JPH01104649A - 封止用樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、低応力で耐湿性、半田耐熱性に優れた電子・
電気部品等の封止用樹脂組成物に関する。

（従来の技術） 従来、ダイオード、トランジスタ、集積回路などの電子
部品を熱硬化性ｔＭＦｘを用いて封止する方法が行われ
てきた。　この樹脂封止は、ガラス、金属、セラミック
を用いたハーメチックシール方式に比較して経済的に有
利なために広く実用化されている。　封止用樹脂として
使用される熱硬化性樹脂の中でもエポキシｖ！４＃が最
も一般的に用いられている、　エポキシ樹脂は酸無水物
、芳香族アミン、ノボラック型フェノール樹脂等の硬化
剤が用いられている。　これらの中でもノボラック型フ
ェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂は、曲の硬化
剤を使用したものに比べて、成形性、耐湿性に優れ、毒
性がなく、かつ安価であるため半導体封止材料として広
く用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、近年、半導体集積回路の分野において、素子の
高集積化、ペレットの大形化が進み、これまでのノボラ
γり型フェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂では
、成形硬化時に収縮して半導体素子に応力がかかり、信
頼性に劣るという欠点があった。　そして、こうした樹
脂を使用した成形品（封止品）の温寒サイクルテストを
行うと、ボンディングワイヤのオープン、樹脂クラック
、ベレットクラックが発生し、電子部品として機能が果
せなくなるという欠点がある。　更に、現在半導体装置
の組付は工程の自動化が推進されている。　例えばフラ
ットパッケージ型の半導体装置を回路基板に収り付ける
場合、従来はリードピン毎に半田付けを行っていたが、
最近では半導体装置全体を２５０℃以上に加熱した半田
浴に浸漬して、半田付けを行う方法が採用されている。

　従来のエポキシ樹脂を用いたもので成形品全体の半田
浴浸漬を行うと、樹脂と半導体ペレットおよびフレーム
との間に剥がれが生じ著しい耐湿性劣化を招くという欠
点があった。

本発明は、これらの欠点を解消するためになされたもの
で、低応力で耐湿性、半田耐熱性、耐クラツク性に優れ
た封止用樹脂組成物を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重
ねた結果、ノボラック型フェノール樹脂を硬化剤とした
エポキシ樹脂の三次元構造中に、それとは相互に関与し
ない別の網目構造として、ビスマレイミドを熱重合した
ポリイミド樹脂を導入することにより、低応力で耐湿性
、半田耐熱性および耐クラツク性に優れた組成物が得ら
れることを見いだし、本発明を完成したものである。

すなわち、本発明は、 （Ａ）　　（ａ　）エポキシ樹脂中に、ビスマレイミド
を熱重合させた（ｂ）ポリイミド樹脂を均一に分散混合
した樹脂混合物 （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および（Ｃン無機質
充填剤 を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して、前記ボリ
ミイド樹脂を０．０１〜３０重量％含有し、また前記無
機質充填剤を２５〜９０重量％含有することを特徴とす
る封止用樹脂組成物である。　そして、樹脂混合物はエ
ポキシ樹脂１００重量部に対し、ビスマレイミド０．１
〜１００重量部を配合し、エポキシ樹脂中でビスマレイ
ミドを熱重合させてポリイミド樹脂化し、それをエポキ
シ樹脂中に均一に分散混合したものであり、またエポキ
シ基（ｉ）とフェノール性水酸基（ｉｉ）との当量比［
（ｉ＞／（ｉｉ）］が０．１〜１０の範囲内ある封止用
樹脂組成物である。

本発明に用いる（Ａ）Ｉ脂混合物は、（ａ　）エポキシ
樹脂中に（ｂ　）ポリイミド樹脂を均一に分散混合した
ものである。（ａ）エポキシ樹脂としては、その分子中
にエポキシ基を少なくとも２個有する化合物である限り
分子構造、分子量などに特に制限はなく、一般に封止材
料に使用されているものを広く包含することができる。

　例えばビスフェノール型の芳香族系、シクロヘキサン
誘導体等の脂環族系、さらに次の一般式で示されるエポ
キシノボラック系等の樹脂が挙げられる。

（式中、Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基
を、Ｒ２は水素原子又はアルキル基を、ｎは１以上の整
数を表す）。

これらは単独もしくは２種以上の混合系として使用する
。

樹脂混合物の他の成分である（ｂ　）ポリイミド樹脂と
しては、ビスマレイミドを熱重合してポリイミド樹脂化
したものである。　このポリイミド（）１脂は、全体の
樹脂組成物に対し０．０１〜３０重量％含有することが
望ましい。　その割合が０，０１１１１！量％未満では
、低応力、半田耐熱性に効果がなく、また３０重量％を
超えると成形性が悪くなり実用に適さず好ましくない、
　ビスマレイミドとしては、次の一般式を有するもので
、マレイン酸２モルとジアミン１モルとを反応させて得
られるものであれば広く使用することができる。

［式中、Ｒ１は水素原子又はアルキル基、Ｘは（ここで
Ｒ２は水素原子、塩素原子又はアルキル基、Ｔは−０−
５−ＣＨ２−１−ＳＯ□−又は−５−Ｓ−１ｔは１〜６
の整数を表す）である２価基を表す］ 具体的な化合物として、Ｎ、　Ｎ’　−４，４’−ジフ
ェニルメタンビスマレイミド、Ｎ、Ｎ’−メチレンビス
（３−クロロ−ｐ−）ユニレン）ビスマレイミド、Ｎ、
　Ｎ’　−４，４”−ジフェニルスルフォンビスマレイ
ミド、Ｎ、　Ｎ’　−４，４’−ジフェニルエーテルビ
スマレイミド、Ｎ、Ｎ”−エチレン−ビスマレイミド、
Ｎ、Ｎ’−ヘキサメチレンビスマレイミド等が挙げられ
、これらは単独もしくは２種以上混合して使用する。

樹脂混合物は通常法のようにして製造する。

万能混合機、加熱反応釜、ニーダ等を用いてエポキシ樹
脂を１２０℃以上に加熱溶融さぜな後、ビスマレイミド
を加えて３０分０以上加熱撹拌を行う。

加熱溶融したエポキシ樹脂中において、ビスマレイミド
が熱重合してポリイミド樹脂化し、更にポリイミド樹脂
がエポキシ樹脂中に均一に分散混合されて樹脂混合物と
なる。　この場合ビスマレイミドは、エポキシ樹脂１０
０重量部に対し、０．１〜１００重量部配重量心配とが
望ましい、０．１重量部未満では低応力、半田耐熱性に
効果なく、また１００重量部を超えると成形性が劣り好
ましくない。

本発明に用いる（Ｂ）ノボラック型フェノ９−ル樹脂と
しては、フェノール、アルキルフェノール等のフェノー
ル類とホルムアルデヒドあるいはバラホルムアルデヒド
を反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂およ
びこれらの変性樹脂、例えばエポキシ化もしくはブチル
化ノボラック型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは
単独もしくは２種以上混合して使用する。　ノボラック
型フェノール樹脂の配合割合は、前記（ａ　’）エポキ
シ樹脂のエポキシ基（ｉ　）と（Ｂ）ノボラック型フェ
ノール樹脂のフェノール性水酸基＜　ｉｉ）との当量比
［（ｉ　）　／　（ｉｉ）コがｏ、ｉ〜１０の範囲内に
あることが望ましい、　この当量比が０．１未満もしく
は１０を超えると、耐湿性、成形作業性および硬化物の
電気特性が悪くなり、いずれの場合も好ましくない、　
従って、上記の範囲内に限定するのがよい。

本発明に用いる（Ｃ）無機質充填剤としては、シリカ粉
末、アルミナ、二酸化アンチモン、タルク、炭酸カルシ
ウム、チタンホワイト、クレー、マイカ、ベンガラ、ガ
ラス繊維、炭素繊維等が挙げられ、これらの中でもシリ
カ粉末やアルミナが好ましく用いられる。　無機質充填
剤の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して、２５〜９
０重量％含有することが望ましい、　その割合が２５重
量％未溝では耐湿性、耐熱性、機械的特性および成形性
に効果なく、また９０重量％を超えるとかさぼりが大き
くなり成形性が悪く実用に適さない。

本発明の封止用樹脂組成物は、樹脂混合物、ノボラック
型フェノール樹脂、無機質充填剤を必須成分とするが、
必要に応じて例えば天然ワックス類１合成ワックス類、
直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類パラフィン
類などの離型剤、塩素化パラフィン、ブロムトルエン、
ヘキサブロムベンゼン、三酸化アンチモンなどの難燃剤
、力一ボンブラック、ベンガラなどの着色剤、シランカ
ップリング剤、種々の硬化促進剤等を適宜添加配合する
こともできる。

本発明の封止用樹脂組成物を成形材料として製造する場
合の一般的な方法は、エポキシ樹脂中にビスマレイミド
を熱重合させたポリイミド樹脂を均一に分散混合した樹
脂混合物、ノボラック型フェノール樹脂、無機質充填剤
およびその他を所定の組成比に選んだ原料組成分をミキ
サー等によって充分均一に混合した後、更に熱ロールに
よる混合処理を行い、次いで冷却固化させ、適当な大き
さに粉砕して成形材料とする。　こうして得られた成形
材料は電子部品又は電気部品の封止、被覆、絶縁等に適
用することができる。

（作用） エポキシ樹脂中に、ビスマレイミドを熱重合さぜなポリ
イミド樹脂を均一に分散混合した樹脂混合物を用いたこ
とによって、ノボラック型フェノール樹脂を硬化剤とし
たエポキシ樹脂の三次元構造の他に、その構造と互いに
関与しないポリイミド樹脂の三次元構造ができるため、
樹脂組成物の耐熱性を大巾に向上させ、半田浴に浸漬し
ても耐熱性劣化が少なく、また、応力緩和効果が大きい
ものである。

（実施例） 次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例によって限定されるものでない、　
以下の実施例および比較例おいて「％」とあるのは「重
量％」を意味する。

実施例　１ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（フェノール当量２
１５）　１８％相当分にビスマレイミド３％相当分を熱
重合させたポリイミド樹脂との樹脂混合物２１％、ノボ
ラック型フェノール樹脂（フェノール当量１０７）　　
９％、溶融シリカ粉末６９％、硬化促進剤０．３％、エ
ステル系ワックス０．３％およびシランカップリング剤
０，４％を常温で混合１、更に９０〜９５℃で混練して
冷却した後、粉砕して成形材料を製造した。　得られた
成形材料を１７０℃に加熱した金型内にトランスファー
注入し硬化させて成形品（封止品）を得た。　この成形
品について耐湿性、応力等に関連する諸特性を試験し、
その結果を第１表に示した。　低応力、耐湿性、特に半
田浸漬後の耐湿性に優れ、本発明の顕著な効果が認めら
れた。

実施例　２ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２１
５）　１６％相当分にビスマレイミド７％相当分を熱重
合させたポリイミド樹脂との樹脂混合物２３％、ノボラ
ック型フェノール樹脂（フェノール当量１０７）　７％
、シリカ粉末６９％、硬化促進剤０．３％、エステル系
ワックス０．３％およびシラン系カップリング剤０．４
％を実施例１と同様に混合、混練、粉砕して成形材料を
製造した。　次いで実施例１と同様にして成形品を得、
その成形品について耐湿性、応力等に関連する諸特性を
試験したのでその結果を第１表に示した。　本発明の顕
著な効果が認められた。

比較例 クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２１
５）　２０％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノ
ール当ｉ　１０７）　１０％、シリカ粉末６９％、硬化
促進剤０．３％、エステル系ワックス０゜３％およびシ
ラン系カップリング剤０．４％を実施例１の場合と同様
にして成形材料を製造した。　この成形材料を用いて成
形品とし、成形品の諸特性について実施例１と同様にし
て試験をしたのでその結果を第１表に示した。

第１表 （単位） ＊１　：クラック数は、３０ｘ　２５ｘ　５ｕ＋の成形
品の底面に２５　ｘ　２５　ｘ　３ｎｒｍの銅板を埋め
込み、−４０℃と±２０℃の恒温槽に３０分間ずつ入れ
、１５サイクル繰り返した後の樹脂クラックを調査した
。

＊２：封止用樹脂組成物（成形材料）を用いて２本のア
ルミニウム配線を有する電気部品を１７０℃で３分間ト
ランスファー成形し、その後１８０℃で８時間硬化させ
た。こうして得た封止電気部品１００個について、１２
０℃の高圧水蒸気中で耐湿試験を行い、アルミニウム腐
蝕による５０％の断ａ（不１％発生）の起こる時間を評
価した。

＊３：封止用樹脂組成物（成形材料）を用いて２本のア
ルミニウム配線を有する電気部品を通常の４２７０イフ
レームに接着し、１７０℃で３分間トランスファー成形
し、５ｘ１０ｘ１．５　ｌ１Ｍのフラットパッケージ型
成形品を得て、その後１８０℃で８時間後硬化を行った
。この成形品を予め４０℃、９０％ＲＨ，１００時間の
吸湿処理をした後、２５０℃の半田浴に１０秒間浸漬し
な、その後、１２７℃、２．５気圧の飽和水蒸気中でプ
レッシャークツカーテスト（ＰＣＴ）を行い、アルミニ
ウム腐蝕による１！１ＦＩｉｌを不良として評価した。

ネ４：ＤＩＰ１６ビンリードフレームのアイランド部に
市販のストレインゲージを接着し、１８０℃て８時間硬
化させた後の歪を測定した。

［発明の効果］ 以上の説明および第１表からも明らかなように、本発明
の封止用樹脂組成物は、低応力で耐湿性、半田耐熱性、
耐熱性に優れているため、ボンディングワイヤのオーブ
ンや樹脂クラ・ツク、ベレ・ットクラックの発生がなく
、かつ硬化時の収縮による応力が低く、２５０℃以上の
半田浴浸漬後においても優れた特性を示し、これを使用
することによって信頼性の高い電子・電気部品を得るこ
とができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（Ａ）（ａ）エポキシ樹脂中に、ビスマレイミドを
   熱重合させた（ｂ）ポリイミド樹脂を均一に分散混合し
   た樹脂混合物 （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および （Ｃ）無機質充填剤 を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して、前記ポリ
   イミド樹脂を０．０１〜３０重量％の割合で含有し、ま
   た前記無機質充填剤を２５〜９０重量％含有することを
   特徴とする封止用樹脂組成物。 ２、樹脂混合物は、エポキシ樹脂１００重量部に対し、
   ビスマレイミド０．１〜１００重量部を配合し、エポキ
   シ樹脂中でビスマレイミドを熱重合させてポリイミド樹
   脂化し、それをエポキシ樹脂中に均一に分散混合したも
   のである特許請求の範囲第１項記載の封止用樹脂組成物
   。 ３、エポキシ樹脂のエポシキ基（ｉ）とノボラック型フ
   ェノール樹脂のフェノール性水酸基（ｉｉ）との当量比
   ［（ｉ）／（ｉｉ）］が０．１〜１０の範囲内にある特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の封止用樹脂組成物
   。