JPH062799B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂組成物

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JPH062799B2
JPH062799B2 JP63095464A JP9546488A JPH062799B2 JP H062799 B2 JPH062799 B2 JP H062799B2 JP 63095464 A JP63095464 A JP 63095464A JP 9546488 A JP9546488 A JP 9546488A JP H062799 B2 JPH062799 B2 JP H062799B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、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。
〔従来技術〕
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系で硬化させ充
填剤として溶融シリカを用いた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S
OP、SOJ、PLCCに変わってきている。
即ち大型化チップを小型で薄いパッケージに封入するこ
とになり、応力によるパッケージクラック発生、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200〜300℃位
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のに適した、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。
従来、耐半田ストレス性に優れた低応力エポキシ樹脂組
成物を得る為に樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の使
用(特開昭61−168620号公報等)、骨格にビフ
ェニルを有するエポキシ樹脂の使用等が検討されてきた
が、このようなエポキシ樹脂の使用では特に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。
〔発明の目的〕
本発明の目的とするところは、半田熱ストレスによるク
ラック発生をおさえ、耐湿性に優れた信頼性の高い封止
用樹脂組成物を提供するにある。
〔発明の構成〕
本発明は、式Iで示される テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
ーテルを全エポキシ樹脂中に50〜100%含み、硬化
剤、硬化促進剤及び充填剤からなるエポキシ樹脂組成物
において、全組成物中に充填剤を50〜90重量%含
み、全充填剤中に平均粒径が5〜40μm、見掛け密度
0.1〜0.6g/ccであり、且つ比表面積が5〜20
m2/gである多孔質シリカ粉末を10〜100重量%含
むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物に
関するものである。
本発明のエポキシ樹脂組成物は従来の封止用樹脂組成物
に比べて非常に優れた耐半田熱ストレス性を有したもの
である。
上記式Iで表わされるエポキシ樹脂は、骨格にビフェニ
ルを有する低応力エポキシ樹脂であり、この低応力エポ
キシ樹脂と上記多孔質シリカ粉末を併用することにより
低応力エポキシ樹脂の使用だけでは得られなかった耐半
田ストレス性に非常に優れたエポキシ樹脂硬化物を与え
るエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
このような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為には好ましくは
エポキシ樹脂の50重量%以上、更に好ましくは70重
量%以上の使用が望ましい。50重量%以下だと低応力
の効果が得られず耐半田ストレス性が不十分である。
又骨格にビフェニルを有しないエポキシ樹脂では、ビフ
ェニルによる分子鎖が剛直になることによる応力低下が
得られず耐半田ストレス性の効果が得られない。
ここでいうエポキシ樹脂とは、エポキシ基を有するもの
全般をいう。たとえばビスフェノール型エポキシ樹脂、
ノボラック型エポキシ樹脂・トリアジン核含有エポキシ
樹脂等のことをいう。
又硬化剤としてはノボラック型フェノール樹脂系および
これらの変性樹脂であり、例えばフェノールノボラッ
ク、o−クレゾールノボラックの他アルキル変性したフ
ェノールノボラック樹脂等があげられ、これらは単独も
しくは2種以上混合して使用しても差し支えがない。
エポキシ樹脂と硬化剤の配合比はエポキシ樹脂のエポキ
シ基と硬化剤の水酸基との当量比が0.5〜5の範囲内
に有ることが望ましい。
当量比が0.5未満又は5を越えたものは耐湿性、成形
作業性及び硬化物の電気特性が悪くなるので好ましくな
い。
本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ基とフェノー
ル性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種以上混合して用いられる。
本発明に用いられる充填剤としては、平均粒径が5〜4
0μmであり、見掛け密度が0.1〜0.6g/ccであり、か
つ比表面積が5〜20m2/gである多孔質シリカ粉末
を、使用する充填剤量の10〜100重量%の範囲で使
用する。
多孔質シリカ粉末は、その平均粒径が5μm未満、又は
40μmを越えると流動性が低下し、いずれの場合も好
ましくない。
又見掛け密度が0.6g/ccを越えると半田熱ストレスに
よるクラックが発生し易くなり、耐湿性が低下してしま
い好ましくない。
さらに比表面積が5m2/g未満であると半田づけ工程で
クラックが発生し易く、耐湿性が低下してしまう。又2
0m2/g以上となれば流動性がいちぢるしく低下してし
まい好ましくない。
さらに多孔質シリカ粉末が、使用充填剤の量の10重量
%以下であれば半田づけ工程でクラックが発生しやすく
なり、耐湿性が低下し、その目的とする特性が得られな
い。
これらの充填剤は全体として樹脂組成物の50〜90重
量%配合する事が望ましい。その配合量が50%未満で
あれば耐熱性、機械的特性および耐湿性が劣り、90%
以上であれば流動性が低下し、成形性が悪くなり実用に
は適さない。
又、多孔質シリカ粉末以外の充填剤としては通常のシリ
カ粉末やアルミナ等があげられ、とくに熔融シリカ粉末
が好ましい。
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、硬化促進剤及び多孔質シリカ粉末充填剤を必須成
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。
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、硬化促進剤、
充填剤、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熔
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。
〔発明の効果〕
本発明のエポキシ樹脂組成物は半田づけ工程による急激
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、耐湿性の良い組成物であり、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
において信頼性が非常に高い製品を得ることができる。
〔実施例〕
〔実施例1〕 下記組成物 式Iで示されるテトラメチルジヒドロキシビフェニルジ
グリシジルエーテル 14重量部 オルトクレゾールノボラックエポキシ樹脂 6重量部 フェノールノボラック樹脂 10重量部 トリフェニルホスフィン/2−メチル イミダゾール:9/1 0.2重量部 カーボンブラック 0.5重量部 モンタン酸エステル/モンタン酸;1/1 0.5重量部 充填剤 70.4重量部 (多孔質シリカ粉末(平均粒径15μm、見掛け密度0.
3g/cc、比表面積7m2/g)35重量部と溶融シリカ
35重量部を脂環式エポキシシラン0.4重量部で処理し
たもの) を混合した後コニーダーで混練しエポキシ樹脂成形材料
を得た。
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
パッケージに封止し、又半田耐湿性試験用として3×6
mm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おこなった。
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および72Hr処理し、その後2
60℃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℃、85
%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。
試験結果を第1表に示す。
〔実施例2〕 テトラメチルヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエー
テルを10重量部及びオルソクレゾールノボラックエポ
キシ樹脂を10重量部とし、更に充填剤として多孔質シ
リカ粉末(実施例1で用いたもの)7重量部と溶融シリ
カ63重量部を脂環式エポキシシラン0.4重量部で処理
したものを70.4重量部として用いた他は実施例1と同様
にし半田クラック性及び半田耐湿性試験を行い回路のオ
ープン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔実施例3〕 充填剤として多孔質シリカ粉末(平均粒径15μm、見
掛密度0.3g/cc、比表面積7m2/g)70重量部を脂
環式エポキシシラン0.4重量部で処理したものを用いた
他は、実施例2と同様にし、半田クラック性及び半田耐
湿性試験を行い回路のオープン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔実施例4〕 テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
ーテルを20重量部とし、オルソクレゾールノボラック
エポキシ樹脂を用いなかった他は実施例2と同様にし、
半田クラック性及び半田耐湿性試験を行い回路のオープ
ン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔実施例5〕 テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
ーテルを20重量部とし、オルソクレゾールノボラック
エポキシ樹脂を用いなかった他は実施例3と同様にし、
半田クラック性及び半田耐湿性試験を行い回路のオープ
ン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔実施例6〕 テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
ーテルを14重量部及びオルソクレゾールノボラックエ
ポキシ樹脂を6重量部とした以外は、実施例2と同様に
し、半田クラック性及び半田耐湿性試験を行い回路のオ
ープン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔比較例1〕 エポキシ樹脂をすべてオルトクレゾールノボラックエポ
キシ樹脂とした以外は、実施例3と同様にし、半田クラ
ック性及び半田耐湿性試験を行い回路のオープン不良を
測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔比較例2〕 エポキシ樹脂をすべてオルトクレゾールノボラックエポ
キシ樹脂とし、更に充填剤として溶融シリカ70重量部
を脂環式エポキシシラン0.4重量部で処理したものを用
いた以外は、実施例1と同様にし、半田クラック性及び
半田耐湿性試験を行い回路のオープン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔比較例3〕 充填剤として多孔質シリカ(実施例1で用いたもの)3.
5重量部と溶融シリカ66.5重量部とを脂環式エポキシシ
ラン0.4重量部で処理したものを70.4重量部を用いた以
外は、実施例1と同様にし、半田クラック性及び半田耐
湿性試験を行い回路のオープン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔比較例4〕 テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
ーテルを8重量部及びオルソクレゾールノボラックエポ
キシ樹脂を12重量部とした以外は実施例2と同様にし
半田クラック性及び半田耐湿性試験を行い回路のオープ
ン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
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】式Iで示される テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
    ーテルを全エポキシ樹脂中に50〜100%含み、硬化
    剤、硬化促進剤及び充填剤からなるエポキシ樹脂組成物
    において、全組成物中に充填剤を50〜90重量%含
    み、全充填剤中に平均粒径が5〜40μm、見掛け密度
    0.1〜0.6g/ccであり、且つ比表面積が5〜20
    m2/gである多孔質シリカ粉末を10〜100重量%含
    むことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
JP63095464A 1988-04-20 1988-04-20 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 Expired - Fee Related JPH062799B2 (ja)

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