JP3804464B2

JP3804464B2 - Resin composition for forming semiconductor sealing frame and method for forming semiconductor sealing frame

Info

Publication number: JP3804464B2
Application number: JP2001091311A
Authority: JP
Inventors: 俊幸牧田; 靖孝宮田; 貴志長谷川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002284967A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板に搭載された半導体素子の周囲に設ける半導体封止枠を形成するための半導体封止枠形成用樹脂組成物、及びこの半導体封止枠形成用樹脂組成物を用いて行う、半導体封止枠の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体装置の実装密度を上げるために、半導体素子２をパッケージに収容することなくプリント配線板等の配線基板３に搭載する実装方法が行われている。これはＣＯＢ（チップオンボード）とも呼ばれるものであり、例えば、図３に示すように、ガラス・エポキシ配線基板等の配線基板３の表面にＩＣ等の半導体素子２を取り付けて固定すると共に、半導体素子２の電極と配線基板３の電極とを金線ワイヤ等のボンディングワイヤ４で結線し、次いでこのボンディングワイヤ４と、配線基板３に搭載された半導体素子２とを外部環境から保護するため、これらのものを液状のエポキシ樹脂等の封止材５でポッティング方式により封止することによって、半導体装置の作製が行われているものである。
【０００３】
しかし、このように液状の封止材５を用いる場合は、封止直後において半導体素子２とボンディングワイヤ４とが封止材５中に埋没し隠蔽されていたとしても、封止材５を硬化させる際の加熱によって封止材５の粘度が低下し、封止材５が周囲へ流出してボンディングワイヤ４等が露呈してしまうものであった。しかもこのように封止材５が流動すると、配線基板３表面における封止面積が拡大し、場合によっては樹脂封止を行わない箇所までも封止材５によって封止されるおそれがあった。このため、封止材５の塗布量を抑えて封止面積の拡大を防止することが考えられるが、これではボンディングワイヤ４等を完全に隠蔽することが困難となる。
【０００４】
そこで、上記の問題を解決するため、液状の封止材５として比較的高粘度のものが用いられている。これによれば封止材５の流動が抑制されるため、封止面積の拡大を防止しつつ、半導体素子２及びボンディングワイヤ４をこの封止材５によって完全に隠蔽することができるものである。
【０００５】
ところがこの場合は、封止材５の粘度が高いために塗布作業性が低下するものであり、またこのような高粘度の封止材５は低粘度のものよりも充填性が低いため、封止する際に空気を巻き込むなどしてボンディングワイヤ４下部に気泡が生じても、この気泡を抜くことが困難であった。
【０００６】
そこで、図２に示すように封止作業を行う前に予め半導体素子２の周囲に半導体封止枠１を形成し、この後、図１に示すように半導体封止枠１で囲まれた箇所に封止材５を注入することが行われている。これによると、気泡除去を目的として低粘度の液状封止材５を用いても、この封止材５の流動は半導体封止枠１によって阻止されるため、封止範囲が拡大することがなくなるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半導体封止枠１にあっては、その高さと幅を制御するのが困難であり、半導体素子２及びボンディングワイヤ４を封止材５で完全に隠蔽するために半導体封止枠１を高く形成すると、これに応じて半導体封止枠１の幅も広く取らなければならず、半導体封止枠１の形成箇所がその他の周辺部品を実装する範囲にまで及び、実装密度を十分に高めることができないという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、半導体素子等を封止材で気泡の残存無く隠蔽することができると共に、封止材の流出による封止範囲の拡大を防止することができるのはもちろん、半導体封止枠の高さ及び幅を制御することが可能であり、これによって実装密度を高めることができる半導体封止枠形成用樹脂組成物、及びこの半導体封止枠形成用樹脂組成物を用いて半導体封止枠を効率良く形成することができる半導体封止枠形成方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る半導体封止枠形成用樹脂組成物は、配線基板３に半導体素子２を搭載すると共に半導体素子２を封止材５で封止するにあたって、封止材５の流動を阻止するために半導体素子２の周囲に設けられる半導体封止枠１を形成するための半導体封止枠形成用樹脂組成物において、必須成分として、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化助剤及び無機充填材としてシリカが用いられていると共に、無機充填材の配合量が半導体封止枠形成用樹脂組成物全量に対して４０〜７０質量％の範囲であり、［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値が３００〜７００（ただし、粘度（Ｐａ・ｓ）とは、２５℃においてＢ型回転粘度計で測定される、回転数（ａ）ｒｐｍにおける粘度をいい、一方、チキソトロピー指数とは、［（（ａ）／１０）ｒｐｍにおける粘度／（ａ）ｒｐｍにおける粘度］をいい、上記の（ａ）は１〜１０の範囲内の値を示す）の範囲に設定されて成ることを特徴とするものである。
また請求項１の発明は、粒子径０．１μｍ以下の無機充填材が無機充填材全量に対して０．５〜３．０質量％含有されて成ることを特徴とするものである。
また請求項１の発明は、シリコーンパウダーが半導体封止枠形成用樹脂組成物全量に対して５〜２５質量％含有されて成ることを特徴とするものである。
【００１３】
また請求項２の発明は、請求項１において、硬化助剤が８〜１５ｐｈｒ含有されて成ることと特徴とするものである。
【００１４】
また請求項３に係る半導体封止枠の形成方法は、請求項１又は２に記載の半導体封止枠形成用樹脂組成物を配線基板３に搭載された半導体素子２の周囲にディスペンサーによって塗布することを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
本発明に係る半導体封止枠形成用樹脂組成物の調製には、必須成分として、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化助剤及び無機充填材を用いるものである。
【００１７】
ここで、エポキシ樹脂としては特に限定されるものではないが、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂の配合量は、半導体封止枠形成用樹脂組成物全量に対して５〜２５質量％の範囲であることが好ましい。
【００１８】
また、硬化剤としては特に限定されるものではないが、例えば、酸無水物系硬化剤を用いることができる。硬化剤の配合量は、半導体封止枠形成用樹脂組成物全量に対して１０〜４５質量％の範囲であることが好ましい。
【００１９】
また、硬化助剤としては特に限定されるものではないが、例えば、イミダゾール系硬化促進剤を用いることができる。硬化助剤の配合量は、半導体封止枠形成用樹脂組成物全量に対して０．３〜２質量％の範囲であることが好ましい。より好ましくは、硬化助剤を半導体封止枠形成用樹脂組成物中に８〜１５ｐｈｒ含有させるものであり、これによって半導体封止枠形成用樹脂組成物の硬化速度が高められ、硬化時の加熱による粘度低下の影響を受け難くすることができるものである。つまり、半導体封止枠の形状が加熱によって崩れることが無くなり、半導体封止枠形成初期からその形状が保持され、半導体素子等の封止を良好に行うことができるものである。なお、硬化助剤の配合量が８ｐｈｒ未満であると、上記の効果を十分に得ることができないおそれがあり、逆に１５ｐｈｒを超えると、保存安定性が低下し作業性に悪影響を与えるおそれがある。
【００２０】
また、無機充填材としては、シリカを用いる。無機充填材の配合量は、半導体封止枠形成用樹脂組成物全量に対して４０〜７０質量％の範囲である。さらに、粒子径０．１μｍ以下の無機充填材を無機充填材全量に対して０．５〜３．０質量％含有させるものであり、これによって無機充填材の表面積を著しく増大させることができ、後述する［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値が３００〜７００の範囲に設定された半導体封止枠形成用樹脂組成物を容易に調製することができるものである。ここで、無機充填材の粒子径の実質上の下限は、０．００５μｍであり、粒子径０．１μｍ以下の無機充填材の配合量が０．５質量％未満であると、無機充填材の表面積を十分に増大させることができないおそれがあり、逆に３．０質量％を超えると、半導体封止枠形成用樹脂組成物の粘度が高くなり過ぎて半導体封止枠形成時の作業性が低下するおそれがある。
【００２１】
本発明においては上記以外の成分としてシリコーンパウダーを用いる。シリコーンパウダーを半導体封止枠形成用樹脂組成物全量に対して５〜２５質量％含有させると、後述するチキソトロピー指数を増加させることができ、［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値が３００〜７００の範囲に設定された半導体封止枠形成用樹脂組成物を容易に調製することができるものである。ここで、シリコーンパウダーの配合量が５質量％未満であると、チキソトロピー指数を十分に増加させることができないおそれがあり、逆に２５質量％を超えると、塗布する際に樹脂の吐出スピードが大幅に遅くなり、作業に要する時間が長くかかるおそれがある。また、上記のシリコーンパウダーとしては特に限定されるものではないが、例えば、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製「トレフィルＥ−５００」を用いることができる。
【００２２】
そして、上述したエポキシ樹脂、硬化剤、硬化助剤及び無機充填材を必須成分とし、さらに必要に応じてシリコーンパウダーその他の成分を配合し、これをミキサーやブレンダー等で均一に混合した後に、ニーダーやロールで加熱混練することによって、半導体封止枠形成用樹脂組成物を調製することができるものである。
【００２３】
このようにして調製した半導体封止枠形成用樹脂組成物にあって、［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値は３００〜７００の範囲に設定するものである。この値は表記の通り、粘度（Ｐａ・ｓ）とチキソトロピー指数との積であるが、本発明において粘度（Ｐａ・ｓ）及びチキソトロピー指数とはそれぞれ下記のようにして定められるものをいう。すなわち粘度（Ｐａ・ｓ）とは、Ｂ型回転粘度計を用いて２５℃において測定される、回転数（ａ）ｒｐｍにおける粘度をいい、一方、チキソトロピー指数とは、回転数（（ａ）／１０）ｒｐｍと回転数（ａ）ｒｐｍで測定した粘度の比、すなわち［（（ａ）／１０）ｒｐｍにおける粘度／（ａ）ｒｐｍにおける粘度］をいうものであり、上記の（ａ）は１〜１０の範囲内の値を示す。
【００２４】
そして、本発明において半導体封止枠形成用樹脂組成物の［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値を３００〜７００の範囲に設定しておくと、流動性が低下することにより、半導体封止枠の高さを高めるにあたって、半導体封止枠形成用樹脂組成物を同一箇所に繰り返し塗布するなど重ね塗りを行う必要が無くなり、半導体封止枠を迅速に効率良く形成することができるものである。しかし、［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値が３００未満であると、半導体封止枠形成用樹脂組成物の流動性を十分に低下させることができなくなり、所望の高さの半導体封止枠を形成することが不可能となったり、あるいは形成に要する時間が長くかかるものであり、逆に７００を超えると、塗布する際に樹脂の吐出スピードが大幅に遅くなり、作業に要する時間が長くかかるものである。なお、上記の［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値を３００〜７００の範囲に設定するにあたっては、上述した必須成分やその他の成分の配合量を適宜調整することによって行うことができる。
【００２５】
また、上記の半導体封止枠形成用樹脂組成物にあって、この半導体封止枠形成用樹脂組成物を水平面上に滴下し硬化して得られる硬化物の高さＨとこの硬化物の直径Ｄとの比（以下、Ｈ／Ｄともいう）は０．４〜１．０の範囲になることが好ましい。ここで、水平面上に形成された上記の硬化物の形状は、通常、上に凸の山状となるが、このような硬化物の高さＨとは、山頂部に相当する箇所から鉛直方向に沿って水平面までの距離をいい、また硬化物の直径Ｄとは、略真円状となる山裾部の直径をいうものである。
【００２６】
そして、本発明においてＨ／Ｄの値が上記のように０．４〜１．０の範囲になると、半導体素子等を封止する箇所とその他の周辺部品を実装する箇所との距離が極めて短くても、半導体封止枠を形成するにあたって、半導体封止枠形成用樹脂組成物が、樹脂封止を行わない箇所にまで流動しなくなることはもちろん、僅かなスペースを利用して半導体封止枠を形成することができるものである。しかも、このように半導体封止枠の幅を広く取る必要が無くなると共に半導体封止枠の高さを高くするなどの制御がし易くなり、封止材で半導体素子やボンディングワイヤ等を封止するにあたって、これらのものが露出しない高さを十分に確保することができるものである。ところが、Ｈ／Ｄの値が０．４未満であると、形成される半導体封止枠の幅がその高さに比べて細くなり過ぎ、半導体封止枠で囲まれた箇所に封止材を注入した際に、この封止材によって半導体封止枠が傾倒し、封止材が半導体封止枠を超えて周囲に流出するおそれがあり、逆にＨ／Ｄの値が１．０を超えると、形成される半導体封止枠の幅がその高さに比べて太くなり過ぎ、半導体封止枠の形成箇所がその他の周辺部品を実装する範囲にまで及ぶこととなり、実装密度を十分に高めることができなくなるおそれがある。なお、上記のＨ／Ｄの値が０．４〜１．０の範囲になるには、上述した必須成分やその他の成分の配合量を適宜調整することによって行うことができる。
【００２７】
このようにして調製した半導体封止枠形成用樹脂組成物を用いて半導体封止枠を形成するにあたっては、特に限定されるものではないが、例えば、以下のようにして行うことが好ましい。すなわち、図２に示すように、予め配線基板３の表面にＩＣ等の半導体素子２を取り付けて固定すると共に、半導体素子２の電極と配線基板３の電極とを金線ワイヤ等のボンディングワイヤ４で結線しておく。ここで、上記の各電極は図示省略しており、また便宜上、配線基板３を水平にして半導体素子２が搭載された側を上に向けておく。そして、上述した半導体封止枠形成用樹脂組成物を上記の半導体素子２の周囲にディスペンサーによって塗布することにより、半導体封止枠１を形成することができる。このとき半導体封止枠１は、ボンディングワイヤ４等の高さよりも高く形成されているものである。さらに、半導体素子２等の封止を行う前に半導体封止枠１を完全に硬化させておく必要は無く、上述したような半導体封止枠形成用樹脂組成物の性状から、未硬化であっても十分に半導体封止枠１としての形状を保持しておくことができるものである。
【００２８】
このようにディスペンサーを用いて半導体封止枠１を形成すると、同一の形状及び厚さのものを安定して形成することが可能となり、しかも半導体封止枠１の高さを制御し易く、必要以上に高く形成することが無くなるため、半導体装置の薄型化を図ることができるものである。
【００２９】
次いで、上記のようにして半導体封止枠１を形成した後、図１に示すように、この半導体封止枠１で囲まれる箇所に液状のエポキシ樹脂等の公知の封止材５をポッティング方式等により注入し、この封止材５を硬化させることによって、半導体素子２等を封止することができる。このとき封止材５として、例えば、［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値が１５０以下のものやＨ／Ｄの値が０．１以下のもののような、低粘度の封止材５を用いても、この封止材５の流動は半導体封止枠１によって確実に阻止されるため、樹脂封止を行わない箇所までも封止されてしまうということを防止することができるものである。従って、封止材５としては、高粘度のものよりも充填性に優れる低粘度のものを用いる方が、封止材５内部に気泡が残存することが無くなるため好ましい。さらに、上述したように半導体封止枠１は未硬化の状態であっても十分にその形状を保持しておくことができるため、半導体封止枠１の硬化は封止材５の硬化と同時に行う方が好ましく、これにより半導体封止枠１と封止材５とを個別的に硬化させるよりも、全体的な硬化時間を短縮することができて作業性を高めることができるものである。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３１】
（実施例１、２及び比較例１〜８）
エポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂である油化シェルエポキシ（株）製「エピコート８２８」（エポキシ当量１８９）、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂である油化シェルエポキシ（株）製「エピコート８０７」（エポキシ当量１６９）を用いた。表１においては、前者をエポキシ樹脂（１）、後者をエポキシ樹脂（２）とした。
【００３２】
また硬化剤として、酸無水物系硬化剤である新日本理化（株）製「ＭＨ７００」（水酸基当量１６９）を用いた。
【００３３】
また硬化助剤として、イミダゾール系硬化促進剤である旭化成エポキシ（株）製「ＨＸ３０８８」を用いた。
【００３４】
また無機充填材として、シリカである徳山ソーダ（株）製「ＳＥ１５」を、粒子径０．１μｍ以下の無機充填材として、日本アエロジル（株）製「ＡＥＲＯＳＩＬ２００」（粒子径：０．０１２μｍ）を用いた。
【００３５】
またシリコーンパウダーとして、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製「トレフィルＥ−５００」を用いた。
【００３６】
そして、上記の各成分を表１の配合量で配合し、これをミキサーやブレンダー等で均一に混合した後に、ニーダーやロールで加熱混練することによって、実施例１、２及び比較例１〜８のそれぞれについて半導体封止枠形成用樹脂組成物を調製した。
【００３７】
このようにして得た半導体封止枠形成用樹脂組成物について、Ｂ型回転粘度計を用いて２５℃における回転数５ｒｐｍでの粘度（Ｐａ・ｓ）を測定した。
【００３８】
また、上記の半導体封止枠形成用樹脂組成物について、Ｂ型回転粘度計を用いて２５℃における回転数０．５ｒｐｍでの粘度と回転数５ｒｐｍでの粘度とを測定し、これらの比を取ってチキソトロピー指数を求めた。
【００３９】
表１に２５℃における粘度（Ｐａ・ｓ）及びチキソトロピー指数の値を示すと共にこれらの積の値も示す。
【００４０】
また、上記の半導体封止枠形成用樹脂組成物０．５ｇを水平面上に滴下し、これを１００℃で硬化させて硬化物を得た。そして、この硬化物の高さＨと直径Ｄとを測定し、これらの比を取ってＨ／Ｄ値を求めた。この結果を表１に示す。
【００４１】
（半導体封止枠形成結果）
ディスペンサーを用いて高さ０．８ｍｍの半導体封止枠を配線基板の表面に形成した。この場合に半導体封止枠が途切れることなく、かつ幅１．５ｍｍ以内で形成されたものを「○」とし、一方、半導体封止枠が途切れたり、幅が１．５ｍｍを超えて形成されたものを「×」として評価した。この結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
表１にみられるように、すべての実施例において半導体封止枠の形成が良好に行われたことが確認される。これに対し、比較例１のものは［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値が３００未満であるので、半導体封止枠の幅が１．５ｍｍを超えてしまい、また比較例２及び３のものは［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値が７００を超えているので、半導体封止枠が途切れて形成されるものであった。
【００４４】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係る半導体封止枠形成用樹脂組成物は、配線基板に半導体素子を搭載すると共に半導体素子を封止材で封止するにあたって、封止材の流動を阻止するために半導体素子の周囲に設けられる半導体封止枠を形成するための半導体封止枠形成用樹脂組成物において、必須成分として、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化助剤及び無機充填材としてシリカが用いられていると共に、無機充填材の配合量が半導体封止枠形成用樹脂組成物全量に対して４０〜７０質量％の範囲であり、［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値が３００〜７００の範囲に設定されているので、流動性が極めて低く、半導体素子等を封止材で確実に封止するための高い半導体封止枠を容易に形成することができると共に、このような高い半導体封止枠を形成するにあたって、半導体封止枠形成用樹脂組成物の重ね塗りを行う必要が無くなり、半導体封止枠を迅速に効率良く形成することができるものである。
また請求項１の発明は、粒子径０．１μｍ以下の無機充填材が無機充填材全量に対して０．５〜３．０質量％含有されているので、無機充填材の表面積を著しく増大させることができ、［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値が３００〜７００の範囲に設定された半導体封止枠形成用樹脂組成物を容易に調製することができるものである。
また請求項１の発明は、シリコーンパウダーが半導体封止枠形成用樹脂組成物全量に対して５〜２５質量％含有されているので、チキソトロピー指数を増加させることができ、［粘度（Ｐａ・ｓ）×チキソトロピー指数］の値が３００〜７００の範囲に設定された半導体封止枠形成用樹脂組成物を容易に調製することができるものである。
【００４８】
また請求項２の発明は、硬化助剤が８〜１５ｐｈｒ含有されているので、半導体封止枠形成用樹脂組成物の硬化速度が高められ、半導体封止枠の形状が加熱によって崩れることが無くなり、半導体封止枠形成初期からその形状が保持され、半導体素子等の封止を良好に行うことができるものである。
【００４９】
また請求項３に係る半導体封止枠の形成方法は、請求項１又は２に記載の半導体封止枠形成用樹脂組成物を配線基板に搭載された半導体素子の周囲にディスペンサーによって塗布するので、同一の形状及び厚さのものを安定して形成することが可能となり、しかも半導体封止枠の高さを制御し易く、必要以上に高く形成することが無くなるため、半導体装置の薄型化を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体封止枠を形成した半導体装置を示す断面図である。
【図２】封止前における半導体封止枠を形成した半導体装置の斜視図を示す。
【図３】半導体装置の断面図を示す。
【符号の説明】
１半導体封止枠
２半導体素子
３配線基板
４ボンディングワイヤ
５封止材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is performed using a resin composition for forming a semiconductor sealing frame for forming a semiconductor sealing frame provided around a semiconductor element mounted on a wiring board, and the resin composition for forming a semiconductor sealing frame. The present invention relates to a method for forming a semiconductor sealing frame.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to increase the mounting density of a semiconductor device, a mounting method for mounting a semiconductor element 2 on a wiring substrate 3 such as a printed wiring board without being housed in a package has been performed. This is also called COB (chip on board). For example, as shown in FIG. 3, a semiconductor element 2 such as an IC is attached and fixed to the surface of a wiring board 3 such as a glass / epoxy wiring board, and a semiconductor. In order to protect the bonding wire 4 and the semiconductor element 2 mounted on the wiring board 3 from the external environment, the electrode of the element 2 and the electrode of the wiring board 3 are connected by a bonding wire 4 such as a gold wire. These devices are sealed with a sealing material 5 such as a liquid epoxy resin by a potting method, whereby a semiconductor device is manufactured.
[0003]
However, when the liquid sealing material 5 is used in this way, the sealing material 5 is cured even if the semiconductor element 2 and the bonding wire 4 are buried and concealed in the sealing material 5 immediately after sealing. The viscosity of the sealing material 5 was lowered by the heating at the time of causing the sealing material 5 to flow out to the surroundings, and the bonding wires 4 and the like were exposed. Moreover, when the sealing material 5 flows in this way, the sealing area on the surface of the wiring board 3 is expanded, and there is a possibility that even a portion where resin sealing is not performed is sealed by the sealing material 5. For this reason, it can be considered that the application amount of the sealing material 5 is suppressed to prevent the expansion of the sealing area, but this makes it difficult to completely hide the bonding wires 4 and the like.
[0004]
Therefore, in order to solve the above problem, a relatively high viscosity material is used as the liquid sealing material 5. According to this, since the flow of the sealing material 5 is suppressed, the semiconductor element 2 and the bonding wire 4 can be completely hidden by the sealing material 5 while preventing an increase in the sealing area. .
[0005]
However, in this case, since the sealing material 5 has a high viscosity, the coating workability is deteriorated, and such a high-viscosity sealing material 5 has a lower filling property than a low-viscosity material. Even when air bubbles are generated in the lower part of the bonding wire 4 by, for example, entraining air when stopping, it is difficult to remove the air bubbles.
[0006]
Therefore, the semiconductor sealing frame 1 is formed in advance around the semiconductor element 2 before performing the sealing operation as shown in FIG. 2, and thereafter, the portion surrounded by the semiconductor sealing frame 1 as shown in FIG. The sealing material 5 is injected into the substrate. According to this, even if the low-viscosity liquid sealing material 5 is used for the purpose of removing bubbles, the flow of the sealing material 5 is blocked by the semiconductor sealing frame 1, so that the sealing range does not expand. Is.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional semiconductor sealing frame 1, it is difficult to control the height and width, and the semiconductor sealing frame 1 is completely hidden by the sealing material 5 in order to completely hide the semiconductor element 2 and the bonding wire 4. If 1 is formed high, the width of the semiconductor sealing frame 1 must be increased accordingly, and the formation location of the semiconductor sealing frame 1 extends to a range where other peripheral parts are mounted, and the mounting density is sufficient. There was a problem that it could not be increased.
[0008]
The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to conceal a semiconductor element or the like with a sealing material without remaining bubbles, and to prevent expansion of a sealing range due to the outflow of the sealing material. Of course, it is possible to control the height and width of the semiconductor sealing frame, thereby increasing the mounting density, and for forming the semiconductor sealing frame. An object of the present invention is to provide a semiconductor sealing frame forming method capable of efficiently forming a semiconductor sealing frame using a resin composition.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The resin composition for forming a semiconductor sealing frame according to claim 1 of the present invention mounts the semiconductor element 2 on the wiring board 3 and seals the semiconductor element 2 with the sealing material 5. In the resin composition for forming the semiconductor sealing frame 1 for forming the semiconductor sealing frame 1 provided around the semiconductor element 2 in order to prevent the above, as an essential component, an epoxy resin, a curing agent, a curing aid, and inorganic filling Silica is used as the material, and the blending amount of the inorganic filler is in the range of 40 to 70% by mass with respect to the total amount of the resin composition for forming a semiconductor sealing frame, [viscosity (Pa · s) × thixotropy index ] Is a value of 300 to 700 (however, viscosity (Pa · s) refers to the viscosity at rpm (a) rpm measured with a B-type rotational viscometer at 25 ° C., while the thixotropy index is [((A) / 0) refers to a Viscosity at Viscosity / (a) rpm in rpm, of (a) above is characterized in that made is set in a range of shows) a value in the range of 1 to 10.
The invention of claim 1 is characterized in that an inorganic filler having a particle diameter of 0.1 μm or less is contained in an amount of 0.5 to 3.0 mass% based on the total amount of the inorganic filler.
The invention of claim 1 is characterized in that the silicone powder is contained in an amount of 5 to 25% by mass based on the total amount of the resin composition for forming a semiconductor sealing frame.
[0013]
The invention of claim 2 is one Oite to claim 1, curing aid and that the features formed by containing 8～15Phr.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for forming a semiconductor sealing frame, wherein the resin composition for forming a semiconductor sealing frame according to claim 1 or 2 is applied around a semiconductor element 2 mounted on a wiring board 3 by a dispenser. It is characterized by this.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0016]
For the preparation of the resin composition for forming a semiconductor sealing frame according to the present invention, an epoxy resin, a curing agent, a curing aid and an inorganic filler are used as essential components.
[0017]
Here, although it does not specifically limit as an epoxy resin, For example, a bisphenol A type epoxy resin and a bisphenol F type epoxy resin can be used. It is preferable that the compounding quantity of an epoxy resin is the range of 5-25 mass% with respect to the resin composition for semiconductor sealing frame formation.
[0018]
Moreover, it is although it does not specifically limit as a hardening | curing agent, For example, an acid anhydride type hardening | curing agent can be used. It is preferable that the compounding quantity of a hardening | curing agent is the range of 10-45 mass% with respect to the resin composition for semiconductor sealing frame formation.
[0019]
Moreover, although it does not specifically limit as a hardening adjuvant, For example, an imidazole series hardening accelerator can be used. It is preferable that the compounding quantity of a hardening adjuvant is 0.3-2 mass% with respect to the resin composition for semiconductor sealing frame formation. More preferably, a curing aid is contained in the resin composition for forming a semiconductor sealing frame in an amount of 8 to 15 phr, thereby increasing the curing rate of the resin composition for forming a semiconductor sealing frame, and heating during curing. It can be made difficult to be affected by the decrease in viscosity due to the above. That is, the shape of the semiconductor sealing frame does not collapse due to heating, the shape is maintained from the initial stage of the semiconductor sealing frame formation, and semiconductor elements and the like can be sealed well. If the blending amount of the curing aid is less than 8 phr, the above effect may not be sufficiently obtained. Conversely, if it exceeds 15 phr, the storage stability may be lowered and workability may be adversely affected. is there.
[0020]
The inorganic filler, Ru on silica. The compounding quantity of an inorganic filler is the range of 40-70 mass% with respect to the resin composition for semiconductor sealing frame formation . Furthermore , the inorganic filler having a particle size of 0.1 μm or less is contained in an amount of 0.5 to 3.0% by mass with respect to the total amount of the inorganic filler, whereby the surface area of the inorganic filler can be remarkably increased, A resin composition for forming a semiconductor sealing frame in which the value of [viscosity (Pa · s) × thixotropy index] described below is set in a range of 300 to 700 can be easily prepared. Here, the practical lower limit of the particle diameter of the inorganic filler is 0.005 μm, and the blending amount of the inorganic filler having a particle diameter of 0.1 μm or less is less than 0.5 mass%, the inorganic filler There is a possibility that the surface area cannot be increased sufficiently. Conversely, if it exceeds 3.0% by mass, the viscosity of the resin composition for forming a semiconductor sealing frame becomes too high, and the workability at the time of forming a semiconductor sealing frame is increased. May decrease .
[0021]
In the present invention, silicone powder is used as a component other than the above . When the silicone powder is contained in an amount of 5 to 25% by mass based on the total amount of the resin composition for forming a semiconductor sealing frame, the thixotropy index described later can be increased, and the value of [viscosity (Pa · s) × thixotropy index] is The resin composition for forming a semiconductor sealing frame set in the range of 300 to 700 can be easily prepared. Here, if the blending amount of the silicone powder is less than 5% by mass, the thixotropy index may not be increased sufficiently. Conversely, if the blending amount exceeds 25% by mass, the resin discharge speed is greatly increased during application. The work may take a long time and may take a long time. Moreover, although it does not specifically limit as said silicone powder, For example, "Toray fill E-500" by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. can be used.
[0022]
Then, the above-mentioned epoxy resin, curing agent, curing aid and inorganic filler are essential components, and if necessary, silicone powder and other components are blended and mixed uniformly with a mixer, blender, etc. A resin composition for forming a semiconductor sealing frame can be prepared by heating and kneading with a roll or roll.
[0023]
In the thus prepared resin composition for forming a semiconductor sealing frame, the value of [viscosity (Pa · s) × thixotropy index] is set in the range of 300 to 700. As indicated, this value is the product of the viscosity (Pa · s) and the thixotropy index. In the present invention, the viscosity (Pa · s) and the thixotropy index are defined as follows. That is, the viscosity (Pa · s) refers to the viscosity at the rotational speed (a) rpm measured at 25 ° C. using a B-type rotational viscometer, while the thixotropy index is the rotational speed ((a) / 10) The ratio of the viscosity measured at rpm and the number of revolutions (a) rpm, that is, [((a) / 10) viscosity at rpm / (viscosity at a) rpm]. Values in the range of -10 are shown.
[0024]
In the present invention, if the value of [viscosity (Pa · s) × thixotropy index] of the resin composition for forming a semiconductor sealing frame is set in the range of 300 to 700, the fluidity is lowered, so that the semiconductor When increasing the height of the sealing frame, there is no need to repeatedly apply the resin composition for forming the semiconductor sealing frame to the same location, and the semiconductor sealing frame can be formed quickly and efficiently. It is. However, if the value of [viscosity (Pa · s) × thixotropy index] is less than 300, the fluidity of the resin composition for forming a semiconductor sealing frame cannot be sufficiently lowered, and a semiconductor having a desired height is obtained. It becomes impossible to form a sealing frame, or it takes a long time to form. On the other hand, if it exceeds 700, the discharge speed of the resin is significantly slowed during application, which is necessary for the work. It takes a long time. In addition, when setting the value of [viscosity (Pa · s) × thixotropy index] in the range of 300 to 700, it can be performed by appropriately adjusting the blending amounts of the above-described essential components and other components. .
[0025]
Further, in the above-described resin composition for forming a semiconductor sealing frame, the height H of a cured product obtained by dropping and curing the resin composition for forming a semiconductor sealing frame on a horizontal plane and the diameter of the cured product The ratio with D (hereinafter also referred to as H / D) is preferably in the range of 0.4 to 1.0. Here, the shape of the above-mentioned cured product formed on the horizontal plane is usually an upwardly convex mountain shape, and the height H of such a cured product is a vertical direction from a position corresponding to the peak portion. The diameter D of the cured product refers to the diameter of the mountain skirt that is substantially circular.
[0026]
In the present invention, when the value of H / D is in the range of 0.4 to 1.0 as described above, the distance between the location where the semiconductor element or the like is sealed and the location where the other peripheral components are mounted is extremely short. However, in forming the semiconductor sealing frame, the resin composition for forming the semiconductor sealing frame does not flow to the part where the resin sealing is not performed, and the semiconductor sealing frame is used by utilizing a small space. Can be formed. In addition, it is not necessary to increase the width of the semiconductor sealing frame in this way, and it becomes easy to control the height of the semiconductor sealing frame and the like, and the semiconductor element and the bonding wire are sealed with a sealing material. In this case, it is possible to sufficiently secure a height at which these items are not exposed. However, if the value of H / D is less than 0.4, the width of the semiconductor sealing frame to be formed becomes too narrow compared to its height, and a sealing material is applied to the portion surrounded by the semiconductor sealing frame. When injected, the sealing material tilts due to the sealing material, and the sealing material may flow out to the surroundings beyond the semiconductor sealing frame. Conversely, the value of H / D exceeds 1.0. Then, the width of the semiconductor sealing frame to be formed becomes too thick compared to its height, and the location where the semiconductor sealing frame is formed extends to the range where other peripheral parts are mounted, and the mounting density is sufficiently increased. There is a risk that it will not be possible. In addition, it can carry out by adjusting suitably the compounding quantity of the essential component mentioned above and other components in order that said H / D value may be in the range of 0.4-1.0.
[0027]
In forming the semiconductor sealing frame using the resin composition for forming a semiconductor sealing frame thus prepared, it is not particularly limited, but for example, it is preferably performed as follows. That is, as shown in FIG. 2, a semiconductor element 2 such as an IC is attached and fixed to the surface of the wiring board 3 in advance, and the electrode of the semiconductor element 2 and the electrode of the wiring board 3 are bonded to a bonding wire 4 such as a gold wire. Connect with. Here, the respective electrodes are not shown, and for the sake of convenience, the wiring board 3 is horizontal and the side on which the semiconductor element 2 is mounted faces upward. And the semiconductor sealing frame 1 can be formed by apply | coating the resin composition for semiconductor sealing frame formation mentioned above to the circumference | surroundings of the said semiconductor element 2 with a dispenser. At this time, the semiconductor sealing frame 1 is formed higher than the height of the bonding wire 4 or the like. Further, it is not necessary to completely cure the semiconductor sealing frame 1 before sealing the semiconductor element 2 or the like, and it is uncured because of the properties of the resin composition for forming a semiconductor sealing frame as described above. However, the shape as the semiconductor sealing frame 1 can be sufficiently retained.
[0028]
When the semiconductor sealing frame 1 is formed using a dispenser in this way, it is possible to stably form the same shape and thickness, and it is easy to control the height of the semiconductor sealing frame 1 and is necessary. Since it is not formed higher than the above, the semiconductor device can be thinned.
[0029]
Next, after forming the semiconductor sealing frame 1 as described above, as shown in FIG. 1, a known sealing material 5 such as a liquid epoxy resin is potted in a portion surrounded by the semiconductor sealing frame 1. The semiconductor element 2 and the like can be sealed by injecting the sealant 5 and the like and curing the sealing material 5. At this time, as the sealing material 5, for example, a low-viscosity sealing material having a value of [viscosity (Pa · s) × thixotropy index] of 150 or less or a value of H / D of 0.1 or less. Even if 5 is used, since the flow of the sealing material 5 is reliably blocked by the semiconductor sealing frame 1, it can be prevented that even a portion where resin sealing is not performed is sealed. It is. Therefore, it is preferable to use a sealing material 5 having a low viscosity that is superior in filling property to a sealing material 5 because bubbles do not remain inside the sealing material 5. Furthermore, as described above, since the shape of the semiconductor sealing frame 1 can be sufficiently retained even in an uncured state, the semiconductor sealing frame 1 is cured simultaneously with the curing of the sealing material 5. It is preferable to perform this, and thereby the overall curing time can be shortened and workability can be improved, rather than individually curing the semiconductor sealing frame 1 and the sealing material 5.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
[0031]
(Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 8 )
As an epoxy resin, “Epicoat 828” (epoxy equivalent 189) manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., which is a bisphenol A type epoxy resin, “Epicoat 807” manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., which is a bisphenol F type epoxy resin (epoxy) Equivalent 169) was used. In Table 1, the former was epoxy resin (1) and the latter was epoxy resin (2).
[0032]
As the curing agent, “MH700” (hydroxyl equivalent 169) manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd., which is an acid anhydride curing agent, was used.
[0033]
As a curing aid, “HX3088” manufactured by Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd., which is an imidazole-based curing accelerator, was used.
[0034]
In addition, “SE15” manufactured by Tokuyama Soda Co., Ltd., which is silica, is used as an inorganic filler, and “AEROSIL200” manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. (particle size: 0.012 μm) is used as an inorganic filler having a particle size of 0.1 μm or less. Using.
[0035]
As the silicone powder, “Torefill E-500” manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. was used.
[0036]
And each said component is mix | blended with the compounding quantity of Table 1, and after mixing this uniformly with a mixer, a blender, etc., it heat-kneads with a kneader or a roll, Example 1 , 2 and Comparative Examples 1-8. A resin composition for forming a semiconductor sealing frame was prepared for each of the above.
[0037]
The resin composition for forming a semiconductor sealing frame thus obtained was measured for viscosity (Pa · s) at a rotation speed of 5 rpm at 25 ° C. using a B-type rotational viscometer.
[0038]
Further, for the above-mentioned resin composition for forming a semiconductor sealing frame, the viscosity at a rotational speed of 0.5 rpm and the viscosity at a rotational speed of 5 rpm at 25 ° C. are measured using a B-type rotational viscometer, and the ratio thereof is determined. A thixotropy index was obtained.
[0039]
Table 1 shows the values of viscosity (Pa · s) and thixotropy index at 25 ° C., and also the values of these products.
[0040]
Moreover, 0.5 g of the above resin composition for forming a semiconductor sealing frame was dropped on a horizontal plane and cured at 100 ° C. to obtain a cured product. And the height H and diameter D of this hardened | cured material were measured, and these ratios were taken and the H / D value was calculated | required. The results are shown in Table 1.
[0041]
(Semiconductor sealing frame formation result)
A semiconductor sealing frame having a height of 0.8 mm was formed on the surface of the wiring board using a dispenser. In this case, the semiconductor sealing frame is formed without interruption and is formed with a width of 1.5 mm or less, and on the other hand, the semiconductor sealing frame is interrupted or formed with a width exceeding 1.5 mm. Things were evaluated as “x”. The results are shown in Table 1.
[0042]
[Table 1]

[0043]
As seen in Table 1, it was confirmed that the semiconductor sealing frame was satisfactorily formed in all examples. On the other hand, since the value of [viscosity (Pa · s) × thixotropy index] is less than 300 in Comparative Example 1, the width of the semiconductor sealing frame exceeds 1.5 mm, and Comparative Example 2 and In No. 3, since the value of [Viscosity (Pa · s) × Thixotropy index] exceeds 700, the semiconductor encapsulating frame was cut off.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, the resin composition for forming a semiconductor sealing frame according to claim 1 of the present invention mounts the semiconductor element on the wiring substrate and seals the semiconductor element with the sealing material. In the resin composition for forming a semiconductor sealing frame for forming a semiconductor sealing frame provided around the semiconductor element to prevent, as an essential component, epoxy resin, curing agent, curing aid and silica as an inorganic filler Is used, and the blending amount of the inorganic filler is in the range of 40 to 70% by mass with respect to the total amount of the resin composition for forming a semiconductor sealing frame, and the value of [viscosity (Pa · s) × thixotropy index] Is set in the range of 300 to 700, the fluidity is extremely low, and a high semiconductor sealing frame for reliably sealing a semiconductor element or the like with a sealing material can be easily formed. Such high In forming the conductive sealing frame, it eliminates the need for recoating of the semiconductor sealing frame forming resin composition, in which a semiconductor sealing frame can be quickly and efficiently formed.
In the invention of claim 1, since the inorganic filler having a particle size of 0.1 μm or less is contained in an amount of 0.5 to 3.0% by mass based on the total amount of the inorganic filler, the surface area of the inorganic filler is remarkably increased. The resin composition for forming a semiconductor sealing frame in which the value of [viscosity (Pa · s) × thixotropy index] is set in the range of 300 to 700 can be easily prepared.
In the invention of claim 1, since the silicone powder is contained in an amount of 5 to 25% by mass based on the total amount of the resin composition for forming a semiconductor sealing frame, the thixotropy index can be increased, and [viscosity (Pa · s ) X thixotropy index] value can be easily prepared in a resin composition for forming a semiconductor encapsulation frame in a range of 300 to 700.
[0048]
In the invention of claim 2 , since 8 to 15 phr of the curing aid is contained, the curing rate of the resin composition for forming a semiconductor sealing frame is increased, and the shape of the semiconductor sealing frame is not destroyed by heating. The shape is maintained from the initial stage of forming the semiconductor sealing frame, and the semiconductor element and the like can be sealed well.
[0049]
Moreover, since the formation method of the semiconductor sealing frame which concerns on Claim 3 apply | coats the resin composition for semiconductor sealing frame of Claim 1 or 2 around the semiconductor element mounted in the wiring board by a dispenser, A semiconductor device having the same shape and thickness can be stably formed, and the height of the semiconductor sealing frame can be easily controlled, and it is not formed higher than necessary. It is something that can be done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device in which a semiconductor sealing frame is formed.
FIG. 2 is a perspective view of a semiconductor device in which a semiconductor sealing frame is formed before sealing.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor sealing frame 2 Semiconductor element 3 Wiring board 4 Bonding wire 5 Sealing material

Claims

Semiconductor sealing for forming a semiconductor sealing frame provided around the semiconductor element to prevent the flow of the sealing material when mounting the semiconductor element on the wiring board and sealing the semiconductor element with the sealing material In the frame-forming resin composition, silica is used as an essential component as an epoxy resin, a curing agent, a curing aid, and an inorganic filler, and the compounding amount of the inorganic filler is a semiconductor sealing frame-forming resin composition. It is in the range of 40 to 70% by mass with respect to the total amount, and an inorganic filler having a particle size of 0.1 μm or less is contained in an amount of 0.5 to 3.0% by mass with respect to the total amount of the inorganic filler. It is contained in an amount of 5 to 25% by mass based on the total amount of the frame-forming resin composition, and the value of [viscosity (Pa · s) × thixotropy index] is 300 to 700 (however, the viscosity (Pa · s) is at 25 ° C. B type rotation The thixotropy index refers to [((a) / 10) viscosity at rpm / (a) rpm viscosity], which is measured with a viscometer. a) shows a value in the range of 1 to 10), and is a resin composition for forming a semiconductor encapsulating frame.

Semiconductor sealing frame forming resin composition according to claim 1, curing aid and said formed isosamples contained 8～15Phr.

A method for forming a semiconductor sealing frame, comprising applying a resin composition for forming a semiconductor sealing frame according to claim 1 or 2 around a semiconductor element mounted on a wiring board by a dispenser.