JPH0493320A

JPH0493320A - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料

Info

Publication number: JPH0493320A
Application number: JP21120990A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Hagiwara; 伸介萩原; Seiichi Akagi; 清一赤城; Shigeki Ichimura; 茂樹市村
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1990-08-08
Filing date: 1990-08-08
Publication date: 1992-03-26

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〕本発明は電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に関する
もので、とくに、表面実装用プラスチックパッケージＩ
Ｃが対象となる。

〔従来の技術〕

従来から、トランジスタ、ＩＣなど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、エポキシ樹脂が電気特性、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
にバランスがとれているためである。とくに、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
ッグ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、電子部品は従来のビン挿入型の
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ｆｆ１ＩＣ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。さらに、これらのパッケージは従来のビン挿
入型のものと実装方法が異なっている。ｆｆ１ｊち、ビ
ン挿入型パッケージはビ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がった。

しかし、表面実装ｆｆ１ｌｃ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
荷するしたり、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
ことを見いだし、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）１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキ
シ樹脂、主たる成分として（Ｂ）構造式が（ｎは１〜１０の実数）で示される化合物および（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１分子中に２個
以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂としては、電子
部品封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用されてい
るものであれば制限はなく、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
ッグ樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールＡ、ビ
スフェノールＢ、ビスフェノールＦ１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
どの多塩基酸とエビグ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ビグ
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。

本発明において用いられる（Ｂ）の化合物としては、ナ
フトールとαα′αジートキシパラキシレンとをフリー
デルゲラフッ反応により縮合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、（Ｂ
）の化合物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（Ｂ）の化合物の分子量は耐
熱性の指標であるガラス転移温度（Ｔｇ）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。

従って、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（Ｂ）の化合
物の分子量と上記特性の関係を鋭意検討した結果、重量
平均分子量２０００以上（ｎは１〜１０の実数）の成分
が５０重量％を越えると成形時の流動性に支障をきたす
ことが分かった。

また、低分子量成分としては未反応のナフトールが５重
量％を越えると、Ｔｇ低下、作業性の点で支障があるこ
とが分かった。ここで、重量平均分子量はＧＰＣ（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。本検討で使用したＧＰＣは
東洋曹達製ＨＬＣ８０１型、カラムは同社製ＴＳＫ−Ｇ
ｅｌ（Ｇ４０００　Ｈ８１本、Ｇ２０００Ｈ６３本）であり、溶媒はテトラヒドロフラ
ンを用い、流速１゜５ｍ１／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。

さらに、（Ｂ）の化合物において重量平均分子量２００
０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３０〜６０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を量％を越
えると成形直後に硬い硬化物が得られなくなるためであ
る。

本発明においては、エポキシ樹脂の硬化剤として（Ｂ）
の化合物のほかに、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材
料で一般に用いられ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、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ポリバ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）のエポキシ樹脂との当量比（（Ｂ
）および硬化剤の水酸基数／（Ａ）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
ロン塩などがある。

また、充填剤としては吸湿性低減および強度向上の観点
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、またはこれらを球形化
したビーズなどが上げられ、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％以上が必要であり、さらには、６０体積％以上が好
ましい。

その他の添加剤として高級脂肪酸、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およ
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
料を得ることができる。

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、インジエグション成形法、圧縮成形法によ
っても可能である。

〔作用〕

ＩＣパッケージがリ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がリ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お
よび素子やリードフレームと樹脂界面の剥離を生じる。

従って、リフローに強い樹脂としては、吸水率が低いこ
と、およ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（Ｂ）の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グ樹脂と比較して、官能基濃度が小
さくなる（水酸基当量が大きくなる）。すなわち、本発
明の（Ｂ）の化合物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が低下するが、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
ラルキル樹脂を硬化剤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７ｇが低下してしま
う。これに対し、本発明の（Ｂ）の化合物はナフタレン
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。

構造式で表され、重量平均分子量２０００以下の成分が６６重
量％、未反応ナフトール１．５重量％である水酸基当量
２１８の樹脂１００重量部をエポキシ樹脂の硬化剤とし
て用い、エポキシ当量２００のオルソゲレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂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Ａｆｆｉエ
ポキシ樹脂２０重量部、１，８−ジアザビシグロ（５，
４，０）ウンデセン−７（１，５，重量部）、カルナバ
ワックス（２重量部）、カーボンブラック（１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％）を配合し、１０イ
ンチ径の加熱ロールを使用して、混線温度８０〜９０℃
、混練時間７〜１０分の条件で実施例（１）のエポキシ
樹脂成形材料を作製した。また、実施例（２）は構造式で表され、重量平均分子量２０００以下の成分が７２重
量％、未反応ナフトール２．２重量％である水酸基当量
２２２の樹脂１００重量部をエポキシ樹脂の硬化剤とし
て用いた以外は実施例（１）と同様に作製した。実施例
（３）は実施例（１）の構造式で示した樹脂を５０重量
部と水酸基当量１０６のフェノールノボラック樹脂２４
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。

比較例（１）はエポキシ当［２２０、軟化点７８℃のク
レゾールノボラックをエポキシ樹脂（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
グ樹脂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。また、比較例（２）は硬化剤
として、構造式で表される重量平均分子量２５００、水酸基当量１８５
の樹脂を硬化剤として使用した以外は比較例（１）と同
様に作製した。

実施例（１）、（２）、（３）および比較例（１）、（
２）の特性を表１に、試験法の詳細を表２に示す。実施
例は比較例と比べ、吸水率が小さく、高温強度、Ｔｇ（
ガラス転移温度）が高く、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
りフロー時の耐グラツク性およびリフロー後の耐湿性の
結果を示す。耐グラツク性評価に用いたＩＣは外形が１
９ｘ１４ｘ２．０　（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ビ
ン、４２アロ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℃のペーパ
ーフェーズリフロー炉で９０秒加熱するものである。

表１表２゜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３５０ｍ１１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５×１０　Ｘ　Ｏ，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／ｃｍ２の条件で行い、成形後１８０℃、５時間
の後硬化を行った。

表３にリフロー時の耐グラツク性およびリフロー後の耐
湿性の結果を示す。表３から実施例（１）（２）、（３
）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グラ
ツク性およびリフロロー後の耐湿性を大幅に改善できる
。

〔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およ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、とくに
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グ
ラッグ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

【特許請求の範囲】１、（Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエ
ポキシ樹脂、主たる成分として（Ｂ）構造式が ▲数式、化学式、表等があります▼ （ｎは１〜１０の実数）で示される化合物および（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、（Ｂ）の化合物において構造式中の繰り返し単位ｎ
＝０である成分が５重量％以下で、かつ、重量平均分子
量が２０００以下の成分が５０重量％以上であることを
特徴とする請求項１および２に記載の電子部品封止用エ
ポキシ樹脂成形材料。３、（Ｂ）の化合物に、おいて重量平均分子量が２００
０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％である請求項１および２に記載の電子
部品封止用エポキシ樹脂成形材料。