JP2751786B2 - エポキシ樹脂用硬化剤及びエポキシ樹脂組成物並びに半導体装置 - Google Patents
エポキシ樹脂用硬化剤及びエポキシ樹脂組成物並びに半導体装置Info
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Description
が良好であり、硬化性、耐湿性、接着性等の特性に優れ
た硬化物を与えるエポキシ樹脂組成物を得ることが可能
なエポキシ樹脂用硬化剤及びエポキシ樹脂組成物並びに
半導体装置に関する。
エポキシ樹脂用硬化剤としては、アミン系硬化剤、酸無
水物系硬化剤、フェノールノボラック型硬化剤などが用
いられており、これら硬化剤に硬化促進剤としてイミダ
ゾール誘導体、三級アミン化合物、三級ホスフィン化合
物やこれらの誘導体が併用されてきた。
に併用して配合しただけでは、保存安定性、流動性が良
好で、かつ硬化性、耐湿性等の特性に優れた硬化物を与
えるエポキシ樹脂組成物を得ることは困難であった。
は、ノボラック型フェノール樹脂硬化剤とテトラフェニ
ルホスホニウム・テトラフェニルボレート(以下、TP
P−Kと略す)とを加熱処理することにより得られるエ
ポキシ樹脂用硬化剤を用いることにより、保存安定性が
良好で、耐湿性に優れた硬化物を与えるエポキシ樹脂組
成物が得られることが記載されている。
脂組成物は、保存安定性、耐湿性の良好なTPP−Kの
反応活性をある程度高めることは可能であるが、上記エ
ポキシ樹脂組成物は、より速硬化性を要求されるような
用途に使用するにはその硬化性が不十分であるという問
題があった。
保存安定性及び流動性が良好であり、かつ硬化性、耐湿
性、接着性等の特性に優れた硬化物を与えるエポキシ樹
脂組成物を得ることが可能なエポキシ樹脂用硬化剤を工
業的に有利に製造することができるエポキシ樹脂用硬化
剤及びこの硬化剤を用いたエポキシ樹脂組成物並びにこ
の組成物の硬化物で封止された半導体装置を提供するこ
とを目的とする。
目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、1分子中に
フェノール性水酸基を2個以上含有するフェノール樹脂
と、1分子中にエポキシ基を1個以上含有するエポキシ
基含有化合物と、テトラフェニルホスホニウム・テトラ
フェニルボレートとを前記フェノール樹脂の軟化点以上
の温度で加熱混合することにより、保存安定性及び流動
性が良好であり、かつ硬化性に非常に優れている上、耐
湿性に優れた硬化物を与え、半導体封止用に好適なエポ
キシ樹脂組成物を得ることが可能なエポキシ樹脂用硬化
剤を工業的に有利に製造できることを知見し、本発明を
なすに至った。
性水酸基を2個以上含有するフェノール樹脂と、1分子
中にエポキシ基を1個以上含有するエポキシ基含有化合
物と、TPP−Kとを前記フェノール樹脂の軟化点以上
の温度で加熱混合することにより得られるエポキシ樹脂
用硬化剤、及び1分子中に2個以上のエポキシ基を有す
るエポキシ樹脂と上記硬化剤と無機質充填剤とを含有す
るエポキシ樹脂組成物、並びにこのエポキシ樹脂組成物
の硬化物で封止された半導体装置を提供する。
明のエポキシ樹脂用硬化剤は、上述したように、1分子
中にフェノール性水酸基を2個以上含有するフェノール
樹脂と、1分子中にエポキシ基を1個以上含有するエポ
キシ基含有化合物と、TPP−Kとを前記フェノール樹
脂の軟化点以上の温度で加熱混合することにより得られ
るものである。
2個以上含有するフェノール樹脂としては、公知のもの
を使用することができる。フェノール樹脂として具体的
には、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラッ
ク樹脂、アラルキルフェノール樹脂、ビフェノール樹
脂、ビスフェノールA、ビスフェノールF、シクロペン
タジエン基含有フェノール樹脂、トリフェノールメタ
ン、トリフェノールプロパン、ナフタレン環含有フェノ
ール樹脂などが例示されるが、特にシクロペンタジエン
基含有フェノール樹脂、トリフェノールプロパンが好適
に使用される。なお、このフェノール樹脂は、その軟化
点が130℃以下、特に50〜110℃であることが好
ましい。
フェノール性水酸基を2個以上含有するフェノール樹脂
と併用する1分中にエポキシ基を1個以上含有するエポ
キシ基含有化合物は、TPP−Kの反応活性をより高め
得るものである。
は、後述するエポキシ樹脂のほか、フェニルグリシジル
エーテル、アリルグリシジルエーテル、1−ビニル−
3,4−エポキシシクロヘキセン、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン、エポキシ化オルソクレゾー
ルノボラック、3,5,3’5’−テトラメチル−4,
4’−ジグリシジルオキシビフェニルなどが例示され
る。
ール樹脂100部(重量部、以下同様)に対して1〜5
0部、特に3〜30部とすることが好ましく、1部未満
ではTPP−Kの反応活性を高めるのに不十分である場
合があり、50部を超えると得られた溶融混合物の粘度
が高くなりすぎたり、ゲル化してしまう場合がある。
樹脂100部に対して1〜50部、特に3〜30部とす
ることが好ましく、1部未満ではエポキシ樹脂用硬化剤
として用いた場合に十分な硬化性が得られない場合があ
り、50部を超えると均一な硬化性が得られ難くなる場
合がある。
基を2個以上含有するフェノール樹脂と、1分子中にエ
ポキシ基を1個以上含有するエポキシ基含有化合物と、
TPP−Kとを前記フェノール樹脂の軟化点以上の温度
で加熱混合してエポキシ樹脂用硬化剤を製造する。この
場合、加熱処理温度及び時間は、使用材料の種類、量に
応じて適宜調整することができるが、上記フェノール樹
脂の軟化点よりも10〜150℃、特に50〜100℃
高い温度で10〜240分間、特に30〜120分間溶
融混合することが好適である。
キシ基を有するエポキシ樹脂と無機質充填剤とを含むエ
ポキシ樹脂組成物、特に半導体封止用エポキシ樹脂組成
物の硬化剤として好適に使用することができる。
中にエポキシ基を少なくとも2個有するものであれば如
何なるものであっても良い。例えば、ビスフェノールA
型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エ
ポキシ樹脂、グリシジル型エポキシ樹脂などが挙げられ
る。また、これらエポキシ樹脂を単独で又は2種以上を
適宜組み合わせて用いることができる。
示されるエポキシ樹脂が好ましい。
ブロム化エポキシ樹脂を使用することもできる。
張係数を小さくし、半導体素子に加わる応力を低下させ
ることができるもので、具体的には破砕状、球状の形状
を持った溶融シリカ、結晶性シリカが主に用いられ、こ
の他にアルミナ、チッ化ケイ素、チッ化アルミなども使
用可能である。なお、本発明では、硬化物の低膨張化と
成形性を両立させるためには無機質充填剤として球状と
破砕品のブレンド、あるいは球状品のみを用いることが
好ましい。
ップリング剤で表面処理して使用することが好適であ
る。
5〜30μmのものが好ましく用いられる。
発明の硬化剤(B)の使用量は、エポキシ樹脂(A)1
00部に対して5〜100部の範囲が好ましく、5部未
満では十分な硬化性を与えることができない場合があ
り、100部を超えると硬化が速すぎてしまい、半導体
装置を封止する際に内部ボイドを多く発生させてしまう
場合がある。
ように硬化剤としてのフェノール樹脂とエポキシ基含有
化合物と硬化促進剤であるTPP−Kとの加熱混合物で
あるが、本発明では、上記エポキシ樹脂用硬化剤のみで
は硬化剤量が不足する場合は、硬化剤として従来公知の
任意のフェノール樹脂を併用することができる。この場
合、硬化剤の全添加量は、エポキシ樹脂(A)のエポキ
シ基に対して本発明の硬化剤におけるフェノール樹脂と
上記任意のフェノール樹脂とのフェノール性水酸基の合
計量が0.5〜2倍モル、特に0.9〜1.2倍モルと
なる範囲が好ましい。
従来公知の各種硬化触媒、例えばイミダゾールもしくは
その誘導体、ホスフィン誘導体、シクロアミジン誘導体
等を配合することができる。
記エポキシ樹脂と全硬化剤の合計量100部に対して2
00〜1200部が好ましく、200部に満たないと膨
張係数が大きくなって半導体素子に加わる応力が増大
し、素子特性の劣化を招く場合があり、1200部を越
えると成形時の粘度が高くなって成形性が悪くなる場合
がある。
た必須成分に加え、低応力化のためにシリコーン系の可
撓性付与剤を添加することが好ましい。可撓性付与剤と
しては、例えばシリコーンゴムパウダー、シリコーンゲ
ル、有機樹脂とシリコーンポリマーとのブロックポリマ
ーなどが挙げられる。なお、このような可撓性付与剤を
添加する代わりに二液タイプのシリコーンゴムやシリコ
ーンゲルで無機質充填剤表面を処理してもよい。
物全体の0.5〜10重量%、特に1〜5重量%とする
ことが好ましく、使用量が0.5重量%未満では十分な
耐衝撃性を与えない場合があり、10重量%を越えると
機械的強度が不十分になる場合がある。
要に応じてその他の任意成分を本発明の効果を妨げない
範囲で配合することができる。
公知の各種熱可塑性樹脂や、カルナバワックス、高級脂
肪酸、合成ワックス類などの離型剤、シランカップリン
グ剤、酸化アンチモン、リン化合物等が挙げられる。
の製造に際し、上述した成分の所定量を均一に撹拌、混
合し、予め70〜95℃に加熱してあるニーダー、ロー
ル、エクストルーダーなどで混練、冷却し、粉砕するな
どの方法で得ることができる。なお、成分の配合順序に
特に制限はない。
成物はIC,LSI,トランジスタ,サイリスタ,ダイ
オード等の半導体装置の封止用に好適に使用できるもの
であり、プリント回路板の製造などにも有効に使用でき
る。
従来より採用されている成形法、例えばトランスファ成
形、インジェクション成形、注型法などを採用して行う
ことができる。この場合、エポキシ樹脂組成物の成形温
度は150〜180℃、ポストキュアーは150〜18
0℃で2〜16時間行うことが好ましい。
ば、この硬化剤を使用してエポキシ樹脂組成物を調製す
ると、保存安定性及び流動性が良好であり、かつ硬化
性、耐湿性に優れている上、接着性に優れた硬化物を与
えるエポキシ樹脂組成物を得ることができる。それ故、
このエポキシ樹脂組成物は、近年の半導体パッケージの
薄型化に伴なう問題が生じないもので、半導体の封止用
樹脂として有用である。更に、本発明組成物の硬化物で
封止した半導体装置は高い信頼性を有するものである。
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。なお、各例中の部はいずれも重量部であ
る。
110℃の1,1,3−トリフェノールプロパン(以
下、フェノール樹脂Iと称する)100部、フェニルグ
リシジルエーテル5部及びTPP−K5部を温度計、撹
拌機を具備した1リットルの四ツ口フラスコに入れ、1
50℃で1時間放置した後、200℃で1時間混合し、
硬化剤Iを得た。
90℃のフェノールノボラック樹脂(以下、フェノール
樹脂IIと称する)100部、3,5,3’,5’,−
テトラメチル−4,4’−グリシジルオキシビフェニル
5部及びTPP−K5部を実施例1と同様の装置で加熱
混合し、硬化剤IIを得た。
ェノール樹脂IIを100部及びTPP−K5部を実施
例1と同様の装置で加熱混合し、硬化剤IIIを得た。
すエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤とワックスE1.
5部、溶融石英粉末500部、γ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン2部を加えて得られた配合物を熱
2本ロールで均一に溶融混合し、エポキシ樹脂組成物を
製造した。
の(イ)〜(ホ)の諸試験を行った。結果を表1,2に
併記する。 (イ)スパイラルフロー EMMI規格に準じた金型を使用して175℃、70k
gf/cm2の条件で測定した。 (ロ)熱時硬度 175℃、70kgf/cm2、90秒の条件で100
×10×4mmの棒をトランスファー成形した時の熱時
硬度をバーコール硬度計で測定した。 (ハ)保存安定性 各々の材料を25℃に放置した時にスパイラルフロー値
がそれぞれの初期値の80%になったときの日数を示し
た。 (ニ)離型性 28ピンSOPを175℃、70kgf/cm2、90
秒間で成形した時の金型よりの離型性を調べた。評価は
以下の○、△、×で示した。 ○:離型性良好 △:ランナー又はゲート部の一部が破損したもの ×:著しく離型性の悪いもの (ホ)耐湿性 最小線幅1.5μm、チップサイズ45mmのテストチ
ップを用い、14PIN DIP型半導体装置を用いて
評価した。175℃、90秒で成形し、180℃、4時
間ポストキュアーし、260℃の半田浴に10秒間浸漬
し、次いで130℃のプレッシャークッカーに1000
時間放置した後のアルミニウム配線の断線不良率を測定
した。
水酸基を2個以上含有するフェノール樹脂と、1分子中
にエポキシ基を1個以上含有するエポキシ基含有化合物
と、TPP−Kとを前記フェノール樹脂の軟化点以上の
温度で加熱混合することにより得られる硬化剤を配合し
たエポキシ樹脂組成物は、保存安定性、流動性が良好で
あり、硬化性に非常に優れて離型性が高い上、耐湿性に
優れた硬化物を与えることがわかった。
Claims (3)
- 【請求項1】 1分子中にフェノール性水酸基を2個以
上含有するフェノール樹脂と、1分子中にエポキシ基を
1個以上含有するエポキシ基含有化合物と、テトラフェ
ニルホスホニウム・テトラフェニルボレートとを前記フ
ェノール樹脂の軟化点以上の温度で加熱混合することに
より得られるエポキシ樹脂用硬化剤。 - 【請求項2】 (A)1分子中に2個以上のエポキシ基
を有するエポキシ樹脂、(B)請求項1記載のエポキシ
樹脂用硬化剤、(C)無機質充填剤を含有してなるエポ
キシ樹脂組成物。 - 【請求項3】 請求項2記載のエポキシ樹脂組成物の硬
化物で封止された半導体装置。
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JP13951893A JP2751786B2 (ja) | 1992-12-10 | 1993-05-18 | エポキシ樹脂用硬化剤及びエポキシ樹脂組成物並びに半導体装置 |
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