JP3023023B2 - 半導体封止用樹脂組成物 - Google Patents
半導体封止用樹脂組成物Info
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- curing agent
- resin composition
- epoxy resin
- semiconductor encapsulation
- resin
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐半田ストレス性及び
耐湿性に優れた半導体封止用樹脂組成物に関するもので
ある。
耐湿性に優れた半導体封止用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。
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。
【０００３】ところが、半導体パッケージの実装方法と
しては、従来のスルーホール実装から表面実装へ変わっ
てきている。又、半導体パッケージの最近の傾向として
は、チップの大型化、パッケージの薄型化である。
特に、パッケージの薄型化は著しく、１mm厚のＴＳＯＰ
やＴＱＦＰの実用化が相次いでいる。表面実装化によ
り、半田付けの工程において急激に２００℃以上の高温
にさらされることによりパッケージの割れやチップと封
止樹脂の界面が剥離するといった現象がおこり、耐湿性
が劣化してしまうといった問題がおこっている。そのた
め、耐半田耐熱性と耐湿性の２点をクリアーする封止樹
脂の開発が急がれている。
しては、従来のスルーホール実装から表面実装へ変わっ
てきている。又、半導体パッケージの最近の傾向として
は、チップの大型化、パッケージの薄型化である。
特に、パッケージの薄型化は著しく、１mm厚のＴＳＯＰ
やＴＱＦＰの実用化が相次いでいる。表面実装化によ
り、半田付けの工程において急激に２００℃以上の高温
にさらされることによりパッケージの割れやチップと封
止樹脂の界面が剥離するといった現象がおこり、耐湿性
が劣化してしまうといった問題がおこっている。そのた
め、耐半田耐熱性と耐湿性の２点をクリアーする封止樹
脂の開発が急がれている。
【０００４】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。
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。
【０００５】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によ
り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。
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によ
り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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に対して耐半田ストレス性及び耐湿性が著しく優れ
た半導体封止用樹脂組成物を提供するものである。
問題に対して耐半田ストレス性及び耐湿性が著しく優れ
た半導体封止用樹脂組成物を提供するものである。
【０００７】
【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、次の組成を持つ
樹脂組成物を見い出した。即ち、本発明は、（Ａ）エポ
キシ樹脂として、［１］の化学構造式で示される３，
３′，５，５′−テトラメチル−４，４′−ジヒドロキ
シビフェニルグリシジルエーテルと
問題を解決するために鋭意研究を進め、次の組成を持つ
樹脂組成物を見い出した。即ち、本発明は、（Ａ）エポ
キシ樹脂として、［１］の化学構造式で示される３，
３′，５，５′−テトラメチル−４，４′−ジヒドロキ
シビフェニルグリシジルエーテルと
【０００８】
【化４】
【０００９】［２］の化学構造式で示される４，４′−
ジヒドロキシビフェニルグリシジルエーテル
ジヒドロキシビフェニルグリシジルエーテル
【００１０】
【化５】
【００１１】の重量比［１］／［２］＝７０／３０〜３
０／７０からなる混合物を総エポキシ量に対して５０〜
１００重量％含むエポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂
硬化剤として式［３］で示される構造のジシクロペンタ
ジエン変性フェノール樹脂硬化剤、
０／７０からなる混合物を総エポキシ量に対して５０〜
１００重量％含むエポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂
硬化剤として式［３］で示される構造のジシクロペンタ
ジエン変性フェノール樹脂硬化剤、
【００１２】
【化６】 （ｎは整数であり、ｎ＝０〜５、Ｒは水素原子、ハロゲ
ン原子、炭素数１〜４のアルキル基の中から選択される
原子または基）を総フェノール樹脂硬化剤量に対して５
０〜１００重量％含むフェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）無
機充填材および（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とする半導
体封止用樹脂組成物である。
ン原子、炭素数１〜４のアルキル基の中から選択される
原子または基）を総フェノール樹脂硬化剤量に対して５
０〜１００重量％含むフェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）無
機充填材および（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とする半導
体封止用樹脂組成物である。
【００１３】本発明において用いられる式［１］，
［２］で示される構造のビフェニル型エポキシ化合物は
従来のエポキシ樹脂に比べ非常に低粘度を有する。その
ため、充填材の含有量を大幅に増加させることが可能で
あり、樹脂組成物の衝撃強度を向上させ、半田耐熱性に
優れるという特徴を有している。式［１］と式［２］の
混合重量比、［１］／［２］は７０／３０〜３０／７０
であることが望ましい。式［１］が７０％を超えると硬
化性、成形性が悪くなり好ましくない。式［１］が３０
％未満だと流動性の悪い樹脂組成物となる。
［２］で示される構造のビフェニル型エポキシ化合物は
従来のエポキシ樹脂に比べ非常に低粘度を有する。その
ため、充填材の含有量を大幅に増加させることが可能で
あり、樹脂組成物の衝撃強度を向上させ、半田耐熱性に
優れるという特徴を有している。式［１］と式［２］の
混合重量比、［１］／［２］は７０／３０〜３０／７０
であることが望ましい。式［１］が７０％を超えると硬
化性、成形性が悪くなり好ましくない。式［１］が３０
％未満だと流動性の悪い樹脂組成物となる。
【００１４】併用するエポキシ樹脂としては、Ｏ−クレ
ゾールノボラックエポキシ樹脂、３官能エポキシ樹脂な
どが挙げられ、これらは１種または２種以上混合して用
いてもよい。式［３］で示される構造のジシクロペンタ
ジエン変性フェノール樹脂硬化剤は、分子中に可撓性を
有するジシクロペンタジエン構造を有することを特徴と
するものであり、これを用いることにより可撓性に富
み、耐半田ストレス性に良好なエポキシ樹脂組成物を得
ることができる。
ゾールノボラックエポキシ樹脂、３官能エポキシ樹脂な
どが挙げられ、これらは１種または２種以上混合して用
いてもよい。式［３］で示される構造のジシクロペンタ
ジエン変性フェノール樹脂硬化剤は、分子中に可撓性を
有するジシクロペンタジエン構造を有することを特徴と
するものであり、これを用いることにより可撓性に富
み、耐半田ストレス性に良好なエポキシ樹脂組成物を得
ることができる。
【００１５】ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂
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ジシクロペンタジエン変性フ
ェノール樹脂硬化剤を全硬化剤に対して５０重量％以
上、好ましくは７０重量％以上の使用が望ましい。５０
重量％未満だと可撓性が上がらず耐半田ストレス性が不
充分である。式［３］で示される構造のジシクロペンタ
ジエン変性フェノール樹脂硬化剤と併用する硬化剤とし
ては、エポキシ樹脂と反応する硬化剤全般をいい例え
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、トリス（ヒドロキシアルキルフェニル）メタン型
フェノール樹脂、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。
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ジシクロペンタジエン変性フ
ェノール樹脂硬化剤を全硬化剤に対して５０重量％以
上、好ましくは７０重量％以上の使用が望ましい。５０
重量％未満だと可撓性が上がらず耐半田ストレス性が不
充分である。式［３］で示される構造のジシクロペンタ
ジエン変性フェノール樹脂硬化剤と併用する硬化剤とし
ては、エポキシ樹脂と反応する硬化剤全般をいい例え
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、トリス（ヒドロキシアルキルフェニル）メタン型
フェノール樹脂、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。
【００１６】エポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤の配
合比は、硬化剤の水酸基数１に対し、エポキシ樹脂のエ
ポキシ基数を０．５〜２の範囲内になるように配合を調
製する必要がある。０．５未満または２を超えたものは
耐湿性、成形作業性及び硬化物の電気特性が悪くなる。
好ましくは、硬化剤の水酸基数１に対し、エポキシ樹脂
のエポキシ基数１．１〜１．３の範囲内とする配合が好
適である。１．１未満または１．３を超えたものは、吸
水性が上がり半田浸漬時の熱衝撃が増加し、耐半田スト
レス性が悪くなる傾向がある。
合比は、硬化剤の水酸基数１に対し、エポキシ樹脂のエ
ポキシ基数を０．５〜２の範囲内になるように配合を調
製する必要がある。０．５未満または２を超えたものは
耐湿性、成形作業性及び硬化物の電気特性が悪くなる。
好ましくは、硬化剤の水酸基数１に対し、エポキシ樹脂
のエポキシ基数１．１〜１．３の範囲内とする配合が好
適である。１．１未満または１．３を超えたものは、吸
水性が上がり半田浸漬時の熱衝撃が増加し、耐半田スト
レス性が悪くなる傾向がある。
【００１７】本発明で用いる無機充填材としては、溶融
シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、２次凝
集シリカ粉末、多孔質シリカ粉末、２次凝集シリカ粉末
または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が好ましい。
シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、２次凝
集シリカ粉末、多孔質シリカ粉末、２次凝集シリカ粉末
または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が好ましい。
【００１８】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。
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。
【００１９】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。
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。
【００２０】
【実施例】以下、本発明を実施例で示す。配合割合は重
量部とする。 実施例１〜６、比較例１〜４ 表１，２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。
量部とする。 実施例１〜６、比較例１〜４ 表１，２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。
【００２１】
【化７】 （ｎ＝１，３，４の化合物の割合が２：６：２の混合
物）
物）
【００２２】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。結果を表１，２に示す。
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。結果を表１，２に示す。
【００２３】評価方法 ※１ スパイラルフロー ＥＭＭＩ−Ｉ−６６に準じたスパイラルフロー観測用金
型を用い、試料を１５ｇ、成形温度１７５℃、成形圧力
７．０Ｐａ、成形時間２分で成形したときの成形品の長
さ ※２ 半田耐熱性試験 成形品（チップサイズ３６mm2 、パッケージ厚２．０５
mm）２０個について８５℃、８５％ＲＨの水蒸気下で７
２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。 ※３ 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２５０℃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。
型を用い、試料を１５ｇ、成形温度１７５℃、成形圧力
７．０Ｐａ、成形時間２分で成形したときの成形品の長
さ ※２ 半田耐熱性試験 成形品（チップサイズ３６mm2 、パッケージ厚２．０５
mm）２０個について８５℃、８５％ＲＨの水蒸気下で７
２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。 ※３ 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２５０℃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。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【発明の効果】本発明による半導体封止用樹脂組成物
は、半田耐熱性及び耐湿性に極めて優れていることによ
り表面実装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。
は、半田耐熱性及び耐湿性に極めて優れていることによ
り表面実装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。
Claims (1)
- 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂として、［１］の化
学構造式で示される３，３′，５，５′−テトラメチル
−４，４′−ジヒドロキシビフェニルグリシジルエーテ
ルと 【化１】 ［２］の化学構造式で示される４，４′−ジヒドロキシ
ビフェニルグリシジルエーテル 【化２】 の重量比［１］／［２］＝７０／３０〜３０／７０から
なる混合物を総エポキシ量に対して５０〜１００重量％
含むエポキシ樹脂、 （Ｂ）フェノール樹脂硬化剤として式［３］で示される
構造のジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂硬化
剤、 【化３】 （ｎは整数であり、ｎ＝０〜５、Ｒは水素原子、ハロゲ
ン原子、炭素数１〜４のアルキル基の中から選択される
原子または基）を総フェノール樹脂硬化剤量に対して５
０〜１００重量％含むフェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）無
機充填材および（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とする半導
体封止用樹脂組成物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-151744 | 1991-06-24 | ||
| JP15174491 | 1991-06-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563114A JPH0563114A (ja) | 1993-03-12 |
| JP3023023B2 true JP3023023B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=15525334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03315667A Expired - Fee Related JP3023023B2 (ja) | 1991-06-24 | 1991-11-29 | 半導体封止用樹脂組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3023023B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11323162A (ja) * | 1998-03-19 | 1999-11-26 | Hitachi Ltd | 絶縁組成物 |
| CN104962037A (zh) * | 2009-02-25 | 2015-10-07 | 松下电器产业株式会社 | 热传导性组合物和使用它的散热板、散热基板、电路模块、热传导性组合物的制造方法 |
-
1991
- 1991-11-29 JP JP03315667A patent/JP3023023B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0563114A (ja) | 1993-03-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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