JP3659150B2

JP3659150B2 - 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置

Info

Publication number: JP3659150B2
Application number: JP2000287173A
Authority: JP
Inventors: 裕行酒井; 達男河田; 正樹吉井; 尚紀渡辺; 俊徳安田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: JP2002114890A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に薄型の表面実装型パッケージに好適な、耐リフロークラック性及び耐ボイド性に優れた封止用エポキシ樹脂成形材料並びにこれにより封止された素子を備える電子部品装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、トランジスタ、ＩＣ等の電子部品装置の素子封止の分野では生産性、コスト等の面から樹脂封止が主流となり、エポキシ樹脂成形材料が広く用いられている。この理由は、エポキシ樹脂が作業性、成形性、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等の諸特性にバランスがとれているためである。
【０００３】
近年、電子部品の高密度実装化が進んでいる。これに伴い、電子部品装置は従来のピン挿入型のパッケージから、表面実装型のパッケージが主流になっている。表面実装型のＩＣ、ＬＳＩなどは、実装密度を高くし実装高さを低くするために、薄型、小型のパッケージになっており、素子のパッケージに対する占有体積が大きくなり、パッケージの肉厚は非常に薄くなってきた。さらに、これらのパッケージは従来のピン挿入型のものと実装方法が異なっている。すなわち、ピン挿入型パッケージはピンを配線板に挿入した後、配線板裏面からはんだ付けを行うため、パッケージが直接高温にさらされることがなかった。しかし、表面実装型ＩＣは配線板表面に仮止めを行い、はんだバスやリフロー装置などで処理されるため、直接はんだ付け温度（リフロー温度）にさらされる。この結果、ＩＣパッケージが吸湿した場合、はんだ付け時に吸湿水分が急激に膨張気化して、発生した蒸気圧が剥離応力として働き、素子、リードフレーム等のインサートと封止用エポキシ樹脂成形材料との間で剥離が発生し、パッケージをクラックさせてしまう。現在、この現象が表面実装型ＩＣに係わる大きな問題となっている。
【０００４】
また、ＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）、ＴＱＦＰ（Thin Quad Flat Package）等の肉厚が非常に薄いパッケージでは、封止用エポキシ樹脂成形材料の粘性が高いと、成形時にチップシフトが発生し、これらのシフトにより、ボイドが発生したり、上下の封止用エポキシ樹脂成形材料の肉厚のバランスが崩れ、リフロークラックが発生したりしてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
現行のベース樹脂組成で封止したＩＣパッケージでは、上記の問題が避けられないため、ＩＣを防湿梱包して出荷したり、配線板へ実装する前に予めＩＣを十分乾燥して使用するなどの方法がとられている。しかし、これらの方法は手間がかかり、コストも高くなる。また、高化式フローテスタ、ＲＰＡで測定した粘度を低くする方向で、従来封止用エポキシ樹脂成形材料の組成設計を行ってきたが、これらの方法だけでは十分な解決には至っていない。
【０００６】
本発明はかかる状況に鑑みなされたもので、薄型の表面実装型パッケージにおいてもチップシフトが少なく、耐リフロークラック性及び耐ボイド性に優れた封止用エポキシ樹脂成形材料並びにこれにより封止した素子を備えた電子部品装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、低せん断領域の粘度の測定が可能なＳＤＲで測定した粘度（ＳＤＲ粘度）がチップシフトに関係していることを突き止め、このＳＤＲ粘度を規定した特定の封止用エポキシ樹脂成形材料により上記の目的を達成しうることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、
（１）（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤及び（Ｄ）充填剤を必須成分とし、ＳＤＲ粘度が１００Ｐａ・ｓ以下である封止用エポキシ樹脂成形材料、
（２）（Ｃ）硬化促進剤が有機ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物を含有してなる上記（１）記載の封止用エポキシ樹脂成形材料、
（３）有機ホスフィン化合物がトリフェニルホスフィンで、キノン化合物が１，４−ベンゾキノンである上記（２）記載の封止用エポキシ樹脂成形材料、
（４）（Ａ）エポキシ樹脂がビフェニル型エポキシ樹脂を５０重量％以下含有してなる上記（１）〜（３）のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料、
（５）（Ｂ）硬化剤がフェノール・アラルキル樹脂を５０重量％以上含有してなる上記（１）〜（４）のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料、及び
（６）（Ｄ）充填剤の配合量が封止用エポキシ樹脂成形材料に対して７８〜９５重量％である上記（１）〜（５）のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料、並びに
（７）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料により封止された素子を備えた電子部品装置
に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる（Ａ）エポキシ樹脂は、封止用エポキシ樹脂成形材料に一般に使用されているもので特に制限はないが、例えば、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、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等のフェノール類及び／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基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られる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、アルキル置換又は非置換のビフェノール等のジグリシジルエーテルなどのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸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エステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等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、ジシクロペンタジエンとフェノ−ル類及び／又はナフトール類との共縮合樹脂のエポキシ化物、ナフタレン環を有するエポキシ樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物、トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、テルペン変性エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等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挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１０】
中でも、下記一般式（Ｉ）等で示されるビフェニル型エポキシ樹脂を用いる場合、連続作業性の観点から、その配合量はエポキシ樹脂に対して５０重量％以下とすることが好ましい。
【化１】

（ここで、Ｒ¹〜Ｒ⁴は水素原子及び炭素数１〜１０の置換又は非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、全てが同一でも異なっていてもよい。ｎは０〜３の整数を示す。）
上記一般式（Ｉ）で示されるビフェニル型エポキシ樹脂としては、例えば、４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ビフェニル又は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を主成分とするエポキシ樹脂、エピクロルヒドリンと４，４’−ビフェノール又は４，４’−（３，３’，５，５’−テトラメチル）ビフェノールとを反応させて得られるエポキシ樹脂等が挙げられる。
【００１１】
本発明において用いられる（Ｂ）硬化剤は、封止用エポキシ樹脂成形材料に一般に使用されているもので特に制限はないが、例えば、フェノール、クレゾール、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、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類及び／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等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られる樹脂、フェノール類及び／又はナフトール類とジメトキシパラキシレン又はビス（メトキシメチル）ビフェニルから合成されるフェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１２】
中でも耐リフロークラック性及び接着性の観点からは、下記一般式（II）等で示されるフェノール・アラルキル樹脂が好ましく、Ｒが水素原子で、ｎの平均値が０〜８であるフェノール・アラルキル樹脂がより好ましく、具体例としては、ｐ−キシリレン型ザイロック、ｍ−キシリレン型ザイロック等が挙げられる。このフェノール・アラルキル樹脂を用いる場合、その配合量は、その性能を発揮するために硬化剤全量に対して５０重量％以上が好ましい。
【化２】

（ここで、Ｒは水素原子及び炭素数１〜１０の置換又は非置換の一価の炭化水素基から選ばれ、ｎは０〜１０の整数を示す。）
【００１３】
（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｂ）硬化剤との当量比、すなわち、エポキシ樹脂中のエポキシ基数／硬化剤中の水酸基数の比は、特に制限はないが、それぞれの未反応分を少なく抑えるために０．５〜２の範囲に設定されることが好ましく、０．６〜１．３がより好ましい。成形性及び耐リフロークラック性に優れる封止用エポキシ樹脂成形材料を得るためには０．８〜１．２の範囲に設定されることがさらに好ましい。
【００１４】
本発明において用いられる（Ｃ）硬化促進剤は、封止用エポキシ樹脂成形材料に一般に使用されているもので特に制限はないが、例えば、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザ−ビシクロ（４，３，０）ノネン、５、６−ジブチルアミノ−１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のシクロアミジン化合物及びこれらの化合物に無水マレイン酸、１，４−ベンゾキノン、２，５−トルキノン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジメチルベンゾキノン、２，６−ジメチルベンゾキノン、２，３−ジメトキシ−５−メチル−１，４−ベンゾキノン、２，３−ジメトキシ−１，４−ベンゾキノン、フェニル−１，４−ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂などのπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物、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）フェノール等の３級アミン類及びこれらの誘導体、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等のイミダゾール類及びこれらの誘導体、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、トリス（４−メチルフェニル）ホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等の有機ホスフィン化合物及びこれらの有機ホスフィン化合物に無水マレイン酸、上記キノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有するリン化合物、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート、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等のテトラフェニルボロン塩及びこれらの誘導体などが挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも成形性、耐リフロークラック性の観点からは有機ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物が好ましく、トリフェニルホスフィンと１，４−ベンゾキノンとの付加物がより好ましい。
【００１５】
（Ｃ）硬化促進剤の配合量は、硬化促進効果が達成される量であれば特に制限されるものではないが、封止用エポキシ樹脂成形材料に対して０．００５〜２重量％が好ましく、より好ましくは０．０１〜１重量％である。０．００５重量％未満では短時間での硬化性に劣る傾向があり、２重量％を超えると硬化速度が速すぎて良好な成形品を得ることが困難になる傾向がある。
【００１６】
本発明において用いられる（Ｄ）充填剤は、吸湿性、線膨張係数低減、熱伝導性向上及び強度向上のために成形材料に配合されるものであり、無機充填剤を用いることが好ましい。例えば、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、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア等の粉体、又はこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられる。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、モリブデン酸亜鉛等が挙げられる。これらの無機充填剤は単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、線膨張係数の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、無機充填剤の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。
（Ｄ）充填剤の配合量は、耐リフロークラック性及び成形性の観点から、封止用エポキシ樹脂成形材料に対して７８〜９５重量％が好ましく、８０〜９０重量％がより好ましい。
【００１７】
本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料は、チップシフトの発生を抑制する観点から、ＳＤＲ粘度が１００Ｐａ・ｓ以下であることが必要で、９０Ｐａ・ｓ以下が好ましく、８０Ｐａ・ｓ以下がより好ましい。
ここでＳＤＲ粘度とは、スリットダイレオメータを用いて測定した粘度で、スリット形状が８ｍｍ幅×０．８ｍｍ厚×１２．５ｍｍ長、測定温度が１７５℃、せん断速度が５０ｓ^−１の条件で測定した粘度をいい、測定開始後１０秒の値で定義した。好ましくは図１に示すような装置で測定される。
図１の装置（スリットダイレオメータ）は、一定速度で駆動するプランジャー１、リザーバ２（封止用エポキシ樹脂成形材料３溜め）を介してその先端に封止用エポキシ樹脂成形材料を流出させるためのスリット４が設けられた金型５を備え、スリット４の上流側には流動圧力を測定するための圧力センサ６及びスリット部には温度センサ７が設けられている。溶融した封止用エポキシ樹脂成形材料を、一定の流量Ｑでスリットから流出させ、この時の圧力損失Δｐを測定すれば、次の式（１）により粘度ηを求めることができる。
η＝（Δｐ・Ｗ・Ｈ^３・ｆ（Ｗ／Ｈ））／４ＬＱ……（１）
ここで、ηは粘度（Ｐａ・ｓ）、Δｐは圧力損失（Ｐａ）、２Ｗはスリットの幅（ｍｍ）、２Ｈはスリットの厚み（ｍｍ）、Ｌはスリットの長さ（ｍｍ）を示す。Ｑは流量（ｍｍ^３／ｓ）でプランジャー速度とプランジャーの断面積の積で示される。また、ｆ（Ｗ／Ｈ）はスリット形状定数で、Ｗ／Ｈ＝１０のとき、ｆ（Ｗ／Ｈ）＝５．０である。
ＳＤＲ粘度の測定においては、せん断速度を特定することが重要で、せん断速度γ（ｓ^−１）は、次の式（２）により求めることができる。用いるプランジャーの断面積及び速度を調整することにより流量Ｑを調整して、任意のせん断速度γを設定することができる。
γ＝４Ｑ／（（１＋Ｈ／Ｗ）・Ｗ・Ｈ^２・ｆ（Ｗ／Ｈ））……（２）
図１の装置（スリットダイレオメータ）を用いてＳＤＲ粘度を測定した結果の一例を図２に示す。ＳＤＲ粘度の測定値データは図２に示すような粘度の時間変化で得られ、実成形における充填時間に対応する時刻における粘度を得ることができる。本発明においては、溶融した封止用エポキシ樹脂成形材料がスリットから流出を開始してから１０秒後の測定結果から、ＳＤＲ粘度を定義した。
ＳＤＲ粘度は、高化式フローテスタ粘度やＲＰＡ粘度と異なり、封止用エポキシ樹脂成形材料粘度によらず一定のせん断速度下で測定できるため、プランジャー速度とスリット形状の変更によって、実成形に対応する任意のせん断速度で測定が可能である。
【００１８】
本発明においては、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）充填剤及びその他の添加剤として用いる成分の組み合わせ及び配合量を調整することによって、ＳＤＲ粘度が１００Ｐａ・ｓ以下である封止用エポキシ樹脂成形材料を得ることができる。（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤及び（Ｃ）硬化促進剤の選定と（Ｄ）充填剤の配合量が特に重要である。
【００１９】
本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料には、樹脂成分と充填剤との接着性を高めるために、必要に応じて、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム／ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤を添加することができる。これらを例示すると、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ-アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−［ビス（β−ヒドロキシエチル）］アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（β−アミノエチル）アミノプロピルジメトキシメチルシラン、Ｎ−（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ−（ジメトキシメチルシリルイソプロピル）エチレンジアミン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等のシラン系カップリング剤、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート等のチタネート系カップリング剤などが挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２０】
上記カップリング剤の配合量は、（Ｄ）充填剤に対して０．０５〜３重量％であることが好ましく、０．１〜２．５重量％がより好ましい。０．０５重量％未満ではフレームとの接着性が低下する傾向があり、３重量％を超えるとパッケージの成形性が低下する傾向がある。
【００２１】
本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料には、臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン、リン酸エステル、赤リン等の燐化合物、メラミン、メラミンシアヌレート、メラミン変性フェノール樹脂、グアナミン変性フェノール樹脂等の含窒素化合物、シクロホスファゼン等の燐／窒素含有化合物、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化モリブデン、フェロセン等の金属化合物などの従来公知の難燃剤を必要に応じて添加することができる。
【００２２】
また、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料には、ＩＣ等の半導体素子の耐湿性、高温放置特性を向上させる観点から陰イオン交換体を添加することもできる。陰イオン交換体としては特に制限はなく、従来公知のものを用いることができるが、例えば、ハイドロタルサイト類や、マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ビスマスから選ばれる元素の含水酸化物等が挙げられ、これらを単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、下記一般式（III）で示されるハイドロタルサイトが好ましい。
【化３】
Ｍｇ_１−ＸＡｌ_Ｘ（ＯＨ）_２（ＣＯ_３）_Ｘ／２・ｍＨ_２Ｏ ……（III）
（０＜Ｘ≦０．５、ｍは正の整数）
【００２３】
さらに、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料には、その他の添加剤として、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワックス、ポリオレフィン系ワックス、ポリエチレン、酸化ポリエチレン等の離型剤、カーボンブラック等の着色剤、シリコーンオイルやシリコーンゴム粉末等の応力緩和剤などを必要に応じて配合することができる。
【００２４】
本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料は、各種原材料を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。成形条件に合うような寸法及び重量でタブレット化すると使いやすい。
【００２５】
本発明で得られる封止用エポキシ樹脂成形材料により素子を封止して得られる電子部品装置としては、リードフレーム、配線済みのテープキャリア、配線板、ガラス、シリコンウエハ等の支持部材に、半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子、コンデンサ、抵抗体、コイル等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エポキシ樹脂成形材料で封止した、電子部品装置などが挙げられる。このような電子部品装置としては、例えば、リードフレーム上に半導体素子を固定し、ボンディングパッド等の素子の端子部とリード部をワイヤボンディングやバンプで接続した後、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料を用いてトランスファ成形などにより封止してなる、ＤＩＰ（Dual Inline Package）、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＳＯＪ（Small Outline J-lead package）、ＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）、ＴＱＦＰ（Thin Quad Flat Package）等の一般的な樹脂封止型ＩＣ、テープキャリアにバンプで接続した半導体チップを、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料で封止したＴＣＰ（Tape Carrier Package）、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、はんだ等で接続した半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子及び／又はコンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子を、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料で封止したＣＯＢ（Chip On Board）モジュール、ハイブリッドＩＣ、マルチチップモジュール、裏面に配線板接続用の端子を形成した有機基板の表面に素子を搭載し、バンプまたはワイヤボンディングにより素子と有機基板に形成された配線を接続した後、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料で素子を封止したＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）などが挙げられる。また、プリント回路板にも本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料は有効に使用できる。
【００２６】
本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料を用いて素子を封止する方法としては、低圧トランスファ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。
【００２７】
【実施例】
次に実施例により本発明を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２８】
実施例１〜１０、比較例１〜２
エポキシ樹脂としてエポキシ当量１９５、軟化点６５℃のｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ樹脂１：住友化学工業株式会社製商品名ＥＳＣＮ−１９０）及び／又はエポキシ当量１９６、融点１０６℃のビフェニル型エポキシ樹脂（エポキシ樹脂２：油化シェルエポキシ株式会社製商品名エピコートＹＸ−４０００Ｈ）、硬化剤として軟化点７０℃のフェノール・アラルキル樹脂（硬化剤１：三井化学株式会社製商品名ミレックスＸＬ−２２５）及び／又はフェノールノボラック樹脂（硬化剤２：明和化成株式会社製商品名Ｈ−１００）、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィンと１，４−ベンゾキノンとの付加物（硬化促進剤１）又はジアザビシクロウンデセンのフェノールノボラック塩（硬化促進剤２：サンアプロ株式会社製商品名ＳＡ−８４１）、充填剤として平均粒径５．５μｍ、比表面積５．０ｍ^２／ｇの角状溶融シリカ及び平均粒径３０μｍ、比表面積３．８ｍ^２／ｇの球状溶融シリカ、カップリング剤としてエポキシシラン（日本ユニカー株式会社製商品名Ａ−１８７）、難燃剤として臭素含量４８重量％のビスフェノールＡ型臭素化エポキシ樹脂（臭素化エポキシ：住友化学工業株式会社製商品名ＥＳＢ−４００Ｔ）及び三酸化アンチモン（住友金属鉱山株式会社製商品名ＲＸ）、離型剤としてポリエチレンワックス（クラリアントジャパン株式会社製商品名ＰＥＤ−１９１）及びカルナバワックス（株式会社セラリカＮＯＤＡ製）、着色剤としてカーボンブラック（キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ・インク製商品名ＭＯＮＡＲＣＨ８００）をそれぞれ表１に示す重量部で配合し、予備混合（ドライブレンド）した後、混練温度８０℃、混練時間１０分の条件で二軸ロール混練を行い、冷却粉砕して、実施例１〜１０及び比較例１〜２の封止用エポキシ樹脂成形材料を作製した。
【００２９】
【表１】

【００３０】
作製した実施例及び比較例の封止用エポキシ樹脂成形材料を、次の各試験により評価した。なお、封止用エポキシ樹脂成形材料は、トランスファ成形機により、金型温度１８０℃、成形圧力６．９ＭＰａ、硬化時間９０秒の条件で成形した。また、後硬化は１７５℃で５時間行った。
（１）スパイラルフロー（流動性の指標）
ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用金型を用いて封止用エポキシ樹脂成形材料を上記の条件で成形し、流動距離（ｃｍ）を求めた。
（２）フローテスタ粘度
封止用エポキシ樹脂成形材料２ｇを直径１０ｍｍのタプレットにして、高化式フローテスタ（株式会社島津製作所製）を用いて以下のとおり粘度の測定を行った。
タブレットをポット部に入れた後、ただちにプランジャーをのせ、１０秒予熱後、１７５℃で０．９８ＭＰａの圧力をかけ、溶融した材料をポット中の直径１ｍｍ、高さ１０ｍｍの円管の中を通過させ、円管通過時の流出スピードより、次式を用いて粘度を算出した。
η＝（π×Ｐ×Ｒ^４）／（８×Ｌ×Ｑ）
（ここで、ηは粘度（Ｐａ・ｓ）、Ｐは圧力（Ｐａ）、Ｒ：円管の直径（ｍｍ）、Ｌは円管の長さ（ｍｍ）、Ｑは流量（ｍｍ^３／ｓ）を示す。）
流量Ｑは次式により求められる。
Ｑ＝（Ｘ_ｍａｘ−Ｘ_ｍｉｎ）Ａ／ｔ
（ここで、Ｘ_ｍａｘは計測終了点（ｍｍ）、Ｘ_ｍｉｎは計測開始点（ｍｍ）、ｔは計測時間（ｓ）、Ａはプランジャー断面積（ｍｍ^２）を示す。）
（３）ＲＰＡ粘度
ＲＰＡ装置（日立東京エレクトロニクス製Resin Rheological Parameter Analyzer）を用いて、６５ｃｍ^３の封止用エポキシ樹脂成形材料を金型温度１７５℃、プランジャー圧力６．９ＭＰａの条件でスパイラル状の直径４ｍｍの円管金型に流した時の最低溶融粘度を、次式により測定した。
η＝（π×ΔＰ×Ｒ^４）／（８×Ｌ×Ｑ）
（ここで、ηは粘度（Ｐａ・ｓ）、ΔＰは圧力損失（Ｐａ）、Ｒは円管の直径（ｍｍ）、Ｌは流動距離（ｍｍ）、Ｑは流量（ｍｍ^３／ｓ）を示す。）
流量Ｑはプランジャー変位量から、圧力損失ΔＰは円管入口部分の圧力センサにより封止用エポキシ樹脂成形材料の溶融時の流入圧力とプランジャーの移送圧の差から、それぞれ求められる。
（４）ＳＤＲ粘度
８ｍｍ幅×０．８ｍｍ厚×１２．５ｍｍ長のスリット、及び直径１８．６ｍｍ（断面積２７１．５８ｍｍ^２）のプランジャーを有するスリットダイレオメータ（図１）を用いて、測定温度１７５℃、せん断速度γ＝５０ｓ^−１の条件で、スリットから封止用エポキシ樹脂成形材料を流出させ、１０秒後の圧力損失Δｐ（Ｐａ）を測定し、次式によりＳＤＲ粘度η（Ｐａ・ｓ）を求めた。
η＝（Δｐ・Ｗ・Ｈ^３・ｆ（Ｗ／Ｈ））／４ＬＱ
ここで、２Ｗはスリットの幅（ｍｍ）、２Ｈはスリットの厚み（ｍｍ）、Ｌはスリットの長さ（ｍｍ）を示す。また、ｆ（Ｗ／Ｈ）はスリット形状定数でＷ／Ｈ＝１０のとき５．０を示す。
流量Ｑ（ｍｍ^３／ｓ）はプランジャーの断面積と速度の積から求められ、せん断速度γが５０ｓ^−１となるようブランジャーの速度を０．１６２ｍｍ／ｓに調整した。
（５）Ａｌピール接着力
アルミ（Ａｌ）ピール接着力は、厚み３０μｍのアルミホイルを金型に敷き、封止用エポキシ樹脂成形材料をトランスファ成形機にて金型温度１８０℃、成形圧力６．９ＭＰａ、硬化時間９０秒の条件で成形し、１７５℃で５時間の条件で後硬化して作製した試験片（１２７×１２．７×４．０ｍｍ）を、テンシロン（オリエンテック社製ＲＴＭ−１００）を用い、引き剥がし速度５０ｍｍ／分の条件で、１２．７ｍｍ幅のアルミホイルを直角方向に引き剥がし、その強度（Ｎ／ｍ）を測定した。
（６）チップシフト及びボイド
ＬＯＣ（Lead On Chip）構造の４２アロイリードフレーム（日立電線株式会社製）上に８．６×１５．０×０．２８ｍｍ厚のシリコーンチップを搭載した、リードフレーム上面からパッケージ上面までの厚みが０．２２ｍｍ、チップ下面からパッケージ下面までの厚みが０．２８ｍｍのＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）を、封止用エポキシ樹脂成形材料を用いて上記条件でプレス（エムテックス松村株式会社製ATOM TSOP ２４ｐ用）にて１７５℃、９．８ＭＰａ、９０ｓの条件で成形して作製し、チップシフト及び外観ウェルボイドの発生を観察し、チップシフトについてはシフト量２０μｍ未満を良好、２０μｍ以上を不良とし、ボイドについてはボイド量０．３ｍｍ未満のもの良好、０．３ｍｍ以上のものを不良とした。
（７）耐リフロークラック性
上記（６）と同様にして作製したＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）を１７５℃で５時間後硬化した後、８５℃／６５％ＲＨ及び８５℃／８５％ＲＨの条件で１６８時間加湿した後、２４０℃／１５秒の条件でリフロー処理を行い、クラックの有無を観察し、外部クラック及び内部クラックの発生がともに見られないものを良好、内部クラックのみ発生しているものを可、両者とも発生しているものを不良とした。
（８）連続作業性
外形寸法１４ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍのＱＦＰ８０ピンパッケージを１ショットで６０個成形できる金型を用いて、封止用エポキシ樹脂成形材料を１７５℃、６．９Ｍｐａ、９０秒の条件で連続５０ショット成形し、カル部の張り付きを観察して、張り付きが見られたショット数で評価した。連続５０ショット張り付きが見られなかった場合は表２中に「＞５０」と表示した。
評価結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】

【００３２】
ＳＤＲ粘度が本発明の規定範囲外の比較例１、２は、チップシフト及びボイドの発生が見られ、耐リフロークラック性に劣っている。
これに対して、実施例１〜１０はいずれもチップシフト及びボイドの発生が少なく、耐リフロークラック性も良好である。特に、エポキシ樹脂及び硬化剤を好ましい組成で用い、無機充填剤の配合量が７８〜９５重量％の範囲内である実施例１〜４は耐リフロークラック性に著しく優れ、連続作業性も良好であることが示される。
【００３３】
【発明の効果】
本発明になる封止用エポキシ樹脂成形材料を用いてＩＣ、ＬＳＩ等の電子部品を封止すれば、実施例で示したようにＴＳＯＰのような薄型の表面実装型パッケージにおいてもチップシフトが少なく、耐リフロークラック性及び耐ボイド性が良好で、信頼性に優れる電子部品装置を得ることができるので、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＳＤＲ粘度測定装置（スリットダイレオメータ）
【図２】ＳＤＲ粘度の測定結果の一例を示す図
【符号の説明】
１：プランジャー
２：リザーバ
３：封止用エポキシ樹脂成形材料
４：スリット
５：金型
６：圧力センサ
７：温度センサ

Claims

（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤及び（Ｄ）充填剤を必須成分とする封止用エポキシ樹脂成形材料であって、（Ｂ）硬化剤がフェノール・アラルキル樹脂を５０重量％以上含有し、（Ｄ）充填剤として球状溶融シリカと角状溶融シリカとを含有し、（Ｄ）充填剤の配合量が封止用エポキシ樹脂成形材料に対して８０〜９５重量％であり、ＳＤＲ粘度が１００Ｐａ・ｓ以下である封止用エポキシ樹脂成形材料。
（Ｃ）硬化促進剤が有機ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物を含有してなる請求項１記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
有機ホスフィン化合物がトリフェニルホスフィンで、キノン化合物が１，４−ベンゾキノンである請求項２記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
ビフェニル型エポキシ樹脂の配合量が（Ａ）エポキシ樹脂に対して５０重量％以下である請求項１〜３のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
請求項１〜４のいずれかに記載の封止用エポキシ樹脂成形材料により封止された素子を備えた電子部品装置。