JP2001064363A

JP2001064363A - 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置

Info

Publication number: JP2001064363A
Application number: JP23977499A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Katayose; 光雄片寄; Seiichi Akagi; 清一赤城; Hiroyuki Saito; 裕之斎藤
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2001-03-13

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、及びこれにより封止した素子を備えた電子部品
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、及び（Ｄ）無機充填剤を必須成分と
し、（Ａ）成分中にフェニルスルフィド型エポキシ樹脂
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、及び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た電子部品装
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、及びこ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た電子部品装置に
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）等が提案されている。

【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、及びこれにより封止した素子を備えた
電子部品装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特殊な配合
比のフェニルスルフィド型エポキシ樹脂及びノボラック
型エポキシ樹脂、フェノール・アラルキル樹脂、並びに
特殊なベタイン型硬化促進剤を組み合わせて用いること
により、硬化物が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、及び（Ｄ）無機充填剤を必須成分とし、（Ａ）
成分中に下記一般式（Ｉ）で示されるフェニルスルフィ
ド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の整数を示す。）

【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の整数
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の整数
を示す。）（２）硬化促進剤（Ｃ）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上記
（１）記載の封止用エポキシ樹脂成形材料、及び（３）無機充填剤（Ｄ）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、並びに、（４）上記（１）〜（３）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た電子部品装
置、に関する。

【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制限はないが、少なく
とも下記一般式（Ｉ）で示されるフェニルスルフィド型
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
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の整数を示す。）

【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の整数
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、イソ
プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、アミル基、
イソブチル等が挙げられる。本発明に用いられる一般式
（Ｉ）で示されるエポキシ樹脂としては、入手性及び流
動性の観点から、Ｒ¹及びＲ⁴がｔ−ブチル基で、Ｒ²及
びＲ³がメチル基で、ｎが０である化合物を主成分とす
るビス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−t−ブチ
ル）チオエーテルのエポキシ化物が好ましい。

【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）で示されるノ
ボラック型エポキシ樹脂としては、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
に制限はないが、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）で示されるフェニルスル
フィド型エポキシ樹脂及び上記一般式（II）で示される
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
て両者の合計量が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）で示されるフェニルスル
フィド型エポキシ樹脂と一般式（II）で示されるノボラ
ック型エポキシ樹脂との配合割合は、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）で示され
るフェニルスルフィド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）で示され
る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ある。一般式（Ｉ）で示されるフ
ェニルスルフィド型エポキシ樹脂と一般式（II）で示さ
れるノボラック型エポキシ樹脂は、封止用エポキシ樹脂
成形材料の調製の際に他の配合成分と共に配合しても差
し支えないが、予め両者を混合して用いることが好まし
い。

【００１０】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料の
（Ａ）成分には、上記一般式（Ｉ）で示されるフェニル
スルフィド型エポキシ樹脂及び上記一般式（II）で示さ
れるノボラック型エポキシ樹脂の他に、封止用エポキシ
樹脂成形材料に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型エポキシ樹脂、置換又は非置換のビフェノール類
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との共縮合樹
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との共縮合樹脂の
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、スチルベン型エポキシ樹脂、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、脂環族エポキシ樹脂などが挙げられ、
中でも、はんだ耐熱性の観点からはビフェニル型エポキ
シ樹脂及びスチルベン型エポキシ樹脂が好ましい。これ
らのエポキシ樹脂は、単独で又は２種以上を組み合わせ
て、上記一般式（Ｉ）で示されるフェニルスルフィド型
エポキシ樹脂及び上記一般式（II）で示されるノボラッ
ク型エポキシ樹脂と併用することができる。

【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に一般に使用され
ているもので特に制限はないが、少なくとも下記一般式
（III）で示されるフェノール・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の整数
を示す。）上記一般式（III）で示されるフェノール・
アラルキル樹脂の中でも、Ｒが水素で、ｎの平均値が０
〜８であるフェノール・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。

【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制限はないが、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】本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料の
（Ｂ）成分には、上記一般式（III）で示されるフェノ
ール・アラルキル樹脂の他に、封止用エポキシ樹脂成形
材料に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。これらの硬化剤は、単独
で又は２種以上を組み合わせて、上記一般式（III）で
示されるフェノール・アラルキル樹脂と併用することが
できる。

【００１４】本発明における（Ａ）成分のエポキシ樹脂
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。この比率が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、耐湿性及び電
気特性が劣りやすい。また、比率が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、電気特性及び耐湿性が低下する傾
向がある。

【００１５】本発明において用いられる（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に一般
に使用されているもので特に制限はないが、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。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）成分の硬化剤の総量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の硬化性に
劣る傾向があり、１０重量部を超えると硬化速度が速す
ぎて良好な成形品を得ることが困難になる傾向がある。

【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、こ
れらを単独で、または２種以上を組み合わせて使用する
ことができる。中でも、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
スフィンがより好ましい。

【００１７】本発明の封止用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。これらの硬化促進剤は、単独で又は２種
以上を組み合わせて、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と併用することがで
きる。

【００１８】本発明において用いられる（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％
が好ましく、７０〜８２体積％がより好ましい。無機充
填剤（Ｄ）は、硬化物の熱膨張係数、熱伝導率及び弾性
率等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上劣る傾向があり、９０体
積％を超えると封止用エポキシ樹脂成形材料の粘度が上
昇し流動性が低下して成形が困難になる傾向がある。ま
た、無機充填剤（Ｄ）の平均粒径は１〜５０μｍが好ま
しく、１０〜３０μｍがより好ましい。平均粒径が１μ
ｍ未満では封止用エポキシ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、硬化物特性
がばらついたり、狭い隙間への充填性に劣る傾向があ
る。無機充填剤（Ｄ）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、無機充填剤を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。このような無機充填剤は最密充填構造をとりや
すいため、配合量を増しても粘度上昇が少なく、流動性
の優れた封止用エポキシ樹脂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た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
の対象である。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封止用エ
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。電圧印加下での耐湿性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（IV）
で示されるハイドロタルサイト類や、

【化１０】Ｍｇ_1-XＡｌ_X（ＯＨ）₂（ＣＯ₃）_X/2・ｍＨ₂Ｏ ……（IV）（０＜ｘ≦０．５、ｍは正の整数）マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、
及びビスマスから選ばれる元素の含水酸化物又は水酸化
物が好ましく、これらを単独で用いても２種以上を併用
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
イト類としては、天然物として産出されるＭｇ₆Ａｌ
₂（ＯＨ）₁₆ＣＯ₃・４Ｈ₂Ｏや合成品としてＭｇ₄ _. 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）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、及びビスマスから選ばれる元素の含
水酸化物又は水酸化物も、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又は水
酸化物もアルミ腐食防止に対して有効である。

【００２３】これらの陰イオン交換体の配合量は、ハロ
ゲンイオン等の陰イオンを捕捉できる十分な量であれば
特に制限はないが、（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００重
量部に対して、０．１〜３０重量部が好ましく、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
用エポキシ樹脂成形材料との接着性を向上させるため
に、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、トリアジン等及びこれらの誘導
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種類以上を併用してもよい。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、酸化型又は
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。添加量が０．０１重量部未満では離型性が低下
する傾向があり、１０重量部を超えると接着性に劣る傾
向がある。この酸化型又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、これらを単独で用いても
２種以上を併用してもよい。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、これらを
単独で用いても２種以上を併用してもよい。酸化型又は
非酸化型のポリオレフィンに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１０
０重量部に対して通常０．ｌ〜１０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、これら
を単独で用いても２種以上を併用してもよい。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
の応力緩和剤など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
ストルーダー等で混練、冷却し、粉砕するなどの方法で
得ることができる。使用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等）とリード部をワイヤボン
ディングやバンプ等で接続した後、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法等により封止して
得られる一般的な樹脂封止型ＩＣパッケージなどが挙げ
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）等が挙げられる。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、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料は優れた信頼
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、Ｌ
ＳＩ、ダイオード等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、ポリスイッチ等のスイッ
チ類なども対象となり、本発明の封止用エポキシ樹脂成
形材料は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得られるＢ
ＧＡ（Ball Grid Array）やＣＳＰ（Chip Size Packag
e）等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等にも本発明の封止
用エポキシ樹脂成形材料は有効に使用できる。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２４２、融点１１８
℃のフェニルスルフィド型エポキシ樹脂（新日本製鐵化
学株式会社製商品名ＧＫ−４２９２）、エポキシ当量１
９６、軟化点６５℃のオルソクレゾールノボラックエポ
キシ樹脂（住友化学株式会社製商品名ＥＳＣＮ−１９
０）、及びエポキシ当量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
脂を用い、硬化剤としては水酸基当量１７６、軟化点７
０℃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）、及び水酸基当量１
０６、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）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−ベンゾキノンとのベ
タイン型付加物（ＴＰＰ−ＢＱ）及びトリフェニルホス
フィン（ＴＰＰ）を用い、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、及びカーボンブラックを
用いて、表１に示す重量比で配合して、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）〜（５）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２５℃／５０％ＲＨの条件で７２時間放置後の封止用エ
ポキシ樹脂成形材料を用いて上記（２）と同様に熱時硬
度を測定した。（４）はんだ耐熱性寸法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８５℃、８５％ＲＨで所定
時間（４８ｈ、７２ｈ、９６ｈ）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。（５）耐温度サイクル性寸法８×１０×０.３５ｍｍ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１４×２０×１．４ｍｍ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。このパッケージを用いて、−６５℃／３０分
〜１５０℃／３０分の耐温度サイクル性を、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て評価
した。

【００３３】

【表２】

【００３４】本発明のフェニルスルフィド型エポキシ樹
脂及びノボラック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重量比で含
むが、本発明のフェノール・アラルキル樹脂の配合量が
本発明の規定量より少ない比較例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、耐温度サイクル性の点で劣ってい
た。これに対して、本発明のフェニルスルフィド型エポ
キシ樹脂及びノボラックエポキシ樹脂エポキシ樹脂を３
／７〜７／３の重量比で配合し、硬化剤全量に対して５
０重量％以上のフェノール・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温度サイクル性を示した。フ
ェニルスルフィド型エポキシ樹脂／ノボラックエポキシ
樹脂エポキシ樹脂の重量比が５／５〜６／４である実施
例２及び実施例３では、特に優れたはんだ耐熱性を示し
た。その他、流動性、熱時硬度及び吸湿時熱時硬度につ
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】本発明になる封止用エポキシ樹脂成形材
料は、流動性、熱時硬度及び吸湿時熱時硬度において良
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、２００〜２
３０℃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、耐温度サイクル性を示し、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Ｆターム(参考） 4J036 AA05 AB02 AD07 AD08 AD20 AD21 AE07 AF05 AF08 AH10 AJ18 AK01 DA04 DB05 DB15 DB28 DC06 DC10 DC12 DC13 DC41 DC46 DD07 DD09 FA01 FA04 FA05 FB07 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EA03 EA06 EB02 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB09 EB12 EB18 EB19 EC05 EC09 EC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、
（Ｃ）硬化促進剤、及び（Ｄ）無機充填剤を必須成分と
し、（Ａ）成分中に下記一般式（Ｉ）で示されるフェニ
ルスルフィド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の整数を示す。）【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の整数
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の整数
を示す。）
【請求項２】硬化促進剤（Ｃ）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して
なる請求項１記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
【請求項３】無機充填剤（Ｄ）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。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の封止用エ
ポキシ樹脂成形材料により封止した素子を備えた電子部
品装置。