JPH05299537A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 パラクレゾールとαナフトールの共縮合ノボ
ラックエポキシ樹脂を総エポキシ樹脂の３０〜１００重
量％含むエポキシ樹脂と、パラクレゾールとαナフトー
ルの共縮合ノボラック型フェノール樹脂を総フェノール
樹脂硬化剤の３０〜１００重量％含む硬化剤、無機充填
剤及び硬化促進剤からなる半導体封止用エポキシ樹脂組
成物。 【効果】 耐半田クラック性に非常に優れ、且つ耐湿性
にも優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの表面
実装化における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に関するものである。

【０００２】

【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、耐湿性に優れたオルソクレゾー
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
脂で硬化させるエポキシ樹脂組成物が用いられている。
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。

【０００３】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。特に半田付けの工程において
急激に２００℃以上の高温にさら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。これらの大
型チップを封止するに適した、信頼性の高い封止用樹脂
組成物の開発が望まれてきている。

【０００４】これらの問題点を解決するために、半田付
け時に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６２−１１５８５０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６２−１３６８６
０号公報）等の手法で対処しているが、いずれも半田付
け時にパッケージにクラックが生じてしまい、信頼性の
高い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。

【０００５】一方、半田付け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
組成物を得る為に、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、２５０℃以上の高温では、まだ耐半田ストレス
性が不十分である。

【０００６】

【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式（１）で示されるエポ
キシ樹脂を用い、成形品の吸水量、熱膨張係数を低下せ
しめるために、硬化剤として式（２）で示されるαナフ
トールとパラクレゾールの共縮合ノボラック型フェノー
ル樹脂硬化剤を用いることにより、基板実装時における
半導体パッケージの耐半田ストレス性を著しく向上させ
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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は（Ａ）下記
式（１）で示されるエポキシ樹脂

【０００８】

【化３】

【０００９】（ｎ＝１〜６）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（２）で示されるフェノール樹脂硬化剤

【００１０】

【化４】

【００１１】（ｎ＝１〜６）を総硬化剤量に対して３０
〜１００重量％含む硬化剤、 （Ｃ）無機充填材及び （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で、
従来のエポキシ樹脂組成物に比べ、優れた耐半田ストレ
ス性を有するものである。

【００１２】式（１）で示されるエポキシ樹脂は、パラ
クレゾールとαナフトールの共縮合ノボラックエポキシ
樹脂であり、低吸水性に優れ、かつ線膨張係数が小さい
という特徴を有し、半田付け時の半田耐熱性に良好な結
果を示す。このパラクレゾールとαナフトールの共縮合
ノボラックエポキシ樹脂の使用量は、これを調節するこ
とにより半田耐熱性を最大限に引き出すことができる。
半田耐熱性の効果を出すためには、パラクレゾールとα
ナフトールの共縮合ノボラック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％未満では低吸水性、低線
膨張係数が十分に得られず、半田耐熱性が不十分であ
る。ｎの値は１〜６であり、６を超えると流動性が低下
し、成形性が悪くなる。パラクレゾールとαナフトール
共縮合ノボラックエポキシ樹脂以外の他のエポキシ樹脂
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。例えばビスフェノール型
エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、
ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂、及びトリフェノールメタン型エポキシ樹
脂、アルキル変性トリフェ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、トリアジン環含有エポキシ
樹脂等のことをいう。

【００１３】式（２）で示される硬化剤はパラクレゾー
ルとのαナフトールの共縮合ノボラックフェノール樹脂
であり低吸水性に優れ線膨張係数が小さいという特徴を
有し、半田付け時の半田耐熱性に良好な結果を示す。半
田耐熱性の効果をだすためには、式（２）で示されるフ
ェノール樹脂を総フェノール樹脂量の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
％未満では可撓性が不十分となり、半田付け時の半田耐
熱性が十分に得られない。ｎの値は１〜６であり、６を
超えると流動性が低下し、成形性が悪くなる。式（２）
で示されるフェノール樹脂硬化剤以外の併用する他の硬
化剤としては、主にフェノール性水酸基を有するポリマ
ー全般をいう。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、ジシクロペンタジエン変性フ
ェノール樹脂等を用いることができる。

【００１４】本発明で用いる無機質充填材としては、溶
融シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、二次
凝集シリカ粉末、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、球状
シリカ粉末及び溶融シリカ粉末と球状シリカ粉末との混
合物が好ましい。また無機質充填材の配合量としては、
耐半田ストレス性と成形性のバランスから、総樹脂組成
物に対して７０〜９０重量％が望ましい。

【００１５】更に本発明に用いる硬化促進剤はエポキシ
基とフェノール性水酸基の反応を促進するものであれば
良く、一般に封止材料に使用されているものを広く使用
することができる。例えばトリフェニルホスフィン、ト
リブチルホスフィン、トリ（４−メチルフェニル）ホス
フィン等の有機ホスフィン化合物、トリブチルアルミ
ン、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、トリ
スジメチルアミノメチルフェノール、１，８−ジアザビ
シクロ［５，４，０］−７−ウンデセン等の３級アミ
ン、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾー
ル、２−エチル−４−メチルイイミダゾール等のイミダ
ゾール化合物等が挙げられる。これらを単独で用いて
も、あるいはその２種以上の併用も可能である。

【００１６】本発明の組成物は前述のもの以外、必要に
応じてカーボンブラック等の着色剤、カルナバワック
ス、合成ワックス等の離型剤、ブロム化エポキシ樹脂、
三酸化アンチモン等の難燃剤、γ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン等のカップリング剤、シリコーン
オイル、ゴム等の低応力成分を添加することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂、硬化剤、
無機質充填材、硬化促進剤、その他の添加剤をミキサー
等で均一に混合した後、ロール、押し出し機等の一般混
練装置により熱溶融混練し、冷却、粉砕することにより
成形材料とすることができる。

【００１７】

【実施例】以下本発明を実施例で説明する。 実施例１ 式（１）で示されるエポキシ樹脂 （ｎ＝１が４０重量％、ｎ＝２が６０重量％の混合物、 エポキシ当量２３０、軟化点６５℃） ４．５重量部 オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂 （エポキシ当量２００、軟化点６２℃） １０．５重量部 式（２）で示されるフェノール樹脂硬化剤 （ｎ＝３が７０重量％、ｎ＝４が３０重量％の混合物、 ＯＨ当量１４０、軟化点１０６℃） ２．５重量部 フェノールノボラック樹脂（ＯＨ当量１０５、軟化点９０℃）５．８重量部 溶融シリカ粉末 ７５重量部 トリフェニルホスフィン ０．２重量部 カーボンブラック ０．３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℃で２軸ロー
ルにより混練し、冷却後粉砕して成形材料とした。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℃、７０kg／cm² 、１２０秒の条件で半
田クラック試験用として６×６mmのチップを５２ｐパッ
ケージに封入し、また半田耐湿試験用として３×６mmの
チップを１６ｐＳＯＰパッケージに封入した。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
耐湿性試験を行った。試験結果を表１に示す。

【００１８】 半田クラック試験：封止したテスト用素子を８５℃、８
５％ＲＨの環境下で４８Ｈｒ及び７２Ｈｒ処理し、その
後２６０℃の半田槽に１０秒間浸漬後、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℃、８
５％ＲＨの環境下で７２Ｈｒ処理しその後２６０℃の半
田槽に１０秒間浸漬後、プレッシャークッカー試験（１
２５℃、１００％ＲＨ）を行い、回路のオープン不良を
測定した。

【００１９】実施例２〜５ 表１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。この成形材料でテスト用素子を封止した成
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。試験結果を表
１に示す。

【００２０】比較例１〜２ 表１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。この成形材料でテトス用素子を封止した成
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。試験結果を表
１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明に従うと従来技術では得ることが
できなかった耐半田ストレス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、半田付け工程時の耐クラ
ック性に非常に優れ、更に耐湿性が良好なことから表面
実装パッケージに搭載された高集積大型チップＩＣにお
いて好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）下記式（１）で示されるエポキシ
   樹脂 【化１】 （ｎ＝１〜６）を総エポキシ樹脂量に対して３０〜１０
   ０重量％含むエポキシ樹脂、 （Ｂ）下記式（２）で示されるフェノール樹脂硬化剤 【化２】 （ｎ＝１〜６）を総硬化剤量に対して３０〜１００重量
   ％含む硬化剤、 （Ｃ）無機充填材及び （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。