JPH02235918A - 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、半導体封止用エボキシ樹脂組成物に関する。

〔従来の技術・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ってきている
が、従来のエボキシ樹脂組成物を用いてそのような半導
体を封止すると、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、素子にクラックが
生じたリボンディング線が切断されるなどし、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
体実装の高密度化に伴なって、パッケージの小型薄肉化
、多ピン化が進展しており、実装方式も表面実装方式が
採られている。しかし、その方式では実装時に樹脂封止
半導体を溶融ハンダ中に浸漬するため、熱ストレスをう
けるとともに、樹脂内部に吸湿されている水が急激に気
化して体積膨張をおこし、水の膨張力によりパッケージ
にクラックが入るなどの問題がある。

そこで、熱応力を小さくするとともに耐ヒートショック
性を高くするための方法として、可撓化剤を添加して弾
性率を下げるという方法がある。

しかし、従来の可撓化剤で弾性率を低下させる方法では
、えられる硬化物のガラス転移温度が大きく低下し、高
温時の電気特性および耐湿性の低化がおこり、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。

また、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
性が低下し、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エンまた
は両端末にカルボキシル基を有するボリブタジエンとア
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。しかしこの可撓化剤を用いたぱあい、えられる硬
化物を高温で保持すると、ポリブタジエン構造中の不飽
和結合が酸化されて劣化し、可撓性が消失するという問
題がある。

一方、可撓化剤を用いずに弾性率を下げて熱応力を低下
させ、耐ヒートショック性を改良する方法として、特開
昭６１−１６８６２０号公報および特開昭６１−２００
１１８号公報に示ざれているように、式：ＣＨ２ ＣＨ２ ｒｌ４ で表わされるエボキシ樹脂を用いるという方法がある。

しかし、このエポキシ樹脂を用いたぱあい、硬化物の吸
水率が大きくなり、実装時に溶融ハンダ中に浸漬したと
き吸湿水分の膨張によりタラックが入るという問題があ
る。

本発明は、前記のごとき従来の技術が有する問題を解決
するためになされたものであり、ガラス転移温度が高く
、高湿強度が高く、低熱膨張性で発生応力が小さく、低
吸湿性で半田浴に浸漬したときの水の膨張により発生す
る応力が小さく、耐ヒートショック性に優れ、さらに高
温保存安定性に優れた硬化成形品を与える半導体封止用
エポキシ樹脂組成物をうろことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、 化促進剤、充填剤、難燃剤、表面処理剤および着色剤か
らなる半導体封止用エボキシ樹脂組成物に関する。

〔実施例〕

本発明においては、エポキシ樹脂の一部または全部とし
て式： ＼０／ で表わされるナフタレン構造を有する多官能性エポキシ
樹脂を含有するエポキシ樹脂、硬化剤、硬で表わされる
ナフタレン構造を２つとフエニル構造を１つ含む多官能
性エポキシ樹脂（以下、ＥＤＮという）が用いられる。

前記ＥＤＮはジヒドロキシナフタレンとザリヂルアルデ
ヒドを反応させ、さらに常法にしたがってエビクロルヒ
ドリンを用いエポキシ化することによりえられる。この
ようなＥＤＮを配合することにより熱膨張率が小さくな
り、耐ヒー１〜ショック性などが向上する。

本発明の組成物に含まれるエポキシ樹脂中にしめるＥＤ
Ｈの割合は、５０％（重量％、以下同様）以上であるの
が耐熱性、耐湿性、耐ヒー１へショック性などの点から
好ましい。該割合が５０％未満ではとくに熱膨張率と吸
湿率が増加し、実装時のハンダ浸漬に対する耐ヒートシ
ョック性が低下して実用性がとぼしくなる傾向がある。

本発明では、前記ＥＤＮとともにたとえば下記のノポラ
ック型エポキシ樹脂を併用することがコスト低減の点か
ら好ましい。ノボラック型エボキシ樹脂としては、たと
えばクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノール
ノボラック型エボキシ樹脂、アルキルベンゼン変性フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂などがあげられるが、
これらに限定されるものではない。ごれらは単独で用い
てもよく、２種以上を併用してもよい。

ノボラック型エポギシ樹脂の全エボキシ樹脂中にしめる
割合は、４０％以下であるのが耐熱性、耐ヒートショッ
ク性の点から好ましい。

ざらにＥＤＮなどとともに、必要に応じて難燃性エボキ
シ樹脂を併用してもよい。

該難燃性エボ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ツク型エボキシ樹脂く日本化薬■製
のＢＲＥＮ−Ｓなど）、臭素化ビスフェノール型エポキ
シ樹脂（住友化学工業■製のＥＢ３４０００など）など
があげられる。難燃性エボキシ樹脂の、全エポキシ樹脂
中にしめる割合は、耐熱性と耐湿性の点から１５％以下
であるのが好ましい。

本発明に用いる硬化剤としては、たとえばフェノールノ
ボラック樹脂、クレゾールノボラツク樹脂、アルキル変
性フェノールノボラツク樹脂などがあげられるが、これ
らに限定されるものではない。これらは単独で用いても
よく、二種以上を併用してもよい。

硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂のエボキシ基に対する
硬化剤中のフェノール性水酸基の当量比（エボキシ基／
フェノール性水酸基）が１／０８〜１／１．２　、ざら
には１／０．９〜１／１．１の範囲になるような暢であ
るのが、耐熱性、耐湿性の点から好ましい。

本発明に用いる硬化促進剤は通常の触媒であり、とくに
限定されない。硬化促進剤の具体例としては、たとえば
１〜リフエニルホスフィン、トリス２６−ジメトキシフ
エニルホスフィン、トリ　ーパラ−１〜リルホスフイン
、亜リン酸トリフエニルなどのリン化合物：２−メチル
イミダゾール、２−フエニルイミダゾール、２−ウンデ
シルイミダゾール、２−△、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−（ジメチルアミンメチル）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
ンなどの第３アミン類：１，８−ジアザビシクロ（５，
４．０）ウンデセン−７、１，８−ジアザビシク口（５
，４．，Ｏ）ウンデセン−７の有機酸塩類などがあげら
れる。

硬化促進剤の配合量は、本発明の組成物中０１０〜゛１
．０％であるのが耐熱性と耐湿性と成形性の点から好ま
しい。

本発明に用いる充填剤にとくに限定はなく、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。

充填剤の配合量は、本発明の組成物中６０〜８５％が好
ましく、さらには７０〜８５％であるのが好ましい。充
填剤の配合量が８５％をこえると、組成物の流動性が低
くなって成形が難しくなる傾向があり、６０％未満では
組成物の熱膨張が大きくなる傾向がある。

本発明に用いる表面処理剤とは、充填剤の表面処理剤の
ことであり、とくに限定はないが、たとえば公知のシラ
ンカツプリング剤などがあげられる。

表面処理剤の配合量は、本発明の組成物中０，２〜１％
が好ましく、さらには０４〜０．８％であるのが耐湿性
と耐熱性の点から好ましい。

本発明に用いる着色剤にとくに限定はなく、たとえばカ
ーボンなどがあげられる。

本発明に用いる難燃剤にとくに限定はなく、たとえば三
酸化アンチモン、五酸化アンヂモン、リン酸塩などがあ
げられる。

本発明にば離型剤を配合してもよく、その具体例として
はたとえば天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸、
高級脂肪酸の金属塩類、パラフィン類などがあげられる
。

本発明の樹脂組成物の調製方法はとくに限定ざれず、前
記のごとぎ成分を用いて公知の方法によって調製しうる
。

本発明の樹脂組成物を用いて半導体を封止する際の条件
にもとくに限定はなく、通常、温度１７５℃、成形圧１
００Ｊ／ｃｍ，時間３分の成形ど後硬化１８０℃、６時
間のごとき条件が採用される。

つぎに、本発明の組成物を実施例に基づき、さらに具体
的に説明する。

実施例１ ＥＤＮ　，臭素化フエノールノボラック型エボギシ樹脂
（日本化薬＠製のＢＲＥＮ−Ｓ）　、硬化剤であるフェ
ノールノボラック樹脂（群栄化学■製のＰＳＨ４３２７
）、硬化促進剤であるトリフェニルホスフィン、充填剤
である球状シリカ（三菱金属■製のＢＦＩＯＯ）、およ
びその他の材料（三酸化アンチモン１０部〈重量部、以
下同様）、シランカップリング剤（エボキンシラン）７
部、ワックス（天然ワックス）１．５部および着色剤（
カーボンブラック）５部）を第１表に示す割合で混合し
、加熱ロールを用いて１００℃で混練したのら冷却し、
粉砕して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を調製した。

えられた組成物を１７５℃、１００ｋｇ／ｃｄ１３分間
の硬化条件で成形し、ついで１８０℃、６時間の条件で
後硬化を行ない、成形試験片を作製した。

えられた試験片の２００℃における曲げ強度（高温強度
）、ガラス転移温度、熱膨張係数および８５℃、８５％
ＲＨで５００時間の加湿試験後の吸湿率を調べるととも
に、重量減少率、耐ヒー１・ショック性をつぎに示すよ
うにして調べた。結果を第１表にボす。

（重量減少率） 試験片を２００℃のオーブン中に１０００時間放置した
ときの重量減少率を測定ずる。

（耐ヒートショック性） 模擬素子を１６ピンのＩＣフレームに取付（プて小型Ｉ
Ｃ成形品を作製する。これを液体チッ素と２６０℃の半
田浴にそれぞれ１０秒間づつ浸漬するヒートショック試
験を５０サイクル行なったのちクラックの発生状況を調
べ、パッケージの表面にクラックが認められないものを
○、クラックの発生が認められるものを×とする。

実施例２〜４ 第１表に示すように、ＥＤＮ　，硬化剤または充填剤の
配合割合をかえたほかは、実施例１と同様にして成形試
験片と小型ＩＣ成形品を作製し、その特性を評価した。

結果を第１表に示す。

実施例５〜９ 第１表に示すように、硬化剤、硬化促進剤または充填剤
の配合割合または種類をかえたほかは、実施例１と同様
にして成形試験片と小型ＩＣ成形品を作製し、その特性
を評価した。結果を第１表に示す。

比較例１ ＥＤＨのかわりにタレゾールノボラック型エボキシ樹脂
（日本化薬■製のＥＯＣＮ　１０２０　　（商品名））
を用い、硬化剤、充填剤の使用量をかえた他は、実施例
１と同様にして成形試験片と小型ＩＣ成形品を作製し、
その特性を評価した。結果を第１表に示す。

Ｌ以下余白］ 〔発明の効果〕 本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂の一部または全部
として式： 事件の表示 平 特願昭　１−５６７２４　　号 ２．発明の名称 半導体封止用エボキシ樹脂組成物 ３．補正をする者 で表わされるナフタレン構造を有する多官能性エポキシ
樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物であるので、ガラス
転移温度が高く、高温強度が高く、熱膨張率が小さく、
吸湿率が小さく、耐ヒートショック性が高く、ざらに高
温保存安定性に優れている。

４．代 代表者 代　　理　　人　　　　　大　　岩　　増　　雄５．　
補正の対象 （１）明細書の「発明の詳細な説明」の欄６．　補正の
内容 （１）明細書３頁３行の「低化」を「低下」と補正する
。

（２）同３頁１２行の「ガラス転移点」を「ガラス転移
温度」と補正する。

以 上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）式： ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされるナフタレン構造を有する多官エポキシ樹脂
   を含有するエポキシ樹脂、硬化硬、硬化促進剤、充填剤
   、難燃剤、表面処理剤および着色剤からなる半導体封止
   用エポキシ樹脂組。