JPH06107771A - 半導体封止用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ルグリシジルエーテルを総
エポキシ樹脂中に３０〜１００重量％含むエポキシ樹脂
と下式のナフトール樹脂硬化剤を総硬化剤中に３０〜１
００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１】 【効果】 半田付け工程による急激な温度変化による熱
ストレスを受けたときの耐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、トランジスター、集
積回路などの電子部品は熱硬化性樹脂で封止されている
が、特に集積回路では耐熱性、耐湿性に優れたＯ−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が用いられている。し
かし近年、集積回路の高集積化に伴いチップの大型化、
パッケージの軽薄短小化が進み、実装法の表面実装化が
進んできた。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、応力によるクラック発生、それに
伴う耐湿性の低下など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
いった問題がでてきている。

【０００３】そのため、耐半田ストレス性、耐湿性に優
れた封止用樹脂組成物の開発が望まれている。これらの
問題を解決するために半田付け時の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６２−１１５
８４９号公報）や各種シリコーン化合物の添加（特開昭
６２−１１５８５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６２−１３６８６０号公報）などの手法で対処
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優れた半導体封止用エポキシ樹
脂組成物を得るまでには至らなかった。一方、耐半田ス
トレス性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組成物を得るため
に、樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の使用（特開昭
６２−１６８６２０号公報）等より耐熱性の向上が検討
されてきたが、特に２００〜３００℃のような高温にさ
らされた場合においては耐半田ストレス性が不十分であ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に対して耐半田ストレス性及び耐湿性に優れた半導
体封止用樹脂組成物を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題を解決するために鋭意研究を進め、次の組成の樹脂
組成物を見いだした。即ち、本発明は、（Ａ）エポキシ
樹脂として、（１）の構造式で示されるエポキシ樹脂を
総エポキシ量に対して３０〜１００重量％含むエポキシ
樹脂、

【０００６】

【化３】

【０００７】（Ｂ）式（２）で示される構造のナフトー
ル樹脂硬化剤を総硬化剤量に対して３０〜１００重量％
含む硬化剤、

【０００８】

【化４】

【０００９】（Ｃ）無機充填材および（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あ
る。

【００１０】本発明において用いられる式（１）で示さ
れる構造のビフェニル型エポキシ化合物は従来のエポキ
シ樹脂に比べて非常に低い粘度を有する。そのため、充
填材の含有量を大幅に増加させることが可能であり、樹
脂組成物の衝撃強度を向上させ、耐半田ストレス性に優
れた特性を示している。この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向上させる
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。３０重量％未満だと十分な強
度が得られず耐半田ストレス性の向上が望めない。更に
式（１）中のＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄はメチル基または水素
原子、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇、Ｒ₈は水素原子が望ましい。

【００１１】併用するエポキシ樹脂にはエポキシ基を有
するポリマー全般を用いることができる。例えばクレゾ
ールノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラックエ
ポキシ樹脂、ナフタレンエポキシ樹脂、３官能エポキシ
樹脂などが挙げられる。

【００１２】式（２）の分子構造で示される硬化剤の使
用は従来のフェノールノボラック樹脂硬化剤の使用と比
べると半田処理温度周辺での弾性率の低下とリードフレ
ーム及びチップとの密着力を向上させ、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
び低吸水化を図ることができる。従って半田付け時の熱
衝撃に対して、発生応力の低下とそれに伴うチップとの
密着不良の防止に有効である。このようなナフトール樹
脂硬化剤の使用量はこれを調整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、低弾性及びリード
フレーム、チップとの密着力が不十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１〜５が望ま
しく、６以上だとトランスファー成形時の流動性が低下
する。

【００１３】併用する硬化剤にはフェノール性水酸基を
有するポリマー全般を用いることができる。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、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できる。

【００１４】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
から９０重量％が好ましい。

【００１５】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）、２メチルイミダゾール（２ＭＺ）等
を単独もしくは２種以上混合して用いることができる。

【００１６】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化剤、カーボンブラック、ベ
ンガラなどの着色剤、天然ワックス、合成ワックス等の
ワックス、シリコーンオイル、ゴム等の低応力剤等の種
々の添加剤を適宜配合しても良い。

【００１７】本発明の封止用エポキシ樹脂を成形材料と
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などにより
均一に混合した後、更に熱ロールまたはニーダーなどで
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、絶縁などに適用することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例にて具体的に説明す
る。 実施例１ 式（３）で示されるエポキシ樹脂（エポキシ当量１８５、融点１０４℃） ４６重量部

【００１９】

【化５】

【００２０】 式（２）で示されるナフトール樹脂硬化剤（軟化点１０４℃、水酸基当量１５ ０） ３７重量部 溶融シリカ粉末 ３３２重量部 トリフェニルホスフィン ０．８重量部 カーボンブラック ２．１重量部 カルナバワックス ２．１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。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１３．９
×１３．９×２．０mmのパッケージに封止し、又半田耐
湿試験用として３×６mmのチップを７．２×１１．５×
２．０mmの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２４時間、７２時間処理後、２６０
℃の半田槽に１０秒間浸漬した。浸漬後、顕微鏡で外観
観察しクラックを確認した。 半田耐湿性試験：封止したテスト用素子を８５℃、８５
％ＲＨの環境下で７２時間処理後、２６０℃の半田槽に
１０秒間浸漬した。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
数を測定した。 試験結果を表１に示す。

【００２１】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。得られた成形材料を用いて成形後上記の半
田クラック試験、半田耐湿性試験を行った。 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。得られた成形材料を用いて成形後上記の半
田クラック試験、半田耐湿性試験を行った。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【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ときの耐クラック
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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/29 23/31

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂として、（１）の構
   造式で示されるエポキシ樹脂を総エポキシ量に対して３
   ０〜１００重量％含むエポキシ樹脂、 【化１】 （Ｂ）式（２）で示される構造のナフトール樹脂硬化剤
   を総硬化剤量に対して３０〜１００重量％含む硬化剤、 【化２】 （Ｃ）無機充填材および（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。