JP2675108B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐半田ストレス性に優れた半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物に関するものである。
〔従来の技術〕
半導体関連技術は近年の軽薄短小傾向より実装密度を
向上させる方法で進んできた。そのためにメモリーの集
積度の向上や、実装方法のスルーホール実装から表面実
装への移行が進んでいる。従ってパッケージは従来DIP
タイプから表面実装用として小型薄型のフラットパッケ
ージ、SOP、SOJ、PLCCに変わってきており、応力による
パッケージクラックの発生、これらのクラックによる耐
湿性の低下等の問題がある。
特に表面実装工程でのリードの半田付け時にパッケー
ジは急激な温度変化を受け、このためにパッケージにク
ラックが生じる問題が大きくクローズアップされてい
る。
これらの問題を解決するために半田付け時の熱衝撃を
緩和する目的で、熱可塑性オリゴマーの添加(特開昭62
−115849号公報)や各種シリコーン化合物の添加(特開
昭62−115850号公報、62−116654号公報、62−128162号
公報)、更にはシリコーン(特開昭62−136860号公報)
などの手法で対処しているがいずれも半田付け時にパッ
ケージにクラックが生じてしまい信頼性の優れた半導体
封止用エポキシ樹脂組成物を得るまでには至らなかっ
た。
一方、耐半田ストレス性に優れた耐熱性エポキシ樹脂
組成物を得る為に樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の
使用(特開昭62−168620号公報)等が検討されてきた
が、多官能エポキシ樹脂の使用では架橋密度が上がり耐
熱性が向上するが、特に200℃〜300℃のような高温にさ
らされた場合においては耐半田ストレス性が不充分であ
った。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明はこのような問題に対してエポキシ樹脂として
式(I)で示される多官能エポキシ樹脂を、 フェノール樹脂硬化剤として式(II)で示されるパラ
キシレン変性フェノール樹脂硬化剤 (nは整数、n=0〜5) を用いることにより耐半田ストレス性が著しく優れた半
導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供するところにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のエポキシ樹脂組成物は従来の封止用樹脂組成
物に比べて非常に優れた耐半田ストレス性を有したもの
である。
(nとmは、0以上の整数、n+m=1〜10であり、式
中のXとZで割合が3:1で存在する混合物。) 上記式(I)で表わされるエポキシ樹脂は1分子中に
3個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂であ
り、この多官能エポキシ樹脂を用いることにより、従来
の方法では得ることの出来なかった耐半田ストレス性に
非常に優れたエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
このようなエポキシ樹脂の使用量は、これを調節する
ことにより耐半田ストレス性を最大限に引き出すことが
できる。耐半田ストレス性の効果出す為には好ましく
は、式(I)で示される多官能エポキシ樹脂をエポキシ
樹脂の50重量%以上、更に好ましくは70重量%以上の使
用が望ましい。50重量%未満だと架橋密度が、上がらず
耐半田ストレス性が不充分である。
更に式中のXとZの割合が3:1で存在する混合物であ
ることが望ましい。
この場合Xを3としたときのZの比率が、1より小さ
いと、成形時の硬化性が上がらず、成形性が悪くなる傾
向があり、また比率が、1より大きいと吸水性が上が
り、半田浸漬時の熱衝撃が大きく、耐半田ストレス性
が、悪くなる傾向がある。
又2官能以下のエポキシ樹脂では架橋密度が、上がら
ず耐熱性が劣り耐半田ストレス性の効果が、得られな
い。
又n+mの値は1〜10の範囲が好ましい。この場合n
+mの値が1より小さい場合、硬化性が低下し、成形性
が悪くなる傾向があり、またn+mの値が10より大きい
場合流動性が低下し、成形性が悪くなる傾向がある。
ここでいうエポキシ樹脂とは、エポキシ基を有するも
の全般をいう。たとえばビスフェノール型エポキシ樹
脂、ノボラック型エポキシ樹脂・トリアジン核含有エポ
キシ樹脂等のことをいう。
(nは整数、n=0〜5) 上記式(II)で表されるフェノール樹脂硬化剤はフェ
ノールとアラルキルエーテル(α、α′−ジメトキシパ
ラキシレン)を用い、フリーデルクラフツ反応により縮
合させて得たものであり、このパラツキシレン変性フェ
ノール樹脂を用いることにより、従来の方法では得るこ
との出来なかった耐半田ストレス性に非常に優れたエポ
キシ樹脂組成物を得ることができる。
このようなフェノール樹脂の使用量はこれを調節する
ことにより耐半田ストレス性を最大限に引き出すことが
できる。耐半田ストレス性の効果を出す為には、式(I
I)で示されるパラキシレン変性フェノール樹脂硬化剤
をフェノール樹脂硬化剤の30重量%以上、更に好ましく
は50重量%以上の使用が望ましい。
この場合50重量%未満だと、耐水性、可撓性及びリー
ドフレームとの密着性が上がらず、耐半田ストレス性が
不充分である。
nの値は0〜5の範囲が好ましい。この場合nの値
が、5より大きい場合流動性が低下し、成形性が悪くな
る傾向がある。
又、主鎖にパラキシレンを含まないフェノールノボラ
ック樹脂硬化剤等では耐水性及びリードフレームとの密
着性が上がらず、熱時の水蒸気の爆発による衝撃が増加
し、耐半田ストレス性の効果が得られない。
ここで併用する他のフェノール樹脂硬化剤とは、エポ
キシ樹脂と硬化反応するポリマー全般のことを言い、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、多官
能フェノール樹脂、酸無水物といった一般名を挙げるこ
とが出来る。
本発明に使用される無機充填材としては通常のシリカ
粉末として溶融シリカ、結晶シリカ、多孔質シリカ、2
次凝集シリカの他、アルミナ、炭酸カルシウム、炭素繊
維等の充填材全般を指し、特に溶融シリカ、多孔質シリ
カ、2次凝集シリカの使用が好ましい。
本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ基とフェノ
ール性水酸基との反応を促進するものであればよく、一
般に封止用材料に使用されているものを広く使用するこ
とができ、例えばジアザビシクロウンデセン(DBU)、
トリフェニルホスフィン(TPP)、ジメチルベンジルア
ミン(BDMA)や2メチルイミダゾール(2MZ)等が単独
もしくは2種類以上混合して用いられる。
本発明の封止用エポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂、
硬化剤、無機充填材及び硬化促進剤を必須成分とする
が、これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、ブ
ロム化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、ヘキサブロム
ベンゼン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の
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がない。
又、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を成形材料と
して製造するには、エポキシ樹脂、硬化剤硬化促進剤、
充填材、その他の添加剤をミキサー等によって十分に均
一に混合した後、さらに熱ロールまたはニーダー等で溶
融混練し、冷却後粉砕して成形材料とすることができ
る。これらの成形材料は電子部品あるいは電機部品の封
止、被覆、絶縁等に適用することができる。
〔実施例〕
実施例1 下記組成物 式(III)で示されるトリス(ヒドロキシアルキフェ
ニル)メタントリグリシジルエーテル 式(IV)で示されるパラキシレン変性フェノール樹脂 ただしn=0、1、2が20:50:30の混合物 6 重量部 フェノールボラック樹脂 4 重量部 溶融シリカ粉末 68.8重量部 トリフェニルホスフィン 0.2重量部 カーボンブラック 0.5重量部 カルナバワックス 0.5重量部 を、ミキサーで常温で混合し、70〜100℃で2軸ロール
により混練し、冷却後粉砕し成形材料とした。
得られた成形材料をタブレット化し、低圧トランスフ
ァー成形機にて175℃、70kg/cm2、120秒の条件で半田ク
ラック試験用として6×6mmのチップを52pQFPに封止
し、又半田耐湿性試験用として3×6mmのチップを16pSO
Pに封止した。
封止したテスト用素子について下記の半田クラック試
験及び半田耐湿性試験をおこなった。
半田クラック試験・封止したテスト用素子を85℃、85
%RHの環境下で48Hrおよび72Hr処理し、その後260℃の
半田槽に10秒間浸漬後顕微鏡で外部クラックを観察し
た。
半田耐湿性試験:封止したテスト用素子を85℃で、85%
RHの環境下で72Hr処理し、その後260℃の半田槽に10秒
間浸漬後プレッシャークッカー試験(125℃、100%RH)
を行い回路のオープン不良を測定した。
実施例2〜5 第1表の処方に従って配合し、実施例1と同様にして
成形材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形
品を得、この成形品を用いて実施例1と同様に半田クラ
ック試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を第
1表に示す。
比較例2〜6 第1表の処方に従って配合し、実施例1と同様にして
成形材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形
品を得、この成形品を用いて実施例1と同様に半田クラ
ック試験及び半田耐湿試験を行なった。試験結果を第1
表に示す。
〔発明の効果〕 本発明に従うと従来技術では得ることのできなかった
耐熱性、耐水性及び、可撓性を有するエポキシ樹脂組成
物を得ることができるので、半田付け工程による急激な
温度変化による熱ストレスを受けたときの耐クラック性
に非常に優れ、更に耐湿性が良好なことから電子、電機
部品の封止用、被覆用絶縁用等に用いた場合、特に表面
実装パッケージに搭載された高集積大型チップICにおい
て信頼性が非常に必要とする製品について好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−72714(JP,A) 特開 平2−173033(JP,A) 特開 平2−175716(JP,A) 特開 平2−219816(JP,A) 特開 平2−219814(JP,A) 特開 昭62−290720(JP,A) 特開 平3−718(JP,A) 特開 昭61−42530(JP,A) 特開 平3−116954(JP,A) 特公 昭64−3217(JP,B2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)式(I)の化学構造式で示される多
    官能エポキシ樹脂 (nとmは、0以上の整数、n+m=1〜10であり、式
    中のXとZの割合が3:1で存在する混合物。)を総エポ
    キシ樹脂量に対して50〜100重量%を含むエポキシ樹脂 (B)式(II)の化学構造式で示されるパラキシレン変
    性フェノール樹脂硬化剤 (nは整数、n=0〜5) を総フェノール樹脂硬化剤量に対して30〜100重量%を
    含むフェノール樹脂硬化剤 (C)無機充填材 (D)硬化促進剤 を必須成分とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成
    物。
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