JPS598721A - 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐湿性にすぐれ、さらに常圧注入性、高温硬化
性為高温耐加水分解性にすぐれた半導体封止用液状エポ
キシ樹脂組成物に閃する。

現在工０、ＬＳＩなどの半導体素子をシリコーン樹脂あ
るいはエポキシ樹脂などを用いて封止する樹脂封止法が
広く採用され、これらのなかでもエポキシ樹′脂は比較
的すぐれた気密性を与え、かつ安価であることから半導
体封止用樹脂として汎用されている。

従来の半導体封止用エポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂
に硬化剤および硬化促進剤などを配合し、あるいは硬化
反応を適当なところまで進行させ、固形状にしたものを
いったん粉末にし、タブレット状に成形されていた。ま
た、半導体素子の封正にあたってはこのタブレットを成
形機のシリンダーに入れ、高温で加熱融解させ、そのの
ちあらかじめプレス機械型締め加熱された成形金型内に
２０ｋｇ／ａｍ２以上の圧力で注入し、加熱硬化させて
いた。

このような従来の半導体封止用樹脂組成物の製造、半導
体素子の封正にあたっては種々の問題点があった。すな
わち、半導体封止用樹脂組成物の製造の際にはタブレッ
ト成形するまでの工程が複雑であること、および加熱融
解が長時間要することにより、生産性の低下と製品のコ
スト高を生じていた。さらに半導体素子の封止の際には
、高圧成形のために樹脂利用効率がわるいうえ、高価な
型締めプレスおよび耐高圧用金型の使用が要求され、そ
のうえ、半導体素子の配線）ボンディング線の変形、ズ
レ、断線などをしばしばひき起し、設備投資のコスト高
、製品特性、歩留りの低下をまねいていた。

かかる実情から、従来から液状の各種半導体封止用樹脂
の開発が鋭意進められてきたが、高信頼性を必要とする
用途の実用化には至っていない。

その最大の理由としてはかかる樹脂のうちとくに液状の
エポキシ樹脂を使用すれば前述の欠点はほぼ除去される
が樹脂封止半導体のアルミ配線が高温高湿下で腐食を起
すなど耐湿性の極端な低下をまねくという新たな問題を
生じたからである。

そのほか、硬化剤についても種々検討されているが、ア
ミン系硬化剤を用いた液状エポキシ樹脂組成物において
は、アミン系硬化剤が元来反応性が強く、配合後短時間
で常圧注入性が低下するばかりでなく、親水性が強く、
そのうえ硬化の際アミン系硬化剤の活性水素とエポキシ
基との反応により、新たに親水性の強いアルコール性水
酸基を生成し、きわめて吸水性が高まり、短時間での耐
湿性の低下につながる。

またフェノール樹脂系硬化剤音用いた液状エポキシ樹脂
組成物においても、フェノール性水酸基とエポキシ基の
反応により、親水性の強いアルコール性水酸基を生成す
るとともに、フェノール性水酸基の水素結合のため半固
形化しやすく常圧注入性に劣り、その改善のために通常
低分子フェノール化合物、希釈剤などの変性剤が配合さ
れるが、一般的には加熱硬化後の硬化物の熱変形温度な
どの各種特性の低下をまねき、これまた短時間での耐湿
性が低下する。

さらに酸無水物を硬化剤として用いた液状エポキシ樹脂
組成物においては、低粘度の酸無水物が多鼠に配合可能
なため、かかる樹脂組成物の粘度はきわめて低く、注形
成形が可能である。このため、低粘度化のための希釈剤
などの変形剤の配合を必要とせず、熱変形温度などの各
櫨特性の低下をもたらさない。さらに硬化促進剤存在下
での酸無水物基とエポキシ基との反応により、親水性の
弱い活性水素を有しないエステル結合を生成するため、
耐湿性は短時間で低下せず１前記２種の硬化剤と相違し
て耽、Ｉ、Ｓｌなどの高信頼性を必要とする半導体封止
用樹脂組成物としての適用の可能性がある。

ところが前記酸無水物を硬化剤として用いたエポキシ樹
脂のエステル結合は通常の第６級アミンなどの硬化促進
剤の作用により徐々に加水分解全うけ、活性水素を有す
るがために吸湿性の高いカルボン酸基とアルコール性水
歳基を生成し、比較的長時間での耐湿性に劣るという問
題があった。

したがって、今後ますます高耐湿化および微細化を要求
されるＬＳＩ、ＶＬＳＩへの適用が可能で、耐湿性、高
温耐加水分解性にすぐれ・さらには常圧注入性・高温硬
化性にもすぐれた半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物
の開発が強く望まれているのが現状である。

本発明者らはかかる実情を鑑みて酸無水物を硬化剤とし
て用いたエポキシ樹脂のエステル生成、加水分解反応と
硬化促進剤との関連について鋭意研究を積み重ねた結果
、酸無水物系硬化剤とともに使用する硬化促進剤として
特定の化合物を選走使用したばあいにのみ、きわめて好
ましい結果かえられることを見出し、本発明に到達した
ものである。

すなわち本発明は、液状エポキシ樹脂に硬化剤として酸
無水物、硬化促進剤としてジアザビシクロ化合物が配合
され、さらに無機光てん剤およびカンプリング剤が配合
されてなる耐湿性にすぐれ、しかも常圧注入性、高温硬
化性、高温耐加水分解性にすぐれた牛導体封土用液状エ
ポキシ樹脂組成物に関するものである。

一般に酸無水物を硬化剤として用いたエポキシ樹脂に添
加する硬化促進剤としては、通常の第６級アミンが用い
られている。その理由は酸無水物とエポキシ樹脂との反
応は高温状態で長時間を要するため・第６級アミンなど
の硬化促進剤を併用することにより硬化反応時間の短縮
を図るためである。通常の第６級アミンを使用したばあ
い、その添加量全増加させるか、高活性の第６級アミン
を使用すれば硬化時間の短縮は図れるが、その反面常圧
注入性を害し、硬化物中に遊離したかかる第３級アミン
は高温高湿下では生成したエステル結合などの加水分解
反応も活性化し、カルボン酸基、アルコール性水酸基な
どの生成を促進し、その結果として耐湿性、高温耐加水
分解性の低下をもたらす。逆にその添加量を低減すれば
目１ノ記のような不都合はもたらさないが、高温硬化性
の劣ったものとなる。

これに対し本発明の硬化促進剤としてジアザビシクロ化
合物を用いたばあい、ジアザビシクロ化合物は硬化剤で
ある酸無水物とエポキシ樹脂との反応に対して高温で高
促進作用を示すとともに、組成物中の微量の水分あるい
はエポキシ樹脂中の微量の水酸基とジアザビシクロ化合
物との反応により生成したアミノ基がエポキシ基と反応
し、硬化エポキシ樹脂マトリックスの一成分となり、高
温高湿下にさらしてもかがる促進剤の分子連動は大きく
束縛されるためが、エステル結合などの加水分解反応を
促進し難くなり、耐湿性がきわめてすぐれ、さらに常圧
注入性、高温硬化性）高温耐加水分解性にもすぐれた半
導体封止用液状エポキシ樹脂組成物かえられる。

以下１本発明に関する牛導体封止用液状エポキシ樹脂組
成物について詳細に説明する。

本発明において用いられる液状エポキシ樹脂としてはた
とえば液状ノボラック系エポキシ樹脂１液状ビスフエノ
ールＡ糸エポキシ樹脂、液状脂環族系エポキシ樹脂など
種々のタイプのエポキシ樹脂が使用できるが、高温特性
のすぐれた液状ノボラック系エポキシ樹脂の使用が好ま
しい。これらのエポキシ樹脂は単独もしくは２種以上の
使用も可能である。なお、これらの液状エポキシ樹脂と
ともに、必要に応じて臭素化ノボラック系エポキシ樹脂
１臭素化ビスフエノールＡ系エポキシ樹脂などの固形エ
ポキシ樹脂を常圧注入および低圧注入における作業性を
害しない程度の鼠であれば適宜併用可能である。

本発明において硬化剤として用いられる酸無水物として
は、たとえば無水７タル酸、無水テトラハイドロフタル
酸、無水ヘキサハイドロフタル酸、無水メチルテトラハ
イドロフタル酸１無水メチルヘキサハイドロフタル酸・
無水マレイン酸、無水へキサクロロエンドメチレンテト
ラハイドロフタル酸などが使用できるが、高温特性、常
圧注入性にすぐれた無水ヘキサハイドロフタル酸、無水
テトラハイドロフタル酸の使用が好ましい。これらの酸
無水物は単独もしくは２種以上の使用が可能で、その使
用ｂｌは液状エポキシ樹脂１当量に対して通常０．４〜
１．２当輩、好適には０．６〜ＬＯ当世の範囲である。

０．４当址より少ないと充分に硬化せず機械的特性に劣
り、熱変形温度および耐湿性の低下をきたし、また１、
２当鼠より多くなると過剰の酸無水物の影響祭うけ耐湿
性の低下につながりいずれも好ましくない。

本発明の特徴である硬化促進剤の一成分として用いられ
るジアザビシクロ化合物としては、たとえば１，５−ジ
アザ−ビシクロ（４，６，０）ノネン−５，１，８−ジ
アザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、ｉ、４
−ジアザ−ビシクロ（２，２，２）オクタンなどが使用
できるが、硬化性のすぐれた１、５−ジアザ−ビシクロ
（４，６，０）ノネン−５，１，８−ジアザ−ビシクロ
（５，４，ｏ）ウンデセン−７がとくに好ましい。これ
らの硬化促進剤は単独もしくは２種以上の使用が可能で
あり、その使用量は液状エポキシ樹脂１００部（重量部
、以下同様）に対し通常０．１〜３．０部、好ましくは
０．２〜２．０部の範囲である。０．１部より少ないと
硬化促進効果が乏しく組成物の硬化性に劣り・また６部
よりも多くなると耐温性貯蔵安定性の低下をもたらし好
ましくない。

本発明においては無機光てん剤としてたとえば結晶性シ
リカ、溶融シリカ、アルミナ）三酸化アンチモン、ガラ
ス繊維、マイカ、タルク、クレーなどが使用できるがと
くに充てん性のすぐれた結晶性シリカ、溶融シリカ１ア
ルミナ、三酸化アンチモンの使用が好ましい。これらの
充てん剤は単独もしくは２種以上の使用が可能で、その
使用量は具体的種類などによって相違するが、一般的に
は液状エポキシ樹脂１００部に対して１００〜６００部
の範囲が好ましい。１００部より少ないと膨張係数が大
きくなり耐クラツク性に劣り、６００部より多いと高粘
度化し常圧注入性に劣り、好ましくない。

本発明においてはカップリング剤としてたとえばγ−グ
リシドキシプロビルトリメトキシシラン）β−（６，４
−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン
、ビニルトリー２−メトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメ
トキシシランなどが使用できるが、とくに充てん剤およ
びエポキシ樹脂との反応性にすぐれたγ−グリシドキシ
プロビルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシ
シクロヘキシル）エチルトリメトキシシランの使用か好
ましい。これらのカップリング剤は単独もしくは２梱以
上の使用が可能で、その使用量は充てん剤１００部に対
して０．１〜３部、好ましくは０．２〜２部の範囲であ
る。０．１部よりも少なくても、また、６部より多くて
も充てん剤とエポキシ樹脂の接着性に劣り、耐湿性の低
下をもたらし好ましくない。

本発明の組成物には必要に応じてカーボンブラックなど
の着色剤、カルナウバワックス、ポリエチレンワックス
などの離型剤や難燃剤の添加が可能である。

本発明の組成物は従来のエポキシ樹脂、シリコーン樹脂
の調製などに使用されている公知の混合装置、たとえば
ロール、ニーダ、ライカイ機などを用いることによって
容易に調製できる。

以下、実施例、比較例および参考例をあげて本発明を説
明する。

実施例１〜９および比較例１〜９および参考例エポキシ
樹脂、酸無水物、硬化促進剤、充てん剤、難燃剤、カッ
プリング剤、着色剤、離型剤の各成分を第１表および第
２表にそれぞれ示す割合（重用部）で配合しに−ダを用
いて温度４００Ｃで１０分間真空混合しエポキシ樹脂組
成物をえた。えられた組成物の常圧注入性）硬化性、耐
加水分解性および耐湿性を調べ、えられた結果を第６表
および第４表にそれぞれ示す。

常圧注入性については４０°０における粘度で評価した
。硬化性につｋ）では１７０００のゲルタイムで評価し
た。耐加水分解性については６Ｘ　５　Ｘ　２（］ｍｍ
の形状に真空注型成形後、１２１°Ｏ％２気圧、相対湿
度１００％の条件でＰＯＴ　（Ｐｒｅｓ８ｕｒｅ　Ｃｏ
ｏｋｅｒ　Ｔｅ５ｔ　）を行ない、その後、赤外分光分
析を用いて評価した。

耐湿性については耐湿性評価用シリコーン素子を真空注
型形成し、前記条件で放置したときの不良発生時間をｖ
ｂべた。

また参考例として市販品（固形トランスファーモールド
用樹脂）の１７０％におけるゲル化時間、またこの市販
品を用いてトランファーモールドした耐湿性評価用半導
体素子の前記ＰＯＴ雰囲気下での不良発生時間を調べた
。結果を第５表に示す。

第６表および第４表より明らかなように、本発明による
半導体刺止用液状エポキシ樹脂組成物は、常圧注入性に
すぐれ、高温硬化性が良好で、高温での耐加水分解性、
耐湿性にすぐれ、半導体素子の液状封止用樹脂組成物と
してきわめて有用であることがわかる。

＼ 千　イ、）”Ｃ浦　市　書　（自発） 特許１）長官殿 １　π１・Ｉの表示　　　　ｆ−１１９（ｉ昭　５７　
−　１１９３８０号］）　賢明の名称 半導体封止用液状工ｌキシ樹脂組成物 、３　　　′ｆ山＋Ｅを　１６と （］、）明細書の「発明の詳細な詩；　１ＩＪＪ　Ｊの
欄６、補正の内容 （１）明細６４頁１９〜２０行の「そのほか、硬化剤に
ついても梱々検削されているが」を「すなわち」と補正
する。

（２）同７頁１７行の「ものである。」のあとに改行し
てつぎの文章を挿入する。

「このような耐湿性、常圧注入性、高温硬化性、高温耐
加水分解性にすぐれた半導体封止用液状エポキシ樹脂組
成物は、硬化促進剤として通常の第６級アミンを使用し
たばあいにはえられず、硬化促進剤としてジアザビシク
ロ化合物を用いたばあいにのみ可能である。」 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）液状エポキシ樹脂に硬化剤として酸無水物・硬化
   促進剤としてジアザビシクロ化合物が配合され、さらに
   無機光てん剤およびカップリング剤が配合されてなる半
   導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。 （２）前記ジアザビシクロ化合物が１，５−ジアザ−ビ
   シクロ（４，３，０＞ノネン−５および（または）１．
   ８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７で
   ある特許請求の範囲第（１）項記載の半導体封止用液状
   エポキシ樹脂組成物。 （３）前記ジアザビシクロ化合物の使用鈑が液状エポキ
   シ樹脂１００重社部に対して０．１〜３重量部である特
   許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載の牛導体
   封止用液状エポキシ樹脂組成物。 （４）前記液状エポキシ樹脂が液状ノボラックエポキシ
   樹脂である特許請求の範囲第（１）項、第（２）項また
   は第（３）項記載の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成
   物。 （５）前記酸無水物が無水メチルヘキサハイドロフタル
   酸および（または）無水メチルテトラハイドロフタル酸
   である特許請求の範囲第（１）環１第（２）項または第
   （６）項記載の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。 （８）前記無機光てん剤が結晶性シリカおよび（または
   ）溶融シリカである特許請求の範囲第（１）項、第（２
   ）項または第（３）項記載の半導体封止用液状エポキシ
   樹脂組成物。 （７）前記カップリング剤がｒ−グリシドキシプロピル
   トリメトキシシランおよび（または）β−（乙。 ４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラ
   ンである特許請求の範囲第（１）項、第（２）項または
   第（３）項記載の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物
   。