JPS624717A - 半導体封止用樹脂組成物 - 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】 産業上の利用分野 本発明は半導体封止用樹脂組成物に関するものである。

さらに詳しくいえば、本発明は、成形時間が極めて短く
、かつ保存安定性に優れる上に、その成形物が機械物性
、電気特性、耐湿性、耐熱性などに優れ、特に高温高湿
状態においても高い信頼性を有する半導体封止用樹脂組
成物に関するものである。

従来の技術 近年、ダイオード、トランジスター、ＩＣ，ＬＳＩなど
の半導体を安価に封止するために、従来のセラミックス
封止やキャン封止に代シ、レジン封止が行われるように
なってきた。該レジン封止には、経済性及び特性の面か
ら、現在エポキシ樹脂組成物が最も多く用いられている
。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、これまで、
エポキシ樹脂としてクレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂などが、硬化剤としてフェノール
樹脂、酸無水物、芳香族アミノなどが用いられてきた。

しかしながら、このようなエポキシ樹脂組成物は、成形
時間が長く、かつブレラシャフラカー状態などにおける
耐湿信頼性が低いなどの問題を有している。

ところで、近年、半導体業界においても、当然のことな
がら生産性の向上が要求されておシ、そのためレジン封
止時の成形時間の短縮が求められている。したがって、
これまで、成形時間の短縮を図るため、エポキシ樹脂組
成物に用いられる硬化剤や触媒について種々の検討がな
されてきた。

例えば、硬化剤として酸無水物やフェノール樹脂を用い
る場合には、触媒としてイミダゾール系化合物や第三級
アミノ系化合物を併用することで、かなシの効果を発現
している。しかしながら、イミダゾール系化合物や第三
級アミノ系化合物を併用する場合、その添加量を増加さ
せると、吸水率が大きくなって耐湿性が低下するのを免
れないしまた体積抵抗などの電気特性も低下するなどの
ことから、添加量を制限する必要があシ、成形時間の短
縮についてはまだ十分であるとはいえない。

一方、エポキシ硬化剤として脂肪族アミノを用いると、
反応速度が大きくなり、成形時間を短かくしうろことが
知られている。しかしながら、この脂肪族アミノは、蒸
気圧が高くて毒性が大きく、かつ得られた成形物の耐熱
性が劣る上に、吸水率が大きくて耐湿性が低いなどの一
重大な欠点を有しているので、半導体封止用エポキシ樹
脂組成物には用いることができない。

発明が解決しようとする問題点 半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、一般のエポキシ樹
脂組成物と異なシ、保存安定性に優れ、かつ機械物性、
電気特性、耐湿性、耐熱性などに優れた成形物を与えう
るものが要求される。

本発明の目的は、前記要求を満たし、特に高温高湿状態
においても信頼性の高い成形物を与え、かつ成形時間が
極めて短い半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供する
こと（＝ある。

問題点を解決するための手段 従来、２個以上のエポキシ基を有するグリシジルエーテ
ル型エポキシ化合物とアンモニアとの反応によシ得られ
るアミノアルコール類は、エポキシ樹脂の硬化剤として
使用しうろことが知られている（特公昭４９−１３７４
６号公報、特開昭６０−７９０５４号公報）。

本発明者らは、この硬化剤としてのアミノアルコール類
について研究を重ねた結果、このアミノアルコール類に
おいては、その製造の際に、該グリシジルエーテル型エ
ポキシ化合物に含有されている塩素化合物の大部分が分
解して塩化アンモニウムなどのイオン性塩素化合物とな
るため、通常１００〜２０００　ｐｐｍの塩素イオンが
含まれていること、したがってこのようなアミノアルコ
ール類をそのまま半導体封止用樹脂組成物に使用した場
合、該塩素イオンなどの影響によシ、成形物の耐湿信頼
性が著しく低下し、そのままでは、半導体封止用樹脂組
成物として使用できないことを知った。

そこで本発明者らは、さらに研究を進めた結果、該アミ
ノアルコール類中の塩素イオンを水洗やアルカリ水洗に
よシ所定の含有量以下になるまで除去し、このものをエ
ポキシ樹脂の硬化剤として用いることによシ、前記目的
を達成しうろことを見出し、この知見に基づいて本発明
を完成する（＝至った。

すなわち、本発明は、（Ａ）１分子中に少なくとも有す
るアミノアルコール類及び（Ｃ）シリカ粉末を含有して
成る半導体封止用樹脂組成物において、該アミノアルコ
ール類として、塩素イオン含有量が５０　ｐＩ）ｍ以下
のものを用いることを特徴とする半導体封止用樹脂組成
物を提供するものである。

本発明組成物に（Ａ）成分として用いるエポキシ化合物
は、１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有するも
のであって、このようなものとしては、例えばクレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型
エポキシ樹脂のような常温で固体で、かつエポキシ当量
が３００　ｇ／　ｅｑ以下のエポキシ樹脂を主成分とし
たものを挙げることができる。これらは、ビスフェノー
ル型エポキシ樹脂や難燃化のためのブロム化エポキシ樹
脂を、全エポキシ樹脂に対して３５重量係程度まで含有
していてもよい。固形のビスフェノール型エポキシ樹脂
を単独で使用すると架橋密度が向上せず、耐湿性に優れ
た樹脂封止が困難となシ、また架橋密度を向上させるた
めに、ビスフェノール型エポキシ樹脂の分子量を低くす
ると、このものは液状となって成形性の低下をもたらす
。次に、プロ石化エポキシ樹脂としては、例えばブロム
フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ブロム化りレゾ
ールノボラック型エポキン樹脂、ブロム化ビスフェノー
ル型エポキシ樹脂などが用いられる。

このようなエポキシ樹脂には、通常無機又は有機の塩素
化合物が含まれているが、該塩素化合物の中でも特に塩
化水素、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどの無機塩素
化合物や、比較的容易に加水分解して塩素イオンを放出
する加水分解性塩素化合物を大量に含むエポキシ樹脂を
使用する場合、プレッシャクツカー状態で、これらの塩
素イオンと浸透水との相乗効果によシ、半導体素子中の
アルミ配線などを著しく腐食することが知られている。

したがって、本発明組成物においては、無機塩素化合物
及び加水分解性塩素化合物の含量が少ないものを使用す
ることが好ましく、通常無機塩素化合物が塩素イオンと
して１０　ｐｐｍ以下、加水分解性塩素化合物が塩素イ
オンとして５０　ｐｐｍ以下のものが使用される。

このエポキシ化合物は、該組成物中に１０〜４０重量係
の範囲の量で含有することが好ましい。

この量が１０重量％未満では成形物の強度が著しく低下
し、また４０重量係を超えると、相対的（ニジリカ粉末
などのフィラーの含量が減少するため、成形物の熱伝導
度が小さくなシ、かつ熱膨張係数が大きくなるなどの問
題が生じる。

本発明組成物に（Ｂ）成分として用いられるアミノ分子
中に少なくとも２個のエポキシ基を有するグリシジルエ
ーテル型エポキシ化合物とアンモニアとの反応によシ得
られ、特にビスフェノール型エポ＋ｉ４ｄ脂やクレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂とアンモニアとの反応によ
シ得られるものが好適である。　□ また、これらのアミノアルコール類には、通常原料のエ
ポキシ化合物に含まれている有機及び無機の塩素化合物
に由来する塩素化合物が含まれているが、本発明組成物
におけるアミノアルコール類中の塩素化合物の含有量は
、塩素イオンとして５０　ｐｐｍ以下、好ましくは１０
　ｐｐｍ以下にすることが必要である。塩素イオン含有
量がｓ　ｏ　ｐｐｍを超えると、成形物の耐湿信頼性が
著しく低下して、半導体封止用樹脂組成物として使用で
きない。

ところで、このアミノアルコール類は、通常、エポキシ
化合物とアンモニアとの反応によシ製造されるが、この
際に副生ずる塩化アンモニウムなどの塩素化合物が生成
物中に含まれてくるので、塩素イオン含有量をｓ　ｏ　
ｐｐｍ以下にするには、水洗やアルカリ水洗などの方法
によって、該無機塩素化合物を除去することが必要であ
る。また、アミノアルコール類中には塩素イオンがアミ
ノアルコール類の塩酸塩などの形で含有する場合がある
ので、アルカリ水洗の方が有利である。

また、本発明組成物に用いるアミノアルコール類は、ア
ミノ基含有量が３　当量／　ｋｑ以上のものが好ましい
。この含有量が３．当量７ｋｇ未満のものは、成形物の
架橋密度が低下して、耐湿信頼性や高温特性などが低下
する傾向にある。さらに第一級アミノ基の含有量が全ア
ミノ基に対して６０〜９０チの範囲にあるものが好適で
ある。この含有量が６０％未満のものは成形物の架橋密
度が低下して耐湿信頼性や高温特性が低下する傾向にあ
シ、一方９０係を超えるものは、吸湿性が高いので、該
組成物を長期間保存する場合、水分を吸収して成形時に
発泡する傾向がある。

本発明組成物においては、前記アミノアルコール類は５
〜３０重量係重量口で含有することが好ましい。また該
アミノアルコール類はその活性水素が、（Ａ）成分とし
て含有するエポキシ化合物の工ポキン基１当量に対し、
０．５〜２出量の範囲になるように配合されることが好
ましく、特にほぼ等しい当量になるような配合は、成形
物の架橋密度が高くなシ、良好な物性のものが得られる
。

このようなアミノアルコール類をエポキン化合物の硬化
剤として使用する場合、他の脂肪族アミノを硬化剤とす
る場合に比べ、蒸気圧が低くて毒性が少なく、かつ成形
物の耐熱性が高い上に吸水率も低いなどの長所を有して
おシ、また硬、化剤としてフェノールノボラック樹脂、
酸無水物、芳香族アミノなどを用いる場合に比べて、硬
化速度が著しく大きい。

本発明組成物に（Ｃ）成分として用いるシリカ粉末は、
溶融シリカ粉末や結晶シリカ粉末であって、その粒径が
０．１〜１００μで、かつ平均粒径が５〜２０μの範囲
にあるものが好ましい。また、その含有量は、該組成物
に対して９０重量％以下、好ましくは４０〜９０重量係
の範囲で選ばれる。この含有量が低すぎると、成形物の
熱膨張係数が大きくなシ、耐熱衝撃性が低下する。

本発明組成物には、前記必須成分に加え、所望に応じ種
々の添加剤、例えば三酸化アンチモンのような難燃助剤
、カーボンブラックのような着色剤、シリコーン化合物
、高級脂肪酸やその金属塩、ワックスのような離型剤、
シラン化合物のようなカップリング剤などを配合するこ
ともできる。

本発明組成物の調製は、半導体封止用樹脂組成物に慣用
されている方法を用いて行うことができ、例えば、各成
分の粉末を混合し、加熱ロールやニーダ−などを用いて
混練する方法などが用いられる。この混練の際、貯蔵安
定性を考慮して、できるだけ低温かつ短時間で行うこと
が望ましい。

発明の効果 本発明組成物は、蒸気圧が小さくて毒性が低く、保存安
定性にも優れ、かつ得られた成形物は機械物性、電気特
性、耐湿性、耐熱性に優れ、特に高温高湿状態における
信頼性が高いなどの優れた特徴を有しておシ、さらに成
形時間が極めて短いので、該組成物を用いることにより
、半導体封止工程の生産性が大幅に改善される。

実施例 次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

なお、各例中の部及びチは、特に記載がないかぎシ、重
量部及・び重量％を示す。

Ａ１１ｔＲ−３３１、エポキシ当量１９０１／ｅｑ　）
　１ｏｏ部を、アンモニア９０部を溶解したメタノール
３０００部の溶液中にかきまぜながら徐々に加えた。こ
の溶液を３０℃で５０時間反応させたのち、過剰のアン
モニア及び溶媒を蒸留除去したところ、淡黄色の固体の
粗アミノアルコール化合物１０９部が得られた。

原料のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂及び得られた粗
アミノアルコール化合物中の有機性塩素及びイオン性塩
素の含量をエポキシ技術協会法の分析法によシ分析した
ところ、原料エポキシ樹脂中の有機性塩素は約１２５０
　ｐｐｍ　（Ｃ１−換算、以下同様）であシイオン性塩
素は約１　ｐｐｍであった。

それに対し、粗アミノアルコール化合物中の有機性塩素
は約１ｓｏｐｐｍであり、イオン性塩素は約１ｌ１００
ｐｐであった。

この粗アミノアルコール化合物１０部と水酸化ナトリウ
ム０．０２部を含む水１００部とを混合し、８０℃で２
時間かきまぜたのち、３０分間、８０’Ｑで放置し二層
分離した。次いで上層のアルカリ水層を抜き出し、残液
に８０℃に加温した水１００部を加え、再度、８０℃で
２時間かきまぜたのち、３０分間８０℃で放置し、二層
分離し、下層のアミノアルコ−・ル化合物を抜き出した
。このものを１００℃で１０時間、減圧下で乾燥し、精
製アミノアルコール化合物９．７部を得た。精製アミノ
アルコール化合物中の有機性塩素は約１５０ｐｐｍであ
シイオン性塩素は約２　ｐｐｍであった。

ＡＥＲ−ＢＯＮ−２７３、エポキシ当量２１７　ｇ　／
ｅｑ　）　１ｏ。

部をＴＨＦ　２００部（二溶解したものを、アンモニア
１５０部を溶解したメタノール３０００部の溶液中にか
きまぜながら徐々に加えた。この溶液を、３０℃で５０
時間反応させたのち、過剰のアンモニア及び溶媒を蒸留
によシ除去したところ、黄色の固体の粗アミノアルコー
ル化合物が、１０８部得られた。この粗アミノアルコー
ル化合物の塩素イオン含有量は８５０　ｐｐｍであった
。この粗アミノアルコール化合物１０部をトルエン５０
部に溶解したのち、１００部の１／１００　　規定水酸
化す）　ＩＪウムとかきまぜながら８０℃で１時間混合
した。次いで下層のアルカリ水層を抜き出し、残液にさ
らに水１００部を加えてかきまぜながら８０℃で１時間
混合したのち、トルエン層のみを注意深く抜き出し、蒸
留によシトルエンなどの低沸物を完全に除去し、精製ア
ミノアルコール化合物９．８部を得た。このもの塩素イ
オン含量は５　ｐｐｍであった。

ＡＥＲ−５３０、エポキシ価０，５４０θｑ／１００　
／ｌ　）　１０部をアンモニア９部を溶解したメタノー
ル７０部とアセトン３０部の混合液中に、かきまぜなが
ら徐々に加えた。この溶液を５０℃まで昇温し、５０℃
で１０時間反応させた。次いで、０．０５部の水酸化ナ
トリウムを加えてかきまぜたのち、アンモニア、溶媒の
アセトン及びメタノールを蒸留除去した。このものに水
１５０部を加えて、９５℃で３時間、かきまぜ混合した
のち、水層を抜き出し、残液に再度、水１５０部を加え
て同様な操作なくシ返した。次に得られたものを、１０
０℃で１０時間、減圧下で乾燥し、精製アミノアルコー
ル化合物１０．３部を得た。この精製アミノアルコール
化合物中の有機性塩素は約１２０ｐｐｍであシ、イオン
性塩素は約２　ｐｐｍであった。

−３３１、エポキシ当量１９０，９／ｅｑ　）　１０部
をアンモニア３部を溶解したメタノール７０部の溶液中
に、かきまぜながら、徐々に加えたのち、この溶液を５
０℃まで昇温し、５０℃で１０時間反応させた。

その後、実施例−３と同様の処理をすることによシ、精
製アミノアルコール化合物１０．２部を得た。

実施例、１〜４、比較例１〜４ 次に示すような組成の半導体封止用樹脂組成物（実施例
１〜４、比較例１〜３）を調製した。

なお、硬化剤中の活性水素はエポキシ基に対し、いずれ
も０．９５〜１．０５当量の範囲である。

９９ｍ シリカ粉末（平均粒径１０μ）３５０ カツプリング剤　　　　　　　　　　　　　　　　２カ
ーボンブラツク　　　　　　　　　　　　　　　　１カ
ルナバワツクス　　　　　　　　　　　　　　　１硬化
剤　　　　　　　５１〜１００ 使用した硬化剤の稚類、性状、量を第１表に示すＯ なお、比較例４は市販品の組成物である。

成形性評価 実施例１〜３及び比較例１．４の組成物を使用し、金型
温度１６０℃及び１８０℃で、トランスファー成形機に
よシ、直径５ｃＩＲ１厚さ６Ｈの円板の成形を行った。

成形物は室温まで冷却し、２０℃においてロックウェル
硬度を測定した。その結果を第２表に示す。

硬化物の諸物性 実施例１〜４、比較例１〜４の組成物を使用し、トラン
スファー成形機によシ金型温度１８０℃、成形時間９０
秒で成形したのち、１８０℃で６時間後硬化物の各物性
を測定した。その結果を第３表に示す。

第　　　３　　　表 工Ｃを用いた信頼性評価 バイポーラリニア型ＩＣを１６ビンＤＩＰ型のフレーム
にセットし、実施例１及び３と比較例１の組成物を用い
て、１７０℃で６０秒及び１５０秒の成形条件でトラン
スファー成形機によシ被覆モールドを行った。

このようにして被覆モールドした工Ｃをそれぞれ５０個
用いて、ハンダ浴浸漬試験（２７０℃×１０　ｓｅｃ　
）後、さらにプレッシャクツカー試験（１２０℃Ｘ　２
　ａｔｍ　Ｘ　１００％ＲＨ）を行ツタ。ソノ結果を第
４表に示す。

なお数値は累積不良数／評価数である。

評価例の結果を要約すると、第２表から明らかなように
、本発明組成物は１８０℃で１０秒という極めて短い成
形時間で成形可能である。

また、第６表から分るように、塩素イオン含有量の高い
ものは吸水率が高く好ましくない。また本発明組成物か
ら得られた硬化物の他の物性は、市販品や一般的組成物
（比較例１）からのものに比べてほぼ同等である。

さらに、第４表から、本発明組成物は耐熱信頼性及び耐
湿信頼が良好であることが分る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　（Ａ）１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有
   するエポキシ化合物、（Ｂ）１分子中に少なくとも２個
   の３−アミノ−２−ヒドロキシ−プロポキシ基を有する
   アミノアルコール類及び（Ｃ）シリカ粉末を含有して成
   る半導体封止用樹脂組成物において、該アミノアルコー
   ル類として、塩素イオン含有量が５０ｐｐｍ以下のもの
   を用いることを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。 ２　エポキシ化合物の含有量が１０〜４０重量％、アミ
   ノアルコール類の含有量が５〜３０重量％及びシリカ粉
   末の含有量が４０〜９０重量％の範囲にある特許請求の
   範囲第１項記載の樹脂組成物。 ３　アミノアルコール類が、全アミノ基に対して６０〜
   ９０％の割合で第一級アミノ基を含有するものである特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の樹脂組成物。