JPH03195722A - 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） 本発明は表面実装化における半田付は時でのＩＣ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（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。い 即ち大型チップを小型で薄いパンケージに封入すること
になり、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。

特に半田づけの工程において急激に２００　’Ｃ以上の
高温にさらされることによりパッケージの割れ鼻樹脂と
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。

これらの大型チップを封止するのに適した、信較性の高
い封止用樹脂組成物の開発が望まれてきている。

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頼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、半田付時の耐熱ストレス性、即ち耐半田ストレス
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多官能フェノ
ール樹脂硬化剤を用いることにより半田付時の耐熱スト
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 （１） （式中のＲ，−Ｒ，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重景％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（ｎ）
で示される多官能フェノール樹脂硬化剤 （ｎ） （式中のＲ１−Ｒ９ば水素、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、またｎはＯ〜６
の整数、） 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材及び硬化促進
剤からなることを特徴とし、従来のエポキシ樹脂組成物
に比べて、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（１）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ためには、式（１）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Ｒ１−Ｒ４はメチル基、Ｒ３〜Ｒ，は水素原子が
好ましい。

式（１）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。

たとえばビスフェノール型エポキシ樹脂、タレエポキシ
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（ＩＩ）で示される構造のフェノール樹脂硬化剤は、
１分子中に３個以上の水酸基を有する多官能フェノール
樹脂硬化剤である。

このようなフェノール樹脂の使用量は、これをＳＡＭ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
（Ｉｔ）で示される多官能フェノール樹脂硬化剤を総フ
ェノール樹脂硬化薊量の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
橋密度が上がらず、耐半田ストレス性が不充分である。

更に式中Ｏｎの値はＯ〜６の範囲のものを用いる必要が
ある。ｎの値が６を超えるとトランスファー成形時での
流動性が低下し、成形性が劣化する傾向がある。

また式中のＲ１−Ｒ４は水素原子がＲ３は水素原子ある
いはメチル基が好ましい。

式（ｎ）で示される多官能フェ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、
タ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
樹脂トフェノールノボラック及びタ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
を用いることが出来る。

本発明で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（ＤＢ’Ｕ）
、トリフヱニルホスフィン（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、さらに熱口−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（ＤＩ）で示されるビフェニル型エポキシ樹脂１６重
量部 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）で示される多官能フェノール樹脂８重量部 （ｎ＝ｏ、１．２であり、その割合がｎ＝０が６、ｎ＝
１が３、ｎ＝２が１である混合物）フェノールノボラッ
ク樹脂　　　　　２重量部溶融シリカ粉末　　　　　　
　　６８．８重量部トリフェニルホスフィン　　　　　
０．２１１１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、７０〜１００″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℃、７−／ｄ、１２０秒の条件で
半田クラック試験用として６×６閣のチップを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ンク試験
及び半田耐湿性試験を行った。半田クラック試験：封止
したテスト用素子を８５℃、８５％ＲＨの環境下で４８
Ｈｒ及び７２Ｈｒ処理し、その後２５０°Ｃの半田槽に
１０間秒浸漬後、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°Ｃで、８
５％ＲＨの環境下で７２Ｈｒ処理し、その後２５０°Ｃ
の半田槽に１０秒間浸漬後、プレンシャークツカ−試験
（１２５°Ｃ１１００％ＲＨ）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。この票翼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。

実施例７ 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 オルソクレゾールノボラック樹脂　　４重量部式（Ｖ）
で示される多官能フェノール樹脂８重量部 （ｎ＝０．１．２であり、その割合がｎ＝０が６、ｎ＝
１が３、ｎ＝２が１である混合物）フェノールノボラッ
ク樹脂　　　　　２重量部溶融シリカ粉末　　　　　　
　　６８．８重量部トリフェニルホスフィン　　　　　
０．２重！６１ｉカーボンブラック　　　　　　　　０
．５重量部カルナバワックス　　　　　　　　０．５重
量部以上の組成物について実施例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った。

試験結果を第１表に示す。

実施例８，９ 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。

比較例１〜９ 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、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において信鯨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）で示される多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） （式中のＲ＿１〜Ｒ＿５は水素、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、またｎは０
   〜６の整数。） 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）無機充填材及び （Ｃ）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。