JPH03195721A - 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、最近の表面実装化における半田付け時でのＩ
Ｃパッケージに受ける耐熱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〕

従来、ダイオード、トランジスタ、集積回路等の電子部
品を熱硬化性樹脂で封止しているが、特に集積回路では
耐熱性、耐湿性に優れた０−タレゾールノボラックエポ
キシ樹脂をノボラック型フェノール樹脂で硬化させたエ
ポキシ樹脂が用いられている。

ところが近年、集積回路の高集積化に伴いチップがだん
だん大型化し、かつパッケージは従来のＤＩＰタイプか
ら表面実装化された小型、薄型のフラットパッケージ、
ＳＯＰ、ＳＯＪ、ＰＬＣＣに変わってきている。

即ち大型チップを小型で薄いパッケージに封入すること
により、応力によりクラック発生、これらのクラックに
よる耐湿性の低下等の問題が大きくクローズアップされ
てきている。

詩に半田づけの工程において急激に２００℃以上の高温
にされされることによりパッケージの割れや樹脂とチッ
プの剥離により耐湿性が劣化してしまうといった問題点
がでてきている。

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６２−１１５８５号公報、６２−１１６６５４
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封止用エポキ
シ樹脂組成物を得るまでには至らなかった。

一方、半田付は時の耐熱ストレス性つまり耐半田ストレ
ス性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得るた
めに、樹脂系としてビフェニル型エポキシ樹脂の使用（
特開昭６４−６５１１６号公報）等が、検討されてきた
がビフェニル型エポキシ樹脂の使用によりリードフレー
ムとの密着性及び低吸水性が向上し、耐半田ストレス性
の向上、特にクラック発生が低減するが、耐熱性が劣る
ため特に２５０°Ｃ以上のような高温では耐半田ストレ
ス性が不十分である。

〔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
ビフェニル型エポキシ樹脂を用い、更に耐熱性を向上さ
せるために、フェノール樹脂硬化剤として３官能フエノ
ール樹脂硬化剤を用いることにより半田付は時の耐熱ス
トレス性が著しく優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成
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、エポキシ樹脂として下
記式〔Ｉ〕で示される構造のビフェニル型エポキシ樹脂 ＲＩ　　ＲｓＲｙ　　Ｒｓ （式中のＲ，−Ｒａは水素、ハロゲン、アルキル基の中
から選択される同一もしくは異なる原子または基）を総
エポキシ樹脂量に対して３０〜１００重量％含むエポキ
シ樹脂とフェノール樹脂硬化剤として下記式（ＩＩ）で
示される３官能フエノール樹脂硬化剤 υｎ （式中のＲＩ−Ｒａ＋は水素、ハロゲン、アルキル基の
中から選択される同一もしくは異なる原子または基）を
総フェノール樹脂硬化剤量に対して５０〜１００重量％
含むフェノール樹脂硬化剤と無機充填剤および硬化促進
剤からなることを特徴とし、従来のエポキシ樹脂組成物
に比べ、非常に優れた耐半田ストレス性を有するもので
ある。

〔作　用〕

式（ｒ　）の構造で示されるビフェニル型エポキシ樹脂
は１分子中に２つのエポキシ基を有する２官能性エポキ
シ樹脂である。特徴としては溶融粘度が低く、トランス
ファー成形時の流動性に優れること。またリードフレー
ムとの密着性及び低吸水性に優れるなどの特長も有する
。特にリードフレームとの密着性及び低吸水性より耐半
田ストレス性に良好な結果を示す。このビフェニル型エ
ポキシ樹脂の使用量はこれを３１１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ためには、式〔Ｉ〕で示
されるビフェニル型エポキシ樹脂を総エポキシ樹脂量の
３０重量％以上、好ましくは６０重量％以上の使用が望
ましい。３０重量％未満だとリードフレームとの密着性
及び低吸水性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Ｒ５−Ｒ４はメチル基、Ｒ３〜Ｒ，は水
素原子が好ましい。

式（’　Ｉ　）で示されるビフェニル型エポキシ樹脂以
外に他のエポキシ樹脂を併用する場合、用いるエポキシ
樹脂とはエポキシ基を有するポリマー全般をいう。

たとえばビスフェニル型エポキシ樹脂、タレゾールノボ
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、及びトリフエノールメタン型エポキシ樹脂、ア
ルキル変性トリフエノールメタン型エポキシ樹脂等の３
官能型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂等
のことをいう。

式（Ｉ［）で示される構造の３官能フエノール樹脂硬化
剤は一分子中に３個の水酸基を有するフェノール樹脂硬
化剤である。その特徴はエポキシ樹脂との硬化物で架橋
密度が向上し、耐熱性つまりガラス転移温度が向上する
。従って最近の表面実装化に対する半田付は時での耐半
田ストレス性に好適である。

この３官能フエノール樹脂硬化剤の使用量は、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式
（ＩＩ）で示される３官能フエノール樹脂硬化剤を総フ
ェノール樹脂硬化剤量の５０重量％以上、好ましくは７
０重量％以上の使用が望ましい。５０重量％未満だと、
架橋密度つまり耐熱性が上がらず、耐半田ストレス性が
不充分である。更に式中のＲｔ　、Ｒｔ　、Ｒ４〜Ｒ１
、Ｒ１゜、Ｒ８は水素原子、８３％　Ｒ＠　、Ｒ９はメ
チル基が好ましい。また２官能以下のフェノール樹脂硬
化剤では架橋密度が上がらず、耐熱性が劣り耐半田スト
レス性が低下する傾向がある。

式（ＩＩ）で示される３官能フエノール樹脂硬化剤以外
に他のフェノール樹脂硬化剤を併用する場合、用いるフ
ェノール樹脂硬化剤とはフェノール性水酸基を有するポ
リマー全般をいう、たとえばフェノールノボラック樹脂
、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジェン変
性フェノール樹脂、ジシクロペンタジェン変性フェノー
ル樹脂とフェノールノボラック及びクレゾールノボラッ
ク樹脂との共重合物、バラキシレン変性フェノール樹脂
等を用いることができる。

本発明に用いる無機充填材としては、溶融シリカ粉末、
球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、２次凝集シリカ粉末
、多孔質シリカ粉末、２次凝集シリカ粉末または多孔質
シリカ粉末を粉砕したシリカ粉末、アルミナ等が挙げら
れ、特に溶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、無機充填材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、二酸化アンチモン、ヘキサブロムベン
ゼン等の難燃剤、カーボンブランク、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グー等で溶
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１ 下記組成物、 式（Ｉ［［］で示されるビフェニル型エポキシ樹脂１６
重量部 ｆｆＣ Ｈ３ オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂４重量部 式（ＩＶ）で示される３官能フ工ノール樹脂８重量部 フェノールノボラック樹脂 溶融シリカ粉末 トリフェニルホスフィン カーボンブラック カルナバワックス を、ミキサーで常温で混合し、 ２重量部 ６８．８重量部 ０．２重量部 ０．５重量部 ０．５重量部 ７０〜１００°Ｃで ２軸ロールにより混練し、冷却後粉砕した成形材料とし
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°Ｃ１７０ｋｇ／ｄ、１２０秒の条
件で半田クランク試験用として６×６国のチップを５２
Ｐパツケージに封止し、又半田耐湿性試験用として３×
６１１Ｉｆｆｌのチップを１６ｐＳＯＰパツケージに封
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。

半田クラック試験：封止したテスト用素子を８５°Ｃ１
８５％ＲＨの環境下で４８Ｈｒおよび７２Ｈｒ処理し、
その後２５０°Ｃの半田槽に１０秒間浸漬後、顕微鏡で
外部クランクを観察した。半田耐湿性試験：封止したテ
スト用素子を８５°Ｃで、８５％ＲＨの環境下で７２Ｈ
ｒ処理し、その後２５０゛Ｃの半田槽に１０秒間浸漬後
、プレッシャークツカー試験（１２５°Ｃ１１００％Ｒ
Ｈ）を行い回路のオープン不良を測定した。

試験結果を第１表に示す。

実施例２〜６ 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と同様に半田クラン
ク試験及び半田耐湿性試験を行った。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リ
ードフレームとの密着性、低吸水性及び耐熱性を有する
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ＩＣにおいて偉績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）下記式〔 I 〕で示されるビフェニル型エ
   ポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼〔 I 〕 （式中のＲ＿１〜Ｒ＿８は水素、ハロゲン、アルキル基
   の中から選択される同一もしくは異なる原子または基）
   を総エポキシ樹脂量に対して３０〜１００重量％含むエ
   ポキシ樹脂。 （Ｂ）下記式〔II〕で示される３官能フェノール樹脂硬
   化剤 ▲数式、化学式、表等があります▼〔II〕 （式中Ｒ＿１〜Ｒ＿１＿１は水素、ハロゲン、アルキル
   基の中から選択される同一もしくは異なる原子または基
   ）を総フェノール樹脂硬化剤量に対して５０〜１００重
   量％含むフェノール樹脂硬化剤。 （Ｃ）無機充填剤、および （Ｄ）硬化促進剤。 を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。