JP2000128962A - 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】配線板への実装の際、特定の前処理をすること
なく、はんだ付けを行うことができ、耐リフロー性、高
Ｔｇなどの信頼性に優れた封止用エポキシ樹脂成形材料
を提供する。 【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）主鎖骨格に構
成単位として次の構造（Ｉ）及び／又は構造（II）を有
するフェノール樹脂、（Ｃ）無機充填剤、を必須成分と
する封止用エポキシ樹脂成形材料。 【化１】 （ここで、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、水素と、炭素数が１〜９のアル
キル基とからそれぞれ独立して選ばれる。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた耐リフロー
クラック性、高Ｔｇを有する封止用エポキシ樹脂成形材
料及びその成形材料で封止された素子を備える電子部品
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トランジスタ、ＩＣなどの電
子部品封止の分野ではエポキシ樹脂成形材料が広く用い
られている。この理由としては、エポキシ樹脂が電気特
性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着
性などの諸特性にバランスがとれているためである。近
年、電子部品のプリント配線板への高密度実装化が進ん
でいる。これに伴い、電子部品装置は従来のピン挿入型
のパッケージから、表面実装型のパッケージが主流にな
っている。表面実装型のＩＣ、ＬＳＩなどは、実装密度
を高くし実装高さを低くするために、薄型、小型のパッ
ケージになっており、素子のパッケージに対する占有体
積が大きくなり、パッケージの肉厚は非常に薄くなって
きた。さらに、これらのパッケージは従来のピン挿入型
のものと実装方法が異なっている。即ち、従来のピン挿
入型パッケージはピンを配線板に挿入した後、配線板裏
面からはんだ付けを行うため、パッケージが直接高温に
さらされることがなかった。しかし、表面実装型ＩＣは
配線板表面に仮止めを行い、はんだバスやリフロー装置
などで処理されるため、直接はんだ付け温度にさらされ
る。この結果、ＩＣパッケージが吸湿した場合、はんだ
付け時に吸湿水分が急激に膨張しパッケージをクラック
させてしまい、この現象（リフロークラック）が表面実
装型ＩＣに係わる大きな問題となっている。

【０００３】耐リフロークラック性に関しては封止用エ
ポキシ樹脂成形材料の検討はこれまでにも盛んに行われ
ており、低吸湿化と素子及びリードフレームとの高接着
化を図ることで向上することができる。封止用エポキシ
樹脂成形材料の低吸湿化についてはベース樹脂自体の低
吸湿化と、充填剤の高充填化が有効である。特に、充填
剤の増量は吸水率の低減と伴に水分の拡散係数を小さく
できるため、パッケージ内部の水分濃度の上昇を遅らせ
る効果がありクラックレベルが向上する。しかし、充填
剤の増量は封止用エポキシ樹脂成形材料の流動性低下を
伴うため、低溶融粘度のベース樹脂が重要となる。この
観点からビフェニル型ジエポキシ樹脂がここ数年封止材
用途に使用されている。このビフェニル型樹脂は結晶性
であるため室温では固体であるが、封止材の成形温度で
ある１５０℃以上で非常に低粘度になるため充填剤の高
充填化が可能となる。さらに、本ビフェニル型エポキシ
樹脂は低吸湿性と高接着性にも優れているため耐リフロ
ークラック性に優れる封止用エポキシ樹脂成形材料のベ
ース樹脂として好適に用いられている。さらに、低吸湿
化と高接着化の観点から各種硬化剤の検討も種々行われ
ており、キシリレン骨格、テルペン骨格、ジシクロペン
タジエン骨格などの疎水性の高い骨格構造を持ち、比較
的水酸基当量の大きなフェノール樹脂が適用されてい
る。これらの硬化剤と前述のビフェニル型エポキシ樹脂
を組み合わせることで良好な耐リフロークラック性が得
られるため、特に薄形の表面実装型ＩＣパッケージ用と
して広く実用化されている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】上記ビフェニル型エポキシ樹脂と特定のフ
ェノール樹脂硬化剤を組み合わせた封止用エポキシ樹脂
成形材料は耐リフロークラック性に優れる反面、多官能
エポキシ樹脂とフェノールノボラック硬化剤の組合せか
らなる従来系と比較し、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低く
なる欠点がある。Ｔｇの低下は一般に耐熱性の低下を引
き起こすため、この改善が必要である。モールドＬＳＩ
の高温保存試験においては、Ｔｇの低い封止用エポキシ
樹脂成形材料を用いた場合、不良発生が早くなることが
知られている。前述の耐リフロークラック性に優れる封
止用エポキシ樹脂成形材料も厳しい高温保存試験では十
分な特性が得られず、この項目が欠点となっている。

【０００５】本発明はかかる状況に鑑みなされたもの
で、耐リフロークラック性に優れ、なお且つ耐熱性の良
好な封止用エポキシ樹脂成形材料を提供しようとするも
のである。

【課題を解決するための手段】

【０００６】発明者らは上記の課題を解決するために鋭
意検討を重ねた結果、封止用エポキシ樹脂成形材料に硬
化剤として特定のフェノール樹脂を配合することにより
上記の目的を達成しうることを見いだし、本発明を完成
するに至った。

【０００７】すなわち、本発明は、 （１）（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）主鎖骨格に構成単位
として次の構造（Ｉ）及び／又は構造（II）を有するフ
ェノール樹脂、（Ｃ）無機充填剤、を必須成分とする封
止用エポキシ樹脂成形材料、

【化７】 （ここで、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、水素と、炭素数が１〜９のアル
キル基とからそれぞれ独立して選ばれる。） （２）式（Ｉ）及び式（II）中のＲ¹〜Ｒ⁶が全て水素で
ある、上記（１）記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。 （３）（Ｂ）成分のフェノール樹脂が次式（III）及び
／又は次式（IV）で示されるフェノール樹脂を含むこと
を特徴とする上記（１）記載の封止用エポキシ樹脂成形
材料、

【化８】 （ここで、ｍ、ｎは正の数を示し、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、水素
と、炭素数が１〜９のアルキル基とからそれぞれ独立し
て選ばれる。Ａｒは次の（i）及び（ii）で表される２
価の有機基のうちの少なくともいずれかを示す。なお、
Ｒ⁷〜Ｒ¹²は、水素と、炭素数が１〜９のアルキル基と
からそれぞれ独立して選ばれる。）

【化９】

【化１０】 （ここで、ｍ、ｎは正の数を示し、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、水素
と、炭素数が１〜９のアルキル基とからそれぞれ独立し
て選ばれる。Ａｒは次の（i）及び（iii）で表される２
価の有機基のうちの少なくともいずれかを示す。なお、
Ｒ⁷〜Ｒ¹²は、水素と、炭素数が１〜９のアルキル基と
からそれぞれ独立して選ばれる。）

【化１１】 （４）式（III）及び式（IV）中のＲ¹〜Ｒ⁶が全て水素
で、かつ、式（ii）及び式（iii）中のＲ¹⁰〜Ｒ¹²が全
て水素である、上記（３）項記載の封止用エポキシ樹脂
成形材料。 （５）式（III）及び式（IV）中のｍ、ｎの合計が数平
均１０以下である、上記（３）又は上記（４）記載の封
止用エポキシ樹脂成形材料、 （６）（Ａ）成分が２官能エポキシ樹脂である上記
（１）〜（５）記載のいずれかの封止用エポキシ樹脂成
形材料、 （７）（Ａ）成分の１５０℃におけるＩＣＩ粘度が１ｐ
以下であることを特徴とする上記（１）〜（６）記載の
いずれかの封止用エポキシ樹脂成形材料、 （８）（Ａ）成分が次式（V）、次式（VI）、次式（VI
I）及び次式（VIII）で示されるエポキシ樹脂の少なく
ともいずれかを含むことを特徴とする上記（１）〜
（７）記載のいずれかの封止用エポキシ樹脂成形材料、

【化１２】 （ここで、式（Ｖ）〜式（VIII）中の各4個のＲは全て
同一でも異なっていてもよく、水素又は炭素数１〜４の
アルキル基を示す。） （９）上記（１）〜（８）記載のいずれかの封止用エポ
キシ樹脂成形材料により素子を封止して得られる電子部
品装置、である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のエポキシ樹脂（Ａ）は、
特に限定されるものではなく、封止用エポキシ樹脂成形
材料で一般に使用されているエポキシ樹脂を使用するこ
とができる。それを例示すればフェノールノボラック型
エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ
樹脂をはじめとするフェノール、クレゾール、キシレノ
ール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビ
スフェノールＦ等のフェノール類及び／又はα−ナフト
ール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナ
フトール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プ
ロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアル
デヒド等のアルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮
合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したも
の、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＢ、ビスフェノ
ールＦ、ビスフェノールＳ、アルキル置換または非置換
のビフェノール等のジグリシジルエーテル、フェノール
・アラルキル樹脂をエポキシ化したもの、フェノール類
とジシクロペンタジエンやテルペン類との付加物または
重付加物をエポキシ化したもの、フタル酸、ダイマー酸
などの多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得ら
れるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフ
ェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピク
ロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型
エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化
して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環族エポ
キシ樹脂などが挙げられ、これらを適宜何種類でも併用
することができる。中でも２官能のエポキシ樹脂が好ま
しい。

【０００９】また、これら（Ａ）成分のエポキシ樹脂
は、流動性の観点からは、１５０℃でのＩＣＩ粘度が１
ｐ以下であることが好ましい。中でも、下記一般式
（V）、（VI）（VII）及び（VIII）で示されるエポキシ
樹脂が流動性並びに耐リフロー性の点で好ましく、耐リ
フロー性の観点からは４，４’−ビス（２，３−エポキ
シプロボキシ）−３，３’，５，５’−テトラメチルビ
フェニルが、成形性や耐熱性の観点からは４，４’−ビ
ス（２，３−エポキシプロボキシ）ビフェニルがより好
ましい。これら式（V）、式（VI）、（VII）及び（VII
I）のエポキシ樹脂は、それぞれ単独で用いても２種以
上併用してもよいが、性能を発揮するためには、エポキ
シ樹脂全量に対して、合わせて６０％以上使用すること
が好ましい。

【化１３】 ここで、式（Ｖ）〜式（VIII）中の各4個のＲは全て同
一でも異なっていてもよく、水素又はメチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基等の炭
素数１〜４のアルキル基を示す。中でも水素、メチル
基、ｔ−ブチル基が好ましい。

【００１０】本発明における（Ｂ）成分のフェノール樹
脂は、主鎖骨格に構成単位として次の構造（Ｉ）及び／
又は構造（II）を有するもので、

【化１４】 （ここで、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、水素と、炭素数が１〜９のアル
キル基とからそれぞれ独立して選ばれ、全てが水素が好
ましい。） 中でも、次式（III）又は次式（IV）で示されるものが
好ましい。

【化１５】 ここで、ｍ、ｎは正の数を示し、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、水素と、
炭素数が１〜９のアルキル基とからそれぞれ独立して選
ばれる基であり、中でも水素が好ましい。上述の要求特
性をバランス良く実現するためには、ｍ及びｎの合計が
数平均１０以下とすることが好ましい。また、Ａｒは、
次の（i）、（ii）及び（iii）で表される２価の有機基
のうちの少なくともいずれかを示す。なお、Ｒ⁷〜Ｒ¹²
は、水素と、炭素数が１〜９のアルキル基とからそれぞ
れ独立して選ばれる基であり、中でも水素、メチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基
が好ましく、Ｒ¹⁰〜Ｒ¹²が全て水素がより好ましい。

【化１６】

【００１１】（１）下記成分（ａ）及び／又は成分
（ｂ）と、下記成分（ｃ）と、下記成分（ｄ）及び／又
は成分（ｅ）とが、ランダムに、規則的に、又はブロッ
ク状に結合した部分。 （２）成分（ａ）及び／又は成分（ｂ）と、成分（ｃ）
とが、ランダムに、規則的に、又はブロック状に結合し
た部分。 （３）成分（ａ）及び／又は成分（ｂ）と、成分（ｄ）
及び／又は成分（ｅ）とが、ランダムに、規則的に、又
はブロック状に結合した部分。

【化１７】 ここで、Ｒ¹〜Ｒ¹²は、水素と、炭素数が１〜９のアル
キル基とからそれぞれ独立して選ばれる基であり、中で
もＲ¹〜Ｒ⁶及びＲ¹⁰〜Ｒ¹²が全て水素が好ましい。な
お、本発明のフェノール樹脂（Ｂ）は、上述した樹脂２
種以上の混合物であってもよい。

【００１２】これら本発明のフェノール樹脂（Ｂ）の中
でも、成分（ａ）及び／又は成分（ｂ）と、成分（ｃ）
と、成分（ｄ）及び／又は成分（ｅ）とが、ランダムに
結合した共重合体を主成分とする樹脂が特に好ましい。
上記フェノール樹脂（Ｂ）中に含まれる上記成分（ａ）
及び成分（ｂ）の合計は、樹脂（Ｂ）全体の２〜５０モ
ル％が好ましく、より好ましくは５〜４０モル％であ
る。また、上記フェノール樹脂（Ｂ）中に含まれる上記
成分（ｄ）及び成分（ｅ）の合計は、樹脂（Ｂ）全体の
１０〜８０モル％が好ましく、より好ましくは２０〜６
０モル％である。なお、フェノール樹脂（Ｂ）は、成分
（ｃ）と成分（ｄ）及び／又は成分（ｅ）とがランダム
に結合したオリゴマー、あるいは、それぞれ成分
（ａ）、成分（ｂ）、成分（ｃ）、成分（ｄ）又は成分
（ｅ）単独で構成されるオリゴマーを含んだ状態で使用
することもできる。

【００１３】本発明のフェノール樹脂（Ｂ）を得る方法
は特に限定はされないが、たとえば、次のようなナフト
ールの自己酸化による分子内閉環反応を用いる方法が利
用できる。まず、ナフトール類２０〜９０モル％含むフ
ェノール類と、アルデヒド類とを、酸触媒を用い（又は
無触媒で）、一般的なノボラック樹脂と同様に（例え
ば、アルデヒド類としてホルマリンを用いている場合、
１００℃前後で還流）して、初期反応させる。これによ
り、モノマが重合する。この初期反応を１〜８時間程度
行った後、強酸及び／又は超強酸存在下で、系内の水を
抜きながら１２０〜１８０℃まで昇温する。このときの
雰囲気は酸化性雰囲気（たとえば空気気流中）とする。
２〜２４時間この状態を続けることにより、分子内閉環
反応が進行し、所望のフェノール樹脂（Ｂ）が生成す
る。その後、未反応モノマーを除去することにより、所
望のフェノール樹脂（Ｂ）を得ることができる。なお、
上述の方法では、初期反応と分子内閉環反応との２段階
反応によりフェノール樹脂（Ｂ）を得ているが、本発明
のフェノール樹脂（Ｂ）の合成方法は、これに限らな
い。

【００１４】フェノール樹脂（Ｂ）の合成に用いられる
ナフトール類としては、１-ナフトール、２-ナフトー
ル、１，５−ジヒドロキシナフタレン、１，６−ジヒド
ロキシナフタレン、１，７−ジヒドロキシナフタレン、
２，６−ジヒドロキシナフタレンなどが挙げられ、これ
らを２種以上併用しても良い。ナフトール以外のフェノ
ール類としては、フェノール、o-クレゾール、p-クレゾ
ール、m-クレゾール、ブチルフェノール、キシレノー
ル、ノニルフェノール、アリルフェノールなど通常のフ
ェノール樹脂合成に用いられるフェノール化合物が挙げ
られ、単独で使用しても、２種以上を併用しても良い。
アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセトアル
デヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒドなどフ
ェノール樹脂合成に用いられるアルデヒド類が挙げら
れ、単独で使用しても、２種以上を併用しても良い。な
お、アルデヒド類は、フェノール類１モルに対して０．
３〜１．０モル反応させることが好ましい。初期反応に
おいて触媒として使用される酸としては、シュウ酸など
の弱酸、塩酸などの強酸、超強酸が挙げられる。分子内
閉環反応で用いられる触媒としては、塩酸、硫酸、パラ
トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸等の強酸、及
び、トリフルオロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸
などの超強酸が挙げられる。これらの酸触媒は、単独で
用いてもよく、２種以上併用しても良い。酸触媒の使用
量は、用いるフェノール類１モルに対して０．０００１
〜０．１モルとすることが好ましい。より好ましくはフ
ェノール類１モルに対して０．００１〜０．０５モル用
いるのがよい。

【００１５】本発明においては（Ｂ）成分のフェノール
樹脂の他に、封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用
されているエポキシ樹脂の硬化剤を併用することができ
る。これらを例示すると、フェノール、クレゾール、レ
ゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノ
ールＦ等のフェノール類又は１−ナフトール、２−ナフ
トール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホ
ルムアルデヒド等のアルデヒド類とを酸性触媒下で縮合
又は共縮合させて得られる樹脂、フェノール・アラルキ
ル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等があり、単独又
は２種類以上併用してもよい。これらのフェノール樹脂
を併用する場合、（Ｂ）成分のフェノール樹脂の配合量
は、（Ｂ）成分と併用するフェノール樹脂全てを合わせ
たフェノール樹脂全体に対して、３０重量％以上である
ことが好ましく、さらに好ましくは５０重量％以上であ
る。

【００１６】本発明において（Ａ）成分のエポキシ樹脂
の総量と（Ｂ）成分を含むフェノール樹脂の総量との配
合比率は、特に限定はされないが、耐熱性、硬化性の観
点から、全エポキシ樹脂の当量に対する全フェノール樹
脂の当量の比率（フェノール基数／エポキシ基数）が
０．６〜１．５の範囲に設定されることが好ましく、
０．８〜１．２の範囲がより好ましい。

【００１７】本発明の成形材料には、必要に応じて、エ
ポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール樹脂のフェノール
性水酸基の硬化反応を促進するため、硬化促進剤を使用
することができる。例えば、１，８−ジアザ−ビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザ−ビシ
クロ（４，３，０）ノネン、５、６−ヂブチルアミノ−
１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−
７等のシクロアミジン化合物及びこれらの化合物に無水
マレイン酸、ベンゾキノン、ジアゾフェニルメタン等の
π結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する
化合物、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミ
ン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミ
ノメチル）フェノール等の３級アミン類及びこれらの誘
導体、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾ
ール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール等のイミ
ダゾール類及びこれらの誘導体、トリブチルホスフィ
ン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフ
ィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等の
有機ホスフィン類及びこれらのホスフィン類に無水マレ
イン酸、ベンゾキノン、ジアゾフェニルメタン等のπ結
合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有するリン
化合物、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボ
レート、テトラフェニルホスホニウムエチルトリフェニ
ルボレート、テトラブチルホスホニウムテトラブチルボ
レート、２−エチル−４−メチルイミダゾールテトラフ
ェニルボレート、Ｎ−メチルモリホリンテトラフェニル
ボレート等のテトラフェニルボロン塩及びこれらの誘導
体などが挙げられる。中でも、有機ホスフィン類又はシ
クロアミジン化合物とベンゾキノンとの付加物が好まし
い。これらは、単独でも２種以上併用して用いても良
い。これらの硬化促進剤の配合量は、成形材料全体に対
して好ましくは０．００５〜３重量％、より好ましくは
０．０１〜０．５重量％である。

【００１８】本発明の（Ｃ）成分の無機充填剤は、吸湿
性、線膨張係数低減、熱伝導性向上及び強度向上のため
に成形材料に配合されるものであり、結晶シリカ、溶融
シリカ、ガラス、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウ
ム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アル
ミ、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フ
ォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チ
タニア等の粉体、またはこれらを球形化したビーズなど
が使用でき、１種類以上用いることができる。さらに、
難燃効果のある無機充填剤としては水酸化アルミニウ
ム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛などが挙げられ、こ
れらを単独で用いても併用してもよい。上記の無機充填
剤の中で、線膨張係数低減の観点からは溶融シリカが、
高熱伝導性の観点からはアルミナが好ましい。

【００１９】無機充填剤（Ｃ）の配合量は、成形材料全
体の６５〜８５体積％であることが好ましい。６５体積
％未満では吸湿性低減および強度向上の効果が十分に発
揮されないため耐リフロー性が低下しがちで、８５体積
％を超えた場合は成形時の流動性に支障をきたしやす
い。

【００２０】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料に
は、ＩＣの耐湿性を向上させる観点からは、陰イオン交
換体を添加することが好ましい。ここで問題とする耐湿
性とはＩＣの耐湿信頼性であり、特にバイアス型高温高
湿試験、ＨＡＳＴ（Highly Accelerated Humidity and
Stress Test）などの電圧印加下での耐湿性試験が対象
である。これらの耐湿性試験で発生する不良モードは殆
どがＩＣの素子上に形成されているアルミ配線の腐食に
よる断線であるが、本発明の（Ａ）成分のエポキシ樹
脂、（Ｂ）成分のビスフェノール樹脂、（Ｃ）成分の無
機充填剤の組合せからなる封止用エポキシ樹脂成形材料
を使用することで良好な信頼性を得ることができる。し
かし、更に優れた電圧印加型の耐湿性を得るためには陰
イオン交換体の添加が有効である。電圧印加型耐湿試験
の場合は陽極側のアルミ配線が特に腐食しやすく、この
原因としては以下の現象が考えられる。陽極側の配線ま
たはボンディングパッドは水分が存在する場合、水の電
気分解により発生する酸素により陽極酸化を受け、表面
に安定な酸化アルミの皮膜が形成されるためアルミ腐食
は進行しないはずである。しかし、微量でも塩素などの
ハロゲンイオンが存在すると酸化アルミ膜を可溶化する
ため、下地のアルミが溶解する孔食腐食となる。この陽
極側の孔食腐食は陰極側の粒界腐食と比較し進行が速い
ため、電圧印加型耐湿試験では陽極側のアルミ配線腐食
が先に進行し不良となる。そこで、陽極側の腐食を防止
するためには微量のハロゲンイオンを捕捉できる陰イオ
ン交換体の添加が有効になる。

【００２１】本発明において用いることのできる陰イオ
ン交換体としては、次式（IX）で示されるハイドロタル
サイト類や、

【化１８】 Ｍｇ_1-XＡｌ_X（ＯＨ）₂（ＣＯ₃）_X/2・ｍＨ₂Ｏ ……（IX） （０＜Ｘ≦０.５、ｍは正数） マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、
ビスマスから選ばれる元素の含水酸化物が好ましく、こ
れらを単独で用いても併用してもよい。

【００２２】ハイドロタルサイト類は、ハロゲンイオン
などの陰イオンを構造中のＣＯ₃と置換することで捕捉
し、結晶構造の中に組み込まれたハロゲンイオンは約３
５０℃以上で結晶構造が破壊するまで脱離しない性質を
持つ化合物である。この様な性質を持つハイドロタルサ
イト類を例示すれば、天然物として産出されるＭｇ₆Ａ
ｌ₂(ＯＨ)₁₆ＣＯ₃・４Ｈ₂Ｏや合成品としてＭｇ_4.3Ａｌ
₂(ＯＨ)_12.6ＣＯ₃・ｍＨ₂Ｏが挙げられる。また、本発
明の封止用エポキシ樹脂成形材料は（Ｂ）のフェノール
樹脂の影響で、純水を使用した硬化物の抽出液がｐＨ値
３〜５と酸性を示す。したがって、両性金属であるアル
ミに対しては腐食しやすい環境となるが、ハイドロタル
サイト類は酸を吸着する作用も持つことから抽出液を中
性に近づける作用もあり、この作用効果もハイドロタル
サイト類添加がアルミ腐食防止に対し有効に働く要因で
あると推察できる。

【００２３】マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジ
ルコニウム、ビスマス、アンチモンから選ばれる元素の
含水酸化物も、ハロゲンイオンを水酸イオンと置換する
ことで捕捉でき、さらにこれらのイオン交換体は酸性側
で優れたイオン交換能を示す。本発明の封止用エポキシ
樹脂成形材料については、前述のように抽出液が酸性側
となることから、これらの含水酸化物もアルミ腐食防止
に対し特に有効である。これらを例示すればＭｇＯｎＨ
₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃ｎＨ₂Ｏ、ＴｉＯ₂ｎＨ₂Ｏ、ＺｒＯ₂ｎＨ₂
Ｏ、Ｂｉ₂Ｏ₃ｎＨ₂Ｏ、Ｓｂ₂Ｏ₅ｎＨ₂Ｏなどの含水酸化
物が挙げられる。

【００２４】陰イオン交換体の配合量は、ハロゲンイオ
ンなどの陰イオンを捕捉できる十分量であれば特に限定
されるものではないが、成形材料全体に対して０．００
２〜３重量％が好ましく、より好ましくは０．００５〜
１重量％である。

【００２５】本発明の成形材料には、高級脂肪酸、高級
脂酸金属塩、エステル系ワックス、低分子量ポリエチレ
ン等の離型剤、染料、カーボンブラック等の着色剤、エ
ポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、ビニル
シラン、アルキルシラン、有機チタネート、アルミニウ
ムアルコレート等のカップリング剤などの表面処理剤、
ブロム化樹脂、酸化アンチモン、リン酸エステル、メラ
ミンをはじめとする含窒素化合物等の難燃剤、シリコー
ンオイルやシリコーンゴム粉末等の応力緩和剤などを必
要に応じて配合することができる。

【００２６】本発明における成形材料は、各種原材料を
均一に分散混合できるのであれば、いかなる手法を用い
ても調製できるが、一般的な手法として、所定の配合量
の原材料をミキサー等によって十分混合した後、ミキシ
ングロール、押出機等によって溶融混練した後、冷却、
粉砕する方法を挙げることができる。成形条件に合うよ
うな寸法及び重量でタブレット化すると使いやすい。

【００２７】本発明で得られる封止用エポキシ樹脂成形
材料により素子を封止して得られる電子部品装置として
は、リードフレーム上に半導体素子を固定し、素子の端
子部（ボンディングパッドなど）とリード部をワイヤボ
ンディングやバンプなどで接続した後、電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料を用いてトランスファ成形などに
より封止してなる、一般的な樹脂封止型ＩＣが挙げられ
る。これを例示すればＤＩＰ（Dual Inline Packag
e）、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）、ＱＦ
Ｐ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Pac
kage）、ＳＯＪ（Small Outline J-lead package）、Ｔ
ＳＯＰ（Thin Small Outline Package）、ＴＱＦＰ（Th
in Quad Flat Package）などが挙げられ、特に表面実装
法により配線板に実装される電子部品装置に適用した場
合、優れた信頼性を発揮できる。中でも薄型表面実装型
の樹脂封止型半導体装置で本発明の封止用成形材料は有
効である。

【００２８】また、上記に示したリード（外部接続端
子）を有する樹脂封止型パッケージの形態であれば、封
止される素子はトランジスタ、サイリスタ、ＩＣなどの
半導体素子ばかりでなく、抵抗体、抵抗アレイ、コンデ
ンサ、ポリスイッチなどのスイッチ類なども対象とな
り、これらの素子に対しても優れた信頼性を提供できる
とともに、各種素子や電子部品をセラミック基板に搭載
した後に全体を封止してなるハイブリットＩＣについて
も優れた信頼性を得ることができる。さらには、裏面に
配線板接続用の端子を形成した有機基板の表面に素子を
搭載し、バンプまたはワイヤボンディングにより素子と
有機基板に形成された配線を接続した後、電子部品封止
用エポキシ樹脂成形材料を用いて素子を封止してなる、
ＢＧＡ（BallGrid Array）やＣＳＰ（Chip Size Packag
e）などの電子部品装置についても優れた信頼性を得る
ことができる。

【００２９】本発明で得られる成形材料を用いて、電子
部品装置を封止する方法としては、低圧トランスファー
成形法が最も一般的であるが、インジェクション成形
法、圧縮成形法等を用いてもよい。

【００３０】

【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明の範囲
はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００３１】まず、本発明の（Ｂ）成分のフェノール樹
脂の合成例について説明する。なお、以下の合成例にお
いて用いた試験法は、以下の通りである。 （１）数平均分子量（Ｍｎ）及び多分散度（Ｍｗ／Ｍ
ｎ） 日立製作所製高速液体クロマトグラフィＬ６０００及び
島津製作所製データ解析装置Ｃ−Ｒ４Ａを用いた。分析
用ＧＰＣカラムは、東ソー株式会社製Ｇ２０００ＨＸＬ
＋Ｇ３０００ＨＸＬを使用した。試料濃度は０．２％
（重量／体積）とし、移動相にはテトラハイドロフラン
を用い、流速を１．０ｍｌ／ｍｉｎとして測定を行っ
た。数平均分子量は、ポリスチレン標準サンプルを用い
て検量線を作成し、それを用いて数平均分子量等を計算
した。以下の合成例において示した数平均分子量は、す
べてポリスチレン換算値である。 （２）ＦＤ−ＭＳ分析（電解脱離質量分析） 日立製作所製ＦＤ−ＭＳユニット付きＭ−２０００型二
重収束質量分析装置を用いて行った。樹脂をアセトンに
溶かしてカーボンエミッタに塗布し次の条件で測定し
た。 エミッタ加熱電流：０→２５ｍＡ、５ｍＡ／分 イオン源温度：５０℃ 質量分解能：１０００Ｍ／ΔＭ 加速電圧：４ｋＶ カソード電圧：−２．６ｋＶ スキャンスピード：０〜１８７５ａｍｕ／８秒 （３）ＮＭＲ（核磁気共鳴スペクトル）解析 ＢＲＵＫＥＲ社製ＦＴ（フーリエ変換）−ＮＭＲ装置Ａ
Ｃ−２５０を用い、重水素化クロロホルム又は重水素化
メタノールを測定溶媒とした。

【００３２】フェノール樹脂１の合成 撹拌機、冷却器及び温度計を備えた２リットルのフラス
コに1-ナフトール４０５ｇ、フェノール２９８ｇ、３７
ｗｔ％ホルマリン２２８ｇを入れ、オイルバス中で１０
０℃に昇温し、１時間還流させた。次に、２規定の塩酸
を２ｍｌ加え、系内の水が還流する温度で４時間反応さ
せた後、１６５℃まで昇温し、１２時間反応させた。そ
の後、減圧下にて２００℃で４時間加熱反応して反応溶
液を濃縮し、数平均分子量４１０、未反応ナフトール６
ｗｔ％、多分散度１．５８、軟化点９０℃、水酸基当量
１７４のフェノール樹脂１を得た。ナフトール含有率は
６３モル％であった。得られたフェノール樹脂１のＦＤ
−ＭＳスペクトルでは、図１に示すように、下記の理論
分子量が３８８．４６である構造（Ｘ）、理論分子量が
４３８．５２である構造（XI）に帰属するフラグメント
ピークが観測された。

【００３３】

【化１９】

【００３４】得られたフェノール樹脂１を、アセトン／
ｎ−ヘキサン混合溶媒を用い、次に示す逐次分別溶解法
の手法で分離し、３核体以下の成分を集めた。まず、撹
拌機、滴下ロートを備えた２Ｌフラスコ中で、得られた
樹脂３０ｇをアセトン５０ｍｌに溶解した。そこへアセ
トン５０ｍｌとｎ−ヘキサン４００ｍｌの混合溶媒を滴
下した後、静置することにより、２相（濃厚相、希薄
相）に分離した。なお、低分子量成分は希薄相中に溶解
する。分離前の混合物と、分離した低分子量成分とのＧ
ＰＣチャートをそれぞれ、図２、図３に示す。分離され
た希薄相をエバポレータにて濃縮し、薄層クロマトグラ
フィー（アルドリッチ製ＰＣＬ ｐｌａｔｅｓ ｓｉｌ
ｉｃａ ｇｅｌ ６０Ｆ２５４（２０×２０ｃｍ、２ｍ
ｍ厚））により、移動相にトルエン／ヘキサン＝４／１
（体積比）を用い、Ｒｆ＝０．８〜０．９のスポットを
掻き取って、アセトンで抽出することで分離した。分離
後のＧＰＣ、ＦＤ−ＭＳ、ＮＭＲの測定結果を、それぞ
れ、図４、図５、図６に示す。図５及び図６から、理論
分子量が２８２である次の化合物（ａ）に帰属するフラ
グメントピークが観察され、この化合物（ａ）が同定さ
れたことにより、フェノール樹脂１の骨格中に次の分子
構造（XII）が含まれることが確認された。

【００３５】

【化２０】

【００３６】フェノール樹脂２の合成 撹拌機、冷却器及び温度計を備えた２リットルのフラス
コに２-ナフトール５００ｇ、o-クレゾール２１６ｇ、
３７ｗｔ％ホルマリン２２８ｇ及びシュウ酸２ｇを入
れ、オイルバス中で１００℃に昇温し、系内の水が還流
する温度で４時間反応させた後、１５０℃まで昇温し、
５規定の塩酸３ｍｌを添加して、１２時間反応を続け
た。その後、減圧下、２００℃で４時間加熱して反応溶
液を濃縮し、数平均分子量４４５、未反応ナフトール
６．４ｗｔ％、多分散度１．９１、水酸基当量２０９の
フェノール樹脂２を得た。得られたフェノール樹脂２の
ＧＰＣチャートとＦＤ−ＭＳスペクトルとをそれぞれ図
7、図8に示す。これらのチャートから、下記の理論分子
量が２８２である構造（XIII）、理論分子量が３８８で
ある構造（XIV）、理論分子量が４９４である構造（X
V）、理論分子量が５４４である構造（XVI）とに帰属す
るフラグメントピークが観測された。

【００３７】

【化２１】

【００３８】実施例１〜７、比較例１〜１０ エポキシ樹脂としては、エポキシ当量２００、軟化点６
７℃のｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポ
キシ樹脂１）、ポキシ当量１９６、融点１０６℃のビフ
ェニル骨格型メチル置換エポキシ樹脂（エポキシ樹脂
２：油化シェルエポキシ株式会社製 ＹＸ−４０００
Ｈ）、エポキシ当量１９２、融点７９℃のビスフェノー
ル型エポキシ樹脂（エポキシ樹脂３：新日鉄化学社製
ＥＳＬＶ−８０ＸＹ）、エポキシ当量２０８、融点１２
０℃のスチルベン型エポキシ樹脂（エポキシ樹脂４：住
友化学社製 ＥＳＬＶ−２１０）、エポキシ当量２３
９、融点１１９℃のチオ型エポキシ樹脂（エポキシ樹脂
５：新日鉄化学社製 ＥＳＬＶ−１２０ＴＥ）、エポキ
シ当量３９３、軟化点８０℃、臭素含有量４８重量％の
臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（臭素化エポキ
シ：住友化学社製 ＥＳＢ−４００Ｔ）を用い、（Ｂ）
成分のフェノール樹脂の樹脂としては、上記合成例で得
られたフェノール樹脂１とフェノール樹脂２を用い、比
較例のフェノール樹脂としては、水酸基当量１０６、軟
化点８１℃のフェノールノボラック樹脂（比較フェノー
ル樹脂１）と水酸基当量１７６、軟化点７０℃のフェノ
ール・アラルキル樹脂（比較フェノール樹脂２：三井化
学社製 ミレックスXL−２２５）を用い、硬化促進剤と
してはトリフェニルホスフィンとｐ−ベンゾキノンとの
付加物を用い、無機充填剤としては溶融シリカを用い、
その他の添加成分としてはカップリング剤としてγ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、カルナバワッ
クス、三酸化アンチモン、カーボンブラックを用いて、
表１、表２に示す重量比率で配合し、８インチ径の加熱
ロールを使用して、混練温度８０〜９０℃、混練時間１
０分の条件で、実施例１〜７及び比較例１〜１０のエポ
キシ樹脂成形材料を作製した。

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【００４１】作製した実施例、比較例の成形材料を次の
各試験により評価した。試験片の成形は、トランスファ
ー成形機を用い、金型温度１８０℃、成形圧力７Ｍｐ
ａ、硬化時間９０秒の条件で行った。評価結果を表３、
表４に示す。 （１）スパイラルフロー（流動性の指標） ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用金
型を用いて成形し、流動距離（ｃｍ）を求めた。 （２）熱時硬度 金型開き直後の成形品硬度をショア−Ｄ型硬度計を用い
て測定した。 （３）ガラス転移温度 理学電気株式会社製の熱機械分
析装置（ＴＭＡ−８１４１ＢＳ、ＴＡＳ−１００）によ
り、１９ｍｍ×４ｍｍ×４ｍｍの形状の試験片を用い
て、昇温速度５℃／ｍｉｎの条件で測定を行った。線膨
張曲線の屈曲点からガラス転移温度（Ｔｇ、単位：℃）
を求めた。 （４）吸湿率 ＪＩＳ−Ｋ−６９１１に準拠した、直径５０ｍｍ、厚さ
３ｍｍの円板を成形し、８５℃、８５％ＲＨ、５００時
間の条件で加湿処理をして、重量変化率を測定して、吸
水率を求めた。 （５）耐リフロークラック性 ８０ピンの４２アロイリードフレームに、シリコンサブ
ストレート上にアルミ配線を施してなる８×１０×０．
４（ｍｍ）のテスト素子を接続し、リード部と素子上の
ボンディングパッドを２５μmの金線でボンディングし
た後、トランスファ成形により１８０℃、６．９Ｍｐ
ａ、９０秒の条件でエポキシ樹脂成形材料を成形して外
形寸法１４×２０×２（ｍｍ）の評価用ＱＦＰを作製
し、８５℃、８５％ＲＨにて所定時間加湿した後、２１
５℃のＶＰＳ（Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｓｏｌｄｅｒ
ｉｎｇ）にて９０秒リフロー処理を行い、パッケージク
ラックの有無を実体顕微鏡で観察し、クラックパッケー
ジ数／試験パッケージ数で評価した。

【００４２】

【表３】

【表４】

【００４３】表3の実施例１〜７に示すように、本発明
の封止用エポキシ樹脂成形材料は、同じエポキシ樹脂を
ベース樹脂として用いている表４の比較例と比べ、高Ｔ
ｇを保持し、かつ優れた耐リフロークラック性を得るこ
とができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によって得られた封止用エポキシ
樹脂成形材料は、実施例で示した通り高Ｔｇを達成で
き、これを用いて作成した半導体装置は耐リフロークラ
ック性に優れるため、その工業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】合成例１で得られたフェノール樹脂１のＦＤ−
ＭＳスペクトルである。

【図２】合成例１で得られたフェノール樹脂１のＧＰＣ
クロマトグラフである。

【図３】合成例１で得られたフェノール樹脂１の低分子
量成分のＧＰＣクロマトグラフである。

【図４】薄層クロマトグラフィーにより分離した、合成
例１で得られたフェノール樹脂１の低分子量成分のＧＰ
Ｃクロマトグラフである。

【図５】薄層クロマトグラフィーにより分離した、合成
例１で得られたフェノール樹脂１の低分子量成分のＦＤ
−ＭＳスペクトルである。

【図６】薄層クロマトグラフィーにより分離した、合成
例１で得られたフェノール樹脂１の低分子量成分の¹Ｈ
−ＮＭＲスペクトルである。

【図７】合成例２で得られたフェノール樹脂２のＧＰＣ
クロマトグラフである。

【図８】合成例２で得られたフェノール樹脂２のＦＤ−
ＭＳスペクトルである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤城 清一 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社筑波開発研究所内 Ｆターム(参考） 4J002 CC03X CD05W CD11W CE00X DE146 DE236 DJ006 DJ016 DK006 DL006 FD016 FD150 GQ05 4J036 AD07 AD08 AD10 AD20 FA01 FA03 FA05 FB06 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB12 EB18 EC02 EC03 EC05

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、 （Ｂ）主鎖骨格に構成単位として次の構造（Ｉ）及び／
   又は構造（II）を有するフェノール樹脂、 【化１】 （ここで、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、水素と、炭素数が１〜９のアル
   キル基とからそれぞれ独立して選ばれる。） （Ｃ）無機充填剤、を必須成分とする封止用エポキシ樹
   脂成形材料。
2. 【請求項２】式（Ｉ）及び式（II）中のＲ¹〜Ｒ⁶が全て
   水素である、請求項１項記載の封止用エポキシ樹脂成形
   材料。
3. 【請求項３】（Ｂ）成分のフェノール樹脂が次式（II
   I）及び／又は次式（IV）で示されるフェノール樹脂を
   含むことを特徴とする請求項１記載の封止用エポキシ樹
   脂成形材料。 【化２】 （ここで、ｍ、ｎは正の数を示し、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、水素
   と、炭素数が１〜９のアルキル基とからそれぞれ独立し
   て選ばれる。Ａｒは次の（i）及び（ii）で表される２
   価の有機基のうちの少なくともいずれかを示す。なお、
   Ｒ⁷〜Ｒ¹²は、水素と、炭素数が１〜９のアルキル基と
   からそれぞれ独立して選ばれる。） 【化３】 【化４】 （ここで、ｍ、ｎは正の数を示し、Ｒ¹〜Ｒ⁶は、水素
   と、炭素数が１〜９のアルキル基とからそれぞれ独立し
   て選ばれる。Ａｒは次の（i）及び（iii）で表される２
   価の有機基のうちの少なくともいずれかを示す。なお、
   Ｒ⁷〜Ｒ¹²は、水素と、炭素数が１〜９のアルキル基と
   からそれぞれ独立して選ばれる。） 【化５】
4. 【請求項４】式（III）及び式（IV）中のＲ¹〜Ｒ⁶が全
   て水素で、かつ、式（ii）及び式（iii）中のＲ¹⁰〜Ｒ
   ¹²が全て水素である、請求項３項記載の封止用エポキシ
   樹脂成形材料。
5. 【請求項５】式（III）及び式（IV）中のｍ、ｎの合計
   が数平均１０以下である、請求項３又は請求項４記載の
   封止用エポキシ樹脂成形材料。
6. 【請求項６】（Ａ）成分が２官能エポキシ樹脂である請
   求項１〜５各項記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
7. 【請求項７】（Ａ）成分の１５０℃におけるＩＣＩ粘度
   が１ｐ以下であることを特徴とする請求項１〜６各項記
   載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
8. 【請求項８】（Ａ）成分が次式（V）、次式（VI）、次
   式（VII）及び次式（VIII）で示されるエポキシ樹脂の
   少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜
   ７各項記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。 【化６】 （ここで、式（Ｖ）〜式（VIII）中の各4個のＲは全て
   同一でも異なっていてもよく、水素又は炭素数１〜４の
   アルキル基を示す。）
9. 【請求項９】請求項１〜８各項記載のいずれかの封止用
   エポキシ樹脂成形材料により封止された素子を備える電
   子部品装置。