JPH04173831A - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は電子部品対土用エポキシ樹脂成形材料に関する
もので、特に表面実装用プラスチックパッケージＩＣ用
の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に関する。

［従来の技術］ 従来から、トランジスタ、ＩＣなとの電子部品封止の分
野ではエポキシ樹脂成形材料が広く用いられている。こ
の理由としては、エポキシ樹脂か電気特性、耐湿性、耐
熱性、機械特性、インサート品との接着性などの諸特性
にバランスかとれているためである。特に、オルソクレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂とフェノールノボラッ
ク硬化剤の組み合わせはこれらのバランスに優れており
、ＩＣ封止用成形材料のベース樹脂として主流になって
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 近年、電子部品のプリント配線板への高密度実装化が進
んでいる。これに伴い、電子部品は従来のピン挿入型の
パッケージから、表面実装型のパッケージが主流になっ
ている。ＩＣ，ＬＳＩなどの表面実装型ＩＣは実装密度
を高くし、実装高さを低くするために薄型、小型のパッ
ケージになっており、素子のパッケージに対する占有体
積が大きくなり、パッケージの肉厚は非常に薄くなって
きた。更に、これらのパッケージは従来のピン挿入型の
ものと実装方法が異なっている。すなわち、ピン挿入型
パッケージはピンを配線板に挿入した後、配線板裏面か
らはんだ付けを行うため、パッケージが直接高温にさら
されることがなかった。

しかし、表面実装型ＩＣは配線板表面に仮止めを行い、
はんだバスやりフロー装置などで処理されるため、直接
はんだ付は温度にさらされる。この結果、ＩＣパッケー
ジが吸湿した場合、はんだ付は時に吸湿水分が急激に膨
張し、パッケージをクラックさせてしまう。現在、この
現象が表面実装型ＩＣに係わる大きな問題となっている
。

現行のベース樹脂組成で封止したＩＣパッケージでは、
上記の問題が避けられないため、ＩＣを防湿梱包して出
荷したり、配線板へ実装する前に予めＩＣを十分乾燥し
て使用するなどの方法がとられている。しかし、これら
の方法は手間がかかり、コストも高くなる。

本発明はかかる状況に鑑みなされたもので、配線板への
実装の際、特定の前処理をすることなく、はんだ付けを
行うことができる電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料
を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 発明者らは上記の課題を解決するために鋭意検討を重ね
た結果、ベース樹脂としてナフタレン骨格を有する特定
の化合物を配合することにより上記の目的を達成しうる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材
料は、 （Ａ）下記式（Ｉ）で示されるエポキシ化合物を主成分
として含有するエポキシ樹脂、 （Ｉ） （ｎは１〜１０の実数） で示されるエポキシ樹脂、 （Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有す
る化合物及び （Ｃ）５５体積％以上の無機充填剤を含有することを特
徴とする。

本発明において用いられる（Ａ）成分のエポキシ化合物
としては、ナフトールとα、α′−ジメトキシパラキシ
レンとをフリーデルクラフッ反応により縮合し、得られ
た樹脂をエピクロルヒドリンによりエポキシ化したもの
などがある。ナフトールの構造については特に限定する
ものではないが、αナフトールを用いた場合はβナフト
ールに比べ、（Ａ）成分のエポキシ樹脂の溶融粘度が低
くなるため、成形材料の金型内での流動性については有
利となる。

本発明において用いられる（Ａ）成分のエポキシ樹脂の
分子量は耐熱性の指標であるガラス転移温度（Ｔ　ｇ）
向上の観点からは大きい方が好ましいが、成形材料の流
動性の観点からは小さい方が好ましい。したかって、両
者のバランスを取ることが特性の良好な成形材料を得る
ために重要である。発明者らは（Ａ）成分のエポキシ化
合物の分子量と上記特性の関係を鋭意検討した結果、（
Ａ）成分のエポキシ樹脂中に式（Ｉ）で示されるエポキ
シ化合物が１５重量％以上含まれていることが好ましく
、更に、エポキシ化合物の重量平均分子量が３０００を
超える成分が５０重量％を超えると成形時の流動性に支
障をきたすことがわかった。

また、低分子量成分としては式（Ｉ）の化合物のｎ＝ｏ
である成分、すなわちモノマーであるナフチルグリシジ
ルエーテルが５重量％を超えると、Ｔｇ低下の点で支障
があることがわかった。ここで、重量平均分子量はＧＰ
Ｃ（ゲルパーミェーションクロマトグラフィ）で測定し
た分子量分布から求めたものである。ここで使用したＧ
ＰＣは東洋曹達型ＨＬＣ８０１型、カラムは同社製ＴＳ
Ｋ−Ｇｅ　ｌ　（Ｇ４０００Ｈ８１本、Ｇ２０００Ｈ６
３本）であり、溶媒はテトラヒドロフランを用い、流速
１．５ｍｌ／分の条件で測定を行い、スチレン換算の重
量平均分子量とした。

更に、（Ａ）成分の式（Ｉ）で示されるエポキシ化合物
において重量平均分子量３０００以下の成分が、充填剤
（Ｃ）を除く成形材料組成物の１５〜６０重量％である
ことが好ましく、特に有効な効果を発揮するためには３
０〜６０重量％が好ましい。この理由としては、１５重
量％未満では本発明の目的である耐リフロー性に対して
効果が少なく、６０重量％を超えると成形直後に硬い硬
化物が得られなくなることがあるためである。

また、本発明のエポキシ樹脂成形材料のエポキシ樹脂成
分として上記（Ａ）成分のエポキシ樹脂のほかに、電子
部品対土用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用されてい
るものと組み合わせて使用してもよい。例えば、フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボ
ラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール類とア
ルデヒド類のノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビ
スフェノールＡ１ビスフエノールＢ１ビスフエノールＦ
１ビスフエノールＳなどのジグリシジルエーテル、フタ
ル酸、ダイマー酸などの多塩基酸とエピクロルヒドリン
の反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹
脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸などの
ポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られる
グリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過
酢酸などの過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ
樹脂及び脂環族エポキシ樹脂などがあり、これらを適宜
何種類でも併用することができる。

本発明の（Ａ）成分のエポキシ化合物の純度、特に加水
分解性塩素量はＩＣなど素子上のアルミ配線腐食に係わ
るため少ない方がよく、耐湿性の優れた電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料を得るためには５００　ｐｐｍ以
下であることが好ましいが、特に限定するものではない
。ここで、加水分解性塩素量とは試料のエポキシ樹脂１
ｇをジオキサン３０ｍ１に溶解し、ＩＮ−ＫＯＨメタノ
ール溶液５ｍ５奢ｌ加して３０分間リフラックス後、電
位差滴定により求めた値冬尺度としたものである。

本発明において用いられる（Ｂ）成分の１分子中に２個
以上のフェノール性水酸基を有する化合物としては、フ
ェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カ
テコール、ビスフェノールＡ１ビスフエノールＦなどの
フェノール類又はナフトール類とホルムアルデヒド、ア
セトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデ
ヒド、サリチルアルデヒドとを酸性触媒下で縮合反応さ
せて得られるノボラック型フェノール樹脂、ビスフェノ
ールＡ１ビスフエノールＦ１ポリパラビニルフエノール
樹脂、レゾルシン、カテコール、ハイドロキノンなどの
多価フェノールなどがあり、単独又は２種類以上併用し
てもよい。また、（Ａ）成分及び併用するエポキシ樹脂
との当量比（（Ｂ）の水酸基数／（Ａ）及び併用するエ
ポキシ樹脂のエポキシ基数）は、特に限定はされないが
、０゜５〜１．５が好ましい。

また、エポキシ樹脂とフェノール性水酸基を有する化合
物の硬化反応を促進する硬化促進剤を使用することがで
きる。この硬化促進剤としては、例えば、１，８−ジア
ザビシクロ（５，４，Ｏ）ウンデセン−７、トリエチレ
ンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノール
アミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチル
アミノメチル）フェノールなどの三級アミン類、２−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、トリブチルホスフィ
ン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフ
ィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィンなど
の有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウム・テ
トラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・
エチルトリフェニルボレート、テトラブチルホスホニウ
ム・テトラブチルボレートなどのテトラ置換ホスホニウ
ム・テトラ置換ボレート、２−エチル−４−メチルイミ
ダゾール・テトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホ
リン・テトラフェニルボレートなどのテトラフェニルボ
ロン塩なとがある。

また、（Ｃ）成分の充填剤としては吸湿性低減及び強度
向上の観点から無機充填剤を用いることが必要である。

無機充填剤としては結晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ
、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化珪
素、窒化珪素、窒化ホウ素、ベリリア、マグネシア、ジ
ルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、
スピネル、ムライト、チタニアなどの粉体又はこれらを
球形化したビーズなどが挙げられ、１種類以上用いるこ
とができる。充填剤の配合量としては同様の理由から、
５５体積％以上か必要であり、更には６０体積％以上が
好ましい。

その他の添加剤として液状又は固形のシリコーン化合物
、テレキリツクゴム、熱可塑性エラストマなどの可撓剤
、高級脂肪酸、高級脂酸金属塩、エステル系ワックスな
どの離型剤、カーボンブラックなどの着色剤、エポキシ
シラン、アミノシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン
、アルキルシラン、有機チタネート、アルミニウムアル
コレートなどのカップリング剤及び難燃剤などを用いる
ことができる。

以上のような原材料を用いて成形材料を作製する一般的
な方法としては、所定の配合量の原材料をミキサー等に
よって十分混合した後、ミキシングロール、押出機など
によって混練し、冷却、粉砕することによって、成形材
料を得ることかできる。

本発明で得られる成形材料を用いて、電子部品を封止す
る方法としては、低圧トランスファー成形法が最も一般
的であるが、インジェクション成形法、圧縮成形法によ
っても可能である。

［作用］ ＩＣパッケージがりフロー時に受けるダメージは、ＩＣ
の保管時に吸湿した水分かりフロー時に急激に膨張する
ことが原因であり、この結果、パッケージのクラック及
び素子やリードフレームと樹脂界面の剥離を生じる。し
たがって、リフローに強い樹脂としては、吸水率が低い
こと、及び高温で強度が高いことが要求される。

本発明の重要な成分となる（Ａ）成分のエポキシ化合物
は骨格にナフタレン環を有するため、従来から一般に使
用されているフェノールノボラック型エポキシ樹脂と比
較して、官能基濃度か小さくなる（エポキシ当量が大き
くなる）。すなわち、本発明の（Ａ）のエポキシ樹脂は
極性の高い官能基が少なくなることで、吸水率を低減で
きたと推察できる。一般に、当量が大きくなると耐熱性
か低下するが、本発明のは剛直なナフタレン環を有する
ために、Ｔｇ１高温強度も良好なレベルを維持できたと
推察できる。また、フェノールとジメトキシパラキシレ
ンから合成されるフェノール・アラルキル樹脂をベース
樹脂として使用した場合は吸水率は低減できるが、キシ
リレン基の影響でＴｇが低下してしまう。これに対し、
本発明の（Ａ）のエポキシ樹脂はナフタレン環を有する
ため、低吸湿と耐熱性を両立できたと考えられる。

［実施例］ 以下実施例により本発明を説明するが、本発明の範囲は
これらの実施例に限定されるものではない。

実施例１ 主たる成分として、構造式 （ｎは１〜１０の実数） で表される重量平均分子！３０００以下の成分の含有量
が７２重量％、α−ナフチルグリシジルエーテルの含有
量が２．０重量％であるエポキシ当量３０５のエポキシ
樹脂（Ａ）８０重量部、臭素比率５０重量％、エポキシ
当量３７５の臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２
０重量部、軟化点８０℃、水酸基当量１０６のフェノー
ルノボラ。

ツタ樹脂３４重量部、１，８−ジアザビシクロ（５，４
，０）ウンデセン−７（Ｉ，５重量部）、カルナバワッ
クス（２重量部）、カーボンブラック（Ｉ重量部）、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（２重量部
）、石英ガラス粉（７０重量部）を配合し、１０インチ
径の加熱ロールを使用して、混練温度８０〜９０℃、混
練時間７〜１０分の条件でエポキシ樹脂成形材料を作製
した。

実施例２ 構造式 （ｎは１〜１０の実数） で表される重量平均分子量３０００以下の成分の含有量
が７５重量％、β−ナフチルグリシジルエーテルの含有
量が１．５重量％であるエポキシ当量３１０のエポキシ
樹脂（Ｂ）８０重量部をベースエポキシ樹脂として用い
た以外は実施例１と同様に作製した。

実施例３ 実施例１で用いたエポキシ樹脂（Ａ）を４０重量部とエ
ポキシ当量２２０、軟化点７８°Ｃのタレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂４０重量部をペースエポキシ樹脂と
し、実施例１のフェノールノボラック樹脂を４１重量部
に変更した以外は実施例１と同様に作製した。

実施例４ 実施例２で用いたエポキシ樹脂（Ｂ）を４０重量部とエ
ポキシ当量２２０、軟化点７８℃のクレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂４０重量部をペースエポキシ樹脂とし
、実施例１のフェノールノボラック樹脂を４１−重量部
に変更した以外は実施例１と同様に作製した。

比較例１ エポキシ当量２２０、軟化点７８℃のクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂（８０重量部）をベース樹脂とし、
水酸基当量１０６のフェノールノボラック樹脂４８重量
部を硬化剤として使用した以外は実施例１と同様に作製
した。

実施例１〜４及び比較例１の特性を第１表に、試験法の
詳細を第２表に示す。実施例は比較例と比べ、吸水率が
小さく、高温時の強度、Ｔｇ（ガラス転移温度）が高く
、吸水性、耐熱性に優れることがわかる。

本発明の効果を明確にするために、評価用ＩＣを用いた
りフロー時の耐クラツク性及びリフロー後の耐湿性の結
果を示す。耐クラツク性評価に用いたＩＣは外形が１９
ｘ１４ｘ２．Ｏ（ｍｍ）のフラットパッケージであり、
８Ｘ１０Ｘ０，４　（ｍｍ）の素子を搭載した８０ピン
、４２７０イリードのものである。試験条件は８５℃、
８５％ＲＨで所定時間加湿した後、２１５℃のベーパー
フェーズリフロー炉で９０秒加熱するものである。評価
は外観を顕微鏡観察し、パッケージクラックの有無を判
定することにより行った。

また、耐湿性の評価に用いたＩＣは３５０ｍｉｌ幅、２
８ビンのスモールアウトラインパッケージであり、１０
μｍ幅のアルミ配線を施した５×１０Ｘ０．　４　（ｍ
ｍ）テスト素子を搭載し、２５μｍの金線を用いてワイ
ヤボンディングしたものである。試験条件は８５℃、８
５％ＲＨで７２時間加湿し、２１５℃のペーパーフェー
ズリフロー炉で９０秒加熱した後、２気圧、１２１℃、
１００％ＲＨの条件で所定時間加湿し、アルミ配線腐食
による断線不良を調べたものである。

なお、ＩＣパッケージの成形は１８０℃、９０秒、７０
　ｋｇｆ／Ｃｍ”の条件で行い、成形後１８０℃、５時
間の後硬化を行った。

第３表にリフロー時の耐クラツク性及びリフロー後の耐
湿性の結果を示す。第３表から実施例１〜４に示すよう
に、本発明のナフタレン骨格樹脂を用いることにより、
従来樹脂系と比較してリフロー時の耐クラツク性及びリ
フロー後の耐湿性を大幅に改善できる。

第１表 第３表 ［発明の効果］ 本発明によって得られたエポキシ樹脂成形材料はりフロ
ー時の耐クラツク性及びリフロー後の耐湿性が従来のも
のと比べ大きく改善できる。電子部品の分野、特にＦＰ
（フラットパッケージ）、ＳＯＰ　（スモールアウトラ
インパッケージ）などのＩＣではパッケージが薄形、小
形になり、素子の大形化と相俟って耐パッケージクラッ
ク性が強く要求されており、これらの製品へ広く適用で
き、その工業的価値は大きい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（Ａ）下記式（ I ）で示されるエポキシ化合物を
   主成分として含有するエポキシ樹脂、 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （ｎは１〜１０の実数） （Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有す
   る化合物及び （Ｃ）５５体積％以上の無機充填剤を含有することを特
   徴とする電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。 ２、（Ａ）成分のエポキシ樹脂が式（ I ）の化合物の
   ｎ＝０である成分が５重量％以下で、かつ、式（ I ）
   で示されるエポキシ化合物の重量平均分子量が３０００
   以下の成分が５０重量％以上である請求項１記載の電子
   部品封止用エポキシ樹脂成形材料。 ３、（Ａ）成分のエポキシ樹脂が式（ I ）で示される
   エポキシ化合物の重量平均分子量が３０００以下の成分
   が、（Ｃ）成分の充填剤を除く成形材料組成物の１５〜
   ６０重量％である請求項１又は２記載の電子部品封止用
   エポキシ樹脂成形材料。