JPH02240131A - 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〕 本発明は電子部品等の封止、特に半導体、ＩＣ，ＬＳＩ
等の封正に好適な半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関
するものである。

（従来の技術ノ 近年電子部品、特に半導体、ＩＣ，　　ＬＳＩ等の封止
には安価、量産性及び比較的バランスのとれた信頼性を
有するため、エポキシ樹脂組成物をもちいたトランスフ
ァー成形が最も広く用いられている。しかしながらこの
成形体は、金属ケースやセラミック等の透水性の無い材
料によるハーメテツク封止に比べ、特に耐湿信頼性の劣
るのが欠点である。これは、半導体素子金エポキシ樹脂
組成物で封止した後、成形体を通常使用される環境また
は温湿度の加速され次環境中におくと次第に吸湿して半
導体素子等の微細な配線、特にアルミニウム配線が腐食
し、リーク電流が増加、ついには断線してしまうためで
ある。

更に最近では電子部品の小型、薄戯化のため、電子部品
の実装方法が従来のビン挿入方式から表面実装方式へと
移行しつつある。この場合、成形体は実装の際に半田浴
に浸漬されるなど高温で処理されるが、この際の熱衝撃
でクラツクの発生や接着力の低下によシ、耐湿信頼性が
いっそう低下する問題も生じている。

エポキシ樹脂組底物による封止の上記に述べた欠点は、
（ａｌ樹脂が本質的に透水性を有しているζと、（ｂ）
　１．１−ドフレーム、半導体素子等と樹脂との接着性
が十分でないこと、（ｃ）樹脂中にはいろいろな不純物
が含まれていること、（ｄ）エポキシ樹脂が脆いこと等
に由来している。

ｆａｌは樹脂の本質的欠点であるため主に（ｂ）、（ｃ
ｌ及び（ｄ）について種々の改良がなされてきた。（ｂ
ｌについてはエポキシ樹脂、硬化剤、カップリング剤、
及び内部離型剤等、（Ｃ）についてはエポキシ樹脂、硬
化剤、充填剤等について、（ｄｌについては各攬の司と
う性付与剤の添加で改良がなされてきた。

これらの改良の結果、耐湿信頼性は近年着実に向上して
きたが、半導体の集積度の大幅な向上、配線の微細化等
のこともあυ、未だ十分とは言い難い状況にある。また
可とう性付与剤の添加によって、その染みだしによる金
型汚れ、成形体外観不良、捺印性不良等の成形性不良も
発生している。

（発明が解決しようとする課題〕 本発明者らは、かかる諌題會改嵜するため鋭意努力し次
結果、特に硬化促進剤が耐湿信頼性に著しく影響を与え
るζと、またさらに特定の可とう性付与剤を併用すると
一層耐湿信頼性が向上し、成形性も良好なことを観察し
、本発明を完成した。

すなわち本発明は電子部品、特に半導体、民、Ｌ８１等
を樹脂封止した場合に、良好な成形性を保ちつつ従来十
分とは百えなかつ友耐湿信頼性を犬幅に向上させるもの
である。

（課題を解決するための手段ノ 本発明は、特に硬化促進剤として６−ジブチルアミノー
１．８−ジアザビシクロ（５．４．０ノウンデセンー７
及びまたはその誘導体を用い、更に好まし＜ｆ′ｉ．％
定の可とぅ性付与剤ｔ−ｍ加することによシ、電子部品
等金封止した際に耐湿信頼性を大幅に向上させ、かつ成
形性も艮好な牛導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供す
るものである。

すなわち本発明は ｛１｝囚　多官能エポキシ樹脂 （Ｂ）フェノール型硬化剤 （Ｃ）　　硬化促進剤として下記に示す６−ジブチルア
ミノ−１．８−ジ７デビシクロ（５．４．０）ウンデセ
ン−７及びその７エノールノボラック塩、有機酸塩、テ
トラフェニルボロン酸塩から選はれた少なくとも１種 の６成分を主成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成
物及び前記樹脂組成物と可とう性付与剤とを主成分とし
て配合した半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。

次に本発明を詳細に説明する。

本発明に用いられる囚多官能エポキシ樹脂は、１分子中
に２侭以上のエポキシ基會有するものであればいずれも
用いることができる。例えばビスフェノールＡｆｉエポ
キシ樹脂、各徨フェノール類から合成されるノボラツク
型エポキシ樹脂、ナフタレン−１，６−ジグリシジルエ
ーテル、４．４一ビス（２．３−エポキシグロボキシ）
　−　３．３，５，５−テトラメチルビフェニル、グリ
シジルエステル型エポキシ棚脂、グリシジルアミン凰エ
ポキシ樹脂、鎖状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ
樹脂、複素環麗エポキシ樹脂、３官能エポキシ樹脂、４
官能エポキシ樹脂あるいはこれらに塩素、臭素などのハ
ロｌ’　７ｆ導入したエポキシ樹脂などが挙げられ、こ
れらのうち一橿、もしくは二鴇以上の物が用いられる。

これらのうちクレ・戸一ルノボラツク型、フエノールノ
ボラック型エポキシ樹脂、及び４．４−ビス（２，６−
エポキシプロボキシノ−３．３．５．５−テトラメテル
ビフエニルが好ましい。

これらのエポキシ樹脂中のイオン性不純物及び分解して
イオンになシ易い成分は少ないほど好ましく、具体的に
は遊離のナトリウムイオン、塩素イオンがそれぞれ５　
１）Ｉ）ｍ以下及び可水分解性ハロｒンはｓ　ｏ　ｏ　
ｐｐｍ以下が好ましい。エポキシ当量は１６０から２５
０１特に１６０から２１０が好ましい。そして樹脂一軟
化点は、５０〜１）０°Ｃのものが用いられる。

本発明に用いられる（Ｂｌフェノール型硬化剤としては
、１分子中に少なくとも２個以上の水酸基を有するもの
が用いられる。例えばフェノール、レデルシノール、ク
レゾール、キシレノール、プロビルフェノール、アミル
フェノール、プチルフェノール、オクテルフェノール、
フエニルフェノール、アリルフェノール、ビスフェノー
ルＡなトカ単独で、またはそれらを併用して合成される
ノボラック樹脂、ポリイソプロペニルフェノール、ポリ
ビニルフェノール類、及びこれらにノ・ロデン基を導入
したフェノール型硬化剤などが挙げられ、これらのうち
１８ｉもしくは２種以上のものが用いられる。これらの
うち未縮合のフェノール性化合物が１重量チ以下、好ま
しくは０．５Ｎ謳チ以下のノボラツク樹脂が好適である
。そして軟化点は、５０〜１）０°Ｃのものが用いられ
る。

硬化剤の配合量は、硬化剤のフェノール性水酸基とエポ
キシ樹脂のエポキシ基の比が０．５〜１．５の範囲、特
に好ましくは０．７〜１．２の範囲にあるのがよい。上
記範囲以外では耐湿信頼性を低下させるので好ましくな
い。

次に本発明に用いられる硬化促進剤は、下記に示す６−
ジブテルアミノー１，８−ジアザビシクロ（５．４．０
）ウンデセン−７及びそのフェノールノボラツク塩、有
機酸塩、テトラフェニルボロン酸塩から選ばれた少なく
とも１種である必袈がある。

塩の形成に用いるフェノールノボラツクとしては、本発
明で用いるフェノール型硬化剤でよい。又有機酸として
は、０４〜０１８程度の脂肪族、芳香族有機酸が挙げら
れ、具体的にはブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘ
プタン酸、オクタン酸、２ーエチルヘキブン酸、ノナン
酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、テトラデカ
ン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン
酸、安息香酸、フタル酸、トリメリット酸、トリメリッ
ト酸無水物、トリメリット酸、トリメリット酸無水物、
サリテル酸等が挙げられる。テトラフェニルボロン酸は
酸としては不安定なため、そのアルカリ金属塩と、化合
物Ａの塩酸塩とを水中で反応させ、生成し九テトラフェ
ニルボロン酸塩を濾過し、よく水洗、乾燥して得ること
ができる。

これらの添加童は、エポキシ樹脂及び硬化剤の総量を１
００重量部としたとき、０．１重量部から１０重量部が
好ましく、特に好ましくは０．３重量部から５重量部で
ある。

次に本発明に用いられる可とう性付与剤としては次のよ
うな物が挙けられる。シリコーンイム、ポリサルファイ
ドゴム、ブタジエン変性ゴム、水素添加したステレンー
プタジエンブロックコポリマー　水素添加したスチレン
ーインブレンブロックのコボリマー　水素添加したアク
リロニトリループタジエンコボリマー、それらにカルボ
キシル基、トリアルコキシリル基などのエポキシ樹脂ま
たはフェノール硬化剤と反応し得る官能基を持つもの、
熱可塑性エラストマーなどのイム状物質、シリコーンオ
イルなどのオイル状物質、各種熱可塑性樹脂、シリコー
ン樹脂粉末などの樹脂状物質、あるいはエポキシ樹脂、
フェノール樹脂の一部または全部をアミンシリコーン、
エポキシシリコーン、アルコキシシリコーンなどで変性
したもの等が例示される。

これらの中で特に好ましいものとして（ａ）水素添加し
たスチレンーブタジェンブロックコポリマー水素添加し
たステレンーインブレンブロックコポリマー　水素添加
したアクリロニトｌ）ループタジエンコボリマー　それ
らにカルボキシル基、トリアルコキシシリル基などのエ
ポキシ樹脂またはフェノール型硬化剤と反応し得る官能
基金持つもの、（ｂｌアミンシリコーンとエポキシシリ
コーンのように相互に反応し得る官能基金持つ２株以上
の反応性シリコーンを、予めエポキシ樹脂またはフェノ
ール型硬化剤で変性したもの、またはシリコーン樹脂粉
末が挙げられる。上記（ａ）およびまたは（ｂ）を用い
た場合、耐湿信頼性が良いのみならず、染みだし等の無
い成形件の艮好なものとすることができる。又耐熱性の
良好な可とう性付与剤なため、成形体を高直に長時間放
置しても、安定した性能全保持することができる。

上記司とう性付与剤の添加量は、組成物全体の０．１　
〜１０憲：ｌｉＦ％、好ましくは０．３　〜５重ｔＳで
ある。０．１）倉チ未満では耐湿信頼性の効果がなく、
１０！ｉ％より多いと流動性の低下、ピンホ−ルの多発
などの成形性不良を生ずるためである。

次に本発明の半導体制止用エポキシ樹脂組成物には、熱
伝導率全向上させる、もしくは熱膨張率を低下させる等
のために無機質充填剤を配合するのが好ましい。本発明
に用いられる無機質充填剤としては、結晶シリカ、溶融
シリカ、タルク、アルミナ、硫酸カルシウム、炭酸カル
シウム、炭酸ハリウム、窒化珪素などの粉末あるいはガ
ラス、窒化珪素、炭化珪素繊維やウイスカ一などが挙げ
られ、これらの１種”ｆ＆は２穐以上が用いられる。

これらのうちではシリカ、特に溶融シリカが高純度及び
低い熱膨張率を有することから好ましい。

形状とじては通常の破砕品以外に球状のものも好適に用
いられる。

充填剤の配合量は、組成物全体に対して６８重量チ以上
、好ましくは７０！ｆ％以上であり、成形性等を損なわ
ない限り多いほう−が好ましい。特に球状フイラー全充
填剤の全ｔまたは一部に用いｆｃ場合、８０重量チ以上
配合することもできる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物にμ必要に応
じ、カルナバワックス、モンクンフックス、高級脂肪酸
及びそのカルシウム塩、弗素化合物、固形′１たはオイ
ル状シリコーンなどの離型剤、ハロｒン化エポキシ樹脂
や酸化アンテモン等の難燃化剤、カーボンブラックなど
の着色剤などを適宜さ加配合することができる。

この組成物に付いては耐熱性を向上させるため、マレイ
ミド他のイミド化合物などを配合することも好ましい。

本発明の組成物は、上記諸材料をブレンダーまたけミキ
サーで混合後、加熱ロールまたは二−ダ一などで溶融混
練し之後、冷却粉砕して製造することができる。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例及び比較例リ 冥施例１〜８及び比較例１〜６以下の部はすべて重倉部
を示す。

エポキシ当ｔ２口口のクレゾールノボラツク型エポキシ
樹脂８５部、エポキシ当ｆｉ２７０の臭素矛 化フエ／−ルノボラック型エポキシ樹脂１８部、フェノ
ールノボラツク樹脂（硬化剤）４５部、溶融シリカ粉（
平均粒径１５μｍ）５口口部、ヘキストワックス６部、
カーボンブラック１．５部、三酸化アンテモン１０部、
γ−グリシドオキシグロピルトｌ）メトキシシラン６部
の配合は一定とし、表１に示す硬化促進剤、可とう性付
与剤を計一゛し、ミキサーで混合、更に加熱ロールで混
練し、そして冷却粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。

これらの組成物は、耐湿信頼性を見るため、対向するア
ルミニウム配線を有する評価用シリコン素子全１６ビン
ＤＩＰに各組成物でトランスファー成形した。アフター
キュアーのうち２６０°Ｃの半田浴に１０秒間浸漬し、
そして加速して耐湿信頼性を見るため成形体は、１２５
°Ｇの飽和加圧水蒸気下におくプレツシャークツカーテ
スト（以後ＰＣＴという〕及ひこれに２０Ｖのバイアス
をかけるバイアスプレッシャークツカーテスト（以後Ｐ
ＣＴという一にかけた。素子は各々のテストに２０個ず
つ用いて、アルミニウム配線の腐食によるオープン不良
と成る素子の数の経時変化ｔ調べた。

結果は表２に示す。

以 下 ／ー 白 （発明の効果〕 上記実施例から明らかなように、本発明の半導体封止用
エポキシ樹脂組成物に、ＰＣＴＸＢＰＣＴが大幅に良好
であυ、電子部品、特に半導体、工Ｃ，ＬＳＩ等に好適
となる特徴がある。

特許出願人　電気化学工業株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）多官能エポキシ樹脂 （Ｂ）フェノール型硬化剤 （Ｃ）硬化促進剤として下記に示す６−ジブチルアミノ
   −１、８−ジアザビシクロ（５、４、０）ウンデセン−
   ７及びそのフェノールノボラック塩、有機酸塩、テトラ
   フェニルボロン酸塩から選ばれた少なくとも１種 ▲数式、化学式、表等があります▼ の３成分を主成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成
   物。
2. （２）請求項（１）と可とう性付与剤とを含有させてな
   る請求項（１）記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物
   。
3. （３）可とう性付与剤が水素添加スチレン系ブロックコ
   ポリマー又は水素添加アクリロニトリル−ブタジエンコ
   ポリマーである請求項（２）記載の半導体封止用エポキ
   シ樹脂組成物。
4. （４）可とう性付与剤がシリコーン樹脂粉末である請求
   項（２）記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。