JP3280474B2 - 樹脂組成物 - Google Patents

樹脂組成物

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epoxy resin
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • 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、銅との密着性に優れた
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。近
年、半導体パッケージは多ピン化、小型化・薄型化の傾
向にある。それに伴い、デザイン・ルールの狭ピッチ化
による集積度の向上、及び高速化になってきており、消
費電力の増大の傾向にある。この素子の高消費電力に対
して各半導体メーカーは、従来の42合金製リードフレ
ームから銅合金製リードフレームを適用している。ある
いは、銅製のヒートスプレッダを使用している。また、
パッケージの小型化・薄型化により、半導体の実装方法
は従来の挿入型から表面実装型(VPSリフロー型、I
Rリフロー型、半田浸漬法等)へ変わってきている。表
面実装型の実装方法により、半田浸漬の工程においてパ
ッケージが急激に200℃以上の高温にさらされること
により銅合金リードフレームと封止材または、ヒートス
プレッダと封止材の界面が剥離するといった現象が発生
し耐湿性が劣化してしまい信頼性が低くなるといった問
題が起こっている。そのため、銅との密着性に優れた樹
脂組成物の開発が急がれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に対して銅との密着性に優れた樹脂組成物を提供す
るものである。
【0004】
【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
樹脂組成物を見いだした。即ち本発明は、 (A)エポキシ樹脂 (B)フェノール樹脂硬化剤 (C)式(1)で示されるベンゾイミダゾール系化合物
【0005】
【化2】
【0006】(D)無機充填材 及び (E)ベンゾイミダゾール系化合物を除く硬化促進剤を
必須成分とし、該ベンゾイミダゾール系化合物を総樹脂
組成物中に0.05〜2.0重量%含むことを特徴とす
る半導体封止用樹脂組成物である。
【0007】以下に本発明を詳しく説明する。式(1)
で示されるベンズイミダゾール系化合物のイミダゾール
構造は、金属と錯体をつくり、一方ベンゼン環は樹脂成
分との親和性を有しているため、銅リードフレーム等の
素材と樹脂間の強固な結合材となる。本発明で用いられ
るベンゾイミダゾール系化合物の置換基のR1はCH、
NまたはCSHのいずれの化合物でも有効である。これ
らの化合物は混合して用いてもよい。ベンゾイミダゾー
ル系化合物の配合量は、総樹脂組成物中に0.05〜
2.0重量%であることが好ましい。0.05重量%未
満だと銅との密着性の効果が薄く、また2.0重量%を
越えると流動性が不十分となり適さない。
【0008】本発明で用いるエポキシ樹脂は、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官能エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹
脂等が挙げられる。本発明で用いるフェノールノボラッ
ク樹脂硬化剤は、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
との共縮合物、パラキシリレン変性フェノール樹脂等を
用いることができる。エポキシ樹脂のエポキシ基当量と
フェノール樹脂の水酸基当量の比は、0.8〜1.2が
好ましい。
【0009】本発明に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
ノ等が挙げられ、特に溶融シリカ粉末が好ましい。全組
成物中の無機充填材量は70〜90重量%が好ましい。
本発明で用いるベンゾイミダゾール系化合物を除く硬化
促進剤は、エポキシ樹脂とフェノール性水酸基との反応
を促進させるものであれば良く、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)、テトラフェルホスホニウムテトラ
フェルボレート(TPP−K)、ジメチルベンジルア
ミン(2MZ)等が単独もしくは2種類以上混合して用
いられる。
【0010】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物はエポ
キシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、ベンゾイミダゾール
系化合物、無機充填材及びベンゾイミダゾール系化合物
を除く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
も差し支えない。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、ベンゾイミダゾール系化合物、ベンゾイミダゾール
系化合物を除く硬化促進剤、充填材、その他の添加剤を
ミキサー等により十分に均一混合した後さらに熱ロール
またはニーダー等で溶融混合し、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。
【0011】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1〜4、比較例1〜4 ・式(2)で示されるベンゾイミダゾール系化合物
【0012】
【化3】
【0013】・エポキシ樹脂(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) ・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55℃) ・式(3)で示されるフェノール樹脂硬化剤(水酸基当
量170、軟化点70℃) (n=1が20重量%、n=2が60重量%、n=3が
20重量%の混合物)
【0014】
【化4】
【0015】・フェノールノボラック樹脂(水酸基当量
104、軟化点95℃) ・ブロム化ビスフェノール型エポキシ樹脂(エポキシ当
量273、軟化点65℃) ・トリフェニルホスフィン ・溶融シリカ粉末 ・三酸化アンチモン ・エポキシシラン ・カーボンブラック ・カルナバワックス を表1に示したそれぞれの割合で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、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。この組成物を低圧トラ
ンスファー成形機(成形条件:175℃、70kg/c
2、120秒)を用いて成形し、得られた成形品を1
75℃、8時間で後硬化し評価した。評価結果を表1に
示す。
【0016】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測定用金
型を用い、試料を15g、成形温度を175℃、成形圧
力70kg/cm2、成形時間2分で成形したときの成
形品の長さ *2 半田クラック性試験 80pQFPパッケージ(チップサイズ81mm2、パ
ッケージ厚2.0mm、銅フレーム)20個について8
5℃/85%RHの水蒸気下で72Hr処理後、260
℃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 テスト用素子(16pSOP)を85℃で、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、プレッシャークッカー試験(125
℃、100%RH)を行ない、回路のオープン不良数を
測定した。 *4 QFP成形品のリードフレームと封止樹脂界面剥
離の有無 上記半田クラック性試験評価パッケージの成形後、超音
波探傷装置により、リードフレーム封止樹脂界面の剥離
の有無により、リードフレームと封止樹脂の密着性を調
べた。 *5 リード密着強度 図1に示す引張りせん断治具1を用いて、封止樹脂部2
とリードフレーム素材の平板3との密着力を引張りせん
断強度を測定することにより調べた。(接着部面積:
1.0cm2、形状:円)
【0017】
【表1】
【0018】
【発明の効果】本発明による樹脂組成物は、銅との密着
性に優れ、耐半田クラック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。
【図面の簡単な説明】
【図1】引張りせん断治具に試験片を固定した状態の断
面図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 59/62 C08G 59/40 C08G 59/56 C08L 63/00 - 63/10 H01L 23/29

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂 (B)フェノール樹脂硬化剤 (C)式(1)で示されるベンゾイミダゾール系化合物 【化1】 (D)無機充填材 及び (E)ベンゾイミダゾール系化合物を除く硬化促進剤を
    必須成分とし、該ベンゾイミダゾール系化合物を総樹脂
    組成物中に0.05〜2.0重量%含むことを特徴とす
    る半導体封止用樹脂組成物。
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