JP3212075B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂組成物

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JP3212075B2 JP10171996A JP10171996A JP3212075B2 JP 3212075 B2 JP3212075 B2 JP 3212075B2 JP 10171996 A JP10171996 A JP 10171996A JP 10171996 A JP10171996 A JP 10171996A JP 3212075 B2 JP3212075 B2 JP 3212075B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は常温保存性、硬化性
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】エポキシ樹脂は耐熱性、耐湿性、電気特
性、接着性などに優れており、電気絶縁材料、塗料、接
着剤など幅広い分野で使用されている。ダイオード、ト
ランジスタ、集積回路等の電子部品についても熱硬化性
樹脂が使われ、特にIC、LSIといった集積回路で
は、耐熱性、耐湿性に優れたオルソクレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂に硬化剤としてノボラック型フェノー
ル樹脂を配合し、これに更に無機充填材を多量に加えた
エポキシ樹脂組成物が一般的に用いられておる。このエ
ポキシ樹脂組成物を用いて半導体装置をトランスファー
成形機でモールドする方式は、生産性等が優れる点で、
現在半導体装置を樹脂封止する場合の主流技術である。
このエポキシ樹脂組成物には、モールド時に硬化を促進
するために硬化促進剤としてアミン類、イミダゾール化
合物やジアザビシクロウンデセン等の含窒素複素環式化
合物、オルガノホスフィン化合物、第4級アンモニウム
あるいはホスホニウム化合物等が使用されている。一般
に使用される硬化促進剤は比較的低温でも促進効果を示
すことから、例えば樹脂と他の成分を混合する際の加熱
もしくは発熱によって樹脂の硬化を進行させるほか、混
合後室温で保管する間にも硬化反応が進むため、溶融粘
度の上昇や流動性低下による硬化性のバラツキ等を生じ
やすいので、成形上の障害や成形品の機械的、電気的特
性の低下の原因となっている。従ってこのような硬化促
進剤を使用する場合、他の成分との混合時の品質管理を
厳重にし、しかも保管や運搬の際には低温に保ち、更に
成形条件の厳密な管理などの煩雑さを避けて通ることは
できなかった。
【0003】又、一方ではパッケージの小型化、薄型化
が進み、クラックの発生、クラックに起因した耐湿性の
劣化という問題があり、解決策として溶融シリカ粉末の
配合量の増加があるものの著しい流動性の低下をまねく
といった欠点があった。更に低圧トランスファー成形か
らマルチ成形の自動化への移行が進み速硬化の要求も出
てきており、硬化性及び保存性を両立させた材料の開発
が必要となってきた。流動性については対策としてエポ
キシ樹脂及びフェノール化合物硬化剤の粘度を下げると
いった点が挙げられるが、熱時硬度が下がり、離型性が
劣るといった問題を生じるため、硬化促進剤の配合量の
増加やフェノール化合物硬化剤と硬化促進剤の溶融が提
案されている。しかしながら硬化促進剤の増加は信頼性
が低下するといった問題があり、フェノール化合物硬化
剤への硬化促進剤の溶融では速硬化性と保存性の両立が
不十分である。そのため近年比較的低温では樹脂の硬化
反応を余り促進せず、成形時に金型中で加熱された際に
硬化反応を著しく促進させるといった潜在性硬化促進剤
の開発が行なわれているが、この場合でも潜在性が低い
ために前述したような問題を生じたり、逆に潜在性が高
すぎるために、通常の成形条件では硬化に長時間要した
り、硬化温度を高くしなければならないといった問題が
あり、要求を満足するような硬化促進剤の開発が急務と
なっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の常温保
存性と硬化性の両立という問題点を解決するため種々の
検討の結果なされたもので、その目的とするところは電
気的特性及び他の諸特性を劣化させることなく、常温保
存性、硬化性が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。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は(A)少なくと
も2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂 (B)少なくとも2個以上の水酸基を有するフェノール
化合物硬化剤 (C)下記式(1)及び下記式(2)で示される硬化促
進剤 (D)無機充填材 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。
【化2】 また、好ましくは、式(1)及び式(2)で示される硬
化促進剤の配合比率が[式(1)/式(2)]=0.5
〜1.5であり、式(2)のR4 〜R9 がフェニル基又
は置換フェニル基、又はR4 〜R6 がフェニル基又は置
換フェニル基で、R7 〜R9 がブチル基である上記記載
の半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。
【0006】
【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。本発明の組成物は、硬化促進剤として一般式(1)
及び(2)で示される有機ホスフィン化合物を併用して
使用する。式(1)中のR1 は水素原子、アルキル基、
アルコキシ基であり、R2 、R3はアルキル基である。
具体的にはトリス(2、6−ジメトキシフェニル)ホス
フィン、トリス(2、6−ジメトキシ−4−メチルフェ
ニル)ホスフィン、トリス(2、6−ジメトキシ−4−
エチルフェニルホスフィン)、トリス(2、6−ジメト
キシ−4−ブチルフェニル)ホスフィン、トリス(2、
4、6−トリメトキシフェニル)ホスフィン等があり、
これらは単独でも混合して用いても良い。これらの中で
はトリス(2、6−ジメトキシフェニル)ホスフィン、
トリス(2、4、6−トリメトキシフェニル)ホスフィ
ンが好ましい。
【0007】式(2)で示される化合物はトリ置換ホス
フィン・トリ置換ボラン化合物であり、式中のR4 〜R
9 はアルキル基、フェニル基又は置換フェニル基の中か
ら選択される同一もしくは異なる基である。具体的に
は、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、ト
リフェニルホスフィン・エチルジフェニルボラン、トリ
フェニルホスフィン・トリエチルボラン、トリフェニル
ホスフィン・トリブチルボラン、トリブチルホスフィン
・トリブチルボラン・トリブチルホスフィン・トリエチ
ルボラン、トリブチルホスフィン・トリフェニルボラ
ン、トリトリルホスフィン・トリフェニルボラン等があ
り、これらは単独でも、混合して用いてもよい。これら
の中ではトリフェニルホスフィン・トリフェニルボラ
ン、トリフェニルホスフィン・トリブチルボランが好ま
しい。
【0008】この2つの硬化促進剤の配合比率[式
(1)/式(2)]は0.5〜1.5である。0.5未
満であると硬化が不十分で離型性が悪いという問題があ
り、1.5を超えると保存性が悪化する問題を生じる。
0.8〜1.2にすることが好ましい。また配合量につ
いては[式(1)+式(2)]の配合量が全樹脂組成物
中に0.4〜0.6重量%である。配合量が0.4重量
%未満だと硬化が不充分であり、0.6重量%を越える
と保存性が悪化する。
【0009】本発明に用いるエポキシ樹脂は、少なくと
も2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂ならば特
に限定するものではないが、例えばフェノールノボラッ
ク、クレゾールノボラック、ビスフェノールA、ビスフ
ェノールFなどのフェノール類のグリシジルエーテル、
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールな
どのアルコール類のグリシジルエーテル、イソフタル
酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸などのカルボン酸
類のグリシジルエステル、アニリン、イソシアヌール酸
などの窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置
換したもの等のグリシジル型エポキシ樹脂、分子内のオ
レフィン結合を過酸等でエポキシ化して得られるような
脂環型エポキシ等の内、室温で固体状のエポキシ樹脂が
用いられる。これらの固体状のエポキシ樹脂の内では、
特にクレゾールノボラック、フェノールノボラック等の
グリシジルエーテル類が好適である。又、これらの固体
状エポキシ樹脂は液状のエポキシ樹脂と併用してもよ
い。
【0010】本発明に用いるフェノール化合物硬化剤
は、少なくとも2個以上の水酸基を有するフェノール化
合物ならば、特に限定するものでないが、例えばビスフ
ェノールA、ビスフェノールFといった2官能のフェノ
ール化合物やフェノール、クレゾール、キシレノール等
のフェノール類とホルムアルデヒド等のアルデヒドとを
酸性触媒で縮合させて得られるノボラック類及びアルケ
ニルフェノールの重合物等が挙げられる。前述のエポキ
シ樹脂とフェノール化合物は、エポキシ樹脂のエポキシ
当量とフェノール化合物の水酸基当量との比がほぼ1対
1になるように配合することが望ましい。
【0011】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などのシ
リカ粉、アルミナなどが一般的に用いられ、他に炭酸カ
ルシウム、ケイ酸カルシウム、タルク、クレー、マイ
カ、ガラス繊維粉などがある。これらの無機充填材は単
独でも混合して用いてもよく、又配合量としては組成物
全体に対して60〜90重量%の範囲で用いることが望
ましい。60重量%未満だと半田クラック、耐湿性等の
性能が低下し、90重量%を越えると流動性が低下し、
充填性が悪くなる等の問題が生じる。
【0012】本発明のエポキシ樹脂組成物には必要に応
じて、難燃剤としてブロム化エポキシ樹脂等の各種のハ
ロゲン化化合物、三酸化アンチモン、無機水和物、離型
剤としてカルナバワックス、モンタン酸ワックスやポリ
アルキレン系ワックス等、カップリング剤として各種の
シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレー
ト系化合物等が用いられる。更に着色剤してカーボンブ
ラック、ベンガラ、酸化チタン、鉛丹、群青、各種の油
性染料なども用いることができる。また、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、フェノール化合物硬化剤、無機充填材、
その他の添加剤をミキサー等によって充分に均一に混合
した後、更に熱ロール又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。
【0013】
【実施例】以下本発明を実施例で具体的に説明する。 (実施例) ・O−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 (エポキシ当量:200g/eq、軟化点62℃) 100重量部 ・フェノールノボラック樹脂 (水酸基当量:106g/eq、軟化点:75℃) 57重量部 ・ブロム化ビスフェノールA型エポキシ樹脂 (エポキシ当量:400g/eq、軟化点:85℃) 16重量部 ・トリス(2、6−ジメトキシフェニル)ホスフィン 0.97重量部 ・トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン 1.62重量部 ・三酸化アンチモン 3.5重量部 ・溶融シリカ粉末 465重量部 ・カップリング剤(エポキシシラン) 2重量部 ・カルナバワックス 1重量部 ・カーボンブラック 1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(マルチプランジャー方式)にて175℃、80kg/
cm2 、硬化時間35秒で16pDIPを成形し、離型開
き10秒後にショア硬度を測定した。得られた成形品に
よりエアベントバリ、離型性外観のチェックを行なっ
た。評価結果を表1に示す。評価試験は以下のとおりで
ある。
【0014】《評価方法》 ・スパイラルフロー残存率:成形材料にした直後のスパ
イラルフローをEMMI−I−66に準じた金型を用い
て、175℃、70kg/cm2 、120秒の条件で測定
し、測定値Aとし、得られた同一の成形材料を25℃で
1週間保存した後のスパイラルフローを同様に測定し、
測定値Bとする。以下の式によりスパイラルフロー残存
率を算出する。 スパイラルフロー残存率(%)=〔(測定値B)/(測
定値A)〕×100 ・ゲルタイム:175℃の熱盤上で測定。 ・ショアD硬度:16pDIP成形で離型開き10秒後
にランナー部の硬度を測定する。 ・エアベントバリ:16pDIPのエアベント部のウス
バリの長さを測定する。 ・離型性:金型への樹脂付着、カル落ち、カル膨れの有
無を目視観察していずれもない場合を良好とする。 ・外観:16pDIPのパッケージの汚れ(油浮き)の
有無を目視観察してない場合を良好とする。 ・高温体積抵抗率:JIS K 6911に準じて15
0℃にて測定した。 ・信頼性(PCT不良率):3mm×3.5mmのテスト素
子を封止した16pDIPを用いてプレッシャークッカ
ーテストを行ない、1000時間、2000時間での断
線による不良率を測定した。
【0015】(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
料で実施例1と同様にして評価試験を行なった。評価結
果を表1に示す。 (比較例1〜7)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。この成形材料で実施例1
と同様にして評価試験を行なった。評価結果を表2に示
す。尚溶融混合物Aは、フェノールノボラック樹脂(水
酸基当量:106g/eq、軟化点75℃)57重量部
とトリフェニルホスフィン3重量部を180℃で60分
間溶融混合して作製した。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は従来技術
では得ることができなかった常温保存性及び速硬化性の
両立が可能となり、マルチ成形での自動成形ができるの
で生産の合理化を図ることできる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 23/31 (56)参考文献 特開 平8−20631(JP,A) 特開 平8−12743(JP,A) 特開 平8−12742(JP,A) 特開 平7−268073(JP,A) 特開 平5−86169(JP,A) 特開 平3−239718(JP,A) 特開 昭58−119657(JP,A) 特開 平6−326220(JP,A) 特開 平3−20326(JP,A) 特開 昭60−18521(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 59/62 C08G 59/40 C08L 63/00 - 63/10 H01L 23/29

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)少なくとも2個以上のエポキシ基
    を有するエポキシ樹脂 (B)少なくとも2個以上の水酸基を有するフェノール
    化合物硬化剤 (C)下記式(1)及び下記式(2)で示される硬化促
    進剤 (D)無機充填材 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。 【化1】
  2. 【請求項2】 式(1)及び式(2)で示される硬化促
    進剤の配合比率が[式(1)/式(2)]=0.5〜
    1.5である請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 式(2)のR4 〜R9 がフェニル基又は
    置換フェニル基、又はR4 〜R6 がフェニル基又は置換
    フェニル基で、R7 〜R9 がブチル基である請求項1又
    は2記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
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