(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）最大粒子径が３００μｍ以下で平均粒子径が５μｍ以上７０μｍ以下の窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミのいずれか、又はこれらの２種以上の混合物である無機質充填剤、（Ｂ）最大粒子径が５μｍ以下で平均粒子径が０．０５μｍ以上１μｍ以下である酸化チタン充填剤および（Ｃ）エポキシ樹脂を必須成分とし、樹脂組成物全体に対して、（Ａ）の無機質充填剤を３０〜９０重量％、（Ｂ）の酸化チタン充填剤を５〜５０重量％、（Ｃ）エポキシ樹脂を５〜５０重量％、それぞれ含有してなることを特徴とする封止用樹脂組成物。
【請求項２】
（Ａ）最大粒子径が３００μｍ以下で平均粒子径が５μｍ以上７０μｍ以下の窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミのいずれか、又はこれらの２種以上の混合物である無機質充填剤、（Ｂ）最大粒子径が５μｍ以下で平均粒子径が０．０５μｍ以上１μｍ以下である酸化チタン充填剤および（Ｃ）エポキシ樹脂を必須成分とし、樹脂組成物全体に対して、（Ａ）の無機質充填剤を３０〜９０重量％、（Ｂ）の酸化チタン充填剤を５〜５０重量％、（Ｃ）エポキシ樹脂を５〜５０重量％、それぞれ含有する封止用樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが樹脂封止されてなることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体等の電子部品の封止をする封止用樹脂組成物およびそれにより樹脂封止した半導体装置に関する。更に詳しくは、該樹脂組成物と半導体装置の樹脂パッケージは、粒径の異なる2 充填剤、無機質充填剤と酸化チタン充填剤とによって充填された熱硬化性樹脂を主成分し、熱伝導性に優れ、成形加工工程での装置の磨耗が少ないという利点がある。
【０００２】
【従来の技術】
半導体等の電子部品は、それを外部環境から保護するためにセラミックパッケージまたは樹脂パッケージ等で封止されているが、この封止材料については、コスト、生産性等の面から無機質充填剤を含有させた熱硬化性樹脂組成物によるものが普及している。
【０００３】
従来、この封止用の樹脂組成物は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂とシリカ等の無機充填剤とから構成されており、トランスファー成形法によって電子部品の封止がされるが、これらの樹脂組成物は、熱膨張係数が小さくて内部応力が少なくて、良熱伝導性、低透湿性で機械的特性などに優れ、しかも低コストであるものが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、充填剤として、シリカ、アルミナ、窒化ケイ素粉末などを用いた樹脂組成物は、樹脂パッケージとしたときの熱伝導性に優れている反面、成形加工工程での装置の磨耗が大きく、また、充填剤粒子が半導体素子表面を傷つけ、そのことがソフトエラーを引き起こす原因となるとの報告も出されている。
【０００５】
この他、充填剤として炭酸カリウム、硫酸バリウム、マイカ粉末等を用いた樹脂組成物は、成形加工工程での装置の磨耗が小さい反面、熱伝導性や作業性に劣っている。
【０００６】
本発明の目的は、充填性や作業性がよく、成形加工工程での装置の摩耗も少なく、かつ熱伝導性が高くて内部応力が小さく、トランスファー成形に適した熱硬化性の封止用樹脂組成物とそれにより樹脂封止した半導体装置とを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、粒径の大きい無機質充填剤と粒径の小さい酸化チタン充填剤の組合せが、充填剤としてより優れた特性をもつことを知り、それを用いた後述する組成の封止用樹脂組成物と樹脂封止型半導体装置が、上記の目的を達成できることを見いだし、本発明を完成したものである。
【０００８】
即ち、本発明は、（Ａ）最大粒子径が３００μｍ以下で平均粒子径が５μｍ以上７０μｍ以下の窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミのいずれか、又はこれらの２種以上の混合物である無機質充填剤、（Ｂ）最大粒子径が５μｍ以下で平均粒子径が０．０５μｍ以上１μｍ以下である酸化チタン充填剤および（Ｃ）エポキシ樹脂を必須成分とし、樹脂組成物全体に対して、（Ａ）の無機質充填剤を３０〜９０重量％、（Ｂ）の酸化チタン充填剤を５〜５０重量％、（Ｃ）エポキシ樹脂を５〜５０重量％、それぞれ含有してなることを特徴とする封止用樹脂組成物であり、また、この封止用樹脂組成物の硬化物によって、半導体チップが樹脂封止されてなることを特徴とする半導体装置である。
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂に、粒径の異なる無機質充填剤と酸化チタン充填剤とを配合させたものである。
【００１１】
本発明に用いる（Ａ）の無機質充填剤は、封止用樹脂組成物に使用される、不純物の少ない無機質充填剤が好ましく、熱伝導性、熱膨張係数の見地から、窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミのいずれか、またはこれらの２種以上の混合物である。この無機質充填剤は、最大粒子径が３００μｍ以下で平均粒子径が５μｍ以上７０μｍ以下のものである。また、この無機質充填剤の配合量であるが、全体の樹脂組成物に対して３０〜９０重量％である。
【００１２】
本発明に用いる（Ｂ）の酸化チタン充填剤としては、最大粒子径が5 μｍ以下で平均粒子径が0.05μｍ以上1 μｍ以下のものである。平均粒子径が0.05μｍ以上1 μｍ以下の（Ｂ）酸化チタン充填剤は、従来白色顔料に使用されてきた粒子径のものである。また、この酸化チタン充填剤の配合量であるが、全体の樹脂組成物に対して5 〜50重量％である。そのような配合量であれば、無機質充填剤の装置摩耗を低減させることができ、また成形材料としての充填性を高めて熱伝導性をも高くすることができる。
【００１３】
本発明の樹脂組成物は、上述した（Ａ）無機質充填剤および（Ｂ）酸化チタン充填剤を（Ｃ）エポキシ樹脂に配合させたものである。
【００１４】
エポキシ樹脂は熱硬化性樹脂の中でも工業的に有利に用いることができるものである。
【００１５】
本発明の封止用樹脂組成物は、上述した（Ａ）の無機質充填剤および（Ｂ）の酸化チタン充填剤と（Ｃ）エポキシ樹脂とを主成分とするが、本発明の目的に反しない限り、また必要に応じて、粘度調整用の溶剤、カップリング剤、その他の添加剤を配合することができる。その溶剤としては、ジオキサン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、ソルベントナフサ、工業用ガソリン、酢酸セロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等が挙げられ、これらは単独又は2 種以上混合して使用することができる。
【００１６】
本発明の封止用樹脂組成物を成形材料として調製する場合の一般的方法は、前述した（Ａ）の無機質充填剤、（Ｂ）の酸化チタン充填剤、エポキシ樹脂とその硬化剤などの（Ｃ）エポキシ樹脂、それに溶剤、カップリング剤、その他の添加剤を配合し、ニーダ、ロールミル、ミキサーなどを用いて常法により加熱混練を行い、次いで適当な大きさに粉砕して成形材料とすることができる。
【００１７】
また、本発明の半導体装置は、上述の成形材料を用いて半導体チップを封止することにより容易に製造することができる。封止を行う半導体チップとしては、例えば集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等で特に限定されるものではない。封止の最も一般的な方法としては、低圧トランスファー成形法があるが、射出成形、圧縮成形、注形等による封止も可能である。成形材料で封止後加熱して硬化させ、最終的にはこの硬化物によって封止された半導体装置が得られる。加熱による硬化は、150 ℃以上に加熱して硬化させることが望ましい。
【００１８】
【作用】
本発明において粒径の異なる無機質充填剤および酸化チタン充填剤と、エポキシ樹脂とを特定量配合することによって、本発明の封止用樹脂組成物が得られる。この樹脂組成物を使用することにより、充填性や作業性がよく、成形加工工程での装置の摩耗も少なくなり、かつトランスファー成形等をすることにより内部応力の小さい半導体装置を獲ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００２０】
参考例１
（Ａ）無機質充填剤として最大粒子径が１２０μｍ以下で平均粒子径が２５μｍである結晶性シリカ充填剤と、最大粒子径が１μｍで平均粒子径が０．２μｍである（Ｂ）酸化チタン充填剤と、（Ｃ）エポキシ樹脂を表１に示す割合で配合し、ロールミルにて混練後冷却、粉砕し、エポキシ樹脂組成物１、２を得た。
【００２１】
実施例１
同様に、最大粒子径が９０μｍ以下で平均粒子径が２５μｍであるアルミナ充填剤と実施例１で用いた最大粒子径が１μｍで平均粒子径が０．２μｍである酸化チタン充填剤と、エポキシ樹脂を表１に示す割合で配合し、ロールミルにて混練後冷却、粉砕し、エポキシ樹脂組成物３、４を得た。
【００２２】
実施例２
同様に、最大粒子径が１５０μｍ以下で平均粒子径が３０μｍである窒化ケイ素充填剤と実施例１で用いた最大粒子径が１μｍで平均粒子径が０．２μｍである酸化チタン充填剤と、エポキシ樹脂を表２に示す割合で配合し、ロールミルにて混練後冷却、粉砕し、エポキシ樹脂組成物５、６を得た。
【００２３】
比較例１
同様に、参考例１で用いた結晶性シリカ充填剤、実施例１で用いたアルミナ充填剤、実施例２で用いた窒化ケイ素充填剤および参考例１で用いた酸化チタン充填剤と、エポキシ樹脂を表２〜３に示す割合で配合し、ロールミルにて混練後冷却、粉砕し、エポキシ樹脂組成物７〜１０を得た。
【００２４】
前記参考例１、実施例１、２および比較例１で作成したエポキシ樹脂組成物の流動性をみるため、高化式フロー粘度およびスパイラルフロー、熱伝導率、磨耗性等を測定してこの結果を表１〜３にそれぞれ示した。
【００２５】
参考例１、実施例１、２の樹脂組成物（樹脂組成物番号１〜６）が比較例１の樹脂組成物（樹脂組成物番号７〜１０）より流動性に優れ、また、フィラーを高充填しても樹脂組成物粘度が低く、成形性および作業性に優れていた。また、同系統のフィラーを使用したサンプルを比較すると、参考例１、実施例１、２の樹脂組成物（樹脂組成物番号１〜６）が比較例１の樹脂組成物（樹脂組成物番号７〜１０）より熱伝導性に優れ磨耗が少なかった。上述のように、本発明の効果が確認された。
【００２６】
【表１】
0003880211.tif 000002
＊１  ：クレゾールノボラックエポキシ樹脂−ノボラックフェノール樹脂の等量配合、有機燐系触媒。
＊２  ：１７５℃、荷重１０ｋｇ（島津フローテスターＣＦＴ−５００型）。
＊３  ：１７５℃×２分硬化、ＥＭＭＩ規格１−６６に準じる。
＊４  ：１７５℃×５分硬化、迅速熱伝導率計ＱＴＭ−ＭＤ２型。
＊５  ：１７５℃、荷重５０ｋｇ（島津フローテスターＣＦＴ−５００型）、アルミニウム製ダイ（穴径φ１ｍｍ）の１０ショット後の穴径。
【００２７】
【表２】
0003880211.tif 000003
＊１  ：クレゾールノボラックエポキシ樹脂−ノボラックフェノール樹脂の等量配合、有機燐系触媒。
＊２  ：１７５℃、荷重１０ｋｇ（島津フローテスターＣＦＴ−５００型）。
＊３  ：１７５℃×２分硬化、ＥＭＭＩ規格１−６６に準じる。
＊４  ：１７５℃×５分硬化、迅速熱伝導率計ＱＴＭ−ＭＤ２型。
＊５  ：１７５℃、荷重５０ｋｇ（島津フローテスターＣＦＴ−５００型）、アルミニウム製ダイ（穴径φ１ｍｍ）の１０ショット後の穴径。
【００２８】
【表３】
0003880211.tif 000004
【００２９】
【発明の効果】
本発明の粒径の異なる無機質充填剤と酸化チタン充填剤とを含有する熱硬化性樹脂組成物を半導体等の電子部品の封止に用いることにより、トランスファー成形工程における流動性、摩耗性が改善されるうえ、熱伝導性にも優れ、作業性、特性の両面で改善をはかることができる。