JPH0232115A - 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、耐半田ストレス性に優れた半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物に関するものである。

〔従来の技術） 半導体関連技術は近年の軽薄短小傾向より実装密度を向
上させる方向で進んできた。そのためにメモリーの集積
度の向上や、実装方法のスルーホール実装から表面実装
への移行が進んでいる。従ってパッケージは従来のＤＩ
Ｐタイプから表面実装用として小型薄型のフラットパッ
ケージ、ｓｏｐ。

ＳＯＪ、ＰＬＣＣに変わってきており、応力によるパッ
ケージクラックの発生、これらのクランクによる耐湿性
の低下等の問題がある。

特に表面実装工程でのリードの半田付は時にパッケージ
は急激な温度変化を受け、このためにパッケージにクラ
ンクが生じる問題が大きくクローズアップされている。

これらの問題を解決するために半田付は時の熱衝撃を緩
和する目的で、熱可塑性オリゴマーの添加（特開昭６２
−１１５８４９号公報）や各種シリコーン化合物の添加
（特開昭６２−１１５８５０号公報、６２−１１６６５
４号公報、６２−１２８１６２号公報）、更にはシリコ
ーン変性（特開昭６２−１３６８６０号公報）などの手
法で対処しているがいずれも半田付は時にパッケージに
クランクが生じてしまい信鯨性の優れた半導体対土用エ
ポキシ樹脂組成物を得るまでには至らなかった。

−４、耐半田ストレス性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組
成物を得る為に樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の使
用（特開昭６１−１６８６２０号公報）等が検討されて
きたが、多官能エポキシ樹脂の使用では架橋密度が上が
り耐熱性が向上するが、特に２００°Ｃ〜３００℃のよ
うな高温にさらされた場合においては耐半田ストレス性
が不充分であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はこのような問題に対して、エポキシ樹脂として
式Ｉで示される多官能エポキシ樹脂を、充填材として多
孔質シリカ粉末を用いることにより耐半田ストレス性が
著しく優れた半導体封止用エポキシ樹Ｎ＠組成物を提供
するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のエポキシ樹脂組成物は従来の封止用樹脂組成物
に比べて非常に優れた耐半田ストレス性を存したもので
ある。

（ｎとｍは０以上の整数、ｎ＋ｍ＝１〜１０であり、式
中のＲ＋　Ｒｚ　Ｒ３はそれぞれ同一又は異なり、Ｈ１
アルキル基、及びＣＩ、Ｂｒ等のハロゲンの中から選ば
れ、少なくとも１種以上の官能基をあられす） 上記式Ｉで表わされるエポキシ樹脂は１分子中に３個以
上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂であり、こ
の多官能エポキシ樹脂と平均粒径が５〜４０μｍであり
、見掛密度が０．１〜０．６ｇ／　ｃｃであり、かつ比
表面積が５〜２０ｎ（／ｇの多孔質シリカ粉末を併用す
ることにより多官能エポキシ樹脂の使用だけでは得られ
なかった耐半田ストレス性に非常に優れたエポキシ樹脂
組成物を得ることができる。

このようなエポキシ樹脂の使用量は、これを調節するこ
とにより耐半田ストレス性を最大限に引き出すことがで
きる。耐半田ストレス性の効果を出す為には好ましくは
、式（１）で示される多官能エポキシ樹脂をエポキシ樹
脂の５０重量％以上、更に好ましくは７０重量％以上の
使用が望ましい。

５０重量％以下だと架橋密度が、上がらず耐半田ストレ
ス性が不充分である。更に式中のＲ１はメチル基、Ｒｚ
はＬ−ブチル基、またＲ３はメチル基及び水素原子が好
ましい０式中のｎとｍの比率はｎが１に対してｍが０．
１〜０．６となる範囲が好ましく、更に好ましくは０．
２〜０．４の範囲が良い。

この場合ｎが１としたときｍの比率が０．１より小さい
と成形時の硬化性が上がらず、成形性が悪くなる傾向が
あり、またｍの比率が０．６より大きいと吸水性が上が
り、半田浸漬時の熱衝撃が大きく、耐半田ストレス性が
悪くなる傾向がある。

又２官能以下のエポキシ樹脂では、架橋密度が上がらず
耐熱性が劣り耐半田ストレス性の効果が得られない。

ここでいうエポキシ樹脂とは、エポキシ基を有するもの
全般をいう、たとえばビスフェノール型エポキシ樹脂、
ノボラック型エポキシ樹脂・トリアジン核含有エポキシ
樹脂等のことをいう。

充填材としては平均粒径が２０〜６０μｍであり、見掛
密度が０．１〜０．６　ｇ　／ｃｃであり、かつ比表面
積が５〜２０ｒｒｒ／ｇの多孔質シリカ粉末を使用する
充填材量の５〜１００重量％の範囲で使用する。

多孔質シリカ粉末は、その平均粒径が５μｍ未満又は４
０（ｔｍを越えると流動性が低下し、いずれの場合も、
好ましくない、又見掛は密度が０．６ｇ　／　ｃｃを越
えると半田熱ストレスによるクラックが発生し易くなり
、耐湿性が低下してしまい好ましくない。

さらに比表面積が５ｍ／ｇ未満であると半田づけ工程で
クラックが発生し易く、耐湿性が低下してしまう、又２
０ｍ２ｆ／ｇ以上となれば流動性がいちぢるしく低下し
てしまい好ましくない。

さらに多孔質シリカ粉末が、使用充填材の量の５重置％
未満であれば半田づけ工程でクラックが発生しやすくな
り、耐湿性が低下し、その目的とする特性が得られない
。

また多孔質シリカ粉末が、使用充填材の量の８０％を越
えれば流動性が低下し成形性が悪くなり実用には適さな
い。

又、多孔質シリカ粉末以外の充填材としては通常のシリ
カ粉末やアルミナ等があげられ、とくに熔融シリカ粉末
が好ましい。

本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ基とフェノー
ル性水酸基との反応を促進するものであればよく、一般
に封止用材料に使用されているものを広く使用すること
ができ、例えばジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）、
トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）、ジメチルベンジル
アミン（ＢＤＭＡ）や２メチルイミダゾール（２ＭＺ）
等が単独もしくは２種類以上混合して用いられる。

本発明の封止用エポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂、硬
化剤、無機充填剤及び硬化促進剤を必須成分とするが、
これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、ブロム
化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、ヘキサブロムベン
ゼン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色
剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤及びシリコ
ーンオイル、ゴム等の低応力添加剤等の種々の添加剤を
適宜配合しても差し支えがない。

又、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を成形材料とし
て製造するには、エポキシ樹脂、硬化剤硬化促進剤、充
填剤、その他の添加剤をミキサー等によって十分に均一
に混合した後、さらに熱ロールまたはニーダ−等で溶融
混練し、冷却後粉砕して成形材料とすることができる。

これらの成形材料は電子部品あるいは電気部品の封止、
被覆、絶縁等に適用することができる。

〔実施例〕

実施例１ 下記組成物 式（ｎ）で示されるトサス（ヒドロキシアルキルフェニ
ル）メタントリグリシジルエーテル１５重量部 （ｎ　：ｍ−３：　１、ｎ十ｍ−ｌＮ１０）オルトクレ
ゾールノボラック エポキシ樹脂　　５重量部 フェールノボラック樹脂　　　　　　１０重量部多孔質
シリカ粉末（平均粒径１５μｍ、見掛は密度０．３ｇ／
ｃｃ、比表面積７ｎｆ／ｇ）　　　　　　　　　　　　
　　　３５重量部溶融シリカ粉末　　　　　　　　　３
３．８重量部トリフェニルホスフィン　　　　　　０．
２重１部カーボンブラック　　　　　　　　　０．５重
量部カルナバワックス　　　　　　　　　０．５重量部
を、ミキサーで常温で混合し、７０〜ｔ　ｏ　ｏ　’ｃ
で２軸ロールにより混練し、冷却後粉砕し成形材料とし
た。

得られた成形材料をタブレット化し、低圧トランスファ
ー成形機にて１７５℃、７０ｋｇ／ｄ、１２０秒の条件
で半田クラック試験用として６×６ｍのチップを５２ｐ
パツケージに封止し、又半田耐湿性試験用として３×６
閣のチップを１６ＰｓＯＰパンケージに封止した。

封止したテスト用素子について下記の半田クラック試験
及び半田耐湿性試験をおこなった。

半田クランク試験：封止したテスト用素子を８５℃、８
５％ＲＨの環環境下で４８Ｈ「および７２Ｈｒ処理し、
その後２５０℃の半田槽に１０秒間浸漬後顕微鏡で外部
クラックを観察した。

半田耐湿性試験：封止したテスト用素子を８５で、８５
％ＲＨの環境下で？２Ｈｒ処理し、その後２５０　”Ｃ
の半田槽にＩＯ秒間浸漬後プレッシャーク７カー試験（
１２５℃、１００％ＲＨ）を行い回路のオーブン不良を
測定した。

試験結果を第１表に示す。

実施例２〜７ 第１表の処方に従って配合し、実施例■と同様にして成
形材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形品
を得、この成形品を用いて実施例１と同様に半田クラン
ク試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を第１
表に示す。

比較例１〜６ 第１表の処方に従って配合し、実施例１と同様にして成
形材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形品
を得、この成形品を用いて実施例１と同様に半田クラッ
ク試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を第１
表に示す。

〔発明の効果〕

本発明に従うと従来技術では得ることのできなかった耐
熱性及び、可撓性を有するエポキシ樹脂組成物を得るこ
とができるので、半田付は工程による急激な温度変化に
よる熱ストレスを受けたときの耐クラツク性に非常に優
れ、更に耐湿性が良好なことから電子、電気部品の封止
用、被覆用絶縁用等に用いた場合、特に表面実装パッケ
ージに搭載された高集積大型チップｔＣにおいて信頼性
が非常に必要とする製品について好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）式 I で示される多官能エポキシ樹脂（ｎ
   とｍは０以上の整数、ｎ＋ｍ＝１〜１０であり、式中の
   Ｒ＿１Ｒ＿２Ｒ＿３はそれぞれ同一又は異なり、Ｈ、ア
   ルキル基、及びＣｌ、Ｂｒ等のハロゲンの中から選ばれ
   、少なくとも１種以上の官能基をあられす）を総エポキ
   シ樹脂量に対して５０〜１００重量％を含むエポキシ樹
   脂 （Ｂ）フェノール樹脂硬化剤 （Ｃ）平均粒径が５〜４０μｍであり見掛け密度が０．
   １〜０．６ｇ／ｃｃであり、且つ比表面積が５〜２０ｍ
   ＾２ｆ／ｇの多孔質シルカ粉末を総充填材量に対して５
   〜１００重量％含む充填材。 （Ｄ）硬化促進剤を必須成分とすることを特徴とする半
   導体封止用エポキシ樹脂組成物。