JPH03119052A - エポキシ系樹脂組成物 - 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〉 本発明は半田耐熱性、信頼性および成形性に優れ、半導
体封止用として好適な性能を有するエポキシ系樹脂組成
物に関するものである。

〈従来の技術〉 エポキシ樹脂は耐熱性、耐湿性、電気特性および接着性
などに優れており、さら・に配合処方により種々の特性
が付与できるため、塗料、接着剤および電気絶縁材料な
どの工業材料として有効に利用されている。

たとえば、半導体装置などの電子回路部品の封止方法と
しては、従来より金属やセラミックスによるハーメチッ
クシールやフェノール樹脂、シリコーン樹脂およびエポ
キシ樹脂などによる樹脂封止が提案されているが、経済
性、生産性および物性などのバランスの点からエポキシ
樹脂による樹脂封止が中心になっている。

そして、最近ではプリント基板への部品実装においても
高密度化、自動化が進められており。

従来のリードピンを基板の穴に挿入する“挿入実装方式
゛に代り、基板表面に部品を半田付けする゛°表面実装
方弐°゛がさかんになってきているが、それにともなっ
てパッケージも従来のＤＩＰ（デュアル・インライン・
パッケージ）型から高密度実装、表面実装に適した薄型
のＦＰＰ（フラット・プラスチック・パッケージ）型に
移行しつつある。

しかるに、表面実装方式への移行にともない、従来あま
り問題とならなかった半田付は工程が大きな問題となっ
てきている。

すなわち、従来のビン挿入実装方式では半田付は工程は
リード部が部分的に加熱されるだけであったが、表面実
装方式ではパッケージ全体が熱媒に浸され加熱されるた
め、半田浴浸漬、不活性ガスの飽和蒸気による加熱（ベ
ーパフェイズ法）および赤外線リフロー法などによる半
田付は方法においては、いずれの方法でもパッケージ全
体が２１０〜２７０℃の高温に加熱されることになり、
従来の封止用樹脂で封止したパッケージでは半田付は時
に樹脂部分にクラックが発生し、信頼性が低下して製品
として使用できないという問題がおきるのである。

半田付は工程におけるクラックの発生は、後硬化してか
ら実装工程の間までに吸湿された水分が半田付は加熱時
に爆発的に水蒸気化、膨張することに起因するといわれ
ており、その対策として後硬化したパッケージを完全に
乾燥し密封した容器に収納して出荷する方法が用いられ
ている。

一方、封止用樹脂の改良も種々検討されており、たとえ
ば、封止用樹脂にゴム成分を配合し内部応力を低下させ
る方法（特開昭５８−２１９２１８号公報、特開昭５９
−９６１２２号公報）、シリコーンオイルの配合により
低応力化させる方法、（特開昭６２−２５４４５４号公
報。

特開昭６２−２９６４４９号公報、特公昭６３−３２８
０７号公報）および高Ｔｇが得られるポリイミド系封止
材などが提案されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかるに、半田耐熱性を改良するなめに乾燥パッケージ
を容器に封入する方法は製造工程および製品の取扱作業
が煩雑になるうえ、製品価格がきわめて高価になるとい
う欠点がある。

また、従来提案されているポリイミド封止剤は、成形性
、流動性、後硬化性等に問題があり、半田耐熱性におい
ても不十分であるため、いまだに実用化されていない。

そこで本発明は、半田付は工程で生じるクラックの問題
を解消し、成形性、流動性および後硬化性等を改善した
半導体封止用樹脂組成物の収得を課題とする。

したがって本発明の目的は、半田耐熱性、信頼性および
成形性が均衡して優れたエポキシ樹脂含有組成物を提供
することにあり、表面実装できる樹脂封止半導体装置の
実現を可能にすることにある。

く課題を解決するための手段〉 本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討し
た結果、低応力化剤として変性シリコーン化合物を使用
するとともに、さらにビスマレイミド化合物を混合する
ことにより、上記目的に合致したエポキシ系樹脂組成物
が得られることを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）
、変性シリコーン化合物（Ｃ）、溶融シリカ（Ｄ＞およ
びビスマレイミドを必須成分とすることを特徴とするエ
ポキシ系樹脂組成物に関するものであり、さらに上記エ
ポキシ樹脂（Ａ）が下記式（Ｉ） （ただし、Ｒ１−Ｒ８は水素原子、０１〜Ｃ４の低級ア
ルキル基またはハロゲン原子を示す。〉で表わされる骨
格を有するエポキシ樹脂（Ａ゛）を必須成分として含有
するエポキシ系樹脂組成物を提供するものである。

以下、本発明の構成を詳述する。

本発明におけるエポキシ樹脂（Ａ＞は、１分子中にエポ
キシ基を２個以上有するものであれば特に限定されない
。

たとえば、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、ビスヒドロキシビフ
ェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複
素環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂およびス
ピロ環含有エポキシ樹脂などが挙げられる。

用途によっては二種以上のエポキシ樹脂を併用してもよ
いが、半導体装置封止用としては耐熱性、耐湿性の点か
らクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスヒドロキ
シビフェニル型エポキシ樹脂などのエポキシ当量が５０
０以下、特に３００以下のエポキシ樹脂を全エポキシ樹
脂中に５０重量％以上含むことが好ましい。

本発明において、エポキシ樹脂（Ａ）が下記式（Ｉ＞ （ただし、Ｒ１−Ｒ８は水素原子、Ｃ工〜Ｃ４の低級ア
ルキル基またはハロゲン原子を示す。）で表わされる骨
格を有するエポキシ樹脂（Ａ゛）を必須成分として含有
することは好ましい。エポキシ樹脂（ＡＮを含有させる
ことにより、流動性を一層向上することができる。

上記式（１）で表わされるエポキシ樹脂（Ａ゛）におい
てＲ１−Ｒ８の好ましい具体例としては、水素原子、メ
チル基、エチル基、プロピル基、ｉ−プロピル基、ブチ
ル基、５ｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、塩素原
子および臭素原子などが挙げられる。

本発明におけるエポキシ樹脂（ＡＮの好ましい具体例と
しては、４．４−一ビス（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、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−２−クロロビフェニ
ル、４．４−一ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−
３，１，５，５”−テトラメチル−２−ブロモビフェニ
ル、４．４ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，
３５，５′−テトラエチルビフェニルおよび４．４゛−
ビス（２，３−エポキシ１０ボキシ）−３，１，５，５
−−テトラブチルビフェニルなどが挙げられる。

本発明において、エポキシ樹脂（Ａ）にエポキシ樹脂（
ＡＩを必須成分として含有せしめる場合、エポキシ樹脂
（Ａ＞は、エポキシ樹脂（Ａ“）とともにエポキシ樹脂
（Ａｉ以外の他のエポキシ樹脂をも併用して含有するこ
とができる。併用できる他のエポキシ樹脂としては、た
と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、下記式（Ｉ［）で表わさ
れるノボラック型エポキシ樹脂（ただし、ｎは０以上の
整数を示す。）ビスフェノールＡやレゾルシンなどから
合成される各種ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環
式エポキシ樹脂および複素環式エポキシ樹脂などが挙げ
られる。

エポキシ樹脂（Ａ−）を使用する場合、エポキシ樹脂（
Ａ）中に含有されるエポキシ樹脂（Ａ′）の割合に関し
ては特に制限がなく、必須成分としてエポキシ樹脂（Ａ
Ｎが含有されれば本発明の効果は発揮されるが、より十
分な効果を発揮させるためには、エポキシ樹脂（Ａ′）
をエポキシ樹脂（Ａ＞中に通常５０重量％以上、好まし
くは７０重量％以上、特に好ましくは９０重量％以上含
有せしめる必要がある。

本発明における硬化剤（Ｂ＞としてはエポキシ樹脂（Ａ
＞と反応して硬化させるものであれば特に限定されない
。

たとえば、フェノールノボラック、クレゾールノボラッ
クなどのノボラック樹脂、テトラブロムビスフェノール
Ａなどのビスフェノール化合物、無水マレイン酸、無水
フタル酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物およびメ
タフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジ
アミノジフェニルスルホンなどの芳香族アミンなどが挙
げられる。なかでも半導体装置封止用としでは耐熱性、
保存性の点からフェノールノボラック、クレゾールノボ
ラックが好ましく用いられる。用途によっては二種以上
の硬化剤を併用してもよい。

本発明において硬化剤（Ｂ）の配合量は通常、２〜１５
重量％である。

さらには、エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の配合比
は、機械的性質、耐湿性の点から（Ａ）に対する（Ｂ）
の化学当量比が０．５〜１．６、特に０．７〜１．３の
範囲にあることが好ましい。また、本発明においてエポ
キシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）の硬化反応を促進するた
め硬化触媒を用いてもよい。硬化触媒は硬化反応を促進
させるものならば特に限定されない。たとえば、２−メ
チルイミダゾール、２．４−ジメチルイミダゾール、２
−エチル−４−メチルイミダゾール、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、２
−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール類、ト
リエチルアミン、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、２−（ジメチルアミノメチル
）フェノール、２，４．６−トリス（ジメチルアミノメ
チル）フェノール、１．８−ジアザビシクロ（５，４，
Ｏ）ウンデセン−７などの３級アミン類、ジルコニウム
テトラメトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、
テトラキス（アセチルアセトナト）ジルコニウム、トリ
（アセチルアセトナト）アルミニウムなどの有機金属類
およびトリフェニルホスフィン、トリエチルポスフィン
、トリブチルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリ
（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、ｌ・す（ノニルフ
ェニル）ホスフィンなどの有機ホスフィン類などが挙げ
られる。これらの硬化触媒は、用途によっては二種以上
を併用してもよく、その添加量はエポキシ樹脂（Ａ）１
００重量部に対して０．１〜１０重足部の範囲が好まし
い。

本発明における変性シリコーン化合物（Ｃ）とは、オル
ガノポリシロキサン構造の化合物であり、具体例として
は下記式の構造を有するものが挙げられる。

（Ｒ工〜Ｒ５は水素、炭素数１〜２０のアルキル基、フ
ェニル基およびビニル基から選ばれた一種以上の官能基
、Ｘ、Ｙは炭素数１〜２０のアルキル基、フェニル基、
ビニル基、水酸基、アミノ基、エポキシ基、カルボキシ
ル基、メルカプト基、ポリオキシアルキレン基、アルコ
キシ基およびフッ素原子から選ばれた一種以上の基およ
び／または原子を有する官能基であり、Ｙは水素でもよ
い。また、ｍは１以上の整数、ｎは０以上の整数を示す
。） この変性シリコーン化合物（Ｃ）の添加量は、通常０．
０１〜５重量％、好ましくは０．１〜３重量％、特に０
．３〜２重量％の範囲が半田耐熱性および作業性の点で
好ましい。

本発明における溶融シリカ（Ｄ）は、その平均粒径が２
０μｍ以下であることが望ましく、破砕溶融シリカおよ
び球状溶融シリカのいずれかを単独、あるいは組合わせ
て用いることができる。

本発明において、溶融シリカの配合量は６０〜８０重量
％、特に６５〜８０重量％の範囲が好適であり、６０重
景％未満では、半田耐熱性が不十分であり、８０重星％
を越えると流動性が低下し、成形が困難になるため好ま
しくない。

本発明においては、溶融シリカ（Ｄ）をシランカップリ
ング剤やチタネートカップリング剤などのカップリング
剤であらかじめ表面処理することが、耐湿性および機械
的性質の点で好ましい。

本発明で使用するビスマレイミド化合物（Ｅ）としては
、無水マレイン酸と芳香族ジアミンとの反応によって得
られる化合物あるいはこれをアミンやトリアジンなどで
変性した化合物などが挙げられ、ビスマレイミド基を有
するものであれば特に限定されない。

本発明におけるビスマレイミド化合物（Ｅ）の配合量は
、エポキシ樹脂（Ａ）に対して３０〜７０重量％、特に
４０〜６０重量％の範囲が好ましく、３０重量％以下で
は半田耐熱性が不十分となり、７０重量％以上では流動
性が低下し、成形が困難となるため好ましくない。

本発明のエポキシ系樹脂組成物には、結晶性シリカ、炭
酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マグネシ
ア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、酸化チタン、
アスベスト、ガラス繊維などの充填剤、ハロゲン化エポ
キシ樹脂などのハロゲン化合物、リン化合物などの難燃
剤、三酸化アンチモンなどの難燃助剤、カーボンブラッ
ク、酸化鉄などの着色剤、シリコーンオイル、変成ニト
リルゴム、変成ポリブタジェンゴムなどのエラストマー
、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤な
どのカップリング剤、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩
、長鎖脂肪酸のエステル、長鎖脂肪酸のアミド、パラフ
ィンワックスなどの離型剤および有機過酸化物などの架
橋剤を任意に添加することができる。

本発明のエポキシ系樹脂組成物は溶融混練することが好
ましく、溶融混練は公知の方法を用いることができる。

たとえば、バンバリーミキサ−、ニーダ−、ロール、−
軸もしくは二軸の押出機、コニーダーなどを用い、通常
５０〜１５０℃の温度で樹脂組成物とすることができる
。

〈実施例〉 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例中の部数は重量部を意味する。

実施例１〜４、比較例１〜２ 表１および表２に示す配合処方の組成比で試薬をミキサ
ーによりトライブレンドした。これを、ロール表面温度
９０℃のミキシングロールを用いて５分間加熱混練後、
冷却、粉砕してエポキシ樹脂系組成物を製造した。

この組成物を用い、低圧トランスファー成形法により１
８０℃×２分の条件で成形して、模擬素子を封止した４
４ｐｉｎＱＦＰを得た後、１８０℃で５時間ポストキュ
アした。ポストキュア後、次の物性測定法により、各組
成物の物性を測定した。

半田耐熱性：　４４ｐｉｎ　ＱＦＰ　１６個を８５℃、
８５％ＲＨで７２時間加湿処理後、 ２１５℃のｖｐｓ浴に９０秒間浸漬 し、クラックの発生しないＱＦＰの 個数の割合を求めた。

信　顆　性：前記の半田耐熱性試験を行った４４ｐｉｎ
ＱＦＰを用い、１２１℃、１ ００％ＲＨで加湿処理し、ピン不良 発生率５０％になる時間を求めた。

これらの結果を併せて表２に示す。

表２の結果から明らかなように、本発明のエポキシ系樹
脂組成物は、成形性、半田耐熱性および信頼性が均衡し
てすぐれている。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明のエポキシ系樹脂組成物は
、半田耐熱性、信頼性および成形性が均衡してすぐれて
おり、表面実装できる樹脂封止半導体装置の実現を可能
とするものである。

特許出願大東し株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、変性シリコ
   ーン化合物（Ｃ）、溶融シリカ（Ｄ）およびビスマレイ
   ミド化合物（Ｅ）を必須成分とすることを特徴とするエ
   ポキシ系樹脂組成物。
2. （２）エポキシ樹脂（Ａ）が下記式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ） （ただし、Ｒ＾１〜Ｒ＾８は水素原子、Ｃ＿１〜Ｃ＿４
   の低級アルキル基またはハロゲン原子を示す。） で表わされる骨格を有するビフェニル系エポキシ樹脂（
   Ａ′）を必須成分として含有することを特徴とする請求
   項（１）に記載のエポキシ系樹脂組成物。