JPH04183711A - 半導体封止用樹脂組成物 - 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耐熱衝
撃性と半田耐熱性および低粘度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が、特に集積回路では
耐熱性、耐湿性に優れた０−クレゾールノボラックエポ
キシ樹脂をノボラック型フェノール樹脂で硬化させたエ
ポキシ樹脂が用いられている。

ところが半導体パッケージの実装方法としては従来のス
ルーホール実装から表面実装への移行、そして半導体パ
ッケージの種類としては実装方法に対応してＤＩＰから
ＳＯＰ、ＳＯＪ、ＰＬＣＣに変わってきている。そして
最近では、パッケージの厚みか従来のものに比へて非常
に薄い約１　ｍａ＋厚のＴＳＯＰ、ＴＱＦＰというパッ
ケージもあられれてきている。

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、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か大きくクローズアップされ
てきている。

特に耐熱衝撃性と半田耐熱性の２点をクリアーてきる封
止樹脂か必要とされている。

耐熱衝撃性の向上に対しては、シリコーンオイル、シリ
コーンゴム等のシリコーン化合物や合成ゴム等の添加か
行われてきた。しかしこれらの添加は、成形時の型汚れ
、樹脂パリの発生等不都合な現象が生じるため、シリコ
ーンとエポキシ樹脂又は硬化剤とを反応させたシリコー
ン変性レジンが開発されてきた。（例えば特開昭５８−
２１４１７号公報）。現在の封止樹脂は、この活用によ
りかなり耐熱衝撃性か向上している。しかし、これらは
マトリック樹脂中に低弾性率ドメインを導入して全体を
低弾性率化しようとする手法であるかトメンとマトリッ
クスとの接着性に問題かあり、弾性率と同時に強度も低
下してしまう等、いまた十分てはないし、しかも半田耐
熱性か低下する傾向かあり問題となっている。そこで、
上記のような低応力賦与剤を添加せずにマトリックス樹
脂そのものの耐熱衝撃性を向上する必要かでてくる。

半田耐熱性の向上に対しては、ポリイミド樹脂やフィラ
ーの検討および３官能樹脂の活用（例えば特開昭６１−
１６８６２０号公報）か有望とされているか、いずれも
耐熱衝撃性に劣り、しかも樹脂組成物粘度が増加するこ
とによるダイパッドシフト等の成形不良かおきやすく、
これらの手法の単独使用ではバランスのとれた樹脂組成
物系を得ることは難しい。

そこで樹脂の架橋点間距離、主鎖構造等の組成構造を自
在に変化させ諸物性のバランスをとりつつ半田耐熱性を
向上する方法か有効であると考えられる。

〔発明か解決しようとする課題〕

耐熱衝撃性、半田耐熱性、低粘度性および成形性のいず
れも優れた半導体封止用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〕

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

（Ａ）式（１）の化学構造式で示される３、３’。

５．５′−テトラメチル−４，４′−ジヒドロキシビフ
ェニルグリンジルエーテル を総エポキシ樹脂量に対して５０〜Ｉ００重量％を含む
エポキシ樹脂 （Ｂ）式（ｎ）の化学構造式で示される４、４′←１，
４−フェニレンビス（ｌ−メチルエチリデン）〕ビスフ
ェノール ＣＨ３ＣＨ。

を総フェノール樹脂量に対して１０〜５０重量％を含む
フェノール樹脂 （Ｃ）硬化促進剤および （Ｄ）無機充填材 を必須成分とした組成物を用いることにより耐熱衝撃性
、半田耐熱性、低粘度性、さらに成形性にも優れた半導
体封止用樹脂組成物が得られることを見い出して本願発
明を完成するに至ったものである。

〔作　　用〕

本発明において用いられる式ＣＩ）で示される構造のビ
フェニル型エポキシ化合物は成形温度（１７５℃）にお
いて数センチボイズて従来のエポキシ樹脂に比べて非常
に低粘度を有するために、樹脂組成物の衝撃強度を向上
させ半田耐熱性に優れるという特徴を有している。式Ｃ
Ｉ）で示されるビフェニル型エポキシ化合物は単独で用
いても他のエポキシ樹脂と混合して用いても良いかビフ
ェニル型エポキシ化合物か総エボキノ樹脂量中の５０重
量％以上とすることが必要である。５０％未満の場合は
、流動性か悪い組成物となる。併用するエポキシ樹脂と
しては、０−クレゾールノポラックエポキン樹脂、３官
能エポキノ樹脂構＊なとか挙げられ、これらは１種また
は２種以上混合して用いてもよい。

本発明において用いられる式［ｎ）で示されるビスフェ
ノール型フェノール樹脂は、ビフェニル型エポキシ樹脂
と同様に、非常に小さな粘度を有し、樹脂組成物の粘度
を著しく低下させることが可能であり、成形時には高流
動性を賦与し、更にＩＣパッケージではリードフレーム
、チップ、アイランド界面で高濡れ性、高密着性を与え
耐半田クラック性か向上する。又、無機充填材の含有量
を大幅に増加することか可能なため、熱時強度、耐熱衝
撃性、耐半田クラック性か更に向上する。

式〔■〕で示されるビスフェノール型フェノール樹脂は
、５０重量％を超えると硬化性が悪くなり、成形性も悪
くなるので５０重量％以下で用いる必要かある。１０重
量％未満であると強靭化か不充分てあり半田耐熱性が悪
い材料となる。式（ＩＩ）のヒスフェノール型フェノー
ル樹脂と併用するフェノール樹脂としては、多官能フェ
ノール系化合物例えばフェノールノボラック、０−クレ
ゾールノボラック、または必要により各種芳香環、脂肪
環を有する化合物を加え反応させた共縮合物が挙１デら
れる。

この多官能フェノール系化合物は２官能工ポキシ化合物
および３官能工ポキシ化合物、２官能フ工ノール系化合
物との３次元架橋をもたらすものである。

２官能間士のエポキシ化合物／フェノール化合物では通
常の反応では直線状高分子量体しか生成しないが、多官
能フェノール系化合物を添加することにより３次元的に
架橋点を生成し、熱硬化高分子量体を生成する。更に、
この多官能フェノール系化合物の配合量を調節すること
により硬化特性、架橋密度、架橋点間距離の調節が自在
であり流動性、硬化性等の作業性、強度、弾性率、靭性
等の硬化物特性を望み通りに調節可能である。

エポキシ化合物とフェノール系化合物の配合割合は当量
比で０．７〜１．３の範囲か好ましい。

本発明で用いられる無機充填材としては結晶性ソリ力、
溶融ソリ力、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
または溶融シリカか好適に用いられる。

また、本発明に使用される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、ｌ、８、−ジアザビシクロ〔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
。

その他必要に応じてワックス類等の離型剤、へキサブロ
ムベンゼン、デカブロムビフェニルエーテル、三酸化ア
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かできる。

本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造するに
はエポキシ系化合物とフェノール系化合物を所定の配合
比で混ぜ加熱釜内て１５０℃にて溶融混合後冷却する。

次に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−等により溶融混練処理
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か出来る。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例で示す。なお配合割合は重量部と
する。

実施例１〜４．比較例１．２ 第１表に示したそれぞれの配合割合の組成物を常温にて
十分に混合し、更に９５〜１００℃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、これをタブレッ
ト化して半導体封止用エボキノ樹脂組成物を得た。

この材料をトラノスフ７−成形機（成形条件　金型温度
１７５°Ｃ１硬化時間２分）を用いて成形し、得られた
成形品を１７５°Ｃ１８時間で後硬化し評価した。結果
を第１表に示す。

評価方法 ※１．スパイラルフロー −ｆ＝ＭＭ　Ｉ　−１−６６に準じたスパイラルフロー
測定用金型を用い、試料を２０ｇ、成形温度１７５°Ｃ
１成形圧カフ、　０　Ｍ　Ｐ　ａ、成形時間２分で成形
した時の成形品の長さ。

※２．高化式フロー粘度 １７５℃時の高化式フロー粘度（ポイズ）※３．耐熱衝
撃性試験 成形品（チップサイズ３６ｍＩｎ２、パッケージ厚２．
０５１１Ｉ１１、後硬化１７５℃、８Ｈｒｓ）２０個を
温度サイクルのテスト（＋１５０℃〜−１９６℃）にか
け、５００サイクルのテストを行ないクラックの発生し
た個数を示す。

※４．半田耐熱性試験 成形品（チップサイズ３６Ｉｒ１ｍ２、パッケージ厚２
．０５ａｕｎ）　２０個ｉ、ニー）いて８５°Ｃ１８５
’６ＲＨの水蒸気下で７２時間処理後、２４０　’Ｃの
半田槽に１０秒間浸漬し、クラックの発生した成形品の
個数を示す。

※５．ショアＤ硬度 １７５°Ｃで成形し、硬化２分後に測定。

〔発明の効果〕

本発明による半導体封止用樹脂組成物は耐熱衝撃性と半
田耐熱性に極めて優れ、低粘度であり、このため金線変
形性おび充填性に優れ、さらに成形加工性（樹脂パリ）
にも優れ、極めてバランスのとれた樹脂組成物であるた
め高集積度ＩＣ封止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）式〔 I 〕の化学構造式で示される３、３
   ′、５、５′−テトラメチル−４、４′−ジヒドロキシ
   ビフェニルグリシジルエーテル ▲数式、化学式、表等があります▼〔 I 〕 を総エポキシ樹脂量に対して５０〜１００重量％を含む
   エポキシ樹脂 （Ｂ）式〔II〕の化学構造式で示される４、４′■１、
   ４−フェニレンビス（１−メチルエチリデン）〕ビスフ
   ェノール ▲数式、化学式、表等があります▼〔II〕 を総フェノール樹脂量に対して１０〜５０重量％を含む
   フェノール樹脂 （Ｃ）硬化促進剤および （Ｄ）無機充填材 を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用樹脂組
   成物。