JPH03207714A

JPH03207714A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH03207714A
Application number: JP227990A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Takahashi; 一郎高橋; Harumi Ito; 伊藤　治美; Yuko Sawada; 祐子澤田; Yuzo Kanegae; 鐘ケ江　裕三
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-01-08
Filing date: 1990-01-08
Publication date: 1991-09-11

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］本発明は半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。

［従来の技術］近年、半導体素子は大型化、高集積化の傾向が高まって
いる。

しかし、従来のエポキシ樹脂組成物で大型化、高集積化
された半導体を封止したばあい、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り、ボンデング線が切断されたりす
るなど、半導体部品の信頼性が低下するという問題があ
る。また、半導体装の高密度化に伴い、パッケージの小
型薄肉化、多ピン化が進展しており、実装方式も表面実
装方式が採用されるようになってきている。この表面実
装方式では樹脂封止半導体が実装時に溶融ハンダ中に浸
漬されるため、熱ストレスをうけるとともに、樹脂内部
に吸収されている水分が急激に気化して体積膨張をおこ
し、その膨張力によりパッケージにクラックがはいるな
どの問題がある。

前記熱応力を小さくするとともに耐ヒートショり性を高
くするには、可撓化剤を添加して弾性率を下げる方法が
あるが、従来の可撓化剤で弾性率を低下させる方法では
、硬化物のガラス転移温度が大きく低下し、高温時の電
気特性および耐湿性の劣化がおこり、半導体封止用樹脂
組成物としては不適当なものになる。

また、高温時の電気特性を良くするために、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
性が劣り、透湿性が大きくなるため、耐湿性の面で信頼
性が欠けるという問題がある。

前記のごとき問題を解決するため、耐湿性およびガラス
転移温度の低下のない可撓化剤として、両末端にカルボ
キシル基を有するポリブタジェンまたは該ポリブタジェ
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成エポキシ可撓化剤が提案
されている。

一方、可撓化剤を用いずに弾性率をさげ、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６１−１８８６２０号公報および特開昭８１−２００
１１８号公報に、式：で示されるエポキシ樹脂を用いる方法が開示されている
。

〔発明が解決しようとする課題１しかしながら、前記ゴム変性エポキシ可撓化剤を用いた
ばあい、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、可撓性を消失するという
問題がある。

また、可撓化剤を用いず、前記エポキシ樹脂を用いたば
あい、硬化物の吸水率が大きく、実装時に溶融ハンダ中
に浸漬した際、吸収されている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、かかる問題を解決するためになされたもので
、高いガラス転移温度を有し、高温強度が高く、リード
フレームや素子との接着力が大きく、低熱膨張性で発生
応力が小さく、低吸湿性でハンダ浴に浸漬したきの水の
膨張により発生する応力も小さく、耐ヒートシヨツク性
が高く、高温保存安定性に優れた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、エポキシ樹脂の一部または全部としで示され
るビフェニル型エポキシ樹脂を含有し、硬化剤として式
（Ｉ）：（式中、ｎは正の整数）で示されるα、α°−ジメトキ
シバラキシレン結合フェノール樹脂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）：で示されるビフェニル型エポキシ樹脂が用いられる。該
ビフェニル型エポキシ樹脂は、接着強度および曲げ強度
が大きく、吸湿率が小さいエポキシ樹脂である。

前記ビフェニル型エポキシ樹脂としては、たとえば油化
シェルエポキシ■製のＹＸ　４００（１（商品名）など
を用いることができる。

前記ビフェニル型エポキシ樹脂の配合割合は、本発明の
組成物に配合されるエポキシ樹脂中６０％（重量　９６
、以下同様）以上、さらには８５％以上が好ましい。該
割合が６０％未満ではとくに接着強度が低下し、熱膨張
率が増加し、実装時のハンダ浸漬に対する耐ヒートシヨ
ツク性が低下し、実用性が低下する。

前記ビフェニル型エポキシ樹脂とともに、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。

前記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ＢＲＥ
Ｎ−３（商品名）など）、臭素化ビスフェノール樹脂（
住友化学工業■製のＥＳＢ　４０００　（商品名）など
）などがあげられる。これら難燃性エポキシ樹脂の配合
割合は、耐熱性と耐湿性の点から、エポキシ樹脂中１５
％以下が好ましい。

本発明においては、硬化剤として式（■）：（式中、ｎ
は正の整数）で示されるα、α゛−ジメトキシパラキシ
レン結合フェノール樹脂が用いられる。このような硬化
剤を用いることにより、耐熱性が向上し、吸湿率が低下
する。該α、α゛−ジメトキシバラキシレン結合フェノ
ール樹脂は、成形性、加工の点から軟化温度が８０〜１
１０℃、さらには８０〜１００°Ｃのものが好ましい。

前記硬化剤としては、たとえば三井東圧化学■製のミレ
ックスＸＬ−２３５（商品名）などがあげられる。

硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂中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０．９〜１．１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、通常、硬化促進剤、充填剤、離型
剤、表面処理剤、さらにその他の添加剤が配合される。

前記硬化促進剤としては、従来から触媒として使用され
ているものをとくに制限なく使用することかてきる。そ
の具体例としては、たとえばトリフェニルホスフィン、
トリス−２，６−シメトキシフエニルホスフイン、トリ
ーｐ−トリルホスフィン、亜リン酸トリフェニルなどの
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
デシルイミダシル、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、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三アミン類、■、８−ジア
ザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７，１，８−ジ
アザビンクロ（５，４，０）ウンデセン−７の有機酸塩
類などがあげられる。硬化促進剤の配合割合は本発明の
組成物中０．ｌＯ〜１．０％程度で充分である。

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。充填剤の配合割合は本発明の
組成物中６０〜８５％が好ましい。該割合が８５％をこ
えると組成物の流動性が低くなって成形性が低下し、６
０％未満になると熱膨張が大きくなる傾向がある。

前２４を型剤としては、たとえば天然ワックス、合成ワ
ックス、高級脂肪酸またはその金属塩類、パラフィン類
などかあげられる。

前記表面処理剤とは充填剤の表面処理剤のことであり、
公知のシランカップリング剤が用いられる。

さらに本発明の組成物には、必要に応じてカーボンなど
の着色剤、二酸化アンチモン、五酸化アンチモン、リン
酸塩類などの難燃剤などを配合してもよい。

以下、実施例に基づき、本発明の組成物をさらに具体的
に説明する。

実施例１ビフェニル型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ■製の
ＹＸ　４０００）、臭素化フェノールノボラック型エポ
キシ樹脂（日本化薬■製のＢＲＥＮ−８）　、α。

α”−ジメトキシバラキシレン結合フェノール樹脂硬化
剤（三井東圧化学■製のＸＬ　２２５）　、硬化促進剤
としてトリフェニルホスフィン、充填剤として球状シリ
カ（三菱金属■製のＢＦ　１００　（商品名））および
その他材料（二酸化アンチモン１５部（重量部、以下同
様）、ンランカップリング剤８部、ワックス２部および
着色剤５部）を第１表に示す割合で混合し、加熱ロール
により混練したのち冷却し、粉砕して半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物を調製した。

えられた組成物を１７５℃／３分間の条件で成形し、１
８０℃／６時間の後硬化を行ない、成形試験片を作製し
た。

こうしてえられた試験片の特性として、高温強度（２（
）０℃における曲げ強度）、ガラス転移温度および８５
℃、８５％Ｉ？）］での５［１［１時間の加湿試験後の
吸湿率を測定した。また２００℃のオーブン中に１［）
００時間装いたときの重量減少率を測定した。

さらに模擬素子を１８ピンのＩＣフレームに取り付けた
小型１ｃ成形品を作製し、液体チッ素と２６０℃のハン
ダ浴に各々１０秒間浸漬するヒートショック試験を５０
サイクル行ない、クラックの発生状況より耐ヒートシヨ
ツク性を調べた。パッケージにクラックの発生がないも
のを０５パツケージにクラックが認められたものを×と
する。これらの評価結果を第１表に示す。

実施例２〜７第１表に示すように、ビフェニル型エポキシ樹脂の配合
割合、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、評価した
。結果を第１表に示す。

実施例８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、評価した。結果を第１表に示す。

比較例１エポキシ樹脂としてクレゾールノボラック型エポキシ樹
脂（日本化薬■製のＥＯＣＮ　１０２０）　、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
　４２６１）を用いたほかは実施例１と同様にして成形
試験片と小型ＩＣ成形品を作製し、評価した。結果を第
１表に示す。

［発明の効果］以上説明したとおり、エポキシ樹脂の一部または全部と
して式（Ｉ）：て示されるビフェニル型エポキシ樹脂を用い、硬化剤と
して式（■）：で示されるα、ａ゛−ジメトキシバラキシレン結合フェ
ノール樹脂を用いることにより、ガラス転移温度が高く
、高温強度が高く、吸湿率が小さく、接着力が大きく、
耐ヒートシヨツク性と高温保存時の重量減少が少ない高
温保存安定性に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物
をうろことができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エポキシ樹脂の一部または全部として式（ I ）
：▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）で示されるビフェニル型エポキシ樹脂を含有し、硬化剤
として式（II）： ▲数式、化学式、表等があります▼（II）（式中、ｎは正の整数）で示されるα、α′−ジメトキ
シパラキシレン結合フェノール樹脂を含有する半導体封
止用エポキシ樹脂組成物。