JP2001031741A - 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】酸化の進んだ銅フレームに対しても、優れたは
んだ耐熱性を示し成形性に優れる封止用エポキシ樹脂成
形材料、及びそれにより封止した素子を備える電子部品
装置を提供する。 【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、
（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填剤、を必須成分と
し、（Ａ）成分中にスチルベン型エポキシ樹脂及びノボ
ラック型エポキシ樹脂を３／７〜７／３の重量比で含有
し、（Ｂ）成分中に硬化剤（Ｂ）全量に対して５０重量
％以上のフェノール・アラルキル樹脂を含有し、（Ｃ）
成分中に有機第３ホスフィンとｐ−ベンゾキノンとのベ
タイン型付加物を含有することを特徴とする封止用エポ
キシ樹脂成形材料。こ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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に銅フレームを
用いた半導体装置において優れたはんだ耐熱性を示す封
止用エポキシ樹脂成形材料、及びその成形材料により封
止した素子を備える電子部品装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、トランジスタなどの電子部品装置
は、小型化、高速化の要求に応えるため、年々その集積
度や動作速度が高まっており、消費電力の増大、すなわ
ち発熱量の増大を招いている。また、低コスト化の要求
もますます厳しく、近年、これらの要求に対応するた
め、電子部品装置に従来の４２アロイフレームに換え
て、熱伝導率が高く低コストな銅フレームを用いる例が
増えている。しかし、銅フレームは４２アロイフレーム
に比べて熱処理により表面が酸化されやすく、生成した
酸化膜は脆いため、素子の封止後ダイパッド裏面やイン
ナーリード部分で封止用エポキシ樹脂成形材料と剥離し
やすい傾向にあり、実装時のはんだ耐熱性に劣る、とい
う問題があった。そこで、銅フレームと封止用エポキシ
樹脂成形材料の接着性を向上させるため、成形材料に芳
香族アミノシラン系カップリング剤を添加する方法（特
開平５−２５３６７号公報）、銅とキレートを形成する
化合物を添加する方法（特開平７−３１６３９９号公
報）、銅に配位する化合物を添加する方法（特開平７−
３３８６０号公報）、封止材の線膨張係数を銅フレーム
に近づけるため結晶シリカを充填剤として添加する方法
（特開平７−２７３２５１号公報、特開平９−１２９７
８６号公報）等の検討が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の添加剤あるいは充填剤では、はんだ耐熱性の改善は十
分でなく、特に素子の封止工程までに加わる熱処理条件
が厳しく、銅フレームの酸化が進んでいる場合は、むし
ろはんだ耐熱性が低下する、という問題があった。本発
明は、このように酸化の進んだ銅フレームに対しても、
優れたはんだ耐熱性を示し成形性に優れる封止用エポキ
シ樹脂成形材料、及びそれにより封止した素子を備える
電子部品装置を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】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、スチルベン型
エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、フェノール
・アラルキル樹脂及びベタイン型硬化促進剤を組み合わ
せて特殊な配合で用いることにより、著しくはんだ耐熱
性を向上し得ることを見い出し、本発明を完成するに至
った。

【０００５】すなわち、本発明は、（１）（Ａ）エポキ
シ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機
充填剤、を必須成分とし、（Ａ）成分中に下記一般式
（Ｉ）で示されるスチルベン型エポキシ樹脂及び下記一
般式（II）で示されるノボラック型エポキシ樹脂を３／
７〜７／３の重量比で含有し、（Ｂ）成分中に硬化剤
（Ｂ）全量に対して５０重量％以上の下記一般式（II
I）で示されるフェノール・アラルキル樹脂を含有し、
（Ｃ）成分中に有機第３ホスフィンとp−ベンゾキノン
とのベタイン型付加物を含有することを特徴とする封止
用エポキシ樹脂成形材料、

【化４】 （ここで、Ｒ¹〜Ｒ⁴は水素及び炭素数１〜５の置換又は
非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、すべて同一でも
異なっていてもよい。ｎは０〜１０を示す。）

【化５】 （ここで、Ｒは水素及び炭素数１〜１０の置換又は非置
換の１価の炭化水素基から選ばれ、ｎは０〜１０を示
す。）

【化６】 （ここで、Ｒは水素及び炭素数１〜１０の置換又は非置
換の一価の炭化水素基から選ばれ、ｎは０〜１０を示
す。）（２）（Ｃ）成分の硬化促進剤がトリフェニルホ
スフィンとp−ベンゾキノンとのベタイン型付加物を含
有する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、（３）（Ｄ）成分の無機充填剤の含有
量がエポキシ樹脂成形材料全体に対して５５〜９０体積
％である上記（１）又は（２）記載の封止用エポキシ樹
脂成形材料、（４）上記（１）〜（３）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した素子を備
える電子部品装置、である。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる（Ａ）
成分のエポキシ樹脂は、封止用エポキシ樹脂成形材料で
一般に使用されているもので特に限定はないが、少なく
とも下記一般式（Ｉ）のスチルベン型エポキシ樹脂及び
下記一般式（II）のノボラック型エポキシ樹脂を、３／
７〜７／３の重量比で含有していることが必要である。

【化７】 （ここで、Ｒ¹〜Ｒ⁴は水素及び炭素数１〜５の置換又は
非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、すべて同一でも
異なっていてもよい。ｎは０〜１０を示す。）

【化８】 （ここで、Ｒは水素及び炭素数１〜１０の置換又は非置
換の１価の炭化水素基から選ばれ、ｎは０〜１０を示
す。）

【０００７】上記一般式（Ｉ）中のＲ¹〜Ｒ⁴としては、
例えば、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基等のアルキル基、
ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基、ハ
ロゲン化アルキル基、アミノ基置換アルキル基、メルカ
プト基置換アルキル基などの炭素数１〜５の置換又は非
置換の一価の炭化水素基が挙げられ、中でもアルキル基
が好ましく、メチル基、ｔ−ブチル基がより好ましい。
また、ｎは０〜１０であることが必要で、流動性の観点
からは平均的に０〜５が好ましく、０〜３がより好まし
く、中でもｎが０を主成分とする樹脂がさらに好まし
い。本発明に用いられる上記一般式（Ｉ）のスチルベン
型エポキシ樹脂の具体例としては、２，２’−ジヒドロ
キシ−３，３’，５，５’−テトラメチルスチルベンの
エポキシ化物、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，
５，５’−テトラメチルスチルベンのエポキシ化物、
４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，５’−テトラ
メチル−α−メチルスチルベンのエポキシ化物、４，
４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジ−ｔ−ブチル−５，
５’−ジメチルスチルベンのエポキシ化物、４，４−ジ
ヒドロキシ−３，３’−ジ−ｔ−ブチル−６，６’−ジ
メチルスチルベンのエポキシ化物、２，２’−ジヒドロ
キシ−３，３’−ジ−ｔ−ブチル−６，６’−ジメチル
スチルベンのエポキシ化物、３−ｔ−ブチル−４，４’
−ジヒドロキシ−３’，５，５’−トリメチルスチルベ
ンのエポキシ化物、３−ｔ−ブチル−２，４’−ジヒド
ロキシ−３’，５’，６−トリメチルスチルベンのエポ
キシ化物、３−ｔ−ブチル−４，４’−ジヒドロキシ−
３’，５’，６−トリメチルスチルベンのエポキシ化物
等が挙げられ、これらは単独で用いることも２種類以上
を併用することも可能である。これらの中で、樹脂軟化
点の観点から３−ｔ−ブチル−４，４’−ジヒドロキシ
−３’，５，５’−トリメチルスチルベンのエポキシ化
物、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，５’−テ
トラメチルスチルベンのエポキシ化物及びこれらの混合
物が好ましく、３−ｔ−ブチル−４，４’−ジヒドロキ
シ−３’，５，５’−トリメチルスチルベンのエポキシ
化物及び４，４’−ジヒドロキシ−３，３’，５，５’
−テトラメチルスチルベンのエポキシ化物の混合物がよ
り好ましい。

【０００８】上記一般式（II）中のＲとしては、例え
ば、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基等のアルキル基、ビ
ニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基、ハロ
ゲン化アルキル基、アミノ基置換アルキル基、メルカプ
ト基置換アルキル基などの炭素数１〜１０の置換又は非
置換の一価の炭化水素基が挙げられ、中でもメチル基、
エチル基等のアルキル基が好ましく、メチル基がより好
ましい。本発明に用いられる一般式（II）のノボラック
型エポキシ樹脂の具体例としては、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
キシ樹脂等が挙げられ、なかでもオルソクレゾールノボ
ラック型エポキシ樹脂が好ましい。また、上記一般式
（II）で示されるノボラック型エポキシ樹脂の粘度は特
に限定されるものではないが、１５０℃におけるＩＣＩ
粘度が０．５〜５ポイズであることが好ましく、０．６
〜３ポイズがより好ましい。０．５ポイズ未満ではポッ
トライフが低下する傾向にあり、５ポイズを超えると流
動性やはんだ耐熱性が低下しがちである。

【０００９】上記一般式（Ｉ）のスチルベン型エポキシ
樹脂及び上記一般式（II）のノボラック型エポキシ樹脂
の配合量は、優れたはんだ耐熱性を達成するために、エ
ポキシ樹脂（Ａ）全量に対して、それぞれ２０重量％以
上であることが好ましく、３０重量％以上がより好まし
い。また、両者の合計配合量は、エポキシ樹脂（Ａ）全
量に対して６０重量％以上であることが好ましく、７０
重量％以上がより好ましく、８０重量％以上がさらに好
ましい。一般式（Ｉ）のスチルベン型エポキシ樹脂と一
般式（II）のノボラック型エポキシ樹脂との併用割合
は、はんだ耐熱性の観点から重量比（Ｉ）／（II）が３
／７〜７／３に設定されることが必要で、４／６〜６／
４がより好ましく、５／５〜６／４がさらに好ましい。
一般式（Ｉ）のスチルベン型エポキシ樹脂の割合が多く
なると成形性が低下する傾向にあり、一般式（II）のノ
ボラック型エポキシ樹脂の割合が多くなるとはんだ耐熱
性が低下しがちでる。一般式（Ｉ）のスチルベン型エポ
キシ樹脂と一般式（II）のノボラック型エポキシ樹脂
は、成形材料作製の際に他の配合成分と共に配合しても
かまわないが、予め両者を混合して用いることが好まし
い。

【００１０】本発明のエポキシ樹脂成形材料には、上記
一般式（Ｉ）のスチルベン型エポキシ樹脂及び上記一般
式（II）のノボラック型エポキシ樹脂の他に、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
脂を併用することができる。併用するエポキシ樹脂とし
ては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールＳのエポキシ化物であるビスフェノールＳ型エ
ポキシ樹脂、ビフェノール類のエポキシ化物であるビフ
ェニル型エポキシ樹脂、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のエポキシ化物であるグリ
シジルアミン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンと
フェノール類の共縮合樹脂のエポキシ化物であるジシク
ロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフトール類とアルデ
ヒド類の共縮合樹脂のエポキシ化物であるナフトールノ
ボラック型エポキシ樹脂、トリメチロールプロパン型エ
ポキシ樹脂、テルペン変性エポキシ樹脂、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、は
んだ耐熱性の面からはビフェニル型エポキシ樹脂が好適
である。

【００１１】本発明において用いられる（Ｂ）成分の硬
化剤は、封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用され
ているもので特に限定はないが、少なくとも下記一般式
（III）のフェノール・アラルキル樹脂を硬化剤（Ｂ）
全量に対して５０重量％以上含有していることが必要で
ある。

【化９】 （ここで、Ｒは水素及び炭素数１〜１０の置換又は非置
換の一価の炭化水素基から選ばれ、ｎは０〜１０を示
す。） 上記一般式（III）のフェノール・アラルキル樹脂の中
でも、下記の式（IV）で示され、ｎが平均的に０〜８の
フェノール・アラルキル樹脂が好ましく、具体例として
は、p−キシリレン型ザイロックやｍ−キシリレン型ザ
イロック等が挙げられる。

【化１０】

【００１２】上記一般式（III）で示されるフェノール
・アラルキル樹脂の粘度は特に限定されるものではない
が、流動性の観点から１５０℃におけるＩＣＩ粘度が４
ポイズ以下であることが好ましく、２ポイズ以下がより
好ましい。上記一般式（III）で示されるフェノール・
アラルキル樹脂の配合量は、流動性、硬化性及びはんだ
耐熱性のいずれかの観点から、硬化剤（Ｂ）全量に対し
て５０重量％以上であることが必要であり、６０重量％
以上が好ましく、７０重量％以上がより好ましい。

【００１３】本発明のエポキシ樹脂成形材料には、上記
一般式（III）のフェノール・アラルキル樹脂の他に、
封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用されている硬
化剤を併用することができる。併用する硬化剤として
は、例えばフェノール系化合物、酸無水物、アミン系化
合物等が挙げられ、中でもフェノール系化合物が好まし
い。フェノール系化合物としては、例えば、フェノー
ル、クレゾール、キシレノール、ハイドロキノン、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または共縮合させて
得られるノボラック型フェノール樹脂又はノボラック型
ナフトール樹脂、ナフトール類とジメトキシパラキシレ
ン等を反応させて得られるナフトール・アラルキル樹
脂、ジシクロペンタジエンとフェノール類とを共縮合さ
せて得られるジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、
メラミン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール
樹脂、多環芳香族変性フェノール樹脂などが挙げられ
る。

【００１４】本発明において（Ａ）のエポキシ樹脂と
（Ｂ）成分の硬化剤との配合比率は、全エポキシ樹脂の
エポキシ当量に対する全硬化剤の水酸基当量の比率が
０．５〜２の範囲に設定されることが好ましく、より好
ましくは０．７〜１．５、さらに好ましくは０．８〜
１．３である。０．５未満ではエポキシ樹脂の硬化が不
充分となり、硬化物の耐熱性、耐湿性並びに電気特性が
劣りやすい。また、２を超えるとフェノール樹脂成分が
過剰になり硬化物中に多量のフェノール性水酸基が残る
ため、電気特性並びに耐湿性が悪くなりがちである。

【００１５】本発明のエポキシ樹脂成形材料に配合され
る（Ｃ）成分の硬化促進剤としては、封止用エポキシ樹
脂成形材料で一般に使用されているもので特に限定はな
いが、少なくとも有機第３ホスフィンとｐ−ベンゾキノ
ンとのベタイン型付加物を含有していることが必要であ
る。その配合量は、流動性及びはんだ耐熱性の観点から
硬化促進剤（Ｃ）全量に対して３０重量％以上が好まし
く、５０重量％以上がより好ましい。また、硬化促進剤
（Ｃ）の総配合量は、硬化促進効果が達成される量であ
れば特に限定されるものではないが、（Ａ）成分のエポ
キシ樹脂と（Ｂ）成分の硬化剤の合計量１００重量部に
対して０．１〜１０重量部が好ましく、より好ましくは
０．３〜５重量部である。０．１重量部未満では短時間
で硬化させることが困難で、１０重量部を超えると硬化
速度が早すぎて良好な成形品が得られない場合が生じ
る。

【００１６】（Ｃ）成分中の有機第３ホスフィンとｐ−
ベンゾキノンとのベタイン型付加物の原料として用いら
れる有機第３ホスフィンとしては、例えば、トリフェニ
ルホスフィン、ジフェニル（p−トリル）ホスフィン、
トリス（アルキルフェニル）ホスフィン、トリス（アル
コキシフェニル）ホスフィン、トリス（アルキル・アル
コキシフェニル）ホスフィン、トリス（ジアルキルフェ
ニル）ホスフィン、トリス（トリアルキルフェニル）ホ
スフィン、トリス（テトラアルキルフェニル）ホスフィ
ン、トリス（ジアルコキシフェニル）ホスフィン、トリ
ス（トリアルコキシフェニル）ホスフィン、トリス（テ
トラアルコキシフェニル）ホスフィン等が挙げられ、入
手しやすさの観点からはトリフェニルホスフィン、ジフ
ェニル（p−トリル）ホスフィン、及び、トリス（p−ト
リル）ホスフィン、トリス（m−トリル）ホスフィン、
トリス（ｏ−トリル）ホスフィン、トリス（p−メトキ
シフェニル）ホスフィン等のトリストリルホスフィンが
好ましく、トリフェニルホスフィンがさらに好ましい。

【００１７】本発明のエポキシ樹脂成形材料には、上記
の有機第３ホスフィンとｐ−ベンゾキノンとのベタイン
型付加物の他に、封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に
使用されている硬化促進剤を必要に応じて併用すること
ができる。併用する硬化促進剤としては、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−ジブチルアミノ−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、トリエチレンジアミン、
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）フェノール等の三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、２−ヘプタデ
シ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、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等のテ
トラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、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−メチルモルホリン・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。

【００１８】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料に配
合される（Ｄ）成分の無機充填剤としては、例えば、溶
融シリカ、結晶シリカ、ガラス、アルミナ、炭酸カルシ
ウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸カルシウム、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、タルク、クレー、マイカ等の微粉
未、またはこれらを球形化、中空球形化したビーズなど
が挙げられ、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
等が挙げられる。これらの１種類を単独で用いても２種
類以上を併用してもよい。中でも、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】（Ｄ）成分の無機充填剤の配合量は、封止
用エポキシ樹脂成形材料全体に対して５５〜９０体積％
の範囲であることが好ましく、７０〜８２体積％の範囲
であることがより好ましい。これら無機充填剤は硬化物
の熱膨張係数や熱伝導率、弾性率などの改良を目的に添
加するものであり、配合量が５５体積％未満ではこれら
の特性を充分に改良できず、９０体積％を超えると樹脂
成形材料の粘度が著しく上昇し流動性が低下して成形が
困難になりがちである。また、無機充填剤（Ｄ）の平均
粒径は１〜５０μｍの範囲が好ましく、１０〜３０μｍ
がより好ましい。１μｍ未満では樹脂成形材料の粘度が
上昇しやすく、５０μｍを超えると樹脂成分と充墳剤と
が分離しやすくなり、硬化物が不均一になったりあるい
は硬化物特性がばらついたり、更には狭い隙間への充填
性が低下しがちである。（Ｄ）成分の無機充填剤の粒子
形状は、流動性の観点から角形より球形が好ましく、か
つ粒度分布が広範囲に分布したものが好ましい。例え
ば、充填剤を７５体積％以上配合する場合、その７０重
量％以上を球状粒子とし、０．１〜８０μｍという広範
囲に分布したものが好ましい。このような充填剤は最密
充填構造をとりやすいため配合量を増しても材料の粘度
上昇が少なく、流動性の優れた成形材料を得ることがで
きる。

【００２０】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料に
は、封止される素子を備える電子部品装置の耐湿性を向
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パッケージ
等の電子部品装置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 Humidit
y 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）成分の硬化剤、（Ｃ）成分の硬化促進
剤、（Ｄ）成分の無機充填剤の組合せからなるエポキシ
樹脂成形材料を使用することで良好な耐湿信頼性を得る
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
ン交換体としては特に制限はないが、例えば次式（V）
で示されるハイドロタルサイト類や、

【化１１】 Ｍｇ_1-XＡｌ_X（ＯＨ）₂（ＣＯ₃）_X/2・ｍＨ₂Ｏ ……（V） （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若しくは水酸化
物が好ましく、これらを単独で用いても２種以上併用し
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 . 3}Ａ
ｌ₂（ＯＨ）_{12 . 6}ＣＯ₃・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）成分の硬
化剤の影響で、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。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
化物若しくは水酸化物も、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若しく
は水酸化物もアルミ腐食防止に対し特に有効である。

【００２３】これらの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、（Ａ）成分のエポキシ
樹脂１００重量部対して、０．１〜３０重量部の範囲に
設定されることが好ましく、より好ましくは１〜５重量
部である。

【００２４】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料に
は、必要に応じて樹脂成分と無機充填剤との接着性を高
めるためのカップリング剤として、エポキシシラン、メ
ルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレ
イドシラン、ビニルシラン等の各種シラン系化合物、チ
タン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム
／ジルコニウム系化合物等の公知の添加剤を用いること
ができる。また、カップリング剤以外に、銅フレームと
封止用エポキシ樹脂の接着性を向上させるため、必要に
応じて接着促進剤を用いることができる。この接着促進
剤としては、例えば、イミダゾール、トリアゾール、テ
トラゾール、トリアジン等の誘導体、アントラニル酸、
没食子酸、マロン酸、リンゴ酸、マレイン酸、アミノフ
ェノール、キノリン等及びこれらの誘導体、脂肪族酸ア
ミド化合物、ジチオカルバミン酸塩、チアジアゾール誘
導体などが挙げられ、これらを単独で用いても２種類以
上併用してもよい。また、カーボンブラック、有機染
料、有機顔料、酸化チタン、鉛丹、ベンガラ等の公知の
化合物を着色剤として用いても良い。

【００２５】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料に
は、成形時に金型との良好な離型性を持たせるため離型
剤を添加してもよい。この離型剤としては、酸化型若し
くは非酸化型のポリオレフィンを（Ａ）成分のエポキシ
樹脂１００重量部に対して０．０１〜１０重量部添加す
ることが好ましく、より好ましい添加量は０．１〜５重
量部である。０．０１重量部未満では十分な離型性を得
ることができず、１０重量部を超えると接着性が阻害さ
れるおそれがある。この酸化型若しくは非酸化型のポリ
オレフィンとしては、ヘキスト株式会社製Ｈ４やＰＥ、
ＰＥＤシリーズ等の数平均分子量が５００〜１００００
程度の低分子量ポリエチレン等が挙げられる。また、こ
れ以外の離型剤としては、例えばカルナバワックス、モ
ンタン酸エステル、モンタン酸、ステアリン酸等が挙げ
られ、単独であるいは２種以上併用することができる。
酸化型若しくは非酸化型のポリオレフィンに加えてこれ
ら他の離型剤を併用する場合、その配合割合は（Ａ）成
分のエポキシ樹脂１００重量部に対して通常０．ｌ〜１
０重量部が好ましく、より好ましくは０．５〜３重量部
である。

【００２６】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料に
は、電子部品装置に難燃性を付与するために難燃剤を添
加してもよい。この難燃剤としては、ハロゲン原子、ア
ンチモン原子、窒素原子又はリン原子を含む公知の有機
又は無機の化合物、金属水酸化物等が挙げられ、中で
も、臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン等が好まし
い。これらの難燃剤の配合量は（Ａ）成分のエポキシ樹
脂１００重量部に対して１〜３０重量部が好ましく、よ
り好ましくは２〜１５重量部である。さらに、その他の
添加剤として、シリコーンオイルやシリコーンゴム粉末
等の応力緩和剤等を必要に応じて配合することができ
る。

【００２７】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料は、
各種成分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
定の配合量の成分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。例え
ば、上述した成分の所定量を均一に撹拌、混合し、予め
７０〜１４０℃に加熱してあるニーダー、ロール、エク
ストルーダーなどで混練、冷却し、粉砕するなどの方法
で得ることができる。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。

【００２８】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、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パッケージ等が挙げ
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。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、ＬＳＩ、ダイオード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、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（Ball Grid Arra
y）やＣＳＰ（Chip Size Package）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。プリント
回路板の製造などにも有効に使用できる。本発明で得ら
れる封止用エポキシ樹脂成形材料を用いて、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。

【００２９】

【実施例】次に実施例により本発明を説明するが、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。

【００３０】実施例１〜５、比較例１〜６ エポキシ樹脂としてはエポキシ当量２０６、融点１３４
℃のスチルベン型エポキシ樹脂（住友化学工業株式会社
製商品名ＬＶＸ−２１０）、エポキシ当量１９６、軟化
点６５℃のオルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂
（住友化学工業株式会社製商品名ＥＳＣＮ−１９０）、
エポキシ当量３９３、軟化点８０℃、臭素含有量４８重
量％のビスフェノールＡ型臭素化エポキシ樹脂、硬化剤
としては水酸基当量１７６、軟化点７０℃のフェノール
・アラルキル樹脂（三井化学株式会社製商品名ミレック
スＸＬ−２２５）、水酸基当量１０６、軟化点６４℃の
フェノールノボラック樹脂（明和化成株式会社製商品名
Ｈ−４）、硬化促進剤としてはトリフェニルホスフィン
とｐ−ベンゾキノンとのベタイン型付加物（ＴＰＰ−Ｂ
Ｑ）、トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）、無機充填剤
としては溶融石英粉を用い、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、表１に示す重量比で配合し、混練
温度８０〜９０℃、混練時間１５分の条件でロール混練
を行い、実施例１〜５及び比較例１〜６の封止用エポキ
シ樹脂成形材料を得た。

【００３１】

【表１】

【００３２】実施例、比較例で得られた封止用エポキシ
樹脂成形材料について、次の（１）〜（７）の各種特性
試験を行った。結果を表２に示す。 （１）スパイラルフロー ＥＥＭＩ１−６６に準じて、１８０℃、７ＭＰａ、９０
秒の条件で成形したときの流動長さ（インチ）を測定し
た。 （２）熱時硬度（ショアＤ） １８０℃、７ＭＰａ、９０秒の条件で成形したときの試
験片（５０ｍｍφ×３ｍｍｔ）のショアＤ硬度を測定し
た。 （３）吸湿時熱時硬度（ショアＤ） ２５℃／５０％ＲＨの条件で７２時間放置後の樹脂組成
物を用いて上記（２）と同様に熱時硬度を測定した。 （４）ボイド発生数 寸法８×１０×０．４ｍｍのテスト用シリコンチップを
銀ペーストを用いて銅フレーム上に固定し、大気雰囲気
中２００℃で２時間ベークを行い銀ペーストを硬化さ
せ、さらに２３０℃／４０秒の加熱条件下でワイヤボン
ドを行った。その後、このシリコンチップが固定された
銅フレームを用いて外形寸法１４×２０×２．０ｍｍの
ＱＦＰ８０ピンのパッケージを１８０℃、７ＭＰａ、９
０秒の条件で成形し、１７５℃、６時間の条件で後硬化
を行った。このパッケージを軟Ｘ線透視装置で観察して
０．１ｍｍφ以上の大きさのボイド数をカウントした。 （５）バリ長さ ＥＭＭＩ規格に準じた金型を使用して１８０℃、７ＭＰ
ａ、９０秒の条件で、２μｍ、５μｍ、１０μｍ、２０
μｍ、３０μｍの各スリット厚のバリ長さ（ｍｍ）を測
定し、これらの中で最大の値をバリ長さとした。 （６）はんだ耐熱性 上記パッケージを８５℃、８５％ＲＨで、４８〜９６
ｈ．の所定時間吸湿させ、ベーパーフェーズリフロー装
置により２１５℃、９０秒の条件でリフロー処理を行っ
て、クラックの発生の有無を観察し、試験パッケージ数
に対するクラック発生パッケージ数を調べはんだ耐熱性
を評価した。 （７）耐湿性 線幅１０μｍ、厚さ１μｍのアルミ配線を施したＴＥＧ
チップを用いて作製したＳＯＰパッケージ（１８．３×
８．４×２．６ｍｍ、２８ピン、銅フレーム）を、１７
５℃で５時間アフタキュア後、８５℃／８５％ＲＨで７
２時間加湿した。次いで２１５℃／９０秒ＶＰＳリフロ
ー処理を行い、１００〜１０００ｈ．の所定時間２気圧
ＰＣＴ処理を行いアルミ配線腐食による断線の有無を観
察し、試験パッケージ数に対する断線発生パッケージ数
（累積数）で耐湿性を評価した。

【００３３】

【表２】

【００３４】本発明のスチルベン型エポキシ樹脂及びノ
ボラック型エポキシ樹脂のうちのいずれかを未配合か、
又は両者を含んでいても本発明の規定の重量比からはず
れる比較例１〜４では、良好なはんだ耐熱性が得られな
かった。また、両エポキシ樹脂を規定の重量比含むが、
本発明のフェノール・アラルキル樹脂を配合量が本発明
の規定量より低い比較例５でも良好なはんだ耐熱性を示
さなかった。本発明のベタイン型付加物を含有しない比
較例６は、ボイド及びはんだ耐熱性の点で劣っていた。
それに対して、本発明のスチルベン型エポキシ樹脂及び
ノボラック型エポキシ樹脂を７／３〜３／７の重量比で
配合し、硬化剤全量に対して５０重量％以上の本発明の
フェノール・アラルキル樹脂、及び本発明のベタイン型
付加物を含む実施例１〜５は、いずれも良好なはんだ耐
熱性及び耐湿性を示し、ボイドの発生も見られなかっ
た。特に、ＬＶＸ−２１０／ＥＳＣＮ−１９０を５／５
〜６／４の重量比で配合した実施例で優れたはんだ耐熱
性を示した。その他、流動性、熱時硬度及びバリ長さに
ついても実施例においては良好な特性を示した。

【００３５】

【発明の効果】本発明によって得られる封止用エポキシ
樹脂成形材料は、流動性、熱時硬度及びバリ長さにおい
て良好な特性を示し、特に、銅フレームを用いた電子部
品装置に適用した場合、実施例で示したように、優れた
はんだ耐熱性、耐湿性を示し、またボイドの発生も見ら
れず、さらに、２００〜２３０℃という厳しい熱処理条
件下においても優れたはんだ耐熱性を示したので、銅フ
レームの酸化が進んだ状態であっても信頼性の高い電子
部品装置を得ることができ、その工業的価値は大であ
る。

フロントページの続き (72)発明者 斎藤 裕之 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 高橋 佳弘 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 天童 一良 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 松井 恵 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社総合研究所内 (72)発明者 古沢 文夫 茨城県結城市大字鹿窪1772−１ 日立化成 工業株式会社下館事業所内 Ｆターム(参考） 4J036 AD10 AF06 DB28 DD07 FA03 FA04 FA05 FB06 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA03 EA06 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB09 EB12 EB13 EB18 EB19 EC01 EC03 EC05 EC09 EC20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、
   （Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填剤、を必須成分と
   し、（Ａ）成分中に下記一般式（Ｉ）で示されるスチル
   ベン型エポキシ樹脂及び下記一般式（II）で示されるノ
   ボラック型エポキシ樹脂を３／７〜７／３の重量比で含
   有し、（Ｂ）成分中に硬化剤（Ｂ）全量に対して５０重
   量％以上の下記一般式（III）で示されるフェノール・
   アラルキル樹脂を含有し、（Ｃ）成分中に有機第３ホス
   フィンとｐ−ベンゾキノンとのベタイン型付加物を含有
   することを特徴とする封止用エポキシ樹脂成形材料。 【化１】 （ここで、Ｒ¹〜Ｒ⁴は水素及び炭素数１〜５の置換又は
   非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、すべて同一でも
   異なっていてもよい。ｎは０〜１０を示す。） 【化２】 （ここで、Ｒは水素及び炭素数１〜１０の置換又は非置
   換の１価の炭化水素基から選ばれ、ｎは０〜１０を示
   す。） 【化３】 （ここで、Ｒは水素及び炭素数１〜１０の置換又は非置
   換の一価の炭化水素基から選ばれ、ｎは０〜１０を示
   す。）
2. 【請求項２】（Ｃ）成分の硬化促進剤がトリフェニルホ
   スフィンとｐ−ベンゾキノンとのベタイン型付加物を含
   有する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。
3. 【請求項３】（Ｄ）成分の無機充填剤の含有量がエポキ
   シ樹脂成形材料全体に対して５５〜９０体積％である請
   求項１又は請求項２記載の封止用エポキシ樹脂成形材
   料。
4. 【請求項４】請求項１〜３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した素子を備える電子
   部品装置。