JPH02240132A - 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） 本発明は電子部品等の封止、特に半導体、ＩＣ、ＬＳＩ
等の刊正に好適な半導体刊止用エポキシ樹脂組成物に関
するものである。

（従来の技術） 近年電子部品、特に半導体、ＩＣ，ＬＳＩ等の刺止には
安価、蓄産性及び比較的バランスのとれ友信頼性を有す
る九め、エポキシ樹脂組成物をもちい次トランスファー
成形が最も広く用いられている。しかしながらこの成形
体は、金属ケースやセラミック等の透水性の無い材料に
よるハーメテツク刺正に比べ、符に耐′湿信頼性の劣る
のが欠点である。これは、半導体素子馨エポキシ樹脂組
成物で封止した後、成形体冫通常使用される環境または
温湿度の加速され之環境中にお《と次第に吸湿して半導
体素子等の微細な配線、特にアルミニウム配線が腐食し
、リーク電流が増加、ついには断線してし１う九めであ
る。

更に最近では電子部品の小型、薄型化の友め、亀子部品
の実装方法が従来のビン挿入方式から表面実装方式へと
移行しつつある。この場合、成形体は実装の際に半田浴
に浸漬嘔れるなと高温で処理されるが、この際の熱備撃
でクラックの発生や接着力の低下により、耐湿信頼性が
いっそう低下する問題も生じている。

エポキシ樹脂組成物による刺上の上記に述べた欠点は、
（ａ）樹脂が本質的に透水性χ有レていること、ｆｂｌ
　Ｕ−ドフレーム、半導体素子等と樹脂との接着性が十
分でないこと、（Ｃａｍ脂中にはいろいろな不純物が含
筐れていること、（ｄ）エポキシ便脂が脆いこと等に由
来している。

（ａｌは樹脂の本質的欠点である丸め主に（ｂ）、（Ｃ
）及び（ｄ）について種々の改良がなされて＠た。ｆｂ
Ｊについてはエポキシ樹脂、硬化剤、カップリング剤、
及び内部離型剤等、（Ｃ）についてはエポキシ樹脂、硬
化剤、充填剤等について、（ｄ）については各棟の可と
う性付与剤の添加で改良がなちれてきた。

これらの改良の結果、耐湿信頼性は近年着実に向上して
き友が、半導体の集積度の大幅な向上、配線の微細化等
のこともあり、未だ十分とは言い難い状況にある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者らは、かかる課題冫改讐するため鋭意努力し定
結果、特に硬化促進剤が耐湿信頼性に著しく影響冫与え
ること、ｌ九さらに特定の可とう性付与剤を併用すると
一層耐湿４Ｎ頼性が同上し、成形性も良好なこと馨観察
し、本発明を完成した。

すなわち本発明は電子部品、特に半導体、ＩＣ，ＬＳＩ
等？樹脂封止しｆｃ場合に、良好な成形性を保ちつつ従
来十分とは言えなかった耐湿信頼性馨大幅に回上嘔ゼる
ものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、特に硬化促進剤としてテトラアルキルホスホ
ニウム・０，Ｏ−ジアルキルホスホ口ジチオエートを用
い、更に好１し《は特定の可とう性付与剤を添加するこ
とにより、電子部品等’＆ｔＮ止しｔ際に耐湿信頼性ケ
犬幅に同上烙ゼ、かつ成形性も良好な半導体別土用エポ
キシ樹脂組成物を樟供するものである。

すなわち本発明は （１１　　（Ａ）　　多官能エポキシ樹脂（Ｂｌ　　フ
ェノール型硬化剤 ｆｃ）　　硬化促進剤として下記一般式に示すテトラア
ルキルホスホニウム・ｏ．ｏ−ジアルキルホスホロジチ
オエート （次だしＲ１〜Ｒ６ヲ工０１〜ＣＢの鎖状、脂環式、ｌ
ｍは芳香族炭化水累基） の３成分を主成分とする半導体別止用エポキシ樹脂組成
物及び前記樹脂組成物と可とう性付与剤とを主成分とし
て配合した半導体制止用エポキシ樹脂組成物である。

次に本発明χ詳細に説明する。

本発明に用いられる囚多官能エポキシ街脂は、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いずれも
用いることができる。例えばビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂、各捗フェノール類から合成されるノボラック型
エポキシ４ｉ｛１ｌ１ｉ、ナ７タレンー１．６−１’グ
リシジルエーテル、４　．　４’−ビス（２，３−エポ
キシブロボキシ）−３．６′．５．５′−テトラメチル
ビフエニル、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリ
シジルアミン型エポキシ輌脂、鎖状脂肪族エポキシ樹脂
、脂喋式エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、６官能
エポキシ樹脂、４官能エポキシ．ｍ脂あるいはこれらに
１素、臭素などのハロｒンを導入し之エポキシｉ＋脂な
どが挙げられ、これらのうち一種、もし《は二梅以上の
物が用いられる。これらのうちクレゾールノボラツク型
、フエノールノボラック型エポキシ樹脂、及び４．４′
−ビス（２．３−エポキシプロボキシ）−３．３’．５
．５’−テトラメテルビフエニルが好１しい。

これらのエポキシ樹脂中のイオン性不純物及び分解して
イオンになり易い成分は少ないほど好１しく、具体的に
は遊離のナトリウムイオン、塩素イオンがそれぞれ５　
１）１）ｍ以下及び町水分解性ハロゲンは５　０　０　
ｐｐｍ以下が好１しい。エポキシ当量は１６０から２５
０、特に１６０から２１０が好１しい。そして樹脂軟化
点は、５０〜１１０°Ｃのものが用いられる。

本発明に用いられる（Ｓ）フェノール型硬化剤としては
、１分子中に少な《とも２個以上の水酸基ｔ有するもの
が用いられる。例えばフェノール、レゾルシノール、ク
レゾール、キシレノール、フロビルフェノール、アミル
フェノール、ブテルフェノール、オクテルフェノール、
フエニルフェノール、アリルフェノール、げスフェノー
ルＡなどが単独で、筐ｍはそれらｔ併用して合成される
ノボラック樹脂、ポリインプロペニルフェノール、ポリ
ビニルフェノール類、及びこれらにハロゲン基χ導入し
九フェノール型硬化剤などが挙げられ、これらのうち１
橿もし《は２種以上のものが用いられる。これらのうち
未縮合のフェノール性化合物が１！量慢以下、好ｌしく
は０．５重量係以下のノポラツク樹脂が好適である。そ
して軟化点は、６０〜１１０８Ｃのものが用いられる。

硬化剤の配合量は、硬化剤のフェノール性水醸基とエポ
キシ樹脂のエポキシ基の比が０．５〜１．５の範囲、特
に好筐しくは０．７〜１．２の範囲にあるのがよい。上
記範囲以外では耐湿信頼性χ低下させるので好１しくな
い。

次に本発明に用いられる硬化促進剤は、テトラアルキル
ホスホニウム●０，ｏ−ジアルキルホスホロジテオエー
ト（次式）である必要がある。

（ただしＲ１〜Ｆｌ，はＣ’ｌ−　ｃ，の鎖状、脂環式
、１次は芳香族炭化水素基） 具体的には、テトラーｎ−プチルホスホニウム・０，Ｏ
−ジエチルホスホロジチオエート、テトラーｎ−オクチ
ルホスホニウム・ｏ，０−ジェチルホスホロジテオエー
ト、テトラフェニルホスホニウム−０．０−ジェチルホ
スホロジテオエートなどが挙げられる。これらの添加量
は、エポキシ樹脂及び硬化剤の総衆’ｋ１００重量部と
したとき、０．１　！１部カラ１　０　重ｉｓカ好Ｉ　
Ｌ　＜、特ニ好１しくは０．５ｉ量部から５重量部であ
る。

次に本発明に用いられる可とう性付与剤としては、次の
ような物が挙げられる。シリコーンコ９ム、ポリサルフ
ァイドイム、ブタジェン変性イム、水素添加しｔステレ
ンーブタジエンブロックコポリマー、水素添加しｔステ
レンーイソプレンブロックコポリマー　水素添加し次ア
クリロニトリループタジエンコボリマー、それらにカル
ボキシル基、トリアルコキシリル基などのエポキシ樹脂
１友はフェノール硬化剤と反応し得る官能基ｔ持っもの
、熱Ｑ［性エストラマーなとのコ９ム状物質、シリコー
ンオイルなどのオイル状物質、各種熱可塑性樹脂、シリ
コーン樹脂粉末などの樹脂状物質、あるいはエポキシｗ
詣、フェノール樹脂の一部１たは全Ｓχアミンシリコー
ン、エポキシシリコーン、アルコキシシリコーンなどで
変性し友もの等が例示ちれる。

これらの中で特に好ｌレいものとして＋ａ）水素添加シ
九ステレンーフ゜タジエンフ゜ロツクコボリマー水素添
加しｔステレンーイソプレンブロックコポリマー　水素
添加し九アクリロニトリルーブタジエンコポリマー、そ
れらにカルボキシル基、トリアルコキシシリル基などの
エポキシ樹脂ｌ九はフェノール型硬化剤と反応し得る官
能基を持つもの、（ｂ）アミノシリコーンとエポキシシ
リコーンのように相互に反応し得る官能基冫持っ２種以
上の反応性シリコーンを、予めエポキシ樹脂筐たはフェ
ノール型硬化剤で変性したもの、またはシリコーン樹脂
粉末が挙げられる。上記（ａ）および１ｆｃは（ｂ）χ
用い７’Ｃ場合、耐湿信頼性が良いのみならず、染みだ
し等の無い成形性の良好なものとすることができる。又
耐熱性の良好な可とう性付与剤なため、成形体を高温に
長時間放置しても、安定し之性能を保持することができ
る。

上記可とう性付与剤の添加景は、組成物全体の０．１〜
１０重量優、好ましくは０．３〜５重′！ｋ幅である。

０．１重量係未満では耐湿信頼性の効果がなく、１０重
量係より多いと流動性の低下、ピンホールの多発などの
成形性不良を生ずる友めである。

次に本発明の半導体制止用エポキシ樹脂組成物には、熱
伝導率聖向上させる、もしくは熱膨張率χ低下させる等
のｔめに無機質充填剤を配合するのが好ましい。本発明
に用いられる無機質充填剤としては、結晶シリカ、浴融
シリカ、タルク、アルミナ、硫酸カルシウム、炭酸カル
シウム、炭酸バリウム、窒化珪素などの粉末あるいはガ
ラス、窒化珪素、炭化珪素繊維やウイスカーなどが挙げ
られ、これらの１種１次は２橿以上が用いられる。

これらのうちではシリカ、特に溶融シリカが高純度及び
低い熱膨張率を有することから好１しい。

形状としてを工通常の破砕品以外に球状のものも好適に
用いられる。

允填剤の配合量は、組成物全体に対して６８重量憾以上
、好１しくは７０重量幅以上であり、成形性等χ損なわ
ない限り多いほうが好１しい。特に球状フイラー聖充填
剤の全菫筐次は一部に用い九場合、８０重量係以上配合
することもできる。

本発明の半導体制止用エポキシ樹脂組成物には必要に応
じ、カルナパワックス、モンタンワックス、高級脂肪酸
及びそのカルシウム塩、弗累化合物、固形１次はオイル
状シリコーンなどの離型剤、ハロデン化エポキシ樹脂や
酸化アンテモン等の難燃化剤、カーボンプラックなどの
着色剤など？適宜添加配合することができる● この組成智に付いては耐熱性χ向上嘔せるため、マレイ
ミド他のイミド化合物などケ配合することも好ｌしい。

本発明の組ｇ物は、上記諸材料をプレンダー筐たはミキ
サーで混合後、加熱ロールまたは二−ダーなどで溶融混
練した後、冷却粉砕して製造することができる。

次に本発明の実施例を示す。

（笑施例及び比較例） 実施例１〜７及び比較例１〜！１以下の部はすべて重量
部を示す。

フェノールノボラツク樹＠（硬化剤）４５部、溶融シリ
カ粉（平均粒径１５μＩｌ１）５００部、ヘキストワッ
クス３部、カーボンブラック１．５ｆｌ、三酸化アンテ
モン１０ｇ，ｒ−グリシドオキシプロビルトリメトキシ
シラン６部の配合は一定とし、表１に示す硬化促進剤、
可とう性付与剤を計量し、ミキサーで混合、更に加熱ロ
ールで混練し、そして冷却粉砕してエポキシ樹脂組成物
を得た。

これらの組成物を１、耐湿信頼性を見る定め、対向する
アルミニウム配ＩＩヲ有する評価用シリコン素子χ１６
ビンＤＩＰに各組成物でトランスファー成形した。アフ
ターキュアーののち２６０°Ｃの半田浴に１０秒間浸漬
し、セして加速して耐湿信頼性ｔ見る九め成形体は、１
２５℃の飽和加圧水蒸気下におくプレツシャークツカー
テスト（以後ＰＣ’ｌ’という）及びこれに２Ｃ］Ｖの
バイアス！かけるバイアスプレツシャークツカーテスト
（以後ＢＰＣＴという）にかけた。素子は各々のテスト
に２０個ずつ用いて、アルミニウム配線の腐食によるオ
ープン不良と成る素子の数の経時変化ビ調べ友。結果は
弄２に示す。

（発明の効果） 上記実施例から明らかなように、本発明の半導体制止用
エポキシ樹脂組成物は、ＰＣＴ　，　　ＢＰＣＴが大幅
に良好であり、電子部品、特に半導体、ＩＣ，ＬＳＩ等
に好適となる特徴がある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）多官能エポキシ樹脂 （Ｂ）フェノール型硬化剤 （Ｃ）硬化促進剤として下記一般式に示すテトラアルキ
   ルホスホニウム・Ｏ、Ｏ−ジア ルキルホスホロジチオエート ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただしＲ＿１〜Ｒ＿６はＣ＿１〜Ｃ＿８の鎖状、脂環
   式、または芳香族炭化水素基） の３成分を主成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成
   物。
2. （２）請求項（１）と可とう性付与剤とを含有させてな
   る請求項（１）記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
   。
3. （３）可とう性付与剤が水素添加スチレン系ブロックコ
   ポリマー又は水素添加アクリロニトリル−ブタジエンコ
   ポリマーである請求項（２）記載の半導体封止用エポキ
   シ樹脂組成物。
4. （４）可とう性付与剤がシリコーン樹脂粉末である請求
   項（２）記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。