JPH0812859A

JPH0812859A - 封止用エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0812859A
Application number: JP14596094A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamamoto; 広志山本; Masashi Nakamura; 正志中村; Takayuki Tsuji; 隆行辻
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】【目的】半田付け工程などで高温にさらされたときに
クラックが発生しにくい、表面実装に耐え得る封止品が
得られる封止用樹脂組成物を提供する。【構成】エポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤及び
カップリング剤で表面処理された無機充填材を含む封止
用エポキシ樹脂組成物において、無機充填材の表面処理
に用いるカップリング剤の全量の１０重量％以上が、下
記式で表され、重量平均分子量が３０００〜１０００
０である高分子量カップリング剤であることを特徴とし
ている。（但し、式中のＸはアルコキシシリル基を示
し、Ｙはアミノ基またはカルボキシル基を示し、Ｚはポ
リエーテル基、アルキル基またはアラルキル基を示し、
ｈ、ｉ、ｊは０〜１００の整数を示し、ｋは１〜１００
の整数を示す。）【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体等の電子部品等
を封止するのに使用される封止用エポキシ樹脂組成物に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の電子部品を熱硬化性樹脂組成
物を用いて封止することが一般に行われていて、熱硬化
性樹脂としてはエポキシ樹脂が最も一般的に用いられて
いる。この封止用エポキシ樹脂組成物は、例えば、クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等のエポキシ
樹脂、フェノールノボラック等の硬化剤、三級アミン、
イミダゾール、ホスフィン類等の硬化促進剤、シリカ等
の無機粉末からなる無機充填材、シランカップリング剤
等のカップリング剤、カルナバワックス、ステアリン酸
等の離型剤、カーボンブラック等の着色剤等から構成さ
れている。

【０００３】最近では、電子部品の小型化、薄型化のた
め半導体の実装方式が、従来のピン挿入方式（ＤＩＰ：
デュアル・インライン・パッケージ等）から表面実装方
式（ＳＯＰ：スモール・アウトライン・パッケージ、Ｑ
ＦＰ：クオッド・フラット・パッケージ等）へと移行し
つつある。表面実装方式の場合、半導体パッケージは、
実装の際の半田リフローなどの半田付け工程で、高温
（例えば２１０〜２７０℃）で処理される。この工程で
従来の封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止したパッ
ケージは封止樹脂部分にクラックが発生し、大幅に耐湿
性が低下するなどの問題が生じていた。

【０００４】半田付け工程におけるクラックの発生は、
後硬化してから実装工程の間までに吸湿された水分が半
田付け加熱時に爆発的に水蒸気化し膨張することに起因
すると言われている。

【０００５】そこで、その対策として、後硬化したパッ
ケージを密封した防湿容器に収納して出荷する方法が用
いられている。

【０００６】また、封止用樹脂組成物自体の改良も種々
検討されている。例えば、特開昭６４−８７６１６号、
特開平１−１０８２５６号等には、エポキシ樹脂として
ビフェニル型エポキシ樹脂を用い、硬化剤としては一般
の硬化剤を用いる封止用樹脂組成物が提案されている。
また、特開昭６２−１８４０２０号、特開昭６２−１０
４８３０号等には、硬化剤としてジシクロペンタジエン
・フェノール重合体を用い、エポキシ樹脂としては一般
のエポキシ樹脂を用いる封止用樹脂組成物が提案されて
いる。また、特公平５−４８７７０号、特公平５−５２
８４６号にはポリアリレート樹脂やポリビニルエーテル
樹脂を、エポキシ樹脂と併用する封止用樹脂組成物が提
案されている。しかし、これら提案されている封止用樹
脂組成物では未だ十分な改善が達成されておらず、改良
の余地があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の、パッケージを
密封した防湿容器に収納して出荷する方法は、製造工程
及び製品の取扱い作業が品雑になるという欠点がある。
そのため、表面実装化技術の進展に対応した封止用樹脂
組成物の開発が強く望まれている。

【０００８】この発明は、このような事情に鑑みて、半
田付け工程などで高温にさらされたときにクラックが発
生しにくい、表面実装に耐え得る封止品（パッケージ）
が得られる封止用樹脂組成物を提供することを目的とし
ている。なお、クラックが発生しなければ、パッケージ
中への水分の侵入が防止されるので、クラックの発生を
防止することは耐湿信頼性を向上するのに寄与すること
になる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る封止用エポキシ樹脂組成物
は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤及びカップ
リング剤で表面処理された無機充填材を含む封止用エポ
キシ樹脂組成物において、無機充填材の表面処理に用い
るカップリング剤の全量の１０重量％以上が、下記式
で表され、重量平均分子量が３０００〜１００００であ
る高分子量カップリング剤であることを特徴としてい
る。（但し、式中のＸはアルコキシシリル基を示し、
Ｙはアミノ基またはカルボキシル基を示し、Ｚはポリエ
ーテル基、アルキル基またはアラルキル基を示し、ｈ、
ｉ、ｊは０〜１００の整数を示し、ｋは１〜１００の整
数を示す。）

【００１０】

【化２】

【００１１】また、本発明の請求項２に係る封止用エポ
キシ樹脂組成物は、請求項１記載の封止用エポキシ樹脂
組成物において、カップリング剤で表面処理された無機
充填材が、無機充填材１００重量部に対しカップリング
剤を０．１〜１０重量部用いて表面処理されていること
を特徴としている。

【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いられるエポキシ樹脂は特に限定されないが、下記式
で表されるビフェニル型エポキシ樹脂を用いることが
好ましい。ビフェニル型エポキシ樹脂はこの用途に一般
的に使用されるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂に
比べて低粘度であるので、ビフェニル型エポキシ樹脂を
使用することで、無機充填材を多量に添加した場合のエ
ポキシ樹脂組成物の溶融粘度の上昇を防ぐことができ
る。また、ビフェニル型エポキシ樹脂は単独で使用して
も良いが、他のエポキシ樹脂、例えばクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有のエポキシ樹
脂等を併用しても差し支えない。

【００１３】

【化３】

【００１４】また、本発明では、低吸湿性の硬化物が得
られるように、フェノール樹脂系硬化剤を使用する。こ
のフェノール樹脂系硬化剤については、特に限定するも
のではないが、下記式で表されるナフタレン型のフェ
ノール樹脂系硬化剤や下記式で表されるｐ−キシリレ
ン・フェノール共重合体を使用することが、低吸湿性の
硬化物を得るためには好ましい。

【００１５】

【化４】

【００１６】

【化５】

【００１７】また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、シ
リカやアルミナ等の無機粉末からなる無機充填材を含有
する。無機充填材の含有量は、特に限定するものではな
いが、エポキシ樹脂組成物の総量に対して８０〜９３重
量％の割合であることが好ましい。８０重量％未満であ
ると低吸湿性の硬化物が得られず、その結果、封止品が
高温にさらされたときのクラックが発生しやすくなる。
また、９３重量％を越えると、封止成形時の溶融粘度が
高くなり過ぎ、成形性が大幅に低下するという問題が生
じる。

【００１８】本発明で使用する無機充填材はカップリン
グ剤で表面処理されている。そして、表面処理に使用す
るカップリング剤の全量の１０重量％以上が、前記式
で表され、重量平均分子量が３０００〜１００００であ
る高分子量カップリング剤であることがパッケージクラ
ックの発生しにくい硬化物を得るためには重要である。
従来、カップリング剤としては、例えば、γ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピル
トリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン等の低分子量のシランカップリン
グ剤が使用されているが、本発明のように高分子量カッ
プリング剤を使用すると熱時強度の高い硬化物が得られ
るため、パッケージクラックの発生しにくい硬化物を得
ることができるようになるものと考えられる。そして、
高分子量カップリング剤の割合がカップリング剤の全量
の１０重量％未満では、上記効果が顕著でなくなるの
で、本発明では１０重量％以上に限定している。

【００１９】また、無機充填材の表面処理においては、
特に限定するものではないが、無機充填材１００重量部
に対しカップリング剤を０．１〜１０重量部用いて表面
処理することが望ましい。０．１重量部未満であると、
表面処理による耐湿性改良の効果が顕著でなくなり、ま
た、１０重量部を越えて使用しても、その効果が変わら
ないので１０重量部を越えて使用することは意味がな
い。

【００２０】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物には、
上記成分以外にも、必要に応じて硬化促進剤、離型剤、
着色剤、低応力化剤等を加えることができる。

【００２１】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等の三級アミ
ン類；２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−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等のイミダゾール類；ト
リブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン等の有機
ホスフィン類（リン系硬化促進剤）等が使用できる。

【００２２】また、本発明に使用できる離型剤として
は、例えば、カルナバワックス、ステアリン酸、モンタ
ン酸、カルボキシル基含有ポリオレフィン等がある。ま
た、本発明に使用できる着色剤としては例えばカーボン
ブラック等がある。また、本発明に使用できる低応力化
剤としては例えば、シリコーンゲル、シリコーンゴム、
シリコーンオイル等がある。なお、本発明に使用できる
無機充填材、カップリング剤、硬化促進剤、離型剤、着
色剤、低応力化剤はここに例示したものに限定されるわ
けではない。

【００２３】

【作用】無機充填材の表面処理に用いるカップリング剤
の全量の１０重量％以上が、前記式で表され、重量平
均分子量が３０００〜１００００である高分子量カップ
リング剤であることは、熱時強度の高い硬化物が得られ
る作用をし、その結果、パッケージクラックの発生しに
くい硬化物を得ることができるようになるものと考えら
れる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
説明する。

【００２５】（実施例１）まず、表１に示す重量割合で
無機充填材（溶融シリカ粉末）をカップリング剤で表面
処理した。なお表面処理の方法は、表１に示すカップリ
ング剤を３０重量％濃度のエタノール溶液とし、このエ
タノール溶液を無機充填材に噴霧処理する方法で行っ
た。次に、得られた表面処理済みの無機充填材と表１に
示す他の原材料を、表１に示す重量割合で配合し、加熱
ロールを使用して８５℃で５分間混練した。その後、約
５ｍｍφに粉砕し封止用エポキシ樹脂組成物（エポキシ
樹脂成形材料）を作製した。

【００２６】（実施例２〜実施例６及び比較例１〜比較
例３）表１及び表２に示す原材料を同表に示す重量割合
で用いるようにした以外は、実施例１と同様にして、封
止用エポキシ樹脂組成物（エポキシ樹脂成形材料）を作
製した。

【００２７】表１及び表２に示す各原材料の詳細につい
て説明する。エポキシ樹脂Ａは前記式で表されるビフ
ェニル型エポキシ樹脂であり、エポキシ当量が１９５の
油化シェルエポキシ（株）製の品番ＹＸ４０００Ｈを使
用した。エポキシ樹脂Ｂは難燃性を有するブロム化エポ
キシ樹脂であり、エポキシ当量が４００の住友化学工業
（株）製の品番ＥＳＢ４００Ｔを使用した。

【００２８】硬化剤Ｃは前記式で表されるナフタレン
型のフェノール樹脂系硬化剤であり、ＯＨ当量が１４０
の日本化薬（株）製の商品名カヤハードＮＨＮを使用し
た。硬化剤Ｄは前記式で表されるｐ−キシリレン・フ
ェノール共重合体であり、ＯＨ当量が１７３の三井東圧
化学（株）製の商品名ミレックス２２５−３Ｌを使用し
た。

【００２９】カップリング剤Ｅは低分子量のカップリン
グ剤であるγ−アミノプロピルトリエトキシシランであ
って、日本ユニカー（株）製の品番Ａ１１００（分子量
２２１、沸点２１７℃）を使用した。カップリング剤Ｆ
は低分子量のカップリング剤であるＮ−フェニル−γ−
アミノプロピルトリメトキシシランであって、信越化学
工業（株）製の品番ＫＢＭ５７３（分子量２５５、沸点
３１２℃）を使用した。カップリング剤Ｇは前記式で
表され、重量平均分子量が５５００である高分子量カッ
プリング剤であって、日本ユニカー（株）製の商品名Ｍ
ＭＣＡ、品番ＭＡＣ２１０１（アルコキシ当量１２３
０、エポキシ当量１２３０）を使用した。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】上記で得られた各実施例及び各比較例の封
止用エポキシ樹脂組成物について溶融粘度を測定し、ま
た、これらの封止用エポキシ樹脂組成物を、トランスフ
ァー成形機を用いて、１７０〜１７５℃で９０秒間成形
した。次いで、得られた成形品を１７５℃で６時間後硬
化して、下記の曲げ強度、成形性及び耐半田クラック性
を評価するためのサンプルを得た。

【００３３】各種特性の評価方法は、下記の方法により
測定、評価し、その結果を表３に示した。

【００３４】（１）溶融粘度：高化式フローテスタを用
いて、１７５℃の溶融粘度を測定した。

【００３５】（２）曲げ強度：１０ｍｍ×４ｍｍ×１０
０ｍｍの試験片を支点間距離６４ｍｍ、クロスヘッドス
ピード２ｍｍ／ｍｉｎの条件で３点曲げ強度を引っ張り
圧縮試験機を用いて測定した。測定温度は常温と２４０
℃との２温度で測定した。

【００３６】（３）成形性及び耐半田クラック性：７．
６ｍｍ×７．６ｍｍ×厚み０．４ｍｍの半導体素子をダ
イパッド寸法８．２ｍｍ×８．２ｍｍの４２アロイリー
ドフレームに銀ペーストで実装し、外径寸法１９ｍｍ×
１５ｍｍ×厚み１．８ｍｍの６０ピンフラットパッケー
ジ成形用金型で成形し、外径寸法１９ｍｍ×１５ｍｍ×
厚み１．８ｍｍの６０ピンフラットパッケージを作製し
た。得られたフラットパッケージ中のボイドの有無を、
超音波探査装置を用いて評価した。なお、ボイドがなけ
れば成形性合格（○と表示）、ボイドがあれば成形性不
合格（×と表示）として成形性を評価し、その結果を表
３に示した。また、耐半田クラック性については、得ら
れたフラットパッケージを８５℃、８５％ＲＨで７２時
間吸湿処理した後、２６０℃の半田に１０秒間浸漬する
操作を２回繰り返した。この後、フラットパッケージに
クラックが発生しているかどうかを調べ、クラックが発
生しているものは耐半田クラック性不合格とし、不良数
／評価サンプル数として表３に示した。

【００３７】

【表３】

【００３８】表３にみるように、本発明の各実施例では
比較例１〜比較例３より耐半田クラック性について良好
な結果が得られていることが確認された。

【００３９】

【発明の効果】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物によ
れば、半田付け工程などで高温にさらされたときにクラ
ックが発生しにくい、表面実装に耐え得る封止品（パッ
ケージ）が得られるようになる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤
及びカップリング剤で表面処理された無機充填材を含む
封止用エポキシ樹脂組成物において、無機充填材の表面
処理に用いるカップリング剤の全量の１０重量％以上
が、下記式で表され、重量平均分子量が３０００〜１
００００である高分子量カップリング剤であることを特
徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。（但し、式中の
Ｘはアルコキシシリル基を示し、Ｙはアミノ基またはカ
ルボキシル基を示し、Ｚはポリエーテル基、アルキル基
またはアラルキル基を示し、ｈ、ｉ、ｊは０〜１００の
整数を示し、ｋは１〜１００の整数を示す。）【化１】
【請求項２】カップリング剤で表面処理された無機充
填材が、無機充填材１００重量部に対しカップリング剤
を０．１〜１０重量部用いて表面処理されていることを
特徴とする請求項１記載の封止用エポキシ樹脂組成物。