JPH0867739A

JPH0867739A - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0867739A
Application number: JP6205797A
Authority: JP
Inventors: Naoki Mogi; 直樹茂木
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】【構成】主骨格中にオルソキシレンを導入したエポキ
シ樹脂を総エポキシ樹脂中に、３０〜１００重量部を含
むエポキシ樹脂と水酸基を２個以上有するフェノール樹
脂硬化剤、無機充填材及び硬化促進剤からなる半導体封
止用エポキシ樹脂組成物。【効果】耐半田クラック性に優れ、かつ耐湿性に優れ
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、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、耐湿性に優れたオルソクレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂をフェノールノボラック樹
脂で硬化させ、充填材として溶融シリカ、結晶シリカ等
の無機充填材を配合し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
プが段々大型化し、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ＱＦＰ、ＳＯＰ、
ＳＯＪ、ＴＳＯＰ、ＴＱＦＰ、ＰＬＣＣに変わってきて
いる。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、熱応力によりクラックが発生し、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
ズアップされている。特に半田付けの工程において急激
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点がでてきている。従って、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半導体
封止用樹脂組成物の開発が望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な問
題点に対して、式（１）で示されるエポキシ樹脂を用い
ることにより、半導体パッケージの基板への実装時にお
けるパッケージの耐半田ストレス性を著しく向上させた
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）下記式
（１）で示されるエポキシ樹脂を総エポキシ樹脂量に対
して３０〜１００重量％含むエポキシ樹脂、

【０００５】

【化２】（ｍの値は１以上の整数、ｎの値は０または１以上の整
数でｍ＋ｎ＝１〜２０、式中のＲは水素、ハロゲン類、
アルキル基の中から選択される同一もしくは異なる原子
又は基）

【０００６】（Ｂ）水酸基を２個以上有するフェノール
性樹脂硬化剤、（Ｃ）無機充填材、及び（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
あり、従来のエポキシ樹脂組成物に比べ優れた信頼性と
して耐半田クラック性と半田処理後の耐湿性を有するも
のである。

【０００７】式（１）の分子構造で示されるエポキシ樹
脂は、オルソキシレン及びパラキシレン、又はオルソキ
シレンとフェノール類とをフリーデル・クラフツ・アル
キル化反応により重合し、エピクロルヒドリンでグリシ
ジルエーテル化することにより得られる。従来のクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂に比べ硬化物のゴム領域
での弾性率が低く、低吸湿性、リードフレーム（４２ア
ロイ、銅アロイ）等の金属類やシリコンチップとの接着
性に優れる。又下記式（２）で示されるパラキシリレン
変性エポキシ樹脂（特公昭６２−２８１６５号公報）に
対しては、オルソクレゾールを導入することにより、

【０００８】

【化３】（ｎ＝０〜２０）

【０００９】エポキシ樹脂組成物としては、ゴム領域に
おける高温時の強度が高く、明らかに耐半田クラック性
に優れるエポキシ樹脂組成物が得られる。式（１）の構
造式で示されるエポキシ樹脂は、当然オルソキシレン単
独で変性されたものでもよく、パラキシレンとの共重合
体ではランダム共重合、ブロック共重合のどちらでもよ
い。式（１）の構造式中のオルソキシレンの全キシレン
変性分に対する割合はオルソキシレンの効果をだすため
に３０％以上の変性割合が好ましい。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、耐半田クラック
性を最大限に引きだすことができる。耐半田クラック性
の効果を引きだすためには式（１）で示されるエポキシ
樹脂を総エポキシ樹脂量に対して３０重量％以上、好ま
しくは５０重量％以上の使用が望ましい。３０重量％未
満だと目標とした耐半田クラック性が不充分である。更
に式中のＲは水素原子が好ましい。

【００１０】式（１）で示されるエポキシ樹脂以外の他
のエポキシ樹脂を併用する場合、エポキシ基を２個以上
有する化合物あるいはポリマー全般を言う。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
型エポキシ化合物等のことをと言う。本発明で用いる水
酸基を２個以上有するフェノール性樹脂硬化剤とは、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及びこれらの混合物が好まし
い。また、これらの硬化剤の配合量としては、エポキシ
樹脂のエポキシ基数と硬化剤の水酸基数を合わせるよう
に配合することが好ましい。

【００１１】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、アルミナ等が挙げら
れ、特に球状シリカ粉末、又は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。更に無機充填材の配合
量は、耐半田クラック性の点から総エポキシ樹脂組成物
量に対して７０〜９０重量％が好ましい。無機充填材量
が７０重量％未満だと低熱膨張化、低吸水化が得られず
耐半田クラック性が不充分である。又、無機充填材量が
９０重量％を越えると高粘度化による半導体パッケージ
中のダイパッド、金線ワイヤーのずれ等の不都合が生じ
る。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、単独もしくは２種類
以上混合して用いられる。

【００１２】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、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がない。
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、エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化
剤、硬化促進剤、無機充填材、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。

【００１３】以下本発明を実施例で具体的に説明する。実施例１下記組成物下記式（３）で示されるエポキシ樹脂（軟化点５５℃、エポキシ当量２５０ｇ／ｅｑ４．６４重量部

【００１４】

【化４】（ｎの値は０から３を示す混合物であり、その重量割合
はｎ＝０が１に対して、ｎ＝１が０．７０、ｎ＝２が
０．３８、ｎ＝３が０．２２である。）

【００１５】式（２）で示されるエポキシ樹脂（軟化点５５℃、エポキシ当量２５０ｇ／ｅｑ）８．６１重量部

【００１６】

【化５】（ｎの値は０から３を示す混合物であり、その重量割合
はｎ＝０が１に対してｎ＝１が０．７０、ｎ＝２が０．
４５、ｎ＝３が０．３０である。）

【００１７】フェノールノボラック樹脂硬化剤（軟化点６５℃、水酸基当量１０５ｇ／ｅｑ）５．５５重量部溶融シリカ粉末（平均粒径１０μｍ、比表面積２．０ｍ²／ｇ）３０重量部球状シリカ粉末（平均粒径３０μｍ、比表面積２．５ｍ²／ｇ）５０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。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５２
ｐＱＦＰに封止し、また半田耐湿性試験用として３×６
ｍｍ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クラック試験及び半田耐湿
性試験を行なった。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２４時間、７２時間処理し、その後
２６０℃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２４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℃、１００％ＲＨ）を行い、回路のオープン不良を
測定した。曲げ強度：ＪＩＳＫ６９１１に準じ、２４０℃で測
定。煮沸吸水率：ＪＩＳＫ６９１１に準じ、測定。以上の試験結果を表１に示す。

【００１８】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。実施例５のエポキシ樹脂は、下記式（４）
で示される（軟化点５５℃、エポキシ当量２５０ｇ／ｅ
ｑ）。

【００１９】

【化６】（ｍの値は１と２の整数、ｎの値は０，１，２の整数、
ｍ＋ｎの値は１〜４で、その重量割合はｍが１でｎが０
の構造のものが１に対して、ｍが１でｎが１の構造のも
のが０．７０、ｍが２でｎが１の構造のものが０．４
０、ｍが２でｎが２の構造のものが０．４である。）

【００２０】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と同様に半田クラック
試験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１〜３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と同様に半田クラック
試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を表１に
示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明によると、半導体パッケージの基
板への実装時におけるパッケージの耐半田クラック性が
著しく向上し、かつ耐湿性も向上する。

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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）下記式（１）で示されるエポキシ
樹脂を総エポキシ樹脂量に対して３０〜１００重量％含
むエポキシ樹脂、【化１】（ｍの値は１以上の整数、ｎの値は０または１以上の整
数でｍ＋ｎ＝１〜２０、式中のＲは水素、ハロゲン類、
アルキル基の中から選択される同一もしくは異なる原子
又は基）（Ｂ）水酸基を２個以上有するフェノール性樹脂硬化
剤、（Ｃ）無機充填材、及び（Ｄ）硬化促進剤を必須成
分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組
成物。
【請求項２】式（１）のＲが水素である請求項１記載
の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。