JP2002047393A - エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物及び半導体装置Info
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- JP2002047393A JP2002047393A JP2000232578A JP2000232578A JP2002047393A JP 2002047393 A JP2002047393 A JP 2002047393A JP 2000232578 A JP2000232578 A JP 2000232578A JP 2000232578 A JP2000232578 A JP 2000232578A JP 2002047393 A JP2002047393 A JP 2002047393A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハロゲン系難燃剤、アンチモン化合物を含ま
ず、成形性、難燃性、高温保管特性、耐湿信頼性、及び
耐半田クラック性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組
成物を提供すること。 【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）ホ
スファゼン化合物、及び（Ｆ）水酸化アルミニウムを必
須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹
脂組成物。
ず、成形性、難燃性、高温保管特性、耐湿信頼性、及び
耐半田クラック性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組
成物を提供すること。 【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）ホ
スファゼン化合物、及び（Ｆ）水酸化アルミニウムを必
須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹
脂組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲン系難燃
剤、アンチモン化合物を含まずに難燃性に優れた半導体
封止用エポキシ樹脂組成物、及び半導体装置に関するも
のである。
剤、アンチモン化合物を含まずに難燃性に優れた半導体
封止用エポキシ樹脂組成物、及び半導体装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスタ、集積
回路等の電子部品は、主にエポキシ樹脂組成物で封止さ
れている。これらのエポキシ樹脂組成物中には、難燃性
を付与するためにハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化
合物が配合されている。ところが、環境・衛生の点から
ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を使用しない
で、難燃性に優れたエポキシ樹脂組成物の開発が要求さ
れている。又、ハロゲン系難燃剤及びアンチモン化合物
を含むエポキシ樹脂組成物で封止された半導体装置を高
温下で保管した場合、これらの難燃剤成分から熱分解し
たハロゲン化物が遊離し、半導体素子の接合部を腐食
し、半導体装置の信頼性を損なうことが知られており、
難燃剤としてハロゲン系難燃剤とアンチモン化合物を使
用しなくても難燃グレードがＵＬ−９４のＶ−０を達成
できるエポキシ樹脂組成物が要求されている。このよう
に、半導体装置を高温下（例えば、１８５℃等）に保管
した後の半導体素子の接合部（ボンディングパッド部）
の耐腐食性のことを高温保管特性といい、この高温保管
特性を改善する手法としては、五酸化二アンチモンを使
用する方法（特開昭５５−１４６９５０号公報）や、酸
化アンチモンと有機ホスフィンとを組み合わせる方法
（特開昭６１−５３３２１号公報）等が提案され、効果
が確認されているが、最近の半導体装置に対する高温保
管特性の高い要求レベルに対して、エポキシ樹脂組成物
の種類によっては不満足なものもある。そこで特開平１
０−２５９２９２号公報で提案されている様な環状ホス
ファゼン化合物を使用することにより、臭素化合物及び
アンチモン化合物を使用せずに十分な難燃性を達成でき
てはいたが、硬化性の低下、ブリードの発生による型汚
れ、強度の低下、吸水率の増加等により耐湿信頼性が低
下する不具合が発生していた。このため、環状ホスファ
ゼン化合物の添加量を少なくしても難燃性を得ることが
できるエポキシ樹脂組成物が望まれている。又、水酸化
アルミニウムを使用することにより、臭素化合物及びア
ンチモン化合物を使用せずに難燃性を達成できるが、十
分な難燃性を発現させるためには多量の添加を必要と
し、そのため成形性、耐半田クラック性の低下を引きお
こす問題がある。即ち、難燃性を維持し、成形性、高温
保管特性、耐湿信頼性及び耐半田クラック性に優れ、ハ
ロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を使用しないエ
ポキシ樹脂組成物が求められている。
回路等の電子部品は、主にエポキシ樹脂組成物で封止さ
れている。これらのエポキシ樹脂組成物中には、難燃性
を付与するためにハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化
合物が配合されている。ところが、環境・衛生の点から
ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を使用しない
で、難燃性に優れたエポキシ樹脂組成物の開発が要求さ
れている。又、ハロゲン系難燃剤及びアンチモン化合物
を含むエポキシ樹脂組成物で封止された半導体装置を高
温下で保管した場合、これらの難燃剤成分から熱分解し
たハロゲン化物が遊離し、半導体素子の接合部を腐食
し、半導体装置の信頼性を損なうことが知られており、
難燃剤としてハロゲン系難燃剤とアンチモン化合物を使
用しなくても難燃グレードがＵＬ−９４のＶ−０を達成
できるエポキシ樹脂組成物が要求されている。このよう
に、半導体装置を高温下（例えば、１８５℃等）に保管
した後の半導体素子の接合部（ボンディングパッド部）
の耐腐食性のことを高温保管特性といい、この高温保管
特性を改善する手法としては、五酸化二アンチモンを使
用する方法（特開昭５５−１４６９５０号公報）や、酸
化アンチモンと有機ホスフィンとを組み合わせる方法
（特開昭６１−５３３２１号公報）等が提案され、効果
が確認されているが、最近の半導体装置に対する高温保
管特性の高い要求レベルに対して、エポキシ樹脂組成物
の種類によっては不満足なものもある。そこで特開平１
０−２５９２９２号公報で提案されている様な環状ホス
ファゼン化合物を使用することにより、臭素化合物及び
アンチモン化合物を使用せずに十分な難燃性を達成でき
てはいたが、硬化性の低下、ブリードの発生による型汚
れ、強度の低下、吸水率の増加等により耐湿信頼性が低
下する不具合が発生していた。このため、環状ホスファ
ゼン化合物の添加量を少なくしても難燃性を得ることが
できるエポキシ樹脂組成物が望まれている。又、水酸化
アルミニウムを使用することにより、臭素化合物及びア
ンチモン化合物を使用せずに難燃性を達成できるが、十
分な難燃性を発現させるためには多量の添加を必要と
し、そのため成形性、耐半田クラック性の低下を引きお
こす問題がある。即ち、難燃性を維持し、成形性、高温
保管特性、耐湿信頼性及び耐半田クラック性に優れ、ハ
ロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を使用しないエ
ポキシ樹脂組成物が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ハロゲン系
難燃剤、アンチモン化合物を含まず、成形性、難燃性、
高温保管特性、耐湿信頼性、及び耐半田クラック性に優
れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用い
た半導体装置を提供するものである。
難燃剤、アンチモン化合物を含まず、成形性、難燃性、
高温保管特性、耐湿信頼性、及び耐半田クラック性に優
れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用い
た半導体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】本発明は、（Ａ）エポキ
シ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、
（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）ホスファゼン化合物、及び
（Ｆ）水酸化アルミニウムを必須成分とすることを特徴
とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
シ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、
（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）ホスファゼン化合物、及び
（Ｆ）水酸化アルミニウムを必須成分とすることを特徴
とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明に用いるエポキシ樹脂とし
ては、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、例えば、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、
スチルベン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ト
リフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリ
フェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エ
ポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エ
ポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（フ
ェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する）、ナフト
ール型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混
合して用いても差し支えない。
ては、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、例えば、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、
スチルベン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ト
リフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリ
フェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エ
ポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エ
ポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（フ
ェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する）、ナフト
ール型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混
合して用いても差し支えない。
【０００６】本発明に用いるフェノール樹脂としては、
１分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、例えば、フェノ
ールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシ
クロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フ
ェノール樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、フェノー
ルアラルキル樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格
等を有する）、ナフトールアラルキル樹脂等が挙げら
れ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。
特に、フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエ
ン変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナ
フトールアラルキル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂
等が好ましい。これらの配合量としては、全エポキシ樹
脂のエポキシ基数と全フェノール樹脂のフェノール性水
酸基数の比で０．８〜１．３が好ましい。
１分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、例えば、フェノ
ールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシ
クロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フ
ェノール樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、フェノー
ルアラルキル樹脂（フェニレン骨格、ビフェニレン骨格
等を有する）、ナフトールアラルキル樹脂等が挙げら
れ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。
特に、フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエ
ン変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナ
フトールアラルキル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂
等が好ましい。これらの配合量としては、全エポキシ樹
脂のエポキシ基数と全フェノール樹脂のフェノール性水
酸基数の比で０．８〜１．３が好ましい。
【０００７】本発明に用いる硬化促進剤としては、エポ
キシ基とフェノール性水酸基との硬化反応を促進させる
ものであればよく、一般に封止材料に使用するものを使
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、トリフェニルホスフィ
ン、２−メチルイミダゾール、テトラフェニルホスホニ
ウム・テトラフェニルボレート等が挙げられ、これらは
単独でも混合して用いても差し支えない。
キシ基とフェノール性水酸基との硬化反応を促進させる
ものであればよく、一般に封止材料に使用するものを使
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、トリフェニルホスフィ
ン、２−メチルイミダゾール、テトラフェニルホスホニ
ウム・テトラフェニルボレート等が挙げられ、これらは
単独でも混合して用いても差し支えない。
【０００８】本発明に用いる無機充填材としては、一般
に封止材料に使用されているものを使用することができ
る。例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミ
ナ、窒化珪素等が挙げられ、これらは単独でも混合して
用いても差し支えない。これらの内では、球形度の高い
溶融シリカを全量、あるいは一部破砕シリカを併用する
ことが好ましい。無機充填材の平均粒径としては５〜３
０μｍ、最大粒径としては７４μｍ以下が好ましい。
又、粒子の大きさの異なるものを混合することにより充
填量を多くすることができる。無機充填材は、予めシラ
ンカップリング剤等で表面処理されているものを用いて
もよい。配合量としては、水酸化アルミニウム、及び前
記の無機充填材の合計量が、成形性と耐半田クラック性
のバランスから、全エポキシ樹脂組成物中に６０〜９５
重量％が好ましい。６０重量％未満だと、吸水率の上昇
に伴う耐半田クラック性が低下し、９５重量％を越える
と、ワイヤースィープ及びパッドシフト等の成形性の問
題が生じ、好ましくない。
に封止材料に使用されているものを使用することができ
る。例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミ
ナ、窒化珪素等が挙げられ、これらは単独でも混合して
用いても差し支えない。これらの内では、球形度の高い
溶融シリカを全量、あるいは一部破砕シリカを併用する
ことが好ましい。無機充填材の平均粒径としては５〜３
０μｍ、最大粒径としては７４μｍ以下が好ましい。
又、粒子の大きさの異なるものを混合することにより充
填量を多くすることができる。無機充填材は、予めシラ
ンカップリング剤等で表面処理されているものを用いて
もよい。配合量としては、水酸化アルミニウム、及び前
記の無機充填材の合計量が、成形性と耐半田クラック性
のバランスから、全エポキシ樹脂組成物中に６０〜９５
重量％が好ましい。６０重量％未満だと、吸水率の上昇
に伴う耐半田クラック性が低下し、９５重量％を越える
と、ワイヤースィープ及びパッドシフト等の成形性の問
題が生じ、好ましくない。
【０００９】本発明に用いるホスファゼン化合物は、化
合物中にホスファゼン構造を有するものであればよく、
例えば、一般式（２）で示される構造を有する化合物等
を挙げることができ、難燃剤として作用する。
合物中にホスファゼン構造を有するものであればよく、
例えば、一般式（２）で示される構造を有する化合物等
を挙げることができ、難燃剤として作用する。
【化２】 一般式（２）中、ｎは３〜１０００の整数であり、Ｒと
しては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルコキ
シ基、アリール基、アリールオキシ基等が一般的である
が、又、アミノ基、メルカプト基、ヒドロキシ基、フル
オロアルキル基等に代表される様に、Ｎ、Ｓ、Ｏ、Ｆ原
子等を含有していても差し支えない。これらのホスファ
ゼン化合物は、単独でも混合して用いてもよい。ホスフ
ァゼン化合物の難燃機構は、その含有しているリンによ
る炭化促進効果、即ち、硬化物の表面に不燃性の炭化層
を形成することにより、硬化物表面の保護、及び酸素を
遮断する効果が得られること、又、含有している窒素に
より、熱分解時に窒素ガスが発生し、気相においても酸
素を遮断することによる。この固相と気相の両方で働く
難燃効果から、ホスファゼン化合物は高い難燃性を付与
することができる。
しては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルコキ
シ基、アリール基、アリールオキシ基等が一般的である
が、又、アミノ基、メルカプト基、ヒドロキシ基、フル
オロアルキル基等に代表される様に、Ｎ、Ｓ、Ｏ、Ｆ原
子等を含有していても差し支えない。これらのホスファ
ゼン化合物は、単独でも混合して用いてもよい。ホスフ
ァゼン化合物の難燃機構は、その含有しているリンによ
る炭化促進効果、即ち、硬化物の表面に不燃性の炭化層
を形成することにより、硬化物表面の保護、及び酸素を
遮断する効果が得られること、又、含有している窒素に
より、熱分解時に窒素ガスが発生し、気相においても酸
素を遮断することによる。この固相と気相の両方で働く
難燃効果から、ホスファゼン化合物は高い難燃性を付与
することができる。
【００１０】好ましいホスファゼン化合物としては、本
発明のエポキシ樹脂組成物の流動性の点から、環状ホス
ファゼン化合物である。環状ホスファゼン化合物として
は、例えば、一般式（１）で示される環状ホスファゼン
化合物
発明のエポキシ樹脂組成物の流動性の点から、環状ホス
ファゼン化合物である。環状ホスファゼン化合物として
は、例えば、一般式（１）で示される環状ホスファゼン
化合物
【化３】 （式中、ｎは３〜７の整数、Ｒは互いに同一もしくは異
なる有機基を示す。）等があり、一般式（１）中のＲは
アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール
基、アリールオキシ基等が一般的であるが、又、アミノ
基、メルカプト基、ヒドロキシ基、フルオロアルキル基
等に代表される様に、Ｎ、Ｓ、Ｏ、Ｆ原子等を含有して
いても差し支えない。これらの環状ホスファゼン化合物
は、単独でも混合して用いてもよい。更に、３量体の６
員環を主成分としていることがより好ましい。一般式
（１）で示される環状ホスファゼン化合物としては、具
体的には、例えば、ヘキサプロピルシクロトリホスファ
ゼン、テトラエトキシジプロポキシシクロトリホスファ
ゼン、ヘキサフェノキシシクロトリホスファゼン、ヘキ
サアニリノシクロトリホスファゼン、ヘキサキス（３−
メルカプトプロピル）シクロトリホスファゼン、ヘキサ
キス（ヘプタフルオロプロピルオキシ）シクロトリホス
ファゼン等が一例として挙げられる。一般式（２）、一
般式（１）中のＲとしては、耐熱性、耐湿性の観点から
はアリールオキシ基が好ましく、エポキシ樹脂との相溶
性やエポキシ樹脂組成物の流動性の観点から、２ｎ個の
Ｒのうち、少なくともｎ個がフェノキシ基であること
が、より好ましい。
なる有機基を示す。）等があり、一般式（１）中のＲは
アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール
基、アリールオキシ基等が一般的であるが、又、アミノ
基、メルカプト基、ヒドロキシ基、フルオロアルキル基
等に代表される様に、Ｎ、Ｓ、Ｏ、Ｆ原子等を含有して
いても差し支えない。これらの環状ホスファゼン化合物
は、単独でも混合して用いてもよい。更に、３量体の６
員環を主成分としていることがより好ましい。一般式
（１）で示される環状ホスファゼン化合物としては、具
体的には、例えば、ヘキサプロピルシクロトリホスファ
ゼン、テトラエトキシジプロポキシシクロトリホスファ
ゼン、ヘキサフェノキシシクロトリホスファゼン、ヘキ
サアニリノシクロトリホスファゼン、ヘキサキス（３−
メルカプトプロピル）シクロトリホスファゼン、ヘキサ
キス（ヘプタフルオロプロピルオキシ）シクロトリホス
ファゼン等が一例として挙げられる。一般式（２）、一
般式（１）中のＲとしては、耐熱性、耐湿性の観点から
はアリールオキシ基が好ましく、エポキシ樹脂との相溶
性やエポキシ樹脂組成物の流動性の観点から、２ｎ個の
Ｒのうち、少なくともｎ個がフェノキシ基であること
が、より好ましい。
【００１１】又、別の環状ホスファゼン化合物の例とし
て、難燃性を高めるために、一つの環状ホスファゼンが
別の有機基を介して他の環状ホスファゼンと結合した形
態の化合物も好ましい。この場合、環状ホスファゼンは
同じ種類でもよく、異なった種類でもよい。例えば、一
般式（１）で示される一つの環状ホスファゼンのＲの一
部が他の環状ホスファゼンのＲの一部との間で別の有機
基又はＲを介して結合した形態の化合物でもよく、これ
らの別の有機基は、単独の基だけではなく、他の基との
複合の基でもよい。例えば、有機基の両末端にホスファ
ゼン基を有している化合物でもよい。これらの環状ホス
ファゼン同士を結合する別の有機基としては、例えば、
１，６−ジオキシヘキサン等の様にジオール化合物の水
酸基から水素原子を除いた有機基、あるいはハイドロキ
ノン、４，４’−ビフェノール、ビスフェノールＦ等の
２官能フェノール化合物等のジヒドロキシ化合物から水
素原子を除いた基等を好ましく用いることができる。
て、難燃性を高めるために、一つの環状ホスファゼンが
別の有機基を介して他の環状ホスファゼンと結合した形
態の化合物も好ましい。この場合、環状ホスファゼンは
同じ種類でもよく、異なった種類でもよい。例えば、一
般式（１）で示される一つの環状ホスファゼンのＲの一
部が他の環状ホスファゼンのＲの一部との間で別の有機
基又はＲを介して結合した形態の化合物でもよく、これ
らの別の有機基は、単独の基だけではなく、他の基との
複合の基でもよい。例えば、有機基の両末端にホスファ
ゼン基を有している化合物でもよい。これらの環状ホス
ファゼン同士を結合する別の有機基としては、例えば、
１，６−ジオキシヘキサン等の様にジオール化合物の水
酸基から水素原子を除いた有機基、あるいはハイドロキ
ノン、４，４’−ビフェノール、ビスフェノールＦ等の
２官能フェノール化合物等のジヒドロキシ化合物から水
素原子を除いた基等を好ましく用いることができる。
【００１２】本発明のホスファゼン化合物の配合量は、
全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１５重量％が好ま
しく、更に好ましくは０．１〜１０重量％である。０．
０１重量％未満だと難燃性が不足し、１５重量％を越え
ると硬化性、耐熱性及び強度が低下し、吸水率が増加す
るので好ましくない。
全エポキシ樹脂組成物中に０．０１〜１５重量％が好ま
しく、更に好ましくは０．１〜１０重量％である。０．
０１重量％未満だと難燃性が不足し、１５重量％を越え
ると硬化性、耐熱性及び強度が低下し、吸水率が増加す
るので好ましくない。
【００１３】本発明に用いる水酸化アルミニウムは、ホ
スファゼン化合物と同様に、難燃剤として作用し、その
難燃機構としては、燃焼時に水酸化アルミニウムが脱水
を開始し、吸熱することによって燃焼反応を阻害するも
のである。水酸化アルミニウムの平均粒径としては１〜
３０μｍが好ましく、より好ましくは５〜２０μｍであ
る。水酸化アルミニウムの配合量としては、全エポキシ
樹脂組成物中に０．５〜２０重量％が好ましく、更に好
ましくは０．５〜１０重量％である。０．５重量％未満
だと難燃性が不足し、２０重量％を越えると耐湿信頼
性、成形性が低下するので好ましくない。
スファゼン化合物と同様に、難燃剤として作用し、その
難燃機構としては、燃焼時に水酸化アルミニウムが脱水
を開始し、吸熱することによって燃焼反応を阻害するも
のである。水酸化アルミニウムの平均粒径としては１〜
３０μｍが好ましく、より好ましくは５〜２０μｍであ
る。水酸化アルミニウムの配合量としては、全エポキシ
樹脂組成物中に０．５〜２０重量％が好ましく、更に好
ましくは０．５〜１０重量％である。０．５重量％未満
だと難燃性が不足し、２０重量％を越えると耐湿信頼
性、成形性が低下するので好ましくない。
【００１４】ホスファゼン化合物及び水酸化アルミニウ
ムは、各々単独でも難燃性を付与する性質があるが、十
分な難燃性を発現させるには、多量の配合量が必要とな
る。しかし多量に配合すると、成形性及び強度の低下、
吸水率の増加を引き起こす傾向にあり、耐半田クラック
性が低下する。これらの諸物性の低下を防ぐためにも配
合量は極力少なくする必要がある。本発明者は、ホスフ
ァゼン化合物と水酸化アルミニウムとを併用することに
より、その相乗効果として更に難燃性が向上し、配合量
を低減できることを見出した。前述した様に、ホスファ
ゼン化合物は、燃焼時にポリ燐酸層と炭化層を形成する
ことによって燃焼反応を阻害するものであり、更に水酸
化アルミニウムは、燃焼時に脱水反応が起こり、吸熱す
ることにより燃焼反応を阻害する作用がある。両者を併
用することにより、互いの能力を補い合い、その相乗効
果として高い難燃性を得ることができる。その結果とし
て、配合量を少なくしても難燃性を維持し、成形性及び
強度の低下、吸水率の増加等を防ぐことができる。
ムは、各々単独でも難燃性を付与する性質があるが、十
分な難燃性を発現させるには、多量の配合量が必要とな
る。しかし多量に配合すると、成形性及び強度の低下、
吸水率の増加を引き起こす傾向にあり、耐半田クラック
性が低下する。これらの諸物性の低下を防ぐためにも配
合量は極力少なくする必要がある。本発明者は、ホスフ
ァゼン化合物と水酸化アルミニウムとを併用することに
より、その相乗効果として更に難燃性が向上し、配合量
を低減できることを見出した。前述した様に、ホスファ
ゼン化合物は、燃焼時にポリ燐酸層と炭化層を形成する
ことによって燃焼反応を阻害するものであり、更に水酸
化アルミニウムは、燃焼時に脱水反応が起こり、吸熱す
ることにより燃焼反応を阻害する作用がある。両者を併
用することにより、互いの能力を補い合い、その相乗効
果として高い難燃性を得ることができる。その結果とし
て、配合量を少なくしても難燃性を維持し、成形性及び
強度の低下、吸水率の増加等を防ぐことができる。
【００１５】本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜
（Ｆ）成分の他、必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、三
酸化アンチモン等の難燃剤を含有することは差し支えな
いが、半導体装置の１５０〜２００℃の高温下での電気
特性の安定性が要求される用途では、臭素原子、アンチ
モン原子の含有量が、それぞれ全エポキシ樹脂組成物中
に０．１重量％未満であることが好ましく、完全に含ま
れない方がより好ましい。臭素原子、アンチモン原子の
いずれかが０．１重量％以上だと、高温下に放置したと
きに半導体装置の抵抗値が時間と共に増大し、最終的に
は半導体素子の金線が断線する不良が発生する可能性が
ある。又、環境保護の観点からも、臭素原子、アンチモ
ン原子のそれぞれの含有量が０．１重量％未満で、極力
含有されていないことが望ましい。本発明のエポキシ樹
脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分を必須成分とするが、
これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、カーボ
ンブラック等の着色剤、天然ワックス、合成ワックス等
の離型剤、及びシリコーンオイル、ゴム等の低応力添加
剤等の種々の添加剤を適宜配合しても差し支えない。
又、本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成
分、及びその他の添加剤等をミキサー等を用いて充分に
均一に混合した後、更に熱ロール又はニーダー等で溶融
混練し、冷却後粉砕して得られる。本発明のエポキシ樹
脂組成物を用いて、半導体素子等の各種の電子部品を封
止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモー
ルド、コンプレッションモールド、インジェクションモ
ールド等の従来からの成形方法で硬化成形すればよい。
（Ｆ）成分の他、必要に応じて臭素化エポキシ樹脂、三
酸化アンチモン等の難燃剤を含有することは差し支えな
いが、半導体装置の１５０〜２００℃の高温下での電気
特性の安定性が要求される用途では、臭素原子、アンチ
モン原子の含有量が、それぞれ全エポキシ樹脂組成物中
に０．１重量％未満であることが好ましく、完全に含ま
れない方がより好ましい。臭素原子、アンチモン原子の
いずれかが０．１重量％以上だと、高温下に放置したと
きに半導体装置の抵抗値が時間と共に増大し、最終的に
は半導体素子の金線が断線する不良が発生する可能性が
ある。又、環境保護の観点からも、臭素原子、アンチモ
ン原子のそれぞれの含有量が０．１重量％未満で、極力
含有されていないことが望ましい。本発明のエポキシ樹
脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成分を必須成分とするが、
これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、カーボ
ンブラック等の着色剤、天然ワックス、合成ワックス等
の離型剤、及びシリコーンオイル、ゴム等の低応力添加
剤等の種々の添加剤を適宜配合しても差し支えない。
又、本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｆ）成
分、及びその他の添加剤等をミキサー等を用いて充分に
均一に混合した後、更に熱ロール又はニーダー等で溶融
混練し、冷却後粉砕して得られる。本発明のエポキシ樹
脂組成物を用いて、半導体素子等の各種の電子部品を封
止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモー
ルド、コンプレッションモールド、インジェクションモ
ールド等の従来からの成形方法で硬化成形すればよい。
【００１６】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。配合割合は重量部とす
る。なお、実施例、及び比較例で用いたエポキシ樹脂、
フェノール樹脂の略号を以下にまとめて示す。 エポキシ樹脂（Ｅ−１）：ビフェニル型エポキシ樹脂
［４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−
３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニルを主成分
とする。エポキシ当量１９０、融点１０５℃］、 エポキシ樹脂（Ｅ−２）：ジシクロペンタジエン変性フ
ェノール型エポキシ樹脂（エポキシ当量２６５、軟化点
６０℃）、 フェノール樹脂（Ｈ−１）：フェノールアラルキル樹脂
（水酸基当量１６５、軟化点６２℃）、 フェノール樹脂（Ｈ−２）：フェノールノボラック樹脂
（水酸基当量１０４、軟化点８０℃）
れらに限定されるものではない。配合割合は重量部とす
る。なお、実施例、及び比較例で用いたエポキシ樹脂、
フェノール樹脂の略号を以下にまとめて示す。 エポキシ樹脂（Ｅ−１）：ビフェニル型エポキシ樹脂
［４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−
３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニルを主成分
とする。エポキシ当量１９０、融点１０５℃］、 エポキシ樹脂（Ｅ−２）：ジシクロペンタジエン変性フ
ェノール型エポキシ樹脂（エポキシ当量２６５、軟化点
６０℃）、 フェノール樹脂（Ｈ−１）：フェノールアラルキル樹脂
（水酸基当量１６５、軟化点６２℃）、 フェノール樹脂（Ｈ−２）：フェノールノボラック樹脂
（水酸基当量１０４、軟化点８０℃）
【００１７】 実施例１ エポキシ樹脂（Ｅ−１） ７７重量部 フェノール樹脂（Ｈ−１） ６８重量部 １，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（以下、ＤＢＵという ） ２重量部 溶融球状シリカ ７９０重量部 式（３）で示される環状ホスファゼン化合物 ３０重量部
【化４】 水酸化アルミニウム（平均粒径１０μｍ） ２０重量部 エポキシシランカップリング剤 ５重量部 カーボンブラック ３重量部 カルナバワックス ５重量部 を常温でスーパーミキサーを用いて混合し、７０〜１０
０℃でロール混練し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂組成
物とした。得られたエポキシ樹脂組成物を以下の方法で
評価した。結果を表１に示す。
０℃でロール混練し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂組成
物とした。得られたエポキシ樹脂組成物を以下の方法で
評価した。結果を表１に示す。
【００１８】評価方法 硬化性：（株）オリエンテック・製、ＪＳＲキュラスト
メーターＩＶＰＳを用いて、ダイスの直径３５ｍｍ、振
幅角１°、成形温度１７５℃、成形開始９０秒後のトル
ク値を測定した。数値が大きいほど硬化が速い。単位は
Ｎ・ｍ。 難燃性：低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度
１７５℃、圧力７ＭＰａ、硬化時間１２０秒で試験片
（１２７ｍｍ×１２．７ｍｍ×３．２ｍｍ）を成形し、
アフターベークとして１７５℃、８時間処理した後、Ｕ
Ｌ−９４垂直法に準じてΣＦ、Ｆmaxを測定し、難燃性
を判定した。 熱時強度：低圧トランスファー成形機を用いて、成形温
度１７５℃、圧力７ＭＰａ、硬化時間１２０秒で試験片
（８０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍ）を成形し、アフターベ
ークとして１７５℃、８時間処理した後、２４０℃での
曲げ強度をＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて測定した。単
位はＮ／ｍｍ2。 吸水率：低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度
１７５℃、圧力７ＭＰａ、硬化時間１２０秒で円盤（直
径５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を成形し、アフターベークと
して１７５℃、８時間処理した後、１５０℃で１６時間
乾燥処理を行い、８５℃、相対湿度８５％で１６８時間
吸水処理を行ったものについて、初期重量に対する増加
重量の百分率を求めた。単位は％。 耐半田クラック性：低圧トランスファー成形機を用い
て、成形温度１７５℃、圧力７ＭＰａ、硬化時間１２０
秒で８０ｐＱＦＰ（２ｍｍ厚、チップサイズ９．０ｍｍ
×９．０ｍｍ）を成形し、アフターベークとして１７５
℃、８時間処理した後、８５℃、相対湿度８５％で９６
時間の処理を行い、ＩＲリフロー処理（２４０℃、１０
秒）を行った。超音波探傷機を用いて、パッケージ内部
の剥離、クラック等の不良を観察した。６個のパッケー
ジ中の不良パッケージ数を示す。 高温保管特性：低圧トランスファー成形機を用いて、成
形温度１７５℃、圧力７ＭＰａ、硬化時間１２０秒で１
６ｐＤＩＰ（チップサイズ３．０ｍｍ×３．５ｍｍ）を
成形し、アフターベークとして１７５℃、８時間処理し
た後、高温保管試験（１８５℃、１０００時間）を行
い、配線間の電気抵抗値が初期値に対し２０％増加した
パッケージを不良と判定した。１５個のパッケージ中の
不良率を百分率で示した。単位は％。 Ｂｒ原子、Ｓｂ原子の含有量：圧力５．９ＭＰａで直径
４０ｍｍ、厚さ５〜７ｍｍに圧縮成形し、蛍光Ｘ線分析
装置を用いて、全エポキシ樹脂組成物中の臭素原子、ア
ンチモン原子の含有量を定量した。単位は重量％。
メーターＩＶＰＳを用いて、ダイスの直径３５ｍｍ、振
幅角１°、成形温度１７５℃、成形開始９０秒後のトル
ク値を測定した。数値が大きいほど硬化が速い。単位は
Ｎ・ｍ。 難燃性：低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度
１７５℃、圧力７ＭＰａ、硬化時間１２０秒で試験片
（１２７ｍｍ×１２．７ｍｍ×３．２ｍｍ）を成形し、
アフターベークとして１７５℃、８時間処理した後、Ｕ
Ｌ−９４垂直法に準じてΣＦ、Ｆmaxを測定し、難燃性
を判定した。 熱時強度：低圧トランスファー成形機を用いて、成形温
度１７５℃、圧力７ＭＰａ、硬化時間１２０秒で試験片
（８０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍ）を成形し、アフターベ
ークとして１７５℃、８時間処理した後、２４０℃での
曲げ強度をＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて測定した。単
位はＮ／ｍｍ2。 吸水率：低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度
１７５℃、圧力７ＭＰａ、硬化時間１２０秒で円盤（直
径５０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を成形し、アフターベークと
して１７５℃、８時間処理した後、１５０℃で１６時間
乾燥処理を行い、８５℃、相対湿度８５％で１６８時間
吸水処理を行ったものについて、初期重量に対する増加
重量の百分率を求めた。単位は％。 耐半田クラック性：低圧トランスファー成形機を用い
て、成形温度１７５℃、圧力７ＭＰａ、硬化時間１２０
秒で８０ｐＱＦＰ（２ｍｍ厚、チップサイズ９．０ｍｍ
×９．０ｍｍ）を成形し、アフターベークとして１７５
℃、８時間処理した後、８５℃、相対湿度８５％で９６
時間の処理を行い、ＩＲリフロー処理（２４０℃、１０
秒）を行った。超音波探傷機を用いて、パッケージ内部
の剥離、クラック等の不良を観察した。６個のパッケー
ジ中の不良パッケージ数を示す。 高温保管特性：低圧トランスファー成形機を用いて、成
形温度１７５℃、圧力７ＭＰａ、硬化時間１２０秒で１
６ｐＤＩＰ（チップサイズ３．０ｍｍ×３．５ｍｍ）を
成形し、アフターベークとして１７５℃、８時間処理し
た後、高温保管試験（１８５℃、１０００時間）を行
い、配線間の電気抵抗値が初期値に対し２０％増加した
パッケージを不良と判定した。１５個のパッケージ中の
不良率を百分率で示した。単位は％。 Ｂｒ原子、Ｓｂ原子の含有量：圧力５．９ＭＰａで直径
４０ｍｍ、厚さ５〜７ｍｍに圧縮成形し、蛍光Ｘ線分析
装置を用いて、全エポキシ樹脂組成物中の臭素原子、ア
ンチモン原子の含有量を定量した。単位は重量％。
【００１９】実施例２〜６、比較例１〜６ 表１の配合に従い、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂
組成物を得て、実施例１と同様にして評価した。結果を
表１に示す。比較例１に用いた臭素化ビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂のエポキシ当量は、３６５。実施例６に
用いた環状ホスファゼン化合物は、式（４）で示され
る。
組成物を得て、実施例１と同様にして評価した。結果を
表１に示す。比較例１に用いた臭素化ビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂のエポキシ当量は、３６５。実施例６に
用いた環状ホスファゼン化合物は、式（４）で示され
る。
【化５】
【００２０】
【表１】
【００２１】
【発明の効果】本発明に従うと、ハロゲン系難燃剤、ア
ンチモン化合物を含まず、成形性に優れた半導体封止用
エポキシ樹脂組成物が得られ、これを用いた半導体装置
は難燃性、高温保管特性、耐湿信頼性、及び耐半田クラ
ック性に優れる。
ンチモン化合物を含まず、成形性に優れた半導体封止用
エポキシ樹脂組成物が得られ、これを用いた半導体装置
は難燃性、高温保管特性、耐湿信頼性、及び耐半田クラ
ック性に優れる。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 Ｆターム(参考） 4J002 CC03X CC05X CC06X CC07X CC29X CD00W CD03W CD04W CD05W CD06W CD07W CD13W CD20W DE147 DE149 DJ007 DJ017 DJ047 EU116 EU136 EW016 EW158 EW176 FD017 FD14X FD156 GJ02 4J036 AC02 AC05 AD07 AD08 AD10 AE05 AE07 AF05 AF06 AF08 AJ18 DC40 DC46 DD07 FA03 FA05 FA12 FB07 GA04 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB07 EC01 EC05 EC20
Claims (6)
- 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）ホ
スファゼン化合物、及び（Ｆ）水酸化アルミニウムを必
須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹
脂組成物。 - 【請求項２】 ホスファゼン化合物が、環状ホスファゼ
ン化合物である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹
脂組成物。 - 【請求項３】 環状ホスファゼン化合物が、一般式
（１）で示される環状ホスファゼン化合物である請求項
２記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化１】 （式中、ｎは３〜７の整数、Ｒは互いに同一もしくは異
なる有機基を示す。） - 【請求項４】 一般式（１）で示される環状ホスファゼ
ン化合物の２ｎ個のＲのうち、少なくともｎ個がフェノ
キシ基である請求項３記載の半導体封止用エポキシ樹脂
組成物。 - 【請求項５】 全エポキシ樹脂組成物中に含有される臭
素原子及びアンチモン原子が、それぞれ０．１重量％未
満である請求項１、２、３、又は４記載の半導体封止用
エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項６】 請求項１〜５記載のいずれかの半導体封
止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止して
なることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000232578A JP2002047393A (ja) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000232578A JP2002047393A (ja) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002047393A true JP2002047393A (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=18725240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000232578A Pending JP2002047393A (ja) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002047393A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002187999A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-05 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2002327105A (ja) * | 2001-05-07 | 2002-11-15 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| US7122587B2 (en) * | 2002-10-10 | 2006-10-17 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Semiconductor encapsulating flame retardant epoxy resin composition and semiconductor device |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10259292A (ja) * | 1997-01-17 | 1998-09-29 | Hitachi Chem Co Ltd | 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品 |
| JPH11181429A (ja) * | 1997-02-14 | 1999-07-06 | Otsuka Chem Co Ltd | 難燃剤、難燃性樹脂組成物及び難燃性樹脂成形体 |
| JP2000103939A (ja) * | 1998-09-30 | 2000-04-11 | Hitachi Chem Co Ltd | 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 |
| JP2000336252A (ja) * | 1999-06-01 | 2000-12-05 | Toshiba Chem Corp | 難燃性エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび積層製品 |
| JP2001316454A (ja) * | 2000-02-29 | 2001-11-13 | Otsuka Chem Co Ltd | 難燃性エポキシ樹脂組成物及び電子部品 |
| JP2002037978A (ja) * | 2000-07-24 | 2002-02-06 | Toshiba Chem Corp | 封止用樹脂組成物および半導体封止装置 |
-
2000
- 2000-08-01 JP JP2000232578A patent/JP2002047393A/ja active Pending
Patent Citations (6)
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| JPH10259292A (ja) * | 1997-01-17 | 1998-09-29 | Hitachi Chem Co Ltd | 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品 |
| JPH11181429A (ja) * | 1997-02-14 | 1999-07-06 | Otsuka Chem Co Ltd | 難燃剤、難燃性樹脂組成物及び難燃性樹脂成形体 |
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| JP2002187999A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-05 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| JP2002327105A (ja) * | 2001-05-07 | 2002-11-15 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 |
| US7122587B2 (en) * | 2002-10-10 | 2006-10-17 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Semiconductor encapsulating flame retardant epoxy resin composition and semiconductor device |
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