JPH01132651A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はポリエーテルサルホンを配合してなる耐冷熱衝
撃性、耐熱性および耐湿性に優れた新規な半導体封止用
エポキシ樹脂組成物に関する。

［従来の技術およびその問題点］ 現在ＩＣ１ＬＳＩなどの半導体素子をシリコーン樹脂ま
たはエポキシ樹脂などを用いて封止する樹脂封止法が広
く採用され、これらのなかでもエポキシ樹脂は比較的優
れた気密性を与え、かつ安価であることから半導体封止
用樹脂として汎用されている。

しかしながら、ＩＣ，ＬＳＩの実装方法の多用化により
樹脂封止パッケージは小型化および薄型化される傾向に
あり、従来のエポキシ系樹脂を用いて小型化および薄型
化されたパッケージを作製したばあい、エポキシ系樹脂
の＾温（１５０℃以上）機械強度が低いため、基板実装
後、半田のなかにデイツプしたのちに封止樹脂にクラッ
クが発生する。

そこでこのクラックを防ぐためにエポキシマトリックス
中にゴム成分を分散させたり、線膨張係数を小さくする
ために無機充填剤の添加員を増大せしめるなどの方法が
検討されている。

たとえば、特開昭６１−１６８６１９号公報に開示され
ているような方法により前記ゴム成分をエポキシマトリ
ックス中に分散させる方法を採用したばあい、封止樹脂
が半田のなかにデイツプさせることにより誘起する応力
を低減せしめ、クラック発生が低減するという効果はあ
るが、封止樹脂の高温機械強度および室温での機械強度
がさらに低下するので長期間にわたる信頼性の低下やＩ
Ｃのアセンブリ工程におけるパッケージクラックの発生
などの不都合が生じる。

一方、無機充填剤の添加量を増大し膨張係数を低減せし
めるには、該無機充填剤の添加量は８０％（重量％、以
下同様）以上必要であるが、このばあい樹脂組成物の溶
融粘度が増大して流動性が著しく低下し、素子を封止す
る際にさらに高圧成形が必要となる。また、溶融粘度の
増大により成形時に金線流れや断線が生じ、好ましくな
い状態を生じる。

［発明が解決しようとする問題点］ 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
、封止樹脂の高温機械強度を高めることにより半田のな
かにデイツプした後であってもパッケージに損傷を与え
ない耐熱性および耐湿性に優れた半導体封止用エポキシ
樹脂組成物をうることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は多官能エポキシ化合物、フェノールノボラック
樹脂、無機質フィラー、ポリエーテルサルホンおよび硬
化促進剤を含有した樹脂組成物であり、ポリエーテルサ
ルホンを該樹脂組成物中０．１〜１５％の範囲で含有さ
せたことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物
に関する。

［実施例］ 本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、多官能エ
ポキシ化合物、フェノールノボラック樹脂、無機質フィ
ラー、ポリエーテルサルホンおよび硬化促進剤を含有し
たものである。

本発明に用いられる多官能エポキシ化合物としては、た
とえばノボラック系エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂、脂環式系エポキシ樹脂など種々のタイプ
のエポキシ樹脂があげられるが、これらのなかでもノボ
ラック系エポキシ樹脂は＾温特性に優れているので好ま
しい。なお、これらのエポキシ樹脂は単独で用いてもよ
く、２種以上を併用してもよい。

さらにこれらの多官能エポキシ化合物とともに必要に応
じて臭素化ノボラック系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂を併用して
もよい。このばあい、これらのエポキシ樹脂の使用量は
多官能エポキシ樹脂１００部（重量部、以下同様）に対
して５０部以下であるのが好ましい。

本発明に用いられるフェノールノボラック樹脂とは、た
とえばフェノール、クレゾール、キシレノール、ビスフ
ェノールＡルーゾルシンなどのフェノール系化合物とホ
ルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドを酸性触媒
下で縮合反応させることによりえられたものであり、未
反応上ツマ−はえられたフェノールノボラック樹脂９０
．５％以下であるのが好ましい。

前記多官能エポキシ化合物などのエポキシ樹脂とフェノ
ールノボラック樹脂との配合割合は、エポキシ樹脂のエ
ポキシ基１当量あたりフェノールノボラック樹脂の叶当
量が０．８〜１．２であるのが好ましい。エポキシ樹脂
のエポキシ基１当量に対してフェノールノボラック樹脂
の叶当量が０．８未満であるばあい、組成物のガラス転
移温度が低くなって、耐湿性や耐熱性が低下し、また叶
当量が１．２をこえるばあい、硬化物中に７エノールノ
ボラツク樹脂が未反応物として多く残り、耐湿性や耐熱
性が低下するようになる。

本発明に用いられる無機質フィラーとしては、たとえば
結晶性シリカ粉、溶融シリカ粉、アルミナ粉、タルク、
石英ガラス粉、炭酸カルシウム粉、ガラス繊維などがあ
げられる。これら無機質フィラーは本発明の樹脂組成物
中５０〜８０％の範囲で含有させるのが好ましい。５０
％未満では線膨張係数および硬化収縮を低下させる効果
が小さくなり、また８０％をこえると流動性が低下し、
作業性が低下する傾向にあるので、５０〜８０％の範囲
内で要求特性に応じて配合量を適宜選択するのが好まし
い。

本発明におけるポリエーテルサルホンはじん性および高
温機械強度を向上させるために配合される成分であり、
−数式（Ｉ）： （式中、ｎは３０〜１６０を表わす）で示される構造を
有るものであり、なかでも末端に−ＯＨ基を有するポリ
エーテルサルホンが好ましい。ポリエーテルサルホンの
具体例としては、アイ・シー・アイ（ＩＣＩ）社（英国
）製の５００３Ｐ　、　３６００Ｐ　、　４１００Ｐ　
。

４８００Ｐ　、　５２００Ｐなどがあげられる。

前記ポリエーテルサルホンは、本発明の樹脂組成物中０
．１〜１５％の範囲で含有させなければならず、さらに
１．０〜１０％の範囲であるのが好ましい。

０．１％未満では、じん性および高温機械強度を向上さ
せる効果が小さくなり、また１５％をこえるばあいはえ
られる組成物の流動性が低下し、作業性を損ない実用に
適しない。

本発明に用いられる硬化促進剤としては、たとえば２−
メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−エ
チル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メ
チルイミダゾール、２−へブタデシルイミダゾール、２
−ウンデシルイミダゾールなどのイミダゾール系化合物
；２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４．
６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、ベン
ジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミ
ン、ピペリジン、ジメチルラウリルアミン、ジアルキル
アミノメタノールアミン、テトラメチルグアニジン、２
−ジメチルアミノ　−２−ヒドロキシプロパン、Ｎ、Ｎ
’−ジメチルピペラジン、トメチルモルホリン、ピペラ
ジン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、ヘキ
サメチレンテトラミン、１−ヒドロキシエチル−２−ヘ
プタデシルグリオキサリジン、１．８−ジアザビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−１などの第３級アミンおよ
びその他のアミン系化合物、トリフェニルホスフィンな
どのリン系化合物などがあげられる。該硬化促進剤の添
加量は、硬化促進剤の種類によって異なるので一概に決
定することはできず、本発明はかかる添加量によって限
定されるものではないが、通常エポキシ樹脂１００部に
対して０．１〜５部の範囲であるのが好ましい。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物には必要に応
じてカーボンブラックなどの着色剤、カルナウバワック
ス、ポリエチレンワックスなどの離型剤、三酸化アンチ
モンなどの難燃剤、γ−グリシドキシプロビルトリメト
キシシランなどのカップリング剤、シリコーンゴム、フ
ッ素ゴムなどのゴム成分などを該組成物中の含有量が１
０％をこえない範囲で添加してもよい。

また本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、一般
に使用されている公知の混合装置、たとえばロール、ニ
ーダ、ライカイ機、ヘンシェルミキサー（三井三池製作
所製）などを用いて容易に調製することができる。

なお、ポリエーテルサルホンの樹脂組成物への混合は、
ポリエーテルサルホンパウダー（平均粒径１〜１００ρ
のものが好ましい）をロール、ニーダなどを用いて練り
こんでもよいが、好適には■Ｎ−メチルー２−ピロリド
ン、シクロヘキサノンなどの有機溶剤に、ポリエーテル
サルホンと多官能エポキシ化合物および（または）フェ
ノールノボラック樹脂とを均一に溶解させて樹脂溶液と
したのち、減圧乾燥により溶剤がとり除かれたポリエー
テルサルホン混合物をハンマーミルなとで粉砕したもの
、 ■■の樹脂溶液をメチルアルコール、エチルアルコール
などのアルコール系有機溶剤、水、それらの混合物など
に加えて沈殿させ、ついで減圧乾燥によりポリエーテル
サルホン混合物をえ、これを粉砕したもの、 ■Ｎ−メチルー２−ピロリドン、シクロヘキサノンなど
の有機溶剤に水酸基含有ポリエーテルサルホンと多官能
エポキシ化合物とを溶解させた樹脂溶液を加温し、トリ
フェニルホスフィンなどの触媒を用いてあらかじめ水酸
基含有ポリエーテルサルホンと多官能エポキシ化合物を
反応させたのち、減圧乾燥により溶剤がとり除かれたポ
リエーテルサルホン／多官能エポキシ化合物反応物を粉
砕したもの、 ■■の水酸基含有ポリエーテルサルホンと多官能エポキ
シ化合物の反応物を含む樹脂溶液を、アルコールや水な
どに加えて沈殿させ、ついで減圧乾燥によりポリエーテ
ルサルホン／多官能エポキシ化合物反応物をえ、これを
粉砕したもの、■１−エポキシエチルー３，４−エポキ
シシクロヘキサン、３．４−エポキシ−６−メチルシク
ロヘキシルガルホキシートなどの脂環式エポキシ樹脂に
ポリエーテルサルホンを浸漬またはポリエーテルサルホ
ンに該脂環式エポキシ樹脂を噴霧し、加温したのち、浸
漬したものは濾過して脂環式エポキシ樹脂含有ポリエー
テルサルホンをえ、多官能エポキシ化合物および（また
は）フェノールノボラック樹脂とロール、ニーダなどで
溶融混合してポリエーテルサルホン混合物をえ、これを
粉砕したものなどのように、あらかじめ多官能エポキシ
化合物などに、混合または反応させたものを用いるのが
好ましい。

以下、実施例および比較例をあげて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定される
ものではない。

製造例１〜７および比較製造例１〜２ 製造例１〜３は第１表に示す組成のものを攪拌機で均一
になるように混合して充分に溶解させ、これをイオン交
換水に加えて沈殿させ、ン濾過したものを減圧乾燥し、
ハンマーミル（不二バウダル■製）で粉砕してポリエー
テルサルホン混合物をえた。

製造例４および５は第１表に示す各成分を５００ｄの四
つロフラスコに入れ、１３５℃で４時間反応させたのち
、反応物を含む樹脂溶液をメチルアルコールに加えて沈
殿させ、濾過したものを減圧乾燥し、ハンマーミル（前
出）で粉砕し、ポリエーテルサルホン／多官能エポキシ
化合物反応物をえた。

製造例６および７は、第１表に示すポリエーテルサルホ
ン粉末に脂環式エポキシ樹脂を噴霧したのち、７０℃で
２時間加熱し、ついで５０〜７０℃の熱ロールで多官能
エポキシ化合物と充分混練し、冷却したものをハンマー
ミル（前出）で粉砕し、ポリエーテルサルホン混合物を
えた。

減圧乾燥条件は、いずれも２５℃、０．１〜１０ｔｏｒ
ｒテ３６時間、５０℃、０．１〜５ｔＯｒｒで２４時間
および８０℃、０．１〜５　ｔｏｒｒで３６時間である
。比較製造例１および２は、製造例１〜３と同様にして
ボ１ノエーテルサルホン混合物をえた。

［以下余白］ 実施例１〜９および比較例１〜４ 第２表に示す組成になるように多官能エポキシ化合物、
臭素化エポキシ樹脂、フェノールノボラック樹脂、無機
質フィラー、硬化促進剤、ポリエーテルサルホン混合物
またはポリエーテルサルホン／多官能エポキシ化合物反
応物およびその他の成分を調製し、７０〜９５℃の熱ロ
ールで４〜７分間混練したのち、直径４５１１１％高さ
３５ｊｗ＊のタブレットをかさ密度が１．５〜１．７と
なるようにプレスを用いて形成した。

つぎにえられたタブレットを用い、金型温度１８０℃±
５℃、プランジャー圧力８０にり／　ａｌ１１成形時間
９０秒の条件でトランスファー成形し、各種信頼性評価
用モニターチップおよび各種評価用試片を作製した。つ
ぎにえられた各種信頼性評価用モニターチップおよび各
種評価用試片に温度１７５℃、８時間の後硬化を施した
。

つぎにえられた各種評価用試片を用いて曲げ弾性率、曲
げ強度、線膨張係数、ガラス転移温度および流動性を測
定した。その結果を第３表に示す。

比較例２は流動性がわるく各種評価用試片を作製するこ
とができなかった。

［以下余白］ またえられた各種信頼性評価用モニターチップを用いて
耐湿信頼性試験および耐クラツク性試験を下記の方法に
より行なった。その結果を第４表に示す。

（耐湿信頼性試験） ＰＣＴ　（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｏｋｅｒ　Ｔｅ５ｔ
）により１３０℃、２．７気圧の条件で不良が発生する
までの時間を測定した。

（耐クラツク性試験） ＰＣｌ　１２１℃、２気圧、２４時間後、２６０℃の半
田浴に６０秒間浸漬したのち、パッケージクラックの発
生した試片数をカウントした。

［以下余白］ 第３表かられかるように、本発明の半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物を用いたばあい、ガラス転移温度および線
膨張係数などの基本的特性や組成物の流動性を著しく変
えることなくその強度を向上させることができ、しかも
第４表かられかるようにＰＣＴ後の熱衝撃にも非常に優
れていることがわかる。

［発明の効果］ 以上のように本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
は、ポリエーテルサルホンが配合されているので優れた
熱時機械強度、熱衝撃後の耐クラツク性、耐熱性および
耐湿性を有し、ＩＣやＬＳＩなどの半導体封止樹脂とし
て好適に使用しうるという効果を奏する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多官能エポキシ化合物、フェノールノボラック樹
   脂、無機質フィラー、ポリエーテルサルホンおよび硬化
   促進剤を含有した樹脂組成物であり、ポリエーテルサル
   ホンを該樹脂組成物中０．１〜１５重量％の範囲で含有
   させたことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成
   物。