JP2001210759A - エポキシ樹脂組成物および電子部品封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハロゲン（塩素、臭素）化合物や酸化アンチ
モンを添加すること無しに難燃性を保持することがで
き、また、成形性、信頼性に優れた封止用エポキシ樹脂
組成物および電子部品封止装置を提供する。 【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）有機リン化合物、（Ｄ）シアネートエステ
ル化合物（シアン酸エステル）および（Ｅ）無機充填剤
を必須成分とし、組成物全体に対して（Ｃ）有機リン化
合物を０．１〜１０重量％、（Ｄ）シアネートエステル
化合物を０．５〜１０重量％、また（Ｅ）無機充填剤を
４０〜９５重量％の割合で含有するエポキシ樹脂組成物
であり、またその硬化物を用いて封止された電子部品封
止装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲン（塩素、
臭素）化合物および酸化アンチモンを添加することなし
に、優れた難燃性を有し、また成形性、信頼性に優れた
封止用エポキシ樹脂組成物および電子部品封止装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品封止装置では、その封止用樹脂
の構成物質において、ハロゲン（塩素、臭素）化合物お
よび金属酸化物を単独もしくはそれらを併用することで
難燃効果を発現させている。具体的には、臭素化エポキ
シ樹脂と三酸化アンチモンとの組合せが一般的である。
しかし、封止用樹脂組成物の難燃効果を現すために添加
される臭素化エポキシ樹脂および金属酸化物、特に三酸
化アンチモンは、電子部品封止装置の信頼性を低下させ
るという欠点があり、また、一部のハロゲン系難燃剤を
含む材料は、燃焼時に毒性の強いダイオキシン化合物が
発生するため、環境上の問題があった。また、アンチモ
ン化合物は、それ自体の毒性も指摘されている他に、そ
れを含む材料は、アンチモン化合物が水に溶出しやすい
ため、水質環境に著しく影響を及ぼすという問題があっ
た。

【０００３】このため、成形性、信頼性に優れたハロゲ
ン（塩素、臭素）化合物およびアンチモン化合物を含有
しない封止用樹脂の開発が強く要望されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ハロゲン（塩素、臭素）化合物およびアンチモン化
合物を含有しないもので、環境への影響が極めて低く、
十分な難燃性を有し、成形性、信頼性に優れた封止用エ
ポキシ樹脂組成物およびその硬化物で封止された電子部
品封止装置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、樹脂組成物にシ
アネートエステル化合物と有機リン化合物を適当な組合
せで配合することにより十分な難燃性を確保することが
でき、成形性とともに信頼性が向上し、優れた封止用エ
ポキシ樹脂組成物と電子部品封止装置が得られることを
見いだし、本発明を完成したものである。

【０００６】即ち、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物
は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、
（Ｃ）有機リン化合物、（Ｄ）シアネートエステル化合
物および（Ｅ）無機充填剤を必須成分として、樹脂組成
物全体に対して前記（Ｃ）有機リン化合物を０．１〜１
０重量％、前記（Ｄ）シアネートエステル化合物を０．
５〜１０重量％、また前記（Ｅ）無機充填剤を４０〜９
５重量％の割合でそれぞれ含有してなることを特徴とす
る。また、本発明の電子部品封止装置は、上記の封止用
エポキシ樹脂組成物の硬化物によって封止されたことを
特徴とする。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂として
は、その分子中にエポキシ基を２個以上有する化合物で
ある限り、分子構造、分子量等とくに制限はなく、一般
に電子部品封止用材料に使用されるものを広く包含する
ことができる。具体的には、例えば、次式に示すｏ−ク
レゾールノボラック系エポキシ樹脂、

【化１】 （但し、式中、ｎは１以上の整数を表す）次式に示すジ
シクロペンタジエンノボラック系エポキシ樹脂、

【化２】 （但し、式中、ｎは１以上の整数を表す）次式に示すビ
フェノール型エポキシ樹脂、

【化３】 （但、式中、Ｒは水素又はメチル基を表す）次式に示す
ビスフェノールＡ型系エポキシ樹脂

【化４】 等が挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用
することができる。

【０００９】また、本発明に用いる（Ｂ）フェノール樹
脂としては、前記（Ａ）のエポキシ樹脂と反応し得るフ
ェノール性水酸基を２個以上有するものであれば特に限
定するものではない。具体的な化合物として例えば、次
式に示すフェノールノボラック系フェノール樹脂、

【化５】 （但し、式中、ｎは１以上の整数を表す）次式に示すア
リールアルキル系フェノール樹脂、

【化６】 （但し、式中、ｎは０又は１以上の整数を表す）次式に
示すジシクロペンタジエンノボラック系フェノール樹
脂、

【化７】 （但し、式中、ｎは１以上の整数を表す）次式に示す多
官能系フェノール樹脂、

【化８】 （但し、式中、ｎは０又は１以上の整数を表す）等が挙
げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用するこ
とができる。フェノール樹脂の配合割合は、前述したエ
ポキシ樹脂のエポキシ基（ａ）とフェノール樹脂のフェ
ノール性水酸基（ｂ）との当量比［（ａ）／（ｂ）］が
０．１〜１０の範囲であることが望ましい。当量比が
０．１未満もしくは１０を超えると、耐湿性、耐熱性、
成形作業性および硬化物の電気的特性が悪くなり、いず
れの場合も好ましくない。従って上記範囲に限定するの
がよい。

【００１０】本発明に用いる（Ｃ）有機リン化合物とし
ては、分子内にリン元素を含有する化合物で、次の構造
式により示されるものである。

【００１１】

【化９】 （但し、式中、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ は、アルキル基もしく
はアリール基を表し、同じでも異なってもよい）

【化１０】 （但し、式中、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ は、アルキル基もしく
はアリール基を表し、同じでも異なってもよい） 上記有機リン化合物は、０．４〜１０重量％、好ましく
は０．５〜３重量％含有することが望ましい。その含有
量が、０．４重量％未満では十分な難燃効果が得られ
ず、１０重量％を超えると耐熱性および流動性を主とす
る成形作業性が低下してしまう。

【００１２】本発明に用いる（Ｄ）シアネートエステル
化合物としては、次の構造式に示されるシアン酸のエス
テルが挙げられる。

【００１３】

【化１１】 （但し、式中、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ は、水素もしくはメチ
ル基、もしくはフッ化炭素を表し、同じでも異なっても
よい）

【化１２】

【化１３】 上記シアネートエステル化合物の配合割合は、全体の樹
脂組成物に対して０．５〜１０重量％の割合で含有する
ことが望ましい。その割合が、０．５重量％未満では十
分な難燃効果が得られず、また、流動性を主とする成形
作業性の低下のため、（Ｃ）有機リン化合物を０．４重
量％以上の割合で添加することができなくなる。また、
１０重量％を超えると吸水性が高まり、耐熱性、半田耐
熱性が著しく低下してしまう。

【００１４】本発明に用いる（Ｅ）無機充填剤として
は、シリカ粉末、アルミナ粉末、タルク、炭酸カルシウ
ム、酸化チタンおよびガラス繊維等が挙げられ、これら
は単独又は２種以上混合して使用することができる。こ
れらのうち、特にシリカ粉末やアルミナ粉末を用いるの
が好ましい。無機充填剤の配合割合は、全体の樹脂成分
に対して４０〜９５重量％の割合で含有することが望ま
しい。その割合が４０重量％未満では耐熱性、半田耐熱
性および機械的特性が悪くなり、９５重量％を超えると
極端に流動性が悪くなるため実用に適さない。

【００１５】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
特定のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、有機リン化合
物、シアネートエステル化合物および無機充填剤を必須
成分とするが、本発明の目的に反しない限度において、
また必要に応じて、例えば天然ワックス類、合成ワック
ス類などの離型剤、カーボンブラック等の着色剤、ゴム
系やシリコーン系ポリマーの低応力付与剤、アミン変
性、チオール変性およびエポキシ変性シリコーンオイル
等のカップリング剤等を適宜添加配合することができ
る。

【００１６】本発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料と
して調製する方法の一般的な方法としては、前述したエ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、有機リン化合物、シアネ
ートエステル化合物および無機充填剤その他の成分を配
合し、ミキサー等によって十分均一に混合し、さらに熱
ロールまたはニーダ等により加熱溶融混合処理を行い、
ついで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕して封止用樹
脂組成物とすることができる。こうして作られた封止用
樹脂組成物は、半導体装置をはじめとする電子部品ある
いは電気部品の封止、被覆、絶縁等に適用すれば、優れ
た成形性と信頼性等の特性を付与することができる。

【００１７】また、本発明の電子部品封止装置は、上記
の封止用樹脂組成物を用いて電子部品を封止することに
より、容易に製造することができる。封止を行う電子部
品としては、例えば、集積回路、大規模集積回路、トラ
ンジスタ、サイリスタ、ダイオード等で特に限定される
ものではない。封止の最も一般的な方法としては、トラ
ンスファー成形法があるが、射出成形、圧縮成形等によ
る封止も可能であり、必要に応じて真空下成形すること
により隙間の充填性を向上させることができる。封止お
よび封止後加熱して樹脂を硬化させる際、１５０℃以上
にすることが望ましい。

【００１８】

【作用】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物および電子
部品封止装置は、前述した一般のあるいは特定のエポキ
シ樹脂に、シアネートエステル化合物と有機リン化合物
を適当な組合せで配合することにより、十分な難燃性、
成形性とともに、信頼性を向上させることができたもの
である。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例によって具
体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限
定されるものではない。以下の実施例および比較例にお
いて「％」とは「重量％」を意味する。

【００２０】実施例１ シリカ粉末を８４．０％、化１に示したｏ−クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂６．９２％、前記化５のフェ
ノールノボラック樹脂２．３８％、前記化１１のシアネ
ートエステル化合物をあわせて１．２０％、前記化９の
有機リン化合物をあわせて１．９０％、カルナバワック
ス類０．２００％およびカーボンブラックを０．２５０
％、その他カップリング剤、低応力添加剤等のシリコー
ンオイルあわせて２．５２％を添加して常温で混合し、
さらに９０〜１１０℃で溶融混練してこれを冷却、粉砕
して封止用樹脂組成物を製造した。

【００２１】実施例２ シリカ粉末を８４．０％、化１に示したｏ−クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂３．５５％、化２に示したジ
シクロペンタジエン系エポキシ樹脂３．５５％、前記化
５のフェノールノボラック樹脂２．１７％、前記化１１
のシアネートエステル化合物をあわせて１．２０％、前
記化９の有機リン化合物をあわせて１．９０％、カルナ
バワックス類０．２００％およびカーボンブラックを
０．２５０％、その他カップリング剤、低応力添加剤等
のシリコーンオイルあわせて２．５２％を添加して常温
で混合し、さらに９０〜１１０℃で溶融混練してこれを
冷却、粉砕して封止用樹脂組成物を製造した。

【００２２】比較例１ シリカ粉末を８４．０％、化１に示したｏ−クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂７．６３％、前記化５のフェ
ノールノボラック樹脂２．８５％、前記化９の有機リン
化合物をあわせて０．１８４％、カルナバワックス類
０．２００％、カーボンブラック０．２５０％、その他
カップリング剤、低応力添加剤等のシリコーンオイルあ
わせて２．６２％、テトラブロモビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂１．５０％および三酸化アンチモン２．２５
％を常温で混合し、さらに９０〜１１０℃で溶融混練し
てこれを冷却、粉砕して封止用樹脂組成物を製造した。

【００２３】比較例２ シリカ粉末を８４．０％、化１に示したｏ−クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂３．９４％、化２に示したジ
シクロペンタジエン系エポキシ樹脂３．９４％、前記化
５のフェノールノボラック樹脂２．６１％、前記化９の
有機リン化合物をあわせて０．１９０％、カルナバワッ
クス類０．２００％、カーボンブラック０．２５０％、
その他カップリング剤、低応力添加剤等のシリコーンオ
イルあわせて２．４７％、テトラブロモビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂１．５０％および三酸化アンチモン
２．２５％を常温で混合し、さらに９０〜１１０℃で溶
融混練してこれを冷却、粉砕して封止用樹脂組成物を製
造した。

【００２４】こうして製造した実施例１〜２および比較
例１〜２の封止用樹脂組成物を用いて１７５℃における
流動性および硬化性の試験を行ったのでその結果を表１
に示す。また、この封止用樹脂組成物を１７５℃に加熱
し成形したものについて、燃焼性および耐湿ＩＲリフロ
ー実装性の試験を行ったので、その結果を併せて表１に
示す。

【００２５】

【表１】 ＊１：ＥＭＭＩ−Ｉ６６に準じたスパイラルフロー測定
を行った（１７５℃）。 ＊２：１７５℃に保たれた熱板上で一定量の封止用樹脂
組成物を直径４〜５ｃｍの円状に広げ、一定速度で練り
合わせたとき、試料が増粘し、最終的に粘りのなくなつ
た時間を計測した。

【００２６】＊３：ＵＬ−９４に準じた方法により評価
行った（０．８ｍｍ厚試験片）。

【００２７】＊４：封止用樹脂組成物を用いて、２本以
上のアルミニウム配線を有するシリコン製チップを、通
常の銅フレームに接着し、１７５℃で１分間トランスフ
ァー成形した後、１７５℃で８時間の後硬化を行ったも
の２０個を試料として用意した。これに対し、３０℃，
７０％，１９２時間の吸湿処理を行い、試料が２４０℃
に加熱するように設定したＩＲリフロー炉に３回通した
後、超音波探傷装置にて樹脂硬化物とフレームとの界
面、樹脂硬化物とシリコンチップとの界面の剥離発生の
有無を確認した。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明および表１の結果からも明ら
かなように、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物および
電子部品は、ハロゲン（塩素、臭素）化合物やアンチモ
ン化合物を添加すること無しに難燃性を保持することが
でき、また、成形性とともに、信頼性に優れた封止用エ
ポキシ樹脂組成物および電子部品封止装置である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 5/315 Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｂ 5/49 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｆターム(参考） 4J002 CC04X CD05W CD06W CD07W CE00X DE138 DE148 DE238 DJ018 DJ048 DL008 ET007 EW146 FA048 FD018 FD067 FD090 FD160 FD200 GQ05 4J036 AA01 DA06 DC32 DD07 FA01 FA05 FB07 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EA03 EB03 EB06 EB07 EB08 EB09 EB12 EB13 EB19 EC20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
   樹脂、（Ｃ）有機リン化合物、（Ｄ）シアネートエステ
   ル化合物および（Ｅ）無機充填剤を必須成分として、樹
   脂組成物全体に対して前記（Ｃ）有機リン化合物を０．
   １〜１０重量％、前記（Ｄ）シアネートエステル化合物
   を０．５〜１０重量％、また前記（Ｅ）無機充填剤を４
   ０〜９５重量％の割合でそれぞれ含有してなることを特
   徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】 （Ｅ）無機充填剤が、シリカ粉末である
   請求項１記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
3. 【請求項３】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
   樹脂、（Ｃ）有機リン化合物、（Ｄ）シアネートエステ
   ル化合物および（Ｅ）無機充填剤を必須成分として、樹
   脂組成物全体に対して前記（Ｃ）有機リン化合物を０．
   １〜１０重量％、前記（Ｄ）シアネートエステル化合物
   を０．５〜１０重量％、また前記（Ｅ）無機充填剤を４
   ０〜９５重量％の割合でそれぞれ含有した封止用エポキ
   シ樹脂組成物の硬化物によって素子が封止されてなるこ
   とを特徴とする電子部品封止装置。
4. 【請求項４】 （Ｅ）無機充填剤が、シリカ粉末である
   請求項３記載の電子部品封止装置。