JPH0952939A

JPH0952939A - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0952939A
Application number: JP20948195A
Authority: JP
Inventors: Naoki Mogi; 直樹茂木; Norihisa Hoshika; 典久星加; Shigeyuki Maeda; 重之前田
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1995-08-17
Filing date: 1995-08-17
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体パッケージの実装時における耐半田ス
トレス性を大幅に改善する。【解決手段】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】下記式（２）で示されるジシクロペンタジエン変性ジヒ
ドロキシベンゼン樹脂硬化剤を、総硬化剤量に対して３
０〜１００重量％含む硬化剤、【化２】（Ｃ）無機質充填材、（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。

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
回路など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
カなど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
いチップがだんだん大型化し、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ＱＦ
Ｐ、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るため、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低下などの
問題が大きくクローズアップされている。特に半田付け
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、エポキシ樹脂として式（１）で示される
エポキシ樹脂を用い、硬化剤として式（２）で示される
ジシクロペンタジエン変性ジヒドロキシベンゼン樹脂硬
化剤を用いることにより、架橋構造を形成する際の配向
性が向上すると思われるため、実装時における半導体パ
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】本発明のエポキシ樹脂組
成物は、（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３】（ｎ＝０〜２０）（式中のＲは、水素、アルキル基、ハロゲン類の中から
選択される、同一もしくは異なる原子または基）

【０００６】（Ｂ）下記式（２）で示されるジシクロペ
ンタジエン変性ジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤を、総
硬化剤量に対して３０〜１００重量％含む硬化剤、

【０００７】

【化４】（ｎ＝０〜２０）

【０００８】（Ｃ）無機質充填材、（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
樹脂組成物であり、従来のエポキシ樹脂組成物に比べ、
優れた耐半田ストレス性を有するものである。式（１）
の分子構造で示されるエポキシ樹脂は、ビフェニルタイ
プの２官能フェノール化合物を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って得られる。従来の
クレゾールノボラックエポキシ樹脂に比べて、溶融時の
粘度が低く、組成物における無機充填材の高充填化に適
する。従って、式中のｎの値は、０の値に近いほど好ま
しく、即ち、ｎ＝０の化合物が多いものほど望ましく、
特にｎ＝０の割合が８０％以上であると無機充填材の高
充填化にとって好ましい。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、耐半田ストレス性を最
大限に引き出すことができる。耐半田ストレス性の効果
を引き出すためには、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
であると、目標とした耐半田ストレス性が不充分であ
る。式（１）で示されるエポキシ樹脂以外に他のエポキ
シ樹脂を併用する場合は、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用いればよい。例えば、
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
樹脂などがある。

【０００９】式（２）の分子構造で示されるジシクロペ
ンタジエン変性ジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤は、ジ
ヒドロキシベンゼンとジシクロペンタジエンをディール
ス・アルダー反応により重合させることによって得られ
る。従来のフェノールノボラック樹脂に比べ、低吸湿性
であり、リードフレーム（４２アロイ、銅合金）などの
金属類及びシリコンチップとの接着性にも優れる。また
ジヒドロキシベンゼンの影響によりゴム領域の熱時にお
ける強度の向上が得られる。このジシクロペンタジエン
変性ジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤の使用量は、これ
を調節することにより、耐半田ストレス性を最大限に引
き出すことができる。耐半田ストレス性の効果を引き出
すためには、式（２）の樹脂硬化剤を、総樹脂硬化剤量
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％未満であると、目標とした
耐半田ストレス性が不充分である。式（２）の樹脂硬化
剤以外に他の樹脂硬化剤を併用する場合は、水酸基を有
するポリマー全般を用いればよい。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、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、エポキシ化合物のエポ
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。

【００１０】本発明で用いる無機質充填材としては、溶
融シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、二次
凝集シリカ粉末、多孔質シリカ粉末、アルミナなどが挙
げられ、特に球状シリカ粉末、及び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。また、無機質充填
材の配合量としては、耐半田ストレス性から総エポキシ
樹脂組成物量に対して８０〜９０重量％が好ましい。無
機質充填材量が８０重量％未満だと低熱膨張化、低吸水
化が得られず、耐半田ストレス性が不充分である。ま
た、無機質充填材量が９０重量％以上だと高粘度化によ
る半導体パッケージ中のダイパット、金線ワイヤーのず
れ等の不都合が生じる。本発明で用いる硬化促進剤とし
ては、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、一般に封止材料に用いられているもの
を広く用いることができる。例えば、ジアザビシクロウ
ンデセン、トリフェニルホスフィン、ジメチルベンジル
アミン、２−メチルイミダゾールなどがあり、単独でも
混合して用いてもよい。

【００１１】本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ
樹脂、硬化剤、無機質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、酸化アンチモン、ヘキサブ
ロムベンゼンなどの難燃剤、カーボンブラック、ベンガ
ラなどの着色剤、天然ワックス、合成ワックスなどの離
型剤及びシリコーンオイル、ゴムなどの低応力添加剤な
ど、種々の添加剤を配合しても差し支えない。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、硬化剤、無機質充填材、硬化促
進剤、その他の添加剤をミキサーなどによって充分に均
一に混合した後、更に熱ロールまたはニーダーなどで溶
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、集積回路などの被覆、絶縁、封止な
どに適用することができる。

【００１２】以下本発明を実施例で具体的に説明する。実施例１式（３）で示されるエポキシ樹脂（融点１５０℃、エポキシ当量１５４ｇ／ｅｑ）６．８４重量部

【００１３】

【化５】（ｎの値が０〜２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０．０９、ｎ＝２が０．０
２である。）

【００１４】オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（軟化点５８℃、エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ）１．１７重量部式（４）で示されるジシクロペンタジエン変性カテコール樹脂硬化剤（軟化点１０６℃、水酸基当量９８ｇ／ｅｑ）４．２０重量部

【００１５】

【化６】（ｎの値が０〜３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０．６５、ｎ＝２が０．４
１、ｎ＝３が０．２８である。）

【００１６】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）１．０５重量部溶融シリカ粉末（平均粒径１０μｍ、比表面積２．０ｍ²／ｇ）３５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１，８−ジアザビシクロ〔５，４，０〕ウンデセン−７（ＤＢＵ）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重量部を常温においてミキサーで混合し、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／ｃｍ^２、１２０
秒の条件で、半田ストレス試験用として６×６ｍｍのチ
ップを５２ｐＱＦＰに封止し、また半田耐湿性試験用と
して３×６ｍｍのチップを１６ｐＳＯＰに封止した。

【００１３】封止したテスト用素子について、下記の半
田ストレス試験、半田耐湿性試験を行った。半田ストレス試験：封止したテスト用素子を、８５℃、
８５％ＲＨの環境下で２４時間、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
間浸漬させた後、顕微鏡で外部クラックを観察し、（ク
ラック発生数／総数）で表した。半田耐湿性試験：封止したテスト用素子を、８５℃、８
５％ＲＨの環境下で７２時間処理し、その後２６０℃の
半田槽に１０秒間浸漬させた後、プレッシャークッカー
試験を行い、回路のオープン不良を測定した。曲げ強度試験：ＪＩＳＫ６９１１に準じて、２４０
℃で測定。評価結果を表１に示す。

【００１４】実施例２〜６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。これらの成形材料で試験用に封止した成形
品を得、この成形品を用いて実施例１と同様に半田スト
レス試験及び半田耐湿性試験を行った。評価結果を表１
に示す。比較例１〜６表２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。これら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と同様に半田スト
レス試験及び半田耐湿性試験を行った。評価結果を表２
に示す。なお、比較例５、６に用いる式（５）のジシク
ロペンタジエン変性フェノール樹脂硬化剤は、軟化点１
０６℃、水酸基当量１９５ｇ／ｅｑ、ｎの値は０〜３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０．７５、ｎ＝２が０．４５、ｎ＝３が０．２
０である。

【００１５】

【化７】

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】

【発明の効果】本発明の樹脂組成物で封止された半導体
パッケージは、実装時における耐半田ストレス性を著し
く向上する。

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、【化１】（ｎ＝０〜２０）（式中のＲは、水素、アルキル基、ハロゲン類の中から
選択される、同一もしくは異なる原子または基）（Ｂ）下記式（２）で示されるジシクロペンタジエン変
性ジヒドロキシベンゼン樹脂硬化剤を、総硬化剤量に対
して３０〜１００重量％含む硬化剤、【化２】（ｎ＝０〜２０）（Ｃ）無機質充填材、（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。