JP2951092B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの表面
実装化における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。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスタ、集積
回路等の電子部品を熱硬化性樹脂で封止しているが、特
に集積回路では耐熱性、耐湿性に優れたo−クレゾール
ノボラックエポキシ樹脂をノボラック型フェノール樹脂
で硬化させたエポキシ樹脂組成物が用いられている。と
ころが近年、集積回路の高集積化に伴いチップがだんだ
ん大型化し、かつパッケージは従来のDIPタイプか
ら、表面実装化された小型、薄型のQFP,SOP,S
OJ,PLCCに変わってきている。つまり大型チップ
を、小型で薄いパッケージに封入することになり、応力
によりクラックが発生、これらのクラックによる耐湿性
の低下等の問題が大きくクローズアップされてきてい
る。特に半田付けの工程において、急激に250℃以上
の高温にさらされることにより、前記の問題点が発生し
ており、これらの大型チップを封止するのに適した、信
頼性の高い封止用樹脂組成物の開発が望まれてきてい
る。
【0003】これらの問題点を解決するために、半田付
け時に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)、さらにはシリコーン変性(特開昭62−1368
60号公報)等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
の高い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。
【0004】一方、半田付け時の耐熱ストレス性、つま
り耐半田ストレス性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂
組成物を得る為に、樹脂系としてビフェニル型エポキシ
樹脂の使用(特開昭64−65116号公報)等が検討
されてきたが、ビフェニル型エポキシ樹脂の使用によ
り、リードフレームとの密着性及び、低吸水性が向上
し、耐半田ストレス性の向上、特にクラック発生が低減
するが、250℃以上の高温では、耐半田ストレス性が
不十分である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の特定のエポキ
シ樹脂を用いて、低吸水化、低線膨張化をはかり、更に
パラキシレン変性ナフトール樹脂硬化剤を用いて、低弾
性化、低吸水化、低線膨張化をはかり、その相乗効果に
より、基板実装時における半導体パッケージの耐半田ス
トレス性を著しく向上させた、半導体封止用エポキシ樹
脂組成物を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は(A)下記式
(1)で示されるエポキシ樹脂
【0007】
【化3】
【0008】を総エポキシ樹脂量に対して30〜100
重量%含むエポキシ樹脂、(B)下記式(2)で示され
るナフトール樹脂硬化剤
【0009】
【化4】
【0010】を総硬化剤量に対して30〜100重量%
含む硬化剤、(C)無機質充填材及び (D)硬化促進剤 を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物であ
る。
【0011】式(1)で示されるエポキシ樹脂は、パラ
クレゾールとα−ナフトールの共縮合ノボラックエポキ
シ樹脂であり、低吸水性に優れ、線膨張係数の小さい、
という特徴を有し、半田付け時の半田耐熱性に良好な結
果を示す。このパラクレゾールとα−ナフトールの共縮
合ノボラックエポキシ樹脂の使用量は、これを調節する
ことにより半田耐熱性を最大限に引きだすことができ
る。半田耐熱性の効果を出すためには、パラクレゾール
とα−ナフトールの共縮合ノボラックエポキシ樹脂を総
エポキシ樹脂量の30重量%以上、好ましくは60重量
%以上の使用が望ましい。30重量%未満では低吸水
性、低線膨張係数が十分に得られず、半田耐熱性が不十
分である。nの値は1〜6であり、6を超えると流動性
が低下し、成形性が悪くなる。パラクレゾールとα−ナ
フトール共縮合ノボラックエポキシ樹脂以外の他のエポ
キシ樹脂を併用する場合、用いるエポキシ樹脂とは、エ
ポキシ基を有するポリマー全般をいう。例えばビスフェ
ノール型エポキシ樹脂、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、フェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂、及び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
シ樹脂等の3官能型エポキシ樹脂、トリアジン環含有エ
ポキシ樹脂等のことをいう。
【0012】式(2)で示される硬化剤は、α−ナフト
ールあるいはβ−ナフト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)を縮合させて得
たものであり、半田処理温度付近での低弾性率化とリー
ドフレーム及び半導体チップとの密着性に優れ、また吸
水率、線膨張係数が小さい、という特徴を有する。従っ
て半田付け時の熱衝撃に対し、発生応力の低下とそれに
伴う半導体チップ等との剥離不良の防止に有効である。
このナフトール樹脂硬化剤の使用量は、これを調節する
ことにより半田耐熱性を最大限に引き出すことができ
る。半田耐熱性の効果を引き出すためには式(2)で示
されるナフトール樹脂硬化剤を総硬化剤量の30重量%
以上、好ましくは50重量%以上の使用が望ましい。3
0重量%未満では低吸水性、低弾性率性、リードフレー
ム及び半導体チップとの密着性が不十分となり、半田付
け時の半田耐熱性が十分に得られない。nの値は1〜6
であり、6を超えると流動性が低下し、成形性が悪くな
る。
【0013】式(2)で示されるナフトール樹脂硬化剤
以外に他の物を併用する場合、用いるものとしては主に
フェノール性水酸基を有するポリマー全般をいう。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、ジシ
クロペンタジエン変性フェノール樹脂とフェノールノボ
ラック及びクレゾールノボラック樹脂との共重合物、パ
ラキシレン変性フェノール樹脂等を用いることができ
る。
【0014】本発明で用いる無機質充填材としては、溶
融シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、二次
凝集シリカ粉末、多孔質シリカ粉末を粉砕したシリカ粉
末、アルミナ等が挙げられ、特に溶融シリカ粉末、球状
シリカ粉末及び溶融シリカ粉末と球状シリカ粉末との混
合物が好ましい。また無機質充填材の配合量としては、
耐半田ストレス性と成形性のバランスから、総樹脂組成
物中に70〜90重量%含むものが望ましい。
【0015】さらに本発明に用いる硬化促進剤はエポキ
シ基とフェノール性水酸機の反応を促進するものであれ
ば良く、一般に封止材料に使用されているものを広く使
用することができる。例えばトリフェニルホスフィン
(TPP)、トリブチルホスフィン、トリ(4−メチル
フェニル)ホスフィン等の有機ホスフィン化合物、トリ
ブチルアミン、トリエチルアミン、ベンジルジメチルア
ミン、トリスジメチルアミノメチルフェノール、1,8
−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン(D
BU)等の3級アミン、2−メチルイミダゾール、2−
フェニルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダ
ゾール等のイミダゾール化合物等があげられる。これら
を単独で用いても、あるいはその2種以上の併用も可能
である。本発明の組成物は前述のもの以外、必要に応じ
てカーボンブラック等の着色剤、カルナバワックス、合
成ワックス等の離型剤、ブロム化エポキシ樹脂、三酸化
アンチモン等の難燃剤、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン等のカップリング剤、シリコーンオイ
ル、ゴム等の低応力成分を添加することができる。
【0016】本発明のエポキシ樹脂組成物はエポキシ樹
脂、硬化剤、無機質充填材、硬化促進剤、その他の添加
剤をミキサー等で均一に混合した後、ロール、押し出し
機等の一般混練装置により熱溶融混練し、冷却、粉砕す
ることにより成形材料とすることができる。
【0017】
【実施例】以下本発明を実施例で具体的に説明する。
【0018】実施例1 下記式(1)で示されるエポキシ樹脂
【0019】
【化5】
【0020】 (重量割合でn=1が0.4、n=2が0.6の混合物、エポキシ当量230、軟化点 80℃) 5重量部 オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂(エポキシ当量200、軟化点65 ℃) 10重量部 下記式(3)で示されるパラキシレン変性ナフトール樹
脂硬化剤
【0021】
【化6】
【0022】 (重量割合でn=1が1、n=2が1.4、n=3が0.4、n=4が0.1の混合物 、水酸基当量240、軟化点110℃) 3重量部 フェノールノボラック樹脂硬化剤(水酸基当量104、軟化点95℃) 6重量部 溶融シリカ粉末 75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 0.3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、冷却後粉砕して成形材料とした。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52pQF
Pパッケージに封入し、また半田耐湿試験用として3×
6mmのチップを16pSOPパッケージに封入した。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行った。
【0023】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及び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℃、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−クッカー試験(1
25℃、100%RH)を行い、回路のオープン不良を
測定した。試験結果を表1に示す。
【0024】実施例2〜5 表1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。この成形材料でテスト用素子を封止した成
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った。試験結果を表
1に示す。 比較例1〜5 表2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。この成形材料でテスト用素子を封止した成
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った。試験結果を表
2に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】本発明に従うと従来技術では得ることが
できなかった耐半田ストレス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、半田付け工程時の耐クラ
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
いて好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 23/31

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)下記式(1)で示されるエポキシ
    樹脂 【化1】 (n=1〜6)を総エポキシ樹脂量に対して30〜10
    0重量%含むエポキシ樹脂、(B)下記式(2)で示さ
    れるナフトール樹脂硬化剤 【化2】 (n=1〜6)を総硬化剤量に対して30〜100重量
    %含む硬化剤、(C)無機質充填材及び (D)硬化促進剤 を必須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
JP33850491A 1991-12-13 1991-12-20 エポキシ樹脂組成物 Expired - Fee Related JP2951092B2 (ja)

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JP5832016B2 (ja) * 2011-09-08 2015-12-16 日本化薬株式会社 エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物、およびその硬化物
TWI580705B (zh) * 2012-09-25 2017-05-01 Dainippon Ink & Chemicals An epoxy resin, a hardened resin composition and a hardened product thereof, and a printed circuit board

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