JPH01236226A - 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〕 本発明は耐半田ストレス性、耐湿性、耐ヒートサイクル
性に優れ、かつ低応力である半導体等の電子部品等の封
止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。

〔従来技術〕

従来、ダイオード、トランジスタ、集積回路等の電子部
品を熱硬化性樹脂で封止しているが、特に集積回路では
耐熱性、耐湿性に優れた。−クレゾールノボラフクエボ
キシ樹脂をノボラック型フェノール樹脂で硬化させたエ
ポキシ樹脂が用いられている。

ところが近年、集積回路の高集積化に伴いチップがだん
だん大型化し、かつパッケージは従来のＤＩＰタイプか
ら表面実装化された小型、薄型のフラットパッケージ、
ＳＯＰ、ＳＯＪ、ＰＬＣＣに変わってきている。

即ち大型チップを小型で薄いパッケージに封入すること
になり、内部応力によるクランクの発生、これらのクラ
ックによる耐湿性の低下等の問題が大きくクローズアッ
プされてきている。

また、半田づけ工程において宅、激に２００　’Ｃ以上
の高温にさらされることによりパッケージの割れや樹脂
とチップの剥離により耐湿性が劣化してしまうといった
問題点ができている。

これらの大型チップを封止するのに適した、信転性の高
い封止用樹脂組成物の開発が望まれてきている。

内部応力は一般に線膨張係数と曲げ弾性率の積ｌこ比例
するので無機充填材を多量に添加し、線膨張係数を下げ
ることが行なわれる。

しかし無機充填材を必要以上に添加すると曲げ弾性率が
上がり又流動性、耐τ２性等が低下する傾向にあるため
、無機充填材の添加にも限度がある。

シリコンオイルやシリコンゴム等のシリコン化合物ある
いはウレタンゴムやブタジェンゴム等の合成ゴム類を添
加することにより内部応力を低減できるが、前者ではエ
ポキシ樹脂との相溶性が悪いためシリコン分がブリード
してリードフレームや半導体素子との密着が低下し、又
後者では硬化時の架橋密度が低下するため、耐ヒートサ
イクルは向上するものの、耐ハンダストレス性、耐湿性
は低下するという問題があり、耐ハンダストレス性、耐
γソ性、耐ヒートサイクル性のいずれの特性も満足する
良好な樹脂組成物は得られていないのが実状である。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところは耐半田ストレス性、耐湿性
、耐ヒートサイクル性に優れ、かつ低応力で信頼性の高
い封止用樹脂組成物を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

本発明は （Ａ）　　１分子中にエポキシ基を少なくとも２個以上
を有するエポキシ樹脂、 （Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、 （Ｃ）ポリスチレンブロックの分子量が１０００〜２０
０００であり、水添ポリアルキレンブロックの分子量が
１００００〜１０００００であり、ポリスチレン／水添
ポリアルキレンの分子量比がｌ／１０〜１０／ｌＯであ
るブロック共重合体、 （Ｄ）無機充填剤 を必須成分とし、エポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対
してブロック共重合体（Ｃ）を０．５〜６５重量部配し
てなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するもので
ある。

本発明の（Ａ）成分としてのエポキシ樹脂はその分子中
にエポキシ基をす（なくとも２個以上有する化合物であ
る限り分子構造、分子量などに制限はなく半導体封止用
に使用されるものをそのまま用いることが出来る。

例えばノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型樹脂。

レゾルシン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂。

ヘテロ環式エポキシ樹脂等が上げられ、これらのエポキ
シ樹脂は１ｌｆｆｉ又は２種混合して用いられる。

これらのエポキシ樹脂は半導体素子を腐食するＮａ゛、
　Ｃ１−等のイオン性不純物を出来るだけ除去したもの
が耐湿性の点で望ましい。

本発明の（Ｂ）成分としてのフェノール樹脂は（Ａ）成
分のエポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、
例えばフェノール、クレゾール。

キシレノール、フェニルフェノール、ビスフェノール等
の一種又は二種以上の混合物とホルムアルデヒドないし
バラホルムアルデヒドとを酸、塩基または中性塩などを
触媒として反応させて得られるものである。

これらは単独もしくは２種以上混合して用いられ、半導
体素子を腐食するＮａ”、　Ｃ１−等のイオン性不純物
を出来るだけ除去したものが耐湿性の点で望ましい。

上記（Ａ）成分としてのエポキシ樹脂と（Ｂ）成分とし
てのフェノール樹脂との配合比はエポキシ樹脂のエポキ
シ基とフェノール樹脂の水酸基との当量比が０．５〜５
の範囲内に有ることが望ましい、当量比が０．５未満又
は５を越えたものは、耐湿性、成形作業性及び硬化物の
電気特性が悪くなるので好ましくない。

本発明の（Ｃ）成分としてのポリスチレンと水添ポリア
ルキレンのブロック共重合体は、ポリスチレンブロソク
の分子量がｔ、ｏｏｏ〜２０．０００、水添ポリアルキ
レンブロックの分子量が１０，０００〜１００゜０００
であり、かつポリスチレン／水添ポリアルキレンの分子
量比が１／１０〜１０／１０のものが耐半田ストレス性
、耐湿性、耐ヒートサイクル性の向上に効果を有するも
のである。

ポリスチレンと水添ポリアルキレンのブロック共重合体
のポリスチレンブロックの分子量が１０００未満、水添
ポリアルキレンブロックの分子量が１０．０００未満の
ものは、柔軟性が乏しく、樹脂組成物中での低応力の効
果が薄くなり、耐半田ストレス性、耐ヒートサイクル性
が顕著に向上しない。

又、ポリスチレンブロックの分子量が２０，０００以上
、水添ポリアルキレンブロックの分子量が１００．００
０のものは、流動性が低下し、成形性が好ましくない。

又、ポリスチレン／水添ポリアルキレンの分子量比がｌ
／１０未満、または１０／１０以上のものは、柔軟性が
乏しくなり、耐ヒートサイクル性が顕著に向上しない。

例えばブロック共重合体はポリスチレン・水添ポリブタ
ジェン・ポリスチレン、ポリスチレン・水添ポリブタジ
ェン、ポリスチレン・水添ポリイソブチレン、ポリスチ
レン・水添・ポリイソブチレン・ポリスチレン、ポリス
チレン・水添ポリブタジェン・ポリスチレン・水添ポリ
ブタジェン。

ポリスチレン・水添ポリイソブチレン・ポリスチレン・
水添ポリイソブチレン等をあげることができる。

ポリスチレンと水添、ポリアルキレンのブロック共重合
体が耐ヒートサイクル性が良（なる理由としてポリスチ
レンと水添ポリアルキレンのブロック共重合体は、合成
ゴム同等の柔軟性を有し、さらに９５°Ｃ−１３０°Ｃ
で溶融するが、分子量が大きいため、液状合成ゴム、シ
リコーンオイル類を添加した時のような成形時の溶出を
起こさずに耐半田ストレス性、耐湿性、耐ヒートサイク
ル性が向上するものと考えられる。

これらのポリスチレンと水添ポリアルキレンのブロック
共重合体の、エポキシ樹脂に対する配合部数は、エポキ
シ樹脂１００重量部に対して０．５〜６５重量部が望ま
しい。

エポキシ樹脂に対する配合部数が０．５重量部未満では
耐半田ストレス性、耐湿性、耐ヒートサイクルが向上せ
ず、又６５重量部を上廻れば流動性が低下し、成形性が
悪くなるので好ましくない。

本発明に用いるＣＤ）無機質充填剤としては通常のシリ
カ粉末やアルミナ等があげられとくに球状の溶融シリカ
と破砕状溶融シリカを併用したも゛のが好ましい。

本発明の対土用樹脂組成物はエポキシ樹脂、フェノール
樹脂、ポリスチレン水添ポリアルキレンのブロック共重
合体、無機質充填剤を必須成分とするが、必要に応して
例えば天然ワックス類、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
剤シランカップリング剤、ブロム化エポキシ樹脂、三酸
化アンチモン、ヘキサブロムベンゼン等の難燃剤、カー
ボンブラック、ベンガラ等の着色剤及びシリコーンオイ
ル、ゴム等の低応力添加剤等の種々の添加剤を適宜配合
しても差し支えがない。

又、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を成形材料とし
て製造するにはエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、充
填剤、その他添加剤をミキサー等によって十分に均一に
混合した後、さらに熱ロールまたはニーダ−等で溶融混
練し、冷却後粉砕して成形材料とすることができる。こ
れらの成形材料は電子部品あるいは電気部品の封止、被
覆、絶ｐ等に適用することができる。

〔発明の効果〕

本発明のエポキシ樹脂組成物は耐半田ストレス性、耐湿
性、耐ヒートサイクル性に優れ、かつ低応力の組成物で
あり、電子、電気部品の封止用、被覆用、絶縁用等に用
いた場合、特に表面実装パッケージに搭載された高集積
大型チップＩＣにおいて信頼性が非常に高い製品を得る
ことができる。

〔実施例〕

実施例１ ０−クレゾール−ノボラックエポキシ樹脂（軟化点６５
°Ｃ、エポキシ当世２００）　　１００重量部フェノー
ルノボラック樹脂　　　　　５０重量部トリフェニルホ
スフィン　　　　　　　１１１部二酸化アンチモン粉末
　　　　　　　１８重量部カルナバワックス　　　　　
　　　　　２重量部溶融シリカ粉末　　　　　　　　　
３８８重量部Ｔ−グリシドキシメトキシシラン　　３重
量部ポリスチレン・水添ポリブタジェン・ポリスチレン
ブロック共重合体 （ポリスチレンブロック分子量各々５ｏｏｏ、水添ポリ
ブタジェンブロック分子量５００００）１７重量部 をリボンプレンダーで常温で混合し、７０〜ｉｏｏ’ｃ
でロールにより混練し、冷却後粉砕し成形材料とした。

得られた成形材料をタブレット化し、低圧トランスファ
ー成形にて１７５°Ｃ，７０ｋｇ　／　ｃｄ　、　１２
０秒の条件で成形品を得た。

この成形品について耐湿性、応力等の緒特性を試験し、
その結果を第１表に示す。

実施例２ 実施例１においてポリスチレン・水添ポリブタジェン・
ポリスチレンブロック共重合体１７重量部を、ポリスチ
レン・水添ポリブタジェン・ポリスチレン・水添ポリブ
タジェンブロック共重合体（ポリスチレンブロック分子
量１００００水添ポリブタジエンブロツク分子量５００
００）　３０重量部に置き換えた以外は、すべて実施例
１と同様の試験を行なった結果を第１表に示す。

□実施例３ 実施例１においてポリスチレン・水添ポリブタジェン・
ポリスチレンブロック共重合体１７重量部をポリスチレ
ン・水添ポリブタジェンのブロック共重合体（ポリスチ
レンブロック分子量５０００、水添ポリブタジェンブロ
ック分子１３５０００）　２３重量部、また？８融シリ
カ粉末３８８重量部を５５７重量部に置き換え、その他
は、すべて実施例１と同様の試験を行なった結果を第１
表に示す。

実施例４ 実施例１において、ポリスチレン・水添ポリブタジェン
・ポリスチレンブロック重合体１７重量部をポリスチレ
ン・水添ポリイソプレンのブロック共重合体（ポリスチ
レンブロック分子Ｉ４５００、水添イソプレンブロック
分子量２５５００）　２５重量部にまた溶融シリカ粉末
３５シ重量部を６５２重景重景置き換えた以外は、すべ
て実施例１と同様の試験を行なった結果を第１表に示す
。

比較例１ 実施例１においてポリスチレン・水添ポリブタ、ジエン
・ポリスチレンブロック共重合体１７１ｉ１部′を除い
た以外はすべて実施例１と同様にして試験を行なった結
果を第１表に示す。

比較ＶＡ２ 実施例３においてポリスチレン・水添ポリブタジェンブ
ロック共重合体２３を重量部を除いた以外はすべて実施
例３と同様にして試験を行った結果を第１表に示す。

比較例３ 実施例１においてポリスチレン・水添ポリブタジェン・
ポリスチレンブロック共重合体の分子量をポリスチレン
ブロック分子１ｔ５００　、水添ポリブタジェンブロッ
ク分子１３０００に置き換えた以外はすべて実施例１と
同様の試験を行なった結果を第１表に示す。

比較例４ 実施例２においてポリスチレン・水添ポリブタジェン・
ポリスチレン・水添ポリブタジェンブロック共３１合体
の分子量を、ポリスチレンブロック分子量ｓｏ、　ｏｏ
ｏ、水添ンオリアルキレンブロック分子、１３００．０
００に置き換えた以外は、すべて実脩例２と同様の試験
を行なった結果を第１表に示す。

比較例５ 実施例３において、ポリスチレン・水添ポリブタジェン
・ポリスチレンブロック共重合体の分子量をポリスチレ
ンブロック分子ｉｔ　２０（１０、水添ブタジェン分子
ｆｆ１５０．ｏｏｏに置き換えた以外は、すべて実施例
３と同様の試験を行なった結果を第１−に示す。

比較例６ 実施例４において、ポリスチレン・水添インプレンの共
重合体の分子量をポリスチレンプロ＋ノク分子１２０，
０００、水添イソプレン分子量１０，０００に置き換え
た以外はすべて実施例４と同様の試験を行なった結果を
第１表に示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）１分子中にエポキシ基を少なくとも２個以
   上を有するエポキシ樹脂、 （Ｂ）フェノール樹脂系硬化剤、 （Ｃ）ポリスチレンブロックの分子量が１０００〜２０
   ０００であり、水添ポリアルキレンブロックの分子量が
   １００００〜１０００００であり、ポリスチレン／水添
   ポリアルキレンの分子量比 が１／１０〜１０／１０であるブロック共重合体、（Ｄ
   ）無機充填剤 を必要とし、エポキシ樹脂（Ａ）１００重量部に対して
   ブロック共重合体（Ｃ）を０．５〜６５重量部配してな
   る半導体封止用エポキシ樹脂組成物