(57)【要約】【課題】無機充填材の比率が高い場合でも、成形時の流動性および、密着性が良好な事ならびに吸湿後の温度上昇によってもクラックを生じない等の信頼性が良好なエポキシ樹脂成形材料及びこれを用いて封止された半導体装置を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材からなる半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法において、前記組成物の溶融混合を行い、この溶融混合物を冷却、粉砕した後に、滑剤を加えて混合することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂成形材料及びこれを用いた半導体装置。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材を主成分とする半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法において、前記組成物を溶融混合し、冷却、粉砕した後、滑剤を加えて混合することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法により製造された半導体封止用エポキシ樹脂成形材料で封止された半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法及びこれを用いて製造されたエポキシ樹脂成形材料により封止された半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子の封止には、信頼性と生産性の観点から、トランスファ成形できるエポキシ樹脂成形材料が広く用いられている。エポキシ樹脂成形材料は、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤を主成分とし、必要により、硬化促進剤、離型剤、難燃剤、カップリング剤などが添加される。
【０００３】
電子機器の小型軽量化、高機能化の動向に対応して、半導体装置の小型化、薄型化、狭ピッチ化が益々加速する中、半導体封止用エポキシ樹脂成形材料には、封止成形後の半導体装置の信頼性に関連する半田耐熱性や耐湿性の向上が強く求められている。このため、半導体装置内部の応力や吸湿度を低減する目的で、エポキシ樹脂成形材料の成分は無機充填材の比率が高い材料へと移行している。しかし、この移行は無機充填材の凝集を引き起こし、得られるエポキシ樹脂成形材料の流動性低下という問題が新たにクロ−ズアップされる情勢にある。
【０００４】
流動性を維持させながら無機充填材の比率を向上させるための方法として、シリカフィラーの粒度分布を最適化したものについては、特許文献１や特許文献２に開示されている。しかし、これらの方法では流動性が未だ不十分であった。また、滑剤を添加する方法については、特許文献３や、特許文献４に開示されているが、これらの場合はいずれも滑剤を予め樹脂組成物に添加して溶融混合を行っており、これらの方法でも流動性が十分でないという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０３−１７７４５０号公報
【特許文献２】
特開平０６−２２４３２８号公報
【特許文献３】
特開昭５５−１５４７５５号公報
【特許文献４】
特開昭５７−１０２５６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、無機充填材の比率が高い場合でも、成形時の流動性および、密着性が良好な事ならびに吸湿後の温度上昇によってもクラックを生じない等の信頼性が良好なエポキシ樹脂成形材料及びこれを用いて封止された半導体装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材からなる半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法において、前記組成物の溶融混合を行い、この溶融混合物を冷却、粉砕した後、この粉砕物に滑剤を加えて混合することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法であり、上記半導体封止用エポキシ樹脂成形材料により封止された半導体装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は従来のように、滑剤を樹脂組成物に予め加えて溶融混合を行うのではなく、樹脂組成物の冷却、粉砕後、粉砕物に滑剤を加えて混合することが特徴である。この方法により、たとえ無機充填材が多くても流動性を向上させることができる。
本発明に使用されるエポキシ樹脂は、特に限定はしないが、１分子中に２個以上のエポキシ基を有し、常温で固形のものが望ましく、例えばビスフェノ−ル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノ−ルノボラック型エポキシ樹脂、クレゾ−ルノボラック型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノ−ルメタン型エポキシ樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても、混合して用いても構わない。
【０００９】
本発明に使用される硬化剤としては、特に限定はしないが、フェノ−ル樹脂を用い、常温で固形のものが望ましく、例えば、フェノ−ルノボラック樹脂、クレゾ−ルノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノ−ル樹脂、フェノ−ルアラルキル樹脂、ナフト−ルアラルキル樹脂、テンペン変性フェノ−ル樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても、混合して用いても構わない。
【００１０】
本発明に使用される無機充填材は、特に限定はしないが、アルミナ粉末、溶融シリカ粉末、結晶シリカ粉末、窒化珪素などが挙げられ、これらを単独で用いても、混合して用いても構わない。また、無機充填材は予めシランカップリング剤で表面処理されているものを用いてもよい。溶融シリカ粉末を使用する場合には、形状は球状のものを用い、シリカの含有量は成形加工性と信頼性のバランスを考慮して、全組成物中の６０〜９４重量％にすることが好ましい。
【００１１】
【００１２】
本発明では、必要に応じて硬化促進剤を用いても良く、これは前記エポキシ樹脂とフェノ−ル樹脂を架橋する硬化反応の触媒となるもので、特に限定はしないが、アミン系化合物、有機スルホン酸化合物、イミダゾ−ル化合物などが挙げられ、これらを単独で用いても、混合して用いても構わない。
このほかに、必要に応じて、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどの充填材に用いる表面処理剤、カ−ボンブラックなどの着色剤、シリコ−ンオイルなどの低応力剤、三酸化アンチモンなどの難燃剤などを配合することができる。
【００１３】
本発明の溶融混合の方法としては特に規定しないが例えば押出機を用いてエポキシ樹脂の融点近くまで加熱して行う方法が挙げられる。
【００１４】
本発明における滑剤としては、エポキシ樹脂成形材料に一般に用いられる滑剤であれば良い。具体的には高級脂肪酸や高級脂肪酸金属塩や高級脂肪酸アミドや脂肪酸エステル（ワックス）が挙げられ、高級脂肪酸としてステアリン酸、高級脂肪酸金属塩としてステアリン酸亜鉛、高級脂肪酸アミドとしてステアリン酸アミドが好ましい。これらの滑剤は各々単独で用いても、２種類以上用いても構わない。
滑剤は封止成形時の金型の温度により液状化し、液状物が粉砕物表面の摩擦力を大きく低下させ、得られる樹脂組成物の流動性を向上させるものであるが、予め滑剤を添加して溶融混合を行うと滑剤が樹脂等の中に入り込み、充分な流動性が発現できなくなる。本発明者らは、滑剤が粉砕物の表面に存在する時に最もその効果を発現することを突き止め、樹脂組成物の粉砕後に滑剤を混合する製造方法を見出した。
【００１５】
滑剤と粉砕物との混合方法としては、特に限定しないが、例えばヘンシェルミキサーのような攪拌羽根を有する密閉型混合機を用いて混合しても良く、乳鉢を用いて混合しても良く、また滑剤を溶剤にて溶解させ、その溶剤を霧状にして攪拌混合中の粉砕物に噴霧させた後、溶剤を乾燥させる方法を用いても良い。滑剤の添加量については全組成物中０．１重量％から１重量％添加することが好ましく、更に好ましくは０．３重量％から０．５重量％である。滑剤の添加量が０．１重量％より少なければ流動性の向上が十分でないため好ましくなく、また１重量％より多ければ得られるエポキシ樹脂成形材料の硬化特性が損なわれ、成形品を得ることが困難になるため好ましくない。
【００１６】
【実施例】
以下に実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
＜配合＞
エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製　エピコ−ト　１００１）
フェノ−ル樹脂（三井化学社製　ＸＬ２２５−ＬＬ）
トリフェニルホスフィン（ケイ・アイ化成社製、ＰＰ−３６０）
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン　（チッソ社製、サイラエース　Ｓ５１０）
カ−ボンブラック（三菱化学社製，三菱カーボンブラック）
球状シリカ▲１▼［平均粒子径１８μｍ］　（トクヤマ社製、エクセリカ　ＳＥ−１５）
球状シリカ▲２▼［平均粒子径１．５μｍ］（アドマテック社製、ＳＯ３２Ｈ）
滑剤▲１▼：ステアリン酸（日本油脂社製、ステアリン酸）
滑剤▲２▼：ステアリン酸亜鉛（日本油脂社製、ジンクステアレート）
滑剤▲３▼：ステアリン酸アミド（日本精化社製、ニュートロン−２）
滑剤▲４▼：高級脂肪酸の高級アルコ−ルエステル（東亜化成社製、カルナバワックス）
【００１７】
＜製造方法＞
上記の処方通り配合したものを室温状態に設定したヘンシェルミキサ−（容量１５リットル、回転数、１５００ｒｐｍ．）で２分間予備混合したものを同方向噛み合いニ軸押出混練機（スクリュ径Ｄ＝３０ｍｍ、押出機長さ＝１ｍｍ、ニ−ディングディスク長＝６Ｄ、スクリュ回転数３００ｒｐｍ．、吐出量２０ｋｇ／ｈｒ）で樹脂温が１０５℃となる様、加熱して溶融混合を行った後、溶融混合物を冷却、粉砕した。この後、実施例１〜６については更に滑剤を粉砕物に添加し、これらを前記ヘンシェルミキサーにて１分間混合した後、これをタブレット化し、低圧トランスファ−成形機にて１７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ２、１２０秒の条件で半田クラック試験、温度サイクル試験用として９×９ｍｍの８０ピン−Ｑｕａｄ−Ｆｌａｔ−Ｐａｃｋａｇｅ（以下“８０ｐＱＦＰ”）という半導体素子に封止成形した。比較例２については粉砕物のみをまた、比較例１については、溶融混合前に滑剤▲１▼を添加して、同様に作製した粉砕物を前記ヘンシェルミキサーにて１分間混合した後、タブレット化し、低圧トランスファ−成形機にて１７５℃、７０ｋｇ／ｃｍ２、１２０秒の条件で半田クラック試験、温度サイクル試験用として９×９ｍｍの８０ｐＱＦＰに封止した。
【００１８】
＜評価方法＞
スパイラルフロ−：ＥＭＭＩ−Ｉ−６６に準拠したスパイラルフロー測定用金型を取り付けたトランスファ成形機を用いて、前記半導体封止用エポキシ樹脂成形材料のスパイラルフロー値を測定した。トランスファ成形条件は金型温度１７５℃、注入圧力７０ｋｇ／ｃｍ２、保圧硬化時間１２０秒とした。
半田クラック試験：封止した８０ｐＱＦＰを８５℃、相対湿度６０％、１６８時間の条件で吸湿させた後、はんだ耐熱性試験であるＩＲリフロ−処理（２４０℃、１０秒保持）を３回行い、パッケ−ジクラックの有無を判定。ｎ＝１０。
密着性：半田クラック試験後の８０ｐＱＦＰを超音波探傷機で、８０ｐＱＦＰと樹脂組成物の成形品との界面の剥離を調査。ｎ＝１０。
実施例１〜６及び比較例１〜２の結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
2004099791.tif 000002
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、例え無機充填材の比率が高くても流動性と信頼性が良好なエポキシ樹脂成形材料及びこれを用いて封止された半導体装置を得ることができる。