JPH09143251A - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＩＣチップ及びリードフレームとの接着性が
良好で、なおかつ金型離型性に優れた電子部品封止用エ
ポキシ樹脂成形材料を提供する。 【構成】 Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を有す
るエポキシ樹脂、（Ｂ）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及び（Ｃ）フェノール性水酸
基と反応する官能基を有するポリオレフィン（Ｃ−１）
とヒドロキシフェニレン基を構造単位として有する重合
体（Ｃ−２）との共重合体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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインサート部品との
接着性が良好でありかつ離型性にも優れる電子部品封止
用エポキシ樹脂成形材料に関するもので、特に、素子サ
イズが大きく薄形のＬＳＩなどの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。

【０００２】

【従来の技術】従来、コイル、コンデンサ、トランジス
タ、ＩＣなど電子部品封止の分野ではエポキシ樹脂成形
材料が封止材として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、耐熱性、機械強度、イ
ンサート部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。また、これらの電子部品封止用エポ
キシ樹脂成形材料には成形時に金型からの良好な離型性
を得るために、離型剤が添加されている。従来使用され
ている離型剤としては高級脂肪酸や高級脂肪酸エステル
又はポリオレフィンなどが使用されている。前者として
はカルナバワックスなどの天然ワックスやステアリン
酸、モンタン酸などの高級脂肪酸やそのエステル化物な
どが使用されている。後者としてはポリエチレン、ポリ
プロピレンなどの低分子量物やその部分酸化物などが使
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年のＩＣパッケージ
は表面実装型ＩＣが主流になり、ＴＳＯＰ（ＴｈｉｎＳ
ｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）に代表さ
れるような小型薄形パッケージが増加している。これら
のパッケージはＩＣチップ上の封止樹脂厚が薄く、信頼
性を確保するためにはこれを封止する電子部品封止用エ
ポキシ樹脂成形材料に高い接着性が要求される。しか
し、接着性を高くすると、当然のことながら成形時の金
型離型が悪くなる傾向にある。この傾向は、接着性向上
を観点とした新規ベース樹脂系材料で顕著である。すな
わち、従来のベース樹脂系であるオルソクレゾールノボ
ラック型エポキシ樹脂系よりも最近主流になりつつある
ビフェニル系、ジシクロペンタジエン系の材料などで離
型性に係わる問題が多く発生している。本発明はこれら
の課題を解決すべく、ＩＣチップ及びリードフレームと
の接着性が良好で、なおかつ金型離型性に優れた電子部
品封止用エポキシ樹脂成形材料を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料は、（Ａ）１分子中に２個以上の
エポキシ基を有するエポキシ樹脂、（Ｂ）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及び（Ｃ）
フェノール性水酸基と反応する官能基を有するポリオレ
フィン（Ｃ−１）とヒドロキシフェニレン基を構造単位
として有する重合体（Ｃ−２）との共重合体を必須成分
とすることを特徴とするものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる（Ａ）
成分の１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキ
シ樹脂としては、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であれば制限はなく、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、
ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノール
Ｓ、アルキル置換又は非置換のビフェノールなどのジグ
リシジルエーテル、ジアミノジフェニルメタン、イソシ
アヌル酸などのポリアミンとエピクロルヒドリンの反応
により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレ
フィン結合を過酢酸などの過酸で酸化して得られる線状
脂肪族エポキシ樹脂、及び飽和脂肪族環を有するエポキ
シ樹脂（脂環族エポキシ樹脂）などがある。また、臭素
化エポキシ樹脂など、これらのエポキシ樹脂をハロゲン
化したハロゲン化エポキシ樹脂、例えば臭素化ビスフェ
ノールＡのジグリシジルエーテル、臭素化フェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂等も難燃性を向上させるために
用いられる。具体的には臭素化ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂が好適に用いられ、その配合量はエポキシ樹脂
全体に対して好ましくは５〜４０重量％、更に好ましく
は１０〜３０重量％配合される。

【０００６】（Ａ）成分のエポキシ樹脂において特に優
れた接着性を示すものとして、アルキル置換又は非置換
のビフェニル骨格型エポキシ樹脂があり、本発明のエポ
キシ樹脂成形材料に特に優れた接着性を付与するために
は、使用エポキシ樹脂全量に対し２０重量％以上、好ま
しくは６０重量以上％使用することが望ましい。アルキ
ル置換ビフェニル骨格型エポキシ樹脂とは、ビフェニル
環がアルキル基で置換されたものであり、アルキル基と
しては、メチル基等の炭素数１〜４のものが好ましい。
このようなエポキシ樹脂の具体例としては、例えば、
４，４′−ビスヒドロキシビフェニルや４，４′−ジヒ
ドロキシ−３，３′，５，５′−テトラアルキルビフェ
ニル等のアルキル置換又は非置換４，４′−ジヒドロキ
シビフェニルをエピクロルヒドリンを用いてエポキシ化
したもの、すなわち、アルキル置換又は非置換の４，
４′−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニル
等が挙げられる。

【０００７】（Ａ）成分のエポキシ樹脂は適宜何種類で
も併用することができるが、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。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−Ｋ
ＯＨメタノール溶液５ｍｌを添加して３０分間リフラッ
クス後、電位差滴定により求めた値を尺度としたもので
ある。

【０００８】本発明において用いられる（Ｂ）成分の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
としては、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、ポリパ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、飽和脂肪族環
を分子中に有する化合物などがあり、単独で又は２種類
以上併用してもよい。また、難燃性付与の目的で、ハロ
ゲン化フェノール類、例えば臭素化ビスフェノールＡな
どを併用してもよく、その配合量は（Ｂ）成分総量中、
５〜４０重量％、好ましくは１０〜３０重量％が適当で
ある。

【０００９】本発明における（Ａ）成分のエポキシ樹脂
と（Ｂ）成分のフェノール性水酸基を有する化合物にお
いて、接着性に優れるものとしては、樹脂又は化合物の
構造中に特定の飽和脂肪族環を有するものが挙げられ
る。これを例示すれば、ジシクロペンタジエンや、リモ
ネンなどのテルペン化合物に酸触媒等を用いてフェノー
ル類を付加させた樹脂、又はこれをエポキシ化した樹脂
があげられる。これらの樹脂又は化合物の添加量として
は、（Ａ）成分＋（Ｂ）成分の合計重量に対し、飽和脂
肪族環の重量が２０％〜４０％であることが好ましい。
２０重量％未満では従来のオルソクレゾールノボラック
型エポキシ樹脂／フェノールノボラック樹脂系のエポキ
シ樹脂成形材料と比較し高接着性の効果が不十分となる
ことがある。更に、これらの構造を有するエポキシ樹脂
又はフェノール性水酸基を有する化合物は前出のビフェ
ニル骨格型エポキシ樹脂と併用することで、更に優れた
接着性を発揮できる。

【００１０】エポキシ樹脂成形材料中の（Ａ）成分のエ
ポキシ樹脂の配合割合は、通常５〜３０重量％、好まし
くは７〜２０重量％、（Ｂ）成分のフェノール性水酸基
を有する化合物の配合割合は、通常３〜３０重量％、好
ましくは５〜１５重量％が適当である。

【００１１】また、（Ａ）成分のエポキシ樹脂中のエポ
キシ基と、（Ｂ）成分のフェノール性水酸基を有する化
合物中のフェノール性水酸基及び（Ｃ）成分の共重合体
中に存在するフェノール性水酸基の当量比（（Ｂ）及び
（Ｃ）成分のフェノール性水酸基数／（Ａ）成分のエポ
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。

【００１２】本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形
材料には、エポキシ樹脂とフェノール性水酸基を有する
化合物の硬化反応を促進する硬化促進剤を配合すること
ができる。この硬化促進剤としては、例えば、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、１，６−ジアザビシクロ
（４，３，０）ウンデセン−５、１，８−ジアザビシク
ロ（５，４，０）ウンデセン−７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、トリフェニルホスフィンテ
トラフェニルボレート、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
などがあり、単独で又は２種以上併用してもよい。硬化
促進剤総量の好ましい配合割合は（Ａ）成分のエポキシ
樹脂１００重量部に対して０．３〜２０重量部、更に好
ましくは０．６〜１０重量部である。

【００１３】本発明の（Ｃ）成分、すなわちフェノール
性水酸基と反応する官能基を有するポリオレフィン（Ｃ
−１）とヒドロキシフェニレン基を構造単位として有す
る重合体（Ｃ−２）との共重合体は、本発明の電子部品
封止用エポキシ樹脂成形材料の接着性を阻害することな
く、優れた離型性を発現させるための成分である。従来
の高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、高級脂肪酸エステ
ル、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス等で
は添加量を多くすることで離型性を良くすることはでき
るが、接着性も低下していまい、この両立が困難であ
る。そこで本発明者らは従来の離型剤成分とベース樹脂
の共重合体を各種合成し、接着性と離型性との関係につ
いて鋭意検討を行った結果、上記の共重合体を使用する
ことで離型性と接着性の両立を図ることができることを
見出した。ここで、フェノール性水酸基と反応する官能
基を有するポリオレフィン（Ｃ−１）のポリオレフィン
部を例示するとポリエチレン、ポリプロピレン、１，２
−ポリブタジエン又は１，４−ポリブタジエン更にはこ
れらポリブタジエン類の不飽和二重結合を水添したもの
などが挙げられる。フェノール性水酸基と反応する官能
基を有するポリオレフィンは、ポリオレフィン主鎖の末
端又は分子内に、エポキシ基、カルボキシル基などの官
能基を有しているものが用いられる。

【００１４】上記官能基を有するポリオレフィン（Ｃ−
１）の好ましい例として、エポキシ基を両末端に有する
水添１，２−ポリブタジエン、カルボキシル基を両末端
に有する水添１，２−ポリブタジエン、エポキシ基を両
末端に有するポリエチレンなどを挙げることができる。
これらのポリオレフィンは官能基を有することでフェノ
ール樹脂等のヒドロキシフェニレン基を有する重合体
（Ｃ−２）と容易にブロック共重合体又はグラフト共重
合体等の共重合体を生成することができる。すなわちエ
ポキシ基を有する場合は前述のエポキシ基とフェノール
性水酸基の反応を促進する硬化促進剤の存在下で付加反
応を行えば（Ｃ）成分の共重合体を得ることができる。
また、カルボキシル基を有する場合は酸触媒を用いるこ
とで縮合反応により（Ｃ）成分の共重合体を得ることが
できる。何れの場合も重合体（Ｃ−２）としてフェノー
ル樹脂類を用いる場合は、ゲル化を避けるために、ポリ
オレフィン（Ｃ−１）の官能基１当量当たり、フェノー
ル樹脂類のフェノール性水酸基３〜２０倍当量、好まし
くは５〜１０倍当量の割合で反応させることが望まし
い。

【００１５】なお、（Ｃ）成分の共重合体の製造に用い
られる重合体（Ｃ−１）の具体例としては、例えば

【００１６】

【化１】 低分子量ポリエチレンの部分酸化物等が挙げられる。

【００１７】また、上記共重合体（（Ｃ）成分）の製造
に用いられるポリオレフィン（Ｃ−１）の分子量は特に
限定するものではないが、重量平均分子量で、５００〜
５０００の範囲が好ましく、更には１０００〜３０００
の範囲が好ましい。この理由としては分子量がこの範囲
より小さくなると離型性に対して効果が無く、大きい場
合は（Ｃ）成分の共重合体の軟化点が高くなり、成形材
料中への分散が悪くなるため離型性に対する効果が低下
するおそれがあるためである。

【００１８】本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形
材料には、（Ｃ）成分以外の離型剤として一般的に使用
される高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワッ
クス、ポリエチレン系ワックスなどを同時に何種類でも
使用することができる。（Ｃ）成分以外の離型剤の配合
割合としては、通常、（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００
重量部に対して０．１〜３重量部、好ましくは０．５〜
１．５重量部が適当である。

【００１９】また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹
脂成形材料には、無機質充填剤として、溶融シリカ、結
晶シリカ、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、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコ
ニアなどの粉体、又はこれらを球形化したビーズ、チタ
ン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、アルミナなどの単
結晶繊維、ガラス繊維などを１種類以上配合することが
できる。無機質充填剤の配合量としては、吸湿性、線膨
張係数の低減及び強度向上の観点からエポキシ樹脂成形
材料全体に対して５０〜９５重量％、好ましくは７０〜
９０重量％とすることが適当である。上記の無機質充填
剤の中で、線膨張係数低減の観点からは溶融シリカが、
高熱伝導性の観点からはアルミナが好ましく、充填剤形
状は成形時の流動性及び金型摩耗性の点から球形が好ま
しい。

【００２０】また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹
脂成形材料にはカーボンブラック、有機染料などの着色
剤、エポキシシラン、アミノシラン、アルキルシラン、
ビニルシラン、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を使用することができる。カ
ップリング剤の好ましい配合割合は（Ａ）成分のエポキ
シ樹脂１００重量部に対して１〜１５重量部、更に好ま
しくは２〜８重量部である。

【００２１】更に、本発明の電子部品封止用エポキシ樹
脂成形材料には、上記のハロゲン化物以外の難燃剤とし
て、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、水酸化アル
ミニウムなどの難燃剤を使用することができる。これら
の難燃剤の好ましい配合割合は（Ａ）成分のエポキシ樹
脂１００重量部に対して１〜３０重量部、更に好ましく
は２〜１５重量部である。

【００２２】以上のような原材料を用いて成形材料を作
製する一般的な方法としては、所定の配合量の原材料混
合物をミキサー等によって充分混合した後、熱ロール、
押出機等によって混練し、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。

【００２３】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、圧縮成
形、注型などの方法によっても可能である。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例及びその比較例によっ
て本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。

【００２５】実施例１〜１１、比較例１〜１３ 表２及び表３に示す実施例及び比較例の成形材料を作製
するにあたり、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の各種エポキ
シ樹脂及び硬化剤としては次に示すものを使用した。

【００２６】

【化２】 ＊１：ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポ
キシ当量＝２００）、住友化学工業（株）製、ＥＳＣＮ
−１９５

【００２７】

【化３】 ＊２： テトラメチルビフェニル型ジエポキシ樹脂（エ
ポキシ当量＝１８８）、油化シェルエポキシ（株）製、
ＹＸ−４０００Ｈ

【００２８】

【化４】

【００２９】

【化５】 （Ｃ）成分の共重合体としては表１に示すもの使用し
た。

【００３０】

【表１】 前記したエポキシ樹脂、硬化剤、表１に示す共重合体、
エポキシ当量３７５、軟化点８０℃、臭素含量４８重量
％の臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、１，８−
ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、カルナ
バワックス、重量平均分子量３０００の非酸化ポリエチ
レンワックス、三酸化アンチモン、カーボンブラック、
カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、石英ガラス粉を原材料とし、表２、表３
に示す重量比で配合を行い、混練温度８０〜９０℃、混
練時間１０分の条件でロール混練を行い、実施例及び比
較例の成形材料を作製した。なお、表２及び表３中、成
分の量は重量部で示した。表４、表５に実施例及び比較
例の成形材料特性を、表６に特性評価法の詳細を示す。
表４、表５に示すように比較例と比べ実施例１〜１１は
離型性とマーキング性を両立した優れた性能を有してい
る。更に、実施例１〜１１は優れた離型性を発揮すると
共に、ベース樹脂本来の接着性を維持する能力が高いた
め、表面実装型ＩＣの最重要特性である耐リフロークラ
ック性にも優れていることが分かる。

【００３１】

【表２】 ＊７：１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセ
ン−７ ＊８：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン ＊９：非酸化型ポリエチレンワックス（分子量３００
０）

【００３２】

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】

【表５】

【００３５】

【表６】

【００３６】

【発明の効果】本発明によって得られたエポキシ樹脂成
形材料は耐クラック性が従来のものと比べ大きく改善で
きる。電子部品の分野、特に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）など
のＩＣではパッケージが薄形、小形になり、素子の大型
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、これらの製品へ広く適用でき、その工業的価値は
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】離型性の測定法を示す斜視図。

【符号の説明】

１ 金型 ２ 成形品

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基
   を有するエポキシ樹脂、（Ｂ）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及び（Ｃ）フェノール
   性水酸基と反応する官能基を有するポリオレフィン（Ｃ
   −１）とヒドロキシフェニレン基を構造単位として有す
   る重合体（Ｃ−２）との共重合体を必須成分とすること
   を特徴とする電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。
2. 【請求項２】 （Ｃ）成分の製造に用いられるポリオレ
   フィンが重量平均分子量１０００から３０００のもので
   ある請求項１記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材
   料。
3. 【請求項３】 （Ｃ）成分の製造に用いられるポリオレ
   フィン（Ｃ−１）がエポキシ基を有する水添１，２−ポ
   リブタジエン、カルボキシル基を有する水添１，２−ポ
   リブタジエン又はエポキシ基を有するポリエチレンであ
   る請求項１又は２記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成
   形材料。
4. 【請求項４】 （Ｃ）成分の製造に用いられるヒドロキ
   シフェニレン基を構造単位として有する重合体（Ｃ−
   ２）がフェノールノボラック樹脂である請求項１〜３何
   れか記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。
5. 【請求項５】 （Ａ）成分のエポキシ樹脂がアルキル置
   換又は非置換の４，４′−ビス（２，３−エポキシプロ
   ポキシ）ビフェニルである請求項１〜４何れか記載の電
   子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。
6. 【請求項６】 （Ａ）成分のエポキシ樹脂又は（Ｂ）成
   分のフェノール性水酸基を有する化合物が飽和脂肪族環
   を分子中に有するエポキシ樹脂又は化合物である請求項
   １〜５何れか記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材
   料。
7. 【請求項７】 （Ａ）成分のエポキシ樹脂として更に臭
   素化エポキシ樹脂を含有する請求項１〜６何れか記載の
   電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。
8. 【請求項８】 半導体素子と、それを封止する請求項１
   〜７何れか記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料
   の封止樹脂からなる半導体装置。