JPH02258831A - 封止用樹脂組成物及びその製造方法 - 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］ この発明は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する
。

［従来の技術］ 半導体素子の封止には、エポキシ樹脂組成物によるトラ
ンスファー成形が一般的に行われている。

しかしながら、エポキシ樹脂組成物で半導体素子の封止
をした場合、ヒートサイクルテストにより封止樹脂にク
ラックが発生する場合があり、近年における半導体素子
の大型化や薄型化に伴ってますますこの問題点がクロー
ズアップされてきた。

そこで、このような問題点を解決する手段として、例え
ば、以下に示す一般式（５）で表されるビフェノール型
エポキシ樹脂を用いる方法が提案されている（特開昭６
１−９８．７２６号）。

−数式（５） （但し、式中Ｒは水素原子又はメチル基を示し、ｎは０
〜６の整数を示す） そして、このようなビフェノール型エポキシ樹脂として
は、そのガラス転移点の低下を防ぐために上記−数式（
５）中のｎが０又はＩであるのものが実用的であるが、
このようなビフェノール型エポキシ樹脂はその粘度が低
く、成形の際にリードフレームと金型との間に樹脂が流
入していわゆるリードバリが発生し、このリードバリを
取除くための操作と時間を必要とし、成形の高サイクル
化の上で問題になっていた。

［発明が解決しようとする課題〕 そこで、本発明者らは、かかる問題点を解決すべく鋭意
研究を重ねた結果、ビスフェノール型エポキシ樹脂を特
定の多価フェノール類と併用することにより、又は、併
用すると共にこれらを予備反応させておくことにより解
決し得ることを見い出し、本発明に到達したものである
。

従って、本発明の目的は、耐クラツク性に優れ、かつ、
リードバリの発生が少なくて成形作業性に優れた半導体
封止用エポキシ樹脂組成物及びその製造方法を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、（ａ）下記−数式（１）なる基を
示し、式中Ｒ１は水素原子又はメチル基を示し、ｎは０
〜５の整数を示す）で表わされるエポキシ樹脂と、 （ｂ）　　下記−数式（２） （但し、式中Ｒ２は同一であっても異な４てもよい炭素
数６以下の炭化水素基又はハロゲン原子を示し、ｍは０
〜４の整数を示す）で表される化合物、下記−数式（３
） （但し、式中Ｒ１及びｍは前記と同じものを示す）で表
される化合物及び 下記−数式（４） （但し、Ｒは水素原子、炭素数６以下の炭化水素基又は
ハロゲン原子より選ばれた同−若しくは異（但し、式中
Ｒ２及びｍは前記と同じものを示しＲｓは水素原子又は
メチル基を示す）で表される化合物からなる群から選ば
れた１種又は２種以上の多価フェノール類 （Ｃ）　　硬化促進剤、及び、 （ｄ）　　無機質充填材 を混合してなる封止用樹脂組成物である。

また、他の発明は、上記一般式（１）で表わされるエポ
キシ樹脂と一般式〔２〕、一般式（３）及び一般式（４
）からなる群から選ばれた１種又は２種以上の多価フェ
ノール類とを予備反応させた後、残余の成分と混練する
封止用樹脂組成物の製造方法である。

本発明で使用する一般式（１）で表されるエポキシ樹脂
において、置換基Ｒ１は水素原子又はメチル基であり、
また、置換基Ｒは水素原子、炭素数６以下の炭化水素基
又はハロゲン原子であって、好ましくは水素原子、メチ
ル基、エチル基イソプロピル基、フェニル基、クロル原
子又はブロム原子であり、また、これらは同一であって
も異なっていてもよい。さらに、ｎの値については、そ
れが大きくなるに従って樹脂硬化物のガラス転移点が低
下するので、ｎの値としては０又は１のものが好ましく
、例えば、油化シェルエポキシ■製商品名：　ＹＸ−４
０００Ｈ等が挙げられる。なお、本発明の樹脂組成物中
には、エポキシ樹脂として他の樹脂、例えばハロゲン化
エポキシ樹脂を配合することができる。

一般式〔２〕、一般式（３）又は一般式（４）で示され
る多価フェノール類において、置換基Ｒ２は同一であっ
ても異なってもよい炭素数６以下の炭化水素基又はハロ
ゲン原子であり、好ましくはメチル基、エチル基、イソ
プロピル基、フェニル基、クロル原子又はブロム原子で
あり、ｍはＯ〜４の整数である。また、Ｒ８は水素原子
又はメチル基である。一般式（２）で示される多価フェ
ノール類は例えば、フェノールと４−ヒドロキシベンズ
アルデヒドを反応させることにより得られ、−般式（３
）で示される多価フェノール類は例えば、フェノールと
グリオキザールを反応させることにより得られ、そして
、一般式（４）で示される多価フェノール類は例えば、
フェノールとアクロレイン又は３−メチルアクロレイン
とを反応させることにより得られる。この反応において
、多量体が副生ずるが、これらも多価フェノール類とし
ての効果を奏するので、これらが混合した混合物を多価
フェノール類として使用しても差支えない。上記多価フ
ェノール類は、硬化剤として用いることができる。また
、硬化剤として前記多価フェノール類の他に、他の硬化
剤を用いてもよい。このために加えられる好ましい硬化
剤としては、フェノールノボラック型硬化剤である。フ
ェノールノボラック型硬化剤としては、１分子中にフェ
ノール性水酸基を２個以上有するものが用いられ、好ま
しくはフェノール、クレゾール等のフェノール類より合
成されるフェノールノボラック樹脂である。

そして、このようなフェノールノボラック樹脂は、フェ
ノール類とホルマリンとの反応により合成されるものが
好ましいが、フェノール類とグリオキザール、クロトン
アルデヒド、テレフタルアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベ
ンズアルデヒド等との反応により合成されるものでもよ
い。また、その軟化点としては６０〜１２０℃のものが
好ましい。

硬化促進剤としては、ベンジルジメチルアミンのような
三級アミン類、２−メチルイミダゾールのようなイミダ
ゾール類、トリフェニルホスフィンのような有機ホスフ
ィン類等を挙げることができる。この硬化促進剤の使用
量は、ビフェノール型エポキシ樹脂とフェノールノボラ
ック型硬化剤及び多価フェノール類の混合物１００重量
部に対して０．０５〜５重量部の範囲である。

無機質充填材としては、シリカ粉、アルミナ粉、タルク
、クレー、ガラス繊維等が挙げられるが、好ましくはシ
リカ粉である。この無機質充填材の配合量は、通常、繊
維物中に５０〜８５重量％である。

本発明の封止用樹脂組成物中には、その他必要に応じて
、天然あるいは合成ワックス類、高級脂肪酸及びそのカ
ルシウム塩等の離型剤、カーボンブラック等の着色剤、
シランカップリング剤等の表面処理剤、各種シリコンオ
イル、ポリブタジェン類等の低応力化剤、三酸化アンチ
モン等の難燃剤等を配合することができる。

本発明の封止用樹脂組成物は上記各成分を混合すること
により得られるが、その配合割合は、通常、一般式（１
）で表わされるエポキシ樹脂１００重量部当り、一般式
〔２〕、一般式（３）又は一般式（４）で表わされる多
価フェノール類１〜６０重量部、好ましくは３〜４０重
量部であり、フェノールノボラック型硬化剤０−１００
重量部、好ましくは０〜６０重量部である。そして、一
般式（１）で表されるエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂
に含まれるエポキシ基１モルに対し、全体のフェノール
性水酸基が０．７〜１．　３モルの範囲になるようにす
ることが好ましく、上記多価フェノール類とフェノール
ノボラック硬化剤の割合は、前者に対し後者を０〜２０
重量倍とすることが好ましい。

第３番目の発明においては、一般式（１）で表されるエ
ポキシ樹脂と、一般式〔２〕、一般式（３）及び一般式
（４）からなる群から選ばれた１種又は２種以上の多価
フェノール類とを予備反応させた後、残余の成分と混練
する。

この予備反応は、上記エポキシ樹脂と多価フェノール類
とを、又は、さらにこれらと硬化促進剤とを溶媒に溶解
させ、１００〜１５０℃で１−１０時間程度反応させる
ことが好ましいが、これらを混合したものをエポキシ樹
脂の軟化点付近の温度で５〜２０分間混練することによ
っても行なうことができる。

この予備反応を行う際の反応率については、これを高く
しすぎると、粘度が高くなりすぎ、成形時の流動性が低
下して好ましくないので、その予備反応の反応率として
は、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂中のエポキシ
基の反応率として２〜５０％の範囲が適当である。

次に、この予備反応によって得られた予備反応生成物と
硬化剤等の残余の成分とを混合し混練することにより、
本発明の樹脂組成物が得られる。

ただし、硬化剤として一般式〔２〕、一般式（３）及び
一般式（４）で表される多価フェノール類を用いる場合
は、エポキシ樹脂の予備反応に用いた多価フェノールと
異なるものを用いることが望ましい。必要によりこの組
成物は、ロールニダー等により混練され製造される。な
お、この混練は、必要により２段階以上に分けて行って
もよい。

［実施例］ 以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明の封止用樹
脂組成物について具体的に説明する。

なお、以下の実施例及び比較例で用いた原料は下記の通
りであり、また、配合割合における部は全て重量部であ
る。

［エポキシ樹脂−ｌコ （但し、式中ｎはＯ〜５の整数であるが、大部分が０，
１又は２である。） ［多価フェノール−ｌコ （ＨＯ■）、ＣＩ ［多価フェノール−２コ （）１０■）、ＣＨ−）ＩＣ（■ＯＨ）。

［多価フェノール−３］ 実施例１〜９ エポキシ樹脂−１と多価フェノール類−１１−２又は−
３を第１表に示す割合で配合し、これに硬化促進剤（ト
リフェニルホスフィン）０．１部を添加し、メチルイソ
ブチルケトンを溶媒として還流下で５時間反応させ、水
洗、溶媒除去、冷却粉砕して９種の予備反応生成物Ａ−
Ｉを調製した。

上記予備反応生成物Ａ−Ｉと硬化剤としてフェノールノ
ボラック型硬化剤（日本化薬■製商品名：　ＰＮ）とを
第２表に示す割合で使用し、これに、臭素化エポキシ樹
脂（日本化薬■製商品名：ＢＲＥＮ）２０重量部、三酸
化アンチモン１０重量部、硬化促進剤（トリフェニルホ
スフィン）１重量部、離型剤（カルナバワックス）２重
量部、顔料（電気化学■製商品名：デンカブラック）２
重量部及び充填材（シリカ粉末）４００重量部を配合し
、ヘンシェルミキサーで混合した後、１２０℃の加熱ロ
ールで３分混練し、９種の封止用樹脂組成物を調製した
。得られたこれらの封止用樹脂組成物について、その成
形性、ガラス転移点、耐クラツク性、耐湿性を評価した
。結果を第２表に示す。

なお、成形性、耐クラツク性及び耐湿性の評価は、以下
のようにして行った。

成形性：幅５卿、厚さ５１＃Ｒのスリットを有する金型
を使用し、トランスファー成型をした際に発生したパリ
の長さを測定し、Ａｇ０〜１Ｍ、Ｂ：１〜２ｍｍ、Ｃ：
２ｍｍ以上の３段階評価を行った。

耐クラツク性＝６×６の素子を封止した１００ｐｉｎの
フラットパッケージを８５℃、８５ＸＲＨの条件で７２
ｈｒ吸湿させた後、２６０℃で１回ハンダ浸漬した時の
外部クラック発生率で評価した。

耐湿性、：５Ｘ５ｍｍの大きさの標準素子を封止した１
６ｐｉｎ−Ｄ　Ｉ　Ｐを１３３℃、３気圧、１，０００
時間の条件でプレッシャークツカーにかけ、そのときの
故障率で評価した。

比較例１ フェノールノボラック型エポキシ樹脂（住友化学■製商
品名：　Ｂ５ＣＮ−１９５ＸＬ）を使用し、他の原料成
分については上記実施例と同様のものを使用して封止用
樹脂組成物を調製した。得られた封止用樹脂組成物につ
いて、実施例と同様にその成形性、ガラス転移点、耐ク
ラツク性、耐湿性を評価した。

結果を第２表に示す。

第２表の結果から明らかなように、各実施例の封止用樹
脂組成物は、比較例１のものに比べ、成形性、ガラス転
移温度、耐タラ・ツク性、信頼性に優れていることがわ
かった。

実施例１０〜１４ 多価フェノール−２、エポキシ樹脂−１、及び実施例１
〜９において得た予備反応物Ａ１フェノールノボラック
型硬化剤（軟化点１００℃）、溶融シリカ粉末、硬化促
進剤及びその他の添加剤を第３表に示す割合で混合した
後、ミキシングロールを用いて１００℃で４分間混練し
、冷却後粉砕して封止用樹脂組成物を調製した。

これらの封止用樹脂組成物について、曲げ強度、ガラス
転移温度、耐クラツク性を測定した。結果を第３表に示
す。

耐クラック性：６４ｐｉｎＩＣを成形し、ポストキュア
ー後、８５℃、８５％の恒温恒湿機中で吸湿を２４時間
、４８時間、７２時間及び９６時間行った後、２６０℃
のはんだ浴に１０秒間浸漬し、パッケージのクラックを
観察した。

比較例２ エポキシ樹脂−１とフェノールノボラック型硬化剤のみ
を用いて第３表に示す割合で混合し、実施例１０〜１４
と同様にして各特性を測定した。結果を第３表に示す。

比較例３ エポキシ樹脂として０−クレゾールノボラ・ツク型エポ
キシ樹脂（軟化点７０℃、エポキシ当量２００）、フェ
ノールノボラック型硬化剤を用いて実施例１Ｏ〜１４と
同様にして各特性を測定した。結果を第３表に示す。

［発明の効果］ 本発明の封止用樹脂組成物は、耐クラツク性、耐湿性に
優れていると共に、パリの発生が少な（成形作業性に優
れている。

特許出願人　　　新日鐵化学株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）下記一般式〔１〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、Ｒは水素原子、炭素数６以下の炭化水素基又は
   ハロゲン原子より選ばれた同一若しくは異なる基を示し
   、式中Ｒ＿１は水素原子又はメチル基を示し、ｎは０〜
   ５の整数を示す）で表わされるエポキシ樹脂と、 （ｂ）下記一般式〔２〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＿２は同一であっても異なってもよい炭
   素数６以下の炭化水素基又はハロゲン原子を示し、ｍは
   ０〜４の整数を示す）で表される化合物、下記一般式〔
   ３〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＿２及びｍは前記と同じものを示す）で
   表される化合物及び 下記一般式〔４〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＿２及びｍは前記と同じものを示しＲ＿
   ３は水素原子又はメチル基を示す）で表される化合物か
   らなる群から選ばれた１種又は２種以上の多価フェノー
   ル類 （ｃ）硬化促進剤、及び、 （ｄ）　無機質充填材 を混合してなる封止用樹脂組成物。
2. （２）（ａ）下記一般式〔１〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、Ｒは水素原子、炭素数６以下の炭化水素基又は
   ハロゲン原子より選ばれた同一若しくは異なる基を示し
   、式中Ｒ＿１は水素原子又はメチル基を示し、ｎは０〜
   ５の整数を示す）で表わされるエポキシ樹脂と、 （ｂ）下記一般式〔２〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＿２は同一であっても異なってもよい炭
   素数６以下の炭化水素基又はハロゲン原子を示し、ｍは
   ０〜４の整数を示す）で表される化合物、下記一般式〔
   ３〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＿２及びｍは前記と同じものを示す）で
   表される化合物及び 下記一般式〔４〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＿２及びｍは前記と同じものを示しＲ＿
   ３は水素原子又はメチル基を示す）で表される化合物か
   らなる群から選ばれた１種又は２種以上の多価フェノー
   ル類 （ｃ）硬化促進剤、 （ｄ）無機質充填材、及び、 （ｅ）フェノールノボラック型硬化剤 を混合してなる封止用樹脂組成物。
3. （３）一般式〔１〕で表わされるエポキシ樹脂と一般式
   〔２〕、一般式〔３〕及び一般式〔４〕からなる群から
   選ばれた１種又は２種以上の多価フェノール類とを予備
   反応させた後、残余の成分と混練することを特徴とする
   請求項１又は２記載の封止用樹脂組成物の製造方法。
4. （４）（ａ）下記一般式〔１〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、Ｒは水素原子、炭素数６以下の炭化水素基又は
   ハロゲン原子より選ばれた同一若しくは異なる基を示し
   、式中Ｒ＿１は水素原子又はメチル基を示し、ｎは０〜
   ５の整数を示す）で表わされるエポキシ樹脂と下記一般
   式〔２〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＿２は同一であっても異なってもよい炭
   素数６以下の炭化水素基又はハロゲン原子を示し、ｍは
   ０〜４の整数を示す）で表される化合物、下記一般式〔
   ３〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＿２及びｍは前記と同じものを示す）で
   表される化合物及び下記一般式〔４〕▲数式、化学式、
   表等があります▼ （但し、式中Ｒ＿２及びｍは前記と同じものを示しＲ＿
   ２は水素原子又はメチル基を示す）で表される化合物か
   らなる群から選ばれた１種又は２種以上の多価フェノー
   ル類とを予備反応させて得られる多官能エポキシ樹脂、 （ｂ）上記一般式〔２〕、〔３〕及び〔４〕で表される
   化合物からなる群から選ばれた１種又は２種以上であっ
   て、上記（ａ）で用いられた多価フェノール類と異なる
   多価フェノール類、 （ｃ）硬化促進剤、及び、 （ｄ）無機質充填材 を混合してなる封止用樹脂組成物。
5. （５）（ａ）一般式〔１〕で表されるエポキシ樹脂と、
   一般式〔２〕及び〔４〕で表される化合物からなる群か
   ら選ばれた１種又は２種以上の多価フェノール類とを予
   備反応させて得られる多官能エポキシ樹脂、 （ｂ）一般式〔３〕で表される多価フェノール類、 （ｃ）硬化促進剤、及び、 （ｄ）無機質充填材 を混合してなる請求項３記載の封止用樹脂組成物。