JPH01275620A - 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、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。−クレゾールノボラックエポ
キシ樹脂とノボラック型フェノール樹脂系のものが用い
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、且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に変わって来ている。即ち、
大聖チップをコンパクト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ックの発生、さらにこれら
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。

又、半田づけ工程において急激に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、信頼性の高
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に比例す
ることが分かつており、無機充填材を多量に添加して線
膨張係数を下げることが行われている。

しかし、無機充填材を必要以上に多量に添加すると曲げ
弾性率が上がり、又流動性、耐湿性等が低下する傾向に
あるため、無機充填材の添加にも当然ながら限度がある
。

シリコーンオイルやシリコーンゴム等のシリコーン化合
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することがで
きるが、前者ではエポキシ樹脂との相溶性が悪いためシ
リコーン分等がブリードし、リードフレームや半導体素
子との密着性が低下し、又後者では硬化時の架橋密度が
低下するため、ヒートサイクル性は向上するものの、耐
半田ストレス性、耐湿性、は低下するという問題があり
、耐半田ストレス性、耐湿性及びヒートサイクル性のい
ずれの特性も良好な樹脂組成物は得られていなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は耐半田ストレス性、耐湿性、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
提供するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明はノボラック型エポキシ樹脂−フェノール樹脂硬
化剤系の半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、ポ
リスチレンと水添ポリブタジェン又はポリスチレンと水
添ポリイソプレンのブロック共重合体と下記式（Ｉ）で
示される可視性エポキシ樹脂を一定割合で配合すること
によって耐湿性、耐半田ストレス性、ヒートサイクル性
に優れ、且つ、低応力のエポキシ樹脂組成物となること
に注目してなされたものである。

本発明のノボラック型エポキシ樹脂は、その分子中にエ
ポキシ基を少なくとも２個以上有するものであり、エポ
キシ基が２個以上あれば分子構造、分子量などに制限は
なく、通常半導体封止用に使用されるエポキシ樹脂をそ
のまま用いることができる。

例えば、フェノールノボラック哉エポキシ樹脂、タレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボ
ラック型エポキシ樹脂、ビスフェノニルＦノボラック塁
エポキシ樹脂等があげられ、これらのエポキシ樹脂を１
種又は２種以上混合して用いてもよい。

これらのエポキシ樹脂は半導体素子を腐食するナトリウ
ムイオンや塩素イオン等のイオン性不純物をできるだけ
含まないものが当然ながら望ましい。

又硬化剤としてのフェノール樹脂は、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１種又は２種以上の混合物とホルムアルデヒ
ドないしパラホルムアルデヒドとを酸、塩基又は中性塩
の触媒を用いて反応させて得られるものである。

これらの７エノール樹脂は単独又は２種以上混合して用
いても差し支えがないが、当然イオン性不純物が少ない
ものが望ましい。

ノボラック型エポキシ樹脂と７エ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の範囲内が望ましい。

当量比が０．５未満又は５を越えるものは耐湿性、成形
性及び硬化物の電気特性が悪くなるので好ましくない。

更に本発明に用いる無機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、特に球状の溶融シリカと破
砕状シリカを併用したものが好ましい。

（作用） 本発明のポリスチレンと水添ポリブタジェン又はポリス
チレンと水添ポリイソプレンのブロック共重合体におい
ては各ブロックの配列順序はどんな順でも良く、例えば
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
ポリイソプレン−ポリスチレン−水添ポリイソプレン等
の配列順序をあげることができる。

又ブロック共重合体の分子量については、ポリスチレン
のブロックの分子量が１．０００〜２０，０００、水添
ポリブタジェン又は水添ポリイソプレンのブロックの分
子量が１０．０００〜１００，０００であり、ポリスチ
レン／水添ポリブタジェン又は水添ポリイソプレンの分
子量比が１／９〜５１５の者が望ましい。

これらのポリスチレンと水添ポリブタジェン又は水添ポ
リイソプレンのブロック共重合体のノボラックをエポキ
シ樹脂１００重量部に対する配・合比率は０．５〜６５
重量部であることが必要であり０゜５重量部未満であれ
ば半田ストレス性、耐湿性、ヒートサイクル性が顕著に
向上せず、又６５重量部を上廻れば流動性が低下し成形
性が悪くなってしまう。

又、式（Ｉ）で示される可視性エポキシ樹脂はノボラッ
ク型エポキシ樹脂に比べて可撓性に優れており、しかも
ノボラックをエポキシ樹脂、フェノール樹脂およびポリ
スチレンと水添ポリブタジェン又は水添ポリイソプレン
とのブロック共重合体との相溶性を向上させる効果を有
するため、可撓性エポキシ樹脂を添加しない場合に比べ
、耐半田ストレス性、耐湿性、耐ヒートサイクル性が大
幅に向上する。

式（Ｉ）で示される可撓性エポキシ樹脂はノボラック型
エポキシ樹脂１００重量部に対して５〜９０重量部の範
囲で配合することによって、耐ヒートサイクル性、耐半
田ストレス性、耐湿性が大幅に向上する。

可撓性エポキシ樹脂の配合比率が５重量部未満であれば
耐ヒートサイクル性、耐半田ストレス性、耐湿性の改善
が不十分であり、９０重量部を上回れば架橋密度が低下
し耐湿性が低下してしまい好ましくない。

本発明の半導体封止用樹脂組成物はエポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、ポリスチレンと水添ポリブタジェン又は水
添ポリイソプレンとのブロック共重合体、耐熱性エポキ
シ樹脂及び無機充填剤を必須成分とするが、必要に応じ
てワックス類、脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類
などの離形剤、ブロム化エポキシ樹脂、三酸化アンチモ
ン等の難燃剤、シランカップリング剤、カーボンブラッ
ク、ベンガラ等の着色剤やその他の各種の添加剤を適宜
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、フェノール樹脂、硬化促
進剤、無機充填剤、その他の添加剤をミキサー等によっ
て十分に混合した後、更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。これらの材料は電子部品あるいは電気部品の封止、
被覆、絶縁等に用いることができる。

（実施例） 実施例１ Ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂（軟化点　６５
℃、エポキシ当量　２００）１００重量部 フェノールノボラック樹脂　　　６０　〃トリフェニル
ホスフィン　　　　　ｌ　〃二酸化アンチモン粉末　　
　　　１８　〃カルナバワックス　　　　　　　　２　
〃溶融シリカ粉末　　　　　　　４１２／／γ−グリシ
ドキシメトキシシラン　３　〃ポリスチレンー水添ポリ
ブタジェン−ポリスチレンブロック共重合体　　　　　
３０　〃（ポリスチレンブロック分子量　各々５０００
、水添ポリブタジェン分子量　５００００）３．３’、
５．５’−テトラメチルビフェノールジグリシジルエー
テル　　　　　１５／／をリボンブレンダーで常温で均
一に混合し、７０〜１００℃でロールにより混練し、冷
却後粉砕して成形材料とした、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℃、７
０　ｋｇ／ａｍ”、１２０秒の条件で成形品を得た。

この成形品について耐湿性、応力等の緒特性を測定し結
果を第１表に示す。

実施例２ 実施例１において３．３　’、５．５　’−テトラメチ
ルビフェノールジグリシジルエーテル１５重量部を３０
重量部に置き換えた以外はすべて実施例１と同様にし、
このものの緒特性を測定した結果を第１表に示す。

実施例３ 実施例１において３．３　’　、５．５　’−テトラメ
チルビスフェノールジグリシジルエーテル１５重量部を
ビフェノールジグリシジルエーテル２０重量部に変え、
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３０重量部をポリスチレン−水添ポリイソ
プレンブロック共重合体（ポリスチレンブロック分子量
８０００、水添ポリイソプレン分子量２００００）を５
０重量部に置き換えた以外はすべて実施例１と同様にし
、このものの緒特性を測定した結果を第１表に示す。

比較例１ 実施例１においてポリスチレン−水添ポリブタジェン−
ポリスチレンブロック共重合体及び３．３’。

５．５′−テトラメチルビフェノールジグリシジルエー
テルを除いた以外はすべて実施例１と同様にし、このも
のの緒特性を測定した結果を第１表に示す。

比較例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を除いた以外はすべて実
施例１と同様にし、このものの緒特性を測定した結果を
第１表に示す。

比較例３ 実施例１において３．３　’　、５．５　’−テトラメ
チルビフェノールジグリシジルエーテル１５重量部を除
いた以外はすべて実施例１と同様にし、このものの緒特
性を測定した結果を第１表に示す。

（発明の効果） 本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、耐ヒート
サイクル性、耐半田ストレス性及び耐湿性に非常に優れ
、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においては信頼
性が非常に高い製品を得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）ノボラック型エポキシ樹脂 （Ｂ）フエノール樹脂 （Ｃ）ポリスチレンと水添ポリブタジエン又はポリスチ
   レンと水添ポリイソプレンのブロック共重合体 （Ｄ）下記式（ I ）で示される可撓性エポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（ I
   ） （Ｒ：−Ｈ、−ＣＨ＿３、−Ｃ＿２Ｈ＿５、−Ｃ＿３Ｈ
   ＿７、−Ｃ＿４Ｈ＿９）（Ｅ）無機充填材 を必須成分とし、（Ａ）成分のノボラック型エポキシ樹
   脂１００重量部に対して（Ｃ）成分の添加量が０．５〜
   ６５重量部であり、（Ｄ）成分の添加量が５〜９０重量
   部である半導体封止用エポキシ樹脂組成物。