JPH023414A - 一液性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】 （ａ）発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は一液性工／：＃シ樹脂組成物、特に基板上に半
導体素子を直接に？ンディングし九チッグオンゴードや
ハイブリツトＩＣなどの半導体チップ等を保護するため
の封止材料に適する一液性工？キシ樹脂組成物に関する
。

（従来の技術） 従来、チップオンが一ドやハイプリッ）ＩＣなどの保護
用のニーキシ樹脂封止材料としては、（レット状エポキ
シ樹脂、酸無水物等の硬化剤を用いた二液性エポキシ樹
脂、及び−液性エポキシ樹脂が知られていた。

しかし一般に、ペレット状エポキシ樹脂は、ペレット成
形工程を必要とするためにコスト高になるのを免れない
し、半導体チップ上にイレットヲ正確に置く操作が封止
の自動化の妨げとなシ、封止作業性に劣る欠点があっ次
。

二液性エポキシ樹脂や一液性エポキシ樹脂のような液状
封止材料は、デイスペンサーを用いる定量吐出によって
必要ｉｔ−正確に計量できるので、封止の自動化上有利
である。しかし、一般にこの種の半導体封止用エポキシ
樹脂封止材料は、耐湿信頼性や低線膨張率を確保するた
めに多量の充填材の含有が必須であり、必然的に高粘度
のものとなる。そのために、二液性エポキシ樹脂の場合
には、使用前の混合工程での泡の除去が困雉な欠点があ
っ念。この欠点を改良するために少しでも粘度を下げる
と、封止材が硬化時の加熱の際に低粘度のものとなり、
形状保持性が悪くなったシ、充填材の沈降・分離を起し
て封止性能が低下する問題点があった。

以上のようなことからして、半導体素子の封止用エポキ
シ樹脂は、充填材を条横に含む一液性のものが最適であ
るが、ハイブリッドＩＣやチップオン？−ド用の場合に
は、半導体チップ等を基板上に直接に載置して封止全行
なうために、トランスファー封止法に較べて高い密着性
が要求される。

特に、半導体チップと封止材料との界面の密着性は、半
導体素子の耐湿信頼性を左右する重要な性能である。

また近年、高集積度ＩＣチップによる高密度実装が増加
し、用いられるＩＣチップが大型化している。そのため
に、樹脂封止したものの熱衝撃試験を行なうと、ワイヤ
切れや、チップ割れ等が発生するので、熱衝撃時の応力
を低下させることのできる液状封止材料が望まれている
。

一方、従来の一液性エポキシ樹脂組成には種々のものが
知られていたが、組成物の粘度が低く、可使用時間が長
く、硬化速度が速く、かつ半導体封止材料として必要な
耐熱性、強度、耐湿信頼性、低膨張性、耐衝撃性等を満
できる硬化物を与えるものは開発されていない。

たとえば、特開昭５９−４９２２４号公報、特開昭６０
−２０９２７号公報、特開昭６０−１７７０１８号公報
等には、硬化剤として有機二塩基酸ジヒドラジド化合物
を含み、硬化促進剤としてイミダゾール系化合物を含む
一液性工？キシ樹脂組成物が記載されているが、この組
成物は一液安定性に優れているものの硬化速度が遅く、
硬化促進剤を併用しても硬化剤ｉｔ多く用いる必要があ
るし、硬化剤量を多くすると耐湿信頼性が低下する欠点
がありた。

また、熱衝撃時の応力を低減する手段としては、次の二
つの方法が考えられる。すなわち、線膨張係数を低下さ
せるために無機充填材の含有量を増加させる方法、或い
は封止材に低応力化樹脂會加えて弾性率を低下させる方
法がある。しかしながら、液状封止材は取シ扱い性をよ
くするにはできるだけ低粘度にすることが要求されるか
ら、上記の二つの方法はいずれも、この要求と相反する
。

すなわち、無機充填材の増加及び低応力化樹脂の添加に
よって封止材料の粘度が上昇する新たな欠点を生ずる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、−液貯蔵安定性（可使用時間）に優れ、粘度
が低くてデイスペンサーによる封止が可能であり、基板
やチップ等との密着性が良好で、耐熱衝撃性及び耐湿信
頼性に優れた封止が行える一液性エポキシ樹脂組成物を
提供しようとするものである。

（ｂ）発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明者は、前記の問題点を解決するために種櫨研究を
重ねた結果、液状のエポキシ樹脂に硬化剤としてジアミ
ノジフェニルスルホンヲ、低応力化樹脂としてカルボキ
シル基含有アクリロニトリル−ブタジエン共重合体をそ
れぞれ一定割合で配合し、かつ無機充填材を一定割合で
配合した組成物によってその目的を達成することができ
たものである。

すなわち、本発明の一液性エポキシ樹脂組成物は、液状
のニーキシ樹脂１００重量部に対して硬化剤のジアミノ
シフ・エニルスルホンが２０〜４５重量部、カルボキシ
ル基含有アクリロニトリル−ブタジエン共重合体が５〜
５０重量部の割合で配合され、かつ無機充填材が全組成
物中に３０〜６５重ｆ％の割合で配合されてなる組成物
である。

本発明におけるエポキシ樹脂には常温で液状のエポキシ
樹脂が用いられる。そして、たとえば常温で固体のエポ
キシ樹脂を常温で液状のエポキシ樹脂に溶解させたよう
な樹脂でありても、そのエポキシ樹脂（混合物）が全体
として常温で液状である限りにおいては、そのエポキシ
樹脂は本発明の液状のエポキシ樹脂に含まれる。

本発明で用いる液状のエポキシ樹脂として好ましいエポ
キシ樹脂には、たとえばビスフェノールＡ型の液状のエ
ポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型の液状のエポキシ樹脂
、１．１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタンジグ
リシジルエーテルナトがあげられ、これらのエポキシ樹
脂はいずれも粘度が低くて本発明のエポキシ樹脂組成物
に調製したときの組成物の貯蔵安定性が良好である。

本発明における液状のエポキシ樹脂は、上記したような
常温で液状のエポキシ樹脂の１ｍ類を用いたものであっ
てもよいし、またこれらの常温で液状のエポキシ樹脂の
２種以上を適宜に混合した混合エポキシ樹脂であっても
よいし、さらにこれらの液状のエポキシ樹脂に、比較的
少量の常温で固体のエポキシ樹脂を溶解させて得られる
全体として常温で液状であるエポキシ樹脂であっても差
支えがない。その際に用いることのできる固体のエポキ
シ樹脂としては、たとえばビスフェノールＡＪの固体状
エポキシ樹脂、フェノールノがラック型の固体状エポキ
シ樹脂、クレゾールノーラック型の固体状ニーキシ樹脂
、多塩基酸とエピクロルヒドリンのジグリシジルエステ
ル及びその誘導体で固体状のものがあげられる。

本発明で用いるエポキシ樹脂は、ナトリウムイオンや塩
素イオン等のイオン性不純物の含有量の少ないものが好
ましい。これらのイオン性不純物の含有量が多いと、封
止後の半導体の耐湿信頼性に悪影響を及ぼす。

本発明のエポキシ樹脂組成物には、硬化剤としてジアミ
ノジフェニルスルホンが配合される。この硬化剤は一液
安定性（貯蔵安定性）の良好なエポキシ樹脂を与えるこ
とができ、かつ半導体やその基板等との密着性に優れた
エポキシ樹脂硬化物を与えることができる。この硬化剤
の配合割合は、液状のエポキシ樹脂１００重量部に対し
て２０〜４５重量部、好ましくは２５〜４０重量部であ
る。

その硬化剤量が少なすぎれば硬化性が悪くなるし、多す
ぎると樹脂組成物粘度が高くなり、かつ封止後の半導体
の耐湿性が低下してくる。

本発明におけるカルブキシル基含有アクリロニトリル−
ブタノエン共重合体としては、たとえばアクリロニトリ
ル−ブタジエン共重合体の末端を後処理によシカルデキ
シル化したもの、或いはアクリロニトリルとブタジェン
とカル−キシル基含有単量体（たとえばアクリル酸、メ
タクリル酸等）とを共重合させて得られた三元共重合体
等があげられる。この種のカルボキシル基含有アクリロ
ニトリル−ブタジエン共重合体は、九とえばハイカー　
ＣＴＢＮ１３００Ｘ８　（宇部興産株式会社商品名）、
ＥＬＣ−１（日本合成ゴム株式会社商品名）　、ＤＮ−
６０１（日本ゼオン株式会社商品名）などとして市販さ
れているから、本発明はかかる市販品を用いて実施する
ことができる。本発明におけるカルボキシル基含有アク
リロニトリル−ブタジエン共重合体は樹脂組成物を低応
力化させるために配合されるものであり、その配合割合
はエポキシ樹脂組成物１００重量部に対して５〜５０重
量部である。同共重合体の配合割合が少なすぎると充分
な低応力化の効果が得られず、硬化物の熱衝撃性が悪く
なる。ま九、同共重合体の使用割合が多すぎると樹脂組
成物の粘度が上昇するばかりでなく、硬化物の耐熱性が
低下してくる。

本発明の樹脂組成物には、無機充填材が全組成物中に３
０〜６５重量％の割合で配合される。その配合割合が３
０重ｆｔＳよシも少ないと、硬化物の線膨張係数、吸水
率等が高くなって好ましくないし、６０重量％よシも多
くなると組成物粘度が上昇し、作業性が低下してきて実
用的でなくなる。

その無機充填材としては、たとえば粉砕若しくは未粉砕
の溶融シリカ、結晶シリカ、水酸化アルミニウム、アル
ミナ、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、三酸化
アンチモン、ガラス粒、炭酸カルシウム等があげられる
が、充填性、純度などの点から溶融シリカが好ましい。

無機充填材も、エポキシ樹脂と同じ理由でイオン性不純
物の少ないものが好ましく、同光槙材中のナトリウムイ
オン及び塩素イオンの含有量がそれぞれ２００　ｐｐｍ
以下及び１０　ｐｐｍ以下であるのが好ましい。

本発明の樹脂組成物には、前記した液状エポキシ樹脂、
カルボキシル基含有アクリロニトリル−ブタジエン共重
合体、硬化剤及び無機充填材のはかに、必要に応じて難
燃剤、カップリング剤、チクントロピー付与剤、反応性
希釈剤、レベリング剤、潤滑剤、増粘剤、沈降防止剤、
消泡剤、分散剤、密着性付与剤、湿潤剤、染料、顔料、
防錆剤、腐食防止剤等を加えることができる。

本発明のエポキシ樹脂組成物の調製は、以上詳述した必
須成分及び必要に応じて配合する添加剤を混合して混練
することによシ行なわせる。その混線には、たとえばニ
ーダ−ロール、ミキサー等を適宜に使用することができ
、混線後に減圧下で脱気するのが望ましい。

（実施例等） 次に実施例及び比較例をあげてさらに具体的に詳述する
。

実施例１〜５ 比較例１〜３ 第１表に示した割合で各原材料を予備混１合したのち、
三本ロールで充分に混練してから、減圧下で脱気して各
エポキシ樹脂組成物を調製した。

表の注） １：エポキシ当世１９０ ２：エポキシ当ｆ１７５ ３：日本合成ゴム株式会社商品名ＥＬＣ−１４：龍森株
式会社商品名ヒエ−プレックスＤ−８ 傘５：信越化学工業株式会社商品名ＫＢＭ−４０３串６
：三菱化成株式会社商品名ＭＡ−１００傘７二日本アエ
ロジル株式会社商品名アエロジル＋３００ 申８：Ｂ型回転粘度計で２５℃で測定 中９：初期粘度の２倍に達した回数（３５℃で保存） 中１０　：　ＪＩＳ　Ｋ−７２０３に準拠中１１：６Ｘ
７＋ｏ＋のシリコーンウェハー上ニ、樹脂組成物をディ
ベンサーによりドロラグし、１５０′ｃＸ１０ｈｒ（７
）条件テ硬化すセて得られた硬化物’ｉ、−５５℃で３
０分間保存及び＋１２５℃で３０分保存という処理を繰
返し、１００サイクルの熱衝撃を与え念のち、シリコー
ンウェハーの割れの数を調べた。

申１２：シリコーンウェハー上にアルミニウ′ム・ダタ
ーンを形成した模贋■ｃをガラスエイキシ基板に搭載し
た試験素子に、樹脂組成物をデイスペンサーによりドロ
ップし、１５０℃Ｘ　１０　ｈｒの条件で硬化させて試
験素子を封止した。この封止品を１２１℃の気圧の蒸気
釜中に入れ、１００時間処理したのち、外観不良及びパ
ターン導通不良の個数ｔ−調べた。

第１表から明らかなように、各実施例のエポキシ樹脂組
成物は、粘度が低くて貯蔵安定性に優れ、曲げ弾性率が
高くて硬化物が密着性に優れており、かつ硬化物の耐熱
衝撃性及び耐湿性も良好であった。

（Ｃ）＠明の効果 本発明のエポキシ樹脂離放物は、硬化剤としてジアミノ
ジフェニルメタンを配合したことにより粘度が低くてし
かも貯蔵安定性に優れ、硬化物が半導体等との密着性に
優れている。また、カルボキシル基含有アクリロニトリ
ル−ブタジエン共重合体及び無機充填材を配合したこと
により硬化物が耐熱衝撃性及び耐湿性にも優れている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）液状のエポキシ樹脂１００重量部に対して、硬化剤
   のジアミノジフェニルスルホンが２０〜４５重量部、カ
   ルボキシル基含有アクリロニトリル−ブタジエン共重合
   体が５〜５０重量部の割合で配合され、かつ無機充填材
   が全組成物中に３０〜６５重量％の割合で配合されてな
   る一液性エポキシ樹脂組成物。