JP4773151B2 - 封止用樹脂組成物および電子部品封止装置 - Google Patents
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Description
封止用樹脂組成物としては、難燃性に優れ、かつ流動性、電気特性にも優れており、しかも低コストであるという特性を有するものが好ましい。近年、環境負荷に対する関心が非常に高まってきており、それに伴って、封止用樹脂組成物に対する要求もますます厳しくなっている。具体的には、ハロゲンおよびアンチモン含有化合物を使用しないことが必須条件になってきており、リン含有難燃剤も使用しないことが望ましいとされている。そこで、これらの難燃剤を含まない封止用樹脂組成物について検討がなされ、さまざまな封止用樹脂組成物が提案されている。
また、表面実装法により、基板に半導体素子パッケージを半田付けする際には、基板上のクリーム半田を赤外線(IR)やフルオロカーボン蒸気で加熱し、この部分にパッケージのリードを接続する方法が採られている。このときパッケージ全体は、リフロー温度である215〜260℃の高温に加熱されることになる。これに用いられる半田も鉛フリー半田が主流になってきているために、リフロー温度も従来よりも高温化し、封止用樹脂組成物への耐リフロー性の要求が厳しくなっている。
また、近年、銅配線を施した、Low−K膜を被覆されたチップを用いた半導体装置が注目されている。この半導体装置においては、チップと封止用樹脂組成物に掛かる応力やTCT(温度サイクル試験)の際の応力が大きくなるため、そのパッケージの製造に用いる封止用樹脂組成物は、チップとの応力が小さいことが要求されている。さらに、ファインピッチ化に伴い、封止用樹脂組成物には、さらなる高流動性も要求されている。
本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
で表されるノボラック型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも一種であり、(B)成分のフェノール系樹脂が、下記一般式(4)〜(6)
で表されるフェノール系樹脂から選ばれる少なくとも一種であり、
(D)成分のイミダゾール系触媒が、下記式(7)および(8)
4.上記1〜3のいずれかに記載の封止用樹脂組成物の硬化物により素子が封止されてなること特徴とする電子部品封止装置。
(A)成分のエポキシ樹脂には、上記一般式(1)〜(3)で表されるエポキシ樹脂と共に、本発明の樹脂組成物の難燃性を損なわない範囲で、他のエポキシ樹脂が含まれていてもよい。他のエポキシ樹脂としては、その分子中にエポキシ基を2個以上有する化合物である限り、分子構造、分子量など特に制限はなく、一般に電子部品封止用材料に使用されるものが広く包含される。上記他のエポキシ樹脂としては、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、多官能型エポキシ樹脂、他の各種ノボラック型エポキシ樹脂、脂環系型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明で用いる(B)成分のフェノール系樹脂としては、下記一般式(4)〜(6)
本発明においては、上記一般式(4)〜(6)で表されるフェノール系樹脂と共に、本発明の樹脂組成物の難燃性を損なわない範囲で、他のフェノール系樹脂が含まれていてもよい。他のフェノール系樹脂としては、各種ノボラック型フェノール樹脂、多官能型フェノール樹脂、脂環系型フェノール樹脂などが挙げられる。これらのフェノール系樹脂は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
(B)成分のフェノール系樹脂中、上記一般式(4)〜(6)で表されるフェノール系樹脂の含有量は50質量%以上が好ましく、より好ましくは70質量%以上である。このフェノール系樹脂の含有量が50質量%以上であると、本発明の封止用樹脂組成物の難燃性が充分なものとなる。
本発明の封止用樹脂組成物は、上記一般式(1)〜(3)で表されるエポキシ樹脂の少なくとも一種、および上記一般式(4)〜(6)で表されるフェノール系樹脂の少なくとも一種を含むことにより、後述する(C)成分の無機質充填剤の含有率を低くしても、ガラス転移温度が高い樹脂組成物を得ることができる。本発明の封止用樹脂組成物は、高いガラス転移温度を有することにより、難燃剤を配合することなくUL94におけるV−0を達成することができ、また、無機質充填剤の含有率を低くすることにより、樹脂組成物の弾性率を低減することができる。このため、加熱処理やTCTでのチップ−封止樹脂間の応力を緩和することができ、高流動性を得ることが容易である。また、吸湿を抑制することができるため、耐リフロー性が向上するという利点がある。
この(C)成分の無機質充填剤の配合量は、本発明の封止用樹脂組成物中、85〜93質量%程度であり、好ましくは85〜91質量%である。(C)成分の配合量が85質量%以上であると、良好な難燃性を確保することができ、85〜93質量%の範囲内であると、強度、成形作業性、電気特性が良好となる。
(C)成分の無機質充填剤の粒径については、平均粒径が25μm以下で最大粒径が75μm以下であることが好ましい。平均粒径の下限は5μm程度である。平均粒径が25μm以下であると、流動性が良好な封止用樹脂組成物が得られる。
封止用樹脂組成物の成形収縮率を調整するため、あるいは封止用樹脂組成物の保存安定性を確保するためには、(D)成分として、上記式(7)および(8)で表されるイミダゾール系触媒が用いられるが、他の触媒を併用することができる。他の触媒としては、ウレア系触媒およびDBU系触媒などが挙げられる。
このマスターバッチの製造法としては、(B)成分のフェノール系樹脂をその軟化点以上に加熱して液状とし、ここに(D)成分の触媒や他の触媒を混合するか、あるいは(B)成分のフェノール系樹脂と(D)成分の触媒や他の触媒とを粉末状態のまま混合した後、加熱し、さらに混合または混練するという方法が挙げられる。この混合または混練によりイミダゾール系触媒がフェノール系樹脂に分散したマスターバッチを得ることができる。
本発明の封止用樹脂組成物を調製する場合の一般的な方法は、上記(A)〜(D)成分、および必要に応じて用いるその他の成分を配合し、ミキサー等によって充分に均一に混合し、さらに熱ロールまたはニーダ等により加熱溶融混合処理を行い、次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕するという方法である。このようにして得られた封止用樹脂組成物は、半導体装置をはじめとする電子部品あるいは電気部品の封止、被覆、絶縁等に適用すれば、優れた成形性と信頼性などの特性を付与することができる。
実施例1〜8、参考例1〜3、および比較例1〜11
第1表に示す各成分を第1表に示す割合で配合されてなる樹脂組成物を、以下のようにして調製した(表中の配合量は質量部を示す。)。すなわち、初めにフェノール系樹脂と触媒とを混合し、80℃程度に加熱し、ミキサー中で混練して、フェノール系樹脂中に触媒が分散したマスターバッチを得た。次いで他の成分と配合混合して70〜110℃の加熱ロールで混練し、冷却した後に粉砕することにより、封止用樹脂組成物を得た(実施例1〜8、参考例1〜3)。また、上記マスターバッチを調製することなく、各成分を配合して70〜110℃の加熱ロールで混練し、冷却した後に粉砕することにより、封止用樹脂組成物を得た(比較例1〜11)。なお、第1表に示した各成分としては、それぞれ以下に示すものを用いた。また、第1表において、「離型剤と着色剤」の配合量は、これらの合計の配合量を示す。
エポキシ樹脂B:上記一般式(2)で表されるエポキシ樹脂(大日本インキ化学株式会社製、商品名 EXA−4700、エポキシ当量161)
エポキシ樹脂C:上記一般式(3)で表されるエポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、商品名 NC−7300、エポキシ当量214)
エポキシ樹脂D:多官能型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、商品名 NC−6000、エポキシ当量210)
フェノール系樹脂A:一般式(4)で表されるフェノール系樹脂(明和化成株式会社製、商品名 MEH−7800、水酸基当量175)
フェノール系樹脂B:一般式(5)で表されるフェノール系樹脂(新日鐵株式会社製、商品名 SN−395、水酸基当量107)
フェノール系樹脂C:一般式(6)で表されるフェノール系樹脂(新日鐵株式会社製、商品名 SN−485、水酸基当量222)
フェノール系樹脂D:ノボラック型フェノール樹脂(明和化成株式会社製、商品名 TEH−1000、水酸基当量104)
球状シリカ:電気化学工業株式会社製、平均粒径20μm、比表面積4800cm2/g
触媒A:上記一般式(7)で表されるイミダゾール系触媒(四国化成株式会社製、商品名 C17Z−T)
触媒B:上記一般式(8)で表されるイミダゾール系触媒(四国化成株式会社製、商品名 2P4MHZ)
触媒C:TPP(5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine)
離型剤:カルナバワックス(カルナバ1号)
着色剤:カーボンブラック(三菱化学株式会社製、商品名 MA−600)
(1)耐燃性
エポキシ樹脂組成物を、トランスファー成形機を用いて成形温度175℃、圧力7.0MPaで2分間成形し、その後、175℃で8時間ポストキュアを行うことにより、127mm×12.7mm×0.8mmの試験片を得た。この試験片を用い、UL−94に準じた方法により評価を行った。
(2)粘度
高化式フローテスター(株式会社島津製作所製)を用いて測定した。すなわち、樹脂組成物の製造直後の粘度Iと、25℃の環境に72時間放置した後の粘度IIを25℃において測定し、粘度の変化率[(粘度II−粘度I)/粘度I]×100(%)を求めた。
(3)ワイヤーの流れ
長さ2.5mm、径25μm、Bond Pad Pitch80μmを配した35mm□P−BGAを作製し、その変形を軟X線にて測定した。
(4)成形収縮率
上記(1)と同様の条件でエポキシ樹脂組成物を成形したときの収縮率を求めた。
(5)吸水率
上記(1)と同様の試験片を24時間、プレッシャークッカー装置にて、121℃、0.2MPaで処理し、吸水率を求めた。
(6)温度サイクル試験
銅配線チップをエポキシ樹脂組成物で封止し、パッケージ作製した。このパッケージについて、温度が65℃の条件で10分間、125℃の条件で10分間を1サイクルとする温度サイクル試験を行い、パッケージが破壊するまでのサイクル数を求めた。
Claims (4)
- (A)エポキシ樹脂、(B)フェノール系樹脂、(C)無機質充填剤および(D)イミダゾール系触媒を含有し、
(A)成分のエポキシ樹脂が、下記一般式(1)〜(3)
で表されるノボラック型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも一種であり、(B)成分のフェノール系樹脂が、下記一般式(4)〜(6)
で表されるフェノール系樹脂から選ばれる少なくとも一種であり、
(D)成分のイミダゾール系触媒が、下記式(7)および(8)
予め(D)成分のイミダゾール系触媒を(B)成分のフェノール系樹脂に分散させてマスターバッチとし、該マスターバッチを他の成分と混合して製造されてなる封止用樹脂組成物。 - (C)成分の無機質充填剤の配合量が、樹脂組成物基準で85〜93質量%である請求項1に記載の封止用樹脂組成物。
- 成形収縮率が0.25%以下である請求項1または2に記載の封止用樹脂組成物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の封止用樹脂組成物の硬化物により素子が封止されてなること特徴とする電子部品封止装置。
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