JPH04256345A

JPH04256345A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH04256345A
Application number: JP6087691A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Isobe; 磯部　安司
Original assignee: Toagosei Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1991-02-07
Publication date: 1992-09-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は集積度が高く或いは小型
薄型であっても優れた信頼性を有している半導体装置に
関するものであり、電子工業を始めとして各種産業で利
用されるものである。

【０００２】

【従来技術】半導体封止用成形材料に用いられるエポキ
シ樹脂について、その低応力化が種々検討されており、
それらの中では弾性率の小さい有機重合体、特にゴム質
の添加、或いは熱膨張率の低い無機質、特に溶融シリカ
粉の配合を行う方法が主体である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゴム質
、特に耐熱性の大きい、高分子量のエラストマー性重合
体を成形材料中に均一に分散することは困難であり、又
溶融シリカ粉を多量配合すると熱膨張率は低下するけれ
ども成形性が著しく低下し限界が見られる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は１分子中にエポ
キシ基を２個以上含むエポキシ樹脂（以下エポキシ樹脂
と略称する。）１００重量部に対して（１）無機質ゾル
を用いた被覆が施された有機重合体（有機重合体を内包
するカプセル体とも言いうるものであり以下カプセル体
と略称する。）１〜１００重量部及び（２）無機充填剤
１００〜８００重量部を含む成形材料により封止されて
いることを特徴とする半導体装置を提供せんとするもの
である。

【０００５】本発明で強調されるべき技術要素は次の点
である。

【０００６】○エポキシ樹脂成形材料中に樹脂成分として含まれるエポキシ樹脂は１
分子中にエポキシ基を２個以上含むならば、特に限定さ
れたものではなくクレゾールノボラック型、フェノール
ノボラック型或いはビスフェノールＡ型等の従来より、
半導体装置の封止用成形材料として用いられている各種
エポキシ樹脂を使用可能であるが、融点が室温以上であ
るものが好ましい。

【０００７】ノポラック型の場合はエポキシ当量１６０
〜２５０、軟化点５０〜１３０℃のものが好ましい。

【０００８】エポキシ樹脂の硬化剤としては酸無水物、
フェノール類、ポリアミド類を始め公知の硬化剤を用い
ることが出来るが、水酸基当量７０〜１５０のフェノー
ル或いはクレゾールノボラック樹脂が好ましい。さらに
硬化促進剤としては２，４，６−トリジメチルアミノメ
チルフェノール、２−メチルイミダゾール、２−ウンデ
シルイミダゾール、トリフェニルホスフィン、或いはト
リフェニルホスフィンテトラフェニルボレート等が挙げ
られる。

【０００９】○カプセル体本発明で使用するカプセル体は無機ゾル用いた被覆が施
された有機重合体を内包するカプセル体であり、通常の
有機重合体微粉末とは異なった構造及び性質を有するも
のである。例えば高温度下においても粘着性を示さず、
又、有機溶融中においても膨潤し難く単一の微細粒子形
態を維持することが出来る。従ってこのカプセル体は種
々のエポキシ樹脂中に於いて容易に単一の微細粒子形態
を維持していわゆる「海−島構造」をとることが出来る
為、高度の熱応力の吸収或いは緩和作用を発揮する。さ
らにこのカプセル体は無機質で被覆されている為、耐熱
性が本質的に優れている。又粒子径が０．５〜５０μの
とき内部応力の緩和機能が高められ、且つ成形材料の成
形性も良好の為、好ましい。

【００１０】以上の効果は内包される有機重合体として
特にＴｇの低い重合体、さらにはゴム状重合体を用いる
とき内部応力の緩和機能が大きい。カプセル体の使用量
はエポキシ樹脂１００重量部に対して１〜１００重量部
が必要である。１重量部を満たさないとき緩和機能が発
揮されず、他方１００重量部を越えるとき成形材料の成
形性が不良となり各々不適当である。

【００１１】○カプセル体の製造方法有機重合体を無機質ゾルを用いて無機質の被覆を施す、
即ち本発明でいうカプセル化方法としては粉床法、帯電
粉砕法或いは複合エマルジョン法等が知られており、此
等の方法より得られたカプセル体をも本発明に用いるこ
とが出来るが、次の合成法が特に工業的に優位であり、
本発明に好適に使用される。

【００１２】即ち、表面にシラノール基を結合する有機
重合体エマルジョンを合成し、これに無機質ゾルを吸着
させ、得られたエマルジョン混合物を有機高分子水溶液
中でスラリー状になし、以後脱水して微粉末状カプセル
体を得る方法である。

【００１３】このようにして皮膜が形成される無機質は
シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化鉄、酸化アンチモ
ン、酸化金属或いはジルコニア等の金属酸化物のゾルか
ら由来されるものであり、カプセル体中２〜５０重量％
含まれることが本発明にとって好ましい。

【００１４】他方内包される有機重合体は表面にシラノ
ール基を表面に有する次のような有機重合体エマルジョ
ンをコアーシェル型エマルジョン重合法から合成するこ
とが出来る。

【００１５】即ち、予めコアーとする有機重合体エマル
ジョン、例えばポリオレフィン、ポリジエン、不飽和脂
肪族エステル重合体、或いは脂肪酸ビニルの重合体、又
は此等を主成分とする共重合体を含むエマルジョンを合
成する。次に該有機エマルジョン存在下にアクリロニト
リル、メタアクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン、
或いはＮ−ビニルカプロラクタムとアクリルオキシ基、
メタアクリルオキシ基或いはビニル基を有するアルコキ
シシランを混合する単量体を共重合させ得られたコアー
シエル型エマルジョンである。尚、アクリルオキシ基、
メタアクリルオキシ基或いはビニル基を有するアルコキ
シシランの具体例としては、γ−アクリルオキシプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−メタアクリルオキシプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−メタアクリルオキシプロピ
ルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、ビニルトリメ
トキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ
ス（メトキシエトキシ）シラン或いはビニルトリクロル
シラン等を挙げることが出来る。

【００１６】○無機充填剤従来知られた種々の０．１〜１５０μの粒子径をもつ微
粉末状の無機質を用いることが出来るが、電気絶縁性を
阻害しない、溶融シリカ、珪石粉、タルク、アルミナ或
いは炭酸カルシウム等が好ましい。

【００１７】此等の使用量はエポキシ樹脂１００重量部
に対して１００〜８００重量部でなければならない。

【００１８】１００重量部を満たさないときは応力の緩
和機能が充分でなく、他方８００重量部を越えるとき成
形材料の成形時の溶融粘度が上昇し、成形性を阻害する
為各々不適当である。

【００１９】○成形材料を形成させる為の他の配合剤無
機質部分と有機質部分を結合させるカップリング剤とし
て３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のシ
ラン系カップリング剤、或いはテトラオクチルビス（ホ
スファイト）チタネート等のチタン系カップリング剤を
離型剤としてカルバナワックス、ステアリン酸及びその
金属塩、モンタン酸或いはエステルワックス等をまた、
難燃性を高める為にホスファゼン化合物、臭系化エポキ
シ樹脂或いは三酸化アンチモン等を顔料としてカーボン
ブラックを配合することが出来る。

【００２０】○成形方法エポキシ樹脂、カプセル体及び無機充填剤を含む組成物
を混合し混錬後、粉砕する。次に該組成物を用いてトラ
ンファー成形等で所要の封止部を封止することにより半
導体装置が完成する。

【００２１】○利用方法本発明の半導体装置は素子サイズの大型化及びパッケー
ジの小型化又は薄形化に応じ必要とされる超高密度集積
回路の形成に用いられる。

【００２２】

【作用】半導体装置の封止用成型材料としてエポキシ樹
脂、カプセル体、及び無機充填剤の適性な構成比をもつ
此等の組成物を使用することにより耐熱性及び耐熱衝撃
性を有しており、大きな内部応力緩和機能を付与する。

【００２３】

【実施例】以下本発明の実施例及びこれに対する比較例
を挙げてさらに本発明を詳細に説明するが、本発明は此
等の実施例に限定されるものではない。

【００２４】実施例１〜６、比較例１〜２○カプセル体
の合成以下の方法でシリカにより被覆されたスチレン−ブタジ
エンゴムを内包するカプセル体を合成した。２Ｌ４つ口
フラスコに純水３１０ｃｃ、スチレン−ブタジエンゴム
エマルジョン「トラックスーパー」（固形分４５．０重
量％、日本ラテックス化工（株）製）１２２０ｇｒ、ス
チレン９８ｇｒ、アクリロニトリル４２ｇｒ、γ−メタ
アクリロキシプロピルトリメトキシシラン８ｇｒ及び過
硫酸アンモン０．８ｇｒを仕入み窒素を空間部に流しな
がら７０℃にてプロペラ型撹拌翼で撹拌下（３５０ｒｐ
ｍ　）４時間乳化重合を行った。

【００２５】得られたエマルジョン（固形分４０．５重
量％）７２０ｇｒをシリカゾル「スノーテックスＵＰ」
（固形分２０重量％、太さ５〜２０ｍμ、長さ４０〜３
００ｍμの棒状のコロイダルシリカ、日産化学工業（株
）製）１６０ｇｒを混合して「メトローズ９０ＳＨ４０
００」（ヒドロキシプロセルメチルセルロース、高粘度
タイプ、信越化学工業（株）製）０．５重量％の水溶液
３７００ｃｃが仕込まれた１２Ｌ混合槽中に２５℃にて
プロペラ型撹拌翼で撹拌下（６００ｒｐｍ　）に２０分
かけて添加してスラリー状にした。

【００２６】得られたスラリーをロ過及び水洗を繰り返
して固形分９重量％及びＰＨ５．５にして、ディスク型
スプレー乾燥機に通して粒径１〜１０μｍのブタジエン
共重合体９０重量％を芯材とし、シリカ１０重量％を皮
膜にもつ微粉末状カプセル体２９０ｇｒを得た。

【００２７】○封止用成形材料組成物の調整エポキシ当
量１９０、軟化点８０℃のエポキシ樹脂、１００重量部
硬化剤としてフエノール当量１３０、軟化点８０℃のフ
エノールノボラック樹脂５０重量部、硬化促進剤として
２−メチルイミダゾール０．５重量部、滑剤としてステ
アリン酸０．５重量部、無機充填剤として粒径３〜１２
０μｍの球形溶融シリカ及び本例で得られたカプセル体
を表１のように配合後、ミキサーで混合し、更に８０〜
９０℃の熱ロールにて３分間溶融混合後、冷却粉砕した
。

【００２８】○集積回路部品の封止上記の組成物を用いて１８ｐｉｎ　ＤＩＰ（パッケージ
幅８．８８ｍｍ、素子占有面積率６０％）をトランファ
成形（１７５℃、３０ｋｇ／ｃｍ２　、３分間）で封止
した。これをさらに１７５℃で４時間後硬化した。

【００２９】○熱衝撃試験上記の試作した集積回路部品に対して２８０℃で２分間
及び−１９６℃で２分間維持させる１０サイクル後のク
ラック発生数を観察した結果、表１のようになった。

【００３０】

【表１】

【００３１】実施例７〜１２、比較例３〜４○カプセル
体の合成先の合成例に於いて「トマックスーパー」を使用する代
りにブチルアクリレート７０重量％、２−エトキシエチ
ルアクリレート２９．８重量％及びアリルメタアクリレ
ート０．２重量％よりなるアクリルゴムのエマルジョン
（固形分４５．０重量％）１２２０ｇｒを使用し、さら
に「スノーテックスＵＰ」の代りに酸化アンチモンゾル
（Ａ−１５１０Ｎ、固形分１．３重量％、中性水中分散
体、日産化学工業（株）製）２４６ｇｒを使用して、他
の条件は同様にして合成した結果、粒径２〜１５μｍの
アクリル共重合体９０重量％を芯材とし、酸化アンチモ
ン１０重量％を皮膜にもつ微粉末３００ｇｒを得た。

【００３２】○封止用成形材料組成物の調整先の組成物
の調整に於いて（球形溶融シリカの代りに粒径０．５〜
８０μｍの角形溶融シリカを使用し、又カプセル体とし
て本例で得たものを用い他は同様に表２のように配合後
、以下先の例と同様に評価を行った結果、表２のように
なった。

【００３３】

【表２】

【００３４】

【発明の効果】実施例及び比較例にて説明した如く、本
発明の半導体装置はそれに使用された封止用の成形材料
が内部応力緩和機能を著しく発揮する為、耐熱衝撃性が
優れており、集積度が高く或いは小型薄型であっても優
れた信頼性を有しており、本発明は工業的に有益である
ことが判る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　１分子中にエポキシ基を２個以上含む
エポキシ樹脂１００重量部に対して無機質ゾルを用いた
被覆が施された有機重合体１〜１００重量部、無機充填
剤１００〜８００重量部を含む成形材料により封止され
ていることを特徴とする半導体装置。