JPH01108256A - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐熱性、耐湿性および耐半田性（耐リフロー性
）に優れた電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来、コイル、コンデンサ、トランジスタ、ＩＣなどの
電子部品封止用としては、エポキシ樹脂成形材料が広く
用いられている。特にガラス転移温度が高く、すなわち
耐熱性の優れた組成物としては、フェノール類とホルム
アルデヒドのノボラックをエポキシ化した多官能エポキ
シ樹脂が用いられており、その硬化剤としてはフェノー
ルノボラック樹脂が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電子部品の中で特にＩＣの分野では素子サイズが大形化
する一方、これを封止するパッケージは薄形化、小形化
している。これに伴い耐湿性などの信頼性が強く要求さ
れる。特にプリント基板への表面実装を対象にした薄形
、小形のＩＣはりフロー実装の際に２００〜２６０℃へ
急速昇温されるため、パッケージがクラックする故障、
素子と成形材料の界面が剥離し、耐湿性が低下する等の
問題が発生する。これらの問題はＩＣパッケージが吸湿
した場合、顕著であり、今後使用比率の増加が予想され
るＦＰ（フラットパッケージ）、５ＯＰ（スモールアウ
トラインパッケージ）などの薄形表面実装置Ｃでは耐リ
フロー性が重要な項目となる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
ある。吸湿したＩＣパッケージがクラックまたは素子と
の剥離を生じる原因としては、吸湿した水分がリフロー
時の急速な昇温で急激に膨張し、素子と成形材料の界面
に圧力として作用するためと考えられる。そこで本発明
の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料は吸水率を低域
し、リフロー時の温度（２００〜２６０℃）で高強度を
維持できる配合組成を採用することで耐リフロー性を大
巾に向上することができた。

本発明の電子部品対土用エポキシ樹脂成形材料は、 （Ａ）構成式 く式中、ｎは繰り返し単位の数を示すＯ〜１．０の数）
で示されるエポキシ樹脂および （Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有し
、数平均分子１１０００以上のクレゾールノボラック樹
脂を必須成分として含有することを特徴とする。

本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料の必須成
分の１つである（Ａ）のエポキシ樹脂は剛直なビフェニ
ル骨格を持つため耐熱性、高温強度に優れており、さら
にフェニル骨格に疎水性のメチル基を有するため吸水性
が小さくなる特徴を持つ。構造式中の繰り返し単位数ｎ
はＯ〜１．０の範囲で有効な耐熱性を示すが、大きくな
ると耐熱性の指標であるＴｇ　（ガラス転移温度）が低
下し、高温強度も低下する。

本発明においては、（Ａ）のエポキシ樹脂以外のエポキ
シ樹脂を併用してもよい。例えば、現在電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料で一般に使用されている、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Ａ１ビスフエノールＢ１ビスフエノールＦ
１などのジグリシジルエーテル、フタル酸ダイマー酸な
ど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、および脂環式
エポキシ樹脂などがあり、本発明の効果を阻害しない範
囲で適宜何種類でも併用することができる。

（Ａ）のエポキシ樹脂、および併用するエポキシ樹脂の
純度は特に限定はされないが、特に加水分解性塩素量に
ついては、ＩＣなど素子上のアルミ配線腐食に係るため
、少ない方がよ（、耐湿性の優れた電子部品封止用エポ
キシ樹脂成形材料を得るためには、５００ｐｐｍ以下で
あることが望ましい。加水分解性塩素量は試料１ｇをジ
オキサン３０ｍ１に溶解し、Ｉ　Ｎ　−Ｋ　ＯＨメタノ
ール溶液５信ｌを添加して３０分間リフラックス後、電
位差滴定により求めたものを値として用いた。

本発明において（Ｂ）の１分子中に２個以上のフェノー
ル性水素基を有し数平均分子ｊｉ１０００以上のタレゾ
ールノボランク樹脂のエポキシ樹脂との当量比（（Ｂ）
の水酸基数／（Ａ）のエポキシ基数）は０．７〜１．３
が好ましい。

（Ｂ）のクレゾールノボラック樹脂の数平均分子量は１
０００以上、好ましくは２０００以上である。分子量が
小さいと本発明の目的である耐熱性を有効に発揮できな
いためである。このクレゾールノボラック樹脂を用いる
ことにより吸水率を低減し耐熱性を有効に発揮すること
ができる。

この（Ｂ）のクレゾールノボラック樹脂には本発明の効
果を阻害しないフェノールノボラック等の１分子中に２
個以上のフェノール性水酸基を有し数平均分子！１００
０以上の化合物を併用してもよい。また、本発明の電子
部品封止用エポキシ樹脂成形材料にはエポキシ樹脂とフ
ェノール性水素基を有する化合物の硬化反応を促進する
硬化促進剤を使用することができる。この硬化促進剤と
しては、例えば、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−ヘプタデジ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、ジフェニルホス
フィン、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スホニウム・テトラフェニルボー
レート、２−エチル−４−メチルイミダゾール・テトラ
フェニルボーレート、Ｎ−メチルモルホリン・テトラフ
ェニルボーレートなどのテトラフェニルボロン塩などが
ある。

また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に
は無機充填剤として、結晶シリカ、溶融シリカ、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、窒素珪素、窒素ホウ素、ベリリア、マグネシア、
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、チタニアなどの粉体およびチタ
ン酸カルウム、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種類以上添加することが
できる。無機充填剤の配合量としては４０〜８０容量％
が好ましく、吸水率を低減し、高温強度を向上するため
には６０〜８０容量％がさらに好ましいが、特に限定さ
れるものではない。

また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に
は高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワックス
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、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
カップリング剤を使用することができる。

以上のような原材料を用いて電子部品封止用エポキシ樹
脂成形材料を作製する一般的な方法としては、所定の配
合量の原材料混合物をミキサー等によって十分混合した
後、熱ロール、押出機等によって混練し、冷却、粉砕す
ることによって、成形材料を得ることができる。本発明
で得られる成形材料を用いて電子部品を封止する方法と
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、圧縮成形、注型などの方法に
よっても可能である。

〔作用〕

本発明で耐リフロー性の良好な耐熱性、耐湿性に優れた
電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料が得られる理由は
、本発明に用いられる（Ａ）のエポキシ樹脂と（Ｂ）の
クレゾールノボラック樹脂の各々の構造によるものであ
る。

（Ａ）のエポキシ樹脂は疎水性のメチル基を有する剛直
なビフェニル骨格により、低吸湿、高耐熱の特徴を発揮
するものと推察できる。

また（Ｂ）のクレゾールノボラック樹脂は数平均分子量
が１０００以上であるため高耐熱性を発揮するものと推
察できる。低吸湿、高耐熱（高温強度大）の特徴を有す
る（Ａ）のエポキシ樹脂と（Ｂ）のクレゾールノボラッ
ク樹脂を主剤と硬化剤とした用いた本発明の電子部品封
止用エポキシ樹脂成形材料で封止したＩＣパッケージは
、リフロー加熱時に発生するパンケージクラックや素子
／成形材料界面剥離の原因となる水分をＩＣパッケージ
保管時に吸着し難いことが耐リフロー性の良好な要因の
１つとして考えられ、もう１つの要因としてリフロー加
熱時の水蒸気圧に耐えられる高温強度が考えられる。

また、−Ｍには（Ｂ）のフェノール化合物として数平均
分子１０００以上の樹脂を用いると成形材料の特性上、
成形時の流動性を大幅に損なうが、（Ａ）のエポキシ樹
脂は繰り返し単位数がｎが１゜０以下であるので、一般
の成形温度（１５０℃〜１８０℃）で掻めて低い粘度を
示すため、流動性を損なうことなく耐リフロー性の優れ
た成形材料を提供できる。

〔実施例〕

以下、本発明の効果を実施例により説明するが、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。

実施例１ で示され、エポキシ当世１８５、融点１０５℃のエポキ
シ樹脂ＹＸ−４０００（油化シェルエポキシ株式会社商
品名）８０重量部、臭素含量４８重世％、エポキシ当量
３７５の臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２０重
量部、水酸基当量１２０、数平均分子量２４００のバラ
クレゾールノボラソク樹脂Ｔ−レジン（三井石油化学商
品名）５８重量部を１５０℃で均一になるまで約２０分
間混合したものと、トリフェニルホスフィン１．５重量
部、カルナバワックス２重世部、カーボンブラック１．
５重量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン３重量部、石英ガラス粉４００重量部を配合し、１０
インチ径の加熱ロールを使用して混練温度８０〜９０℃
、混練時間１０分の条件で混練した。その後、朋来式粉
砕機（Ｌ−１２０）を用いて約５ｍｍφに粉砕し、エポ
キシ樹脂成形材料を作製した。

実施例２ 実施例１のエポキシ樹脂ＹＸ−４０００を５０部、エポ
キシ当量２００、軟化点８０℃のオルソクレゾールノボ
ラック型エポキシ樹脂３０重量部、実施例１と同じ臭素
化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２０重量部および水
酸基当量１２０、数千均分−ＩＬ２６ｏｏのタレゾール
ノボラック樹脂レジンＸ（三菱化成商品名）５７重量部
を１５０℃で均一になるまで約２０分間混合したものを
用いて、他の配合成分および作製法は実施例１と同様に
してエポキシ樹脂成形材料を作製した。

比較例１ 実施例１のエポキシ樹脂をＹＸ−４０００をエポキシ当
ｉ１２００、軟化点８０℃のオルソクレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂８０重量部に置き換え、パラクレゾー
ルノボラノク樹脂Ｔ−レジンの添加量を５４重量部に変
更した以外は実施例１と同様にしてエポキシ樹脂成形材
料を作製した。

比較例２ 実施例１のエポキシ樹脂ＹＸ−４０００をエポキシ当量
１９０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂８０重量部に
置き換え、タルゾールノボラック樹脂Ｔ−レジンの添加
量を５７重量部に変更した以外は実施例１と同様にして
エポキシ樹脂成形材料を作製した。

比較例３ 実施例１のタレゾールノボランク樹脂Ｔ−レジンを数平
均分子量６００、水酸基当量１０６のフェノールノボラ
ック樹脂５１重量部に置き換えた以外は実施例１と同様
にしてエポキシ樹脂成形材料を作製した。

実施例および比較例で得られた成形材料をトランファ成
形機にて７０　ｋｇ／ｃｕｔ、　１８０℃、９０秒間硬
化し、その後１８０℃、５時間、後硬化し、各種特性を
評価した結果を表１に示す。

なお、表中の各種特性は以下に示す方法により測定した
。

＊１　スパイラルフロー：　　ＥＭＭＩ　　１−６６に
準じたスパイラルフロー金型を用いて１８０℃、７０ｋ
ｇ／ｃｆｆｌ、９秒の成形条件でトランフファ成形し、
その流動長を測定した。

本２　吸水率；５０１１１ＩＩＩφ、３ｍｍｔの円板を
成形し、８５℃／８５％ＲＨ１７２時間にて吸水させ重
量変化から求めた。

傘３Ｔｇ：　　理学電機型ＴＭＡ装置を用い、温度−線
膨張曲線から、その屈曲点の温度をＴｇ（ガラス転移温
度）とした。測定温度範囲は室温〜２５０℃とした。

本４　弾性率等：　　ＪＩＳ−に−６９１１に準じ、東
洋ボールドウィン製テンシロンを用い、２００℃にて３
点支持型の曲げ試験により求めた。

＊５　耐リフロー性：　　６Ｘ６Ｘ０．３　ｔ　（ｍｓ
）の素子を、外形寸法１９Ｘ２４Ｘ２．６　ｔ　　（ｎ
＋ｍ）の６０ビン、フラットバッージ型ＩＣ金型にて成
形し、８５℃／８５％ＲＨ，７２時間加湿した後、フロ
リナー）Ｆ（＞７０　　（住人３閘商品名）を使用した
２１５°Ｃのベーパリフロー槽に６０秒間浸漬する試験
を行い、パンケージのクランクしたものを不良とした。

（以下余白） 表１から明らかな如く、本発明の実施例１，２は比較例
１．　２．　３と比べ、吸水率が小さく、高温の弾性率
、強度が高いため、耐リフロー性が格段に優れている。

〔発明の効果〕

本発明によって得られた電子部品封止用エポキシ樹脂成
形材料は、従来材を比較し、低吸湿性、高温高強度の特
徴を有するため、耐リフロー性に優れており、その工業
的価値は大である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（Ａ）構造式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、ｎは繰り返し単位の数を示す０〜１．０の数）
   で示されるエポキシ樹脂および （Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性 水酸基を有し、数平均分子量１０００以上のクレゾール
   ノボラック樹脂を必須成分として含有することを特徴と
   する電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。