JPH07196773A - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビフェニル骨格型エポキシ樹脂を主成分とす
る電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料について、Ｔｇ
が高く、耐リフローリクラック性、耐湿性等の信頼性も
良好とする。 【構成】 ４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキ
シ）−３，３’５，５’テトラメチルビフェニル、数平
均分子量１０００以下、重量平均分子量１５００以下、
残存モノマ量０．５％以下のポリ−パラビニルフェノー
ル及び無機充填剤を必須成分とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子部品封止用エポキシ
樹脂成形材料に関するものである。本発明の電子部品封
止用エポキシ樹脂成形材料は、特に、表面実装用プラス
チックパッケージＩＣの封止に適している。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トランジスタ、ＩＣなどの電
子部品封止の分野ではエポキシ樹脂成形材料が広く用い
られている。この理由としては、エポキシ樹脂が電気特
性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着
性などの諸特性にバランスがとれているためである。

【０００３】とくに、オルソクレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂とフェノールノボラック硬化剤の組合せはこ
れらのバランスに優れており、ＩＣ封止用成形材料のベ
ース樹脂として主流になっている。しかし、ＩＣ製品は
プリント配線板への高密度実装の観点から、薄形、小形
の製品が多くなり、このような製品では配線板への半田
付け（リフロー工程）時にＩＣパッケージにクラックを
発生しやすい。

【０００４】現在この現象が表面実装型ＩＣに係わる大
きな問題と成っており、ＴＳＯＰ（Ｔｈｉｎ Ｓｍａｌ
ｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等の薄形パッケ
ージを対象に吸湿性、接着性の良好なビフェニル骨格型
ジエポキシ樹脂（特開昭５８−３９６７７等）を主剤と
した封止用成形材料が耐リフロークラック性に優れるこ
とから実用化され始めた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】耐リフロークラック性
に優れるビフェニル骨格型エポキシ樹脂としては、４，
４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，
３’，５，５’−テトラメチルビフェニルが知られてい
る。４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−
３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニルは、低分
子量のジエポキシ樹脂であるため、ガラス転移温度Ｔｇ
が低くなる欠点がある。これを補うためには、多官能エ
ポキシ樹脂又は多官能硬化剤の併用が考えられている。

【０００６】ところが、溶融粘度の高い樹脂を併用する
と、充填剤を大量に配合することが不可能となる。充填
剤の高充填化は硬化物の線膨張係数を低減するととも
に、吸湿性も同時に低減できるため、材料設計において
重要な項目である。

【０００７】本発明はかかる状況に鑑みなされたもの
で、ビフェニル骨格型エポキシ樹脂を主成分とし、Ｔｇ
が高く、耐リフロークラック性、耐湿性等の信頼性も良
好な電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料を提供しよう
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者らは上記の課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、硬化剤として特
定の分子量分布を持つポリ−パラビニルフェノールを硬
化剤としてビフェニル骨格型エポキシ樹脂配合すること
により上記の目的を達成しうることを見出し、本発明を
完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明は、４，４’−ビス
（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’５，５’テ
トラメチルビフェニル、数平均分子量１０００以下、重
量平均分子量１５００以下、残存モノマ量０．５％以下
のポリ−パラビニルフェノール及び無機充填剤を必須成
分とする電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料である。
本発明では、エポキシ樹脂として、４，４’−ビス
（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’５，５’テ
トラメチルビフェニルが全エポキシ樹脂の５０重量％以
上用いる。この理由としては、４，４’−ビス（２，３
−エポキシプロポキシ）−３，３’５，５’テトラメチ
ルビフェニルが５０重量％未満の場合、低吸湿性、高接
着性の特徴が発揮されず、耐リフロークラック性が低下
してしまうからである。

【００１０】４，４’−ビスヒドロキシ３，３’，５，
５’−テトラメチルビフェニルをエピクロルヒドリンを
用いてエポキシ化することで得ることができる。このエ
ポキシ樹脂は、ビフェニル骨格を有するものであり、エ
ポキシ樹脂の純度、特に加水分解性塩素量はＩＣなど素
子上のアルミ配線腐食に係わるため少ない方がよく、耐
湿性の優れた電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料を得
るためには５００ｐｐｍ以下であることが好ましいが、
特に限定するものではない。ここで、加水分解性塩素量
とは試料のエポキシ樹脂１ｇをジオキサン３０ｍｌに溶
解し、１Ｎ−ＫＯＨメタノール溶液５ｍｌを添加して３
０分間リフラックス後、電位差滴定により定めた値を尺
度としたものである。

【００１１】本発明において用いられるエポキシ樹脂と
しては、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキ
シ）−３，３’５，５’テトラメチルビフェニルのほか
に、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用
されているものと組み合わせて使用してもよい。それを
例示すれば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オ
ルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとす
るフェノール類とアルデヒド、類のノボラック樹脂をエ
ポキシ化したもの、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、
及び脂環族エポキシ樹脂などがあり、全エポキシ樹脂の
５０重量％未満であれば、これらを適宜何種類でも併用
することができる。

【００１２】エポキシ樹脂の硬化剤としては、数平均分
子量１０００以下、重量平均分子量１５００以下、残存
モノマ量０．５％以下のポリ−パラビニルフェノールを
用いる。

【００１３】ポリーパラビニルフェノールはパラービニ
ルフェノールのビニル重合により得られるが、特定の分
子量分布を設定することではじめて目的を達成すること
が分かった。すなわち、分子量は数平均分子量１０００
以下かつ重量平均分子量１５００以下が必要であり、同
時に残存モノマ量も０．５％以下である必要がある。

【００１４】この理由としては、これ以上の分子量にな
ると溶融時の粘度が高くなり、充填剤を必要量配合でき
なくなるためである。一般に、エポキシ樹脂の硬化剤と
してポリ−パラビニルフェノール用いた場合、分子量３
０００以下では硬化物の耐熱性が低下すると報告されて
おり、封止用成形材料においても耐熱性、Ｔｇの点では
分子量は大きい方が好ましいが、無溶剤系で低圧成形す
るためには所定の分子量が必要になる。また、半導体封
止に適用し場合、本発明の分子量範囲で耐熱性も十分発
揮できることを見出した。

【００１５】ポリーパラビニルフェノールの配合割合
は、水酸基当量比で全エポキシ樹脂当量に対して５０％
以上である。この理由としては、５０％未満の添加量で
は十分な耐熱性を発揮できないためである。ポリ−パラ
ビニルフェノールとともに、他のエポキシ樹脂硬化剤
を、水酸基当量比で全エポキシ樹脂当量に対して５０％
未満の範囲内で併用してもよい。併用できる硬化剤とし
ては特に限定するものではないが、１分子中に２個以上
のフェノール性水酸基を有する化合物が好ましく、それ
を例示すれば、フェノール、クレゾール、キシレノー
ル、、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビ
スフェノールＦなどのフェノール類又はα−ナフトー
ル、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフ
トール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロ
ピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデ
ヒド等のアルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合
させて得られる樹脂、ポリバラビニルフェノール樹脂、
フェノール類とジメトキシパラキシレンから合成される
キシリレン基を有するフェノール・アラルキル樹脂など
があり、単独又は２種類以上併用してもよい。

【００１６】また、全エポキシ樹脂と硬化剤の当量比
（エポキシ基と反応する官能基数／全エポキシ樹脂のエ
ポキシ基数）は、特に限定はされないが、それぞれの未
反応分を少なく抑えるために０．７〜１．３の範囲に設
定することが好ましい。

【００１７】エポキシ樹脂とフェノール樹脂の硬化反応
を促進する硬化促進剤を使用することができる。この硬
化促進剤としては、例えば、１，８−ジアザビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−７、トリエチレンジアミ
ン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、
ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメ
チル）フェノールなどの三級アミン類、２−メチルイミ
ダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−
４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾー
ルなどのイミダゾール類、トリブチルホスフィン、メチ
ルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジ
フェニルホスフィン、フェニルホスフィンなどの有機ホ
スフィン類、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェ
ニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・エチルト
リフェニルボレート、テトラブチルホスホニウム・テト
ラブチルボレートなどのテトラ置換ホスホニウム・テト
ラ置換ボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール
・テトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリン・テ
トラフェニルボレートなどのテトラフェニルボロン塩な
どがある。

【００１８】充填剤としては、吸湿性低減及び強度向上
の観点から無機充填剤を用いることが必要である。無機
充填剤としては結晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ、ジ
ルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、
窒化珪素、窒化ホウ素、ジルコニア、ジルコン、フォス
テライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニ
アなどの粉体、またはこれらを球形化したビーズなどが
上げられ、１種類以上用いることができる。

【００１９】充填剤の配合量としては吸湿量、線膨張係
数低減及び強度向上の観点から、６５容量％以上が必要
であり、さらには、７０容量％以上が好ましい。配合量
は、多いほどよいが、上限は、成形材料としたときの流
動性から決定され、一般には９０容量％程度である。

【００２０】その他の添加剤として高級脂肪酸、高級脂
酸金属塩、エステル系ワックスなどの離型剤、カーボン
ブラックなどの着色剤、エポキシシラン、アミノシラ
ン、ウレイドシラン、ビニルシラン、アルキルシラン、
有機チタネート、アルミニウムアルコレートなどのカッ
プリング剤及び難燃剤などを用いることができる。

【００２１】以上のような原材料を用いて成形材料を作
成する一般的な方法としては、所定の配合量の原材料を
ミキサー等によって十分混合した後、ミキシングロー
ル、押出機などによって混練し、冷却、粉砕することに
よって、成形材料を得ることができる。本発明で得られ
る成形材料を用いて、電子部品を封止する方法として
は、低圧トランスファ−成形法が最も一般的であるが、
インジェクション成形法、圧縮成形法によっても可能で
ある。

【００２２】

【実施例】以下実施例により本発明を説明するが、本発
明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
４，４−ビス（２，３−エポオキシプロポキシ）−３，
３’，５，５’−テトラメチルビフェニルを代表構造と
するエポキシ当量１８８のエポキシ樹脂、臭素比率５０
重量％、エポキシ当量３７５の臭素化ビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂、数平均分子量７００、重量平均分子量
１１００、残存モノマ量０．３％、水酸基当量１２０の
ポリ−パラビニルフェノール樹脂、数平均分子量１３０
０、重量平均分子量２０００、残存モノマ量０．２％、
水酸基当量１２５のポリ−パラビニルフェノール樹脂、
数平均分子量２５００、重量平均分子量５０００、残存
モノマ量０．２％、水酸基当量１２７のポリ−パラビニ
ルフェノール樹脂、水酸基当量１０６のフェノールノボ
ラック樹脂、硬化促進剤、離型剤等のその他添加剤を表
１に示す割合で配合し、１０インチ径の加熱ロールを使
用して、混練温度８０〜９０℃、混練時間７〜１０分の
条件で実施例１及び実施例２並びに比較例１、比較例
２、比較例３及び比較例４のエポキシ樹脂成形材料を作
製した。

【００２３】実施例１及び実施例２並びに比較例１、比
較例２、比較例３及び比較例４のエポキシ樹脂成形材料
について、その特性を表１に、試験法の詳細を表２に示
す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】表１から、本発明の成形材料は、ガラス転
移温度、高温強度が良好であり、耐リフロークラック性
にも優れていることがわかる。これに対して、ポリ−パ
ラビニルフェノール添加量が少ないかまたは、添加され
ていない比較例１、比較例２の成形材料は、耐リフロー
クラック性には優れているが、耐熱性が悪い。

【００２７】また、ポリ−パラビニルフェノールの分子
量の大きなものを使用した場合（比較例３及び比較例
４）、耐熱性は良くなるが、流動性（スパイラルフロ
ー）、耐リフロークラック性が低下してしまう。

【００２８】

【発明の効果】本発明によって得られたエポキシ樹脂成
形材料は成形時の熱時強度に優れるとともに、リフロー
時の耐クラック性が良好である。電子部品の分野、とく
にＦＰ（フラットパッケージ）、ＳＯＰ（スモールアウ
トラインパッケージ）ナドノＩＣではパッケージが薄
形、小形になり、素子の大形化と相俟って耐パッケージ
クラック性が強く要求されており、これらのパッケージ
は成形性の面でも流動性、熱時強度が重要になってお
り、これらの製品へ広く適用でき、その工業的価値は大
きい。

───────────────────────────────────────────────────── 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 23/31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４，４’−ビス（２，３−エポキシプロ
   ポキシ）−３，３’５，５’テトラメチルビフェニル、
   数平均分子量１０００以下、重量平均分子量１５００以
   下、残存モノマ量０．５％以下のポリ−パラビニルフェ
   ノール及び無機充填剤を必須成分とする電子部品封止用
   エポキシ樹脂成形材料。
2. 【請求項２】 エポキシ樹脂、数平均分子量１０００以
   下、重量平均分子量１５００以下、残存モノマ量０．５
   ％以下のポリ−パラビニルフェノール及び無機充填剤を
   必須成分とし、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロ
   ポキシ）−３，３’５，５’テトラメチルビフェニルが
   全エポキシ樹脂の５０重量％以上、数平均分子量１００
   ０以下、重量平均分子量１５００以下、残存モノマ量
   ０．５％以下のポリ−パラビニルフェノールが水酸基当
   量比で全エポキシ樹脂当量に対して５０％以上であるこ
   とを特徴とする電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。