JPH04153213A - 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、高集積度ＩＣ封止用樹脂組成物に適する半田
耐熱性に優れたエポキシ樹脂組成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、集積回路等の電子部
品を熱硬化性樹脂で封止しているか、特に集積回路では
耐熱性、耐湿性に優れたＯ−クレゾールノボランクエボ
キノ樹脂をノボラック型フェノール樹脂で硬化させたエ
ポキン樹脂か用いられている。

ところが近年、集積回路の高集積化に伴いチップかたん
たん大型化し、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、薄型のフラソトパノケーノ、
ＳＯＰ、ＳＯＪ、ＰＬＣＣに変わってきている。

即ち大型チップを小型て薄いパッケージに封入すること
になり、応力によりクラック発生、これらのクランクに
よる耐湿性の低下等の問題か太き（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°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か劣化してしまうといった問題
点がててきている。

これらの大型チップを封止するのに適した、信頼性の高
い封圧用樹脂組成物の問題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は時の熱衝撃を緩
和する目的て、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、６２−１１６６５
４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
ラックか生し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。

〔発明か解決しようとする課題〕

本発明の目的とするところは、半田耐熱性に優れた半導
体封止用エポキシ樹脂組成物を提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明者らはこれらの問題を解決するために鋭意研究を
進め、次の組成を有する樹脂組成物を見い出した。

下記構造を有するエボキノ樹脂を総エポキノ量の３０〜
＋００Ｑ６配合し、 （Ｒ，は水素又はメチル基）そして下記式で示されるフ
ェノールノボラック系硬化剤を総研化剤中の３０〜１０
０重量％配合し、 さらに硬化促進剤と無機充填材を配合し、上記問題点を
改良しうる半導体封止用樹脂組成物が得られることを見
い出し、本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（Ａ）成分としてのビフェニル型エ
ポキン化合物は半田耐熱性に有効な３つの効果、強靭性
、低弾性、低粘度を有する。これらの効果は式ＣＩ）に
示した化学構造に起因する。

すなわち、平面構造ゆえに分子同志のバッキングか向上
し分子間引力の効果か大きくなるために強靭性が発現し
熱応力や水蒸気圧に強い耐久性を有し、半田耐熱性が向
上する。又、１分子中にエポキシ基が２ケしかない低分
子であるため、架橋密度の低い樹脂構造となり、弾性率
、特にＴｇ以上の領域の弾性率が顕著に低下する。弾性
率が低下することによる熱応力の低減はむろん半田耐熱
性の向上につなかっている。さらに低分子の結晶性化合
物であるために、溶融粘度か１７５℃近傍で数センチポ
イズときわめて低く、通常の樹脂系に比較して非常に多
くのフィラーを添加しつる配合系となる。フィラーが多
くなることにより低吸水化、高強度化、低応力化が生じ
、半田耐熱性はやはり向上する。

式（Ｉ）で示されるビフェニル型エポキシ化合物は、総
エボキソ樹脂中の３０〜１００重量％を占める必要かあ
る。３０重量％未満だと上記の効果か十分発現せず、半
田耐熱性が低下する。なお、併用するエポキシ樹脂は、
エポキシ基を有するもの全般をいう。たとえばビスフェ
ノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等の
ことをいう。

本発明で用いられる（１）（Ａ）成分としてのイミド環
含有フェノールノボラック硬化剤は、半田耐熱性に有効
な効果、すなわち、強靭化、低弾性化、金属に対する接
着性向上に加え、Ｔｇが高いという特徴を有する。すな
わち、（Ａ）成分のビフェニル型エポキシ化合物と同様
に、分子内に平面構造を有しているために、強靭化と低
弾性化が生じる。さらに、イミド環はＮ、０原子を含む
極性構造でもあるため、金属との接着性が向上し、半田
耐熱性および半田処理後の耐湿性の向上に効果がある。

極性のため、吸水率の向上が懸念されたが、実際には通
常のフェノールノボラック樹脂を用いた場合と比較して
、はとんと吸水率は変わらなかった。

なお、通常側鎖に反応性を有しない基を導入すると、た
しかに強靭化、低弾性率化はおこるが、Ｔｇは低下する
。にもかかわらず、イミド環を導入した時はＴｇの向上
か生し、成形性、耐湿性が向上し、ハンドリングか非常
に容易になる。イミド環の平面性に加え、巨大な分子に
よる主鎖の分子運動の抑制か原因と考えられる。

式〔■〕で示されるイミド環含有フェノール性以上０．
８以下か望ましい。０．０５未満の時はイミド環の効果
が十分でなく、半田耐熱性が不十分である。又０．８よ
り大きい時は、フェノール性ＯＨの量が非常に少ないた
め、硬化性、成形性、Ｔｇ等か低下する。

式（ＩＩ）で示されるイミド環含有フェノールノボラッ
クは、総硬化剤量中の３０〜１００重量％を占める必要
がある。３０％未満だと上記の効果が十分発現せず半田
耐熱性が低下する。なお併用する硬化剤としては分子に
フェノール性ＯＨ基を有するものならいずれてもよいか
、例えばフェノールノボラック硬化剤などがあげられる
。

（八）成分と（１）（Ａ）成分は本発明の最も重要な材
料であり、この両者を併用することにより相乗効果によ
り半田耐熱性は大きく向上する。

両者の併用により十分な相乗効果が得られる理由は、い
ずれもが分子中に平面構造を有することが物性向上のポ
イントであるがゆえに、おたがいの長所を打ち消すこと
なく性能が上がったものと考えられる。

本発明の（Ｃ）成分としての硬化促進剤はエポキシ基と
フェノール性水酸基との反応を促進するものであれば良
（、一般に封止用材料に使用されているものを広く使用
することがてき、例えばＢＤＭＡ等の第３級アミン類、
イミダゾール類、ｌ、８−ジアザビンクロ〔５，４，０
〕ウンデセン−７、トリフェニルホスフィン等の有機リ
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
。

本発明の（Ｄ）成分としての無機充填材としては結晶性
シリカ、溶融シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、タル
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。これらの中で特に結晶
性シリカまたは溶融シリカが好適に用いられる。

その他必要に応じてワックス類等の離型剤、ヘキサブロ
ムベンゼン、デカブロムビフェニルエーテル、二酸化ア
ンチモン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の
着色剤、シランカップリング剤その地熱可塑性樹脂等を
適宜添加配合することができる。

本発明の半導体封圧用エポキシ樹脂組成物を製造するに
は一般的な方法としては、所定の配合比の原料をミキサ
ー等によって十分に混合した後、更にロールやニーダ−
等により溶融混線処理し、次いで冷却固化させて適当な
大きさに粉砕することにより容易に製造することが出来
る。

〔実施例〕

本発明を以下の実施例で説明する。配合割合は重量部で
表わす。

実施例１ ビフェニル型エポキシ化合物（イ）９０重量部臭素化ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂（軟化点６５°Ｃ１臭素
含有率３７％、エポキシ当量３７０）　　　　　　　　
１０重量部イミド環含有フェノールノボラック樹脂（ハ
）９５重量部 破砕状溶融シリカ　　　　　　　５００重量部三酸化ア
ンチモン　　　　　　　　１０重量部シランカップリン
グ剤　　　　　　　２重量部トリフェニルホスフィン　
　　　　　２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
部を常温で十分に混合し、更に９５ｙ１００°Ｃて２軸
ロールにより混練し、冷却後粉砕して成形材料とし、こ
れをタブレット化して半導体封止用エボキソ樹脂組成物
を得た。

この材料をトランスファー成形機（成形条件二金型温度
］７５°Ｃ１硬化時間２分）を用いて成形し、得られた
成形品を１７５°Ｃ１８時間で後硬化し評価した。結果
を第１表に示す。

実施例２ 実施例１のイミド環含有フェノールノボラック樹脂（ハ
）９５重量部を、イミド環含有フェノールノボラック樹
脂（ニ）１００重量部に変更した以外は実施例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。

この半導体封止用エポキン樹脂組成の評価結果を第１表
に示す。

実施例３〜４、比較例１〜４ 同様にして第１表に示す組成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
の評価結果を第１表に示す。

※１ 下記式 て示されるビフェニル型エポ キシ化合物（エポキシ当量１７５） ※２ 下記式 ［） て示されるビフェニル型エボ キン樹脂化合物 （エポキシ当量１２０） ※３ 下記式 て示されるイミ ド環含有フェ ノールノボランク硬化剤（軟化点１ ２０℃、 ０Ｈ当量ｌ７５） ＝０．２５ ］＋ｍ＋ｎ ※４ 下記式（ＶＩ）で示されるイミド環含有フェノールノボ
ラック硬化剤（軟化点１２０℃、０Ｈ当ｊ１＋８０） ＨＣ＝ＣＨ １＼ ※５ 下記式〔■〕で示されるイミド環含有フェノールノボラ
ック硬化剤（軟化点１２５℃、０Ｈ当量２１０） ※６ 下記式 で示されるイミド環含有フェ ノールノボラック硬化剤（軟化点１ ０℃、 ０Ｈ当量１ ＨＣ＝ＣＨ １＼ ※７ 下記式 で示されるイミド環含有フェ ノールノボラック硬化剤 （軟化点１ ３０℃、 ＯＨ当量１４００） ※８ ※９ ※１０ ＋ｍ十ｎ １７５°Ｃ２分成形後、金型が開いてから１０秒後の成
形品のバコール硬度。

テンシロン曲げ成形機を用い、２５０°Ｃ１負荷速度１
（１ｍ／ｍｉｎ、て測定。

スパン６４ｎｍ、幅１０皿、厚み４ｍの３点曲げ。

成形品（チップサイズ３６じ２　パッケージ厚２ｍｍ）
２０ケについて、８５℃、８５％ＲＨの水蒸気下で７２
時間処理後、２４０°ＣのＩＲリフロー処理を行い、ク
ラックの発生した個数を示す。

※１１　　成形品（チップサイズ３６藺２　パッケージ
厚２Ｍ）２０ケについて、２１５℃のＶＰＳ処理を行な
ったのち、１２５℃、１００％ＲＨの水蒸気下で５００
時間処理を行い、ＩＣチップの故障が生した個数を示す
。

〔発明の効果〕

本発明のビフェニル型エポキシ樹脂、イミド環含有フェ
ノールノボラック硬化剤、硬化促進剤、無機充填材を必
須成分とする半導体封止用樹脂組成物は半田耐熱性およ
び耐湿性に優れており、高集積度ＩＣ封圧用樹脂組成物
として非常に信頼性の高いものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）下記式〔 I 〕で示されるビフェニル型エ
   ポキシ化合物 ▲数式、化学式、表等があります▼〔 I 〕 （式中Ｒ＿１は、水素又はメチル基） を総エポキシ樹脂量に対して３０〜１００重量％含有す
   るエポキシ樹脂 （Ｂ）下記式〔II〕で示される構造のイミド環含有フェ
   ノールノボラック硬化剤 ▲数式、化学式、表等があります▼〔II〕 （式中Ｒ＿２は▲数式、化学式、表等があります▼、又
   は▲数式、化学式、表等があります▼、 ０．０５≦ｎ／（ｌ−ｍ−ｎ）≦０．８ を総硬化剤量に対して３０〜１００重量％含むフェノー
   ルノボラック系硬化剤。 （Ｃ）硬化促進剤 （Ｄ）無機充填材を必須成分とする半導体封止用エポキ
   シ樹脂組成物。