JP3008983B2 - 樹脂組成物 - Google Patents

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〕 本発明は高集積度IC封止用樹脂組成物に適する耐熱衝
撃性と半田耐熱性および低粘度性に優れたエポキシ樹脂
組成物に関するものである。
〔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0−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、薄型のフラットパッケージ、
SOP、SOJ、PLCCに変わってきている。
即ち大型チップを小型で薄いパッケージに封入するこ
とにより、応力によりクラック発生、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。
特に耐熱衝撃性と半田耐熱性の2点をクリアーできる
封止樹脂が必要とされている。
耐熱衝撃性の向上に対しては、シリコーンオイル、シ
リコーンゴム等のシリコーン化合物や合成ゴム等の添加
が行われてきた。しかしこれらの添加は、成形時の型汚
れ、樹脂バリの発生等不都合な現象が生じるため、シリ
コーンとエポキシ樹脂又は硬化剤とを反応させたシリコ
ーン変性レジンが開発されてきた。(例えば特開昭58−
21417号公報)。現在の封止樹脂は、この活用によりか
なり耐熱衝撃性が向上している。しかし、これらはマト
リック樹脂中に低弾性率ドメインを導入して全体を低弾
性率化しようとする手法であるがドメンとマトリックス
との接着性に問題があり、弾性率と同時に強度も低下し
てしまう等、いまだ十分ではないし、しかも半田耐熱性
が低下する傾向があり問題となっている。そこで、上記
のような低応力賦与剤を添加せずにマトリックス樹脂そ
のものの耐熱衝撃性を向上する必要がでてくる。
半田耐熱性の向上に対しては、ポリイミド樹脂やフィ
ラーの検討および3官能樹脂の活用(例えば特開昭61−
168620号公報)が有望とされているが、いずれも耐熱衝
撃性に劣り、しかも樹脂組成物粘度が増加することによ
るダイパッドシフト等の不良がおきやすく、これらの手
法の単独使用ではバランスのとれた樹脂組成物系を得る
ことは難しい。
そこで樹脂の架橋点間距離、主鎖構造等の組成構造を
自在に変化させ諸物性のバランスをとりつつ半田耐熱性
を向上する方法が有効であると考えられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
耐熱衝撃性、半田耐熱性、低粘度性および成形性のい
ずれも優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らはこれらの問題を解決するために鋭意研究
を進め、つぎの組成を持つ樹脂組成物を見い出した。
(A)エポキシ基を分子内に2ヶ含有する2官能エポキ
シ化合物 (B)フェノール性水酸基を分子内に2ヶ含有する2官
能フェノール系化合物 (C)フェノール性水酸基を分子内に3ヶ以上含有する
多官能フェノール系化合物(ただし、フェノール類と、
ヒドロキシベンズアルデヒドとを縮合させて得られる多
価フェノール類は除く) (D)硬化促進剤および (E)無機充填材 を必須成分とし、(B)と(C)の配合割合が(C)/
{(B)+(C)}=30〜70重量%とした組成物を用い
ることにより耐熱衝撃性、半田耐熱性、低粘度性、さら
に成形性にも優れた半導体封止用樹脂組成物が得られる
ことを見い出して本願発明を完成するに至ったものであ
る。
〔作用〕
本発明において用いられるエポキシ基を分子内に2ヶ
含有する2官能エポキシ化合物としては2官能フェノー
ル系化合物である4,4′−ジヒドロキシジフェニルメタ
ン、4,4′−ジヒドロキシジフェニルプロパン、4,4′−
ジビフェノール、3,3′,5,5′−テトラメチル−4,4′−
ジビフェノール、1,6−ジヒドロキシナフタレン、シク
ロヘキシリデンビスフェノールA、3,3′−ジアリル−
4,4′−ジヒドロキシメタン、カテコール、レゾルシ
ン、ハイドロキノン等をジグリシジルエーテル化したも
のの他にブロム化ビスフェールA型エポキシ樹脂、脂環
式エポキシ化合物が挙げられる。
これらのものは単独又は2種以上を併用してもよい。
フェノール性水酸基を分子内に2ヶ含有する2官能フ
ェノール系化合物は上述のフェノール系化合物の他に、
フェノール性水酸基を1ヶ有するモノマー、又はオリゴ
マーとホルムアルデヒド、又はサリチルアルデヒド等の
アルデヒド類と、又は必要により各種芳香環を有する化
合物を加えて、仕込比や反応条件を調節してフェノール
性水酸基が分子内に2ヶのみ含有されるように調整され
た共縮合物等が挙げられる。これらのものは単独又は2
種以上を併用してもよい。
これらの2官能エポキシ化合物及び2官能フェノール
化合物は成形温度(165〜185℃)に於いて、数センチポ
イズという低粘度を示すものが多く、樹脂組成物の粘度
を著しく低下させることが可能であり、成形時には高流
動性を賦与し、更にICパッケージではリードフレーム、
チップ、アイランド界面での高濡れ性、高密着性を与え
耐半田クラック性が向上する。又、無機充填剤の含有量
を大幅に増加することが可能なため、熱時強度、耐熱襲
撃性、耐半田クラック性が更に向上する。
本発明に用いられるフェノール性水酸基を分子内に3
ヶ以上含有する多官能フェノール系化合物(ただし、フ
ェノール類と、ヒドロキシベンズアルデヒドとを縮合さ
せて得られる多価フェノール類は除く)としては例えば
フェノールノボラック、オルソクレゾールノボラック、
トリス(ヒドロキシアルキルフェニル)メタン等の他に
フェノール性水酸基を有するモノマー、又はオリゴマ
ー、前記した2官能性フェノール化合物とホルムアルデ
ヒド、又は必要により各種芳香環を有する化合物を加え
反応させた共縮合物等が挙げられる。
これらのものは単独又は2種以上併用してもよい。
この多官能フェノール系化合物は2官能エポキシ化合
物、2官能フェノール系化合物との3次元架橋をもたら
すものである。
2官能同士のエポキシ化合物/フェノール化合物では
通常の反応では直線状高分子量体しか生成しないが、多
官能フェノール系化合物を添加することにより3次元的
に架橋点を生成し、熱硬化高分子量体を生成する。更
に、この多官能フェノール系化合物の配合量を調節する
ことにより硬化特性、架橋密度、架橋点間距離の調節が
自在であり流動性、硬化性等の作業性、強度、弾性率、
靭性等の硬化物特性を望み通りに調節可能である。
これら多官能フェノール系化合物の配合割合は(多官
能フェノール系化合物)/(2官能フェノール系化合物
+3官能フェノール系化合物)で30〜70重量%が適切で
あり、30重量%未満だと硬化性が大幅に劣り、又熱時諸
物性も非常に低下する。70重量%を超えると架橋点間距
離の延長効果が低下し低弾性効果と強靭性化が得られず
好ましくない。
エポキシ化合物とフェノール系化合物の配合割合は当
量比で0.7〜1.3の範囲が好ましい。
本発明で用いられる無機充填材としては結晶性シリ
カ、溶融シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、タルク、
マイカ、ガラス繊維等が挙げられ、これらは1種又は2
種以上混合して使用される。これらの中で特に結晶性シ
リカまたは溶融シリカが好適に用いられる。
また、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であれば良
く、一般に封止用材料に使用されているものを広く利用
することができ、例えばBDMA等の第3級アミン類、イミ
ダゾール類、1、8−ジアザビシクロ〔5、4、0〕ウ
ンデセン−7、トリフェニルホスフィン等の有機リン化
合物等が単独もしくは2種以上混合して用いられる。
その他必要に応じてワックス類等の離型剤、ヘキサブ
ロムベンゼン、デカブロムビフェニルエーテル、三酸化
アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等
の着色剤、シランカップリング剤その他熱可塑性樹脂等
を適宜添加配合することができる。
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造する
には一般的な方法としては、所定の配合比の原料をミキ
サー等によって十分に混合した後、更にロールやニーダ
ー等により溶融混練処理し、次いで冷却固化させて適当
な大きさに粉砕することにより容易に製造することが出
来る。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例で示す。
実施例1〜4,比較例1,2 第1表に示したそれぞれの配合割合の組成物を常温に
て十分に混合し、更に95〜100℃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、これをタブレット
化して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
この材料をトランスファー成形機(成形条件:金型温
度175℃、硬化時間2分)を用いて成形し、得られた成
形品を175℃、8時間で後硬化し評価した。結果を第1
表に示す。
評価方法 ※1.スパイラルフロー FMMI−I−66に準じたスパイラルフロー測定用金型
を用い、試料を20g、成形温度175℃、成形圧力7.0MPa、
成形時間2分で成形した時の成形品の長さ。
※2.高化式フロー粘度 175℃時の高化式フロー粘度(ポイズ) ※3.耐熱衝撃性試験 成形品(チップサイズ36mm2、パッケージ厚2.05m
m、後硬化175℃、8Hrs)20個を温度サイクルのテスト
(+150℃〜−196℃)にかけ、500サイクルのテストを
行ないクラックの発生した個数を示す。
※4.半田耐熱性試験 成形品(チップサイズ36mm2、パッケージ厚2.05m
m)20個について85℃、85%RHの水蒸気下で72時間処理
後、240℃の半田槽に10秒間浸漬し、クラックの発生し
た成形品の個数を示す。
※5.ショアD硬度 175℃で成形し、離型2分後に測定。
〔発明の効果〕 本発明の2官能エポキシ化合物、2官能フェノール系
化合物、多官能フェノール系化合物、無機充填剤および
硬化促進剤を必須成分とする半導体封止用樹脂組成物は
耐熱衝撃性と半田耐熱性に極めて優れ、低粘度であり、
このため金線変形性および充填性に優れ、さらに成形加
工性(樹脂バリ)にも優れ、極めてバランスのとれた樹
脂組成物であるため高集積度IC封止用樹脂組成物として
非常に信頼性の高いものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 59/62 C08L 63/00 - 63/10 H01L 23/29

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)エポキシ基を分子内に2ヶ含有する
    2官能エポキシ化合物 (B)フェノール性水酸基を分子内に2ヶ含有する2官
    能フェノール系化合物 (C)フェノール性水酸基を分子内に3ヶ以上含有する
    多官能フェノール系化合物(ただし、フェノール類と、
    ヒドロキシベンズアルデヒドとを縮合させて得られる多
    価フェノール類は除く) (D)硬化促進剤および (E)無機充填材 を必須成分とし、(B)と(C)の配合割合が(C)/
    {(B)+(C)}=30〜70重量%であることを特徴と
    する半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
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