JPS6119620A - 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】 本発明は液状エポキシ樹脂組成物に関する。

更に詳しくは、本発明は線膨張係数が小さく耐クラツク
性が改良された硬化物を与え、特に半導体素子の封止剤
として有用な液状エポキシ樹脂組成物に関する。

現在、半導体素子の封止には、エポキシ樹脂を主剤とし
溶融シリカまたは結晶シリカなどを充填剤としフェノー
ルノボラックを硬化剤とした主成分に、硬化促進剤など
を配合した組成物が使用されている。この組成物は粉状
であるが、取扱いが容易なようにタブレット状またはペ
レット状に成形される。このタブレットまたはペレット
は低圧トランスファー成形機の、シリンダ一部に導入さ
れ、加熱溶融され、あらかじめ半導体素子が配置された
金型内に圧入され加熱硬化されて半導体素子の樹脂封止
が完成する。この方法は低圧トランスファー成形法と呼
ばれ、大量生産が容易なため半導体素子の樹脂封止の主
流となっている。しかし、設備費が高いため少量多品種
生産には適さない。

少量多品種生産には、注型法・ディッピング法・ドロッ
ピング法などが使用される。注型法とは、型わくの中に
素子をセットし液状封止剤を注入した後加熱硬化させる
方法である。ディッピング法とは、素子を液状封止剤に
浸漬し、素子表面に封止剤を付着させた後加熱硬化させ
る方法である。ドロッピング法とは、素子に液状封止剤
を滴下し加熱硬化させる方法である。

このように、液状封止剤を使用する方法は設備費が安く
かつ少量多品種生産に適しているが、低圧トランスファ
ー成形法に比較して、以下の点で樹脂封止された半導体
素子の信頼性が低いのが問題となって、いる。

すなわち、線膨張係数が大きく温度変化により半導体素
子に応力がかかり配線の断線または、封止樹脂そのもの
にクラックが生じるなどの不良が起る。線膨張係数を小
さくするには、一般に線膨張係数の低い無機充填剤を充
填する方法が用いられるが、高充填する場合には液状封
止剤の流動性が著゛シ＜低下し、前述のような成形方法
が使用できなくなる。このため反応性希釈剤が使用され
る場合もあるが、これも耐警性の低下を招くなどの欠点
を有してい名。更には、イオン性の不純物の混入により
半導体集積回路の配線を形成しているアルミの腐蝕を生
じるなどの問題がある。

たとえば、特開昭５９−８７２０号公報には聾１ 無機充填路として、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、
クレーなどを含有してなる液状エポキシ樹脂組成物が開
示されているが、線膨粘度の低下が著しく、粘度低下を
回避するために反応性希釈剤が必要となる。しかし反応
性希釈剤の使用、は、熱変形温度の低下、熱分解開始温
度の低下など耐熱性の低下を招くことになり好ましくな
い。

本発明者らはかかる実情に鑑みて、低圧トランスファー
成形法での樹脂封止と優るとも劣らない樹脂封止を可能
にし、線膨張係数の小さい硬化物を与える液状封止剤に
？いて鋭意研究した。その結果、球状の無機充填剤を液
状封止剤組成物の一成分として配合することを見出し、
本発明に到達したものである。

すなわら本発明は、分子中に２個以上のエポ　　　鯉キ
シ基を有する液状エポキシ樹脂、球状の無機充填剤、硬
化剤および硬化促進剤を含有してなる液状エポキシ樹脂
組成物を提供する。

Ｊ−＋ 本発明の液状エポキシ樹脂組成物は低粘度であるために
前述した種々の成型方法に適用し、その硬化物の線膨張
係数が小さいという特徴の他に、無機充填剤が増量され
ることで相対的にエポキシ樹脂は減量され名こと（こな
り、結果的にエポキシ樹脂組成物中の不純物イオン、特
に塩累イオンが減量するという特徴がある。

本発明に使用されるエポキシ樹脂とは、分子中に２個以
上のエポキシ基を有する液状エポキシ樹脂であって、ビ
スフェノニールＡのジグリシジルエーテル、ビスフェノ
ールＦのジグリシジルエーテルなどのビスフェノール型
の液状エポキシ樹脂、低分子量フェノールノボラックの
グリシジルエーテル、低分子量クレゾールノボラックの
グリシジルエーテルなどのノボラック型の液状エポキシ
樹脂などが例示されるが、本発明はこれらに限定される
ものではない。

本発明に使用される無機充填剤は、粒径が１〜５００ミ
クロン、好ましくは１０〜１００ミクロンの球状の無機
充填剤である。

無機充填剤の種類は特に限定されないが、アルミナ、溶
融シリカ、結晶シリカなどが例示され、アルミナが特ｉ
ｔ好ましい。これらは□単独もしくは混合糸で使蚕され
るン 無機充填剤の使用量は、組□酸物の全容量に対し、４０
〜６５％が好ましく、より好ましくは４５〜６０％であ
る。充填量が４０容愈％よりも少ないと、線膨張係数の
低減効果が減少する。

また充填量が６５容量％を越えると、組“酸物の粘度が
高くなり過ぎて、成形加・工が困難となると同時に被封
止体との密着性が低下するなどの欠点が生じる。

本発明に使用される硬化剤は、酸無水物が好適に使用で
きる。また、酸無水物とノボラックの混合物も使用でき
”る。酸無水物の具体例としては無水フタル酸、無水マ
レイン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ□
無水フタル酸、メチルへキサヒドロ無水フタル酸、無水
メチルナジック酸、ハイミック酸、メチルテ、トラヒド
ロ無水フタル酸などが例示される。

ノボラックの具体例としては、フェノールノボラック、
オルソクレゾールノボラック、メタクレゾールノボラッ
クなどが例示される。

本発明でのエポキシ樹脂と硬化剤との配合割合は、エポ
キシ樹２１１当量に対して硬化剤を０．４から１．２当
量、好適には０．６から１．０当量の範囲である。硬化
剤が０．４当量未濶の場合は充分に硬化せず、熱変形温
度の低下など硬化物特性が低下する。また、硬化剤を１
．２当量を越えて使用すると、耐湿性が不良となる。

本発明の硬化促進剤には、第三級アミンが好適に使用さ
れる。具体例としては、トリー２゜４．６−ジメチルア
ミノメチルフェノール、２−ジメチルアミノメチルフェ
ノール、ピリジン、ベンジルジメチルアミン、トリエタ
ノールアミン、トリエチルアミンピペリジンなどが例示
される。

これらの硬化促進剤の使用量はエポキシ樹脂１００重量
部に対して０．１から８．０重量部、好ましくは０．２
から２．０Ｍ１７１部である。硬化促進剤が０．１重量
部未満では硬化促進効果が乏しい。

また８重量部よりも多くなると耐湿性、貯蔵安定性の低
下をもたらし好ましくない。

本発明の液状エポキシ樹脂組成物には、更に無機充填剤
の表面処理のためカップリング剤、カーボンブラックな
どの着色剤、テトラブロムビスフェノールＡのジグリシ
ジルチーチルなどの難燃付与剤、また必要に応じてカル
ナバワックスなどの離型剤の添加が可能である。カップ
リング剤の具体例としては、γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン、β−（８，４エポキシシクロヘキ
シル）蚕チルトリエトキシシランなどが例示される。カ
ップリング剤は、無機充填剤１００重量部に対して通常
０．１から８重量部、好ましくは０．２〜２１ｔ−１１
部の範囲で使用される。カップリング剤は０．１重量部
より少なくても、また８重早部より多くて本耐湿性の低
下をもたらす傾向があり好ましくない。

本発明の組成物は、公知の混合装置であるロール混練機
、ニーダ混練機などを用いることによって容易に調整で
きる。

以下、実施例および比較例をあげて本発明を説明するが
、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１〜４および比較例１〜６ エポキシ樹脂、酸無水物、硬化促進剤、無機充填剤、着
色剤の各成分を第１表に示す割合で配合し、ニーグーを
用いて温度４０”Ｃで１０分間真空混合し液状エポキシ
樹脂組成物を得た。

実施例１〜４に記載した無機充填剤は、住友アルミ精錬
株式会社製の平均粒径５０〜６０ミクロンの球状アルミ
ナである。

得られた組成物の粘度、硬化物のガラス転移温度、熱膨
張係数、耐クラツク性、耐水性及び塩素イオン濃度を調
べ、えられた結果を第２表に示す。

流動性については、Ｅ型粘度計を用いて４０℃に於ける
粘度で評価を行った。

硬化物の物性は、注型にエポキシ樹脂組成物を注入して
、１００℃、２時間次いて１５０”Ｃ１４時間硬化した
ものについて評価を行った。

ガラス転移温度と線膨張係数は、５×５×５ｍの大きさ
の注型成形品を熱機械的分析装置（ＴＭＡ　）で測定し
た。

組成物の耐熱性については、ガラス転移温度で評価した
。

また、耐クラツク性については、エポキシ樹脂組成物と
半導体構成基材との線膨張係数の差が小さいほうが良好
であるため、エポキシ樹脂組成物の線膨張係数で評価し
た。

更に、耐クラツク性の評価としてＪＩＳ　　Ｂ１２５１
（ばね座金）に規定する２号１２５の座金を内径６０■
、深さ２０１１１１１の平底ざらの中心部に静置し、エ
ポキシ樹脂組成物を気泡が含まれないようにして、座金
１約２１＋Ｉ１１の高さまで流し込み注型成形を行い試
験片を作製した。えられた試験片を一５５℃のドライア
イス−エタノール中に３０分間浸漬し、次いで１５０℃
の熱風循環式乾燥器中に８０分間放置した。この操作を
１サイクルとしてクラック発生迄のサイクル数を調べた
。

耐水性は、ＪＩＳ　Ｋ６９１１の５．２６に基づき試験
片をＰ　ＣＴ　（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｏｋｅｒ　Ｔ
ｅ５ｔ　）１２１℃、２気圧の条件で吸水率（％）を調
べた。

成形品のイオン性不純物は、５Ｘ５Ｘ８０諺の注型成形
品と蒸留水２５−をテフロン製気密セル（内径５６ｍ、
高さ４０■）に調整し、１６０℃の熱風循環式乾燥器中
に２０時間放置し、処理後、抽出液をイオンクロマトグ
ラフィー（横河北辰電気製）で塩素イオン濃度の測定を
行った。

第２表より、明らかなように、本発明による半導体封止
用液体エポキシ樹脂組成物は、充てん剤が同一容積量で
みて粘度が大巾に低く加工性にも優れている。

比較例６に示す様に、無定形の溶融シリカを容積分率で
５５％のものは流動性がなく成形加工出来ない。

また、粘度が大巾に低い為、充てん剤量を多く添加する
ことが可能であり線膨張係数が小さくなり、耐クラツク
性に優れる。

更に、無機光てん剤が増量されることで相対的にエポキ
シ樹脂が減量されるためにエポキシ樹脂に含まれるイオ
ン性不純物、特に塩素イオンが少い。

同様に、吸水率も小さくなっており、半導体素子の液吠
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。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）分子中に２個以上のエポキシ基を有する液状エポ
   キシ樹脂、球状の無機充填剤、硬化剤および硬化促進剤
   を含有してなる液状エポキシ樹脂組成物。
2. （２）無機充填剤がアルミナである特許請求の範囲第１
   項記載の液状エポキシ樹脂組成物。