JP2007119536A

JP2007119536A - 封止用エポキシ樹脂組成物

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Publication number: JP2007119536A
Application number: JP2005310540A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Ichikawa; 貴之市川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-05-17
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: JP4936353B2

Abstract

【課題】難燃性とともに高温放置特性に優れた封止用エポキシ樹脂組成物とする。
【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機充填材とともに、（Ｄ）金属水和物並びに（Ｅ）無機イオン交換体を必須成分とし、かつ、（Ｅ）無機イオン交換体としては、ジルコニウム系交換体とマグネシウム系交換体とを用いる。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子部品、半導体等の封止用エポキシ樹脂組成物とこれにより封止された電子部品または半導体装置に関するものである。

従来より、電子部品や半導体装置等に対して使用する封止用樹脂については、難燃性を付与するためにハロゲン系難燃化合物やアンチモン化合物を配合するとともに、高温雰囲気下での電気特性の信頼性、すなわち高温放置特性を向上させるために、酸化ビスマス水和物等の金属水和物と、ハイドロタルサイト系等の無機イオン交換体を添加したものが知られている（たとえば特許文献１〜３）。

しかしながら、このような従来の封止用樹脂組成物の場合には、ハロゲン系難燃化合物として代表的な臭素化エポキシ樹脂やアンチモン化合物は、半導体装置の高温放置特性を低下させるという欠点があった。また、近年では、環境への配慮から、臭素化合物やアンチモン化合物を含まない封止用樹脂への転換が求められていた。

そこで、これら従来の難燃化合物の代替材としてリン系難燃剤の使用や、金属水和物、イオン交換体の選択等が試みられている（たとえば特許文献４〜５）が、たとえば自動車に搭載される電子機器１７５℃の場合のように高度な高温放置特性を満足できる封止用樹脂はこれまでのところ実現されていない。
特開平１０−１５８３６０号公報特開平１１−１８１２３８号公報特開２００１−２３４０３５号公報特開２００２−３７１１９４号公報特開２００２−３７１１９５号公報

本発明は、上記のとおりの背景から、従来の問題点を解消し、難燃性を有しているとともに、さらに一層の高温放置特性にも優れた新しい封止用の樹脂組成物と、これを用いて封止した電子部品、半導体装置を提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するための手段として封止用エポキシ樹脂組成物を提供するものであって、このものは以下のことを特徴としている。

第１：（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機充填材とともに、（Ｄ）金属水和物並びに（Ｅ）無機イオン交換体を必須成分として含有し、かつ、（Ｅ）無機イオン交換体は、ジルコニウム系イオン交換体とマグネシウム系イオン交換体である。

第２：（Ｅ）無機イオン交換体は、組成物全体量に対しての０．０５〜５ｗｔ％の範囲で含有されている。

第３：（Ｅ）無機イオン交換体としてのジルコニウム系イオン交換体とマグネシウム系イオン交換体との比率は、重量比で１：５〜５：１の範囲内である。

第４：組成物全体量に対して、（Ａ）エポキシ樹脂５〜１０ｗｔ％、（Ｂ）硬化剤３〜５ｗｔ％、（Ｃ）無機充填材６０〜９０ｗｔ％、（Ｄ）金属水和物５〜２０ｗｔ％の範囲で含有されている．
そして、本発明は、以上いずれか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電子部品または半導体装置を提供する。

上記のとおりの第１の発明によるエポキシ樹脂組成物によれば、エポキシ樹脂において、金属水和物とともに、ジルコニウム系、そしてマグネシウム系の、少くとも特定の２種の無機イオン交換体を配合することによって、従来のような臭素樹脂やアンチモン化合物という難燃化合物を使用することなく、難燃性とともに、優れた高温放置特性を有する封止用樹脂を実現可能としている。

そして、第２から第４の発明の特定の配合割合からなる本発明の封止用エポキシ樹脂組成物によれば、上記のとおりの効果は、より確実に、より一層顕著なものとなる。

上記第５の発明では、このような優れた効果を体現した電子部品や半導体装置が提供されることになる。

本発明の封止用エポキシ樹脂組成物における必須成分の一つとしての（Ａ）エポキシ樹脂については、従来より知られている非ハロゲン系エポキシ樹脂の各種のものであってよく、たとえば、Ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ナフタレン環を有するエポキシ樹脂等が好適なものとして挙げられる。

なかでも、Ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂は特に好適なものとして例示される。

また、（Ｂ）硬化剤についても同様に従来より知られている各種のものであってよく、たとえばフェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、アミン類、イミダゾール類、トリフェニルホスフィン等のリン系硬化剤等が例示される。なかでも、硬化剤としては、１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂の１種以上のものが好適に考慮される。

（Ｃ）無機充填材については、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、タルク、炭酸カルシウム、ガラス粉、酸化チタン等の従来より知られている各種のものの１種以上であってよく、なかでも、溶融シリカ、結晶シリカ、窒化ケイ素がより好適なものとして考慮される。

（Ｄ）金属水和物については、従来より知られている酸化ビスマス水和物のような、市販品をはじめとする各種の金属化合物の水和物の１種以上であってよい。そして、この（Ｄ）金属水和物とともに必須成分として、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物には、（Ｅ）無機イオン交換体として、市販品等としての、イオン交換能を有するジルコニウム（Ｚｒ）系イオン交換体とマグネシウム（Ｍｇ）系イオン交換体とが共に添加配合される。これらの成分の配合なしには難燃性、そして優れた高温放置特性は得られない。また、（Ｅ）無機イオン交換体としてジルコニウム系およびマグネシウム系とを併用することなしに一方のみの配合においても、優れた高温放置特性は得られない。

なお、本発明における高温放置特性としては、たとえば自動車向けの車載用特性としての１７５℃以上の温度での電気的特性の優れた信頼性の実現を目安としている。

本発明においては、必須成分としての上記の（Ｅ）無機イオン交換体については、樹脂組成物全体量において、０．０５〜５ｗｔ％の範囲で配合することが、好ましく、さらに好ましくは、０．１〜３．５ｗｔ％の範囲とすることが考慮される。また、ジルコニウム系イオン交換体とマグネシウム系イオン交換体との相互の比率については、重量比で、１：５〜５：１の範囲内、さらに好ましくは、１：２〜２：１の範囲内とすることが考慮される。

エポキシ樹脂組成物における（Ｅ）無機イオン交換体以外の成分としては、（Ａ）エポキシ樹脂が５〜１０ｗｔ％、（Ｂ）硬化剤が３〜５ｗｔ％、（Ｃ）無機充填材が６０〜９０ｗｔ％、（Ｄ）金属水和物が５〜２０ｗｔ％の範囲が一般的に好適に考慮される。

そして、本発明の組成物の効果を阻害しない範囲において、あるいはまた必要に応じて、天然ワックス、合成ワックス、ステアリン酸、モンタン酸、モンタン酸エステル、リン酸エステル等の従来より知られている離型剤をはじめとして、エラストマー等の低応力化成分、着色剤、シランカップリング剤等の無機充填材用の処理剤、硬化促進剤等を適宜に添加配合してもよい。

そして、本発明の上記のエポキシ樹脂組成物は、以上のとおりの各種の成分を配合し、ミキサー等で均一に混合した後にロール等で加熱混練することで調製することができる。

また、得られた樹脂組成物を用いて電子部品や半導体装置を封止するための方法としては、代表的には低圧トランスファー成形法があるが、射出成形、圧縮成形、あるいは注型等による封止も可能である。封止の際の加熱によって樹脂組成物を硬化させることで、電子部品や半導体装置の封止品が得られることになる。これにより、たとえば、ＩＬＳ、トランジスター、サイリスタ、ダイオード等の封止品が得られる。

そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん、以下の例によって発明が限定されることはない。

表１に示した各種の組成配合（重量部）のエポキシ樹脂組成物を上記方法によって調製した。

表１のエポキシ樹脂組成物の各々について、以下の方法によって難燃性と高温放置特性とを評価した。なお、エポキシ樹脂組成物の成形条件は、金型温度１７５℃、注入圧力６.９ＭＰａ、９０ｓキュアである。
（評価）
１難燃性
１７５℃で成形し得られた成形品（厚み０．８ｍｍ）をＵＬ耐炎性規格に基づき燃焼性の試験を実施した。
２高温放置特性
１６ＤＩＰ（３μｍのアルミ配線ＴＥＧ：試験用半導体素子）を２００℃の条件下で、ＴＥＧアルミ配線の抵抗変化率を測定し、変化率が５０％越えたものを不良とし、不良数が５０％を超えた時間を表す。

表１のように、本発明の実施例１−５においては、難燃性とともに、優れた高温放置特性が得られることが確認された。

Claims

（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機充填材とともに、（Ｄ）金属水和物並びに（Ｅ）無機イオン交換体を必須成分として含有し、（Ｅ）無機イオン交換体はジルコニウム系イオン交換体とマグネシウム系イオン交換体であることを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。
（Ｅ）無機イオン交換体は、組成物全体量の０．０５〜５ｗｔ％の範囲で含有されていることを特徴とする請求項１の封止用エポキシ樹脂組成物。
（Ｅ）無機イオン交換体としてのジルコニウム系イオン交換体とマグネシウム系イオン交換体との比率は、重量比で１：５〜５：１の範囲内であることを特徴とする請求項１または２の封止用エポキシ樹脂組成物。
組成物全体量に対して、（Ａ）エポキシ樹脂５〜１０ｗｔ％、（Ｂ）硬化剤３〜５ｗｔ％、（Ｃ）無機充填材６０〜９０ｗｔ％、（Ｄ）金属水和物５〜２０ｗｔ％の範囲で含有されていることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれかの封止用エポキシ樹脂組成物。
請求項１から４のうちのいずれか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ていることを特徴とする電子部品または半導体装置。