JPH03128919A - 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） 本発明は半田耐熱性、耐熱衝撃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。

（従来技術） 半導体関連技術は近午の軽薄短小傾向により実装密度を
向上させる方向で進んできた。

そのため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　ＤＩＰタイプから表面実装
化された小型、薄型の７ラツトパツケージ、例えばＳＯ
Ｐ、　ＳＯＪ、　ＰＬＣＣに変わってきており、内部応
力によるクラック発生、これらのク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づけ時にパンケージ
は急激な温度変化を受け、このためにパンケージにクラ
ックが生じる問題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づけ時の熱衝撃を緩
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／リコーン化合物の添加（
特開昭６２−１１５８５０号公報、特開昭６２−１１６
６５４号公報、特開昭６２−１２８１６２号公報）、更
にはンリコーン変性（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づけ時にパ
ッケージにクランクが生じてしまい信頼性の優れた半導
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。

方、半田耐熱性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組成物を得
るために、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により架橋密度が上がり
耐熱性が向上するが、特に２００〜３００°Ｃのような
高温にさらされた場合においては半田耐熱性が不十分で
あり、又硬くてもろくなるため耐熱衝撃性が極めて不満
足なものであった。

又、パンケージの薄型化、チップの大型化は急速に進ん
でおり、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に対する要求
特性は益々厳しいものとなっており、今まで以上に半田
耐熱性、耐熱衝撃性に優れる樹脂組成物が求められてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、半田耐熱性、耐熱衝撃性のいずれもが良
好な半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは従来技術では克服できなかったバランスの
とれた優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得んと
して鋭意検討を進めた結果、耐熱性良好で半田耐熱性を
向上させる効果を有する下記式（Ｄで示されるイミド環
含有エポキシを総エポキシ樹脂量に対して２０〜１００
重量％配合す更に、下記式（Ｉｆ）で示される構造の可
撓性硬化剤を配合することにより、 耐熱衝撃性が更に一層向上することを見いだし本願発明
を完成するに至ったものである。

（作用） 本発明で用いられるイミド環含有エポキシ樹脂は、芳香
族カルボン酸二無水物とアンモニアとを反応させた後、
エピクロルヒドリンを用いエポキン化する方法により得
ることができる。

イミド環含有エポキシ樹脂と従来からあるエポキシ樹脂
を混合して用いても良いが、これら混合系においては、
イミド環含有エポキシ樹脂を総エポキシ樹脂に対して２
０重量％以上配合する必要がある。

配合量が２０重量％を下回れば半田耐熱性が低下し不十
分なものとなる。

尚、ここでいう従来からあるエポキシ樹脂とは、１分子
中に２ヶ以上のエポキシ基を有するものであればいかな
るものでも良く、例えばビスフェノルＡ型エポキシ樹脂
、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ
樹脂、脂環式エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ
樹脂及びこれらの変性樹脂等が挙げられ、これらのエポ
キシ樹脂は１種又は２種以上混合して用いても良い。

これらのエポキシ樹脂の中ではエポキシ樹脂が１５０〜
２５０、軟化点か６０−１３０℃であり、かつＮａ”Ｃ
Ｉ−等のイオン性不純物がてきるだす少ないものが好ま
しい。

式（ＩＩ）で表される構造の可撓性硬化剤は分子中に可
視性骨格を有するフェノール樹脂であり、これを用いる
ことにより、半田耐熱性及び耐熱衝撃性に非常に優れた
エボキン樹脂組成物得ることができる。

可視性硬化剤の使用量は、これを調整することにより半
田耐熱性、耐熱衝撃性を最大限に引き出すことが出来、
可撓性硬化剤を全硬化剤に対してこのましくは５０重量
％以上配合したものが好適に用いられる。

５０重量％以下の配合量では可撓性が上がらず、耐熱衝
撃性が不十分になる傾向にある。

式（ｎ）で示される可撓性硬化剤と併用して用いられる
フェノール樹脂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いい、例えばフェノールノボ
ラック、タレゾールノボラック樹脂及びこれらの変性樹
脂等が挙げられ、これらの１種又は２種以上混合して使
用される。

用いられるフェノール樹脂は水酸基当量が８０〜１５０
、軟化点が６０〜１２０°Ｃであり、　がっＮａ＋、Ｃ
Ｆ等のイオン性不純物がてきるだけ少ないものが好まし
い。

本発明で用いられる無機充填材としては結晶シリカ、溶
融シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、タ３ ルク、マイカ、ガラス繊維等が挙げられ、これらは１種
又は２種以上混合して使用される。

これらのうちで特に結晶シリカ又は溶融シリカが好適に
用いられる。

又、これら以外の成分として硬化促進剤としてはエポキ
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ＢＤＭＡ等の第３級アミ
ン類、イミダゾール類、１．８−ジアザビシクロ［５，
４，ＯＦラウンセン−７（ＤＢＵ）、トリフェニルホス
フィン（ＴＰＰ）　等の有機リン化合物等が単独もしく
は２種以上混合して用いられる。

これら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、三酸化アンチモン、ヘキザブロムベ
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、合皮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
を適宜配合しても良い 本発明の封止用ユポキシ樹脂ｉ威物を成形材料として製
造するには、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材、硬化
促進剤、その他の添加剤をミキサー等によって充分に均
一に混合した後、さらに熱ロール又はニーダ−等で溶融
混練し、冷却後粉砕することによって得ることができる
。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、絶縁等に用いることができる。

（実施例） 実施例１ イミド環含有エポキシ樹脂（ａ）　　２５重量部臭素化
フェノールノポラックエポキン樹脂（エポキシ当量２７
２．軟化点７５℃、臭素含有率３２％）１０重量部 多官能エポキシ樹脂　　　　　　　６５重量部可撓性硬
化剤（イ）　　　　　　　５０重量部溶融シリカ　　　
　　　　　　　４５０重量部三酸化アンチモン　　　　
　　　　２５重量部シランカップリング剤　　　　　　
　２重量部１．８−ジアザビシクロ［５，４，０］ウン
デセン−７２重量部 カーボンブラック　　　　　　　　　３重量部カルナバ
ワックス　　　　　　　　　３重量部を常温で充分混合
し、次いで９５〜１００°Ｃで２軸ロールにより混練し
、冷却後粉砕してタブレット化して本願発明の半導体封
止用エポキシ樹脂組成物を得た。

この材料をトランスファー成形機（成形条件：金型温度
１７５℃、硬化時間２分）を用いて成形し、得られた成
形品を１７５℃、８時間後硬化し半田耐湿性、半田耐熱
性及び耐熱衝撃性を評価した。

その結果を第１表に示す。

実施例２ 実施例１においてイミド環含有エポキシ樹脂（ａ）２５
重量部をイミド環含有エポキシ樹脂（ｂ）４０重量部に
、又多官能エポキシ樹脂６５重量部を５０重量部に、更
に可撓性硬化剤（イ）を可撓性硬化剤（ロ）に変えた以
外は実施例１と同様にして半導体封止用エポキシ樹脂組
成物を得た。

この材料をトランスファー成形機（成形条件：金１ 型温度１７５°Ｃ１硬化時間２分）を用いて成形し、得
られた成形品を１７５６０．８時間後硬化腰半田耐湿性
、半田耐熱性及び耐熱衝撃性を評価した。

その結果を第】表に示す。

実施例３，４ 実施例１と同様にし第１表に示す組成物の半導体封止用
エポキシ樹脂組成物を得た。

この半導体封止用エポキシ樹脂組成物の評価結果もあわ
せ第１表に示す。

比較例１〜４ 第１表にしたがって配合し、実施例１と同様にして半導
体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。

この半導体封止用エポキン樹脂組成物の評価した結果も
あわせて第１表に示す。

（以下余白） ２ ＊つイミド環含有エポキシ樹脂（ａ）下記式（■）で示
されるイミド環含有エポキシ樹脂 ＊２）イミド環含有エポキシ樹脂（ｂ）下記式（ＩＶ）
で示されるイミド環含有エポキシ樹脂 ＊３）イミド環含有エポキシ樹脂（ｃ）下記式（Ｖ）で
示されるイミド環含有エポキシ樹脂 ＊４）イミド環含有エポキシ樹脂（ｄ）下記式（ＶＴ）
で示されるイミド環含有エポキシ樹脂 ４ ネ５）多官能エポキシ樹脂 下記式（■）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（ｎ＝０．１．
２であり、その混合比がｎ＝０が８、ｎ−１がＬ　ｎ＝
２が１の割合で混合されてなるもの。） ＊６）可撓性硬化剤（イ） 下記式（■）で示されるパラキシレン変性フェノール樹
脂 （ｎ＝０．ｌ、２が２　：　５　：　３（７）混合物）
＊７）可撓性硬化剤（ロ） 下記式（ｆｆ）で示されるジシクロペンタジェン変＋５
− 性フエノール樹脂 （ｎ−１，３，４が２：６：２の混合物）＊８）半田耐
湿性 封止したテスト素子を８５°Ｃ２８５％Ｒ）Ｉの環境下
で７２時間処理し、その後２４０℃の半田槽に１０秒間
浸漬後、プレッシャークツカー試験（１２５℃。

１００％ＲＨ）を行い回路のオープン不良を測定した。

＊９）半田耐熱性 成形品（チップサイズ９０ｍｍ２．パッケージ厚み３ｍ
ｍ）２０個（後硬化１７５℃、８時間）について８５°
０．８５％ＲＨの水蒸気下で１６８時間処理後、２６０
°Ｃの半田槽に１０秒間浸漬し、クラックの発生した個
数で判定。

＊１０）温度サイクルテスト 成形品（チップサイズ９０ｍｍ２．パッケージ厚み３ｍ
ｍ）２０個（後硬化１７５℃、８時間）を−６５℃Φ＋
１５０°Ｃの温度サイクルを５００サイクルのテストを
行い、クラックの発生した個数で判定。

（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極
めて高度の半田耐熱性、耐湿性及び耐熱衝撃性を有する
エポキシ樹脂１１戊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ることから電子、電気
部品の封止用、被覆用、絶縁用等に用いた場合、特に表
面実装用パッケージに搭載された高集積大型チップＩＣ
において信頼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）下記式（ I ）で示される構造のイミド環
   含有エポキシ樹脂を総エポキシ樹脂量に対して２０〜１
   ００重量％含むエポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼……（ I ） Ａ；▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学
   式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等がありま
   す▼、▲数式、化学式、表等があります▼ （Ｒ＿１：水素又はＣ＿１〜Ｃ＿５のアルキル基、Ｒ＿
   ２：水素又はＣ＿１〜Ｃ＿５のアルキル基であり、Ｒ＿
   １と同一又は異なる基 Ｘ： −Ｏ−、−Ｓ−、▲数式、化学式、表等があります▼、 −ＣＨ＿２−、▲数式、化学式、表等があります▼、▲
   数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表
   等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
   表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ の群から選ばれる基） （Ｂ）下記式（II）で示される構造の可撓性硬化剤 ▲数式、化学式、表等があります▼……（II） Ｂ；▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学
   式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等がありま
   す▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
   表等があります▼ の群の中から選ばれる基 Ｒ：水素原子、ハロゲン原子、Ｃ＿１〜Ｃ＿５のアルキ
   ル基の中から選ばれる原子又は基、 ｎ：０〜１０の整数） （Ｃ）無機充填材 を必須成分とする半導体封止用のエポキシ樹脂組成物。