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技術 トランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置

出願人 京セラ株式会社
発明者 宇津野智久四釜拓生
出願日 2018年2月28日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2018-035689
公開日 2019年9月12日 (5ヶ月経過) 公開番号 2019-151685
状態 未査定
技術分野 高分子組成物 エポキシ樹脂 半導体又は固体装置の封緘,被覆構造と材料
主要キーワード 表面ボイド 粉粒状樹脂 最大変形 サイクロンミル FBGAパッケージ 球状無機充填材 コンプレッションモールド法 キャビティ底
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課題

トランスファーコンプレッションモールド法成形した場合、流動性に優れ、金型汚れが少なく、封止時のワイヤの変形を低減できるとともに、狭小部への充填性が良好なトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物、及び該トランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物を用いて封止された、ワイヤの変形や狭小部への未充填部がなく、高い信頼性を備えた半導体装置を提供する。

解決手段

(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂硬化剤、(C)硬化促進剤、及び(D)球状無機充填材を含有することを特徴とするトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物。

概要

背景

電子機器高集積化・高機能化高速化に伴い、電子部品にも小型化・高密度化が進んでいる。半導体装置も小型化・高密度化され、半導体素子パッケージに対する占有体積も大きくなり、半導体素子を覆う被覆肉厚は薄くなってきている。特に、指紋センサー用途、およびメモリ用途のパッケージでは、半導体素子上面の被覆厚は100μm以下が要求されている。また、半導体素子の多機能化大容量化に伴い、チップ面積の増大、多ピン化が進み、さらには電極パッド数の増加によって、パッドピッチパッドサイズ縮小化、いわゆる狭パッドピッチ化も進んでいる。

半導体素子の封止法には、トランスファー成形射出成形圧縮成形注型成形とあるが、半導体素子上面の被覆厚を薄くする方法として、トランスファー成形装置圧縮成形機構を取り込んだ樹脂モールド方法としてTCM(トランスファーコンプレッションモールド)法がある。この方法は、トランスファー成形する際に、キャビティ容積を十分確保してポットからキャビティへのモールド樹脂充填を促し、樹脂充填後キャビティ容積を狙い通りの厚さまで圧縮することにより、最終的には、モールド樹脂をキャビティからポット側に押し戻す成形が可能となっている。これにより、トランスファー成形のみで、半導体チップキャビティ底部との狭い隙間にモールド樹脂が流れ込み、半導体素子上面の被覆厚を薄くすることができる(例えば、特許文献1参照)。

さらに、ワイヤボンディング技術では、半導体素子から引き出すワイヤ長を長くしたり、またはワイヤ細線化したりすることにより狭パッドピッチ化等に対応している。
トランスファーコンプレッションモールド法で成形した場合、樹脂をポットからキャビティ内へ充填し、その後キャビティからポットへ戻るという工程を取る為、トランスファー成形用の半導体封止用樹脂組成物を用いた場合、加熱された金型内では樹脂が経時変化する為、粘度が上昇し、ワイヤボンディングされた配線が破損し、パッケージの信頼性を低下させる可能性が生じる。

一方、ワイヤボンディングされた配線の破損を低減させることができる半導体素子等の電子素子樹脂封止方法として、いわゆる圧縮成形法が用いられるようになってきている(例えば、特許文献2、及び3参照)。この圧縮成形法においては、金型内に被封止物(例えば、半導体素子等の電子素子が設けられた基板等)を保持し、これに対向させるように粉粒状樹脂組成物を供給し、被封止物と粉粒状樹脂組成物とを圧縮することで樹脂封止が行われる。

概要

トランスファーコンプレッションモールド法で成形した場合、流動性に優れ、金型汚れが少なく、封止時のワイヤの変形を低減できるとともに、狭小部への充填性が良好なトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物、及び該トランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物を用いて封止された、ワイヤの変形や狭小部への未充填部がなく、高い信頼性を備えた半導体装置を提供する。(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂硬化剤、(C)硬化促進剤、及び(D)球状無機充填材を含有することを特徴とするトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物。なし

目的

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、トランスファーコンプレッションモールド法で成形した場合、流動性に優れ、金型汚れが少なく、封止時のワイヤの変形を低減できるとともに、狭小部への充填性が良好なトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物、及び該トランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物を用いて封止された、ワイヤの変形や狭小部への未充填部がなく、高い信頼性を備えた半導体装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

請求項2

前記(D)球状無機充填材の平均粒子径が3〜25μmであり、前記(D)球状無機充填材の含有量が、樹脂組成物全量に対し70〜90質量%であることを特徴とする請求項1に記載のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物。

請求項3

前記(D)球状無機充填材全量中に含まれる最大粒子径32μm以上の球状無機充填材が20質量%未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物。

請求項4

さらに、(E)離型剤として、酸無水物骨格を有するポリエチレン系の離型剤を1種類以上含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物。

請求項5

前記トランスファーコンプレッションモールド成型法用導体封止用樹脂組成物の175℃における溶融粘度が10Pa・s以下であり、180℃における溶融粘度の増粘率が5%以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物。

請求項6

請求項1乃至5のいずれか1項に記載のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物を用いて半導体素子封止してなることを特徴とする半導体装置

請求項7

前記半導体装置の半導体素子上の封止材の厚みが40〜100μmであることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。

技術分野

背景技術

0002

電子機器高集積化・高機能化高速化に伴い、電子部品にも小型化・高密度化が進んでいる。半導体装置も小型化・高密度化され、半導体素子パッケージに対する占有体積も大きくなり、半導体素子を覆う被覆肉厚は薄くなってきている。特に、指紋センサー用途、およびメモリ用途のパッケージでは、半導体素子上面の被覆厚は100μm以下が要求されている。また、半導体素子の多機能化大容量化に伴い、チップ面積の増大、多ピン化が進み、さらには電極パッド数の増加によって、パッドピッチパッドサイズ縮小化、いわゆる狭パッドピッチ化も進んでいる。

0003

半導体素子の封止法には、トランスファー成形射出成形圧縮成形注型成形とあるが、半導体素子上面の被覆厚を薄くする方法として、トランスファー成形装置圧縮成形機構を取り込んだ樹脂モールド方法としてTCM(トランスファーコンプレッションモールド)法がある。この方法は、トランスファー成形する際に、キャビティ容積を十分確保してポットからキャビティへのモールド樹脂充填を促し、樹脂充填後キャビティ容積を狙い通りの厚さまで圧縮することにより、最終的には、モールド樹脂をキャビティからポット側に押し戻す成形が可能となっている。これにより、トランスファー成形のみで、半導体チップキャビティ底部との狭い隙間にモールド樹脂が流れ込み、半導体素子上面の被覆厚を薄くすることができる(例えば、特許文献1参照)。

0004

さらに、ワイヤボンディング技術では、半導体素子から引き出すワイヤ長を長くしたり、またはワイヤ細線化したりすることにより狭パッドピッチ化等に対応している。
トランスファーコンプレッションモールド法で成形した場合、樹脂をポットからキャビティ内へ充填し、その後キャビティからポットへ戻るという工程を取る為、トランスファー成形用の半導体封止用樹脂組成物を用いた場合、加熱された金型内では樹脂が経時変化する為、粘度が上昇し、ワイヤボンディングされた配線が破損し、パッケージの信頼性を低下させる可能性が生じる。

0005

一方、ワイヤボンディングされた配線の破損を低減させることができる半導体素子等の電子素子樹脂封止方法として、いわゆる圧縮成形法が用いられるようになってきている(例えば、特許文献2、及び3参照)。この圧縮成形法においては、金型内に被封止物(例えば、半導体素子等の電子素子が設けられた基板等)を保持し、これに対向させるように粉粒状樹脂組成物を供給し、被封止物と粉粒状樹脂組成物とを圧縮することで樹脂封止が行われる。

先行技術

0006

特開2016−167583号公報
特開2008−279599号公報
特開2011−153173号公報

発明が解決しようとする課題

0007

上述の特許文献2及び3に記載の圧縮成形法では、溶融した粉粒状樹脂組成物が被封止物の主面に略平行な方向に流動するため、流動量を少なくすることができ、樹脂の流れによる被封止物の破損、特にワイヤボンディングされた配線の破損を低減できる。しかし、半導体素子上の肉厚が薄い封止の場合、粉粒状樹脂素子物の撒きムラにより無機充填材の扁材が生じ、チップ透け外観不良が生じる可能性がある。

0008

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、トランスファーコンプレッションモールド法で成形した場合、流動性に優れ、金型汚れが少なく、封止時のワイヤの変形を低減できるとともに、狭小部への充填性が良好なトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物、及び該トランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物を用いて封止された、ワイヤの変形や狭小部への未充填部がなく、高い信頼性を備えた半導体装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明者らは、上記の課題を解決するべく鋭意検討した結果、下記の発明により当該課題を解決できることを見出した。

0010

すなわち、本願開示は、以下に関する。
[1](A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂硬化剤、(C)硬化促進剤、及び(D)球状無機充填材を含有することを特徴とするトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物。
[2]前記(D)球状無機充填材の平均粒子径が3〜25μmであり、前記(D)球状無機充填材の含有量が、樹脂組成物全量に対し70〜90質量%であることを特徴とする上記[1]に記載のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物。
[3]前記(D)球状無機充填材全量中に含まれる最大粒子径32μm以上の球状無機充填材が20質量%未満であることを特徴とする上記[1]又は[2]に記載のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物。
[4]さらに、(E)離型剤として、酸無水物骨格を有するポリエチレン系の離型剤を1種類以上含有することを特徴とする上記[1]乃至[3]のいずれかに記載のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物。
[5]前記トランスファーコンプレッションモールド成型法用導体封止用樹脂組成物の175℃における溶融粘度が10Pa・s以下であり、180℃における溶融粘度の増粘率が5%以下であることを特徴とする上記[1]乃至[4]のいずれかに記載のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物。
[6]上記[1]乃至[5]のいずれかに記載のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物を用いて半導体素子を封止してなることを特徴とする半導体装置。
[7]前記半導体装置の半導体素子上の封止材の厚みが40〜100μmであることを特徴とする上記[6]に記載の半導体装置。

発明の効果

0011

本発明によれば、トランスファーコンプレッションモールド法で成形した場合、流動性に優れ、金型汚れが少なく、封止時のワイヤの変形を低減できるとともに、狭小部への充填性が良好なトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物、及び該トランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物を用いて封止された、ワイヤの変形や狭小部への未充填部がなく、高い信頼性を備えた半導体装置を提供することができる。

0012

以下、本発明を詳細に説明する。
[トランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物]
本発明のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物(以下、単に半導体封止用樹脂組成物ともいう)は、(A)エポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂硬化剤、(C)硬化促進剤、及び(D)球状無機充填材を含有することを特徴とする。

0013

〔(A)エポキシ樹脂〕
本発明で使用する(A)成分のエポキシ樹脂は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するものであれば、分子構造、分子量等に制限されることなく一般に電子部品の封止材料として使用されているものを広く用いることができる。中でも、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、すなわちビフェニル型エポキシ樹脂が好ましい。
なお、本発明におけるビフェニル骨格には、ビフェニル環のうち少なくとも一方の芳香族環水素添加されているものも含まれる。

0014

ビフェニル型エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニルエピクロルヒドリンと4,4’−ビフェノールまたは4,4’−(3,3’,5,5’−テトラメチル)ビフェノール等のビフェノール化合物とを反応させて得られるエポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニルのグリシジルエーテルが好ましい。

0015

ビフェニル型エポキシ樹脂の市販品を例示すると、例えば、三菱化学(株)製のYX−4000(エポキシ当量185)、同YX−4000H(エポキシ当量193)、日本化薬(株)製のNC−3000(エポキシ当量273)、同NC−3000H(エポキシ当量288)(以上、いずれも商品名)等が挙げられる。
ビフェニル型エポキシ樹脂の使用によって、後述する(D)成分として、平均粒子径が3〜25μmの球状無機充填材を配合しても溶融粘度を最適範囲に維持することができ、流動性に優れる樹脂組成物を得ることができる。
なお、(A)成分のエポキシ樹脂は、1種を使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。

0016

〔(B)フェノール樹脂硬化剤〕
本発明で使用する(B)成分のフェノール樹脂硬化剤は、1分子当たり2個以上のフェノール性水酸基を有し、上記(A)成分のエポキシ樹脂を硬化させることができるものであって、電子部品の封止材料として一般に用いられるものであれば特に制限されることなく使用できる。

0017

(B)成分のフェノール樹脂硬化剤の具体例としては、例えば、フェノールノボラック樹脂フェノールキシレン樹脂クレゾールノボラック樹脂アラルキル型フェノール樹脂ナフタレンフェノール樹脂シクロペンタジエン型フェノール樹脂、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂等が挙げられる。中でも、流動性の観点より、フェノールノボラック樹脂、フェノールキシレン樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂が好ましい。これらは1種を使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。

0018

(B)成分のフェノール樹脂硬化剤は、150℃におけるICI粘度が0.05〜5.0Paであることが流動性の観点より好ましい。

0019

本発明のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物における(A)成分のエポキシ樹脂と(B)成分のフェノール樹脂硬化剤との配合比は、(A)成分のエポキシ樹脂中のエポキシ基1個に対して、(B)成分のフェノール樹脂硬化剤中のフェノール性水酸基が、好ましくは0.5〜1.6個、より好ましくは0.6〜1.4個となるように選定される。(A)エポキシ樹脂中のエポキシ基1個に対して(B)フェノール樹脂硬化剤中のフェノール性水酸基が、0.5個以上であれば硬化物ガラス転移温度が良好となり、1.6個以下であれば反応性が良好となるとともに、十分な架橋密度を有し、強度の高い硬化物を得ることができる。

0020

また、トランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物中における(A)成分のエポキシ樹脂及び(B)成分のフェノール樹脂硬化剤の合計含有量は、好ましくは3〜15質量%、より好ましくは5〜12質量%である。

0021

〔(C)硬化促進剤〕
本発明で使用する(C)成分の硬化促進剤は、前記(A)成分のエポキシ樹脂と(B)成分のフェノール樹脂硬化剤との反応を促進するものであり、かかる作用を有するものであれば特に制限されることなく使用できる。

0022

(C)成分の硬化促進剤の具体例としては、例えば、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−エチルイミダゾール、2−フェニル−4−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−メチルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾリン等のイミダゾール類;1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7(DBU)、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノネン、5,6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7等のジアザビシクロ化合物およびこれらの塩;トリエチルアミントリエチレンジアミンベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミントリエタノールアミンジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の三級アミン類;トリメチルホスフィントリエチルホスフィントリブチルホスフィン、ジフェニルホスフィントリフェニルホスフィン、トリ(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ジブチルフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、ビス(ジフェニルホスフィノメタン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン等の有機ホスフィン化合物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ボラン等のテトラまたはトリフェニルボロン塩等が挙げられる。中でも、流動性、成形性が良好である等の観点から、イミダゾール類が好ましい。これらは1種を使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。中でも、ワイヤ流れの観点より、潜在性のある硬化触媒が好ましい。

0023

トランスファーコンプレッションモールド法を用いる場合、ポット内からキャビティに樹脂が移動し、その後、圧縮することにより、一旦キャビティ内に移動した樹脂が再びポット内に移動する際、粘度が急増するとワイヤ流れが生じる可能性がある。流動性と硬化性バランスの観点から、硬化の開始温度は90〜160℃であることが好ましく、110〜140℃であることがより好ましい。90℃以上であると急激な増粘を抑制することができ、160℃以下であると金型汚れ等が無く成形性が良好になる。

0024

(C)成分の硬化促進剤の配合量は、(A)成分のエポキシ樹脂と(B)成分のフェノール樹脂硬化剤の合計量100質量部に対して、通常3〜10質量部、好ましくは4〜9質量部、より好ましくは5〜8質量部の範囲で選定される。配合量が(A)成分と(B)成分の合計量100質量部に対して、3質量部以上であれば硬化性が向上し、10質量部以下であれば樹脂組成物の流動性、成形性等の低下を抑制することができる。

0025

〔(D)球状無機充填材〕
本発明で使用する(D)成分の球状無機充填材は、平均粒子径が好ましくは3〜25μm、より好ましくは3〜15μm、更に好ましくは3〜12μmである。平均粒子径が3μm以上であれば粘度上昇を抑制しワイヤ流れを抑えることができ、25μm以下であれば狭小部への充填性が良好となる。また、(D)成分の球状無機充填材全量中に含まれる最大粒子径32μm以上の球状無機充填材の含有量は、20質量%未満であることが好ましく、5質量%未満であることがより好ましく、3質量%未満であることが更に好ましく、1質量%未満であることがより更に好ましい。20質量%未満であれば、狭小部の充填性が良好となる。このような観点から、(D)成分は最大粒子径32μm以上の球状無機充填材を含まないことがより一層好ましい。
さらに、(D)成分の球状無機充填材は、粒径頻度を取った時、2つの極大値を持つことが好ましい。2つの極大値を持つことにより、大小2種類の粒子ベアリング効果を示し、より一層流動性が良好になる。
なお、本明細書において、「ベアリング効果」とは、粒径の大きな粒子の間に粒径の小さな粒子が入り込むことにより、粒径の大きな粒子の移動をより自由にし、樹脂組成物全体としての流動性を向上させるものである。

0026

(D)成分の球状無機充填材としては、例えば、溶融シリカ結晶性シリカ等のシリカ類アルミナ窒化珪素窒化アルミニウム窒化ホウ素酸化チタンガラス繊維等からなる球状のものが挙げられる。中でも、流動性と寸法安定性、チップ上の未充填の低減の観点から、シリカ類及びアルミナが好ましい。また、指紋センサー用の高誘電特性の観点から酸化チタン、チタン酸バリウムが好ましい。

0027

なお、本明細書において、「球状」とは、粒子の長径(a)と短径(b)との比(b/a)が0.8〜1.0であることを意味し、真球でなくてもよい。
また、本明細書において、「粒子径」とは、特に限定しない限り、レーザ回折光散乱法に基づく粒度分布測定によって得られた体積基準の粒子径をいう。本明細書において「平均粒子径」とは、特に限定しない限り、レーザ回折・光散乱法に基づく体積基準の粒度分布において、粒子径が小さい微粒子側からの累積頻度50体積%に相当する粒子径(D50、メジアン径ともいう。)をいう。

0028

(D)成分の球状無機充填材の粒度分布は、レーザ回折・散乱法により求めることができ、例えば、(株)堀場製作所製のレーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(製品名)により取得できる。

0029

また、(D)成分の球状無機充填材を分級することで、混在している寸法の大きな球状無機充填材を予め除去しておくことができる。球状無機充填材の平均粒子径を3〜15μmにする時、例えば、粒子径32μmで分級することで、寸法の大きなシリカを予め除去することができる。これにより、狭小部への充填性が良好となる。

0030

(D)成分の球状無機充填材の配合量は、樹脂組成物全量に対し好ましくは70質量%以上90質量%以下、より好ましくは80質量%以上90質量%以下である。70質量%以上とすることで十分な成形収縮抑制効果が得られ、また、線膨張係数の増大が抑制され、成形品の寸法精度、耐湿性機械的強度等を高めることができる。また、90質量%以下とすることで、溶融粘度の増大が抑制され、流動性や成形性を高めることができる。

0031

〔(E)離型剤〕
本発明の半導体封止用樹脂組成物は、さらに(E)成分の離型剤を含有することで、金型汚れ等を抑制でき、成形性を高めることができる。(E)成分の具体例としては、例えば、カルナバワックスモンタン酸ワックスポリエチレンワックスポリプロピレンワックス等が挙げられる。中でも、酸無水物骨格構造を有するポリエチレン系離型剤が好ましく、(E)成分として酸無水物骨格構造を有するポリエチレン系離型剤を1種類以上含有することが好ましい。酸無水物骨格構造を有するポリエチレン系離型剤は、分散性ワックス浮が良好となり、半導体封止用樹脂組成物の成形性を向上させることができる。
また、上述したように、(D)成分の球状無機充填材の平均粒子径を3〜25μmとしたとき、金型汚れ等を抑制でき、成形性を高める効果が上がり、さらに平均粒子径を3〜15μmとしたときその効果は顕著になる。

0032

(E)成分の離型剤の配合量は、樹脂組成物の全量に対し好ましくは0.05〜2.0質量%、より好ましくは0.1〜1.5質量%、更に好ましくは0.1〜0.5質量%である。0.05質量%以上とすることで離型性が良好となり、2.0質量%以下とすることでフローマーク等がなく外観も良好となる。

0033

また、本発明の半導体封止用樹脂組成物には、以上の各成分の他、本発明の効果を阻害しない範囲で、この種の組成物に一般に配合される、カップリング剤充填剤(チタン酸バリウム等)、着色剤カーボンブラックコバルトブルー等)、改質剤シリコーンオイルシリコーンゴム等)、ハイドロタルサイト類イオン捕捉剤低応力剤等の添加剤を必要に応じて配合することができる。これらの各添加剤はいずれも1種を使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。

0035

上記添加剤の配合量は、半導体封止用樹脂組成物中、それぞれ好ましくは0.01〜3質量%程度、より好ましくは0.05〜1質量%程度である。

0036

本発明の半導体封止用樹脂組成物中、(A)成分、(B)成分、(C)成分、及び(D)成分の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上である。

0037

本発明の半導体封止用樹脂組成物は、前記(A)〜(D)成分、及び必要に応じて配合される(E)成分、及びカップリング剤等の各種添加剤をミキサー等によって予備混合した後、ディスパースニーダー、3本ロールミル等により混練処理を行い、次いで、冷却固化させ、適当な大きさに粉砕することにより、調製することができる。

0038

上記粉砕方法は特に制限されず、一般的な粉砕機を用いることができる。例えば、カッティングミルカッターミル)、スピードミルボールミルサイクロンミルハンマーミル振動ミルグラインダーミル等が好ましく用いられ、スピードミルがより好ましく用いられる。

0039

〔トランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物の物性〕
本発明のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物の175℃における溶融粘度は、好ましくは10Pa・s以下、より好ましくは8Pa・s以下である。さらに、180℃における溶融粘度の増粘率は、好ましくは5%以下、より好ましくは4%以下である。
また、上記半導体封止用樹脂組成物のゲルタイムは、好ましくは40〜80秒、より好ましくは45〜70秒、更に好ましくは50〜70秒である。
なお、上記各物性値の測定は、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。

0040

[半導体装置]
本発明の半導体装置は、基板と、基板上に固定されボンディングワイヤにより回路を形成している半導体素子とを備え、該半導体素子およびボンディングワイヤを、上記半導体封止用樹脂組成物を用いて封止したものである。

0041

本発明のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物は、トランスファーコンプレッションモールド法で成形することを想定しているが、半導体封止樹脂組成物で封止する公知の封止方法として、圧縮成形、低圧トランスファー成形、射出成形、注型成形などによる封止も可能である。

0042

本発明の半導体装置は、本発明のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物を用いて、次のように製造することができる。
まず、トランスファーコンプレッションモールド成型機により、半導体封止用樹脂組成物を成形金型内の温度が150〜190℃、成形圧力が4〜12MPa、注入時間が6〜20秒の条件でトランスファー成形した後、上金型下降によるコンプレッション成形を1〜10秒で実施することで、本発明の半導体装置が得られる。

0043

なお、本発明の半導体封止用樹脂組成物によって封止される半導体部品の種類は、特に限定されるものではないが、樹脂封止後の半導体装置の素子上面の封止材の被覆厚さが40〜100μmとなるような指紋センサー用途パッケージや、メモリ用途パッケージが好ましい。

0044

このように、本発明のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物を用いて成形することにより、ワイヤの変形や狭小部への未充填部がなく、高い信頼性を備えた半導体装置を得ることができる。

0045

次に実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。なお、「部」は特に断らない限り「質量部」を意味する。

0046

(実施例1)
(A)成分としてエポキシ樹脂(a−1)4.00部、エポキシ樹脂(a−2)1.80部;(B)成分としてフェノール性硬化剤(b−1)5.00部;(C)成分として硬化促進剤(c−1)0.70部、;(D)成分として溶融球状シリカ(d−1)86.0部;(E)成分として離型剤(e−1)0.10部、離型剤(e−2)0.10部、離型剤(e−3)0.04部、;添加剤として低応力剤0.7部、カップリング剤0.30部、消泡剤0.10部、ならびに着色剤0.30部を常温(20℃)で混合し、次いで、ミキシング軸ロールを用い120℃で加熱混練し半導体封止用樹脂組成物を得た。

0047

(実施例2〜9、及び比較例1〜7)
表1及び表2に記載の種類及び配合量の各成分に変更した以外は、実施例1と同様にして半導体封止用樹脂組成物を得た。なお、表1及び表2中、空欄は配合なしを表す。

0048

半導体封止用樹脂組成物の調製に使用した表1及び表2に記載の各成分の詳細は以下のとおりである。

0049

<エポキシ樹脂>
〔(A)成分〕
・YX−4000H:ビフェニル型エポキシ樹脂、エポキシ当量193、三菱化学(株)製、商品名
・NC−3000:ビフェニル型エポキシ樹脂、エポキシ当量276、日本化薬(株)製、商品名

0050

<フェノール樹脂硬化剤>
〔(B)成分〕
・MEHC−7800SS:フェノールキシレン樹脂、水酸基当量170、軟化点65℃、ICI粘度1.0Pa、明和化成(株)製、商品名
・BRG−558:フェノールノボラック樹脂、水酸基当量104、軟化点95℃、ICI粘度11Pa、昭和高分子(株)製、商品名

0051

<硬化促進剤>
〔(C)成分〕
・TIC−188:TEP−2P4MHZ、(ビスフェノールA型エポキシ樹脂との反応開始温度:130℃)、日本曹達(株)製、商品名、
DICY7:ジシアンジアミド、(ビスフェノールA型エポキシ樹脂との反応開始温度:160℃)、三菱化学(株)製、商品名
・2E4MZ:2−エチル−4−メチルイミダゾール、(ビスフェノールA型エポキシ樹脂との反応開始温度:90℃)、四国化成(株)製、商品名

0052

<球状無機充填材>
〔(D)成分〕
・FC920G−SQ:溶融球状シリカ、(株)アドマテクス製、商品名、平均粒子径5μm、20μmカット、粒子径32μm以上の含有量が0.1質量%以下
・AM10−025R:溶融球状アルミナ、新日鐵住金マテリアルズ(株)製、商品名、平均粒子径10μm、25μmカット、粒子径32μm以上の含有量が0.1質量%以下
・FB−875FC:溶融球状シリカ、デンカ(株)製、商品名、平均粒子径23μm、55μmカット、粒子径32μm以上の含有量が20質量%
なお、FB−875FCの粒子径32μm以上の含有量は、(株)堀場製作所製のレーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(製品名)で測定した値である。

0053

破砕無機充填材>
・F205:破砕シリカ、(株)日東紡マテリアル製、商品名、平均粒子径5.5μm、粒子径32μm以上の含有量が4.5質量%

0054

<離型剤>
〔(E)成分〕
カルナバ:天然カルナバワックス、東洋ペトロライト(株)製
ダイヤカルナ30M:酸無水物骨格構造を有するポリエチレン系離型剤、三菱化学(株)製
・HW1105A:酸無水物骨格構造を有するポリエチレン系離型剤、三井化学(株)製
TPNC−133:モンタン酸エステルワックスクラリアントジャパン(株)製
・HW−4252E:低分子量エチレンプロピレン共重合物酸化物(酸無水物骨格構造を含有しないポリエチレン系離型剤)、三井化学(株)製

0055

<添加剤>
〔低応力剤〕
ニットレジンクマロンV−120:クマロン・インデン共重合樹脂、日塗化学(株)製
シランカップリング剤
・Z−6883:フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、東レ・ダウコーニング(株)製
〔消泡剤〕
SF−8421:エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製
〔着色剤〕
・MA−100RMJ:カーボンブラック、三菱化学(株)製

0056

なお、実施例及び比較例で用いた無機充填材について、(株)堀場製作所製のレーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(製品名)を用いて、レーザ回折散乱方式によりメジアン径を測定し、これを平均粒子径とした。

0057

上記各実施例及び各比較例で得られた半導体封止用樹脂組成物について、下記に示す方法で各種特性を評価した。
成形方法
トランスファー成形法金型温度175℃、注入圧力9.8MPa、硬化時間120秒間
・トランスファーコンプレッションモールド(TCM)法:金型温度175℃、注入圧力6MPa、注入時間20秒間でトランスファー成形した後、成形圧力6MPa、硬化時間120秒間で圧縮成形
・圧縮成形:金型温度175℃で、成形圧力6MPa、硬化時間120秒間

0058

<半導体封止用樹脂組成物>
(1)スパイラルフロー
半導体封止用樹脂組成物を金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒間の条件で、トランスファー成形し、樹脂組成物の流動距離(cm)を測定した。なお、150cm以上を合格とする。

0059

(2)ゲルタイム
175℃の熱板上で、半導体封止用樹脂組成物がゲル化してから硬化するまでの時間(秒)を測定した。

0060

(3)溶融粘度(最低溶融粘度、増粘率)
レオメーターHAKEMARSIII(サーモフィッシャーエイエンティフィック(株)製)を用い、温度175℃、180℃の各条件で溶融粘度(Pa・s)を測定した。溶融粘度の増粘率は180℃における最低溶融粘度(Pa・s)と測定開始30秒後の粘度(Pa・s)から下記式により算出した。
溶融粘度の増粘率(倍)=[(30秒後の粘度−最低溶融粘度)/最低溶融粘度]

0061

(4)狭部充填性
半導体封止用樹脂組成物を金型温度175℃、注入圧力4MPa、硬化時間120秒間の条件で、スリット深さ40μmの金型へトランスファー成形し、樹脂組成物の流動距離(mm)を測定した。

0062

(5)成形性(連続成形性
半導体封止用樹脂組成物を用いて、FBGAパッケージ(50mm×50mm×0.5mm、半導体素子上面の封止材の被覆厚70μm又は200μm)を、表1及び表2に記載の成形方法による条件で200ショット連続成形を行った。なお、以下の基準で評価した。
◎:200ショットまで連続成形が可能であった
○:150ショットまで連続成形が可能であったが、200ショットまでの連続成形は不可能であった
×:150ショットまでの連続成形が不可能であった

0063

(6)成形性(パッケージ外観確認)
半導体封止用樹脂組成物を用いて、FBGAパッケージ(50mm×50mm×0.5mm、半導体素子上面の封止材の被覆厚70μm又は200μm)を、表1及び表2に記載の成形方法による条件で200ショットの連続成形を行った。なお、以下の基準で評価した。
◎:外観異常等が見られなかった
○:フローマーク等外観異常は見られるものの、表面ボイド等の外観異常は見られなかった
×:フローマーク、表面ボイド等の外観異常が顕著であった

0064

(7)ワイヤ流れ性
半導体封止用樹脂組成物を用いて、表1及び表2に記載の成形方法による条件でFBGAパッケージ(50mm×50mm×0.54mm、チップ厚0.44mm、チップ上の封止材の被覆厚が100μm、ワイヤ径0.25μm、ワイヤ長4.5mm)を成形した後、X線検査装置((株)島津製作所製、SMX−1000)によりワイヤの変形を観察し、最大変形部のワイヤ流れ率を測定した。なお、ワイヤ流れ率10%未満を合格とする。

0065

半導体パッケージ
(8)耐リフロー性
上記(5)で作製したFBGAパッケージに、30℃、相対湿度60%、192時間の吸湿処理を施した後、IRリフロー処理最高到達温度260℃)を行い、パッケージの内部クラック剥離)の発生の有無を超音波探傷装置(SAT)で観察し、その発生率(不良数(個)/総数(個))を調べた(n=20)。

0066

0067

実施例

0068

上より、本発明のトランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物は、流動性やゲルタイムを適正な範囲とすることができるため、ワイヤ流れや狭小部充填性に問題がなく信頼性の高いものとなることがわかった。

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