JPH0232116A - 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、耐半田ストレス性に優れた半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物に関するものである。

〔従来の技術］ （ｎとｍは０以上の整数、ｎ＋ｍ＝１〜１０であり、式
中のＲｌＲｔＲｉはそれぞれ同−又は異なり、Ｈ，アル
キル基、及びＣＩ　、Ｂ　ｒ等のハロゲンの中から選ば
れ、少なくとも１種以上の官能基をあられす）を総エポ
キシ樹脂量に対して５０〜１００ｍｆ！に％含むエポキ
シ樹脂 （Ｂ）フェノール樹脂硬化剤 密度を９させる方向で進んできた。そのためにメモリー
の集積度の向上や、実装方法のスルーホール実装゛から
表面実装への移行が進んでいる。従ってパッケージは従
来のＤＩｔ−タイプから表面実装用として小型薄型のフ
ラットパッケージ、ｓｏｐ。

ＳＯＪ％ＰＬＣＣに変わってきており、応力によるパフ
ケージクランクの発生、これらのタラックによる耐湿性
の低下等の問題がある。

特に表面実装工程でのリードの半田付は時にバフケージ
は象、激な温度変化を受け、このためにパッケージにク
ランクが生じる間脛が大きくクローズアップされている
。

これらの問題を解決するために半田付は時の熱衝撃を緩
和する目的で、熱可塑性オリゴマーの添加（特開昭６２
−１１５８４９号公報）や各種シリコーン化合物の添加
（特開昭６２−１１５８５０号公報、６２−１１６６５
４号公報、６２−１２８１６２号公報）、更にはシリコ
ーン変性（特開昭６２−１３６８６０号公報）などの手
法で対処しているがいずれも半田付は時にパッケージに
クランクが生じてしまい信鯨性の優れた半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物を得るまでには至らなかった。

一方、耐半田ストレス性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組
成物を得る為に樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の使
用（特開昭６１−１６８６２０号公報）等が検討されて
きたが、多官能エポキシ樹脂の使用では架橋密度が上が
り耐熱性が向上するが、特に２００℃〜３００℃のよう
な高温にさらされた場合においては耐半田ストレス性が
不充分であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はこのような問題に対して、エポキシ樹脂として
式！で示される多官能エポキシ樹脂を、充填材として２
次凝集シリカ粉末を用いることにより耐半田ストレス性
が著しく優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供
するところにある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明のエポキシ樹脂組成物は従来の封止用樹脂組成物
に比べて非常に優れた耐半田ストレス性を有したもので
ある。

（ｎとｍは０以上の整数、ｎ＋ｍ＝１〜１０であり、式
中のＲ＋Ｒ１Ｒ５はそれぞれ同−又は異なり、Ｈ１アル
キル基、及びＣ１％Ｂｒ等のハロゲンの中から選ばれ、
少なくとも１種以上の官能基をあられす） 上記式！で表わされるエポキシ樹脂は１分子中に３個以
上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂であり、こ
の多官能エポキシ樹脂と平均粒径が２０〜６０ｔｔｍｓ
見掛は密度が０．１〜０．６ｇ／ＣＣであり、かつ比表
面積が５ｍ２／ｇ以下である２次凝集シリカ粉末を、併
用することにより多官能エポキシ樹脂の使用だけでは得
られなかった耐半田ストレス性に非常に優れたエポキシ
樹脂組成物を得ることができる。

このようなエポキシ樹脂の使用量は、これを調節するこ
とにより耐半田ストレス性を最大限に引き出すことがで
きる。１半［［１ストレス性の効果を出す為には好まし
くは、式（１）で示される多官能エポキシ樹脂をエポキ
シ樹脂の５０重量％以上、更に好ましくは７０重量％以
上の使用が望ましい。

５０重量％以下だと架橋密度が、上がらず耐半田ストレ
ス性が不充分である。更に式中のＲ１はメチル基、Ｒ１
はＬ−ブチル基、またＲ１はメチル基及び水素原子が好
ましい０式中のｎとｍの比率はｎが１に対してｍが０．
１〜０．６となる範囲が好ましく、更に好ましくは０．
２〜０．４の範囲が良い。

この場合ｎが１としたときｍの比率が０．１より小さい
と成形時の硬化性が上がらず、成形性が悪くなる（１１
向があり、またｍの比率が０．６より大きいと吸水性が
上がり、半田浸漬時の熱衝撃が太き（、耐半田ストレス
性が悪くなる傾向がある。

又２官能以下のエポキシ樹脂では、架橋密度が上がらず
耐熱性が劣り耐半田ストレス性の効果が得られない。

ここでいうエポキシ樹脂とは、エポキシ基を有するもの
全般をいう、たとえばビスフェノール型エポキシ＃Ｍ脂
、ノボラック型エポキシＷＪＩｌ！？・トリアジン核含
有エポキシ樹脂等のことをいう。

充填材としては平均粒径が２０〜６０μｍであり、見掛
は密度が０．１〜０．６　ｇ”／　ｃｃで、かつ比表面
積が５％／ｇである２次凝集シリカ粉末を、使用する充
填材量の５〜１００重景％の重量で使用する。

２次凝集シリカ粉末は、その平均粒径が２０μｍ未満で
あると半田熱ストレスによるクランクが発生しやすくな
り、６０μｍを越えると成形性が低下しいずれの場合も
、好ましくない、又好ましくは、平均粒径が２０〜４０
μｍの範囲であれば良い、見掛は密度が０．６　ｇ　／
ｃｃを越えると半田熱ストレスによるクラックが発生し
易くなり、耐湿性が低下してしまい好ましくない。

さらに比表面積が５ｍ２／ｇを越えると半田づけ工程で
クラックが発生し易く、耐湿性が低下してしまうととも
に流動性の向上がいちぢるしく低下してしまい好ましく
ない。

さらに２次凝集シリカ粉末が、使用充填材の量の５重量
％未満であれば半田づけ工程でクラックが発生しやすく
なり、耐湿性が低下し、その目的とする特性が得られな
い。

また２次凝集シリカ粉末が、使用充填材の量の８０％を
越えれば流動性が低下し成形性が悪（なり実用には適さ
ない。

又、２次凝集シリカ粉末以外の充填材としては通常のシ
リカ粉末やアルミナ等があげられ、と（に熔融シリカ粉
末が好ましい。

本発明で用いる硬化剤としてはエポキシ樹脂と硬化反応
するポリマー全般のことを言い、例えばフェノールノボ
ラック樹脂、タレゾールノボラック樹脂、ジシクロペン
タジェン変性フェノール樹脂、酸無水物といった一般名
を挙げることが出来る。

本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ基とフェノー
ル性水酸基との反応を促進するものであればよく、一般
に封止用材料に使用されているものを広く使用すること
ができ、例えばジアザビ゛シクロウンデセン（ＤＢＵ）
、トリフェニルホスフィン（ＴＰＰ）、ジメチルベンジ
ルアミン（ＢＤＭＡ）や２メチルイミダゾール（２ＭＺ
）等が単独もしくは２種類以上混合して用いられる。

本発明の封止用エポキシ樹Ｎ組成物はエポキシ樹脂、硬
化剤、無機充填剤及び硬化促進剤を必須成分とするが、
これ以外に必要に応じてシランカップリング剤、ブロム
化エポキシ樹脂、二酸化アンチモン、ヘキサブロムベン
ゼン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色
剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤及びシリコ
ーンオイル、ゴム等の低応力添加剤等の種々の添加剤を
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、硬化剤硬化促進剤、充
填剤、その他の添加剤をミキサー等によって十分に均一
に混合した後、さら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。

これらの成形材料は電子部品あるいは電気部品の封止、
被覆、絶縁等に適用することができる。

〔実ａ例〕

実施例１ 下記組成物 式（ＩＩ）で示されるトリス（ヒドロキシアルキルフェ
ニル）メタントリグリシジルエーテル１５重量部 （ｎ　：　ｍ−３：Ｌ　　ｎ＋ｍ−１〜１０）オルトク
レゾールノボラック エポキシ樹脂　　５重量部 フェールノボラ７り樹脂　　　　　　１０重量部２次凝
集シリカ粉末（平均粒径３５ μｍ、見掛は密度０．３　ｇ　／　ｃｃ、比表面積３ｒ
ｒｆ／ｇ）　　　　　　　　　　　　３５ｍＷ部溶融シ
リカ粉末　　　　　　　　　３３．８重量部トリフェニ
ルホスフィン　　　　　　０．２重ｌｉｔ部カーボンブ
ラック　　　　　　　　　０．５重量部カルナバワック
ス　　　　　　　　　ｏ、ｓｍｉ部を、ミキサーで常温
で混合し、７０〜１００°Ｃで２軸ロールにより混練し
、冷却後粉砕し成形材料とした。

得られた成形材料をタブレット化し、低圧トランスファ
ー成形機にて１７５℃、７０ｋｇ／ｄ、１２０秒の条件
で半田クランク試験用として６×６−のチップを５２ｐ
パツケージに封止し、又半田耐湿性試験用として３×６
−のチップをｔ６ｐｓＯＰパンケージに封止した。

封止したテスト用素子について下記の半田クラック試験
及び半田耐湿性試験をおこなった。

半田クランク試験：封止したテスト用素子を８５°Ｃ１
８５％ＲＨの環環境下で４８Ｈｒおよび７２！Ｉ「処理
し、その後２５０　’Ｃの半田槽に１０秒間浸漬後、顕
微鏡で外部クランクを観察した。

半田耐湿性試験：封止したテスト用素子を８５で、８５
％ＲＨの環境下で７２Ｈ「処理し、その後２５０℃の半
田槽に１０秒間浸漬後、プレッシャークンカー試験（１
２５℃、１００％ＲＨ）を行い回路のオーブン不良を測
定した。

試験結果を第１表に示す。

実施例２〜７ 第１表の処方に従、て配合し、実施例１と同様にして成
形材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形品
を得、この成形品を用いて実施例１と同様に半田クラン
ク試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を第１
表に示す。

比較例１〜６ 第１表の処方に従って配合し、実施例１と同様にして成
形材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形品
を得、この成形品を用いて実施例１と同様に半田クラッ
ク試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を第１
表に示す。

〔発明の効果〕

本発明に従うと従来技術では得ることのできなかった耐
熱性及び、可撓性を有するエポキシ樹脂組成物を得るこ
とができるので、半田付は工程による急激な温度変化に
よる熱ストレスを受けたときの耐クラツク性に非常に優
れ、更に耐湿性が良好なことから電子、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において信顧
性が非常に必要とする製品について好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、（Ａ）式（ I ）で示される多官能エポキシ樹
   脂▲数式、化学式、表等があります▼ （ｎとｍは０以上の整数、ｎ＋ｍ＝１〜１０であり、式
   中のＲ＿１Ｒ＿２Ｒ＿３はそれぞれ同一又は異なり、Ｈ
   、アルキル基、及びＣｌ、Ｂｒ等のハロゲンの中から選
   ばれ、少なくとも１種以上の官能基をあられす）を総エ
   ポキシ樹脂量に対して５０〜１００重量％含むエポキシ
   樹脂 （Ｂ）フェノール樹脂硬化剤 （Ｃ）平均粒径が２０〜６０μｍ、見掛け密度が０．１
   〜０．６ｇ／ｃｃであり、かつ比表面積が５ｍ＾２／ｇ
   以下である２次疑集シリカ粉末を総充填材量に対して５
   〜１００重量％含む充填材 （Ｄ）硬化促進剤を必須成分とすることを特徴とする半
   導体封止用エポキシ樹脂組成物。