JPH0559149A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ３，３′，５，５′−テトラメチル−４，
４′ジヒドロキシビフェニニルグリシジルエーテルを総
エポキシ樹脂量中に５０〜 １００重量％含むエポキシ
樹脂と下記式で示されるナフトール樹脂硬化剤を総硬化
剤量中に３０〜 １００重量％含む硬化剤、溶融シリカ
及びトリフェニルホスフィンからなる半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物。 【化８】 【効果】 耐半田クラック性に非常に優れ、かつ耐湿性
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０−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。

【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。特に半田づけの工程において
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】これらの問題を解決するためにエポキシ樹
脂として下記式（１）で示されるエポキシ樹脂の使用
（特開昭６４−６５１１６号公報）が検討されてきた。

【０００５】

【化３】 （式中のＲ₁ 〜Ｒ₈ 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）

【０００６】式（１）で示されるエポキシ樹脂の使用に
よりレジン系の低粘度化が図られ、従って溶融シリカ粉
末を更に多く配合することにより組成物の成形後の低熱
膨張化及び低吸水化により、耐半田ストレス性の向上が
図られた。ただし溶融シリカ粉末を多く配合することに
よる弾性率の増加も一方の弊害であり、更なる耐半田ス
トレス性の向上が必要である。

【０００７】

【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、成形品の弾性率、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
るパラキシレン変性ナフト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。

【０００８】

【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（１）で示される構造
のビフェニル型エポキシ樹脂を総エポキシ樹脂量に

【０００９】

【化４】 （式中のＲ₁ 〜Ｒ₈ 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）

【００１０】対して５０〜100 重量％含むエポキシ樹脂
と硬化剤として下記式（２）で示されるパラキシレン変
性ナフトール樹脂硬化剤を総硬化剤量に対して

【００１１】

【化５】 （ｎの値は１〜６）３０〜100 重量％含む硬化剤を併用
することを特徴とし、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）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ケのエポキシ基を有する２官
能性エポキシ樹脂で、従来の多官能性エポキシ樹脂に比
べ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。従って組成物の溶融シリカ粉末を多く配合すること
が出来、低熱膨張化及び低吸水化が図られ、耐半田スト
レス性に優れるエポキシ樹脂組成物を得ることが出来
る。

【００１３】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５０重量％以上、好ましくは７０
重量％以上の使用が望ましい。５０重量％未満だと低熱
膨張化及び低吸水性が得られ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、Ｒ₅ 〜Ｒ
₈ は水素原子が好ましい。

【００１４】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。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、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、トリアジン核含有エポキシ樹脂
等のことをいう。

【００１５】式（２）の分子構造で示される硬化剤はα
−ナフトールあるいはβ−ナフトールとアラルキルエー
テル（α，α′−ジメトキシパラキシレン）を用い、フ
リーデルクラフツ反応により縮合させて得たものであ
る。この使用は従来のフェノールノボラック樹脂硬化剤
等の使用と比べると半田処理温度近辺での弾性率の低下
とリードフレーム及び半導体チップとの密着力を向上せ
しめ、また分子内にナフタレン構造が導入されているこ
とから、低熱膨張化及び低吸水化を得ることが出来る。
従って半田付時の熱衝撃に対し、発生応力の低下とそれ
に伴なう半導体チップ等との剥離不良の防止に有効であ
る。

【００１６】このようなナフトール樹脂硬化剤の使用量
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引
き出すためには式（２）で示されるナフトール樹脂硬化
剤を総硬化剤量に対して３０重量％以上、更に好ましく
は５０重量％以上の使用が望ましい。使用が３０重量％
未満だと低吸水性、低弾性等及びリードフレーム、半導
体チップとの密着力が不充分で耐半田ストレス性の向上
が望めない。更に式中のｎの値は１から６の範囲である
ことが望ましく、ｎの値が６を越えると、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。

【００１７】式（２）で示されるナフトール樹脂硬化剤
以外に他のものを併用する場合、用いるものとしては主
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、ジシクロペンダジエン変性フェノール樹脂、ジ
シクロペンタジエン変性フェノール樹脂とフェノールノ
ボラック及びクレゾールノボラック樹脂との共重合物、
パ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。

【００１８】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、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組成物量に対して７０〜９
０重量％が好ましい。

【００１９】本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ
基と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（ＤＢＵ）、
トリフェニルホスフィン（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、三酸化アンチモン、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。

【００２０】又、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を
成形材料として製造するには、エポキシ樹脂、硬化剤、
無機充填材、硬化促進剤、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、さらに熱ロールまた
はニーダー等で溶融混練し、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。

【００２１】

【実施例】以下本発明を実施例にて具体的に説明する。

【００２２】実施例１ 下記組成物 式（３）で示されるエポキシ樹脂（軟化点 110℃、エポキシ当量 190） ８重量部

【００２３】

【化６】 オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂（軟化点６５℃、エポキシ当量 200） ２重量部 式（４）で示されるナフトール樹脂硬化剤（軟化点 110℃、水酸基当量 240） ８重量部

【００２４】

【化７】 （ｎの値が１から４を示す混合物であり、その重量割合
はｎ＝１が１に対してｎ＝２が1.4 、ｎ＝３が0.4 、ｎ
＝４が0.1 である。） フェノールノボラック樹脂硬化剤（軟化点９０℃、水酸基当量 104） ２重量部 溶融シリカ粉末 ７８．８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 ０．５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℃で２軸
ロールにより混練し、冷却後粉砕し成形材料とした。

【００２５】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パッケージに封止し、又半田耐湿性試験
用として３×６mmのチップを１６ｐＳＯＰパッケージに
封止した。封止したテスト用素子について下記の半田ク
ラッ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℃、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℃で、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
（ １２５℃、 １００％ＲＨ）を行い回路のオープン不
良を測定した。試験結果を表１に示す。

【００２６】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。試験結果を表１に示
す。

【００２７】比較例１〜４ 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。試験結果を表１に示
す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【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、半田付け工程による急激
な温度変化による熱ストレスを受けた時の耐クラック性
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
おいて非常に信頼性を必要とする製品について好適であ
る。

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】

【表１】

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】 （式中のＲ₁ 〜Ｒ₈ 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５０〜100 重量％含むエポキシ
   樹脂 （Ｂ）下記式（２）で示されるナフトール樹脂硬化剤 【化２】 （ｎの値は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 （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。