JPH04103619A - 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、耐半田ストレス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。

〔従来の技術〕

近年、ダイオード、トランジスタ、集積回路等の電子部
品は熱硬化性樹脂て封止されているが、特に集積回路は
耐熱性、耐湿性に優れたオルソクレゾールノボラックエ
ポキン樹脂をノボラック型フェノール樹脂で硬化させる
エポキシ樹脂組成物が用いられている。

ところが近年、集積回路の高集積化に伴いチップが大型
化し、かつパッケージは従来の挿入実装タイプのＤＩＰ
等から表面実装タイプのＱＦＰ、ＳＯＰ、ＳＯＪ等、更
に小型薄型化されたＶＱＦＰ、ＶＳＯＰ、ＴＳＯＰ等に
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
とにより内部応力によるクラック発生及びこれらのクラ
ンク発生による耐湿性の低下等の問題か大きくクローズ
アンプされてきている。

特に半田付けの工程において急激に２００　’Ｃ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。

このパンケージクラックや、樹脂とチップの剥離発生の
原因は、パッケージ中の樹脂とチップ及びリードフレー
ムとの線膨張係数の違いによる応集中で剥離及びパッケ
ージクラックか発生するものと考えられている。

これらの問題を解決するために低応力化による半田付は
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６２−１１５８５号公報、６２
−１１６６５４号公報、６２−１２８１６２号公報）、
更にはンリコーン変性（特開昭６２−１３６８６０号公
報）なとの手法で対処しているかいずれも半田付は時に
パッケージにクラックか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。

一方、半田付は時の熱衝撃に樹脂強度か耐えるという狙
いて耐熱性エポキシ樹脂組成物を得る目的で多官能性エ
ポキシ樹脂の使用（特開昭６１−１６８６２０号公報）
等か検討されてきた。多官能エポキシ樹脂の使用により
、ガラス転移温度が上かり樹脂強度が向上するが、反面
、内部応力の増加と吸水率の増加により、耐半田ストレ
ス性に対して、やや不充分であった。

〔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、エポキシ樹脂組成
物の硬化剤に半田付は時における内部応力の低下とチッ
プ及びリードフレームとの密着性に効果の有る可撓性構
造の硬化剤を用い、無機充填材に樹脂強度向上のため、
平均粒径で４〜７μｍ、比表面積が５〜ＩＯｄ／ｇであ
る破砕シリカ粉末を用いることにより耐半田ストレス性
に著しく優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供
するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のエポキシ樹脂組成物は硬化剤として、下記式（
１）及び〔ＩＩ〕で示される可撓性構造を有する２ｆｌ
類のフェノール樹脂硬化剤を］ ｎ＝ｏ〜７ （式中のＲ２−Ｒ７は水素、ハロゲン、アルキル基の中
から選択される同一もしくは異なる原子または基） （式中のＲ＋、Ｒｘは水素、ハロゲン、アルキル基の中
から選択される同一もしくは異なる原子または基）総硬
化剤量に対して３０〜１００重Ｉ％含む硬化剤と平均粒
径が４〜７μｍ、比表面積か５〜１０ｎｆ／ｇである破
砕シリカ粉末を総充填材量に対して３０〜１００重量％
含む無機充填材を併用することを特徴とし、従来のエポ
キシ樹脂組成物に比べて非常に優れた耐半田ストレス性
を有するものである。

式（Ｉ）及び〔ＩＩ〕で示されるフェノール樹脂硬化剤
は骨格中のパラキシレン及びジシクロペンタジェンを変
性したものである。特徴としてはガラス転移温度以上で
の弾性率が低く、半田付は時の内部応力が低い。また、
チップ及びリードフレームとの密着性及び低吸水性に優
れるなどの特徴を有することから耐半田ストレス性に良
好な結果を示す。このフェノール樹脂硬化剤は式（Ｉ）
と式（ＩＩ）がｌ：Ｉを中心に１　：　０．８〜１　：
　１．２の範囲で用いることが成形性のバランスの面で
好ましく、その混合物の使用量は、全硬化剤量に対して
３０重量％以上か好ましく、更に好ましくは６０重量％
以上の使用か望ましい。

３０重量％未満だと、リードフレームとの密着性及び低
吸水性が向上せず、耐半田ストレス性が不充分である。

更に式（Ｉ）及び（ＩＩ）中のＲ。

、Ｒ２はそれぞれ水素原子か好ましい。

式（１）及び〔ＩＩ〕で示されるフェノール樹脂硬化剤
以外に他の硬化剤としてはエポキシ樹脂と反応するもの
であれば良く、一般にフェノールノボラック樹脂、クレ
ゾールノボラック樹脂、酸無水物、アミン系硬化剤等挙
げることができる。

本発明で用いるエポキシ樹脂としてはエポキシ基を有す
るポリマー全般をいう。たとえばビスフェノール型エポ
キシ樹脂、テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂、ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂、トリフエノールメタン型エポキシ
樹脂、アルキル変性トリフエノールメタン型エポキシ樹
脂及びトリアジン核含有エポキシ樹脂等を挙げることが
出来る。

無機充填材としては平均粒径か４〜７μｍ、比表面積か
５〜ｌ０ｒｄ／ｇである破砕シリカ粉末を総充填材量に
対して３０重量％以上の使用が好ましく、更に好ましく
は５０重量％以上が望ましい。

平均粒径が４μｍ未満だと成形時の流動性が低下し、７
μｍより大きいと樹脂強度が向上せず耐半田ストレス性
への効果か少ない。また比表面積か５ｒｄ／ｇ未満だと
樹脂強度が向上せず、１０ｄ／ｇより大きいと成形時の
流動性が低下する。使用量は３０重量％未満だと樹脂強
度が向上せず、耐半田ストレス性への効果が少ない。

他の併用する無機充填材としては球状シリカ粉末、結晶
シリカ粉末、溶融破砕シリカ粉末、アルミナ等が挙げら
れる。

本発明で使用される硬化促進剤はエポキシ樹脂の硬化反
応を促進させるものであればよく、一般にエポキシ樹脂
組成物に使用されているものを広く使用することがてき
、例えばジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）、ｌ−リ
フェニルホスフィン（ＴＰＰ）、ジメチルベンジルアミ
ン（ＢＤＭＡ）や２メチルイミダゾール（２ＭＺ）等が
単独もしくは２種類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ポキシ樹脂、硬
化剤、無機充填材及び硬化促進剤を必須成分とするか、
これ以外に必要に応じてン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、ヘキサブロムベン
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。

又、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を成形材料とし
て製造するには、エポキシ樹脂、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、さらに熱ロールまたはニーダ−等で溶
融混練し、冷却後粉砕して成形材料とすることができる
。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、絶縁等に適用することができる。

〔実施例〕

実施例１ 下記組成物 オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂２０重量部 式（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）で示されるフェノール樹脂硬
化剤の重量比で１・ｌの混合物　　　６重量部（ｎ＝１
．２であり、その重量割合かｎ＝１が６に対してｎ＝２
が４である混合物）（ＯＨ当量１７５ｇ／ｅｑ、軟化点
７５℃） （ｎ＝２．３であり、その重量割合がｎ＝２が、７に対
してｎ＝３が３である混合物）（ＯＨ当量１８５ｇ／ｅ
ｑ、軟化点１０６℃） フェノールノボラック樹脂　　　　４重量部平均粒径が
５μｍ、比表面積が８ｒｒｒ／ｇである破砕シリカ粉末
　　　　　　　　　４０重量部溶融シリカ粉末　　　　
　　　２８．８重量部トリフェニルホスフィン　　　　
０．２重量部カーボンブラック　　　　　　　０．５重
量部カルナバワックス　　　　　　　０．５重量部を、
ミキサーで常温で混合し、７０〜１００℃で２軸ロール
により混練し、冷却後粉砕して成形材料とした。

得られた成形材料をタブレット化し、低圧トランスファ
ー成形機にて１７５℃、７０ｋｇ／ａｌ、１２０秒の条
件で半田クラック試験用として６×６鰭のチップを５Ｚ
ｐパツケージに封止し、又半田耐湿性試験用として３Ｘ
６ｍのチップを１６ｐＳＯＰパツケージに封止した。

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℃、８
５％ＲＨの環境下で４８Ｈｒおよび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
クラックを観察した。

半田耐湿性試験：封止したテスト用素子を８５℃で、８
５％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、プレッシャークツカー試験（
１２５℃、！００％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２〜５ 第１表の処方に従って配合し、実施例１と同様にして成
形材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形品
を得、この成形品を用いて実施例１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１〜６ 第１表の処方に従って配合し、実施例１と同様にして成
形材料を得た。この成形材料で試験用の封止した成形品
を得、この成形品を用いて実施例１と同様に半田クラッ
ク試験及び半田耐湿性試験を行なった。試験結果を第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リ
ードフレームとの密着性、低吸水性及び耐熱衝撃性を有
するエポキシ樹脂組成物を得ることかできるので、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。更に耐湿性か良
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
高集積大ヤバッケージＩＣにおいて信頼性か非常に必要
とされる製品について好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）エポキシ樹脂 （ｂ）下記式〔 I 〕及び〔II〕で示される２種類のフ
   ェノール樹脂硬化剤を ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・〔 I
   〕 （式中の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同一もしくは異なる原子または基） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・〔II〕 ｎ＝０〜７ （式中の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同一もしくは異なる原子または基）
   総硬化剤量に対して３０〜１００重量％含む硬化剤 （ｃ）平均粒径が４〜７μｍ、比表面積が５〜１０ｍ＾
   ２／ｇである破砕シリカ粉末を総充填材量に対して３０
   〜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エポキシ樹脂組成物。