JPH029616B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［技術分野］ 本発明は、エポキシ樹脂に関する技術分野に属
する。あるいはIC等の半導体の封止技術の分野
に属する。 ［背景技術］ 液状でかつ潜在硬化性を有するエポキシ樹脂組
成物、いわゆる一液性エポキシ樹脂組成物によつ
て、半導体やデイスクリートなどの素子を熱、湿
度、バイアス、衝撃等の外的ストレスから保護す
るために、樹脂封止する試みが従来からなされて
いた。たとえば、ハイブリツドICあるいは有機
基板上に半導体素子を直接ボンデイングする、い
わゆるチツプオンボードと言われる封止方法が実
用されている。この目的のために、従来から一液
性エポキシ樹脂組成物が使用されていた。 近年、半導体素子の高密度化、高信頼性化が進
むと共に、価格は低コスト化してきている。そし
て封止材料も高価なセラミツクから、安価な樹脂
封止へと移つてきている。その方法は、大別する
と エポキシ樹脂成型材料を使用した低圧トラン
スフアー成型による方法、 液状エポキシ樹脂ポツテイング材料を熱硬化
させる方法、 が知られている。 前記の場合は、成型金型等に莫大な投資を必
要とし、大量生産には向いているが、少量多品種
生産向きではない。の場合は、特に、一液性材
料の場合は、デイスペンサ等による定量吐出が可
能であり、封止工程の自動化が可能で、少量多品
種生産向きの方法であると言える。 ところが、の場合、液状材料を加熱硬化する
際の樹脂の硬化収縮によつて、あるいは、加熱に
より硬化させる際の熱膨張と、冷却収縮のヒート
サイクルを受けることによつて、封止硬化物内部
に応力が発生する。その応力は特に、封止物と封
止樹脂との界面に顕著に現れ、界面の密着力の低
下を引き起こし、外部からの水分等の浸入を許
し、信頼性の低下を招く一因となる。 一般に、熱膨張率を低下させるためには、無機
充填剤の添加が行われる。これによつて、ヒート
ストレスを小さくすることができる。さらに、樹
脂の硬化時の収縮による応力の緩和には、一般
に、シリコン変性エポキシを用いたり、封止樹脂
組成物中に、液状ゴム等の応力緩和剤を配合する
ことによつて、小さくすることができる。特に、
液状ゴムは種々の材料が開発されており、不純物
の少ない高純度のものが市販されている。 一液性封止剤の製造ないし実用の際の保存安定
性は、可使時間との兼ね合いの上からも、重要な
特性の１つである。前述の様に、応力緩和の目的
で封止樹脂組成物中に、液状ゴムを添加する場
合、反応性のある液状ゴムを用いると、潜在硬化
剤の種類によつては、封止樹脂組成物の保存安定
性が異なつてくるという現象が見出された。そこ
で、一液性の封止剤であり、保存安定性が良好
で、可使時間が長く、さらに耐熱性、強度、電気
的絶縁性耐湿性等の封止剤としての諸特性も良好
な潜在性のある硬化剤が要望されていた。 ［発明の目的］ 半導体素子封止用として、必要な性能を持ち、
一液性でかつ保存性が良好で、デイスペンサーに
よる封止ができ、速硬化可能なエポキシ樹脂組成
物を提供することを目的とする。 ［発明の開示］ 本発明者らは、種々検討した結果、硬化剤とし
て、下記構造のトリアジン系化合物を使用するこ
とが、この発明の目的を達成するための重要な要
素であることを見いだした。 ここで、R₁はＨ、CH₃、C₂H₅ R₂はCH₃、C₂H₅ すなわち、前記トリアジン系化合物（例えば
R₁＝Ｈ、R₂＝CH₃の場合は、2.4―ジヒドラジノ
―６―メチルアミノ―Ｓ―トリアジン：以下
2.4HTと言う）を使用して、これをエポキシ樹脂
中に分散させ、さらに応力緩和剤として、末端カ
ルボキシル基のアクリロニトリル―ブタジエン共
重合体（以下ANBCと言う）を配合することに
よつて、保存安定性が良好で、可使時間も長く、
長期間保存後も一液性封止剤として使用でき、さ
らに封止剤として必要な諸特性（例えば、耐熱
性、強度、電気的絶縁性、耐湿性等）を有し、長
期保存後も性能劣化をすることがない一液性封止
材料を得ることができることを見出した。 ANBCを封止樹脂組成物中に、応力緩和剤と
して、適量添加するこことによつて信頼性試験、
特にプレツシヤークツカー試験（以下PCTと略
す）が飛躍的に良くなる。ANBCの添加量は、
５〜40PHRが好ましい。5PHR未満ではPCT信
頼性の向上に効果がなく、40PHRを超えると耐
熱性（ガラス転移点）が低下する。 ANBC中のアクリロニトリルの含有量は限定
はしないが、５〜40重量％が好ましい。末端にカ
ルボキル基を有しないアクリロニトリル―ブタジ
エン共重合体は、ガラス転移点を低下させるので
好ましくない。ANBCは粘度、エポキシ樹脂と
の分散性の点から室温で液状であることが好まし
い。 ANBCの作用については明確ではないが、エ
ポキシ樹脂マトリツクス中にゴム弾性を有する
ANBCが非常にミクロンに分散し、かつ粒子界
面でANBC中のカルボキシル基とエポキシ樹脂
が反応し、硬化物中に海島構造を作り出し、この
ためガラス転移点を低下させることなく、ヤング
率が低下し、内部応力の緩和に効果が出るものと
考えられる。その結果、PCT信頼性が向上する
ものと考えられる。 一液性の封止剤は、エポキシ樹脂と、潜在性硬
化剤と、ANBCの成分を予め混合して保存し、
使用の際に、加熱によつてエポキシ樹脂と
ANBC及びエポキシ樹脂と硬化剤を反応させる
訳であるが、用いる硬化剤の種類によつては、３
成分を混合して、保存しているうちに、除々に硬
化反応が進んで、ゲル化してしまう場合もある。 これは、硬化剤の種類によつては、潜在性硬化
剤とエポキシ樹脂の２成分だけでは、長期保存し
てもゲル化しない系であつても、ANBCを加え
て３成分にした場合には、硬化剤とANBCが少
しずつ反応して、ゲル化するのではないかと考え
られる。また、ゲル化まで進まなくても、硬化物
の諸物性が劣化してきたり、信頼性が悪化してき
たりすることがある。そこで、種々の潜在性硬化
剤について、ANBCを加えた系について、保存
安定性を検討した結果、2.4HTを併用すると、保
存安定性が非常に良く、さらに、長期保存後の硬
化物の諸物性及び信頼性も良好となることがわか
つた。 一液性エポキシ樹脂組成物に使用するエポキシ
樹脂には、液状エポキシ樹脂、例えば、低分子量
ビスフエノールＡ型エポキシ樹脂等が用いられる
が、特に限定はされない。また、固体状エポキシ
樹脂であつても、液状のものと併用して、全体が
液状となるものであれば、特に差支えはない。例
えばフエノールノボラツク型エポキシ樹脂、クレ
ゾールノボラツク型エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂。また、難燃性付与のために、各種ハロゲ
ン化エポキシ樹脂を用いても差支えない。 また、硬化温度の低下および硬化時間の短縮の
ために、必要に応じて各種の硬化促進剤を加えて
も差支えないが、保存安定性に悪影響を及ぼさな
い種類および量を選ぶ必要がある。例えば、各種
イミダゾール類などを、少なくとも１種類以上用
いても差支えない。 また、低線膨張率化、チクソ性付与のために、
無機質充填剤を加えることが望ましい。添加量
は、特に限定はしないが、封止する半導体素子の
基板の材質によつて量を変えて、線膨張率を合わ
せる方が良い。例えば、セラミツク基板に封止す
る場合には、封止材中の充填材の比率を50〜70重
量％にすると都合が良い。 使用する充填材としては、例えば、溶融シリ
カ、結晶性シリカ、水酸化アルミニウム、アルミ
ナおよびその混合物等をあげることができる。 上記の材料を適量混合後、ニーダ、ロール、ア
ジホモミキサー、擂かい機等を用いて、混練す
る。なお混練中および混練後、減圧下で脱気する
ことが望ましい。 さらに、上記の成分以外に、一般に用いられる
様々な添加剤を加えても差支えはない。例えば、
カツプリング剤、チクソ性付与剤、レベリング
剤、希釈剤、難燃剤、潤滑剤、沈降防止剤、顔
料、分散剤、消泡剤、イオントラツプ剤等を、こ
の発明の目的を害しない限り自由に使用できる。 以上の成分を混練して一液性封止剤を作成し、
保存安定性とPCT信頼性を調べたところ、良好
な結果が得られた。以下実施例に基づいて説明す
る。 実施例１〜６および比較例１〜２ エポキシ樹脂としてビスフエノールＡ型エポキ
シ樹脂（住友化学(株)製ELA1277）、硬化剤として
2.4HT（日本ヒドラジン(株)製）およびANBCとし
てグドリツチ社製CTBN1300X8を用いて、表１
に示した様な配合で、かつ充填剤量が60重量％に
なるように溶融シリカ（電気化学工業(株)製）を配
合してエポキシ樹脂封止剤を得た。2.4HTのエポ
キシ樹脂への分散は擂かい機を用いて行つた。ま
た、液状成分と、充填剤および各種添加剤の混練
は、真空ニーダによつて行つた。 以上のようにして作成した封止剤を混練直後の
サンプルとし、さらに同じ封止剤をプラスチツク
容器中に入れて、25℃の室温中に３ケ月間保存し
た後保存安定性測定用のサンプルとした。これら
のサンプルをアルミナ基板上の標準アルミパター
ンにデイスペンサを用いて塗布し、160℃で３時
間硬化させ、封止信頼性をみるためPCT試験を
行つた。 なお、比較例として、硬化剤にアジピン酸ジヒ
ドラジドを用いた場合についても、同様の操作を
行つてPCT試験を行つた。

【表】 ［発明の効果］ この発明は、2.4HTおよびANBCを液状のエ
ポキシ樹脂に配合したので、半導体素子封止用と
しての信頼性が改良され、一液性でかつ保存安定
性が良好で、デイスペンサーによる封止ができ、
速硬化可能なエポキシ樹脂組成物を提供すること
が出来た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液状エポキシ樹脂とエポキシ硬化剤と応力緩
   和剤を有効成分とする半導体素子封止用一液性エ
   ポキシ樹脂組成物において、硬化剤として下記の
   トリアジン系化合物を用い、かつ応力緩和剤とし
   て、末端にカルボキシル基を有するアクリロニト
   ル―ブタジエン共重合体を用いることを特徴とす
   る一液エポキシ樹脂組成物。 R₁はＨ、CH₃、C₂H₅ R₂はCH₃、C₂H₅