JPH02265916A - 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、半導体対土用エポ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、従来のエポ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、
多ビ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ヨツク
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。

ｊ２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点が大きく低下し、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、透湿性が太きくなるため、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存するポリブタジェンまた
は両端末にカルボキシル基を有するポリブタジェンとア
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ばあい、えられる
硬化物を高温で保持すると、ポリブタジェン構造中の不
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、耐ヒートシヨツク性を改良する方法として、特開
昭６１．−１．６８６２０号公報および特開昭力が小さ
く、耐ヒー（・ショック性に優れ、さらに高温保存安定
性に優れた硬化物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、式（Ｉ）： で表わされるエポ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ばあい、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ク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
、高温強度が高く、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で表わされる１、８−ジヒド
ロキシナフタレンのグリシジルエーテルおよび（または
）式（■）：で表わされる２、７−ジヒドロキシナフタ
レンのグリシジルエーテルを含有するエポキシ樹脂と、
硬化剤である式： で表わされる重合単位からなるバラヒドロキシスチレン
樹脂とを含有する半導体封止用エポ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（１）： で表わされる１、６−ジヒドロキシナフタレンのグリシ
ジルエーテルおよび（または）式（Ｗ）：で表わされる
２、７−ジヒドロキシナフタレンのグリシジルエーテル
が用いられる。

前記ｌ、６−シヒドロキシナフタレンのグリシジルエー
テルとしては、たとえば大日本インキ化学工業■製（７
）ＥＰＩＣＬＯＮ　ＥＸＡ−４０３２（商品名）ナトカ
用イられる。

本発明の組成物に含まれるエポキシ樹脂中にしめる１、
８−ジヒドロキシナフタレンのグリシジルエーテルや２
．７−ジヒドロキシナフタレンのグリシジルエーテルの
割合は、５０％（重量％、以下同様）以上であるのが耐
熱性、耐湿性および耐ヒートシヨツク性の点から好まし
い。

前記ｌ、Ｂ−ジヒドロキシナフタレンのグリシジルエー
テルや２．ツージヒドロキシナフタレンのグリシジルエ
ーテルとともに、必要に応じて使用されるエポキシ樹脂
としては、たとえば難燃性エポキシ樹脂、トリフェニル
グリシジルエーテルメタン型エポキシ樹脂、クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂などがあげられる。該難燃性
エポキシ樹脂の具体例としては、たとえば臭素化フェノ
ールノボラック樹脂（日本化薬■製のＢＲＥＮ−８など
）、臭素化ビスフェノール樹脂（住人化学工業■製のＥ
Ｓ８４０００など）などがあげられる。難燃性エポキシ
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。

トリフェニルグリシジルエーテルメタン型エポキシ樹脂
としては、たとえばＥＰＰＮ５０１（日本化薬■製）、
タレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、たとえ
ばＥＯＣＮ１０２０　（日本化薬■製）が用いられる。

これらのエポキシ樹脂の割合は耐湿性、耐ヒートシヨツ
ク性の点から全エポキシ樹脂中４０％以下であることが
好ましい。

本発明の組成物には、硬化剤として式：で表わされる重
合単位からなるバラヒドロキシスチレン樹脂が用いられ
る。このような硬化剤を用いることにより、耐熱性が向
上する。

該バラヒドロキシスチレン樹脂は、成形性、加工性およ
び耐熱性の点から分子量が１０００〜８０００、さらに
は１０００〜４０００のものが好ましい。

前記硬化剤としては、たとえば丸善石油化学■製のマル
カリンカーＭ（商品名）などが用いられる。

硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂のエポキシ基に対する
硬化剤中のフェノール性水酸基の当量比（エポキシ基／
フェノール性水酸基）が０．８〜１．２の範囲になるよ
うな量であるのが、耐熱性、耐湿性および耐ヒートシヨ
ツク性の点から好ましい。

本発明の組成物には、前記エポキシ樹脂および硬化剤の
他に、用途などに応じて硬化促進剤、充填剤、離型剤、
表面処理剤などが配合される。

前記硬化促進剤は通常の触媒である限りとくに限定され
ない。硬化促進剤の具体例としては、たとえばトリフェ
ニルホスフィン、亜リン酸）・リフェニルなどのリン化
合物；２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾ
ール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシル
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−（ジメチルアミノメチル）フェ
ノール、２，４．８−トリス（ジメチルアミノメチル）
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；ｌ、８−ジアザビ
シクロ（５，４，，０）ウンデセン−７，１，８−ジア
ザビシクロ（５゜４．０）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０．ｌＯ〜１
．０％であるのが成形性と耐熱性の点から好ましい。

前記充填剤としては、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８０〜８０％であ
るのが好ましい。充填剤の配合量が８０％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、８０％未満では組成物の線膨張が大きくなる傾向が
ある。

前記離型剤としては、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。

離型剤の配合量は、本発明の組成物中０．１〜０．３％
であるのが耐湿性の点から好ましい。

前記表面処理剤とは、充填剤の表面処理剤のことであり
、たとえば公知のシランカッ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０．３〜１％
であるのが耐湿性と耐熱性の点から好ましい。

さらに本発明の組成物には、さらに必要に応じて、カー
ボンなどの着色剤、三酸化アンチモン、五酸化アンチモ
ン、リン酸塩などの難燃剤などが含ａされていてもよい
。

本発明の樹脂組成物は、前記のごとき成分を用いて公知
の方法によって調製しうるが、前記エポキシ樹脂と硬化
剤とは、エポキシ樹脂をあらかじめ加熱溶融し、その中
に硬化剤を添加、溶解してエポキシ樹脂と一様化させて
から用いるのが加工性の点から好ましい。

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℃、圧力８０ｋ
ｇ／ｃｄ、時間３分、後硬化１８０℃、５〜ｌＯ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 第１表に示す量の１．８−ジヒドロキシナフタレンのグ
リシジルエーテル（大日本インキ化学工業■製のＥＰＩ
ＣＬＯＮ　ＥＸ＾−４０３２）　、臭素化フェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂（日本化薬味製のＢＲＥＮ−８
）および硬化剤であるバラヒドロキシスチレン樹脂（丸
善石油化学■製のマルカリンカーＭ）を、１３０℃に加
熱した混練ロールを用いて混練することにより、パラヒ
ドロキシスチレン樹脂をエポキシ樹脂中に溶解・−様化
させた。ついで硬化剤を溶解したエポキシ樹脂を冷却し
、粉砕した。ついでこの粉枠物と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ＢＰ−１００）　、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（ＫＢＭ４０３　（信越化学工業沖製））７
部、フックス（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℃で混練したのち冷却し、
粉砕して成形用エポキシ樹脂組成物を調製した。

えられた組成物を１７５℃、８０ｋｇ／ｃｊ、３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、耐ヒートシヨツク性をつぎに示すようにして調べた
。

（重量減少率） 試験片を２００℃で１０００時間放置したときの重量減
少率を測定する。

（耐ヒートシヨツク性） 模擬素子をｌＢＢ２ＯＩＣフレームに取付けて小型ＩＣ
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■秒間づつ浸漬する操作を３０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
面にクラックの発生が認められないものを０１発生が認
められたものを×とする。

実施例２ 第１表に示すように、１．８−ジヒドロキシナフタレン
のグリシジルエーテルのかわりに２，７−ジヒドロキシ
ナフタレンのグリシジルエーテルを用い、硬化剤および
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３〜８ 第１表に示すように、■、６−シヒドロキシナフタレン
のグリシジルエーテルを用い、エポキシ樹脂、硬化剤ま
たは充填剤の配合組成をかえたほかは、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９〜１０ 第１表に示すように、２．７−ジヒドロキシナフタレン
のグリシジルエーテルを用い、エポキシ樹脂、硬化剤お
よび充填剤の配合組成をかえたほかは、実施例２と同様
にして成形試験片と小型１ｃ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１１ 第１表に示すように、硬化促進剤の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 １．８−ジヒドロキシナフタレンのグリシジルエーテル
のかわりにクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本
化薬味製のＥＯＣＮ　１０２０（商品名））を用い、硬
化剤としてフェノールノボラック樹脂（群栄化学■製の
ＰＳＦ　４２８１　（商品名））を用い、充填剤の使用
量を７６７部にかえた他は、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。

〔発明の効果〕

本発明の樹脂組成物は、ｌ、６−シヒドロキシナフタレ
ンのグリシジルエーテルおよび（または）２．７−シヒ
ドロキシナフタレンのグリシジルエーテルを含をするエ
ポキシ樹脂と、硬化剤としてバラヒドロキシスチレン樹
脂とを自存したものであるので、ガラス転移温度および
高温強度が高く、耐ヒートシヨツク性および高温保存安
定性に優れている。

代 理 人 大 岩 Ｉｔｈ 雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）式（ I ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） で表わされる１、６−ジヒドロキシナフタレンのグリシ
   ジルエーテルおよび（または）式（II）：▲数式、化学
   式、表等があります▼（II） で表わされる２、７−ジヒドロキシナフタレンのグリシ
   ジルエーテルを含有するエポキシ樹脂と、硬化剤である
   式： ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされる重合単位からなるパラヒドロキシスチレン
   樹脂とを含有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物。