JPH09188743A

JPH09188743A - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH09188743A
Application number: JP33396A
Authority: JP
Inventors: Hironori Osuga; 浩規大須賀
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1996-01-05
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 1997-07-22
Anticipated expiration: 2016-01-05
Also published as: JP3317473B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半田耐熱性に優れ、常温保存特性が良好な、
半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供すること。【解決手段】式（１）の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、フ
ェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、溶融シリカを必須成
分とし、かつ全組成物中に該溶融シリカを７５〜９３重
量％含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【化６】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半田耐熱性に優
れ、常温保存特性が良好な、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組成物で封止している
が、特に集積回路では耐熱性、耐湿性に優れたＯ−クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂をノボラック型フェノ
ール樹脂で硬化させ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
がだんだん大型化し、かつパッケージには従来のＤＩＰ
タイプから表面実装化された小型、薄型のフラットパッ
ケージ、ＳＯＰ、ＴＳＯＰ、ＳＯＪ、ＱＦＰ、ＴＱＦＰ
等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、応力によりクラック
発生、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きている。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。これらの大型チップを封止するのに適した、信頼性
の高い封止用樹脂組成物の開発が望まれてきている。

【０００３】これらの問題を解決するために、種々検討
された結果、溶融シリカ等の無機充填材を多量に配合
し、樹脂系としては、低粘度の樹脂を使用することで、
半田付け時の耐熱ストレス性、つまり半田耐熱性がかな
り改善されてきている。無機充填材としては、溶融シリ
カの粒度分布や形状を調整することで、流動性が低下す
ることなく、溶融シリカを多量に配合することができ、
樹脂組成物の低吸水化、低熱膨張化、高強度化をはかれ
る。また、樹脂系としては、ビフェニル型、ナフタレン
型等の比較的低分子のエポキシ樹脂を使用することによ
り、高密着化、強靱化、低吸水化がはかれ、かつ低粘度
のため、溶融シリカの多量配合が可能である。しかし、
溶融シリカを多量に配合し、低粘度の樹脂を使用する手
法は、以下のような問題が発生している。それは、樹脂
粘度が低く、低分子量のため、分子が動き易くなり、常
温においても反応が進み易くなるため、常温保存特性が
低下する点である。即ち、樹脂組成物を常温に保管して
いると、流動性が低下するため、成形時に、金線変形、
アイランドシフト、充填不良といった問題が発生する。
従って、常温保存特性が良好で、半田耐熱性に優れた、
封止用樹脂組成物の開発が望まれてきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に対して、式（１）のエポキシ樹脂を使用すること
により、半田耐熱性に優れ、常温保存特性が良好な、半
導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供するものである。

【０００５】

【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、（Ｂ）フェ
ノール樹脂硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、及び（Ｄ）溶融
シリカを必須成分とし、かつ全組成物中に、該溶融シリ
カを７５〜９３重量％含むことを特徴とする半導体封止
用エポキシ樹脂組成物である。

【化２】

【０００６】式（１）で示されるエポキシ樹脂は、式
（２）、式（３）で示されるエポキシ樹脂に比べ、特に
常温保存特性が良好である。又、低吸水性、密着性、熱
時強度及び半田耐熱性に優れた特性を有する。式（１）
で示されるエポキシ樹脂の使用量は、これを調整するこ
とにより、常温保存特性、半田耐熱性を最大限に引きだ
すことができる。その効果をだすためには式（１）で示
されるエポキシ樹脂を総エポキシ樹脂量の３０重量％以
上、好ましくは、５０重量％以上使用するのが望まし
い。３０重量％未満では常温保存特性あるいは半田耐熱
性が低下する。

【化３】

【化４】式（１）のエポキシ樹脂以外の他のエポキシ樹脂を併用
する場合、用いるエポキシ樹脂は、エポキシ基を有する
ポリマー全般であり、例えば、ビスフェノール型エポキ
シ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ
樹脂及びトリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキ
ル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の３官能
型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂等があ
り、これらは単独でも混合して用いてもよい。

【０００７】本発明に用いるフェノール樹脂硬化剤は、
フェノール性水酸基を有するポリマー全般であり、例え
ば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック
樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエ
ン変性フェノール樹脂及びテルペン変性フェノール樹脂
等が挙げられる。これらの樹脂は単独でも混合して用い
てもよい。

【０００８】本発明に用いる硬化促進剤は、エポキシ基
とフェノール性水酸基との反応を促進するものであれば
よく、一般に封止用材料に使用されているものを広く使
用することができ、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、これら
は単独でも混合して用いてもよい。

【０００９】本発明に用いる溶融シリカは、破砕溶融シ
リカ、球状溶融シリカ等が挙げられ、配合量は、全組成
物中の７５〜９３重量％である。７５重量％未満では吸
水性及び熱膨張が増大し、半田耐熱性が不十分であり、
９３重量％を超えると、流動性が低下し、成形性が悪く
なる。

【００１０】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物は、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、及び
溶融シリカ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。又、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、溶融シリカ、その他の添加剤
をミキサー等によって十分に均一に混合した後、更に熱
ロール又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して成
形材料とすることができる。これらの成形材料は電子部
品あるいは電気部品の封止、被覆絶縁等に適用すること
ができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明を実施例で具体的に説明する。実施例１・下記式（１）で示されるエポキシ樹脂；８．８０重量部・フェノールノボラック樹脂硬化剤：６．１５重量部（軟化点８５℃、水酸基当量１０５）・１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）：０．２５重量部・球状溶融シリカ（平均粒径１５μｍ）：８４．００重量部・カルナバワックス：０．５０重量部・カーボンブラック：０．３０重量部をミキサーにて常温で混合し、８０〜１００℃で２軸ロ
ールにより混練し、冷却後粉砕し成形材料とした。得ら
れた成形材料のスパイラルフロー、常温保存性、半田ク
ラック性及び半田耐湿性試験を実施した。評価結果を表
１に示す。

【００１２】《評価方法》・スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−Ｉ−６６に準じたスパ
イラルフロー測定用の金型を用い、金型温度１７５℃、
注入圧力７０ｋｇ／ｃｍ² 、硬化時間２分で測定した。・常温保存性：樹脂組成物を２５℃にて１週間保存した
後、スパイラルフローを測定。初期のスパイラルフロー
長さを１００％としたときの割合を％で示す。・半田クラック性：チップサイズ６×６ｍｍの５２ｐＱ
ＦＰを金型温度１７５℃、注入圧力７０ｋｇ／ｃｍ² 、
硬化時間２分で成形し、得られた成形品を１７５℃、８
時間で後硬化した。この成形品を８５℃、８５％ＲＨの
環境下で４８時間、７２時間及び１２０時間処理し、そ
の後２６０℃の半田槽に１０秒浸漬後、顕微鏡で総数１
６個の外部クラックを観察し、１６個中のクラック数で
表した。・半田耐湿性：チップサイズ６×６ｍｍの５２ｐＱＦＰ
を金型温度１７５℃、注入圧力７０ｋｇ／ｃｍ² 、硬化
時間２分で成形し、得られた成形品を１７５℃、８時間
で後硬化した。この成形品を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
浸漬後、プレッシャークッカー試験（１２５℃、１００
％ＲＨ）を行い、回路のオープン不良を測定した。

【００１３】《実施例２〜５、比較例１〜６》表１、表
２の配合に従い、実施例１と同様に成形材料を得、実施
例１と同様にして評価した。評価結果を表１、表２に示
す。尚、実施例、比較例で使用したエポキシ樹脂は式
（１）、式（２）、式（３）の構造式を示すものであ
り、また、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
は軟化点６５℃、エポキシ当量２００のものを使用し
た。

【００１４】表１実施例１２３４５配合（重量部）式（１）のエポキシ樹脂 8.80 5.41 3.66 5.19 5.50 式（２）のエポキシ樹脂 3.61 5.48 式（３）のエポキシ樹脂 3.46 オルソクレソ゛-ルノホ゛ラック型エホ゜キシ樹脂 3.67 フェノ-ルノホ゛ラック樹脂硬化剤 6.15 5.93 5.81 6.30 5.78 ＤＢＵ 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 球状溶融シリカ 84.00 84.00 84.00 84.00 84.00 カルナバワックス 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 カーボンブラック 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 特性スパイラルフロー（ｃｍ） 96 98 93 84 85 常温保存性（％） 92 89 86 85 93 半田クラック性吸湿 48時間０００００ (クラック数／16個) 吸湿 72時間０００００吸湿120時間００００４半田耐湿性平均寿命（時間）＞500 ＞500 ＞500 ＞500 ＞500

【００１５】表２比較例１２３４５６配合（重量部）式（１）のエポキシ樹脂 1.85 14.68 2.91 式（２）のエポキシ樹脂 9.38 7.41 式（３）のエポキシ樹脂 8.44 オルソクレソ゛-ルノホ゛ラック型エホ゜キシ樹脂 9.80 フェノ-ルノホ゛ラック樹脂硬化剤 5.57 6.51 5.15 5.69 10.27 2.04 ＤＢＵ 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 球状溶融シリカ 84.0 84.0 84.0 84.0 74.0 94.0 カルナバワックス 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 カーボンブラック 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 特性スパイラルフロー（ｃｍ） 94 72 69 97 143 28 常温保存性（％） 77 69 94 78 92 89 半田クラック性吸湿 48時間００００１０ (クラック数／16個) 吸湿 72時間００７０５０吸湿120時間００ 16 ０ 16 ０半田耐湿性平均寿命（時間）＞500 ＞500 250 ＞500 350 ＞500

【００１７】

【発明の効果】本発明に従うと、半田耐熱性に優れた樹
脂組成物が得られ、従来の欠点である常温保存特性が良
好なことから、表面実装用半導体封止用樹脂組成物とし
て極めて有用であり、工業的価値は絶大である。

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、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）
硬化促進剤、及び（Ｄ）溶融シリカを必須成分とし、か
つ全組成物中に、該溶融シリカを７５〜９３重量％含む
ことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。【化１】