JPH01268711A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂組成物

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JPH01268711A
JPH01268711A JP9546488A JP9546488A JPH01268711A JP H01268711 A JPH01268711 A JP H01268711A JP 9546488 A JP9546488 A JP 9546488A JP 9546488 A JP9546488 A JP 9546488A JP H01268711 A JPH01268711 A JP H01268711A
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Koji Mori
森 恒治
Koichi Tanaka
孝一 田中
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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、耐半田ストレス性に優れた、半導体封止用エ
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O−クレゾールノボラックエポ
キシ樹脂をノボラック型フェノール樹脂系で硬化させ充
填剤として溶融シリカを用いたエポキシ樹脂組成物が用
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、かつパフケージは従来の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、応力によるパンケージクランク発生、これらの
クランクによる耐湿性の低下等の情理が大きくクローズ
アップされてきている。
特に半田づけの工程において急激に200〜300℃位
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
問題点がでてきている。
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。
従来、耐半田ストレス性に優れた低応力エポキシ樹脂組
成物を得る為に樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の使
用(特開昭61−168620号公報等)、骨格にビフ
ェニルを有するエポキシ樹脂の使用等が検討されてきた
が、このようなエポキシ樹脂の使用では特に200℃〜
300℃のような高温にさらされた場合においては耐半
田ストレス性が不十分であった。
〔発明の目的〕
本発明の目的とするところは、半田熱ストレスによるク
ランク発生をおさえ、耐湿性に優れた信転性の高い封止
用樹脂組成物を提供するにある。
〔発明の構成〕
本発明は、式!で示される テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
ーテルを5o−too重量%含むエポキシ樹脂と、平均
粒径が5〜40μmであり見掛密度が0.1〜0゜6g
/ccであり、且つ比表面積が5〜20 rd / g
の多孔質シリカ粉末を10〜100重量%含む充填剤と
を必須成分とす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。
本発明のエポキシ樹脂組成物は従来の封止用樹脂組成物
に比べて非常に優れた耐半田熱ストレス性を有したもの
である。
上記式!で表わされるエポキシ樹脂は、骨格にビフェニ
ルを有する低応力エポキシ樹脂であり、この低応力エポ
キシ樹脂と上記多孔質シリカ粉末を併用することにより
低応力エポキシ樹脂の使用だけでは得られなかった耐半
田ストレス性に非常に優れたエポキシ樹脂硬化物を与え
るエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
このようなエポキシ樹脂の使用量は、これを調節するこ
とにより耐半田ストレス性を最大限に引き出すことがで
きる。耐半田ストレス性の効果を出す為には好ましくは
エポキシ樹脂の50重量%以上、更に好ましくは70重
量%以上の使用が望ましい、50重置%以下だと低応力
の効果が得られず耐半田ストレス性が不十分である。
又骨格にビフェニルを有しないエポキシ樹脂では、ビフ
ェニルによる分子鎖が剛直になることによる応力低下が
得られず耐半田ストレス性の効果が得られない。
ここでいうエポキシ樹脂とは、エポキシ基を有するもの
全般をいう、たとえばビスフェノール型エポキシ樹脂、
ノボラック型エポキシ樹脂・トリアジン核含有エポキシ
樹脂等のことをいう。
又硬化剤としてはノボラック型フェノール樹脂系および
これらの変性樹脂であり、例えばフェノールノボラック
、O−クレゾールノボラックの他アルキル変性したフェ
ノールノボラック樹脂等があげられ、これらは単独もし
くは2種以上混合して使用しても差し支えがない。
エポキシ樹脂と硬化剤の配合比はエポキシ樹脂のエポキ
シ基と硬化剤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。
本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ基とフェノー
ル性水酸基との反応を促進するものであればよく、一般
に封止用材料に使用されているものを広く使用すること
ができ、例えばジアザビシクロウンデセン(DBU) 
、l−リフェニルホスフィン(TPP)、ジメチルベン
ジルアミン(BDMA)や2メチルイミダゾール(2M
Z)等が単独もしくは2種以上混合して用いられる。
本発明に用いられる充填剤としては、平均粒径が5〜4
0μmであり、見掛は密度が0.1〜0.6g/ccで
あり、かつ比表面積が5〜20ITr/gである多孔質
シリカ粉末を、使用する充填剤量の10−100重量%
の範囲で使用する。
多孔質シリカ粉末は、その平均粒径が5μm未満、又は
40μmを越えると流動性が低下し、いずれの場合も好
ましくない。
又見掛は密度が0.6g/ccを越えると半田熱ストレ
スによるクランクが発生し易くなり、耐湿性が低下して
しまい好ましくない。
さらに比表面積が5m/g未満であると半田づけ工程で
クランクが発生し易く、耐湿性が低下してしまう、又2
0rd/g以上となれば流動性がいちぢるしく低下して
しまい好ましくない。
さらに多孔質シリカ粉末が、使用充填剤の量の10重量
%以下であれば半田づけ工程でクランクが発生しやすく
なり、耐湿性が低下し、その目的とする特性が得られな
い。
これらの充填剤は全体として樹脂組成物の50〜90重
M%配合する事が望ましい、その配合量が50%未満で
あれば耐熱性、機械的特性および耐湿性が劣り、90%
以上であれば流動性が低下し、成形性が悪くなり実用に
は適さない。
又、多孔質シリカ粉末以外の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、とくに熔融シリカ粉末
が好ましい。
本発明の封止用エポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂、硬
化剤、硬化促進剤及び多孔質シリカ粉末充填剤を必須成
分とするが、これ以外に必要に応じてシランカンブリン
グ剤、ブロム化エポキシ樹脂、二酸化アンチモン、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、天然ワックス、合成ワックス等の離型
剤及びシリコンオイル、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、その他の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グー等で熔
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、絶縁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半田づけ工程による急激
な温度変化による熱ストレスを受けたときの耐クラツク
性に非常に優れ、耐湿性の良い組成物であり、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(を転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 〕 下記組成物 式Iで示されるテトラメチルジヒドロキシビフェニルジ
グリシジルエーテル   144重量部オルトクレゾー
ルノボラックエポキシ脂6重量部 フェノールノボランク樹脂    10重量部トリフェ
ニルホスフィン/2−メチル イミダゾール:9/1      0.2重量部カーボ
ンブランク        0.5重量部モンタン酸エ
ステル/モンクン酸;1/1O15重量部 充  填  剤                 7
0.4重量部(多孔質シリカ粉末(平均粒径15μm、
見掛は密度0.3 g /cc、比表面積?r+(/g
)35重量部と溶融シリカ35重量部を脂環式エポキシ
シラン0.4重量部で処理したもの) を混合した後コニーグーで混練しエポキシ樹脂成形材料
を得た。
得られた成形材料をタブレフト化し、低圧トランスファ
ー成形機にて175℃、70に+r/c+d、120秒
の条件で半田クランク試験用として6×6龍のチップを
52pパンケージに封止し、又半田耐湿性試験用として
3 X 5 重重のチップを16psopパンケージに
封止した。
封止したテスト用素子について下記の半田クランク試験
及び半田耐湿性試験をおこなった。
半田クラ7り試験:封止したテスト用素子を85℃、8
5%Illの環境下で48Hrおよび?2Hr処理し、
その後260℃の半田槽に10秒間浸漬後顕微鏡で外部
クラックを観察した。
半田耐湿性試験:封止したテスト用素子を85℃、85
%RHの環境下で72Hr処理し、その後260℃の半
田槽に10秒間浸漬後プレッシャータンカー試験(12
5℃、100%RH)を行い回路のオープン不良を測定
した。
試験結果を第1表に示す。
〔実  施  例  2〕 テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
ーテルを10jl量部及びオルソクレゾールノボラック
エポキシ樹脂を10重量部とし、更に充填剤として多孔
質シリカ粉末(実施例1で用いたもの)7重量部と溶融
シリカ63重量部を脂環式エポキシシラン0.4重量部
で処理したものを70.4重量部として用いた他は実施
例1と同様にし半田クランク性及び半田耐湿性試験を行
い回路のオーブン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔実  施  例  3〕 充填剤として多孔質シリカ粉末(平均粒径15μm、見
掛密度0.3g/cc、比表面積7n?/g)70重量
部を脂環式エポキシシラン0.4重量部で処理したもの
を用いた他は、実施例2と同様にし、半田クランク性及
び半田耐湿性試験を行い回路のオープン不良を測定した
試験結果を第1表に示す。
〔実  施  例  4〕 テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
ーテルを20重量部とし、オルソクレゾールノボランク
エポキシ樹脂を用いなかった他は実施例2と同様にし、
半田クランク性及び半田耐湿性試験を行い回路のオープ
ン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔実  施  例  5〕 テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
ーテルを20重量部とし、オルソクレゾールノボラック
エポキシ樹脂を用いなかった他は実施例3と同様にし、
半田クランク性及び半田耐湿性試験を行い回路のオープ
ン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔実  施  例  6〕 テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
ーテルを14重量部及びオルソクレゾールノボラックエ
ポキシ樹脂を6重量部とした以外は、実施例2と同様に
し、半田クランク性及び半田耐湿性試験を行い回路のオ
ープン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔比  較  例  1 〕 エポキシ樹脂をすべてオルトクレゾールノボラックエポ
キシ樹脂とした以外は、実施例3と同様にし、半田クラ
ンク性及び半田耐湿性試験を1テい回路のオープン不良
を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔比  較  例  2〕 エポキシ樹脂をすべてオルトクレゾールノボラックエポ
キシ樹脂とし、更に充填剤として溶融シリカ70重量部
を脂環式エポキシシラン0.4重量部で処理したものを
用いた以外は、実施例1と同様にし、半田クラック性及
び半田耐湿性試験を行い回路オーブン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。
〔比  較  例  3〕 充填剤として多孔質シリカ(実施例1で用いたもの)3
.5重量部と溶融シリカ6665重量部とを脂環式エポ
キシシラン0.4重量部で処理したものを70.4重量
部を用いた以外は、実施例1と同様にし、半田クランク
性及び半田耐湿性試験を行い回路のオープン不良を測定
した。
試験結果を第1表に示す。
〔比  較  例  4〕 テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
ーテルを8重量部及びオルソクレゾールノボラックエポ
キシ樹脂を12重量部とした以外は実施例2と同様にし
半田クランク性及び半田耐湿性試験を行い回路のオープ
ン不良を測定した。
試験結果を第1表に示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)式Iで示される ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・( I ) テトラメチルジヒドロキシビフェニル・ジグリシジルエ
    ーテルを50〜100重量%含むエポキシ樹脂と、平均
    粒径が5〜40μmであり見掛密度が0.1〜0.6g
    /ccであり、且つ比表面積が5〜20m^2/gの多
    孔質シリカ粉末を10〜100重量%含む充填剤とを必
    須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
JP63095464A 1988-04-20 1988-04-20 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 Expired - Fee Related JPH062799B2 (ja)

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