JPH039946A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法 - 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】 １束上汝■五分更 本発明は、吸湿したパッケージを溶融した半田浴中に浸
漬したときの耐クラック性、半田浴浸漬後の耐湿性に優
れた硬化物を与える半導体封止用エポキシ樹脂組成物の
製造方法に関する。

の　　　び　　が　　しようとする 近年、電子機器の小型化、軽量化の要求に伴ない、搭載
される半導体部品の小型化、薄型化が進んでいる。また
、半導体部品を回路基板へ取り付ける方法も変化してき
ており、基板上の部品の高密度化や基板の薄型化のため
、従来の半導体部品のリード部分のみを半田に付ける方
法よりも半導体部品全体を半田に浸漬する表面実装がよ
く行なわれるようになってきた。

しかしながら、半導体部品全体を溶融した半田浴に浸漬
する場合、半導体部品は、半田浴浸漬時の熱衝撃により
パッケージクラックが発生したり、リードフレームやチ
ップと封止材との界面に剥離が生じ易く、半田浴浸漬後
の耐クラック性、耐湿性が劣化するという大きな問題が
ある。

このため、半田浴浸漬時の熱衝撃に耐え得る封止材の開
発が望まれ、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機質充
填剤を含有するエポキシ樹脂組成物に熱可塑性エラスト
マーを配合することが提案されている。

しかし、本発明者の検討によると、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、無機質充填剤を含有するエポキシ樹脂組成
物に熱可塑性エラストマーを配合する場合、熱可塑性エ
ラストマーはエポキシ樹脂やフェノール樹脂との相溶性
が悪く、製造時に全成分を溶媒中で均一混合して分散性
の改善を図っても、溶媒を除去して固形分を取り出す過
程で熱可塑性エラストマーの分離が起こり、特にエポキ
シ樹脂としてノボラック型エポキシ樹脂を用いた場合は
熱可塑性エラストマーが完全に分離してしまうもので、
たとえ全成分をロール、ニーダ−等を使用して機械的に
分散させても上記分離を防ぐことは困離であった。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、エポキシ樹脂
、フェノール樹脂、無機質充填剤を含有するエポキシ樹
脂組成物に熱可塑性エラストマーを配合する場合の上記
問題をなくし、熱可塑性エラストマー配合の効果を十分
発揮させることができ、このため半導体部品全体と溶融
した半田浴に浸漬する際の熱衝撃に耐えることができ、
半田浴浸漬後の耐クラツク性、耐湿性に優れた硬化物を
与える半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法を提
供することを目的とする。

課　を解　するための　　　び 本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた
結果、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及び無機質充填剤
を含有するエポキシ樹脂組成物に熱可塑性エラストマー
、好ましくはハードセグメントにポリスチレン鎖を持ち
、かつ１分子中にエポキシ樹脂又はフェノール樹脂と反
応する官能基を少なくとも１個以上持つ熱可塑性エラス
トマーを配合するに際し、予めエポキシ樹脂及びフェノ
ール樹脂の一部又は全部と熱可塑性エラストマーの全部
とを含有し、かつ熱可塑性エラストマーが粒径１０〇−
以下の微粒子として分散した樹脂粉末を調製し、この樹
脂粉末を無機質充填剤と混合することによりエポキシ樹
脂組成物を得た場合、この組成物は熱可塑性エラストマ
ーが均一に分散し、半導体部品全体を溶融した半田浴に
浸漬する際の熱衝撃に耐えることができ、耐クラツク性
。

耐湿性に優れた硬化物を与えることを見い出し、本発明
をなすに至った。

従って、本発明は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、熱
可塑性エラストマー及び無機質充填剤を含有するエポキ
シ樹脂組成物を製造するに際し、エポキシ樹脂及びフェ
ノール樹脂の一部又は全部と熱可塑性ニジストマーの全
部とを含有し、がっ熱可塑性エラストマーが粒径１００
−以下の微粒子として分散した樹脂粉末を調製し、この
樹脂粉末を無機質充填剤と混合するようにしたことを特
徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法を
提供する。

以下、本発明につき更に詳述する。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂及び無機質充填剤更に熱可塑性エ
ラストマーを含有する。

この場合１本発明組成物に使用するエポキシ樹脂は１分
子中に１個以上のエポキシ基を有するものであれば特に
制限はなく、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹
脂、タレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂。

脂環式エポキシ樹脂等が好適に使用されるが、特にフェ
ノールノボラック型、クレゾールノボラック型エポキシ
樹脂を使用することが望ましい。

また、フェノール樹脂は上記エポキシ樹脂の硬化剤とし
て作用するもので、例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等が好適に用いられる。

なお、フェノール樹脂の配合量は別に制限されないが、
上記エポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール樹脂のフェ
ノール性水酸基とのモル比を０．５〜１．５の範囲にす
ることが好適である。

なお、本発明組成物には、エポキシ樹脂と硬化剤との反
応を促進させるために硬化促進剤を配合することが好ま
しい、硬化促進剤としては通常エポキシ化合物の硬化に
用いられる化合物、例えばイミダゾール化合物、１，８
−ジアザビシクロ（５゜４．０）ウンデセン−７（Ｄ　
Ｂ　Ｕ）等のウンデセン化合物、トリフェニルホスフィ
ン等のホスフィン化合物などが用いられるが、組成物の
耐湿特性の面からこのうちトリフェニルホスフィンを用
いることが好ましい、なお、硬化促進剤の使用量は特に
制限されず、通常の使用量でよい。

本発明に用いる無機質充填剤は、通常エポキシ樹脂組成
物に配合されるものを使用し得１例えば溶融シリカ、結
晶シリカ等のシリカ類、アルミナ、カーボンブラック、
マイカ、クレー、カリオン、ガラスピーズ、ガラス繊維
、ＡＱＮ、５ｉＣ１亜鉛華、二酸化アンチモン、炭酸カ
ルシウム、水酸化アルミニウム、ＢｅＯ、ボロンナイト
ライド、酸化チタン、炭化ケイ素、酸化鉄等を挙げるこ
とができる。これら無機質充填剤はその１種を単独で使
用でき、また２種以上を併用するようにしてもよく、そ
の配合量は別に制限されないが、エポキシ樹脂と硬化剤
のフェノール樹脂との合計量１００部（重量部、以下同
じ）に対し１００〜１０００部、特に２００〜７００部
の範囲とすることが好ましい。

また、本発明で用いる熱可塑性エラストマーとしては、
従来からエポキシ樹脂組成物に配合されているものを適
宜選定して使用することができるが、５ＩＳ（スチレン
−イソプレン−スチレン）。

５ＢＳ（スチレン−ブタジェン−スチレン）。

５ＥＢＳ（スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン）
等のハードセグメントにポリスチレン鎖を持ち、１分子
中にエポキシ樹脂又はフェノール樹脂と反応する官能基
、例えばカルボキシル基、水酸基、アミノ基、イミノ基
、エポキシ基、イソシアネート基、チオール基などから
選ばれる基を少なくとも１個以上有する熱可塑性エラス
トマーが好ましく用いられる。このようなポリスチレン
鎖と反応性官能基とを有する熱可塑性エラストマーを使
用すると、エポキシ樹脂、フェノール樹脂と熱可塑性エ
ラストマーとが混合時に反応して、樹脂中に熱可塑性エ
ラストマーがより均一に分散する。

なお、このハードセグメントにポリスチレン鎖を持ち、
かつエポキシ樹脂又はフェノール樹脂との反応性官能基
を有する熱可塑性エラストマーとして、具体的に旭化成
工業株式会社からタフチックシリーズとして販売されて
いる５ＥＢＳ熱可塑性エラストマーなどが例示され、中
でも分子鎖中に酸無水物基を有するタフチック１９１３
が好適に使用される。

この熱可塑性エラストマーの配合量は１組成物全体の０
．０５〜２０％（重量％、以下同じ）。

特に１〜１０％であることが好ましく、配合量が０．０
５％に満たないと組成物に耐熱衝撃性が十分に認められ
ない場合があり、２０％より多いと組成物の成形時の流
動性に問題が生じる場合がある。

本発明の組成物には、更に必要により各種の添加材を添
加することができ、例えばカルナバワックス等のワック
ス類、ステアリン酸等の脂肪酸やその金属塩などの離型
剤（中でも接着性、離型性の面からカルナバワックスが
好適に用いられる）、有機ゴム系やシリコーン系の可撓
性付与剤、カーボンブラック、コバルトブルー、ベンガ
ラ等の顔料、酸化アンチモン、ハロゲン化合物等の難燃
化剤、表面処理剤（γ−グリシドキシプロビルトリメト
キシシラン等）、エポキシシラン、ビニルシラン、はう
素化合物、アルキルチタネート等のカップリング剤、老
化防止剤、その他の添加剤の１種又は２種以上を配合す
ることができる。

而して、本発明は、上記エポキシ樹脂、フェノール樹脂
、熱可塑性エラストマー、無機質充填剤を用いてエポキ
シ樹脂を製造するに際し、まずエポキシ樹脂及びフェノ
ール樹脂と熱可塑性エラストマーとを含有し、熱可塑性
エラストマーが１００−以下の微粒子として分散する樹
脂粉末を調製し、これを無機質充填剤と混合するもので
ある。

この場合、エポキシ樹脂、フェノール樹脂と熱可塑性エ
ラストマーとは有機溶媒中に溶解混合し、これをスプレ
ードライヤーを用いて樹脂粉末を得る方法を好適に採用
することができる。

即ち、エポキシ樹脂及び／又はフェノール樹脂と熱可塑
性エラストマーとを有機溶媒の存在下で混合し、スプレ
ードライヤーで処理すると、かかる混合物中から有機溶
媒が瞬時に除去されて熱可塑性エラストマーが微粒子と
して均一に分散した樹脂粉末が得られ、この樹脂粉末に
無機質充填剤を添加、混合すると、熱可塑性エラストマ
ーが均一に分散したエポキシ樹脂組成物を得ることがで
きるものである。

ここで、エポキシ樹脂、フェノール樹脂と熱可塑性エラ
ストマーとを混合する際１組成物中に配合すべきエポキ
シ樹脂及びフェノール樹脂の全量に熱可塑性エラストマ
ーの全量を添加して混合しても、あるいはエポキシ樹脂
、フェノール樹脂のいずれかの全量又は一部に熱可塑性
エラストマーの全量を添加してもよいが、エポキシ樹脂
及びフェノール樹脂は熱可塑性エラストマーの使用量に
対して重量比で１〜１００、特に２〜５の割合で使用す
ることが好ましい、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の
使用量が上記重量比より少ないと、樹脂粉末を調製した
場合、熱可塑性エラストマー中にエポキシ樹脂やフェノ
ール樹脂が分散してしまい、樹脂中に熱可塑性エラスト
マーを微粒子として分散させることが困難になる場合が
生じる。

また、エポキシ樹脂、フェノール樹脂と熱可塑性エラス
トマーとは、上述したように有機溶媒中で溶解混合する
ことが好ましいが、有機溶媒としてはテトラヒドロフラ
ン、１，４ジオキサン等が使用できる。

なお、硬化促進剤を配合する場合は、上記エポキシ樹脂
、フェノール樹脂と熱可塑性エラストマーとを有機溶媒
中で混合したものに硬化促進剤を添加することができ、
この場合は硬化促進剤を添加後に１００〜１２０℃で１
〜２時間程度還流した後、スプレードライヤー処理を行
なうことが好ましい。

このエポキシ樹脂、フェノール樹脂と熱可塑性エラスト
マーとの混合物を粉末化する手段としては、スプレード
ライヤーを用いる方法が好適であり、このスプレードラ
イヤー処理により上記混合物中から有機溶媒が瞬時に除
去されて、樹脂中に熱可塑性エラストマーが微粒子とし
て均一に分散したサラミソーセージ状の断面を有する樹
脂粉末が得られる。

この場合、樹脂粉末中には、熱可塑性エラストマーが粒
径１００Ｍ以下、好ましくは０．１〜２０趨の微粒子と
して存在しているもので、熱可塑性エラストマーの粒径
がＬｏｏｌＩＲより大きいと混線時に熱可塑性エラスト
マーの分散性が低下し、組成物の流動性低下や未充填が
生じる。

更に、樹脂粉末は粒径５００４以下、特に３００−以下
であることが好適であり、粒径が５０ｏμｍより大きい
と樹脂粉末中に分散させる熱可塑性エラストマーを粒径
１０〇−以下の微粒子として調製できない場合がある。

なお、スプレードライヤーでの処理条件は適宜調整でき
るが、除去すべき溶媒の沸点以上１通常５０〜２００℃
が好適である。

本発明では、このようにして得られた熱可塑性エラスト
マー含有の樹脂粉末に無機質充填剤を添加、混合するも
のであり、この場合、この無機質充填剤と共にその他の
成分、例えば樹脂粉末調製時に未使用のエポキシ樹脂や
フェノール樹脂、硬化促進剤、他の添加剤などを添加し
て混合する。

なお、混合は通常の方法で行なうことができ、例えばヘ
ンシルミキサーなどを用いて均一に混合し、次いで、予
め７０〜９５℃に加熱しであるニーダ−、ロール、エク
ストルーダーなどで混線、冷却し、粉砕するなどの方法
でエポキシ樹脂組成物を得ることができる。ここで、成
分の配合順序に特に制限はない。

このようにして得られたエポキシ樹脂組成物はＩＣ，Ｌ
ＳＩ、　トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等の半
導体装置の封止用に使用するものであり、プリント回路
板の製造などにも有効に使用できる。

ここで、半導体装置の封止を行なう場合は、従来より採
用されている成形法５例えばトランスファ成形、インジ
ェクション成形、注型法などを採用して行なうことがで
きる。この場合、エポキシ樹脂組成物の成形温度は１５
０〜１８０℃、ポストキュアーは１５０〜１８０’Ｃで
２〜１６時間行なうことが好ましい。

且肌災羞来 本発明の製造方法によれば、熱可塑性エラストマーが均
一に分散した樹脂粉末を調製したことにより、樹脂中に
熱可塑性ニジストマーが均一に分散し、半田浸漬時の熱
衝撃に耐え得る耐クラツク性、耐湿性に優れた硬化物を
与える半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造すること
ができる。

塞胤五−星較五 以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明
するが１本発明は下記実施例に制限されるものではない
。

〔実施例１〜７〕 まず、樹脂粉末Ａ−Ｃをそれぞれ下記方法で調製した。

皇監帆未へ 〇−クレゾールノボラックエポキシ樹脂（ＥＯＣＮ−１
０２０，エポキシ当量１９０２日本化薬＠製）６ｋｇと
５ＥＢＳ熱可塑性エラストマー（タフチックＭｌ　９１
３．旭化成工業■性）３ｋｇとを８０ｋｇのテトラヒド
ロフラン（ＴＨＦ）溶媒中で溶解混合した。

これに１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセ
ン−７を２０ｇ添加し、１４０℃で４時間還流反応させ
た後、スプレードライヤーにより粒径１５〇−以下の粉
末とし、粉末Ａを得た。なお。

得られた粉末Ａ中には、タフチックＭ１９１３が粒径１
〜２０．の微粒子として分散していた。

皇監翫末且 フェノールノボラック樹脂（ＴＤ２０９３゜ＯＨ当量１
１０．大日本インキ化学工業■ｆＲ）６ｋｇとタフチッ
クＭ１９１３　３ｋｇを６０ｋｇのＴＨＦ溶媒中で溶解
混合し、スプレードライヤーにより粒径３００ＩＪｍ以
下の粉末とし、粉末Ｂを得た。なお、得られた粉末Ｂは
、タフチックＭ１９１３が粒径５〜２０．の微粒子とし
て分散していた。

璽ｍ ＥＯＣＮ−１０２０５，３ｋｇ、ＴＤ２０９３３、３）
ｃｇ、臭素化エポキシ樹脂（ＢＲＥＮ、エポキシ当量２
８５７日本化薬■製）０．６ｋｇ及びタフチックＭ１９
１３　０．８３ｋｇを１１００）ｃのＴＨＦ溶媒中で溶
解混合し、スプレードライヤーにより粒径１５０−以下
の粉末とし、粉末Ｃを得た。なお、得られた粉末Ｃ中に
は、タフチックＭ１９１３が粒径１〜２ｏＩｍの微粒子
として分散していた。

次に、これら樹脂粉末を第１表に示す配合量で使用し、
これと第１表に示す成分とを２軸ロールにより９０℃で
１０分間混練し、冷却した後、粉砕してエポキシ樹脂組
成物を得た。

（比較例１〕 スプレードライヤー粉末の代わりに熱可塑性エラストマ
ーとしてペレット状のタフチックＭ１９１３（粒径２〜
５ｍ）を使用し、第１表に示す成分を実施例と同様の方
法で混練し、エポキシ樹脂組成物を得た。

得られたエポキシ樹脂組成物中にはタフチックＭ１９１
３がペレット状のまま分散していた。

〔比較例２〕 ＥＯＣＮ−１０２０６ｋｇとタフチックＭ１９１３３ｋ
ｇを８０ｋｇのＴＨＦ溶媒中で溶解混合し、ＴＨＦ溶媒
を加熱留去し、ブロック状の混合物（ブロックＡ）を得
た。なお、得られたブロックＡ中には、タフチックＭ１
９１３が繊維状として存在していた。

実施例の樹脂粉末の代わりに上記ブロックＡを粉砕した
ものを使用した以外は実施例と同様の方法で第１表に示
す組成のエポキシ樹脂組成物を得た。

得られたエポキシ樹脂組成物中には、繊維状のタフチッ
クＭ１９１３が存在していた。

〔比較例３〕 ペレット状のタフチックＭ１９１３（粒径２〜５ｍｍ）
を凍結粉砕により粒径５００ｐｍ以下の粉末としたもの
を実施例の樹脂粉末の代わりに使用した以外は実施例と
同様の方法で第１表に示す組成のエポキシ樹脂組成物を
得た。

得られたエポキシ樹脂組成物中には、タフチックＭｌ　
９１３が凍結粉砕粉末のままではあるが均一に分散して
いた。

〔比較例４〕 熱可塑性エラストマーを配合しないで実施例と同様の方
法で第１表に示す組成のエポキシ樹脂組成物を得た。

次に、実施例１〜７及び比較例１〜４で得られたエポキ
シ樹脂組成物を１７５℃、２分間の条件で硬化させて封
止した成形品を作成し、１８０℃。

４時間で後硬化を行なった。

得られた各成形品の諸特性を下記方法で評価した。

結果を第１表に併記する。

°　１）　のクラック性 パッケージ厚０．９ｍｍのフラットパッケージ（ＦＰ）
を成形し、このＦＰを８５℃／８５％ＲＨ雰囲気中に２
４時間放置して吸湿させた後、２６０℃の溶融半田に１
０秒間浸漬した時のＦＰのクラック発生数／総数を測定
した。

１）　の ＡＱ配線を施したＳｉチップを封止した１４ｐｉｎＤＩ
Ｐを１２１℃／１ｏＯ％ＲＨ雰囲気中ニ２４時間放置し
て吸湿させた後、２６０℃の溶融半田中に１０秒間浸漬
し、更に１２１℃／１０ｏ％ＲＨ雰囲気中に３００時間
放置した時のＡＱ配線断線数／総数を測定した。

主−へユエｉ生 ９．０＋ｍ＋Ｘ４．５＋ｎｍＸ０．５ｎａの大きさのＳ
ｉチップを封止した１　４ｐｉｎＤ　Ｉ　Ｐを１２１℃
７１００％ＲＨ雰囲気中に２４時間放置して吸湿させた
後、２６０℃の溶融半田中に１０秒間浸漬した時のＳｉ
チップと樹脂界面を超音波探傷装置（ＡＴ５０００．日
立建機＠製）により観察し。

界面の剥離形状及び度合を評価した。この場合、最良は
Ｏ１良は０、不良はＸとした。

スパイラルフロー ＥＭＭＩ規格に準じた金型を使用し、１７５℃。

７０ｋｇ／Ｊの条件で測定した。

末友主見髪生 １ｍＸ０．２５ｍｍのゲート口を持つ１０キヤビテイの
ＦＰ用金型で１０シヨツト成形し７た時の未充填発生率
（％）を測定した。

本　溶融シリカ：ＲＤ−８，■龍森製 ＊零カップリング剤：γ−メタクリロキシプロピルトリ
メトキシシラン（ＫＢＭ ４０３、信越化学工業■製） 第１表の結果より、エポキシ樹脂、フェノール樹脂と熱
可塑性エラストマーとを混合し、スプレードライヤーで
処理して熱可塑性エラストマーが１００１ｍ以下の微粒
子として分散している樹脂粉末を調製し、この樹脂粉末
と無機質充填剤を混合して製造した本発明に係るエポキ
シ樹脂組成物は、他の方法で製造したものに比べ、硬化
物の半田浸漬後の耐クラツク性、耐湿性に優れ、Ｓｉチ
ップとの界面での剥離発生もないことが確認された。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、熱可塑性エラスト
   マー及び無機質充填剤を含有するエポキシ樹脂組成物を
   製造するに際し、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の一
   部又は全部と熱可塑性エラストマーの全部とを含有し、
   かつ熱可塑性エラストマーが粒径１００μｍ以下の微粒
   子として分散した樹脂粉末を調製し、この樹脂粉末を無
   機質充填剤と混合するようにしたことを特徴とする半導
   体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法。