JP4710195B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リード加工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、トラジスタ、集積回路等の半導体素子は、主にエポキシ樹脂組成物を用いて低圧トランスファー成形法により封止され半導体装置とされている。成形する際、半導体素子を搭載したリードフレームを下金型に載置した状態で上下の金型を密閉してしまうと、金型内の空気の逃げ場がなくなり、エポキシ樹脂組成物を注入しても金型のコーナーに溜まった空気の容積分だけエポキシ樹脂組成物が充填されなくなる。このような現象を防ぐために、通常成形金型のコーナー部には空気の逃げ道となるエアベントが設けられており、エポキシ樹脂組成物がエアベント部に流出したものをバリと呼んでいる。
【０００３】
最近半導体装置の多ピン化、薄型化に伴い、エポキシ樹脂組成物が狭い流路へ充填され易くなるように低溶融粘度化されてきており、エアベントからのバリ発生量も増える傾向にある。更に半導体装置への耐半田クラック性の要求レベルが高くなってきていることから、エボキシ樹脂組成物の硬化物の強度や金属への密着性は様々な手法によって向上してきている。このためリードフレームへのバリの密着性も高くなってきており、従来と同じバリ取り工程で処理した場合バリの除去が不十分であったり、打ち抜き金型の摩耗を速め或いはカッターの刃に付着したバリが打ち抜く際の寸法精度を低下させてしまうという問題が発生している。
このようにして得られた半導体装置は寸法や形状が規格を外れることがしばしばあり、歩留まり低下の一つの原因となっている。バリ取り工程で発生した不良品は、既にエポキシ樹脂組成物の硬化物で封止されているため再生が困難であり、使用した全ての構成部材が廃棄対象となってしまうためコストの損失が大きいばかりでなく、半導体装置が個片になっているために検査工数が莫大であり、バリに起因するリード加工性に優れたエポキシ樹脂組成物が強く望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、バリの発生が少なく、耐半田クラック性に優れた特性を有し、かつ半導体装置の生産工程の一部であるリード加工性に優れる半導体封止用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、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）球状溶融シリカ、及び（Ｄ）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って、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記（Ｃ）球状溶融シリカが、レーザー回折式粒度分布測定機で測定した粒径１μｍ以下を１０重量％以上、粒径１μｍを越え５μｍ以下を１０重量％以上、粒径５μｍを越え１０μｍ以下を１０重量％以上、粒径１０μｍを越え２０μｍ以下を１５重量％以上、粒径２０μｍを越え４０μｍ以下を２０重量％以上含むものであり、全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に８０〜９３重量％含まれるものであ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る。
【０００６】
本発明に用いるエポキシ樹脂は、分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば特に限定するものではない。エポキシ樹脂としては、例えばクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、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等が挙げられ、これらは単独でも併用しても構わない。エポキシ樹脂の硬化性の点からエポキシ当量としては１００〜５００ｇ／ｅｑが好ましい。
本発明に用いるフェノール樹脂は、分子中にフェノール性水酸基を有するものであれば特に限定するものではない。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、フェノールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン型樹脂等が挙げられ、これらは単独でも併用しても構わない。フェノール樹脂の硬化性の点から水酸基当量としては１００〜２５０ｇ／ｅｑが好ましい。
【０００７】
本発明に用いる球状溶融シリカは、粒径１μｍ以下を１０重量％以上、粒径１μｍを越え５μｍを１０重量％以上、粒径５μｍを越え１０μｍ以下を１０重量％以上、粒径１０μｍを越え２０μｍ以下を１５重量％以上、粒径２０μｍを越え４０μｍ以下を２０重量％以上含むものであり、この範囲を満足するものが本発明の効果を充分に得るためのポイントである。各々の粒径はレーザー回折式粒度分布測定機（シーラス社・製、モデル７１５）で測定することができる。
バリの発生を抑えるためには、エポキシ樹脂組成物が流動する部分の金型の隙間をエポキシ樹脂組成物で塞ぐ必要がある。この作用をするのが球状溶融シリカである。隙間を塞ぎ止めるためには、その隙間より大きい粒径の粒子が必要であるが、大きい粒径の粒子のみでは粒子と粒子の隙間から小さい粒径の粒子が流出してしまうので、隙間よりやや大きめの粒径の粒子で塞ぎ止め、更にその隙間を適度な大きさの粒径の粒子で塞がなくてはならない。破砕シリカを用いた場合、その形状が角張っておるために、大きい粒径の粒子しか存在しない場合でも破砕シリカの突出した部分が隙間に入り込み、粒子同士の隙間から他の粒子が流出することがないので、特に粒径を調整しなくてもバリの発生は少ない。しかし球状溶融シリカを用いた場合、粒径がどの方向から見てもほぼ同じであるため金型の合わせ面や球状溶融シリカ同士の隙間に応じた大きさの粒径の粒子が適量配合されていないとバリの発生を抑えることができない。
【０００８】
成形金型の隙間は、エアベントのように数１０μｍの厚みのものからリードフレームとの隙間のように数μｍ以下しかないようなものまで多岐に渡るため、上記の粒径構成の球状溶融シリカの条件を一つでも満足させないと、特定の厚みの隙間から発生するバリを抑えることができないので好ましくない。また、本発明に用いる粒径構成の球状溶融シリカの特性を損なわない範囲で他の球状シリカ、或いは破砕シリカ等を用いてもよい。
球状溶融シリカの配合量は、全エポキシ樹脂組成物中８０〜９３重量％が好ましく、８０重量％未満だとエポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水量が増え、強度が低下するため耐半田クラック性が不十分で、９３重量％を越えると流動性が損なわれるために成形性に不具合を生じるため好ましくない。
【０００９】
本発明に用いる硬化促進剤は、エポキシ基と水酸基の反応を促進す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利用することができ、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、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等があり、これらは単独でも併用してもよい。
【００１０】
本発明は、（Ａ）〜（Ｄ）成分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じてカップリング剤、難燃剤、離型剤、低応力添加剤等の添加剤を適宜配合してもよい。
又本発明のエポキシ樹脂組成物は、各成分の所定の配合量をミキサー等で均一に混合した後、加熱ロール又はニーダー、押出機等で溶融混練し、冷却後粉砕して製造することができる。
【００１１】
以下、本発明を実施例にて具体的に説明する。
実施例１
ビフェニル型エポキシ樹脂（ＹＸ−４０００Ｈ、ジャパンエポキシレジン（株
）・製、融点１０５℃） ９．５重量部
フェノールノボラック樹脂（軟化点６５℃、水酸基当量１０４）５．９重量部
球状溶融シリカ（粒径は表１の通り） ８２重量部
トリフェニルホスフィン ０．２重量部
三酸化アンチモン ２重量部
カルナバワックス ０．２重量部
カーボンブラック ０．２重量部
をミキサーにて常温混合し、８０〜１００℃の加熱ロールで溶融混練し冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。
【００１２】
評価方法
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じた金型を用い、エポキシ樹脂組成物を低圧トランスファー成形機にて１７５℃、射出圧６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒の条件で成形し、スパイラルフローを測定。スパイラルフロー判定基準７０ｃｍ未満を不合格、７０ｃｍ以上を合格とした。
バリ：タブレット化したエポキシ樹脂組成物を用い、８０ｐＱＦＰ（２．７ｍｍ厚）を低圧トランスファー成形機にて、１７５℃、射出圧６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒の条件で成形し、バリ評価用サンプルとした。得られたサンプルのエアベント、ゲート近傍、タイバー上面のバリを観察した。エアベントバリは２．０ｍｍ以下を合格、ゲート近傍とタイバー上面のバリは１．０ｍｍ以下を合格とした。
耐半田クラック性：バリ用に成形した８０ｐＱＦＰを１７５℃で４時間ポストキュアした後、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽に１６８時間放置し、ＩＲリフロー処理して耐半田クラック性を調べた。処理後にクラック、剥離の発生がないものを合格（○）、発生のあったものを（×）とした（ｎ＝１６）。
評価結果を表１に示す。
【００１３】
実施例２〜６、比較例１〜５
実施例１と同様にして、エポキシ樹脂組成物を製造し、同様にして評価した。評価結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【発明の効果】
本発明に従うと、従来技術では得られなかったバリの発生の少ない半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができる。従って電子部品の封止用に用いた場合、バリ取り工程、リード加工工程での不具合が減少し、歩留まりの向上、検査工数の短縮等に大きく寄与する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、リード加工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、トラジスタ、集積回路等の半導体素子は、主にエポキシ樹脂組成物を用いて低圧トランスファー成形法により封止され半導体装置とされている。成形する際、半導体素子を搭載したリードフレームを下金型に載置した状態で上下の金型を密閉してしまうと、金型内の空気の逃げ場がなくなり、エポキシ樹脂組成物を注入しても金型のコーナーに溜まった空気の容積分だけエポキシ樹脂組成物が充填されなくなる。このような現象を防ぐために、通常成形金型のコーナー部には空気の逃げ道となるエアベントが設けられており、エポキシ樹脂組成物がエアベント部に流出したものをバリと呼んでいる。
【０００３】
最近半導体装置の多ピン化、薄型化に伴い、エポキシ樹脂組成物が狭い流路へ充填され易くなるように低溶融粘度化されてきており、エアベントからのバリ発生量も増える傾向にある。更に半導体装置への耐半田クラック性の要求レベルが高くなってきていることから、エボキシ樹脂組成物の硬化物の強度や金属への密着性は様々な手法によって向上してきている。このためリードフレームへのバリの密着性も高くなってきており、従来と同じバリ取り工程で処理した場合バリの除去が不十分であったり、打ち抜き金型の摩耗を速め或いはカッターの刃に付着したバリが打ち抜く際の寸法精度を低下させてしまうという問題が発生している。
このようにして得られた半導体装置は寸法や形状が規格を外れることがしばしばあり、歩留まり低下の一つの原因となっている。バリ取り工程で発生した不良品は、既にエポキシ樹脂組成物の硬化物で封止されているため再生が困難であり、使用した全ての構成部材が廃棄対象となってしまうためコストの損失が大きいばかりでなく、半導体装置が個片になっているために検査工数が莫大であり、バリに起因するリード加工性に優れたエポキシ樹脂組成物が強く望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、バリの発生が少なく、耐半田クラック性に優れた特性を有し、かつ半導体装置の生産工程の一部であるリード加工性に優れる半導体封止用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、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）球状溶融シリカ、及び（Ｄ）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って、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記（Ｃ）球状溶融シリカが、レーザー回折式粒度分布測定機で測定した粒径１μｍ以下を１０重量％以上、粒径１μｍを越え５μｍ以下を１０重量％以上、粒径５μｍを越え１０μｍ以下を１０重量％以上、粒径１０μｍを越え２０μｍ以下を１５重量％以上、粒径２０μｍを越え４０μｍ以下を２０重量％以上含むものであり、全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に８０〜９３重量％含まれるものであ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る。
【０００６】
本発明に用いるエポキシ樹脂は、分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば特に限定するものではない。エポキシ樹脂としては、例えばクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、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等が挙げられ、これらは単独でも併用しても構わない。エポキシ樹脂の硬化性の点からエポキシ当量としては１００〜５００ｇ／ｅｑが好ましい。
本発明に用いるフェノール樹脂は、分子中にフェノール性水酸基を有するものであれば特に限定するものではない。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、フェノールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン型樹脂等が挙げられ、これらは単独でも併用しても構わない。フェノール樹脂の硬化性の点から水酸基当量としては１００〜２５０ｇ／ｅｑが好ましい。
【０００７】
本発明に用いる球状溶融シリカは、粒径１μｍ以下を１０重量％以上、粒径１μｍを越え５μｍを１０重量％以上、粒径５μｍを越え１０μｍ以下を１０重量％以上、粒径１０μｍを越え２０μｍ以下を１５重量％以上、粒径２０μｍを越え４０μｍ以下を２０重量％以上含むものであり、この範囲を満足するものが本発明の効果を充分に得るためのポイントである。各々の粒径はレーザー回折式粒度分布測定機（シーラス社・製、モデル７１５）で測定することができる。
バリの発生を抑えるためには、エポキシ樹脂組成物が流動する部分の金型の隙間をエポキシ樹脂組成物で塞ぐ必要がある。この作用をするのが球状溶融シリカである。隙間を塞ぎ止めるためには、その隙間より大きい粒径の粒子が必要であるが、大きい粒径の粒子のみでは粒子と粒子の隙間から小さい粒径の粒子が流出してしまうので、隙間よりやや大きめの粒径の粒子で塞ぎ止め、更にその隙間を適度な大きさの粒径の粒子で塞がなくてはならない。破砕シリカを用いた場合、その形状が角張っておるために、大きい粒径の粒子しか存在しない場合でも破砕シリカの突出した部分が隙間に入り込み、粒子同士の隙間から他の粒子が流出することがないので、特に粒径を調整しなくてもバリの発生は少ない。しかし球状溶融シリカを用いた場合、粒径がどの方向から見てもほぼ同じであるため金型の合わせ面や球状溶融シリカ同士の隙間に応じた大きさの粒径の粒子が適量配合されていないとバリの発生を抑えることができない。
【０００８】
成形金型の隙間は、エアベントのように数１０μｍの厚みのものからリードフレームとの隙間のように数μｍ以下しかないようなものまで多岐に渡るため、上記の粒径構成の球状溶融シリカの条件を一つでも満足させないと、特定の厚みの隙間から発生するバリを抑えることができないので好ましくない。また、本発明に用いる粒径構成の球状溶融シリカの特性を損なわない範囲で他の球状シリカ、或いは破砕シリカ等を用いてもよい。
球状溶融シリカの配合量は、全エポキシ樹脂組成物中８０〜９３重量％が好ましく、８０重量％未満だとエポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水量が増え、強度が低下するため耐半田クラック性が不十分で、９３重量％を越えると流動性が損なわれるために成形性に不具合を生じるため好ましくない。
【０００９】
本発明に用いる硬化促進剤は、エポキシ基と水酸基の反応を促進す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利用することができ、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、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等があり、これらは単独でも併用してもよい。
【００１０】
本発明は、（Ａ）〜（Ｄ）成分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じてカップリング剤、難燃剤、離型剤、低応力添加剤等の添加剤を適宜配合してもよい。
又本発明のエポキシ樹脂組成物は、各成分の所定の配合量をミキサー等で均一に混合した後、加熱ロール又はニーダー、押出機等で溶融混練し、冷却後粉砕して製造することができる。
【００１１】
以下、本発明を実施例にて具体的に説明する。
実施例１
ビフェニル型エポキシ樹脂（ＹＸ−４０００Ｈ、ジャパンエポキシレジン（株
）・製、融点１０５℃） ９．５重量部
フェノールノボラック樹脂（軟化点６５℃、水酸基当量１０４）５．９重量部
球状溶融シリカ（粒径は表１の通り） ８２重量部
トリフェニルホスフィン ０．２重量部
三酸化アンチモン ２重量部
カルナバワックス ０．２重量部
カーボンブラック ０．２重量部
をミキサーにて常温混合し、８０〜１００℃の加熱ロールで溶融混練し冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。
【００１２】
評価方法
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じた金型を用い、エポキシ樹脂組成物を低圧トランスファー成形機にて１７５℃、射出圧６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒の条件で成形し、スパイラルフローを測定。スパイラルフロー判定基準７０ｃｍ未満を不合格、７０ｃｍ以上を合格とした。
バリ：タブレット化したエポキシ樹脂組成物を用い、８０ｐＱＦＰ（２．７ｍｍ厚）を低圧トランスファー成形機にて、１７５℃、射出圧６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒の条件で成形し、バリ評価用サンプルとした。得られたサンプルのエアベント、ゲート近傍、タイバー上面のバリを観察した。エアベントバリは２．０ｍｍ以下を合格、ゲート近傍とタイバー上面のバリは１．０ｍｍ以下を合格とした。
耐半田クラック性：バリ用に成形した８０ｐＱＦＰを１７５℃で４時間ポストキュアした後、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽に１６８時間放置し、ＩＲリフロー処理して耐半田クラック性を調べた。処理後にクラック、剥離の発生がないものを合格（○）、発生のあったものを（×）とした（ｎ＝１６）。
評価結果を表１に示す。
【００１３】
実施例２〜６、比較例１〜５
実施例１と同様にして、エポキシ樹脂組成物を製造し、同様にして評価した。評価結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【発明の効果】
本発明に従うと、従来技術では得られなかったバリの発生の少ない半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができる。従って電子部品の封止用に用いた場合、バリ取り工程、リード加工工程での不具合が減少し、歩留まりの向上、検査工数の短縮等に大きく寄与する。
Claims (1)
- （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）球状溶融シリカ、及び（Ｄ）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って、前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、前記（Ｃ）球状溶融シリカが、レーザー回折式粒度分布測定機で測定した粒径１μｍ以下を１０重量％以上、粒径１μｍを越え５μｍ以下を１０重量％以上、粒径５μｍを越え１０μｍ以下を１０重量％以上、粒径１０μｍを越え２０μｍ以下を１５重量％以上、粒径２０μｍを越え４０μｍ以下を２０重量％以上含むものであり、全半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に８０〜９３重量％含まれるものであることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001238565A JP4710195B2 (ja) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | エポキシ樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001238565A JP4710195B2 (ja) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | エポキシ樹脂組成物 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003048957A JP2003048957A (ja) | 2003-02-21 |
| JP4710195B2 true JP4710195B2 (ja) | 2011-06-29 |
Family
ID=19069453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001238565A Expired - Lifetime JP4710195B2 (ja) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | エポキシ樹脂組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4710195B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2009114325A (ja) * | 2007-11-06 | 2009-05-28 | Kyocera Chemical Corp | 封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02145416A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-04 | Nippon Chem Ind Co Ltd | 溶融球状シリカ及びこれを用いた封止用樹脂組成物 |
| JPH02261856A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-24 | Toshiba Corp | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止形半導体装置 |
| JPH08208882A (ja) * | 1995-12-04 | 1996-08-13 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 半導体樹脂封止用充填材 |
| JPH09176457A (ja) * | 1996-10-04 | 1997-07-08 | Hitachi Ltd | 熱硬化性樹脂成形材料 |
| JPH10130469A (ja) * | 1996-10-28 | 1998-05-19 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物 |
| JP2001151988A (ja) * | 1999-11-26 | 2001-06-05 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2505485B2 (ja) * | 1987-09-01 | 1996-06-12 | 電気化学工業株式会社 | 半導体樹脂封止用添加剤 |
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2001
- 2001-08-07 JP JP2001238565A patent/JP4710195B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02145416A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-04 | Nippon Chem Ind Co Ltd | 溶融球状シリカ及びこれを用いた封止用樹脂組成物 |
| JPH02261856A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-24 | Toshiba Corp | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止形半導体装置 |
| JPH08208882A (ja) * | 1995-12-04 | 1996-08-13 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 半導体樹脂封止用充填材 |
| JPH09176457A (ja) * | 1996-10-04 | 1997-07-08 | Hitachi Ltd | 熱硬化性樹脂成形材料 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003048957A (ja) | 2003-02-21 |
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