JPH0326717A

JPH0326717A - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0326717A
Application number: JP16085389A
Authority: JP
Inventors: Naoki Mogi; 直樹茂木; Hiroshi Yasuda; 宏安田
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1989-06-26
Publication date: 1991-02-05
Also published as: JPH0577688B2

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、半導体封止用エボ
キシ樹脂ｍ戊物に関するものである。

（従来の技術）従来、ダイオード、トランジスタ、集８Ｆ回路等の電子
部品を熱硬化性樹脂で封止しているが、特に集積回路で
は耐熱性、耐湿性に優れたＯ−クレゾールノポラックエ
ポキシ樹脂をノポラツク型フェノール樹脂で硬化させた
エポキシ樹脂が用いられている。

ところが近年、集積回路の高集積化に伴いチップがだん
だん大型化し、かつ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、薄型のフラットパッケージ、
例えばＳＯＰＳＳＯＪ，　ＰＬＣＣに変わってきている
。

即ち、大型チップを小型で薄いパッケージに封入するこ
とになり、応力によりクラツク発生、これらのクラック
による耐湿性の低下等の問題が大きくクローズアップさ
れてきている。

特に半田づけの工程において急激に２００’Ｏ以上の高
温にさらされることによりパッケージの割れや、樹脂と
チップの剥離により耐湿性が劣化してしまうといった問
題点がでてきている。

これらの大型チップを封止するのに適した、信頼性の高
い封止用樹脂組戊物の開発が望まれてきている。

これらの問題を解決するために半田付け時の熱衝撃を緩
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、各種シリコーン化合物の添
加（特開昭６２−１１５８５０号公報、６２−１１６６
５４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づけ時にパッケージに
クラックが生じてしまい信頼性の優れた半導体封止用エ
ポキシ樹脂組戊物を得るまでには至らなかつｔこ。

一方、耐半田ストレス性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組
戊物を得るために、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’Ｏ〜３００
°Ｃのような高温にさらされた場合においては耐半田ス
トレス性が不十分であった。

（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
３官能エポキシ樹脂を用い、硬化剤としてジシクロベン
タジエン変性フェノール樹脂を用い、更に充填材として
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或物を
提供するところにある。

（課題を解決するための手段）本発明のエボキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂として、
下記式（Ｉ）で示される構造の３官能エボキシ樹脂（式中Ｒ１〜Ｒｌｌは、水素、ハロゲン、アルキル基の
中から選択される原子または基）を総エボキシ樹脂量に
対して５０〜ｌ００重量％含むエポキシ樹脂と硬化剤と
して下記式（ＩＩ）で示される構造のジシクロペンタジ
エン変性フェノール樹脂（式中Ｒ．，Ｒ２は水素、ハロゲン、アルキル基の中か
ら選択される原子または基）を総硬化剤量に対して４０−１００重量％含む硬化剤を
使用し、更に無機充填材として１次平均粒子径が０．１
−１μｍｓ　２次平均粒子径が２〜６０μｍであり、か
つ見掛け密度が０．１〜１９７ｃｃ，比表面積が１〜ｌ
Ｏｍ”／９である２次凝集シリカ粉末を総無機充填材量
に対して２０〜ｌＯＯ重量％含む無機充填材を用いるこ
とを特徴とし、従来のエポキシ樹脂組或物に比べて、非
常に優れた耐半田ストレス性を有したものである。

式（１）で示される構造の３官能エボキシ樹脂の使用量
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。耐半田ストレス性の効果
を出す為には、式（Ｉ）で示される３官能エポキシ樹脂
を総エポキシ樹脂量の５０重量％以上、好ましくは７０
重量％以上の使用が望ましい。５０１Ｉ量％未満だと架
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Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ４〜Ｒア，Ｒ，。，Ｒ．，は
水素原子、Ｒ３，Ｒａ．Ｒｓはメチル基が好ましい。

また、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１・レス性の効果が得られ
ない。

式（Ｉ）で示される多官能エポキシ樹脂と併用するエポ
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ボキシ樹脂、ノポラック型エ
ポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂等のことを
いう。

式（ｎ）で示される構造の７エノール樹脂硬化剤は主骨
格中にジシクロペンタジエンを有し、可ｉＪ性、撥水性
を有するジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂硬化
剤である。このジンクロペンタジエン変性フェノール樹
脂硬化剤の使用量は、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。

耐半田ス１・レス性の効果を出す為には、式（ＩＩ）で
示されるジシクロベンタジエン変性フェノール樹脂硬化
剤を総硬化剤量の４０重量％以上、好ましくは７０！ｉ
量％以上の使用が望ましい。４０ｆｆｉ量％未満だと耐
衝撃性及び低吸水性が上がらず、耐半田ストレス性が不
十分である。

更に式中のＲ，，Ｒ，は水素原子またはメチル基が望ま
しい。アルキル基については炭素数が２を越えるどエポ
キン樹脂との反応性が低下し、硬化性が劣化する傾向に
ある。

ｎの値は０〜５の範囲のものを用いる必要がある。ｎの
値が５より大きい場合は流動性が低下し、戊形性が悪く
なる。

式（ｎ）で示されるジシクロペンタジエン変性フェノー
ル樹脂硬化剤と併用する硬化剤としては、例エば７エノ
ールノポラック樹脂、タレゾールノポラック樹脂、ジシ
クロペンタジエン変性フェノール樹脂と７ェノールノポ
ラック及びタレゾールノボラック樹脂との共重合物、バ
ラキシレン変性フェノール樹脂、酸無水物、アミン系硬
化剤等を用いることが出来る。

また、本発明で用いられる無機充填材としては、１次平
均粒子径が０．１−１μｍ、２次平均粒子径が２−６０
ｐｍであり、かつ見掛け密度が０−　１”　１ｇ／ＣＧ
，比表面積がｌ−ｌＯＩ！２／ｇである２次凝集シリカ
粉末を総無機充填材量に対して２０〜１００重量％含む
無機充填材を用いる。

このような２次凝集シリカ粉末の使用量は、これを調整
することにより、耐半田ストレス性を最大限に引き出す
事が出来る。

耐半田ストレス性の効果を出すためには、２次凝集シリ
カ粉末を総無機充填材量の２０重量％以上、更に好まし
くは５０重量％以上の使用が好ましい。

２０重量％未満だと耐衝撃性が上がらず、耐半田ストレ
ス性が不十分である。

また、２次凝集シリカの平均粒子径は２〜６０μｍの範
囲が好ましい。２次平均粒：ｆ径が２μｍ未満だと耐衝
撃性が低下し、６０μｍを越えると戊形性が低下し、い
ずれも好ましくない。

更に好ましくは流動性を考慮すると２〜１０μｍが好ま
しい。

■次平均粒子径はＯ、１〜ｌμｍの範囲が好まし，い。

１次平均粒子径が０．１μｍ未満だと、流動性が低下し
、１μｍを越えると耐衝撃性が低下し、いずれも好まし
くない。

見掛け密度は０　．　１　”　ｌ　ｇ／ｃｃの範囲が好
ましく、０　．　１　ｇ／ｃｃ未満だと流動性が低下し
、ｌ　ｇ７ｃｃを越えると耐衝撃性が低下してしまう。

また、比表面積は１〜ｌＯｍ”／ｇの範囲が好まレ〈、
更に好ましくは３〜７　ｍ”／ｇが良い。比表面積が１
　ｍ２７ｚ未満だと戊形品の強度が低下し、耐半田スト
レス性が低下し、ｌ　Ｏｎ”／ｇを越えると流動性が低
下し、いずれも好ましくない。

２次凝集シリカ粉末以外に、併用して用いられる無機充
填材としては、溶融シリカ粉末、溶融球状シリカ粉末、
多孔質シリカ粉末あるいは多孔質シリカ粉末を最適粒径
に粉砕したもの、アルミナ粉末、窒化ケイ素粉末等無機
充填材全般が挙げられる。

本発明で用いられる硬化促進剤はエボキシ基と７エノー
ル性水酸基、酸無水物、アミン系硬化剤のアミン基と反
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）、トリフエニルホス
７イン（ＴＰＰ）、ジメチルベンジルアミン（ＢＤＭＡ
）や２メチルイミダゾール（２　ＭＺ）等が単独もしく
は２種以上混合して用いられる。

本発明の封止用エポキシ樹脂組成物はエボキシ樹脂、硬
化剤、無機充填材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、カーポンブラック、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。

また、本発明の封止用エボキシ樹脂組戊物を戊形材料と
して製造するには、エボキシ樹脂、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、さらに熱ロール又は二−ダー等で溶
融混練し、冷却後粉砕して戊形材料とすることができる
。これらの戊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。

（実施例）実施例ｌ下記組戊物式（ＩＩＩ）で示される３官能エポキシ樹脂１２重量部オルソクレゾールノポラソクエポキシ樹脂８重量部式（ＩＶ）で示されるジシクロペンタジェン変性７エノ
ール樹脂　　　　　　　　　５！！量部（ｎｌ，２であ
り、その混合比がｎ＝−１が２、ｎ＝２が８の割合で混
合されているもの。）フェノールノボラック樹脂　　　
　　５重量部２次凝集シリカ粉末（１次平均粒子径が０
．４μｍ＋２次平均粒子径が３．５μｍ，見掛け密度が
Ｏ−７ｇ／ｃｃ，比表面積が５ｍ２／ｇ）　　　　　　
　　　　３　５　Ｎ＊部溶融シリカ粉末　　　　　　　
　３８．８重量部トリフェニルホスフィン　　　　　０
　．　２　Ｈ［カーポンブラック　　　　　　　　０．
５重量部カルナバワックス　　　　　　　　０．５１１
［量部を、ミキサーで常温で混合し、７０−１００’ｏ
で２軸ロールにより混練し、冷却後粉砕した成形材料と
しＩこ。

得られた成形材料をダプレット化し、低圧トランスファ
ー成形機にて１７５℃、７０ｋ９／　ｃｔｎ”、１２０
秒の条件で半田クラック試験用として６×６曲のチップ
を５２ｐパッケージに封止し、又、半田耐湿性試験用と
して３　Ｘ　６＋１１１１１のチップを１６ｐＳＯＰパ
ッケージに封止した。

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。

半田クラック試験：封止したテスト用素子を８５℃で、
８５％ＲＨの環境下で、７２Ｈｒ処理し、その後２５０
℃の半田槽に１０秒間浸漬後、顕微鏡で外部クラック発
生状況を観察した。

半田耐湿性試験：封止したテスト用素子を８５゜Ｃで、
８５％ＲＨの環境下で、７２Ｈｒ処理し、その後２５０
゜Ｃの半田槽に１０秒間浸漬後、プレッシャークッカー
試験（１２５℃、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表の処方に従って配合し、実施例ｌと同様にして戊
形材料を得た。この戊形材料で試験用の封止した成形品
を得、この戊形品を用いて実施例ｌと同様に半田クラッ
ク試験及び半田耐湿性試験を行った。試験結果を第１表
に示す。

比較例ｌ〜８第１表の処方にしたがって配合し、実施例ｌと同様にし
て戊形材料を得た。この戊形品を用いて実施例Ｌと同様
に半田クラック試験及び半田耐湿性試験を行った。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、耐衝撃性を有するエポキシ樹脂組戊物を得る
ことができるので、半田づけ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半田クラック性に非
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
おいて信頼性が非常に必要とする製品について好適であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（Ａ）下記式（ I ）で示される構造の３官能エ
ポキシ ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（ I ）（式中Ｒ＿１〜Ｒ＿１＿１は水素、ハロゲン、アルキル
基の中から選択される原子または基）を総エポキシ樹脂量にたいして５０〜１００重量％含む
エポキシ樹脂（Ｂ）下記式（II）で示される構造のシンクロペンタジ
エン変性フェノール樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・（II）（式中Ｒ＿１、Ｒ＿２は水素、ハロゲン、アルキル基の
中から選択される原子または基）を総硬化剤量に対して４０〜１００重量％含む硬化剤（Ｃ）１次平均粒子径が０．１〜１μｍ、２次平均粒子
径が２〜６０μｍであり、かつ見掛け密度が０．１〜１
ｇ／ｃｃ、比表面積が１〜１０ｍ＾２／ｇである２次凝
集シリカ粉末を総無機充填材量に対して２０〜１００重
量％含む無機充填材（Ｄ）硬化促進剤を必須成分とする半導体封止用のエポキシ樹脂組成物。