JPH1135798A

JPH1135798A - 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

Info

Publication number: JPH1135798A
Application number: JP19528797A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Fujii; 昌信藤井; Jiyunichi Chihama; 淳一千濱; Takahiro Horie; 隆宏堀江
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 1999-02-09
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JP4312275B2

Abstract

(57)【要約】【課題】臭素系難燃剤、アンチモン化合物の含有量が極
微量であるか、あるいは全く含有しない、成形性、信頼
性、難燃性に優れた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を提供すること。【解決手段】（Ａ）１５０℃におけるＩＣＩ粘度が１ｐ
ｏｉｓｅ以下であるエポキシ樹脂、（Ｂ）水酸基当量が
１４０以上である硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、および
（Ｄ）無機充填材を必須成分とし、充填材量が８７〜９
５ｗｔ％であって、且つ臭素及びアンチモン化合物の含
有量がそれぞれ組成物全体に対して、０．０１ｗｔ％以
下とした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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、難燃性、成形性、
信頼性に優れた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に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の封止は、生産性、コスト等
の面から樹脂封止が主流となっている。この封止用樹脂
は、電気的特性、コスト、作業性等に優れるエポキシ樹
脂組成物が主に用いられている。しかし、エポキシ樹脂
は、難燃性が不充分なので通常臭素化エポキシ樹脂を添
加して難燃性を向上させている。また、臭素系難燃剤と
相乗効果のあるアンチモン化合物（三酸化アンチモン、
五酸化アンチモン等）を併用している。近年環境保護の
観点から、燃焼時にダイオキシンの生成が疑われる臭素
系難燃剤、及び発癌性の可能性が指摘されているアンチ
モン化合物に対する使用規制の要求が強まりつつある。

【０００３】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。また、Ｂｒ化合物、アンチモ
ン化合物の割合を、それぞれ全体の０〜０．３重量％と
したエポキシ樹脂組成物が提案されている（特開平７−
８２３４３号公報）。しかし、Ｂｒ化合物、アンチモン
化合物の含有量が０．０１ｗｔ％以上では、環境問題の
点から不充分であり、０．０１ｗｔ％未満の場合には特
に硬化剤の当量が、少なくとも１４０以上なければ必要
とする難燃性が得られない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、臭素系難燃
剤、アンチモン化合物の含有量が極微量であるか、ある
いは全く含有しない、成形性、信頼性、難燃性に優れた
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
体装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、エポ
キシ樹脂、フェノール硬化剤及び無機充填材を主成分と
する封止材において、１５０℃におけるＩＣＩ粘度が
１．０ｐｏｉｓｅ以下のエポキシ樹脂と水酸基当量が１
４０以上である硬化剤、及び８７〜９５ｗｔ％の無機充
填材を組み合わせることにより、上記の課題を達成する
半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得られることを見出
し、本発明に到達した。

【０００６】本発明で用いられるエポキシ樹脂として
は、１５０℃でのＩＣＩ粘度が１．０ｐｏｉｓｅ以下で
あれば他に特に制限はないが、特に一般式（１）または
（２）で表されるエポキシ樹脂が好適に用いられる。粘
度が１．０ｐｏｉｓｅより高いと必要とする流動性が得
られない。

【化８】硬化剤としては、水酸基当量が１４０以上であれば他に
特に制限はないが、好ましくは水酸基当量１７０以上、
特に好ましくは１９０以上のものが好適に用いられる。
特に、一般式（３）または（４）または（５）または
（６）で表される硬化剤が好適に用いられる。

【化９】

【０００７】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
ト、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出来
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（一般式（７））が好適である。

【化１０】

【０００８】カップリング剤は、特に制限はないが、エ
ポキシシラン、アニリノ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
して用いることが出来るが、特に併用が好適である。無
機充填材は、８７〜９５ｗｔ％配合され、充填材形状は
５０％以上球状であることが好ましく、特に制限はない
が、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出来る。特に、球状溶融シリカが好
適である。充填材量が８７ｗｔ％未満では、難燃性が低
下するし、９５ｗｔ％以上では、流動性に問題が出易
い。特に９０〜９５％の範囲が好適である。

【０００９】樹脂組成物中の、臭素及びアンチモン化合
物含有量は、それぞれ０．０１ｗｔ％以下であることが
必要である。特に０．００１ｗｔ％以下であることが好
ましい。必要に応じて低発煙化剤である酸化タングステ
ン、酸化モリブデンを用いてもよい。好ましくは、三酸
化タングステンまたは三酸化モリブデンを用いる。樹脂
組成物中の酸化タングステン、酸化モリブデンの含有量
としては、０．１〜１０．０ｗｔ％が好ましい。０．１
ｗｔ％よりも少なければ効果が得られないし、１０．０
ｗｔ％よりも多ければ成形性に問題が出易い。特に０．
４〜５．０ｗｔ％の範囲が好適に用いられる。

【００１０】窒素含有化合物を添加することで、更に難
燃性レベルを向上させることができる。特にメラミン
（Ｈ₆Ｃ₃Ｎ₆）が、成形性に対する影響も少なく好適
に用いられる。樹脂組成物中のメラミン含有量として
は、０．０１〜５．０ｗｔ％が好ましい。０．０１ｗｔ
ｗ％よりも少なければ効果が得られないし、５．０ｗｔ
％よりも多ければ成形性に問題が出易い。特に０．１〜
２．０ｗｔ％の範囲が好適に用いられる。その他の添加
物として、着色剤（カーボンブラック等）、改質剤（シ
リコーン、シリコーンゴム等）、イオントラッパー（ハ
イドロタルサイト、他）を用いることが出来る。

【００１１】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出来る。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。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。実施例１〜５、比較例１〜５まず、表１〜２に示す各種の素材を用い、実施例１〜５
及び比較例１〜５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。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】この封止材を用い、トランスファー成形機
を用い、金型温度１８０℃、成形圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ
²、硬化時間９０秒の条件で各試験を行った。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、高温放
置性と半田耐熱性を評価した。高温放置性に用いた半導
体装置はＳＯＰ−２８ピンであり、１７５℃に設定した
恒温槽中に所定の時間放置した後、ファーストボンディ
ング側の金線とアルミパッドの断線の有無を評価した。
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２０×１４×２．０ｍ
ｍ）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用半導体装置につ
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。

【００１６】

【表３】

【００１７】

【表４】

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、エポキシ樹脂、フェノ
ール硬化剤及び無機充填材を主成分とする半導体素子封
止用エポキシ樹脂組成物において、臭素系難燃剤、アン
チモン化合物を含有することなく難燃性ＵＬ９４Ｖ−０
を満足し、信頼性、成形性に優れ、且つ環境に対する影
響が極めて小さい成形材料を得ることができる。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提供することができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）１５０℃におけるＩＣＩ粘度が１ｐ
ｏｉｓｅ以下であるエポキシ樹脂、（Ｂ）水酸基当量が
１４０以上である硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、および
（Ｄ）無機充填材を必須成分とし、充填材量が８７〜９
５ｗｔ％であって、且つ臭素及びアンチモン化合物の含
有量がそれぞれ組成物全体に対して、０．０１ｗｔ％以
下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。
【請求項２】（Ａ）のエポキシ樹脂が、一般式（１）で
表わされるビフェニル型エポキシ樹脂である請求項１記
載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【化１】式中ｍは０〜６の整数。ｎは２８以下の整数。Ｒ１〜Ｒ
ｎは水素原子または炭素数１０以下のアルキル基を示
し、同一であっても異なってもよい。
【請求項３】（Ａ）のエポキシ樹脂が、一般式（２）で
表わされるエポキシ化合物である請求項１記載の半導体
封止用エポキシ樹脂組成物。【化２】
【請求項４】（Ｂ）の硬化剤が、一般式（３）で表わさ
れるアラルキル型フェノ−ル樹脂である請求項１又は２
又は３記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【化３】式中、ｎは０以上の整数。
【請求項５】（Ｂ）の硬化剤が、一般式（４）で表わさ
れるフェノ−ル樹脂である請求項１又は２又は３記載の
半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【化４】式中、ｎ＝０〜６の整数。ｍは３６以下の整数。Ｒ１〜
Ｒｍは水素原子、または炭素数１０以下のアルキル基を
示し、同一であっても異なってもよい。
【請求項６】（Ｂ）の硬化剤が、一般式（５）で表わさ
れるフェノ−ル樹脂である請求項１又は２又は３記載の
半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【化５】式中、ｎは１以上の整数。
【請求項７】（Ｂ）の硬化剤が、一般式（６）で表わさ
れるフェノ−ル樹脂である請求項１又は２又は３記載の
半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【化６】式中、ｍ、ｎは１以上の整数。
【請求項８】（Ｃ）の硬化促進剤が、一般式（７）で表
わされるトリフェニルホスフィンとベンゾキノンの付加
物である請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体封止
用エポキシ樹脂組成物。【化７】
【請求項９】（Ｄ）の無機充填材量が全組成物の９０〜
９５ｗｔ％である請求項１乃至８のいずれかに記載の半
導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項１０】硬化剤の配合量がエポキシ樹脂に対し、
当量比で１．０〜１．４である請求項１乃至９のいずれ
かに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項１１】酸化モリブデンまたは酸化タングステン
を全組成物に対し０．１〜１０．０ｗｔ％添加した請求
項１乃至１０のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ
樹脂組成物。
【請求項１２】メラミンを全組成物に対し０．０１〜
５．０ｗｔ％添加した請求項１乃至１１のいずれかに記
載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項１３】請求項１乃至１２のいずれかに記載の半
導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体素子を
封止してなる樹脂封止型半導体装置。