JPH01198618A - 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〕 本発明は半導体対土用エポキシ樹脂組成物に関する。さ
らに詳しくは、式： で表わされる多官能性エポキシ樹脂と、硬化剤の全部ま
たは一部としてパラヒドロキシスチレンとスチレンとの
共重合体であって、式： で表わされる単位との比率が５１５〜９／１である共重
合体を用いた半導体封止用エポキシ樹脂であり、高耐熱
性、高耐湿性、低弾性率で耐ヒートシヨツク性の優れた
硬化物を提供する半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関
する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕近年
、半導体素子は大型化、高集積化の傾向が高まり、従来
のエポキシ樹脂組成物で半導体を封止したばあい、チッ
プやリードフレームと封止樹脂との線膨張率の差による
熱応力によりチップにクラックを生じたり、ボンディン
グ線が切断されるなど、半導体部品の信頼性が低下する
という問題がある。また、半導体の実装の高集積化にと
もない、樹脂封止半導体を溶融半田中に浸漬して実装す
る方法がとられており、実装時のヒートショックにより
パッケージにクラックが入るなどの問題がある。

このような問題を解消するために、熱応力を小さくする
とともに、耐ヒートシヨツク性を高くする方法として、
可撓化剤を添加し、弾性率を低下させる方法があるが、
従来の可撓化剤で弾性率を低下させる方法では硬化物の
ガラス転移点が大きく低下し、高温時の電気特性および
耐湿性の劣化がおこり、半導体封止用樹脂組成物として
は不適当なものになってしまう。

高温時の電気特性をよくするために、耐熱性のある可撓
化剤である低弾性率のシリコーン樹脂を混合する方法も
あるが、シリコーン樹脂を用いると金属との接着性が劣
り、透湿性が大きくなるため、耐湿性の面で信頼性が欠
けるという問題がある。

耐湿性およびガラス転移点の低下のない可撓化剤として
、両端末にカルボキシル基を有するポリブタジェンまた
は両端末にカルボキシル基を有するポリブタジェンとア
クリロニトリルとの共重合体とエポキシ樹脂とを反応さ
せてえられるゴム変性エポキシ可撓化剤も提案されてい
るが、高温で保持すると、ポリブタジェン構造中の不飽
和結合が酸化され、劣化し、可撓性を消失するという問
題がある。

可撓化剤を用いずに、熱応力を低下させる方法として、
式： で表わされるエポキシ樹脂を用いた組成物が、特開昭６
１−１６８８２０号公報および同６１−２００１１８号
公報に開示されているが、この方法で用いられる硬化剤
は汎用のものであり、その硬化物のガラス転移温度は２
００℃以下であり、実装時に溶融半田中に浸漬したばあ
い、クラックが入るという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、かかる問題を解決すべく鋭意研究を重ね
た結果、特定のエポキシ化合物に特定の硬化剤を配合す
ることにより、半導体封止材料として２００℃以上の非
常に高いガラス転移温度を有し、高温時の強度が強く、
かつ高温保存安定性の優れたエポキシ樹脂組成物かえら
れることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、式： で表わされる多官能性エポキシ樹脂と、硬化剤の全部ま
たは一部としてパラヒドロキシスチレンとスチレンとの
共重合体であって、式： で表わされる単位と式： で表わされる単位との比率が５１５〜９／１である共重
合体を用いることを特徴とするエポキシ樹脂、硬化剤、
硬化促進剤、難燃剤、充填剤、離型剤および表面処理剤
を含有してなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関す
る。

〔実施例〕

本発明に用いる多官能性エポキシ樹脂は、式：で表わさ
れるものであり、その具体例としては、たとえば日本化
薬■製のＥＰＰＮ　５０１、ＥＰＰＮ　５０２、ダウケ
ミカル社製のＸＤ７４３２、ＸＤ９０５３、油化シェル
エポキシ社製のＹＬ９３２などがあげられる。

さらに多官能エポキシ樹脂とともに、必要に応じて難燃
性エポキシ樹脂を併用してもよい。該難燃性エポキシ樹
脂の具体例としては、たとえば臭素化フェノールノボラ
ック樹脂（日本化薬■製のＢＲＥＮ−８など）、臭素化
ビスフェノール樹脂（住友化学工業■製のＥＳ８４００
０など）などがあげられる。

これらの難燃性エポキシ樹脂の使用量は、耐熱性と耐湿
性の点から前記多官能エポキシ樹脂１００部（重量部、
以下同様）に対して２０部以下であるのが好ましい。

本発明に用いる硬化剤は、その全部または一部がパラヒ
ドロキシスチレンとスチレンとの共重合体であって、式
、 で表わされる単位の比率（ｃｐ）が５１５〜９／１の共
重合体である。パラヒドロキシスチレン／スチレン共重
合比（ＣＰ）が９／１よりも大きいばあいは吸水率が大
きくなり、共重合比（ＣＰ）が５１５よりも小さいばあ
いは耐熱性が低下する。さらに、ＯＨ当量が１３０〜２
３０の共重合体が好ましい。該共重合体の具体例として
は、たとえば丸善石油化学■製のリンカ−Ｃ８Ｔなどが
あげられる。

本発明には硬化剤として前記パラヒドロキシスチレン−
スチレン共重合体とともに、必要に応じてポリパラヒド
ロキシスチレン、フェノールノボラック樹脂などを併用
してもよい。そのばあい、硬化剤にしめるバラヒドロキ
シスチレン−スチレン共重合体以外の硬化剤の割合は、
耐ヒートシヨツク性の点から４０％（重量％、以下同様
）以下であるのが好ましい。

本発明の組成物における硬化剤の配合量は、エポキシ樹
脂のエポキシ基の当量に対する硬化剤中のフェノール水
酸基の当量の比（エポキシ基／フェノール性水酸基）が
、０．８〜１．２の範囲になるように配合したものが本
発明の目的にとって好ましい。該当量の比が０．８未満
のばあい耐熱性と耐湿性が低下し、また１、２をこえて
も耐熱性と耐湿性が低下する。

本発明に用いる硬化促進剤は通常の触媒であるかぎり、
とくに制限なく使用することができ、その具体例として
は、たとえばトリフェニルホスフィン、亜リン酸トリフ
ェニルなどのリン化合物、２−メチルイミダゾール、２
−フェニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール
、２−ヘブタデシルイミダゾール、２−エチル−４−メ
チルイミダゾールなどのイミダゾール類、２−（ジメチ
ルアミノメチル）フェノール、２．４．６−）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−メチルベンジルメチルアミンのような第３ア
ミン、１．８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセ
ン−７，１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデ
セン−７の有機酸塩類などがあげられる。硬化促進剤の
使用量は、本発明の組成物中、通常０．１５〜１．０％
で充分である。

難燃剤としては、たとえば三酸化アンチモン、五酸化ア
ンチモン、リン酸塩などがあげられる。

難燃剤の使用量は本発明の組成物中、０．５〜１．０％
が好ましい。

充填剤としては、たとえば結晶性シリカ粉、石英ガラス
粉などがあげられる。充填剤の使用量は本発明の組成物
中、７０〜８５％が好ましい。該使用量が８５％をこえ
ると組成物の流動性が低くなり、成形が難しくなり、７
０％未満になると線膨張率が大きくなる傾向にある。

離型剤としては、たとえば天然ワックス、合成ワックス
、高級脂肪酸またはその金属塩類、あるいはパラフィン
類などがあげられる。離型剤の使用量は本発明の組成物
中、０．０５〜０．１％が好ましい。

表面処理剤とは充填剤の表面処理剤のことであり、公知
のシランカップリング剤が用いられる。

表面処理剤の使用量は本発明の組成物中、０．５〜１％
が好ましい。

本発明の組成物には、さらに必要に応じてカーボンのよ
うな着色剤などを、組成物中の含有量が０．６％をこえ
ない範囲で添加してもよい。

本発明の組成物は、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、二軸押出機
などを用いて容易に調製することができる。

以下、実施例に基づき本発明の組成物をさらに具体的に
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。

実施例１ 第１表に示すように多官能性エポキシ樹脂（日本化薬■
製のＥＰＰＮ　５０１）　、臭素化フェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂（日本化薬■製のＢＲＥＮ−８）、硬
化剤であるパラヒドロキシスチレンとスチレンとの共重
合体（丸善石油化学■製のリンカＣ３Ｔ−７０（ＣＰ　
−７７３））　、硬化促進剤としてトリフェニルホスフ
ィン、充填剤として球状シリカ（三菱金属■製のＢＰ−
１００）およびその他材料（三酸化アンチ上２１０部、
シランカップリング剤７部、ワックス１．５部および着
色剤５部）を第１表に示す割合で混合し、加熱ロールに
より混練したのち冷却し、粉砕して成形用エポキシ樹脂
組成物を調製した。

えられた組成物を１７５℃／３分間の条件で成形し、１
８０℃／６時間の後硬化を行ない、成形試験片を作製し
た。

こうしてえられた試験片の２００℃／　１０００時間の
高温保存による重量減少率、２００℃における曲げ強度
（ＪＩＳ　Ｋ　６９１１により測定）、ガラス転移温度
および１２１℃・２気圧のプレッシャークツカーテスト
１００時間後の吸水率を測定した。結果を第１表に示す
。

さらに、模擬素子を１６ピンのＩＣフレームに取りつけ
た小型ＩＣ成形品を使用し、液体チッ素と２６０℃半田
浴中に、各々１０秒間浸漬する耐ヒートシヨツク試験を
２００サイクル行ない、クラックの発生状況より耐ヒー
トシヨツク性を調べた。結果を第１表に示す。なお、ク
ラックの発生を認められないものを０１クラツクを生じ
たものを×とした。

実施例２ 第１表に示すように、ＣＰの異なるリンカ−Ｃ８Ｔ硬化
剤を用いたほかは、実施例１と同様にして試験片を作製
し、その特性を評価した。結果を第１表に示す。

実施例３ 第１表に示すように多官能エポキシ樹脂の種類をかえた
ほかは、実施例１と同様にして試験片を作製し、その特
性を評価した。結果を第１表に示す。

実施例４ 第１表に示すように、硬化促進剤の種類をかえたほかは
、実施例１と同様にして試験片を作製し、その特性を評
価した。結果を第１表に示す。

実施例５〜７ 第１表に示すように２種の硬化剤を用いた他は、実施例
１と同様にして試験片を作製し、その特性を評価した。

結果を第１表に示す。

比較例１ 硬化剤としてフェノールノボラック樹脂を用いたほかは
、実施例１と同様にして試験片を作製し、その特性を評
価した。結果を第１表に示す。

ゝ・′ｌ布シ′ 〔発明の効果〕 以上の結果から明らかなように、本発明のパラヒドロキ
シスチレンとスチレンの共重合体を硬化剤の全部または
一部として用いた半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、
耐熱性と耐湿性を保持し、耐ヒートシヨツク性も優れて
おり、半導体封止用エポキシ樹脂組成物として好適であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）式： ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされる多官能性エポキシ樹脂と、硬化剤の全部ま
   たは一部としてパラヒドロキシスチレンとスチレンとの
   共重合体であって、式： ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされる単位と式： ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされる単位との比率が５／５〜９／１である共重
   合体を用いることを特徴とするエポキシ樹脂、硬化剤、
   硬化促進剤、難燃剤、充填剤、離型剤および表面処理剤
   を含有してなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物。