JP2001064364A - 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）成分中にジ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）成分中にアミジン化合物と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、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）成分中にアミジン化合物
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１，８−ジアザ−ビシクロ
[５．4．０]ウンデセン−７とｐ−ベンゾキノンとのベ
タイン型付加物及び／又は１，５−ジアザ−ビシクロ
[４．３．０]ノネン−５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
（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限定はないが、少なくとも
アミジン化合物と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。アミジン化合物と
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、はんだ耐熱性及び耐温度サイクル性の観点から硬
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）成分中のアミジン化合物と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
アミジン化合物としては、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、
６−ｎ−ヘキシル−１,８−ジアザビシクロ[５．４．
０]ウンデセン−７、７−メチル−１,５,７−トリアザ
ビシクロ[４．４．０]デセン−５、イミダゾール、２−
メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、２−エ
チル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダ
ゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−フェニル
イミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾー
ル、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−
シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、
１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、２−
フェニル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル
−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−
エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−
メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェ
ニル−４、５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、１−
シアノエチル−２−フェニル−４，５−ジ（シアノエト
キシメチル）イミダゾール等が挙げられ、これらを単独
で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。中
でも入手のし易さ、コスト、及び電子部品の信頼性の点
から、１,８−ジアザビシクロ[５．４．０]ウンデセン
−７と１,５−ジアザビシクロ[４．３．０]ノネン−５
が好ましい。これらのアミジン化合物とｐ−ベンゾキノ
ンとのベタイン型付加物は、１種を単独で用いても２種
以上を併用してもよい。

【００１７】本発明のエポキシ樹脂成形材料には、上記
のアミジン化合物と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、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などの
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、上記のアミジ
ン化合物と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未満では樹脂成形材料の粘度が上昇しやすく、５０μ
ｍ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、０．１〜８０
μｍ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Ｍｇ_{4 . 3}Ａｌ
₂（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、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１〜６、比較例１〜９ 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１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン
−７（ＤＢＵ）、ＤＢＵとｐ−ベンゾキノンとのベタイ
ン型付加物（ＤＢＵ−ＢＱ）、ＤＢＵのフェノールノボ
ラック塩（サンアプロ株式会社製商品名ＳＡ−８４
１）、１,５−ジアザビシクロ[４．３．０]ノネン−５
（ＤＢＮ）、及びＤＢＮとｐ−ベンゾキノンとのベタイ
ン型付加物（ＤＢＮ−ＢＱ）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１〜６及び比較例１〜９のエポキシ樹
脂組成物を得た。

【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（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及び比較例８と、本
発明のベタイン型付加物を含有しない比較例６、比較例
７、及び比較例９では、はんだ耐熱性及び耐温度サイク
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５０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
１〜６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、実施例３、及び実施例６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 赤城 清一 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 AD20 AF01 DA05 DC46 FA01 FA03 FA04 FA05 FA06 FB08 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EA03 EA06 EB02 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB09 EB12 EB18 EB19 EC01 EC05 EC09

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、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）成分中にアミ
   ジン化合物と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。）
2. 【請求項２】硬化促進剤（Ｃ）が１，８−ジアザ−ビシ
   クロ[５．4．０]ウンデセン−７とｐ−ベンゾキノンと
   のベタイン型付加物及び／又は１，５−ジアザ−ビシク
   ロ[４．３．０]ノネン−５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。
3. 【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。
4. 【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。