JP3731960B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスにおけるパッケージの充填性、内部ボイド、及び耐半田クラック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、ダイオード、トランジスタ、集積回路等の電子部品を、熱硬化性樹脂組成物で封止しているが、特に集積回路では耐熱性、耐湿性に優れたオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をフェノールノボラック樹脂で硬化させ、充填材として溶融シリカ、結晶シリカ等の無機充填材を配合したエポキシ樹脂組成物（以下、樹脂組成物という）が用いられている。
ところが近年、集積回路の高集積化に伴いチップがだんだん大型化し、且つパッケージは、従来のＤＩＰタイプから表面実装化された小型、薄型のＱＦＰ、ＳＯＰ、ＳＯＪ、ＴＳＯＰ、ＴＱＦＰ、ＰＬＣＣ等に変わってきている。即ち、大型チップを小型で薄いパッケージに封入することになり、成形時のパッドシフト、未充填ボイド、内部ボイド、もしくは実装時のクラック等の問題が大きくクローズアップされてきている。従って、これらの問題を解決する樹脂組成物の開発が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題に対して、式（１）の三元ブロック共重合体ポリマーを用いることにより、樹脂組成物の流動性を向上させ、且つ消泡効果により、内部ボイドが少なく、薄型パッケージへの充填性に優れ、リードフレーム及び半導体チップ等の部材への密着性の向上、成形物の高温時における低弾性化による低応力化により、半導体パッケージの耐半田クラック性を向上させた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、（Ａ）式（１）のポリテトラヒドロフラン（以下、ＰＴＨＦという）−ポリジメチルシロキサン（以下、ＰＤＭＳという）−ポリテトラヒドロフランの三元ブロック共重合体ポリマー、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｄ）無機充填材、及び（Ｅ）硬化促進剤を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物であり、従来の樹脂組成物に比べ、成形性、耐半田クラック性等に優れた特徴を有するものである。
【化２】

（Ｒは、水素、メチル基、又は環状オニウム塩。ｍ、ｎ＝３０〜１５０）
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる式（１）の分子構造で示されるＰＴＨＦ−ＰＤＭＳ−ＰＴＨＦの三元ブロック共重合体ポリマーは、結晶性ポリマーであるＰＴＨＦを含むため常温では固体であるが、樹脂組成物の製造時の混練温度７０〜１００℃では溶融するので、樹脂組成物に均一分散し、成形時の流動性を向上させる。更に、このポリマーを配合した樹脂組成物の硬化物は、低温時はＰＤＭＳによる低弾性、高温時にはＰＴＨＦによる低弾性が発現する特徴を有する。式（１）中のＲは、水素、メチル基、又は環状オニウム塩であり、特に好ましいのは環状オニウム塩型のものであり、環状オニウム塩基は、フェノール性水酸基と反応し、固定化されるため、金型への汚れや成形物上のシミなどを生じない特徴を有する。環状オニウム塩基は、片方もしくは両方の末端に結合しているものが好ましい。
式（１）の三元ブロック共重合体ポリマーは、従来から使用されている低応力剤であるシリコーンオイルに較べて密着性が良好で、消泡効果が高い。
式（１）中のｍ、ｎは各々３０〜１５０であり、ｍ、ｎが３０未満だと密着性が低下し、ｍ、ｎが１５０を越えると増粘し、流動性が低下する。
又、式（１）の配合量としては、全樹脂組成物中に０．１〜３重量％が好ましい。０．１重量％未満だと内部ボイド等が発生して成形性が低下し、３重量％を越えると耐半田クラック性が低下する。
【０００６】
本発明に用いるエポキシ樹脂とは、エポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を言う。例えば、ビフェニル型エポキシ化合物、ビスフェノール型エポキシ化合物、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、トリフェノールメタン型エポキシ化合物、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ化合物、及びトリアジン核含有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い。
【０００７】
本発明に用いるフェノール樹脂硬化剤としては、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、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、キシリレン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン化合物等が挙げられ、特にフェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、キシリレン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂が好ましい。
又、これらのフェノール樹脂硬化剤の配合量としては、エポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール樹脂硬化剤のフェノール性水酸基の比が、０．９〜１．３が好ましく、この範囲を外れると、硬化性が低下し、離型不良が生じる。
【０００８】
本発明に用いる硬化促進剤としては、エポキシ基とフェノール性水酸基との硬化反応を促進させるものであればよく、一般に封止材料に使用されているものを広く使用することができる。例えば、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリフェニルホスフィン、ジメチルベンジルアミン、２−メチルイミダゾール等が挙げられ、これらは単独もしくは混合して用いられる。
【０００９】
本発明に用いる無機充填材としては、一般に封止材料に使用されているものを広く使用することができる。無機充填材の配合量は、全樹脂組成物中に８０〜９０重量％が好ましく、８０重量％未満だと耐半田クラック性が低下し、９０重量％を越えると流動性が低下し、成形不良が生じる。
【００１０】
本発明の樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｅ）成分の他、必要に応じてシランカップリング剤、臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、ヘキサブロムベンゼン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤、及びシリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤等の種々の添加剤を配合しても差し支えがない。
本発明の樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｅ）成分、及びその他の添加剤をミキサー等を用いて充分に均一にした後、更に熱ロール又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して得られる。
これらの樹脂組成物は、電気部品或いは電気部品であるトランジスタ、集積回路等の被覆、絶縁、封止等に用いることができる。
【００１１】
以下、本発明を実施例で具体的に説明する。

【化３】

をミキサーで常温混合し、７０〜１００℃で二軸ロールを用いて混練し、冷却粉砕して樹脂組成物とし、これをタブレット化した。得られた樹脂組成物について、以下に示す方法で評価した。結果を表１に示す。
【００１２】
評価方法
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−Ｉ−６６に準じたスパイラルフロー測定用金型を用いて、金型温度１７５℃、注入圧７０ｋｇ／ｃｍ²、硬化時間２分で測定した。
内部ボイド：低圧トランスファー成形機を用いて、１７５℃、１００ｋｇ／ｃｍ²、硬化時間２分で、１６０ｐＱＦＰを封止し、得られたパッケージを超音波探傷機を用いて測定し、内部アイランド上の０．３ｍｍ以上のボイドを数えた。
耐半田クラック性：低圧トランスファー成形機を用いて、１７５℃、１００ｋｇ／ｃｍ²、硬化時間２分で、９ｍｍ×９ｍｍのチップを８０ｐＱＦＰに封止した。このテスト用素子を８５℃、相対湿度８５％の環境下で１２０時間及び１６０時間処理し、その後２４０℃のＩＲリフロー装置で半田処理し、内部クラックを超音波探傷機を用いて観察した。
【００１３】
実施例２，３、比較例１，２
表１の配合に従って、実施例１と同様にして樹脂組成物を作成し、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
実施例３で用いた式（１）のポリマーの構造を式（３）（ｍ＝７４、ｎ＝１０２）に示す。
【化４】

【００１４】
比較例２で用いたシリコーンオイルは、ポリオキシアルキレン変性シリコーンオイルである。
【表１】

【００１５】
【発明の効果】
本発明に従うと、薄型パッケージでの未充填や内部ボイド等の成形不良が解決でき、更に、耐半田クラック性も低下することなく、従来、相反していた成形性と耐半田クラック性を両立できる。

Claims (3)

1. （Ａ）式（１）のポリテトラヒドロフラン−ポリジメチルシロキサン−ポリテトラヒドロフランの三元ブロック共重合体ポリマー、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｄ）無機充填材、及び（Ｅ）硬化促進剤を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
   

   

   （Ｒは、水素、メチル基、又は環状オニウム塩。ｍ、ｎ＝３０〜１５０）
2. 式（１）のポリマーを全エポキシ樹脂組成物中に０．１〜３重量％含む請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
3. 式（１）のポリマーの片方もしくは両方の末端が、環状オニウム塩型である請求項１、又は２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。