JPH07173372A

JPH07173372A - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH07173372A
Application number: JP5319909A
Authority: JP
Inventors: Shigehisa Ueda; 茂久上田
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1995-07-11

Abstract

(57)【要約】【構成】エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化
促進剤、表面層がＴｉｘＯｙ（Ｘ、Ｙは正数で、Ｘ：Ｙ
＝１：２〜１：４）である赤燐系難燃剤及び無機充填材
からなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【効果】半導体素子を封止することにより、アンチモ
ン、ハロゲンフリーの耐湿性及び難燃性に優れた半導体
装置を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は難燃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
回路等の電子部品は、エポキシ樹脂組成物で封止されて
いる。この組成物中には、難燃剤としてハロゲン系難燃
剤、あるいはハロゲン系難燃剤と三酸化アンチモンとの
併用したもの、充填材として溶融シリカ、結晶シリカ等
の無機充填材が配合されている。ところが、環境衛生の
点からハロゲン系難燃剤及び三酸化アンチモンを使用し
ない難燃性エポキシ樹脂組成物が要求されている。この
要求に対して、Ａｌ（ＯＨ）₃やＭｇ（ＯＨ）₂の様な金
属水酸化物、ホウ素化合物などが検討されてきたが、不
純物が多い、かつ多量に添加しないと効果が発現できな
いことから実用化には至っていない。また、赤燐系の難
燃剤は少量で効果が有り、エポキシ樹脂組成物の難燃化
に有用であるが、赤燐は微量の水分と反応しフォスフィ
ンや腐食性のリン酸を生ずるため、耐湿性に対する要求
が極めて厳しい半導体封止用エポキシ樹脂組成物には使
用できない。このため、赤燐粒子を水酸化アルミニウム
や、その他の金属酸化物、無機化合物及び熱硬化性樹脂
等の有機化合物で被覆し、赤燐の安定化を図っているが
半導体封止用エポキシ樹脂組成物に採用できるまでの水
準には至っていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な問
題に対して、表面層がＴｉｘＯｙである赤燐系難燃剤を
少量添加し難燃化を達成し、かつＴｉｘＯｙの表面層に
より耐湿性を向上させ、アンチモン及びハロゲンフリー
の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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）エポキ
シ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進
剤、（Ｄ）表面層がＴｉｘＯｙ（Ｘ、Ｙは正数で、Ｘ：
Ｙ＝１：２〜１：４）である赤燐系難燃剤及び（Ｅ）無
機充填材からなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物であ
る。

【０００５】本発明で用いる赤燐系難燃剤とは、赤燐の
表面に酸化チタン（ＴｉｘＯｙ）の被覆層を有するもの
を言う。また、この被覆された難燃剤中の赤燐の含有量
は、難燃性と耐湿性のバランスから被覆された難燃剤量
中に６０〜９８重量％であることが好ましい。赤燐量が
６０重量％未満だと難燃性が不充分であり、赤燐量が９
８重量％を越えると被覆が不充分なため、フォスフィン
ガスの発生、リン酸の生成、耐湿性の低下等の不都合が
生じる。また、表面層がＴｉｘＯｙである赤燐系難燃剤
の粒径としては、平均粒径が１０〜７０μｍ、最大粒径
が１５０μｍ以下のものが好ましい。平均粒径が１０μ
ｍ未満だと組成物の流動性が悪く、７０μｍを越えると
難燃剤の分散性が悪化する。また、最大粒径が１５０μ
ｍを越えるとパッケージの充填性に問題が生じる。全組
成物中に添加される表面層がＴｉｘＯｙである赤燐系難
燃剤の量は、０．３〜５重量％で、０．３重量％未満あ
るいは５重量％を越えると難燃性が不足する。赤燐系難
燃剤は可燃性で難燃剤自体が酸化して難燃性を発揮する
ものであり、このため難燃剤が多すぎると難燃剤が燃焼
を助ける働きをし、難燃性が不足する。赤燐を表面処理
するには、例えば赤燐にチタン化合物の代表的なもので
あるテトラエトキシチタン、テトライソプロピルチタン
を噴霧し、更に水を噴霧し、加熱する方法がある。これ
によりその表面層がＴｉｘＯｙとなる。

【０００６】本発明に用いるエポキシ樹脂は、１分子中
にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、
ポリマー全般を言い、例えばビフェニル型エポキシ化合
物、ビスフェノール型エポキシ化合物、フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ化合物、アル
キル変性トリフェノールメタン型エポキシ化合物及びト
リアジン核含有エポキシ樹脂等が挙げられ、単独でも混
合して用いても差し支えない。本発明に用いるフェノー
ル樹脂硬化剤は、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、パラキシリレン変性フェノール樹脂、テルペン
変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン化合物等が
挙げられ、特にフェノ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、パラキシリレン変性フ
ェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂等が好まし
く、単独でも混合しても差し支えない。

【０００７】また、これらの硬化剤の配合量としては、
エポキシ化合物のエポキシ基数とフェノール樹脂硬化剤
の水酸基数の比は０．８〜１．２が好ましい。本発明に
用いる硬化促進剤は、エポキシ基と水酸基との硬化反応
を促進させるものであればよく、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
１，８−ジアザビシクロウンデセン、トリフェニルホス
フィン、ベンジルジメチルアミンや２−メチルイミダゾ
ール等が挙げられ、単独でも混合して用いても差し支え
ない。無機充填材としては、溶融シリカ粉末、結晶シリ
カ粉末、アルミナ、窒化珪素等が挙げられる。これら無
機充填材の配合量は成形性と信頼性のバランスから全エ
ポキシ樹脂組成物中に６０〜９０重量％含有することが
好ましい。特に充填量の多い配合では、球状の溶融シリ
カを用いるのが一般的である。本発明のエポキシ樹脂組
成物はエポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進
剤、表面層がＴｉｘＯｙである赤燐系難燃剤及び無機充
填材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、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ない。また、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、必
須成分である各成分、その他の添加剤をミキサー等によ
って充分に均一に混合した後、更に熱ロールまたはニー
ダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して封止材料とするこ
とができる。これらの成形材料は電気部品あるいは電子
部品であるトランジスタ、集積回路等の被覆、絶縁、封
止等に適用することができる。

【０００８】以下に本発明を実施例で具体的に説明す
る。表面層がＴｉｘＯｙである赤燐系難燃剤の製造平均粒径５０μｍ、最大粒径１５０μｍの赤燐粉末２０
０ｇを、常温の窒素雰囲気容器中に２０ｇ／min で落下
させながら、側面よりテトラエトキシチタン１７０ｇを
噴霧する。次に、テトラエトキシチタンで被覆された赤
燐に同様にして純水３０ｇを噴霧し、１２０℃で熱処理
し、処理した赤燐２１３ｇを得た。この表面層がＴｉｘ
Ｏｙ（Ｘ：Ｙ＝１：２．３）である赤燐系難燃剤は、平
均粒径５０μ、最大粒径１５０μ、赤燐の含有量７２重
量％であった。これを以下の実施例、比較例に用いた。

【０００９】実施例１下記組成物オルトクレゾールノボラックエポキシ樹脂（融点６５℃、エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ）１８．２重量部フェノールノボラック樹脂硬化剤（軟化点８０℃、水酸基当量１０４ｇ／ｅｑ）９．６重量部表面層がＴｉｘＯｙである赤燐系難燃剤（Ｘ：Ｙ＝１：２．３）２．０重量部溶融シリカ粉末（平均粒径１０μｍ、比表面積２．０ｍ²／ｇ）３４．０重量部球状シリカ粉末（平均粒径３０μｍ、比表面積２．５ｍ²／ｇ）３５．０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、冷却後粉砕して成形材料とした。更に
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、耐燃テスト用試験片を成形し、また半田耐湿性試
験用として３×６mmのチップを１６ｐＳＯＰに封止し
た。封止したテスト用素子について下記の半田耐湿性試
験を行なった。

【００１０】耐燃テスト：ＵＬ−９４垂直試験（試料厚
さ１．０ｍｍ）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℃、２．３気圧、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。

【００１１】実施例２、３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と同様に耐燃テスト及
び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を表１に示す。比較例１〜８表２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と同様に耐燃テスト及
び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を表２に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】

【発明の効果】本発明の組成物で半導体素子を封止する
ことにより、アンチモン、ハロゲンフリーの耐湿性及び
難燃性に優れた半導体装置を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 23/29 23/31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）表面層がＴｉｘ
Ｏｙ（Ｘ、Ｙは正数で、Ｘ：Ｙ＝１：２〜１：４）であ
る赤燐系難燃剤及び（Ｅ）無機充填材からなることを特
徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。