JPH01319528A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関し、
さらに詳しくは、特定の硬化剤を配合した耐熱性、耐湿
性、ならびに耐冷熱衝察性を有する半導体封Ｉｊ二用エ
ポキシ樹脂組成物に係るものである。

〔従来の技術〕

一般に、ＩＣ，ＬＳＩなとの半導体装置においては、そ
の半導体素子をシリコーン樹脂、エポキシ樹脂などによ
って封止するようにした樹脂封止法が広く採用されてお
り、これらの封止樹脂のなかでも、特に、エポキシ樹脂
については、封止後の気密性を効果的かつ良好に保持で
きると共に、しかも、これが比較的安価であることさも
相俟って、半導体装置のための素子封止用の樹脂として
汎用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかして、この種の樹脂封止パッケージにあっては、Ｉ
Ｃ，ＬＳＩなどの半導体装置における実装手段の多様化
に伴ない、パッケージそのものが益々小型化、かつ薄型
化される傾向にあり、このような現況に基ついて、従来
のエポキシ樹脂によって封止された樹脂封止パッケージ
の場合には、その封止樹脂であるエポキシ樹脂自体の耐
熱性が十分ではなく、例えば、基板への実装後、溶融半
田内にデイツプすると、封止樹脂にクラックを生じたり
、あるいは素子特性が変動したりすると云う不都合があ
り、また、　１５０℃以上の耐熱性が要求される自動車
搭載用の素子には、信頼性の点で到底、適し得ないもの
であった。

こ）で、封止樹脂としてのエポキシ樹脂硬化物における
耐熱性、耐湿性、それに耐冷熱衝撃性については、その
エポキシ樹脂骨格、官能基数などによって大きく異なる
ことが知られ、従来から、これを基にした耐熱性エポキ
シ樹脂の開発が盛んに進められており、例えば、特公昭
６２−５３５２８号公報には、剛直なビフェノール構造
を骨格中にもつエポキシ樹脂組成物が開示されているが
、この例では、その硬化剤にフェノールノボラック樹脂
を用いているために、硬化物のガラス転移温度が、１８
０℃程度であってそれほど耐熱性に優れるものではない
。

この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、耐熱性、耐
湿性、それに耐冷熱衝撃性に優れた。この種の半導体封
止用エポキシ樹脂組成物を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

前記１１的を達成するために、この発明に係る半導体対
１Ｌ用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂組成物中に
硬化剤としてのビスイミドフェノール化合物を含有させ
ることにより、封止樹脂のカラス転移温度を高め、かつ
耐熱強度を向上させて冷熱衝撃サイクル後にもパッケー
ジに損傷を与えたり、素子特性に影響を及ぼさないよう
にしたものである。

すなわち、この発明は、−数式 て示される中から選ばれた４僅の有機基〕によって示さ
れるビスイミドフェノール化合物。

エポキシ樹脂、および無機質充填剤を含有してなること
を特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。

〔作　　　用〕

従って、この発明においては、エポキシ樹脂組成物中に
、硬化剤としてのビスイミドフェノール化合物を含有さ
せであるために、封止樹脂のガラス転移温度を高め、か
つ耐熱強度を向上させることができ、冷熱衝撃サイクル
後にもパッケージに損傷を与えたり、素子特性に影響を
及ぼす惧れかない。

〔実　施　例〕

以下、この発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物
について詳細に説明する。

この発明による半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、−
数式 で示される中から選ばれた４価の有機基〕によって示さ
れるビスイミドフェノール化合物。

エポキシ樹脂、および無機質充填剤を含有してなるもの
である。

この発明に用いられるビスイミドフェノール化合物は、
アミノフェノールと、−数式 で示されるテトラカルボン酸２無水物とを、フェノール
性溶媒中で縮合させることによって得られる。

しかして、前記テトラカルボン酸２無水物としては、ビ
フェニールテトラカルボン酸２無水物。

ピロメリット酸２無水物、ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸２無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸２無水
物、ブタンテトラカルボン酸２無水物などを挙げ得る。

こ＼で、前記縮合は、アミンフェノール２モルに対して
、テトラカルボン酸２無水物１モルで反応させる。そし
てこのとき、アミノフェノールの量としては、これを２
〜２．２モルの範囲内で用いることができるが、テトラ
カルボン酸２無水物の１モルに対し、アミノフェノール
が２モル未満の場合には、反応生成物に酸が残って耐熱
性、耐湿性に悪影響を及ぼし、反対にアミノフェノール
が２２モルを越える場合には、副反応を生じて同様に耐
熱性、耐湿性に悪影響を与える。

前記フェノール性溶媒としては、ｏ−、ｐ−、ｍ−クレ
ゾールとｐ−クロルフェノール、およびこれらの混合物
などを用いることができ、アミノフェノールとテトラカ
ルボン酸２無水物の濃度が５〜３０重量％の範囲内、好
ましくは、１０〜２０重量％の範囲内で前記反応を行な
うもので、このときの反応温度は、２０〜２００℃の範
囲内であるのが望ましい。そして、このようにして得た
ビスイミドフェノール化合物は、単独で用いるか、ある
いは他の硬化剤と混合して用いる。

また、この発明に用いられるエポキシ樹脂としては、例
えば、ノボラック系エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂、脂環式系エポキシ樹脂なとの種々のタイ
プのエポキシ樹脂を挙げ得るが、これらのなかでも、ノ
ボラック系エポキシ樹脂が高温特性に優れているので好
ましく、かっこわらのエポキシ樹脂については、これを
単独で用いても、あるいは、その２種以上を併用するよ
うにしてもよい。

そして、必要に応じては、これらのエポキシ樹脂と共に
、臭素化ノボラック系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂を併用しても
よく、この場合、これらのエポキシ樹脂の使用量として
は、前記エポキシ樹脂の１００重量部に対して、併用さ
れるエポキシ樹脂が５０重量部以下であるのが好ましい
。

また、前記ビスイミドフェノール化合物などの硬化剤と
エポキシ樹脂との配合割合は、エポキシ樹脂のエポキシ
基１当量あたり、ビスイミドフェノール化合物のＯＨ当
量が０．７〜１．２であることが好ましいもので、エポ
キシ樹脂のエポキシ基１当量に対して、ビスイミドフェ
ノール化合物のＯＨ当量が０．７未満の場合には、組成
物のガラス転移温度が低くなって耐熱性が低下し、反対
にＯＨ当量が１．２をを越える場合には、硬化物中にビ
スイミドフェノール化合物が未反応物として残るために
、耐熱性、耐湿性が低下すること＼なる。

さらに、この発明に用いられる無機質フィラーとしては
、例えば、結晶性シリカ粉、溶融シリカ粉、アルミナ粉
、タルク、石英ガラス粉、炭酸カルシウム粉、ガラス繊
維などを挙げることかできる。そして、これらの無機質
フィラーの添加量としては、組成物中に５０〜８０％程
度含有させるのがよく、その添加量が５０％未満の場合
には、線膨張係数、および硬化収縮を低下させる効果が
小さくなり、添加量が８０％を越える場合には、流動性
が悪くなって作業性が低下する傾向にあるので、このよ
うに５０〜８０％程度の範囲内で要求される特性に対応
し、その配合量を適宜に選択して用いるのが好ましい。

さらにまた、この発明による半導体封止用エポキシ樹脂
組成物には、必要に応じて、イミタゾール系化合物、第
３級アミン、リン系化合物などの硬化促進剤、カーホン
ブラックなどの着色剤、カルナバワックス、合成ワック
スなどの離型剤、三酸化アンチモンなどの難燃剤、γ−
グリシロキシプロビルトリメトキシシランなどのカップ
リング剤、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム成分
を、組成物中での含有量が１０％を越えない範囲でそれ
ぞれに添加してもよい。

そして、この発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成
物については、これを−射的に使用されている公知の混
合装置１例えば、ローラー、ニーダミキサー、エクスト
ルータ、ヘンシェルミキサー（■三井三池製作所製）な
どを用いて容易に調製し得る。

次に、この発明に係る半導体封止用エポキシ樹脂組成物
の実施例につき、その比較例と併せて詳細に説明する。

（製造例１〜５） 次の第１表に示す配合・組成によって芥原料を再結晶さ
せ、減圧乾燥させたものを、ヒスイミドフェノール化合
物の合成に用いた。

こきて、Ｎ、Ｎ−ビス（ｐ−ヒドロキシフェノール）ビ
フェニールテ］・ラカルボキシリックジイミドの合成は
、まず、　１ｆ！、の四ツ］二１フラスコ内にｍ−クレ
ソール５００ｇ、キシレン１ｏｏｇ、および再結晶・減
圧乾燥させたｐ−アミンフェノール３２．７ｇを入れ、
窒素気流下に２０〜３０℃で均一溶解させると共に、再
結晶・減圧乾燥させたビフェニールテトラカルボン酸２
無水物４４．１ｇを徐々に加えて、２０〜３０℃で２ｈ
ｒ撹拌２反応させた。

つし＼で、徐々にン闇度を１２０〜１５０℃まで一トげ
て：ｌ０ｍ１ｎ加熱還流させ、　Ｉｈｒで反応生成水を
キシレンと共沸させて除去し、さらに続いて、　１８０
℃でＩｈｒ、また、　２００℃でｌｈｒ反応を行なった
。生成水の量は、５．：］９９ｇ理論量５．４０．ｔＨ
）であった。

その後１ｍ−クレゾールの約届量を減圧蒸留により除い
た＋で、　３．５Ｉｌのメチルアルコール中に再沈させ
て濾別し、メチルアルコールで洗浄したのち、２０〜３
０℃で減圧乾燥を８ｈｒ行なって合成反応物を得た。

そして、このようにして得た化合物は、赤外吸収スペク
トルで３３００ｃｍ−’にＯＨ基に基づく吸収と、１７
２０ｃｍ−’および１．７８０ｃｍ−’にイミド基のＣ
＝Ｏ基に基づく特徴的な吸収とが得られ、これによって
目的物であることを確認できたく製造例１）。

また、前記ビフェニールテトラカルボン酸２無水物の代
わりに、ピロメリット酸２無水物（製造例２）、ベンゾ
フェノンテトラカルポン酸２無水物（製造例３）、シク
ロペンタンテトラカルボン酸２無水物（製造例４）、ブ
タンテトラカルボン酸２無水物（製造例５）を用い、航
記製造例１と同様な方法によって、それぞれに合成反応
物を得た。千１ノて、これらの各化合物についても、同
様な手段で同定することによって、それぞれに目的物で
あることを確認できた。

（実施例１〜１０．比較例１〜３．） 次の第２表に示す組成・配合割合で、ヒスイミドフェノ
ール化合物、およびエポキシ樹脂、あるいはフェノール
ノボラック樹脂を７０〜９０℃の熱ロールにより１５〜
２０ｍ１ｎ、さらに］、３０〜１５０℃で１０〜１５ｍ
１ｎ混練して予備混合物を得た。

そして、これらの予備混合物、エポキシ樹脂。

フェノールノボラック樹脂、無機質フィラー、硬化促進
剤およびその他の成分を、次の第３表に示す組成・配合
となるように調製し、７０〜１００℃の熱ロールにより
　４〜７　ｍｉｎ間混練したのち、プレス装置を用いて
、直径４５ｍｍ、高さ３５ｍｍのタブレットに、そのか
さ密度が１．５〜１．７となるようにして成形した。

続いて、このようにして得たタブＩノットを用いて、金
型温度か１８０℃±５℃、プランジャー圧力か８０ｋｇ
／ｃｍ′、成形時間が９０ｓｅｃの条件でトランスファ
ー成形し、各種の信頼性評価用モニターチップと各種の
評価用試験片とをそれぞれに作成し、かつこわらの各信
頼性評価用モニターチップおよび各評（ｔｆｉ用試験片
に対して、　１７５℃、　８ｈｒの後硬化処理を施した
。

また、前記のように処理された各評価用試験片を用いて
、曲げ弾性率２曲げ強度、線膨張係数。

カラス転移温度および流動性のそれぞれについて測定し
た。その結果を次の第４表に示す。

さらに、前記のように処理された各信頼性評価用モニタ
ーチップを用いて、耐熱信頼性試験、耐湿信頼性試験お
よび耐冷熱衝撃試験を次の手段で行なった。その結果を
次の第５表に示す。

°゛耐熱信頼性試験” 空気中、２５０℃の条件で、モニターチップに不良が発
生するまでの時間を測定した。

“耐湿信頼性試験” ＰＣＴ　（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｏｋｅｒ　Ｔｅ５ｔ
）　１．３０℃、２．７気圧の条件で、１０００ｈｒＪ
ｌでのモニターチップの不良数によって評価した。

゛′耐冷熱衝撃試験” 一６５℃で３０ｍ１ｎと　１５０℃で３０ｍ１ｎとを１
サイクルとし、　５００サイクル後でのモニターチップ
の不良数によって評価した。

すなわち、前記第４表から判るように、この実施例での
半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いた場合には、装
置自体の曲げ弾性率５曲げ強度および線膨張係数などの
基本的特性とか、組成物の流動性などを著しく変えるこ
となく、そのガラス転移温度を高くでき、しかも、前記
第５表から判るように、装置自体の耐熱性、耐湿性およ
び耐冷熱衝撃性についても非常に優れた特性を有するも
のである。

〔発明の効果］ 以−ト詳述したように、この発明に係る半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物によれば、エポキシ樹脂組成物中に、
硬化剤としてのビスイミドフェノール化合物を含有させ
であるために、封止樹脂のガラス転移温度を高め得ると
共に、その耐熱強度を向−ヒさせることができ、これに
よって冷熱衝撃サイクル後にもあっても、パッケージに
損傷を与えたり、素子特性に影響を及ぼしたりする惧れ
がなく、優れた耐熱性、耐湿性、および耐冷熱衝撃性を
発揮し得て、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体封止網脂として
好適に使用できるなどの特長を有するものである。

代理人　　大　　岩　　増　　雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔上式中、Ｒは▲数式、化学式、表等があります▼、▲
   数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表
   等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼、
   ▲数式、化学式、表等があります▼、で示される中から
   選ばれた４価の有機基〕 によつて示されるビスイミドフェノール化合物、エポキ
   シ樹脂、および無機質充填剤を含有してなることを特徴
   とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。