JPH01249826A

JPH01249826A - 半導体封止用エポキシ樹脂成形材料

Info

Publication number: JPH01249826A
Application number: JP7659588A
Authority: JP
Inventors: Michiya Azuma; 東　道也; Akira Yoshizumi; 善積　章; Shinetsu Fujieda; 新悦藤枝
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-05
Anticipated expiration: 2014-09-27
Also published as: JP2953661B2

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）本発明は半導体封止用エポキシ樹脂成形材料に関し、特
に低応力性で耐熱性に優れたものである。

（従来の技術）エポキシ樹脂成形材料は、コンデンサ、ダイオード、ト
ランジスタ、サイリスタ等の個別半導体及びＩＣ，ＬＳ
Ｉ等の集積回路等を、機械的・電気的な外部環境から保
護する封止材料として大量に用いられている。

ところで、近年、電子部品の小型化や薄型化に対応して
表面実装が採用されるようになってきており、それに伴
って封止樹脂にはハンダ耐熱性が要求されている。また
、半導体素子と封止樹脂との熱膨張差に起因して発生す
る内部応力によって、素子表面のアルミ配線のズレ、リ
ンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）や窒化ケイ素（Ｓ　ｉ　Ｎ）
等の保護膜の割れ、素子ペレット自体の割れが生じるた
め、封止樹脂には内部応力の低減が強く要求されている
。

従来、半導体装置の封止用成形材料には、＃熱性エポキ
シ樹脂として例えばフェノールノボラック型エポキシ樹
脂、タレゾールノボラック覆エポキシ樹脂、メチレンジ
アミンのテトラエポキシ化物、トリ又はテトラ（ヒドロ
キシフェニル）アルカンのエポキシ化物：及び硬化剤と
して上記樹脂のフェノール類を成分とするものが使用さ
れ、特にトリ又はテトラ（ヒドロキシフェニル）アルカ
ンのエポキシ化物を用いたものでは高いガラス転移点が
得られている。

しかし、上記のような耐熱性エポキシ樹脂を用いた成形
材料の硬化物は、弾性率が高いため内部応力も大きい、
そこで、内部応力を小さくするため、可撓性付与剤を添
加して弾性率を下げることが行われている。ただし、こ
のような可撓性付与剤を雄刃■した場合、架橋密度の低
下に伴ない、ガラス転移点の低下、線膨張率の増加、耐
湿性の低下などの問題が発生していた。

（発明が解決しようとする課題）本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
、低応力性でかつ耐湿性及び耐熱性に優れた硬化物を与
える半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段と作用）本発明の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料は、（ａ）
　１分子当りのエポキシ基数が３以上のエポキシ樹脂、
（ｂ）−船蔵（Ｉ）ｆｉ（式中、Ｒ１、Ｒ２は水素原子又は炭素数１〜２０のア
ゝ）廿キル基、Ｒ３は単結合又はメチレン、エチレン等
のアルキレン基を示す）で表わされるトリス（ヒドロキ
シフェニル）アルカンからなる硬化剤、（Ｃ）メチルメ
タクリレート・ブタジェン・スチレン共重合体、（ｄ）
硬化促進剤、（ｅ）充填剤を含有することを特徴とする
ものである。

以下、本発明の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の各
構成成分について詳細に説明する。

本発明において、（ａ）成分である１分子当りのエポキ
シ基数が３以上のエポキシ樹脂としては、例えば−船蔵
（■）す（Ｒ１−Ｒ３は上記と同意義）で表わされるトリス（ヒドロキシフェニル）アルカンの
エポキシ化物、−船蔵（ＩＩＩ）（Ｒ１、Ｒ２は上記と
同意義）で表わされるテトラ（ヒドロキシフェニル）アルカンの
エポキシ化物、２，２°、４，４°−テトラグリシドキ
シベンゾフェノン、パラアミノフェノールのトリグリシ
ジルエーテル、ポリアリルグリシジルエーテル、１，３
．５−トリグリシジルエーテルベンゼン、２．２°、４
，４−テトラグリシドキシビフェニル、フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂、ナフトールのノボラック型エポキシ樹脂、ハロ
ゲン化フェノールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げら
れる。これらは単独あるいは２種以上混合して使用され
る。

本発明においては、本発明の効果を失わない限度で、例
えばビスフェノールＡのグリシジルエーチル、ビスフェ
ノールＦのグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノール
Ａのグリシジルエーテル等のエポキシ樹脂を併用しても
よい。

本発明において、（ｂ）成分である一般式（Ｉ）で表わ
されるトリ（ヒドロキシフェニル）アルカンからなる硬
化剤としては、例えばトリス（ヒドロキシフェニル）メ
タン、トリス（ヒドロキシメチルフェニル）メタン、ト
リス（ヒドロキシフェニル）エタン、トリス（ヒドロキ
シフェニル）プロパン、トリス（ヒドロキシフェニル）
メチルメタン等が挙げられる。これらは単独又は２種以
上混合して用いられる。

本発明においては、本発明の効果を失わない限度で、フ
ェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、
フェノールアラルキル樹脂等のフェノール樹脂を併用す
ることができる。

これら（ａ）成分のエポキシ樹脂と（ｂ）成分の硬化剤
との配合比については、硬化剤のフェノール性水醜基数
とエポキシ樹脂のエポキシ基数との比（フェノール性水
酸基数／エポキシ基数）が０．５〜１．５の範囲となる
ように配合することが望ましい。これは、上記値が０．
５未満では硬化反応が充分に起りにくくなり、一方上記
値が１．５を超えると硬化物の特性、特に耐湿性が劣化
しやすくなるためである。

本発明において、（ｃ）成分は内部応力の低減に寄与す
る成分、いわゆる低応力化剤である。（Ｃ）成分である
メチルメタクリレート・ブタジェン拳スチレン共重合体
としては、例えばスチレンφブタジェンのラテックスに
スチレン及びメチルメタクリレートの七ツマ−をグラフ
ト重合して得られるものが挙げられる。

本発明においては、本発明の効果を失わない範囲で、ジ
メチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオ
イル等のシリコーンオイル　アルキル変成シリコーンオ
イル、脂肪族変成シリコーンオイル、エポキシ変成シリ
コーンオイル、ポリエーテル変成シリコーンオイル、ア
ミノ変成シリコーンオイル、ヒドロキシ変成シリコーン
オイル等ノ変成シリコーンオイル、又は付加型シリコー
ンゴムあるいはゲル、縮合型シリコーンゴムあるいはゲ
ル等を併用することができる。

この（ｃ）成分の配合量は、エポキシ樹脂成形材料全体
の０．３〜ｌＯ重量％の範囲が望ましく、更に好ましく
は０．５〜５重量％である。これは、配合量が０．３重
量％未満では低応力化が不充分となり、一方１０重量％
を超えると耐熱性、耐湿性、成形性が低下しやすいため
である。なお、メチルメタクリレート・ブタジェン拳ス
チレン共重合体の場合、粒子の大きさは平均粒子径が０
．１〜３００ｇｍが望ましく、更に好ましくは１〜１０
０　ｇｍである。また、メチルメタクリレート・ブタジ
ェン・スチレン共重合体は、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂が加熱溶融する温度で予備混合した後、粉砕してエ
ポキシ樹脂成形材料に配合することもできる。

本発明において、（ｄ）成分である硬化促進剤としては
、一般に知られている硬化促進剤を使用することができ
る０例えば第３アミン類、イミダゾール類、ジアザビシ
クロアルケン類やその塩類、有機ホスフィン類、有機金
属化合物などが挙げられる。このうち、耐湿性及び電気
特性の面からは有機ホスフィン類が好ましい、また、耐
熱性の面からはイミダゾール類が好ましく、特に高いガ
ラス転移点が得られる２−メチルイミダゾールが好まし
い。

この（ｄ）成分の配合割合は１エポキシ樹脂と硬化剤の
総量に対して０．０１〜５重量％であることが望ましい
、これは、配合割合が０．０１重量％未満では硬化が遅
く、一方５重敬％を超えると硬化物の特性が劣化するた
めである。

本発明において、（ｅ）成分である充填剤としては１石
英ガラス、結晶性シリカ、ジルコン、アルミナ、ケイ酸
カルシウム、マグネサイト、クレーカオリン、タルク、
マイカ、アスベスト、ガラス繊維、セラミック繊維、炭
化珪素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、
チタン白、炭酸カルシウム、石ロウ等を挙げることがで
きる。

この（ｅ）成分の配合割合は、エポキシ樹脂成形材料中
の５０〜８５重量％であることが望ましい、これは、５
０重量％未満では熱膨張率が大きくなり、一方８５重量
％を超えると流動性が低下するためである。

なお、本発明においては、上記の各成分のほかにも、必
要に応じて天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪
酸の金属塩、酸アミド類、エステル類、パラフィン類等
の離型剤；シラン系化合物、ポラン系化合物、アルコキ
シチタネート系化合物、アルミキレート系化合物等のカ
ップリング剤：アンチモンやリンの化合物、ハロゲン含
有化合物等の難燃剤等を配合してもよい。

本発明のエポキシ樹脂成形材料は、上述した各成分を所
定の組成比で例えばミキサーによって充分混合した後、
熱ロールによる溶融混合処理やニーダ−等による混合処
理を施すことにより、容易に調製することができる。

本発明のエポキシ樹脂成形材料を用いて半導体装置を樹
脂封止するには常用の方法を用いることができる。この
封止の最も一般的な方法は低圧トランスファー成形法で
あるが、インジェクション成形、圧縮成形、注型などに
よる封止も可能である。この封止の際に加熱してエポキ
シ樹脂成形材料を硬化させることにより樹脂封止型半導
体装置を製造することができる。硬化に際しては　１５
０℃以上で加熱することが特に望ましい。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料では、１分
子当りのエポキシ基数が３以上のエポキシ樹脂、トリス
（ヒドロキシフェニル）アルカン及び低応力化剤として
メチルメタクリレート・ブタジェン・スチレン共重合体
が共存しているので、その硬化物は耐熱性、低応力性及
び耐湿性に優れたものとなる。

（実施例）以下１本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。

実施例１〜８及び比較例１．２原料としては、以下に示す各成分を用いた。

エポキシ樹脂Ａニドリス（ヒドロキシフェニル）メタン
のエポキシ樹脂（ＹＬ−９３２ＳＨ、エポキシ当量エポ
キシ樹脂Ｂ：テトラグリシドキシテトラフェニルエタン
（Ｅ−１０３１Ｓ　、エポキシ当量１８Ｂ）エポキシ樹
脂Ｃ：タレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＥＳＧＮ
−１９５ＸＩ、、エポキシ当量１９７）エポキシ樹脂Ｄ
：臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂（ＢＲＥ
Ｗ−Ｓ、エポキシ当量２８３）硬化剤Ａ：）リス（ヒド
ロキシフェニル）メタン硬化剤Ｂニドリス（ヒドロキシ
フェニル）メチルメタン硬化剤Ｃニドリス（ヒドロキシフェニル）プロパン硬化剤Ｄニフェノールノポラック樹脂硬化促進剤Ａニトリフェニルホスフィン硬化促進剤Ｂ：
２−メチルイミダゾールメチルメタクリレート・ブタジ
ェン会スチレン共重合体：平均粒径２０ル層シリコーンオイル：ジメチル型シリコーンオイル（２０
℃粘度１ｏｏｐｓ）充填剤：溶融石英ガラス粉（平均粒径２０ＩＬＩＩ）カ
ップリング剤：エボキシシランＡ−１８７離型剤：カル
ナバワックス顔料：カーポンブラック難燃剤：三酸化アンチモンこれらの成分を第１表に示す配合割合（重量部）で配合
し、２本ロールで混練してシート状に堆出し、粗粉砕し
て半導体封止用エポキシ樹脂成形材材料を調製した。な
お、いずれの場合も、（フェノール性水酸基数／エポキ
シ基数）＝ｉ、。

である。

これら実施例１〜８及び比較例１．２のエポキシ樹脂成
形材料について下記のような試験を行った。

■各エポキシ樹脂成形材料を用い、トランスファー成形
機により１８０℃、８０ｋｇ／　ｃｍ２．１８０秒の条
件で成形し、１８０℃で８時間の後硬化を行い、試験片
を得た。これらの試験片について、曲げ弾性率及びガラ
ス転移点を測定した。

なお、曲げ弾性率はＪＩＳ　Ｋ−８９１１に準じて測定
した。また、ガラス転移点は真空理工社製の熱膨張計を
用い、熱膨張カーブの変曲点より求めた。

■各エポキシ樹脂成形材料を用い、６　ｍｍＸ　６　ａ
ｍの評価用素子を搭載した金型をセットしたトランス７
７−成形機により１８０℃、８０ｋｇ／ｃｍ２，１８０
秒の条件で成形し、１８０℃で８時間の後硬化を行い、
樹脂封止型半導体装置を製造した。

得られた樹脂封止型半導体装置を２６０℃の半田槽に１
０秒間浸漬した後、観察により樹脂のクラックの発生率
を調べた。

更に、半田浸漬後の樹脂封止型半導体装置をプレッシャ
ークツカーに投入し、１２１℃、２気圧の過飽和水蒸気
雰囲気中に５０〜２００時間放置した後取出し、評価用
素子の電気的特性をチェフクして不良品の発生率を調べ
た。

これらの結果を第２表に示す。

［発明の効果］以上詳述したように本発明の半導体封止用；。

ポキシ樹脂成形材料は、優れた耐熱性、低応力性及び耐
湿性を有する硬化物を与えるため、その工業的価値は極
めて大である。

出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】（ａ）１分子当りのエポキシ基数が３以上のエポキシ樹
脂、（ｂ）一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）（式中、Ｒ＿１、Ｒ＿２は水素原子又は炭素数１〜２０
のアルキル基、Ｒ＿３は単結合又はメチレン、エチレン
等のアルキレン基を示す）で表わされるトリス（ヒドロキシフェニル）アルカンか
らなる硬化剤、（ｃ）メチルメタクリレート・ブタジエン、スチレン共
重合体、（ｄ）硬化促進剤、（ｅ）充填剤を含有することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂
成形材料。