JP5234702B2 - 封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents
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- C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
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Description
下記(I)および(II)の条件を満たすことを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。
(I)前記(D)無機充填剤のレーザー回折式粒度分布測定装置による粒度分布が、下記(a)および(b)の条件を満たす
(a)(D)無機充填剤の総重量に対して、粒径3μm未満の成分が15〜30重
量%、粒径3μm以上10μm以下の成分が25〜35重量%、粒径10μmを超
える成分が40〜50重量%である
(b)粒径1μm以上の粒子の重量平均粒径(D1)と数平均粒径(D2)との比
(D1)/(D2)が5.0〜9.0である
(II)高化式フロー測定装置により測定した温度175℃、剪断応力1.23×105Paにおける最低溶融粘度(η1)が3.5〜9.0Pa・s、温度175℃、剪断応力2.45×103Paにおける最低溶融粘度(η2)が0.3〜0.7Pa・sであって、前記各最低溶融粘度(η1)および(η2)が下記式を満足し、かつ、175℃におけるゲルタイムが30〜60秒である
1.0≦Log[(η1)/(η2)]≦1.3
(a)(D)無機充填剤の総重量に対して、粒径3μm未満の成分が15〜30重量%、粒径3μm以上10μm以下の成分が25〜35重量%、粒径10μmを超える成分が40〜50重量%である
(b)、粒径1μm以上の粒子の重量平均粒径(D1)と数平均粒径(D2)との比(D1)/(D2)が5.0〜9.0である
(c)各粒径における頻度値を示す粒度分布図の3μm未満の粒径範囲、3μm以上10μm以下の粒径範囲および10μmを超える粒径範囲のそれぞれに少なくとも1つのピークを有する
(d)各粒径における頻度値を示す粒度分布図の3μm未満の粒径範囲における最大頻度値(P1)と10μmを超える粒径範囲の最大頻度値(P2)との比(P1)/(P2)が0.3〜1.0である
1.0≦Log[(η1)/(η2)]≦1.3
粒度分布の異なる各種球状溶融シリカ粉末を適宜混合して、粒径が3μm未満の粒子、粒径が3μm以上10μm以下の粒子および粒径が10μmを超える粒子がそれぞれ表1に示すような割合の無機充填剤調製物(I)〜(VI)を得た。これらの無機充填剤(I)〜(VI)のうち、無機充填剤調製物(VI)は、各粒径における頻度値を示す粒度分布図において、3つのピーク(粒径1.73μmで最大頻度値(P1)3.43重量%、粒径7.70μmで最大頻度値3.91重量%、粒径26.1μmで最大頻度値(P2)5.60重量%)があり、粒径1.73μmにおける最大頻度値(P1)と粒径26.1μmにおける最大頻度値(P2)との比P1/P2は0.6であった。また、その他の無機充填剤調製物(I)〜(V)は、全粒径範囲で1つのピークを有していた。
上記無機充填剤調製物(I)〜(VI)を用い、表2および表3に示す配合割合で各成分を常温で混合(ドライブレンド)した後、80〜110℃で加熱混練し、冷却後、粉砕して封止用エポキシ樹脂組成物を製造した。
o‐クレゾールノボラック型エポキシ樹脂:
住友化学(株)製 商品名 ESCN−190
(エポキシ当量195、軟化点65℃)
ビフェニル型エポキシ樹脂:
ジャパンエポキシレジン(株)製 商品名 YX−4000H
(エポキシ当量196、融点106℃)
臭素化エポキシ樹脂:
東都化成(株)製 商品名 YDB−400
(エポキシ当量375、軟化点80℃、臭素含有量48重量%)
フェノールノボラック樹脂:明和化成(株)製 商品名 H−1
(水酸基当量106、軟化点80℃)
フェノールアラルキル樹脂:三井化学(株)製 商品名 XL−225
(水酸基当量175、軟化点70℃)
包接硬化促進剤(I):1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン(TEP)により包接された含有率30%の2−エチル−4−メチルイミダゾール
日本曹達(株)製 商品名 TEP−2E4MZ
包接硬化促進剤(II):TEPにより包接された含有率10%のエチレンジアミン
日本曹達(株)製 商品名 TEP−ED
包接硬化促進剤(III):TEPにより包接された含有率42%の2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール
日本曹達(株)製 商品名 TEP−2P4MHZ
硬化促進剤:2−エチル−4−メチルイミダゾール
シランカップリング剤(I):γ‐グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
シランカップリング剤(II):γ‐アニリノプロピルトリメトキシシラン
着色剤:カーボンブラック
三菱化学(株)製 商品名 MA−600
離型剤:カルナバワックス
セラリカ野田(株)製 商品名 精製カルナバワックスNo.1
難燃助剤:三酸化アンチモン
東湖産業(株)製 商品名 HTT−200
温度175℃、圧力9.8MPaの条件でトランスファー成形し、スパイラルフローを測定した。
[ゲルタイム]
175℃に保たれた熱盤上で一定量の封止用エポキシ樹脂組成物を直径4〜5cmの円状に広げ一定速度で練り合わせ、試料がゲルになるまでの時間を計測した。
[最低溶融粘度]
高化式フロー測定装置((株)島津製作所製 CFT−500C)を用い、10kgの加圧下、直径1mmのノズルを用い、温度175℃で、剪断応力1.23×105Paにおける最低溶融粘度(η1)および剪断応力2.45×103Paにおける最低溶融粘度(η2)を測定するとともに、その対数比Log(η1/η2)を算出した。
[保存安定性]
25℃で168時間保管後の封止用エポキシ樹脂組成物 について、前記と同様にしてスパイラルフローを測定し、初期スパイラルフローに対する残存率(%)を算出した。
[ワイヤの変形およびボイドの発生]
2連のQFPマトリックスフレーム(試料数10)を用い、温度175℃、圧力6.9MPaの条件でマルチプランジャ装置を使用してトランスファー成形し、得られたQFPパッケージの内部および外部に発生したボイドの数(各試料で発生したボイドの合計数)を計数した。内部ボイドは、超音波探傷装置を用い、一方、外部ボイドは目視観察により計数した。また、軟X線装置を用いてQFPパッケージのベント部およびコーナー部におけるワイヤの変形の有無を調べ、その変形発生率を算出した。なお、ボイドの発生の計測は、初期の封止用エポキシ樹脂組成物および25℃で168時間保管後の封止用エポキシ樹脂組成物に対して行った。
[耐リフロー性]
アルミからなるジグザグ配線を形成したシリコンチップ(6mm×6mm)を42アロイからなるリードフレームに接着し、封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、温度175℃、圧力6.9MPaの条件でトランスファー成形して封止した後、チップ表面のアルミ電極とリードフレーム間を直径30μmの金線でワイヤボンディングし、さらに、温度180℃で10時間の後硬化を行って半導体装置(20mm×14mm×2.0mm)を作製した。この半導体装置に85℃、85%RH、72時間の吸湿処理を行った後、240℃の赤外線リフロー炉中で90秒間加熱し、半導体パッケージにおけるクラックの発生状況を調べ、その発生率を算出した(試料数20)。
[耐湿信頼性]
封止用エポキシ樹脂組成物を用い、175℃、6.9MPaの条件でトランスファー成形し、その後、温度180℃で10時間の後硬化を行って表面実装型のQFP−1H(タブ6.7mm×6.7mm)パッケージを作製し、このパッケージに85℃、85%RH、72時間の吸湿処理、および、240℃、90秒間のリフロー処理を行った後、65℃、95%RHで500時間の耐湿性試験(PCT)を行い、チップ上のアルミニウム電極の腐蝕発生率を調べた(試料数20)。
[高温放置信頼性]
耐湿信頼性の評価試験の場合と同様にして作製した半導体パッケージを180℃の恒温槽内に1000時間置いた後、金ワイヤとアルミニウム配線の接合部不良の発生の有無を調べ、その発生率を求めた(試料数20)。
Claims (7)
- (A)ビフェニル型エポキシ樹脂、(B)前記(A)成分のエポキシ基1モルに対しフェノール性水酸基が0.5〜1.6モルとなる量のアラルキル型フェノール樹脂硬化剤、(C)組成物全体の0.01〜2重量%の、硬化促進剤を下記一般式(1)で示されるテトラキスフェノール系化合物により包接してなる包接硬化促進剤、および(D)樹脂組成物全体の50〜95重量%の無機充填剤を含有し、
下記(I)および(II)の条件を満たすことを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。
(式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、置換もしくは非置換のフェニル基またはアルコキシ基であり、全てが同一であっても異なっていてもよい。Xは(CH2)n基を表し、nは0〜2の整数である。)
(I)前記(D)無機充填剤のレーザー回折式粒度分布測定装置による粒度分布が、下記(a)および(b)の条件を満たす
(a)(D)無機充填剤の総重量に対して、粒径3μm未満の成分が15〜30重
量%、粒径3μm以上10μm以下の成分が25〜35重量%、粒径10μmを超
える成分が40〜50重量%である
(b)粒径1μm以上の粒子の重量平均粒径(D1)と数平均粒径(D2)との比
(D1)/(D2)が5.0〜9.0である
(II)高化式フロー測定装置により測定した温度175℃、剪断応力1.23×105Paにおける最低溶融粘度(η1)が3.5〜9.0Pa・s、温度175℃、剪断応力2.45×103Paにおける最低溶融粘度(η2)が0.3〜0.7Pa・sであって、前記各最低溶融粘度(η1)および(η2)が下記式を満足し、かつ、175℃におけるゲルタイムが30〜60秒である
1.0≦Log[(η1)/(η2)]≦1.3 - 前記(D)無機充填剤のレーザー回折式粒度分布測定装置による粒度分布が、下記(c)および(d)の条件をさらに満たすことを特徴とする請求項1記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
(c)各粒径における頻度値を示す粒度分布図の3μm未満の粒径範囲、3μm以
上10μm以下の粒径範囲および10μmを超える粒径範囲のそれぞれに少なくと
も1つのピークを有する
(d)各粒径における頻度値を示す粒度分布図の3μm未満の粒径範囲における最
大頻度値(P1)と10μmを超える粒径範囲の最大頻度値(P2)との比(P
1)/(P2)が0.3〜1.0である - 前記(C)包接硬化促進剤における硬化促進剤が、イミダゾール系硬化促進剤およびアミン系硬化促進剤の少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1または2記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
- 前記(C)包接硬化促進剤における硬化促進剤が、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾールおよび2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1または2記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
- 前記(C)包接硬化促進剤におけるテトラキスフェノール系化合物が、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)エタンおよび1,1,2,2−テトラキス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)エタンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
- (E)アミノ基を有するシランカップリング剤をさらに含有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1乃至6のいずれか1項記載の封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物によって、半導体素子が封止されてなることを特徴とする半導体装置。
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