JP3257426B2 - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品 - Google Patents
電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品Info
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Description
キシ樹脂成形材料、特に環境対応の観点から要求される
ノンハロゲン系の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料
で、耐湿性、耐リフロークラック性など厳しい信頼性を
要求されるVLSIの封止用に好適な成形材料及びその
成形材料で素子を封止した電子部品に関する。
子部品封止の分野ではエポキシ樹脂成形材料が広く用い
られている。この理由としては、エポキシ樹脂が電気特
性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着
性などの諸特性にバランスがとれているためである。こ
れらのエポキシ樹脂成形材料の難燃化は主にテトラブロ
モビスフェノールAのジグリシジルエーテル等のブロム
化樹脂と酸化アンチモンの組合せにより行われている。
からダイオキシンの問題に端を発し、デカブロムをはじ
めハロゲン化樹脂についても規制の動きがある。同様に
アンチモン化合物も毒性面から規制の動きがあり、電子
部品封止用エポキシ樹脂成形材料についても脱ハロゲン
化(脱ブロム化)、脱アンチモン化の要求が出てきてい
る。また、プラスチック封止ICの高温放置特性にブロ
ムイオンが悪影響を及ぼすことが知られており、この観
点からもブロム化樹脂量の低減が望まれている。本発明
はかかる状況に鑑みなされたもので、高温保管特性の優
れた電子部品封止用エポキシ樹脂材料を提供しようとす
るものである。
解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定の燐化合物
及び窒素化合物を配合することにより上記の目的を達成
しうることを見いだし、本発明を完成するに至った。
ポキシ樹脂、(B)1分子中に2個以上のフェノール性
水酸基を持つ化合物、(C)次式(I)
す)で示される化合物、(D)窒素原子を10重量%以
上含有する化合物、(E)無機充填剤を必須成分とする
成形材料であって、(C)成分と(D)成分の含有量
が、充填剤を除く配合成分の合計量に対してそれぞれ、
燐原子の量が0.2〜3.0重量%となる量、窒素原子
の量が0.2〜10.0重量%となる量であり、(E)
成分の含有量が成形材料全体に対して70重量%以上で
あることを特徴とする電子部品封止用エポキシ樹脂成形
材料、 (2)(D)成分がメラミンまたはメラミン誘導体であ
る上記(1)記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材
料、 (3)(A)成分のエポキシ樹脂が4,4’−ビス
(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’
−テトラメチルビフェニルである上記(1)または
(2)記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料、 (4)上記(1)〜(3)記載のいずれかの電子部品封
止用エポキシ樹脂成形材料を使用して得られる電子部
品、である。
成分のエポキシ樹脂としては、電子部品封止用エポキシ
樹脂成形材料で一般に使用されているもので特に限定は
ないが、たとえば、フェノールノボラック型エポキシ樹
脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじ
めとするフェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂
をエポキシ化したもの、ビスフェノールA、ビスフェノ
ールF、ビスフェノールS、アルキル置換ビフェノール
などのジグリシジルエーテル、ジアミノジフェニルメタ
ン、イソシアヌル酸などのポリアミンとエピクロルヒド
リンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ
樹脂、オレフィン結合を過酢酸などの過酸で酸化して得
られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環族エポキシ樹
脂などがあり、これらを適宜何種類でも併用することが
できる。
4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,
3’,5,5’−テトラメチルビフェニルなどのアルキ
ル置換ビフェノール型ジエポキシ樹脂を用いた場合、接
着性、吸湿性が良好であり、これにより耐リフロークラ
ック性及び耐湿性に優れた成形材料が得られる。このア
ルキル置換ビフェノール型ジエポキシ樹脂は、エポキシ
樹脂全量に対し60重量%以上使用することが好まし
い。60重量%未満では当該エポキシ樹脂の低吸湿性、
高接着性の特長が発揮されず、本発明の目的である耐は
んだ性に対して効果が小さいためである。当該エポキシ
樹脂としては、4,4’−ビスヒドロキシ3,3’,
5,5’−テトラメチルビフェニルをエピクロルヒドリ
ンを用いてエポキシ化して得られるものなどが上げられ
る。
分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物
としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、レ
ゾルシン、カテコール、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又はα−ナフトール、β−ナ
フトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類と
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアル
デヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のア
ルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得ら
れる樹脂、ポリパラビニルフェノール樹脂、フェノール
類とジメトキシパラキシレンから合成されるキシリレン
基を有するフェノール・アラルキル樹脂などがあり、単
独又は2種類以上併用してもよい。
フェノール化合物の当量比((B)の水酸基数/(A)
のエポキシ基数)は、特に限定はされないが、それぞれ
の未反応分を少なく抑えるために0.7〜1.3の範囲
に設定することが好ましい。
化反応を促進する硬化促進剤を必要に応じて使用するこ
とができる。この硬化促進剤としては、例えば、1,8
−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7などの
ジアザビシクロアルケン及びその誘導体、トリエチレン
ジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールア
ミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルア
ミノメチル)フェノールなどの三級アミン類、2−メチ
ルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェ
ニル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミ
ダゾールなどのイミダゾール類、トリブチルホスフィ
ン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフ
ィンなどの有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニ
ウム・テトラフェニルボレートなどのテトラ置換ホスホ
ニウム・テトラ置換ボレート、2−エチル−4−メチル
イミダゾール・テトラフェニルボレート、N−メチルモ
ルホリン・テトラフェニルボレートなどのテトラフェニ
ルボロン塩などがある。
化合物は次式(I)
す)で示される化合物であり、たとえば、次の式(II)
〜(VI)
く他の全配合成分に対して、0.2〜3.0重量%の範
囲内であることが必要である。0.2重量%より少ない
場合は難燃効果が発揮されず、3.0重量%を超えた場
合は耐湿性の低下や、成形時にこれらの燐化合物がしみ
出し、外観を阻害する。
窒素原子を含む窒素化合物としては、特に限定するもの
ではないが、メラミンまたはメラミン誘導体が好まし
い。その他、トリアジン環を有する化合物、シアヌル酸
誘導体、イソシアヌル酸誘導体等が上げられる。これら
の窒素含有化合物の添加量は、充填剤を除く他の全配合
成分に対して、0.2〜10.0重量%の範囲内である
ことが必要である。0.2重量%より少ない場合は難燃
効果が発揮されず、10.0重量%を超えた場合は吸水
率の増加が顕著になり、耐湿性の低下を生じる。好まし
くは0.5〜7.0重量%である。
化合物と(D)成分の特定の窒素化合物を併用すること
で信頼性、成形性の優れたノンハロゲン、ノンアンチモ
ンの難燃性電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料を提供
するものである。燐化合物と窒素化合物の併用が難燃化
に良いことは一般的に知られているが、本発明は、特に
半導体封止用エポキシ樹脂成形材料として、優れた信頼
性を発揮できる特定の燐化合物と窒素化合物の組合せ及
び量比を提供するものである。
向上の観点から無機充填剤を用いることが必要である。
本発明における(E)成分の無機質充填剤としては、溶
融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カル
シウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化ホウ素、ベリ
リア、ジルコニア、などの粉体、又はこれらを球形化し
たビーズ、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、ア
ルミナなどの単結晶繊維、ガラス繊維などを1種類以上
配合して用いることができる。さらに、難燃効果のある
無機充填剤としては水酸化アルミニウム、水酸化マグネ
シウム、硼酸亜鉛などが上げられ、これらを単独または
併用して用いることもできる。無機質充填剤の配合量と
しては、吸湿性、線膨張係数の低減及び強度向上の観点
から70重量%以上が好ましい。上記の無機充填剤の中
で、線膨張係数低減の観点からは溶融シリカが、高熱伝
導性の観点からはアルミナが好ましく、充填剤形状は成
形時の流動性及び金型摩耗性の点から球形が好ましい。
肪酸金属塩、エステル系ワックス、ポリオレフィン系ワ
ックスなどの離型剤、カーボンブラックなどの着色剤、
エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、ビニ
ルシラン、アルキルシラン、有機チタネート、アルミニ
ウムアルコレートなどのカップリング剤などを用いるこ
とができる。
均一に分散混合できるのであれば、いかなる手法を用い
ても調製できるが、一般的な手法として、所定の配合量
の原材料をミキサー等によって十分混合した後、ミキシ
ングロール、押出機等によって溶融混練した後、冷却、
粉砕する方法を挙げることができる。
ア、配線板、ガラス、シリコンウエハなどの支持部材
に、半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリ
スタなどの能動素子、コンデンサ、抵抗体、コイルなど
の受動素子等の素子を搭載し、必要な部分を本発明の封
止用成形材料で封止して、電子部品を製造することがで
きる。このような電子部品としては、たとえば、テープ
キャリアにバンプで接続した半導体チップを、本発明の
成形材料で封止したTCPを挙げることができる。ま
た、配線板やガラス上に形成した配線に、ワイヤーボン
ディング、フリップチップボンディング、はんだなどで
接続した半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サ
イリスタなどの能動素子及び/又はコンデンサ、抵抗
体、コイルなどの受動素子を、本発明の成形材料で封止
したCOBモジュール、ハイブリッドIC、マルチチッ
プモジュールなどを挙げることができる。電子部品を封
止する方法としては、低圧トランスファー成形法が最も
一般的であるが、インジェクション成形法、圧縮成形法
等を用いてもよい。
明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
ック型エポキシ樹脂、エポキシ当量188、融点106
℃のビフェニル骨格型エポキシ樹脂(油化シェルエポキ
シ製;エピコートYX−4000H)、エポキシ当量3
75、軟化点80℃、臭素含量48重量%の臭素化ビス
フェノールA型エポキシ樹脂、水酸基当量106、軟化
点83℃のフェノールノボラック樹脂、水酸基当量16
7、軟化点70℃のフェノール・アラルキル樹脂(三井
東圧製;ミレックスXL−225)、トリフェニルホス
フィン、カルナバワックス、三酸化アンチモン、カーボ
ンブラック、カップリング剤としてγ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン、溶融シリカ及び本発明の
(C)成分として表1に示す燐化合物1〜5、本発明の
(D)成分として窒素含有量67重量%のメラミン(窒
素化合物1)と窒素含有量14重量%の1,3,5−ト
リグリシジルイソシアヌレート(窒素化合物2)を、表
2、表3に示す重量比で配合し、混練温度80〜90
℃、混練時間10分の条件でロール混練を行い、実施例
1〜17の成形材料を作製した。
ニルホスフェートと本発明の(D)成分に相当する窒素
化合物1、あるいは、ブロム化エポキシ樹脂と三酸化ア
ンチモンを組合せて用い、実施例と同様に表4に示す配
合で、比較例1〜7の成形材料を作製した。
形材料の特性を、表8に特性評価法の詳細を示す。
較例2〜4では、外観、熱時硬度、耐湿性が劣り、
(C)成分と(D)成分をともに含まない比較例5〜7
では、高温放置特性が劣っている。両者をともに含むが
(C)成分の含有量が本発明の限定からはずれる比較例
1では、外観、熱時硬度、耐湿性、高温放置特性の全て
が悪い。
含み、すなわち、難燃剤として特定の燐化合物(C)及
び窒素化合物(D)を配合し、成分含量が本発明の限定
を満たす実施例1〜17は、外観、熱時硬度、耐湿性、
高温放置特性のいずれも良好であり、難燃性も全てV−
0と良好である。
エポキシ樹脂成形材料は実施例で示したようにノンハロ
ゲン、ノンアンチモンで難燃化を達成でき、これを用い
てIC、LSIなどの電子部品を封止すれば成形性が良
好であり、耐湿性、高温放置特性などの信頼性に優れた
製品を得ることができ、その工業的価値は大である。
Claims (4)
- 【請求項1】(A)1分子中に2個以上のエポキシ基を
持つエポキシ樹脂 (B)1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を持つ
化合物 (C)次式(I) 【化1】 (Rは炭素数1〜4のアルキル基、Arは芳香族環を示
す)で示される化合物 (D)窒素原子を10重量%以上含有する化合物 (E)無機充填剤 を必須成分とする成形材料であって、(C)成分と
(D)成分の含有量が、充填剤(E)を除く配合成分の
合計量に対してそれぞれ、燐原子の量が0.2〜3.0
重量%となる量、窒素原子の量が0.2〜10.0重量
%となる量であり、(E)成分の含有量が成形材料全体
に対して70重量%以上であることを特徴とする電子部
品封止用エポキシ樹脂成形材料。 - 【請求項2】(D)成分がメラミンまたはメラミン誘導
体である請求項1記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成
形材料。 - 【請求項3】(A)成分のエポキシ樹脂が4,4’−ビ
ス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,
5’−テトラメチルビフェニルである請求項1または請
求項2記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。 - 【請求項4】請求項1〜3各項記載のいずれかの電子部
品封止用エポキシ樹脂成形材料を使用して得られる電子
部品。
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Cited By (1)
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-
1996
- 1996-12-27 JP JP34924096A patent/JP3257426B2/ja not_active Expired - Lifetime
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