JP3982518B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Description
この要求に対し、種々の代替難燃剤が検討されてきた。例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水和物は、充分な難燃性を発揮させるためには多量に添加せねばならず、樹脂組成物の硬化性、強度等の劣化を招いてしまう。
また、燐酸エステル系難燃剤(窒素との併用も含む)も種々の製品が提案されているが、成形性、信頼性において半導体封止用途の要求に堪えるものはない。
これまでにもモリブデン酸亜鉛は、塩化ビニル等の発煙抑制剤として知られている。しかし、これらはその他の難燃剤(特に臭素系難燃剤)の助剤あるいは発煙抑制剤としてであり、モリブデン酸亜鉛単独でUL94 V−0を達成した例は報告されていない。本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、驚くべきことに上記組成にて製造されたエポキシ樹脂組成物は難燃剤として少量のモリブデン酸亜鉛を添加するだけで、UL94 V−0を達成することを発見し、本発明を完成した。すなわち本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、(A)ビフェニル型エポキシ樹脂、(B)フェノール硬化剤、(C)硬化促進剤、(D)無機充填材、及び(E)無機系物質の核にモリブデン酸亜鉛を被覆したものを含有することを特徴とする。以下、詳細について説明する。
また、この成形材料を用いて半導体素子を封止することで、信頼性、難燃性に優れた半導体装置を得ることができる。
硬化剤としては、特に制限はないが、フェノールノボラック型、アラルキル型(パラキシリレン変性フェノール樹脂)、テルペン型等を単独又は併用して用いることができるが、特にアラルキル型が好適である。
硬化促進剤としては、特に制限はないが、テトラフェニルホスホニウム−テトラフェニルボレード、トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィンとベンゾキノンの付加物、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)−ウンデセン−7,2−フェニル−4メチル−イミダゾール、トリフェニルホスホニウム−トリフェニルボラン等を単独又は併用して用いることができるが、特にトリフェニルホスフィンとベンゾキノンの付加物が好適である。
カップリング剤は、特に制限はないが、エポキシシランが好適に用いられる。
離型剤は、特に制限はないが、高級脂肪酸例えばカルナバワックス等とポリエチレン系ワックスを単独又は併用して用いることができるが、特に併用が好適である。
無機充填材は、70〜95wt%配合され、充填材形状は球状又は破砕状であり、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ等を単独及び併用して用いることができる。特に、球状溶融シリカが好適である。
充填材量が70重量%以下では、難燃性が低下するし、95重量%以上では、流動性に問題が出易い。特に85〜95重量%の範囲が好適である。
タルクにモリブデン酸亜鉛を被覆した難燃剤としては、SHERWIN−WILLAMS社のKEMGARD911等が容易に入手可能である。
以上のような原材料を用いて、成形材料を作製する一般的な方法としては、所定の配合量の原材料混合物をミキサー等によって充分混合した後、熱ロール、押出機等によって混練し、冷却、粉砕、することによって成形材料を得ることができる。
本発明で得られるエポキシ樹脂組成物を用いて、電子部品を封止する方法としては、低圧トランスファ成形法が最も一般的であるが、インジェクション成形、圧縮成形、注型等の方法によっても可能である。
上記した手段を用いて製造したエポキシ樹脂組成物は、臭素系難燃剤、アンチモン化合物を含有しないため環境に優しく、且つ成形性、信頼性に優れており、トランジスタ、IC、LSI等の封止に好適に用いることができる。
実施例1〜3、比較例1〜3
まず、表1に示す各種の素材を用い、実施例1〜3及び比較例1〜3は各素材を予備混合(ドライブレンド)した後、二軸ロール(ロール表面温度約80℃)で10分間混練し、冷却粉砕して製造した。
スパイラルフローは、EMMI1−66により測定した。
熱時硬度はショア硬度計にて測定した。
また、この封止材を用いて、半導体素子をトランスファー成形機で同様の条件で成形しポストキュア(175℃/5h)後、耐湿性と半田耐熱性を評価した。
耐湿性に用いた半導体装置は、SOP−28ピンであり、85℃/85RH%72時間吸湿+215℃/90秒(VPS)の前処理後、PCT(121℃/2気圧)に放置してChip上配線の断面の有無を評価した。
半田耐熱性に用いた半導体装置は、QFP80ピンの樹脂封止型半導体装置(外形寸法20×14×2.0mm)であり、リードフレームは42アロイ材(加工なし)で8×10mmのチップサイズを有するものである。
このようにして得られた樹脂封止型半導体装置について、半田耐熱性を以下に示す方法で測定した。
125℃/24hベーキング後、85℃/85%RHで所定の時間吸湿した後、240℃/10secの処理を行った時の樹脂封止型半導体装置のクラック発生率を求めた。
上記の試験結果をまとめて表3に示す。
Claims (5)
- (A)ビフェニル型エポキシ樹脂、(B)フェノール硬化剤、(C)硬化促進剤、(D)無機充填材、及び(E)無機系物質の核にモリブデン酸亜鉛を被覆したものを含有し、(D)無機充填材は、70〜95wt%配合されることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 無機系物質がタルク、酸化マグネシウム、酸化珪素等である請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 更に(F)イオントラッパーを含む請求項1または請求項2記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- (F)イオントラッパーがハイドロタルサイトまたはアンチモン−ビスマスである請求項3記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止してなることを特徴とする半導体装置。
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