JPH044328B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エポキシ樹脂系成形材料に係り、特
に、半導体素子などの電子部品封止用に適した半
導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。 近年トランジスタ素子や集積回路素子などの電
子部品の封止においては、エポキシ樹脂系などの
熱硬化樹脂系成形材料を用いることが広く採用さ
れている。これは、従来の金属やセラミツク製材
料を用いるハーメチツクシール方式に比べ、封止
操作が簡単で、さらに経済性があるなどの利点が
あるためである。しかし、その反面、樹脂封止方
式は、ハーメチツクシール方式に比べ湿気に対す
る信頼性が劣るという欠点がある。 すなわち、樹脂封止方式が湿気に対する信頼性
の劣る理由は、次の様に考えられる。エポキシ樹
脂系成形材料からなる成形品は、吸湿性を有して
おり、外雰囲気中の水分が樹脂封止成形体を浸透
して封止された電子部品表面まで達するが、その
際水分は、該成形体中に含まれるナトリウムイオ
ンや塩素イオンなどのイオン性不純物を溶解して
電子部品表面まで運び、アルミニウムなどの金属
配線の腐食を引き起こすことにある。このイオン
性不純物の大部分は、成形材料の原料であるエポ
キシ樹脂などに由来している。封止用エポキシ樹
脂については、合成後精製処理を施すのが一般的
となつている。しかし、イオン性不純物を完全に
除去するのは、実質的に不可能といえる。また、
エポキシ樹脂中には、イオン性不純物ではない
が、熱や触媒の作用でイオン化しうる加水分解性
塩素がイオン性不純物の塩素の10〜1000倍程度存
在しており、これも製造上除去するのは困難であ
る。 この様にエポキシ樹脂封止には、耐湿性、耐食
性に問題があるので、種々検討を進めた結果、エ
ポキシ樹脂系成形材料に特定のイオン交換体を添
加配合すると金属配線の腐食を著しく低減乃至抑
制しうることを見出した。 本発明は上記知見に基き、信頼性に秀れた樹脂
封止電子部品の製造に適する半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物を提供しようとするものである。 すなわち、本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤、
無機充てん剤および陽イオン交換樹脂又は無機イ
オン交換体を主成分とする組成物であつて、前記
樹脂、硬化剤および無機充てん剤の総量100重量
部に対して前記陽イオン交換樹脂又は無機イオン
交換体0.1〜20重量部含有してなることを特徴と
する半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。 本発明において用いるエポキシ樹脂は、分子中
にエポキシ基を少なくとも２個以上有するもので
あれば、分子構造、分子量などに特に制限はな
い。例えば、ビスフエノールＡ型エポキシ樹脂、
フエノールノボラツク型エポキシ樹脂、クレゾー
ルノボラツク型エポキシ樹脂、あるいは脂環式エ
ポキシ樹脂など一般に成形材料用として使用され
ているものであればいずれでもよい。その際ナト
リウムや塩素などのイオン性不純物や加水分解性
塩素の少ないものが望ましい。 次に硬化剤としては、例えば、フエノールノボ
ラツク樹脂、クレゾールノボラツク樹脂などのフ
エノール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系
硬化剤などが挙げられる。これらの使用量につい
ては、特に制限はないが、エポキシ基と硬化剤の
官能基のバランスを考えて加えることが必要であ
る。 次に、無機充てん剤としては、例えば、結晶性
シリカ、溶融シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミ
ナ、炭酸カルシウム、タルク、硫酸バリウムなど
の粉体、およびそれらの繊維やガラス繊維などが
挙げられる。これらは、必要に応じて併用しても
よい。通常は、結晶シリカか溶融シリカが用いら
れる。この無機充てん剤の配合比は、選択する上
記の樹脂分によつても異なるが、一般に樹脂分
100重量部に対し150〜450重量部程度でよい。150
重量部未満では、熱膨張率、成形収縮率が大き
く、また、熱伝導率が低く、450重量部を超える
と流動性低下、金型摩耗が大きくなる等の欠点が
ある。 本発明において配合するイオン交換体の種類と
しては、陽イオン交換樹脂と無機イオン交換体と
がある。そのうちの陽イオン交換樹脂としては、
スルホン酸基等を有する強酸性陽イオン交換樹
脂、カルボン酸基、ホスホン酸基またはホスフイ
ン酸基等を有する弱酸性陽イオン交換樹脂であ
り、無機イオン交換体としては、天然または合成
ゼオライト類、リン酸ジルコニウム、酸化ジルコ
ニウムなどが挙げられる。 さらには、これらイオン交換体の１種又は２種
以上の混合系で用いることもできる。また、陽イ
オン交換体樹脂は、水素イオン型以外にもアンモ
ニウム塩などの塩型で用いてもよい。これらイオ
ン交換体の添加配合量は、樹脂、硬化剤及び無機
充てん剤の総量100重量部に対してイオン交換体
は、0.1〜20重量部が好ましくは、0.1重量部未満
では耐湿、耐腐食性が十分でなく、20重量部を超
えても効果が増さず、これ以上の添加量は必要と
しない。イオン交換体としての無機イオン交換体
は、無機充てん剤としても機能させることができ
る。そのような目的で使用する場合の添加量は、
最大450重量部まで添加機能させることができる。
添加量が450重量部を超えると、耐湿、耐腐食性
の効果は変化しないが、成形時の流動性低下、金
型摩耗が大きくなり好ましくない。なお、これら
のイオン交換体は、乾燥したもので、組成物中に
均一に分散させやすいようにできるだけ微細な粉
体としたものが好ましい。 本発明に係る組成物には、必要に応じてイミダ
ゾールや第３級アミンなどの硬化促進剤、カルナ
バワツクス、モンタンワツクス、ステアリン酸な
どの離型剤、ハロゲン化エポキシ樹脂や三酸化ア
ンチモンなどの難燃化剤、カーボンブラツクなど
の着色材、シランカツプリング剤などの表面処理
剤シリコーン化合物などの可とう性付与剤などを
適宜添加配合することもできる。 本発明に係る組成物の製造は、所定の組成比の
原料をミキサーなどによつて充分混合後、さらに
熱ロールやニーダーなどによる溶融混合処理を加
えることによつて容易に行ないうる。 このように本発明に係る半導体封止用エポキシ
樹脂組成物は、半導体素子の封止に適用した場合
などに高い信頼性を与える。即ち、樹脂封止した
半導体素子は、例えば高温、高圧水蒸気中での耐
湿試験においても、アルミニウム配線の腐食によ
る断線などの不良発生が著しく、低減乃至抑制さ
れ、長期間に亘つて所要の性能を維持、発揮させ
ることができる。この理由は、成形体に含まれる
ナトリウムイオンや塩素イオンなどの腐食を引き
起こすイオン性不純物が、特に添加配合してある
イオン交換体によつて捕捉され、アルミニウム配
線表面に達し得なくなるためと考えられる。 次に本発明を実施例によりさらに具体的に説明
する。なお以下において部とあるのは重量部を示
す。 実施例 １〜５ エポキシ当量220のクレゾールノボラツクエポ
キシ樹脂170部、エポキシ当量280の臭素化ノボラ
ツクエポキシ樹脂30部、フエノールノボラツク樹
脂100部、２−ウンデシルイミダゾール４部、カ
ルナバワツクス５部、シランカツプリング剤（γ
−グリシドオキシプロピルトリメトキシラン）６
部、カーボンプラツク２部、三酸化アンチモン８
部、結晶シリカ700部からなる組成物に、表に示
すような種類及び量のイオン交換体を添加配合
し、ミキサーで混合し、さらに加熱ロールで混練
し、そして冷却後粉砕して組成物を調製した。 この様にして調製した各組成物を用い、トラン
スフアー成形法で対向するアルミニウム配線を有
する評価用シリコン素子を封止した。そしてこの
封止素子に温度125℃の水蒸気加圧下で、電極間
に直流20Vのバイアス電圧を印加し、耐湿試験Ｂ
−PCT（バイアスプレツシヤーワツカーテスト）
を行ない、50％の素子がオープン不良となる時間
を比較することによつて評価した結果を表に示
す。 表から明らかな様に本発明の係る組成物によれ
ば、半導体素子を封止した場合なども、秀れた耐
湿、耐食性を付与しうることがわかる。 比較例 １〜２ エポキシ樹脂組成物にイオン交換体を表に示す
添加量とし、その他は実施例と同様の操作を行
い、かつ評価試験を行つた。その結果を表に示
す。 【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エポキシ樹脂、硬化剤、無機充てん剤および
   陽イオン交換樹脂又は無機イオン交換体を主成分
   とする組成物であつて、前記樹脂、硬化剤および
   無機充てん剤の総量100重量部に対して前記陽イ
   オン交換樹脂又は無機イオン交換体0.1〜20重量
   部含有してなることを特徴とする半導体封止用エ
   ポキシ樹脂組成物。