JP2680389B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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Description

【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
向上させる方向で進んできた。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のDI
P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62−11585号公報−62−116654号公報、62−128162号
公報)、更にはシリコーン変性(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61−168620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 (nは0から10の整数であり、化学構造式中におけるX
は(A)が2に対して(B)が0〜1の割合で存在する
ランダム共重合物の混合物)。
フェノール樹脂硬化剤として式(II)で示される多官
能フェノール樹脂硬化剤 (nは0から10までの整数であり、式中のRは水素原子
及びメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−
ブチル基の中で、1種もしくは2種以上の組み合せを示
す。)を用い、それらを併用することによって、更に耐
半田ストレス性に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は0から10の整数であり、化学構造式中におけるX
は(A)が2に対して(B)が0〜1の割合で存在する
ランダム共重合物の混合物)。
上記式(I)で表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を出す為には式(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は(A)が2に対して(B)が0〜1の
割合で存在するランダム共重合物が好ましい。
この場合、(A)を2としたときの(B)の比率が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。また、
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。また
nの値は0から10までの範囲が好ましい。この場合n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0から10までの整数であり、式中のRは水素原子
及びメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−
ブチル基の中で、1種もしくは2種以上の組み合わせを
示す。) 上記式(II)で表わされるフェノール樹脂硬化剤は1
分子中に3個以上の水酸基を有する多官能フェノール樹
脂硬化剤であり、この多官能フェノール樹脂硬化剤を用
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硬化剤の使用量は、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(II)で示さ
れる多官能フェノール樹脂硬化剤をフェノール樹脂の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。この場合使用量が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Rは水素原子及び炭素数4までのアルキル
基が好ましく、炭素数が5以上のアルキル基の場合、エ
ポキシ樹脂との反応性が低下し、硬化性が劣化する傾向
がある。また2官能以下のフェノール樹脂硬化剤では架
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。またnの値は0から10までの範囲が好
ましい。この場合n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、パラ
キシレン変性フェノール樹脂酸無水物といた一般名を挙
げることが出来る。
また、上記多官能エポキシ樹脂と多官能フェノール樹
脂を組み合せて用いることによって単独使用では得られ
ることの出来なかったより耐熱性の優れるエポキシ樹脂
組成物を得ることが出来る。
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、無機充填剤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、
充填剤、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気部品の封
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)で示されるエポキシ樹脂 ただしn=2のときm=1の化合物とn=5のときm=
2の化合物の割合が8:2の混合物 15 重量部 オルトクレゾールノボラックエポキシ樹脂 5 重量部 式(IV)で示されるフェノール樹脂 ただしn=2のときm=1の化合物とn=5のときm=
2の化合物の割合が8:2の混合物 7 重量部 フェノールノボラック樹脂 3 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52pパッケージに
封止し、又半田耐湿性試験用として3×6mmのチップを1
6pSOPパッケージに封止した。
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の環環境下で48Hrおよび72Hr処理し、その後250℃
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の環環境下で72Hr処理し、その後250℃の半田槽に1
0秒間浸漬後プレッシャークッカー試験(125℃、100%R
H)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、この成形品を用して実施例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。
〔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
耐熱性及び、耐水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、電気部品の封
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 (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/31 (56)参考文献 特開 平2−209948(JP,A) 特開 平2−155914(JP,A) 特開 平2−69514(JP,A) 特開 平2−16147(JP,A) 特開 平2−11617(JP,A) 特開 平2−1149(JP,A) 特開 平1−158755(JP,A)

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は0から10の整数であり、化学構造式中におけるX
    は(A)が2に対して(B)が0〜1の割合で存在する
    ランダム共重合物の混合物)を総エポキシ樹脂量に対し
    て50〜100重量%含むエポキシ樹脂 (B)式(II)の化学構造式で示される多官能フェノー
    ル樹脂硬化剤 (nは0から10までの整数であり、式中のRは水素原子
    及びメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−
    ブチル基の中で、1種もしくは2種以上の組み合せを示
    す。)を総フェノール樹脂硬化剤量に対して50〜100重
    量%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半導体封止用エポキ
    シ樹脂組成物。
JP32886088A 1988-12-08 1988-12-28 エポキシ樹脂組成物 Expired - Lifetime JP2680389B2 (ja)

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