JP4581232B2

JP4581232B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

Info

Publication number: JP4581232B2
Application number: JP2000359931A
Authority: JP
Inventors: 伸一前佛
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2020-11-27
Also published as: JP2002161194A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型表面の自己クリーニング性を有するエポキシ樹脂組成物及びこれを用いた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場動向において、半導体素子の高集積化が年々進み、又半導体装置の表面実装化が促進されるなかで、半導体封止用エポキシ樹脂組成物への要求は、益々厳しいものとなってきている。この要求に対応すべく様々な樹脂や添加剤が用いられている半導体封止用エポキシ樹脂組成物は連続成形時に金型汚れが発生し、金型取られ、未充填等の成形不具合が起こりやすくなってきている。そのため定期的に金型表面をクリーニングすることが通常となっている。
【０００３】
このために用いられる半導体封止用金型クリーニング材は、アミノ系樹脂のような成形収縮率の大きい樹脂に、結晶破砕シリカ、ガラス繊維等の硬度の高い充填材を配合し、金型表面の汚れを削り落とすことが主流であった。従来のクリーニング材では充填材の硬度が高いと、金型表面の汚れのクリーニング効果は高いものの、多量に用いると金型表面が摩耗するという問題がある。又充填材の硬度を低くすると十分なクリーニング効果が得られず、多量にクリーニング材を使用する必要があり、生産効率が低下するという問題があった。充填材の硬度は高いが金型表面を摩耗させにくい球状シリカを用いて防止するという方法も考えられたが、球状のため金型表面の汚れのクリーニング効果が少なく十分に満足出来るものではなかった。
従って半導体封止用金型クリーニング材を用いる必要がなく、多量に用いても金型表面を摩耗することがなく、自己クリーニング性を有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物が望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、半導体素子の封止用として用いられると共に、多量に用いても金型表面を摩耗することがなく金型表面の自己クリーニング性に優れたエポキシ樹脂組成物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、
（１）（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）含水非晶質二酸化珪素を主成分とする充填材、及び（Ｅ）球状無機充填材からなることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、含水非晶質二酸化珪素が、珪藻土であり、珪藻土の配合量が全エポキシ樹脂組成物中に０．８〜４．０重量％である半導体封止用エポキシ樹脂組成物、
（２）第（１）項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封止してなることを特徴とする半導体装置、である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるエポキシ樹脂としては、例えば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、ビスフェノール型エポキシ樹脂、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（フェニレン及び／又はジフェニレン骨格を含む）型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。これらの内では、常温では結晶性の固体であるが、融点を越えると極めて低粘度の液状となり、無機充填材を高充填化できるビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂が好ましい。ビフェニル型エポキシ樹脂としては、例えば３，３’，５，５’−テトラメチルビフェノールジグリシジルエーテル、ビフェノールジグリシジルエーテル等が挙げられる。その他のエポキシ樹脂も極力粘度の低いものを使用することが望ましい。
【０００７】
本発明で用いられるフェノール樹脂としては、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、ナフトールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、フェニレン及び／又はジフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。無機充填材の高充填化のためには、エポキシ樹脂と同様に、低粘度のものが好ましい。
可撓性、低吸湿性のためには、フェニレン及び／又はジフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂の使用が望ましい。
【０００８】
本発明で用いられる硬化促進剤としては、前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂との架橋反応の触媒となり得るものを指し、例えば、トリブチルアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のアミン系化合物、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート塩等の有機リン系化合物、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。又これらの硬化促進剤は単独でも混合して用いてもよい。
【０００９】
本発明で用いられる含水非晶質二酸化珪素素を主成分とする充填材には、アエロジル等の合成シリカや放散虫岩、珪藻土岩等の珪質生物岩類が挙げられる。これら珪質生物岩類は生物遺骸が分解されて出来たものであり、その粒子形状は不定形で無数の棘状の突起を有している。特に珪藻土は、結晶シリカに比べ硬度が低く金型表面を摩耗させることがなく、かつ棘状の突起を有していることから結晶シリカと同等のクリーニング効果も示すという特徴がある。充填材としては、これら珪質生物岩類そのもの若しくは粉砕したものを用いることができる。特に半導体封止用組成物の用途には、海生品ではなく、より不純物が少ない湖生品を用いることが好ましい。これらの充填材の粒度は、特に限定されるものではないが、細部への充填性を維持するために最大粒径１００μｍ以下、更に好ましくは７５μｍ以下のものが望ましい。これら含水非晶質二酸化珪素を主成分とする充填材の配合量は、特に限定するものではないが、全エポキシ樹脂組成物中に０．３重量％以上、更に好ましくは１〜３重量％が望ましい。０．３重量％未満では十分なクリーニング効果を発現できず、３重量％を越えると吸水率の増大、エポキシ樹脂組成物の粘度上昇等のため充填性等の諸特性の低下が起こるおそれがある。
【００１０】
本発明で用いられる球状無機充填材としては、例えば溶融球状シリカ、球状アルミナ等が挙げられる。球状無機充填材の配合量を特に多くする場合には、溶融球状シリカを用いるのが一般的である。溶融球状シリカの配合量を多くし、かつエポキシ樹脂組成物の溶融粘度の上昇を抑えるためには、溶融球状シリカの粒度分布がより広くなるように調整することが望ましい。特に、最大粒径７５μｍ以下の溶融球状シリカ１００重量部に対して、平均粒径５μｍ以下の球状シリカを２０〜５０重量部併用することで流れ性と充填性が向上するため好ましい。
【００１１】
本発明のエポキシ樹脂組成物には、（Ａ）〜（Ｅ）成分以外にも、必要に応じてカルナバワックス、ステアリン酸、モンタン酸ワックスといった離型剤や、カップリング剤、酸化防止剤、カーボンブラック等の着色剤等の添加剤を配合してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、各成分をミキサー等を用いて混合後、加熱ニーダ、熱ロール、押し出し機等を用いて加熱混練し、続いて冷却、粉砕することで得られる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を実施例で具体的に説明する。配合割合は重量部とする。
実施例１

をミキサーを用いて混合した後、表面温度が９５℃と２５℃の２軸ロールを用いて２０回混練して得られた混練物シートを冷却後粉砕し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の特性を以下の方法で評価した。評価結果を表１に示す。
【００１３】
評価方法
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用の金型を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力７０ｋｇ／ｃｍ²、硬化時間２分で測定した。単位はｃｍ。
金型自己クリーニング性：トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ²、硬化時間４５秒で８０ｐＱＦＰ（１４×２０×２．０ｍｍ厚さ）を３００回連続で成形し金型表面の汚れ度合いを目視で確認した。金型表面と成形品表面両方が汚れたものを×、金型のみ汚れたものを△、いずれも汚れなかったものを○とした。
金型摩耗量：Ｓ４５Ｃ製の１．０ｍｍΦのオリフィスを用い、高化式フローテスターでエポキシ樹脂組成物の粘度を１０回測定し、測定前後のオリフィスの重量差を計り摩耗性とした。単位はｍｇ
充填性：エポキシ樹脂組成物をトランスファー成形機を用い、金型温度１７５℃、注入圧力７５ｋｇ／ｃｍ²、硬化時間２分で１４４ｐＱＦＰ（２０×２０×１．７ｍｍ厚さ）を１０個成形し成形品を得た。得られた１０個全てのパッケージを観察し外部に３ヶ以上ボイドがあるものを×、１〜２ヶのものを△、ないものを○とした。
【００１４】
実施例２〜５、比較例１〜４
表１、表２の配合に従い、実施例１同様の樹脂組成物を得た。
なお、実施例２〜５、比較例２〜４で用いたオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、軟化点６５℃、エポキシ当量２００である。実施例２、４、比較例２、３で用いたフェノールノボラック樹脂は、軟化点９１℃、水酸基当量１０５である。比較例１、２の結晶シリカは最大粒径は７５μｍ、平均粒径２０μｍのものを用いた。
【００１５】
【表１】

【００１６】
【表２】

【００１７】
【発明の効果】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、半導体素子の封止用として用いられると共に、多量に用いても金型表面を摩耗することがなく金型表面の自己クリーニング性に優れている。

Claims

（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）含水非晶質二酸化珪素を主成分とする充填材、及び（Ｅ）球状無機充填材からなることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、含水非晶質二酸化珪素が、珪藻土であり、珪藻土の配合量が全エポキシ樹脂組成物中に０．８〜４．０重量％である半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
請求項１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封止してなることを特徴とする半導体装置。