JP2003012890A

JP2003012890A - 封止用樹脂組成物および電子部品封止装置

Info

Publication number: JP2003012890A
Application number: JP2001201550A
Authority: JP
Inventors: Haruomi Hosokawa; 晴臣細川; Kazufumi Ito; 和史伊藤
Original assignee: Kyocera Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2003-01-15

Abstract

(57)【要約】【課題】特にハロゲン（塩素、臭素）化合物および酸
化アンチモンを含有しない、リン−窒素化合物の純度の
調整により、難燃性、成形性、連続生産性、信頼性のよ
い封止用樹脂組成物および電子部品封止装置を提供す
る。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹
脂、（Ｃ）９５℃、２４時間抽出したときの塩素イオン
濃度が５０ｐｐｍ以下のホスファゼン化合物および
（Ｄ）無機充填剤を必須成分とし、樹脂組成物全体に対
して、前記（Ｃ）のホスファゼン化合物をリン含有率で
０．０５〜１重量％、また前記（Ｄ）無機充填剤を６０
〜９５重量％の割合で、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る。また、この封止用樹
脂組成物の硬化物によって電子部品を封止してなる電子
部品封止装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲン化合物
（塩素原子または臭素原子を含む化合物）および金属酸
化物（三酸化アンチモンなど）を添加することなしに、
優れた難燃性を有し、また、成形性、信頼性に優れた、
封止用樹脂組成物および電子部品封止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品装置では、その封止樹脂に難燃
性をもたせることが一般的であり、難燃化の処方とし
て、ハロゲン化合物および金属酸化物を単独もしくは併
用することで難燃効果を現している。具体的には、臭素
化エポキシ樹脂と三酸化アンチモンの組合せが一般的で
ある。しかし、封止用樹脂組成物の難燃効果を現すため
に添加されるハロゲン化合物、特に臭素化エポキシ樹
脂、およびその難燃効果を助けるために添加されている
金属酸化物、特に三酸化アンチモンは、いずれも電子部
品装置の信頼性を低下させるという欠点があった。それ
ばかりか、最近では環境への悪影響も指摘されている。

【０００３】このため、成形性、信頼性に優れた、ハロ
ゲン化合物および金属酸化物を含有しない封止用樹脂組
成物の開発が強く要望されており、その代替材として、
リン系難燃剤および金属水和物などの検討が広く進めら
れている。しかし、リン系難燃剤の多くはリン酸エステ
ル系のもので、難燃効果が得られても、加水分解により
発生するリン酸が、電子部品封止装置の耐湿信頼性を低
下させる原因となってしまい、十分な信頼性を確保する
ことができない。また、金属水和物についても十分な成
形性が確保できないばかりか、それによる吸湿特性の劣
化は、半導体封止装置の信頼性を大きく低下させてしま
う欠点があった。

【０００４】そのため、ハロゲン化合物および金属酸化
物を含有しない封止用樹脂組成物であって、しかも成形
性、耐湿性および信頼性に優れたものの開発が強く要望
されてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点を
解消し、上記要望に応えるためになされたもので、ハロ
ゲン（塩素、臭素）化合物および三酸化アンチモンを含
有せず、原料に塩化リンを使用しているホスファゼン化
合物（リン−窒素系難燃剤）中の塩素濃度に着眼し、９
５℃で２４時間抽出したときの塩素イオン濃度が５０ｐ
ｐｍ以下であるホスファゼン化合物の使用により、十分
な難燃性を付与しつつ、成形性、連続生産性および信頼
性のよい、封止用樹脂組成物および電子部品封止装置を
提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、樹脂組成物に、
ホスファゼン化合物を配合することにより、十分な難燃
性を確保し、ホスファゼン化合物が含有する不純物イオ
ンの量、特にホスファゼン化合物中の塩素イオン濃度を
９５℃で２４時間抽出したときに５０ｐｐｍ以下に調整
することで、十分な難燃性、成形性、連続生産性および
信頼性が向上し、上記目的が達成されることを見いだ
し、本発明を完成させたものである。

【０００７】即ち、本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）９５℃で２４時間抽出し
たときのホスファゼン化合物中塩素イオン濃度が５０ｐ
ｐｍ以下であるホスファゼン化合物および（Ｄ）無機充
填剤を必須成分とし、前記（Ｃ）のホスファゼン化合物
を、樹脂組成物全体に対するリン含有率が０．０５〜１
重量％となる量で、また前記（Ｄ）無機充填剤を、樹脂
組成物全体に対して６０〜９５重量％の割合で、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
る。また、この封止用樹脂組成物の硬化物によって、電
子部品を封止してなることを特徴とする電子部品封止装
置である。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂として
は、その分子中にエポキシ基を少なくとも２個有する化
合物である限り、分子構造および分子量など特に制限な
く、一般に封止用材料として使用されるものを広く包含
することができる。例えば、クレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビ
フェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型等の芳香
族系、ジシクロペンタジエン誘導体等の脂肪族系の化合
物が挙げられ、これらのエポキシ樹脂は、単独もしくは
２種類以上混合して用いることができる。

【００１０】本発明に用いる（Ｂ）フェノール樹脂とし
ては、前記（Ａ）のエポキシ樹脂と反応し得るフェノー
ル性水酸基を２個以上有する化合物であれば、特に制限
なく、一般に封止用材料として使用されるものを広く包
含することができる。好ましくは、ノボラック型もしく
は芳香族変性型のフェノール樹脂等が挙げられる。具体
的には例えば、次の各一般式に示されるフェノール樹脂
が挙げられる。

【００１１】

【化１】（但し、式中、ｎは０または１以上の整数を表す）

【化２】（但し、式中、ｎは０または１以上の整数を表す）これ
らのフェノール樹脂は、単独もしくは２種類以上混合し
て用いることができる。

【００１２】（Ｂ）フェノール樹脂の配合割合は、前述
したエポキシ樹脂のエポキシ基（ａ）とフェノール樹脂
のフェノール性水酸基（ｂ）との当量比（ａ）／（ｂ）
の値が０．５〜２．０の範囲内であることが望ましい。
当量比が０．５未満あるいは２．０を超えると、耐湿
性、耐熱性、成形作業性および硬化物の電気特性が悪く
なり、いずれの場合も好ましくない。従って上記の範囲
内に限定するのがよい。

【００１３】本発明に用いる（Ｃ）のホスファゼン化合
物としては、例えば次の一般式に示されるもので、環状
であっても鎖状であってもよい。

【００１４】

【化３】（但し、式中、Ｒ¹、Ｒ²は同じであっても異なっても
よく、水素原子、メチル基等のアルキル基、メトキシ基
等のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基などを、
ｎは３〜２５の整数を、それぞれ表す）上記ホスファゼン化合物の不純物は、その原料の塩化リ
ンに起因するが、環状ホスファゼンと鎖状ホスファゼン
のうち、不純物の除去の観点から環状のフェノキシタイ
プが好ましく、耐熱性も良好である。

【００１５】本発明で使用する（Ｃ）ホスファゼン化合
物の不純物調整方法としては、純水洗浄する方法の他、
有機溶剤中の結晶化、沈殿させ純水洗浄する等の方法で
調整することができる。（Ｃ）のホスファゼン化合物
は、９５℃で２４時間抽出したときホスファゼン化合物
中の塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下であることが必要
である。この塩素イオン濃度の測定は、次のようになさ
れる。５ｇのホスファゼン化合物を５０ｍｌの純水で９
５℃、２４時間の条件で抽出し、濾過後の抽出液をイオ
ンクロマトアナライザー：ＩＣ７０００Ｓ（横川電気社
製）の標準操作により測定する。

【００１６】（Ｃ）のホスファゼン化合物の配合量は、
ホスファゼン化合物の含有リンに基づく樹脂組成物中の
リン含有率が、０．０５〜１重量％、好ましくは０．１
〜０．５重量％の割合で含有するように、調整すること
が望ましい。その割合が０．０５重量％未満では、十分
な難燃性の効果が得られず、また１重量％を超えると成
形性、耐湿性が悪くなり実用に適さない。

【００１７】本発明に用いる（Ｄ）無機充填剤として
は、シリカ粉末、アルミナ粉末、窒化ケイ素粉末、窒化
アルミ粉末、酸化チタン、ガラス繊維、ウィスカー等が
挙げられ、これらは、単独もしくは２種類以上混合して
用いることができる。これらのなかでも、溶融性シリカ
粉末や結晶性シリカ粉末を使用することが好ましい。

【００１８】（Ｄ）無機充填剤の配合割合は、全体の樹
脂組成物に対して６０〜９５重量％の割合で含有するこ
とが望ましい。その割合が６０重量％未満では、耐熱
性、信頼性が悪くなり、また、９５重量％を超えると、
かさばりが大きくなり成形性に劣り実用に適さない。

【００１９】本発明の封止用樹脂組成物は、前述した
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）ホ
スファゼン化合物および（Ｄ）無機充填剤を必須成分と
するが、本発明の目的に反しない限度において、また必
要に応じて例えば、天然ワックス類、合成ワックス類、
エステル類等の離型剤、エラストマー等の低応力化成
分、カーボンブラック等の着色剤、シランカップリング
剤等の無機充填剤の処理剤、また、エポキシ樹脂とフェ
ノール樹脂の硬化反応を促進する種々の硬化促進剤など
を適宜、添加配合することができる。

【００２０】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な方法としては、前述したエポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、ホスファゼン化合物、無機
充填剤およびその他の成分を配合し、ミキサー等によっ
て十分均一に混合した後、さらに熱ロールによる溶融混
合処理、またはニーダ等による混合処理を行い、次いで
冷却固化させ、適当な大きさに粉砕して成形材料とする
ことができる。こうして得られた成形材料は、半導体装
置をはじめとする電子部品あるいは電気部品の封止、被
覆、絶縁等に適用すれば、優れた特性と信頼性を付与さ
せることができる。

【００２１】本発明の電子部品封止装置は、上記のよう
にして得られた封止用樹脂を用いて、電子部品を封止す
ることにより容易に製造することができる。封止の最も
一般的な方法としては、低圧トランスファー成形方があ
るが、射出成形、圧縮成形および注型などによる封止も
可能である。封止用樹脂組成物を封止の際に加熱して硬
化させ、最終的にはこの組成物の硬化物によって封止さ
れた電子部品封止装置が得られる。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。封
止を行う電子部品としては、例えば、集積回路、大規模
集積回路、トランジスタ、サイリスタおよびダイオード
等で特に限定されるものではない。

【００２２】

【作用】本発明の封止用樹脂組成物および電子部品封止
装置は、前述したホスファゼン化合物の純度を調整する
ことにより、目的とする特性が得られるものである。即
ち、樹脂成分とホスファゼン化合物とが予備反応した樹
脂組成物は、十分な成形性を保ちながら、成形品に優れ
た難燃性を付与し、その化合物の安定性から電子部品封
止装置において耐湿性、信頼性を向上させることができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例によって具
体的に説明するが、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。以下の実施例および比較例にお
いて「％」とは「重量％」を意味する。

【００２４】実施例１クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のＥＳＣＮ−１９
５ＸＬ（住友化学社製商品名、エポキシ当量１９８）１
２．６％に、ノボラック型フェノール樹脂のＢＲＧ−５
５６（昭和高分子社製商品名、フェノール当量１０５）
６．７％、３、４核体のみを結晶化させ、９５℃、２４
時間で抽出される塩素イオン濃度を５ｐｐｍ以下に調整
した、次式に示すフェノキシシクロホスファゼン４．７
％、

【化４】溶融シリカ粉末７５％およびカルナバワックス、トリフ
ェニルホスフィン等１．０％を配合し、常温で混合し、
さらに９０〜９５℃で混練してこれを冷却粉砕して成形
材料を製造した。

【００２５】この成形材料を１７５℃に加熱した金型内
にトランスファー注入し、硬化させて成形品（封止品）
を成形した。この成形品について燃焼性、信頼性の試験
を行った。その結果を表１に示す。

【００２６】実施例２クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のＥＳＣＮ−１９
５ＸＬ（住友化学社製商品名、エポキシ当量１９８）
９．８％に、ノボラック型フェノール樹脂のＢＲＧ−５
５６（昭和高分子社製商品名、フェノール当量１０５）
５．２％、実施例１で用いたフェノキシシクロホスファ
ゼン４％、結晶シリカ粉末８０％およびカルナバワック
ス、トリフェニルホスフィン等１．０％を配合し、常温
で混合し、さらに９０〜９５℃で混練してこれを冷却粉
砕して成形材料を製造した。

【００２７】この成形材料を１７５℃に加熱した金型内
にトランスファー注入し、硬化させて成形品（封止品）
を成形した。この成形品について燃焼性、信頼性の試験
を行った。その結果を表１に示す。

【００２８】比較例１クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のＥＳＣＮ−１９
５ＸＬ（住友化学社製商品名、エポキシ当量１９８）１
２．６％に、ノボラック型フェノール樹脂のＢＲＧ−５
５６（昭和高分子社製商品名、フェノール当量１０５）
６．７％、９５℃、２４時間で抽出される塩素イオン濃
度が５５ｐｐｍの未調整の前記化４構造式フェノキシシ
クロホスファゼン４．７％、溶融シリカ粉末７５％およ
びカルナバワックス、トリフェニルホスフィン等１．０
％を配合し、常温で混合し、さらに９０〜９５℃で混練
してこれを冷却粉砕して成形材料を製造した。

【００２９】この成形材料を１７５℃に加熱した金型内
にトランスファー注入し、硬化させて成形品（封止品）
を成形した。この成形品について燃焼性、信頼性の試験
を行った。その結果を表１に示す。

【００３０】比較例２クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のＥＳＣＮ−１９
５ＸＬ（住友化学社製商品名、エポキシ当量１９８）１
０％、臭素化エポキシ樹脂ＢＲＥＮ−Ｓ（日本化薬社製
商品名、エポキシ当量２７０）２％、ノボラック型フェ
ノール樹脂のＢＲＧ−５５６（昭和高分子社製商品名、
フェノール当量１０５）６％、結晶シリカ粉末８０％、
三酸化アンチモン１％およびカルナバワックス、トリフ
ェニルホスフィン等１．０％を配合し、常温で混合し、
さらに９０〜９５℃で混練してこれを冷却粉砕して成形
材料を製造した。

【００３１】この成形材料を１７５℃に加熱した金型内
にトランスファー注入し、硬化させて成形品（封止品）
を成形した。この成形品について燃焼性、信頼性の試験
を行った。その結果を表１に示す。

【００３２】

【表１】＊１：トランスファー成形によって１２０×１２×０．
８ｍｍの成形品をつくり、１７５℃、８時間の後硬化の
後、ＵＬ−９４Ｖ耐炎性試験規格に基づき燃焼性の試験
を行った。

【００３３】＊２：成形材料を用いて２本のアルミ配線
を有するシリコン製チップ（テスト素子）を銅フレーム
に接着し、１７５℃で２分間トランスファー成形して、
ＤＩＰ−１４ｐｉｎの成形品をつくり、１７５℃におい
て４時間後硬化させた後、２００℃のオーブン中で高温
放置試験を行い、断線による通電不良の個数をカウント
して不良数とした。

【００３４】＊３：成形材料を用いて２本のアルミ配線
を有するシリコン製チップ（テスト素子）を銅フレーム
に接着し、１７５℃で２分間トランスファー成形して、
ＤＩＰ−１４ｐｉｎの成形品をつくり、１７５℃におい
て４時間後硬化させた後、１２７℃、２．５気圧の飽和
水蒸気中においてＰＣＴを行い、断線による通電不良の
個数をカウントし不良数とした。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明ならびに表１から明らかなよ
うに、本発明の封止用樹脂組成物および電子部品封止装
置は、耐燃焼性、信頼性に優れ、その結果、電極の断線
不良を著しく低減することができ、長期にわたる信頼性
を保証することができた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 Ｆターム(参考） 4J002 CC03Y CD03W CD06W CQ01X DE136 DE146 DF016 DJ016 DL006 FA046 FA066 FD016 GJ02 GQ05 4J036 AA02 AF06 DA01 FA02 FA05 FA06 FB06 FB07 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB12 EB19 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）９５℃で２４時間抽出したときホスファゼ
ン化合物中の塩素イオン濃度が５０ｐｐｍ以下であるホ
スファゼン化合物および（Ｄ）無機充填剤を必須成分と
し、前記（Ｃ）のホスファゼン化合物を、樹脂組成物全
体に対するリン含有率が０．０５〜１重量％となる量
で、また前記（Ｄ）無機充填剤を、樹脂組成物全体に対
して６０〜９５重量％の割合で、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】（Ｄ）無機充填剤が、溶融性シリカ粉末
である請求項１記載の封止用樹脂組成物。
【請求項３】（Ｄ）無機充填剤が、結晶性シリカ粉末
である請求項１記載の封止用樹脂組成物。
【請求項４】請求項１〜３いずれか１項記載の封止用
樹脂組成物の硬化物によって、電子部品を封止してなる
ことを特徴とする電子部品封止装置。