JPH05175366A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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JPH05175366A
JPH05175366A JP33828291A JP33828291A JPH05175366A JP H05175366 A JPH05175366 A JP H05175366A JP 33828291 A JP33828291 A JP 33828291A JP 33828291 A JP33828291 A JP 33828291A JP H05175366 A JPH05175366 A JP H05175366A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 1,6−ビス(2,3−エポキシプロポキ
シ)ナフタレンを総エポキシ量に対して30〜100重
量%含むエポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤として、
3官能フェノール樹脂硬化剤を総フェノール樹脂硬化剤
量に対して50〜100重量%含むフェノール樹脂硬化
剤、溶融シリカ粉末、トリフェニルホスフィンを必須成
分とする半導体封止用樹脂組成物。 【効果】 耐半田ストレス性および耐湿性に極めて優れ
ており、表面実装パッケージ封止用エポキシ樹脂組成物
として最適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの表面
実装時における耐半田ストレス性及び耐湿性に優れた半
導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、集積回路、トランジスタ、ダイオ
ード等の半導体デバイス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、耐湿性に優れたオルソク
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組成物が用いられて
いる。
【0003】しかし、近年の半導体デバイスの高集積
化、多機能化、合理化に伴うチップの大型化、パッケー
ジの小型化・薄型化の傾向は著しく、また実装合理化が
進み、従来のDIPタイプから表面実装型のパッケージ
であるSOJ、SOP、QFP等の比率が高まってい
る。大型チップを小型で薄いパッケージへ封入した表面
実装型パッケージは、半田付けの工程において急激に2
50℃以上の高温にさらされ、大きな応力を受け、パッ
ケージが割れたり、チップと封止樹脂の界面が剥離する
といった現象が発生し、半導体デバイスの信頼性に致命
的な問題となっている。そのため、これらの表面実装型
パッケージを封止するのに適した信頼性の高い封止用組
成物の開発が急がれている。
【0004】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公報、62−
116654号公報、62−128162号公報)、さ
らにはシリコーン変性(特開昭62−136860号公
報)などの手法で対応しているがいずれも半田付け時に
パッケージにクラックが発生し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。
【0005】一方、半田付け時の耐熱ストレス性つまり
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
成物を得るために、樹脂系としてビフェニル型エポキシ
樹脂の使用(特開昭64−65116号公報)等が、検
討されてきたがビフェニル型エポキシ樹脂の使用により
リードフレームとの密着性及び低吸水性が向上し、クラ
ック発生が低減するが、耐熱性が劣るため特に250℃
以上の高温では、まだ耐半田ストレス性が不十分であ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に対して信頼性を劣化させることなく耐半田ストレ
ス性に優れた半導体封止用樹脂組成物を提供するもので
ある。
【0007】
【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、(A)エポキシ樹脂として、式(1)で示され
る1,6−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)ナフタ
レンを総エポキシ量に対して30〜100重量%含むエ
ポキシ樹脂
【0008】
【化3】
【0009】(B)フェノール樹脂硬化剤として、式
(2)で示される3官能フェノール樹脂硬化剤を総フェ
ノール樹脂硬化剤量に対して50〜100重量%含むフ
ェノール樹脂硬化剤
【0010】
【化4】
【0011】(式中nの値は1〜4、R1 〜R7 は水
素、ハロゲン、低級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) (C)無機充填材及び (D)硬化促進剤 を必須成分とする半導体封止用樹脂組成物で、従来のエ
ポキシ樹脂に比べ、非常に優れた耐半田ストレス性を有
するものである。
【0012】本発明に用いる式(1)で示されるエポキ
シ樹脂は、1,6−ビス(2,3−エポキシプロポキ
シ)ナフタレンであり、常温で半固形の性状を示し、成
形温度(175℃)において非常に低粘度であることか
ら、充填材の添加量を大幅に増加させることが可能とな
る。このことより、低吸水性に優れ、樹脂の線膨張係数
が小さく、成形時の離型性に優れるという樹脂本体の特
徴に加え、充填材の高充填された樹脂組成物は、吸水率
及び線膨張係数がさらに小さく、かつ衝撃強度に優れる
という特徴を有し、半田付け時の耐半田ストレス性に良
好の結果を示す。この1,6−ビス(2,3−エポキシ
プロポキシ)ナフタレンの使用量は、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。
【0013】耐半田ストレス性の効果をだすためには、
1,6−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)ナフタレ
ンを総エポキシ樹脂の30重量%以上、好ましくは60
重量%以上の使用が望ましい。30重量%未満では、低
吸水性、低線熱膨張係数が十分に得られず、耐半田スト
レス性が不十分である。1,6−ビス(2,3−エポキ
シプロポキシ)ナフタレン以外のエポキシ樹脂を併用す
る場合、用いるエポキシ樹脂とは、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、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェ
ニール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂及びトリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アル
キル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の3官
能エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂等のこ
とをいう。
【0014】式(2)で示される構造の3官能フェノー
ル樹脂硬化剤は一分子中に3個以上の水酸基を有するフ
ェノール樹脂硬化剤であり、式中nの値は1〜4、R1
〜R7 は水素、ハロゲン、低級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で、nが4を越
えると成形時の流動性が劣る。低級アルキル基の炭素の
数は1〜4で、4を越えると成形時の流動性が劣る。更
に式中のR1 、R3 、R5 〜R7 は水素原子、R2 、R
4 はメチル基が好ましい。その特徴はエポキシ樹脂との
反応硬化物の架橋密度が向上し、ガラス転移温度が向上
する。従って、最近の表面実装化に対する半田付け時で
の耐半田ストレスに好適である。
【0015】この3官能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。耐半田ストレス性の効果を
だすには式(2)で示される3官能フェノール樹脂硬化
剤を総フェノール樹脂硬化剤量の50重量%以上好まし
くは70重量%以上の使用が望ましい。50重量%未満
だと、架橋密度が上がらず、耐半田ストレス性が不十分
である。
【0016】式(2)で示される3官能フェノール樹脂
硬化剤以外に他のフェノール樹脂硬化剤を併用する場
合、用いるフェノール樹脂硬化剤とはフェノール性水酸
基を有するポリマー全般をいう。たとえば、フェノール
ノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロ
ペンタジエン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエ
ン変性フェノール樹脂とフェノールノボラック及びクレ
ゾールノボラック樹脂との共縮合物、パラキシレン変性
フェノール樹脂等を用いることができる。
【0017】本発明に用いる無機充填材としては、溶融
シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、2次凝
集シリカ粉末、多孔質シリカ粉末、2次凝集シリカ粉末
または多孔質シリカ粉末を粉砕したシリカ粉末、アルミ
ナ等が挙げられ、特に溶融シリカ粉末、球状シリカ粉末
及び溶融シリカ粉末との混合物が好ましい。また無機充
填材の配合量としては、耐半田ストレス性と成形性のバ
ランスから、総樹脂組成物中に70〜90重量%含むも
のが望ましい。
【0018】本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ
樹脂とフェノール性水酸基との反応を促進させるもので
あれば良く、一般に封止用材料に使用されているものを
ひろく使用することができる。例えばトリフェニルホス
フィン(TPP)、トリブチルホスフィン、トリ(4−
メチルフェニル)ホスフィン等の有機ホスフィン化合
物、トリブチルアミン、トリエチルアミン、ベンジルジ
メチルアミン、トリスジメチルアミノメチルフェノー
ル、ジアザビシクロウンデセン(DBU)等の3級アミ
ン、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾー
ル、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾ
ール化合物が挙げられる。これらを単独で用いても、あ
るいは2種以上を併用することも可能である。
【0019】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、無機充填材およ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カーボンブラッ
ク等の着色剤、カルナバワックス、合成ワックス等の離
型剤、ブロム化エポキシ、三酸化アンチモン等の難燃
剤、γ−グリシドキシブロピルトリメトキシシラン等の
カップリング剤、シリコーンゴム、ポリブタジエン等の
低応力剤などの種々の添加剤を適宜配合しても差し支え
ない。
【0020】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
り十分に均一混合した後さらに熱ロールまたはニーダー
等で溶融混合し、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。
【0021】
【実施例】以下実施例で本発明を詳細に説明する。配合
割合は重量部とする。
【0022】実施例1 1,6−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)ナフタレン (エポキシ当量 150g/eq) 7.3 重量部 オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂 (エポキシ当量 200g/eq、軟化点65℃) 4.9 重量部 式(3)で示されるフェノール樹脂硬化剤 (水酸基当量 109g/eq、軟化点100℃) 5.5 重量部
【0023】
【化5】
【0024】(R1 、R3 、R5 〜R7 が水素原子、R
2 、R4 がメチル基で、nの値が1〜3を示す混合物
で、その割合は、n=1,2,3が3:2:1であ
る。) フェノールノボラック樹脂硬化剤 (水酸基当量 104g/eq、軟化点95℃) 2.3 重量部 溶融シリカ粉末 79.0 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 0.3 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、成形材料とした。こ
の組成物を低圧トランスファー成形機(成形条件:17
5℃、70kg/cm2 、120秒)を用いて成形し、得ら
れた成形品を175℃、8時間で後硬化し評価した。試
験結果を表1に示す。
【0025】評価方法 *1スパイラルフロー EMMI−I−66に準じたスパイラルフロー測定用金
型を用い、試料を15g、成形温度を175℃、成形圧
力70kg/cm2 、成形時間2分で成形したときの成形品
の長さ *2半田ストレス性試験 52pQFP(チップサイズ36mm2 、パッケージ厚2.
05mm)20個について85℃、85%RHの雰囲気中
で24時間及び72時間処理後、260℃の半田槽に1
0秒間浸漬し、クラックの発生した成形品の個数を示
す。 *3 半田耐湿性試験 A1模擬素子(チップサイズ3.0×3.5mm)を搭載した
16pSOP(パッケージサイズ7.2× 11.5×1.95
mmt )を85℃で、85%RHの雰囲気中で72時間処
理し、その後260℃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)をお
こない、回路のオープン不良数を測定した。
【0026】実施例2〜5 表1に従って配合し、実施例1と同様にしてエポキシ樹
脂組成物を得た。この組成物を用いて、実施例1と同様
の試験を行った。結果を表1に示す。
【0027】比較例1〜4 表1に従って配合し、実施例1と同様にしてエポキシ樹
脂組成物を得た。この組成物を用いて、実施例1と同様
の試験を行った。結果を表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】本発明による半導体封止用エポキシ樹脂
組成物は、耐半田ストレス性および耐湿性に極めて優れ
ていることにより、表面実装パッケージ封止用樹脂組成
物として好適である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂として、式(1)で
    示される1,6−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)
    ナフタレンを総エポキシ樹脂量に対して30〜100重
    量%含むエポキシ樹脂 【化1】 (B)フェノール樹脂硬化剤として、式(2)で示され
    る3官能フェノール樹脂硬化剤を総フェノール樹脂硬化
    剤量に対して50〜100重量%含むフェノール樹脂硬
    化剤 【化2】 (式中nの値は1〜4、R1 〜R7 は水素、ハロゲン、
    低級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) (C)無機充填材及び (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。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08325357A (ja) * 1995-03-28 1996-12-10 Toray Ind Inc 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2002097252A (ja) * 2000-09-26 2002-04-02 Matsushita Electric Works Ltd 光半導体装置用樹脂組成物及び光半導体装置
US20100112323A1 (en) * 2007-06-13 2010-05-06 Adeka Corporation Composite material
KR101526001B1 (ko) * 2011-12-26 2015-06-04 제일모직주식회사 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치

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