JP2013023661A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記の(A)〜(C)成分とともに、下記の(D)成分を含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。
(A)エポキシ樹脂。
(B)フェノール樹脂。
(C)無機質充填剤。
(D)ケイ素に直接結合するアルコキシ基をシリコーン化合物全体の10〜45重量%含有し、かつ比重が1.10〜1.30の範囲であるシリコーン化合物。
【選択図】なし
Description
(A)エポキシ樹脂。
(B)フェノール樹脂。
(C)無機質充填剤。
(D)ケイ素に直接結合するアルコキシ基をシリコーン化合物全体の10〜45重量%含有し、かつ比重が1.10〜1.30の範囲であるシリコーン化合物。
上記エポキシ樹脂(A成分)としては、各種エポキシ樹脂が用いられる。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、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、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。そして、これらエポキシ樹脂の中でも、ビフェニル型エポキシ樹脂や、低級アルキル基をフェニル環に付加したような低吸湿型のエポキシ樹脂を用いることが、信頼性・成形性の点から好ましい。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、エポキシ当量150〜250、軟化点もしくは融点が50〜130℃のものが好適に用いられる。
上記エポキシ樹脂(A成分)とともに用いられるフェノール樹脂(B成分)は、上記エポキシ樹脂(A成分)の硬化剤としての作用を有するものであり、1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般をいう。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、ビフェニル型ノボラック樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂、ナフトールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。そして、これらフェノール樹脂の中でも、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂のような低吸湿性のもの、または場合によりフェノールノボラック樹脂を用いることが信頼性・成形性の点から好ましい。
上記AおよびB成分とともに用いられる無機質充填剤(C成分)としては、各種充填剤が用いられ、例えば、溶融シリカ粉末や結晶性シリカ粉末等のシリカ粉末、アルミナ粉末、タルク、窒化アルミニウム粉末、窒化珪素粉末等があげられる。これら無機質充填剤は、破砕状、球状、あるいは摩砕処理したもの等いずれのものでも使用可能である。そして、これら無機質充填剤は単独でもしくは2種以上併せて用いられる。なかでも、シリカ粉末を用いることか好ましく、上記シリカ粉末の中でも溶融シリカ粉末を用いることが、高充填性、高流動性という点から特に好ましい。上記溶融シリカ粉末としては、球状溶融シリカ粉末、破砕溶融シリカ粉末があげられるが、流動性という観点から、球状溶融シリカ粉末を用いることが好ましい。
上記A〜C成分とともに用いられる特定のシリコーン化合物(D成分)は、比重が1.10〜1.30であり、かつケイ素に直接結合するアルコキシ基の量がシリコーン化合物全体の10〜45重量%でなければならない。このような特徴を備えたシリコーン化合物を単独でもしくは2種以上併せて用いられる。
なお、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、上記A〜D成分に加えて、硬化促進剤、シランカップリング剤、難燃剤、難燃助剤、離型剤、イオントラップ剤、カーボンブラック等の顔料や着色料、低応力化剤、粘着付与剤等の他の添加剤を必要に応じて適宜配合することができる。
このようにして得られるエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の封止方法は、特に制限するものではなく、通常のトランスファー成形等の公知のモールド方法により行うことができ、半導体装置化することができる。このようにして得られる半導体装置としては、ICやLSI等の半導体装置等があげられる。
ビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ当量192、融点105℃)
〔エポキシ樹脂a2〕
トリフェニルメタン型多官能エポキシ樹脂(エポキシ当量169、融点60℃)
ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂(水酸基当量203、軟化点65℃)
〔フェノール樹脂b2〕
フェノールノボラック樹脂(水酸基当量104、軟化点60℃)
〔フェノール樹脂b3〕
トリフェニルメタン型フェノール樹脂(水酸基当量97、軟化点111℃)
2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール
比重1.155、アルコキシ基合有量18重量%(メトキシ基)、有機置換基:フェニル基/メチル基
〔シリコーン化合物d2〕(実施例)
比重1.155、アルコキシ基含有量31重量%(メトキシ基)、有機置換基:メチル基
〔シリコーン化合物d3〕(実施例)
比重1.21、アルコキシ基含有量18重量%(メトキシ基)、有機置換基:フェニル基
〔シリコーン化合物d4〕(実施例)
比重1.13、アルコキシ基含有量15重量%(メトキシ基)、有機置換基:フェニル基/メチル基
〔シリコーン化合物d5〕(実施例)
比重1.12、アルコキシ基含有量35重量%(メトキシ基)、有機置換基:メチル基
〔シリコーン化合物d6〕(実施例)
比重1.13、アルコキシ基含有量14重量%(メトキシ基)、有機置換基:メチル基
〔シリコーン化合物d7〕(実施例)
比重1.13、アルコキシ基含有量30重量%(メトキシ基)、有機置換基:フェニル基/メチル基
〔シリコーン化合物d8〕(実施例)
比重1.15、アルコキシ基含有量30重量%(メトキシ基)、有機置換基:メチル基
〔シリコーン化合物d9〕(実施例)
比重1.11、アルコキシ基含有量22重量%(メトキシ基)、有機置換基:フェニル基/メチル基
〔シリコーン化合物d10〕(実施例)
比重1.11、アルコキシ基含有量15重量%(メトキシ基)、有機置換基:フェニル基/メチル基
比重1.07、アルコキシ基含有量25重量%(メトキシ基)、有機置換基:メチル基
〔シリコーン化合物d12〕(比較例)
比重1.07、アルコキシ基含有量17重量%(メトキシ基)、有機置換基:フェニル基/メチル基
〔シリコーン化合物d13〕(比較例)
比重1.25、アルコキシ基含有量0重量%、有機置換基:フェニル基
〔シリコーン化合物d14〕(比較例)
比重1.25、アルコキシ基含有量0重量%、有機置換基:フェニル基/プロピル基
〔シリコーン化合物d15〕(比較例)
比重1.33、アルコキシ基含有量0重量%、有機置換基:フェニル基/メチル基
〔シリコーン化合物d16〕(比較例)
比重1.25、アルコキシ基含有量1重量%(プロポキシ基)、有機置換基:メチル基
〔シリコーン化合物d17〕(比較例)
比重1.55、アルコキシ基含有量4重量%(メトキシ基)、有機置換基:フェニル基
〔シリコーン化合物d18〕(比較例)
比重1.09、アルコキシ基含有量40重量%(メトキシ基)、有機置換基:メチル基
球状溶融シリカ粉末(平均粒径13μm)
カーボンブラック
水酸化マグネシウム
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
酸化ポリエチレンワックス
後記の表1〜表6に示す各成分を同表に示す割合で配合し、ミキサーにて充分混合した後、2軸混練機を用い100℃にて2分間溶融混練した。つぎに、この溶融物を冷却した後、固体状になったものを粉末状に粉砕することにより目的とする粉末状エポキシ樹脂組成物を作製した。
実施例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を、上記成形条件にて、大きさ:3mm(W)×3mm(D)×20mm(H)の試験片に成形し、その後上記条件で後硬化させることによりTMA測定用試験片を作製した。上記試験片の高さ方向の寸法を、ティーエーインツルメント社製の熱機械分析装置(Q400)により、圧縮法(荷重0.05N)で25〜260℃の温度範囲を昇温速度5℃/分にて昇温測定を行い、170〜260℃の温度範囲での線膨張係数(CTE2)を算出した。
(1)実施例1〜11および比較例1〜10の場合
シリコーン化合物配合量当たりの線膨張係数低減率(CTE2低滅率:ppm/wt%)=〔(各サンプルのCTE2−樹脂系1のCTE2)/シリコーン化合物配合量〕×100
(2)実施例12および比較例11,12の場合
シリコーン化合物配合量当たりの線膨張係数低減率(CTE2低滅率:ppm/wt%)=〔(各サンプルのCTE2−樹脂系2のCTE2)/シリコーン化合物配合量〕×100
(3)実施例13および比較例13,14の場合
シリコーン化合物配合量当たりの線膨張係数低減率(CTE2低滅率:ppm/wt%)=〔(各サンプルのCTE2−樹脂系3のCTE2)/シリコーン化合物配合量〕×100
実施例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、上記成形条件にて、大きさ:5mm(W)×50mm(L)×1mm(T)の試験片に成形し、その後上記条件で後硬化させることによりDMA測定用の試験片を作製した。上記試験片を、ティーエーインツルメント社製の粘弾性測定装置(RSA3)を用いて3点曲げ測定を行った。詳しくは、振動歪み0.04%、周波数1Hz、温度範囲25〜260℃、昇温速度10℃/分の条件で昇温測定を行い、260℃での貯蔵弾性率E′の値を読み取った。この値が1.0GPaよりも小さい揚合を◎、1.0GPa以上1.7GPaより小さい場合を○、1.7GPa以上の場合を×とし、高温弾性率に対する効果(高温弾性率影響度)を判断した。
得られた実施例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子を上記条件でトランスファー成形することにより片面樹脂封止型パッケージを得た。そして、得られた片面樹脂封止型パッケージを反り評価に用いた。すなわち、上記のようにして得られた各エポキシ樹脂組成物を用い、図1に示すように、半導体素子搭載基板であるBTレジン(JCI社製)(大きさ:49mm×49mm×厚み0.21mm)1上に、半導体素子であるSiチップ(大きさ:30mm×30mm×厚み0.2mm)2を搭載して固定し、この搭載面側のみを樹脂封止(封止樹脂3サイズ:49mmx49mmx厚み0.7mm)することにより片面封止タイプの半導体装置を作製した。図1において、4はSiチップ2とBTレジン1上の回路部分(図示せず)とを接続するボンディングワイヤー、5はBTレジン1の他面に形成された半田端子である。
(1)実施例1〜11および比較例1〜10の場合
リフロー時の反り変化量低減率(%)=〔(各サンプルの反り変化量−樹脂系1の反り変化量)/シリコーン化合物配合量〕×100
(2)実施例12および比較例11,12の場合
リフロー時の反り変化量低減率(%)=〔(各サンプルの反り変化量−樹脂系2の反り変化量)/シリコーン化合物配合量〕×100
(3)実施例13および比較例13,14の場合
リフロー時の反り変化量低減率(%)=〔(各サンプルの反り変化量−樹脂系3の反り変化量)/シリコーン化合物配合量〕×100
2 半導体素子(Siチップ)
3 封止樹脂
4 ボンディングワイヤー
5 半田端子
Claims (7)
- 下記の(A)〜(C)成分とともに、下記の(D)成分を含有することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
(A)エポキシ樹脂。
(B)フェノール樹脂。
(C)無機質充填剤。
(D)ケイ素に直接結合するアルコキシ基をシリコーン化合物全体の10〜45重量%含有し、かつ比重が1.10〜1.30の範囲であるシリコーン化合物。 - 上記(D)成分であるシリコーン化合物の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の0.5〜5.0重量%の範囲に設定されている請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 上記(C)成分である無機質充填剤の含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の70〜92重量%の範囲に設定されている請求項1または2記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 上記(D)成分であるシリコーン化合物中のアルコキシ基が、少なくともメトキシ基を含有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 上記(D)成分であるシリコーン化合物が、有機置換基を有しており、その有機置換基がフェニル基を含有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置。
- 上記半導体装置が、片面樹脂封止型パッケージである請求項6記載の半導体装置。
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