JP3308381B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物Info
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
実装化における耐半田ストレス性及び流動性に優れた半
導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
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、耐湿性に優れたオルソクレゾー
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。
ところが近年、集積回路の高集積化に伴いチップが段々
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、SO
P,SOJ,PLCCに変わってきている。特に半田付
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樹脂とチップの剥離
により耐湿性が劣化してしまうといった問題点がでてき
ている。
脂として式(1)で示されるエポキシ樹脂の使用(特開
昭64−65116号公報)が検討されてきた。式
(1)で示されるエポキシ樹脂の使用により樹脂系の低
粘度化が図られ、従って無機充填材を更に多く配合する
ことにより組成物の成形後の低熱膨張化及び低吸湿化よ
り耐半田ストレス性の向上が図られた。ただし、無機充
填材の配合割合の増加やICパッケージの薄型化(例え
ば、パッケージの厚みが0.8mmでは、パッケージ上
下の樹脂厚みが150〜250μm)により、従来の無
機充填材の粒度分布(最大粒径100〜150μm、平
均粒径20〜30μm)ではパッドシフト、未充填、金
線変形等の成形性を改善することはできなかった。
程における急激な温度変化により熱ストレスを受けたと
きに耐クラック性に非常に優れ、かつ厚みが0.8mm
以下の薄型パッケージでも充分に適合できる流動性に優
れた樹脂組成物を提供するものである。
(1)で示されるエポキシ樹脂
ら選択される同一もしくは異なる原子または基)
%含むエポキシ樹脂、(B)粒径50μm以上が0.5
重量%以下で、かつ平均粒径が5〜15μmである無機
質充填材を総樹脂組成物量中に70〜93重量%を含む
無機充填材、(C)式(2)で示される可撓性フェノー
ル樹脂硬化剤、或いは式(2)及び式(3)で示される
可撓性フェノール樹脂硬化剤の混合物
加反応したジシクロペンタジエンジフェノール、テルペ
ン類とフェノールを付加反応したテルペンジフェノー
ル、シクロペンタジエンとフェノールを付加反応したシ
クロペンタジエンジフェノール及びシクロヘキサノンと
フェノールを付加縮合したシクロヘキサノンジフェノー
ルの各々の2個のフェノール部を除いた残基を表し、こ
れらの中から選択される1種、n=0〜8)
00重量%含むフェノール樹脂硬化剤及び(D)硬化促
進剤からなることを特徴とするエポキシ樹脂組成物であ
り、従来のエポキシ樹脂組成物に比べて、非常に優れた
耐半田ストレス性、流動性を有するものである。
ポキシ樹脂は1分子中に2個のエポキシ基を有する2官
能性エポキシ樹脂で、従来の多官能性エポキシ樹脂に比
べ溶融粘度が低く、トランスファー成形時の流動性に優
れる。従って組成物の無機充填材を多く配合することが
でき、低熱膨張化及び低吸水化が図られ、耐半田ストレ
ス性に優れるエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
このビフェニル型エポキシ樹脂の使用量は、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だすこ
とができる。耐半田ストレス性の効果をだすためには、
式(1)で示されるビフェニル型エポキシ樹脂を総エポ
キシ樹脂量の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、低熱膨張化
及び低吸水性が図れず、耐半田ストレス性が不十分であ
る。更に、式中のR1〜R8は水素、ハロゲン、アルキル
基の中から選択される同一もしくは異なる原子または基
であるが、これらの内ではR1〜R4はメチル基、R5〜
R8は水素原子が好ましい。式(1)で示されるビフェ
ニル型エポキシ樹脂以外の他のエポキシ樹脂を併用する
場合、用いるエポキシ樹脂とは、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、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、トリアジン核含有エポキシ樹脂等のこ
とをいう。
m以上が0.5重量%以下で、かつ平均粒径が5〜15
μmであるシリカである。形状は破砕状、球状のいずれ
でもよいが熱膨張係数の点から結晶シリカより溶融シリ
カが好ましい。50μm以上のシリカが0.5重量%を
超えると、薄型パッケージ(厚み1.0mm以下)では
未充填、パッドシフトの問題が発生する。一方平均粒径
が5μm未満だと成形時の溶融粘度が著しく高くなり流
動性が低下し、未充填、パッドシフト、金線変形の問題
が発生する。また15μmを越えるとフィラーの生産性
が悪くなり、現実的でない。無機充填材の配合量は、7
0〜93重量%が好ましい。70重量%未満だと、吸湿
量が多くなり、また熱膨張係数も大きく実装時の熱スト
レスに耐えられない。更に93重量%を越えると流動性
が劣化し実用的でない。
ノール樹脂硬化剤は、分子構造中のR部に比較的柔軟な
構造を有する可撓性フェノール樹脂硬化剤であり、フェ
ノールノボラック樹脂硬化剤等に較べ、半田処理温度近
辺での弾性率の低下と、リードフレーム及び半導体チッ
プとの密着力を向上させることができる。従って、半田
衝撃時の発生応力の低下と、それに伴う半導体チップ等
との剥離不良の防止に有効である。このフェノール樹脂
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だすことができる。耐半田ス
トレス性の効果をだすためには、式(2),式(3)で
示される可撓性フェノール樹脂硬化剤を、総フェノール
樹脂硬化剤量中に、30重量%以上、好ましくは50重
量%以上含むことが望ましい。使用量が30重量%未満
だと低弾性及び、リードフレーム、半導体チップ等との
密着力が不十分で、耐半田ストレス性の向上が望めな
い。更に式中のnの値は、0〜8の範囲であることが必
要である。nの値が8を越えると、トランスファー成形
時での流動性が低下し、成形性が劣化する傾向がある。
また式(3)のRは、ジシクロペンタジエンとフェノー
ルを付加反応したジシクロペンタジエンジフェノール、
テルペン類とフェノールを付加反応したテルペンジフェ
ノール、シクロペンタジエンとフェノールを付加反応し
たシクロペンタジエンジフェノール及びシクロヘキサノ
ンとフェノールを付加縮合したシクロヘキサノンジフェ
ノールの各々の2個のフェノール部を除いた残基を表
し、これらの中から選択される1種であるが、これらの
内ではジシクロペンタジエンとフェノールを付加反応し
たジシクロペンタジエンジフェノール及びテルペン類と
フェノールを付加反応したテルペンジフェノールの各々
の2個のフェノール部を除いた残基が好ましい。式
(2)、(3)で示される硬化剤は、式(2)で示され
る硬化剤単独、或いは式(2)で示される硬化剤と式
(3)で示される硬化剤を混合して用いる。式(2)、
式(3)で示される可撓性フェノール樹脂硬化剤以外
に、他のものを併用する場合、用いるものとしてはフェ
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とフェノールノ
ボラック及び/またはクレゾールノボラック樹脂との共
重合物等を挙げることができる。
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
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、ベンジルジメチルアミン等
の第三級アミン類、イミダゾール類、ジアザビシクロウ
ンデセン、トリフェニルホスフィン等の有機燐化合物等
が挙げられ、単独でも混合して用いてもよい。本発明の
エポキシ樹脂組成物には、必要によりシランカップリン
グ剤、シリコーン系オイル、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、ゴム等の低応力剤等の添加剤
を適宜配合しても差し支えない。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、硬化促進剤、
無機充填材、その他の添加剤をミキサー等によって十分
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、絶縁等適用することができる。
合割合は重量部とする。 実施例1〜10、比較例1〜6 下記の各成分を、表1の配合に従い混合し組成物を得
た。 下記組成物 3,3′,5,5′−テトラメチルビフェノールジグリ
シジルエーテル (融点107℃、エポキシ当量191g/eq) オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(以下EO
CNという) (軟化点65℃、エポキシ当量197g/eq) 式(4)で示される硬化剤
Nという) (軟化点104℃、水酸基当量103g/eq) 溶融シリカ粉末 *2 球状溶融シリカ 平均粒径5μm、粒径50μm
以上0重量% *3 粉砕状シリカ/球状溶融シリカ=20重量%/8
0重量%で、平均粒径10μm、粒径50μm以上0重
量% *4 粉砕状シリカ/球状溶融シリカ=20重量%/8
0重量%で、平均粒径10μm、粒径50μm以上10
重量% *5 粉砕状シリカ/球状溶融シリカ= 5重量%/9
5重量%で、平均粒径1μm、粒径50μm以上0重量
% トリフェニルホスフィン(以下TPPという) カーボンブラック カルナバワックス をミキサーで常温で混合し、80〜90℃でロール混練
し、冷却後粉砕し成形材料を得た。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にて1
75℃、70kg/cm2、120秒の条件で半田クラ
ック試験用として6mm×6mm のチップを80pQ
FP(厚み0.8mm)に封止した。封止したテスト用
素子について下記の半田クラック試験及び内部ボイド、
未充填、パッドシフト、未充填を観察を行った。評価結
果を表1、表2に示す。
い、175℃、70kg/cm2で測定した。 内部ボイド:半田クラック試験用として成形したパッケ
ージを、断面研磨して観察した。 未充填:成形したパッケージを目視により確認。 パットシフト:成形したパッケージを断面研磨し、パッ
ド部が0.25mm以上シフトしたものを不良とした。 半田クラック試験:封止したテスト用素子を85℃、8
5%RHの環境下で168hr及び336hr処理し、
その後IRリフロー(240℃、10秒)処理した後、
顕微鏡で外部クラックを観察した。
とのできなかった薄型パッケージ(厚み0.8mm以
下)での耐半田ストレス性と、成形性を両立したエポキ
シ樹脂組成物を得ることがでる。
Claims (2)
- 【請求項1】 (A)式(1)で示されるエポキシ樹脂 【化1】 (式中のR1〜R8は水素、ハロゲン、アルキル基の中か
ら選択される同一もしくは異なる原子または基)を総エ
ポキシ樹脂量中に50〜100重量%含むエポキシ樹
脂、(B)粒径50μm以上が0.5重量%以下で、か
つ平均粒径が5〜15μmである無機質充填材を総樹脂
組成物量中に70〜93重量%を含む無機充填材、
(C)式(2)で示される可撓性フェノール樹脂硬化
剤、或いは式(2)及び式(3)で示される可撓性フェ
ノール樹脂硬化剤の混合物 【化2】 (式中のRは、パラキシリレン、n=0〜8) 【化3】 (式中のRは,ジシクロペンタジエンとフェノールを付
加反応したジシクロペンタジエンジフェノール、テルペ
ン類とフェノールを付加反応したテルペンジフェノー
ル、シクロペンタジエンとフェノールを付加反応したシ
クロペンタジエンジフェノール及びシクロヘキサノンと
フェノールを付加縮合したシクロヘキサノンジフェノー
ルの各々の2個のフェノール部を除いた残基を表し、こ
れらの中から選択される1種、n=0〜8)を総フェノ
ール樹脂硬化剤量中に30〜100重量%含むフェノー
ル樹脂硬化剤及び(D)硬化促進剤からなり、半導体薄
型パッケージ用の封止材であることを特徴とするエポキ
シ樹脂組成物。 - 【請求項2】 式(3)のRが、テルペン類とフェノー
ルを付加反応したテルペンジフェノールの2個のフェノ
ール部を除いた残基である請求項1記載のエポキシ樹脂
組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6587694A JP3308381B2 (ja) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | エポキシ樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6587694A JP3308381B2 (ja) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | エポキシ樹脂組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07268072A JPH07268072A (ja) | 1995-10-17 |
JP3308381B2 true JP3308381B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=13299628
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6587694A Expired - Lifetime JP3308381B2 (ja) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | エポキシ樹脂組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3308381B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4570384B2 (ja) * | 2004-03-29 | 2010-10-27 | 京セラ株式会社 | 樹脂接着剤および電子部品収納用パッケージ |
JP5442929B2 (ja) * | 2006-11-24 | 2014-03-19 | パナソニック株式会社 | 封止用エポキシ樹脂組成物とそれを用いた半導体装置 |
-
1994
- 1994-04-04 JP JP6587694A patent/JP3308381B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07268072A (ja) | 1995-10-17 |
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