解決する方法としては、封止材料中の無機充填材を高充填化して封止材料の線膨張係数を小さくすることにより、リフロー時の反りの変化量を抑制する方法が考えられる。 As a method of solving these warpage and peeling at the time of reflow, the amount of change in warpage at the time of reflow is suppressed by increasing the inorganic filler in the sealing material to reduce the linear expansion coefficient of the sealing material. A way to do this is considered.
しかしながら、無機充填材の高充填化による方法は、成形時、封止材料の流動性の低下を招き、ワイヤースイープ等の別の問題が発生する場合があった。 However, the method of increasing the filling of the inorganic filler may cause a decrease in the fluidity of the sealing material during molding, and may cause another problem such as a wire sweep.
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、低反り性、耐熱剥離性、ワイヤースイープ性に優れた封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いて封止した半導体装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and has an epoxy resin composition for sealing excellent in low warpage, heat-resistant peelability, and wire sweepability, and a semiconductor device sealed using the same. The issue is to provide.
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。 The present invention is characterized by the following in order to solve the above problems.
即ち、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、カップリング剤及び無機充填材を必須の配合成分とする封止用エポキシ樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂が、下記一般式（Ｉ）
Ｒ４−Ｘ−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＨｍ−（ＯＲ５）３−ｍ （III）
（ｎ＝１〜５、ｍ＝０〜３、Ｘ＝Ｎ，Ｓのいずれかの元素、Ｒ４は水素原子もしくは炭素数１〜８の分子構造をもち置換基をもってもよい。Ｒ５はＣＨ３，Ｃ２Ｈ５のいずれかを示す）で表されるカップリング剤である。
That is, the epoxy resin composition for sealing of the present invention is an epoxy resin composition for sealing containing an epoxy resin, a curing agent, a coupling agent, and an inorganic filler as essential blending components, and the epoxy resin is The following general formula (I)
R 4 -X- (CH 2) n -SiH m - (OR 5) 3-m (III)
(N = 1-5, m = 0-3, any element of X = N, S, R 4 may have a hydrogen atom or a molecular structure having 1 to 8 carbon atoms and may have a substituent. R 5 may be CH. 3 or any one of C 2 H 5 ).
また、前記一般式（Ｉ）に示す構造を有するエポキシ樹脂の配合量が、前記封止用エポキシ樹脂組成物全体量に対して、０．３〜７質量％の範囲であり、前記一般式（III）に示す構造を有するカップリング剤の配合量が、前記封止用エポキシ樹脂組成物全体量に対して、０．１〜０．５質量％の範囲であることが好ましい。 Moreover, the compounding quantity of the epoxy resin which has a structure shown to the said general formula (I) is the range of 0.3-7 mass% with respect to the said epoxy resin composition whole quantity for sealing, The said general formula ( It is preferable that the compounding quantity of the coupling agent which has a structure shown to III) is the range of 0.1-0.5 mass% with respect to the said epoxy resin composition whole quantity for sealing.
さらに、本発明の半導体装置は、前記本発明の封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で半導体素子が封止されている半導体装置である。 Furthermore, the semiconductor device of the present invention is a semiconductor device in which a semiconductor element is sealed with a cured product of the sealing epoxy resin composition of the present invention.
本発明の封止用エポキシ樹脂組成物によれば、必須の配合成分として、特定の構造を有するエポキシ樹脂、硬化剤、カップリング剤を配合したので、半導体素子が搭載された基板の片面を封止する際の反りの発生を抑制し、リフロー時に発生する半導体素子や基板との剥離を抑制し、さらに、ワイヤースイープの発生を同時に抑制することを可能とする。 According to the epoxy resin composition for sealing of the present invention, since an epoxy resin having a specific structure, a curing agent, and a coupling agent are blended as essential blending components, one side of the substrate on which the semiconductor element is mounted is sealed. It is possible to suppress the occurrence of warpage when stopping, to suppress the separation from the semiconductor element or the substrate that occurs during reflow, and to simultaneously suppress the occurrence of wire sweep.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
本発明で用いられる必須成分としてのエポキシ樹脂としては、下記一般式（Ｉ）で表される疑似アントラセンエポキシ樹脂を用いる。
一般式（Ｉ）で表される疑似アントラセンエポキシ樹脂は、繰り返し数ｋが０〜４の範囲であり、好ましくは０である。ｋが５以上であると粘度が高くなり、流動性、充填性が著しく低下することがある。 The pseudo anthracene epoxy resin represented by the general formula (I) has a repeating number k in the range of 0 to 4, preferably 0. When k is 5 or more, the viscosity becomes high, and the fluidity and filling property may be remarkably lowered.
本発明の封止用エポキシ樹脂組成物に配合されるエポキシ樹脂としては、上記一般式（Ｉ）で表される疑似アントラセンエポキシ樹脂の他に、一般に公知のエポキシ樹脂を併用することができる。これらのものとしては、例えば、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、フェニレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、及びトリフェニルメタン型エポキシ樹脂等が挙げることができる。これらは一般式（Ｉ）に示す疑似アントラセンエポキシ樹脂と公知のエポキシ樹脂の１種以上を併用して用いてもよい。 As an epoxy resin mix | blended with the epoxy resin composition for sealing of this invention, generally well-known epoxy resin can be used together in addition to the pseudo anthracene epoxy resin represented by the said general formula (I). These include, for example, cresol novolac type epoxy resins such as o-cresol novolac type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins, bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resins, and naphthol type epoxy resins. Examples thereof include resins, phenylene type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, stilbene type epoxy resins, triphenolmethane type epoxy resins, phenol aralkyl type epoxy resins, and triphenylmethane type epoxy resins. These may be used in combination with one or more of a pseudo anthracene epoxy resin represented by the general formula (I) and a known epoxy resin.
エポキシ樹脂の配合量は、特に限定されるものではないが、エポキシ樹脂組成物全量に対して０．２〜３０質量％、好ましくは０．３〜７質量％の範囲である。 Although the compounding quantity of an epoxy resin is not specifically limited, It is 0.2-30 mass% with respect to the epoxy resin composition whole quantity, Preferably it is the range of 0.3-7 mass%.
本発明で用いられる必須成分としての硬化剤としては、下記一般式（ＩＩ）で表される硬化剤としてのフェノール樹脂を用いる。
一般式（ＩＩ）に示す多官能トリフェノールメタンタイプのフェノール樹脂よりなる硬化剤を用いることにより、ガラス転移温度を高くすることができ、特に反りの発生しやすいＰＢＧＡ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）パッケージ等の反りを低減させることができる。 By using a curing agent made of a polyfunctional triphenolmethane type phenol resin represented by the general formula (II), the glass transition temperature can be increased, and a PBGA (Plastic Ball Grid Array) package that is particularly likely to warp. It is possible to reduce the warpage.
本発明の封止用エポキシ樹脂組成物に配合される硬化剤としては、上記一般式（ＩＩ）で表される硬化剤としてのフェノール樹脂の他に、他の硬化剤を併用することができる。これらのものとしては、例えばジシアンジアミド、酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂（フェノールノボラック、クレゾールノボラック、フェノールアラルキル樹脂等）、ナフトールアラルキル樹脂等、各種多価フェノール化合物、あるいはナフトール化合物を挙げることができる。これらは一般式（ＩＩ）に示すフェノール樹脂と他の硬化剤の１種以上を併用して用いてもよい。 As a hardening | curing agent mix | blended with the epoxy resin composition for sealing of this invention, other hardening | curing agents can be used together other than the phenol resin as a hardening | curing agent represented with the said general formula (II). Examples of these include dicyandiamide, acid anhydrides, novolak-type phenol resins (phenol novolak, cresol novolak, phenol aralkyl resin, etc.), naphthol aralkyl resins, and the like, various polyhydric phenol compounds, and naphthol compounds. These may be used in combination with one or more of the phenol resin represented by the general formula (II) and another curing agent.
硬化剤の配合量は特に制限されるものではないが、エポキシ樹脂との化学量論上の当量比（硬化剤当量／エポキシ基当量）が０．５〜１．５となる量であり、より好ましくは当量比が０．８〜１．２となる量である。当量比が０．５未満であると、封止用エポキシ樹脂組成物の硬化特性が低下する場合があり、当量比が１．５を超えると、耐湿性が不十分になる場合がある。 The blending amount of the curing agent is not particularly limited, but is an amount such that the stoichiometric equivalent ratio (curing agent equivalent / epoxy group equivalent) with the epoxy resin is 0.5 to 1.5, and more The amount is preferably such that the equivalent ratio is 0.8 to 1.2. When the equivalent ratio is less than 0.5, the curing characteristics of the sealing epoxy resin composition may be deteriorated, and when the equivalent ratio exceeds 1.5, the moisture resistance may be insufficient.
本発明で用いられる必須成分としてのカップリング剤としては、下記一般式（III）で表されるカップリング剤を用いる。
Ｒ４−Ｘ−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＨｍ−（ＯＲ５）３−ｍ （III）
（ｎ＝１〜５、ｍ＝０〜３、Ｘ＝Ｎ，Ｓのいずれかの元素、Ｒ４は水素原子もしくは炭素数１〜８の分子構造をもち置換基をもってもよい。Ｒ５はＣＨ３，Ｃ２Ｈ５のいずれかを示す）
As the coupling agent as an essential component used in the present invention, a coupling agent represented by the following general formula (III) is used.
R 4 -X- (CH 2) n -SiH m - (OR 5) 3-m (III)
(N = 1-5, m = 0-3, any element of X = N, S, R 4 may have a hydrogen atom or a molecular structure having 1 to 8 carbon atoms and may have a substituent. R 5 may be CH. 3 or C 2 H 5 )
これらのカップリング剤としては、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−アミノプロピルトリメトキシシラン（γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン）やＮ−フェニル−アミノプロピルトリエトキシシラン（γ−アニリノプロピルトリエトキシシラン）等のＮ−フェニル−アミノプロピルトリアルコキシシラン等のアミノシラン系カップリング剤等を挙げることができる。 Examples of these coupling agents include γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-aminopropyltrimethoxysilane (γ-anilinopropyltrimethoxysilane) and N-phenyl-aminopropyltriethoxysilane (γ- And aminosilane coupling agents such as N-phenyl-aminopropyltrialkoxysilane (anilinopropyltriethoxysilane).
これらの中でも、Ｎ−フェニル−アミノプロピルトリアルコキシシランを好適に用いることができ、特に下記一般式（ＩＶ）で表されるＮ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシランを好適に用いることができる。
Ｎ−フェニル−アミノプロピルトリアルコキシシランを配合することにより、半導体素子が搭載された基板の片面を封止する際に発生しうる反り、特に片面封止した基板を加熱した後に発生しうる反りをより抑制し、リフロー時に半導体素子や基板と封止樹脂との剥離の発生をより抑制することができる。 By blending N-phenyl-aminopropyltrialkoxysilane, warpage that may occur when sealing one side of the substrate on which the semiconductor element is mounted, particularly warpage that may occur after heating the single-side sealed substrate. It is possible to further suppress the occurrence of peeling between the semiconductor element or the substrate and the sealing resin during reflow.
カップリング剤の配合量は、特に限定されるものではないが、エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜１質量％、好ましくは０．１〜０．５質量％の範囲である。 Although the compounding quantity of a coupling agent is not specifically limited, It is 0.1-1 mass% with respect to the epoxy resin composition whole quantity, Preferably it is the range of 0.1-0.5 mass%.
本発明で用いられる必須成分としての無機充填材としては、従来公知の無機充填材を用いることができる。具体的には、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ、アルミナ、窒化珪素、酸化カルシウム等を挙げることができる。 A conventionally well-known inorganic filler can be used as an inorganic filler as an essential component used by this invention. Specific examples include fused silica, crystalline silica, synthetic silica, alumina, silicon nitride, calcium oxide, and the like.
これらの中でも、充填性や流動性の観点から溶融シリカが好ましく、さらに球状のものが好ましく、真球状に近いものほど好ましい。また、熱伝導性の観点からは、アルミナ、結晶シリカ、及び窒化珪素が好ましい。これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。 Among these, fused silica is preferable from the viewpoint of filling properties and fluidity, and spherical ones are more preferable, and those close to true spheres are more preferable. From the viewpoint of thermal conductivity, alumina, crystalline silica, and silicon nitride are preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
無機充填材の配合量は、特に限定されるものではないが、エポキシ樹脂組成物全量に対して６０〜９５質量％、好ましくは７０〜９２質量％の範囲である。無機充填材の配合量が６０質量％より少ないと、低吸湿性、低線膨張率が得られないために低反り性と耐リフロー性が低下する場合がある。また、９５質量％より多いと、流動性が低下して、ボイドなどが生じてパッケージクラックが発生する場合がある。 Although the compounding quantity of an inorganic filler is not specifically limited, It is 60-95 mass% with respect to the epoxy resin composition whole quantity, Preferably it is the range of 70-92 mass%. If the blending amount of the inorganic filler is less than 60% by mass, low warpage and reflow resistance may be deteriorated because low hygroscopicity and low linear expansion coefficient cannot be obtained. On the other hand, when the amount is more than 95% by mass, the fluidity is lowered and a void or the like may be generated to cause a package crack.
本発明の封止用エポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲内において、必須の成分以外の配合成分を配合することができる。このような配合成分としては、硬化促進剤、離型剤等を挙げることができる。 The epoxy resin composition for sealing of the present invention can be blended with blending components other than essential components within a range not impairing the effects of the present invention. Examples of such components include a curing accelerator and a release agent.
硬化促進剤としては、例えば、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートやトリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン等の３級アミン類、２−メチルヒドロキシイミダゾール等のイミダゾール類等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。 Examples of curing accelerators include organic phosphines such as tetraphenylphosphonium tetraphenylborate and triphenylphosphine, tertiary amines such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene, and 2-methylhydroxyimidazole. And the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
離型剤としては、例えばカルナバワックス、ステアリン酸、モンタン酸、ステアリン酸塩、カルボシキル基含有ポリオレフィン、モンタン酸ビスアマイド等を用いることができる。これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。 As the mold release agent, for example, carnauba wax, stearic acid, montanic acid, stearate, carboxyl group-containing polyolefin, montanic acid bisamide and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
また、他の成分、例えば、カーボンブラック、染料、顔料等の着色剤、シリコーンエラストマー、シリコーンオイル、シリコーンゲル等の低弾性化剤を用いることもでき、これらは予めエポキシ樹脂と溶融混合し、冷却粉砕したマスターバッチとして用いることもできる。 In addition, other components such as colorants such as carbon black, dyes and pigments, and low elasticity agents such as silicone elastomers, silicone oils, and silicone gels can be used. These are previously melt-mixed with an epoxy resin and cooled. It can also be used as a pulverized masterbatch.
さらに他の成分として、ハイドロタルサイト、あるいはビスマス系及び、マグネシウム系、アルミニウム系等の無機イオントラップ剤を適宜添加することもできる。 Furthermore, hydrotalcite, or a bismuth-based, magnesium-based or aluminum-based inorganic ion trapping agent can be appropriately added as another component.
本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は、例えば、必須成分としてのエポキシ樹脂、硬化剤、カップリング剤、無機充填材、及び必要に応じて他の成分を配合し、ミキサー、ブレンダーなどを用いて十分均一になるまで混合した後、熱ロールやニーダーなどの混練機により加熱状態で混練し、これを室温に冷却した後、公知の手段によって粉砕することにより調製することができる。なお、封止用エポキシ樹脂組成物は、取り扱いを容易にするために、成形条件に合うような寸法と質量を有するタブレットとしてもよい。 The epoxy resin composition for sealing of the present invention contains, for example, an epoxy resin as an essential component, a curing agent, a coupling agent, an inorganic filler, and other components as necessary, and uses a mixer, a blender, or the like. Can be prepared by kneading in a heated state with a kneader such as a hot roll or a kneader, cooling to room temperature, and then grinding by a known means. Note that the epoxy resin composition for sealing may be a tablet having a size and a mass suitable for molding conditions in order to facilitate handling.
また、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を用いて片面封止型半導体装置を製造する場合には、リードフレームや基板等に半導体素子を搭載した後、これを本発明の封止用エポキシ樹脂組成物により封止する。この封止にはトランスファー成形（トランスファーモールド）を採用することができ、半導体素子を搭載したリードフレームや基板等を金型のキャビティに配置した後、キャビティに上記の本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を充填し、これを加熱して硬化させて封止する。このトランスファー成形を採用した場合の金型の温度は、１６０〜１９０℃、成形時間は、４５〜３００秒間に設定することができるが、金型の温度や成形時間及びその他の成形条件は、従来の封止成形と同様に設定することができ、封止用エポキシ樹脂組成物の材料の種類や製造される半導体装置の種類によって適宜設定変更することができる。 When a single-side sealed semiconductor device is manufactured using the sealing epoxy resin composition of the present invention, a semiconductor element is mounted on a lead frame, a substrate, etc., and then this is sealed with the sealing epoxy of the present invention. Sealing with a resin composition. For this sealing, transfer molding (transfer molding) can be employed. After placing a lead frame, a substrate or the like on which a semiconductor element is mounted in a cavity of a mold, the sealing epoxy resin of the present invention described above is placed in the cavity. Fill the composition and heat to cure and seal. When this transfer molding is adopted, the mold temperature can be set to 160 to 190 ° C., and the molding time can be set to 45 to 300 seconds. However, the mold temperature, molding time and other molding conditions are conventionally set. The sealing can be set in the same manner as the sealing molding, and can be appropriately changed depending on the type of the epoxy resin composition for sealing and the type of semiconductor device to be manufactured.
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all.
表１に示す各配合成分を、表１に示す割合で配合し、ブレンダーで１０分間混合して均一化した後、１０５〜１２０℃に加熱したニーダーで混練溶融させて押し出し、冷却後、粉砕機で所定粒度に粉砕して粒状の封止用エポキシ樹脂組成物を得た。なお、表１中の配合量は質量％を示す。 Each compounding component shown in Table 1 was blended in the proportions shown in Table 1, mixed for 10 minutes with a blender, homogenized, kneaded and melted with a kneader heated to 105 to 120 ° C., extruded, cooled, and then pulverized. To obtain a granular epoxy resin composition for sealing. In addition, the compounding quantity in Table 1 shows the mass%.
表１に示す配合成分として、以下のものを使用した。
エポキシ樹脂１：ビフェニルエポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＸ４０００ＨＫ（エポキシ当量：１９５ｇ／ｅｑ 融点９５℃）
エポキシ樹脂２：疑似アントラセンエポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＬ７１７２（エポキシ当量：１９７ｇ／ｅｑ 融点１０５℃）
エポキシ樹脂３：ビフェニルエポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＬ１６２１Ｈ（エポキシ当量：１７５ｇ／ｅｑ 融点１３０℃）
エポキシ樹脂４：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン（株）製、ＹＬ６８１０（エポキシ当量：１７３ｇ／ｅｑ 融点４５℃）
As the blending components shown in Table 1, the following were used.
Epoxy resin 1: biphenyl epoxy resin, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., YX4000HK (epoxy equivalent: 195 g / eq, melting point 95 ° C.)
Epoxy resin 2: pseudo anthracene epoxy resin, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., YL7172 (epoxy equivalent: 197 g / eq melting point 105 ° C.)
Epoxy resin 3: biphenyl epoxy resin, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., YL1621H (epoxy equivalent: 175 g / eq, melting point: 130 ° C.)
Epoxy resin 4: bisphenol A type epoxy resin, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., YL6810 (epoxy equivalent: 173 g / eq, melting point: 45 ° C.)
硬化剤１：フェノールアラルキル、エアーウォーター（株）製、ＨＥ１１２Ｃ−０５（水酸基当量：１７６ｇ／ｅｑ）
硬化剤２：フェノールアラルキル、明和化成（株）製、ＭＥＨ７８００−３Ｌ（水酸基当量：１７６ｇ／ｅｑ）
カップリング剤１：Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業（株）製、ＫＢＭ５７３
カップリング剤２：３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業（株）製、ＫＢＭ４０３
Curing agent 1: Phenol aralkyl, manufactured by Air Water Co., Ltd., HE112C-05 (hydroxyl equivalent: 176 g / eq)
Curing agent 2: Phenol aralkyl, Meiwa Kasei Co., Ltd., MEH7800-3L (hydroxyl equivalent: 176 g / eq)
Coupling agent 1: N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM573
Coupling agent 2: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM403
無機充填材：溶融シリカ（球状）、電気化学工業（株）製、ＦＢ９４５
離型剤：カルナバワックス、大日化学工業（株）製、Ｆ１−１００
硬化促進剤：トリフェニルホスフィン、北興化学工業（株）製、ＴＰＰ
着色剤：カーボンブラック、三菱化学（株）製、＃４０
Inorganic filler: fused silica (spherical), manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., FB945
Mold release agent: Carnauba wax, manufactured by Dainichi Chemical Co., Ltd., F1-100
Curing accelerator: Triphenylphosphine, manufactured by Hokuko Chemical Co., Ltd., TPP
Colorant: Carbon black, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, # 40
得られた封止用エポキシ樹脂組成物について次の評価を行った。
＜ＰＢＧＡ低反り性＞
ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ）基板（３５ｍｍ×３５ｍｍ×０．５ｍｍ（ｔ））上に、１個のチップ（８ｍｍ×９ｍｍ×０．３５ｍｍ（ｔ））をマトリクス状に搭載し、ＣＤＶにてパッシベーションＳｉＮを施した。そして、調製した各組成物を用いて、封止サイズ２９ｍｍ×２９ｍｍ×０．０８ｍｍ（ｔ）の片面封止型の半導体パッケージであるＰＢＧＡ（Plastic Ball Grid Array）をトランスファー成形した。
The following evaluation was performed about the obtained epoxy resin composition for sealing.
<PBGA low warpage>
A chip (8 mm x 9 mm x 0.35 mm (t)) is mounted in a matrix on a bismaleimide triazine resin (BT) substrate (35 mm x 35 mm x 0.5 mm (t)), and passivation is performed by CDV. SiN was applied. Then, PBGA (Plastic Ball Grid Array), which is a single-side sealed semiconductor package having a sealing size of 29 mm × 29 mm × 0.08 mm (t), was transfer molded using each of the prepared compositions.
トランスファー成形の条件は以下の通りとした。
金型圧力：１７５℃×９０秒
注入圧：９．８ＭＰａ
注入時間：１３秒
そして、得られたＰＢＧＡの、常温（２５℃）の環境下での反り量を、表面粗さ測定器（（株）ミツトヨ製ＳＪ−４０２）で計測し、以下の基準で評価した。ＰＢＧＡの反り量（μｍ）は、図１に示すようにＰＢＧＡ１の対角線２本の両端を結んだ線とＰＢＧＡ１表面との距離の最大値を測定した。
○：１３０μｍ未満
×：１３０μｍ以上
The conditions for transfer molding were as follows.
Mold pressure: 175 ° C. × 90 seconds Injection pressure: 9.8 MPa
Injection time: 13 seconds And, the amount of warpage of the obtained PBGA in a normal temperature (25 ° C.) environment was measured with a surface roughness measuring instrument (SJ-402, manufactured by Mitutoyo Corporation). evaluated. As for the amount of warpage (μm) of PBGA, as shown in FIG. 1, the maximum value of the distance between the line connecting two ends of the diagonal line of PBGA1 and the surface of PBGA1 was measured.
○: Less than 130 μm ×: 130 μm or more
＜耐熱信頼性＞
＜ＰＢＧＡ低反り性＞の評価で成形した、２９ｍｍ×２９ｍｍ×０．８０ｍｍ（ｔ）のＰＢＧＡを、３０℃、６０％Ｒｈの条件で、１６８時間放置して吸湿させた。そして、吸湿処理した後のＰＢＧＡを、リフロー装置により２６０℃の条件で３回通しのリフロー処理を行った。そして、超音波測定装置を用いて、ＰＢＧＡのチップとパッケージ内部の剥離の有無を確認し、２４個のＰＢＧＡ中の剥離が発生したＰＢＧＡの数を数えた。その際、チップと封止樹脂との剥離（チップ剥離）、及び基板と封止樹脂との剥離（基板剥離）をそれぞれ数えた。
<Heat-resistant reliability>
The PBGA of 29 mm × 29 mm × 0.80 mm (t) molded in the evaluation of <PBGA low warpage property> was allowed to stand for 168 hours under the conditions of 30 ° C. and 60% Rh to absorb moisture. Then, the PBGA after the moisture absorption treatment was subjected to a reflow treatment three times with a reflow device under the condition of 260 ° C. Then, using an ultrasonic measurement device, the presence or absence of peeling inside the PBGA chip and the package was confirmed, and the number of PBGAs where peeling occurred in 24 PBGAs was counted. At that time, peeling between the chip and the sealing resin (chip peeling) and peeling between the substrate and the sealing resin (substrate peeling) were counted.
＜ワイヤースイープ性＞
図２に示すように、３５ｍｍ×３５ｍｍのＰＢＧＡ１（封止サイズ２９ｍｍ×２９ｍｍ×１．１７ｍｍ（ｔ））に、１個のチップ３（８．３５ｍｍ×８．３５ｍｍ×０．３５ｍｍ（ｔ））を実装し、２３μｍφの金ワイヤーボンドを実施した。
ワイヤーパッド間距離は１３０μｍであり、コーナー部に最長５ｍｍの金ワイヤー４を３本ずつワイヤーボンドした。その平均値をワイヤースイープ率とした。
<Wire sweep property>
As shown in FIG. 2, one chip 3 (8.35 mm × 8.35 mm × 0.35 mm (t)) in a PBGA 1 (sealing size 29 mm × 29 mm × 1.17 mm (t)) of 35 mm × 35 mm Was mounted and 23 μmφ gold wire bonding was performed.
The distance between the wire pads was 130 μm, and three gold wires 4 having a maximum length of 5 mm were wire-bonded to the corner portion. The average value was taken as the wire sweep rate.
表１より、本発明の必須の成分であるエポキシ樹脂２、硬化剤１及びカップリング剤１を配合した実施例１〜７では、ＰＢＧＡ低反り性、耐熱信頼性、ワイヤースイープ性の結果は全て良好であった。 From Table 1, in Examples 1-7 which mix | blended the epoxy resin 2, the hardening | curing agent 1, and the coupling agent 1 which are essential components of this invention, the result of PBGA low curvature property, heat-resistant reliability, and wire sweep property are all. It was good.
これに対して、エポキシ樹脂として本発明の必須成分である一般式（Ｉ）に示す疑似アントラセンエポキシ樹脂を配合しなかった比較例１には反りの発生が確認された。また、カップリング剤として本発明の必須成分である一般式（III）に示すカップリング剤を配合しなかった比較例２では、ワイヤースイープ率の値が大きく、チップ剥離及び基板剥離が発生が確認された。 On the other hand, warpage was confirmed in Comparative Example 1 in which the pseudo anthracene epoxy resin represented by the general formula (I), which is an essential component of the present invention, was not blended as an epoxy resin. Further, in Comparative Example 2 in which the coupling agent represented by the general formula (III), which is an essential component of the present invention, was not used as a coupling agent, the value of the wire sweep rate was large, and it was confirmed that chip peeling and substrate peeling occurred. It was done.
これらの結果から、本発明の必須の配合成分を配合することにより、ＰＢＧＡ低反り性、耐熱信頼性、ワイヤースイープ性に優れた封止用エポキシ樹脂組成物が得られることが確認された。 From these results, it was confirmed that an epoxy resin composition for sealing excellent in PBGA low warpage, heat resistance reliability, and wire sweeping property can be obtained by blending the essential blending component of the present invention.
１ ＰＧＢＡ
２ 封止部
３ チップ
４ 金ワイヤー
1 PGBA
2 Sealing part 3 Chip 4 Gold wire
Claims (4)
Ｒ４−Ｘ−（ＣＨ２）ｎ−ＳｉＨｍ−（ＯＲ５）３−ｍ （III）
（ｎ＝１〜５、ｍ＝０〜３、Ｘ＝Ｎ，Ｓのいずれかの元素、Ｒ４は水素原子もしくは炭素数１〜８の分子構造をもち置換基をもってもよい。Ｒ５はＣＨ３，Ｃ２Ｈ５のいずれかを示す）で表されるカップリング剤であることを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。 An epoxy resin composition for sealing comprising an epoxy resin, a curing agent, a coupling agent, and an inorganic filler as essential components, wherein the epoxy resin has the following general formula (I)
R 4 -X- (CH 2) n -SiH m - (OR 5) 3-m (III)
(N = 1-5, m = 0-3, any element of X = N, S, R 4 may have a hydrogen atom or a molecular structure having 1 to 8 carbon atoms and may have a substituent. R 5 may be CH. 3 or C 2 H 5 ). An epoxy resin composition for sealing, which is a coupling agent represented by:
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