JPH05206328A

JPH05206328A - 樹脂組成物

Info

Publication number: JPH05206328A
Application number: JP1296992A
Authority: JP
Inventors: Hironori Osuga; 浩規大須賀
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1992-01-28
Publication date: 1993-08-13

Abstract

(57)【要約】【構成】パラクレゾールとαナフトールの共縮合ノボ
ラックエポキシ樹脂を総エポキシ樹脂の３０〜１００重
量％含むエポキシ樹脂と、フェノールとＰキシレングリ
コールジメチルエーテルの重縮合フェノール樹脂を総硬
化剤量の３０〜１００重量％含む硬化剤、溶融シリカお
よび硬化促進剤からなる半導体封止用樹脂組成物。【効果】従来技術では得ることのできなかった耐半田
ストレス性を有するエポキシ樹脂組成物を得ることがで
きるので、半田付け工程時の耐クラック性に非常に優
れ、更に耐湿性が良好なことから表面実装パッケージに
搭載された高集積大型チップＩＣ用に好適である。

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
実装化における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。

【０００２】

【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
近年、集積回路の高集積化に伴いチップがだんだん大型
化し、かつパッケージには従来のＤＩＰタイプから表面
実装化された小型、薄型のフラットパッケージ、ＳＯ
Ｐ、ＳＯＪ、ＰＬＣＣに変わってきている。

【０００３】即ち大型チップを小型で薄いパッケージに
封入することになり、応力によりクラック発生、これら
のクラックによる耐湿性の低下等の問題が大きくクロー
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℃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。これらの大
型チップを封止するに適した、信頼性の高い封止用樹脂
組成物の開発が望まれてきている。

【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６２−１１５８５号公報、６２−
１１６６５４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）などの手法で対処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。

【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、耐半
田ストレス性の向上、特にクラック発生が低減するが、
２５０℃以上のような高温では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、式（１）で示されるエポキシ樹脂を用い
て、低吸水化、低線膨張化をはかり、また式（２）で示
される硬化剤を用いて、低吸水化、熱時低弾性化をはか
り、その相乗効果により、基板実装時における半導体パ
ッケージの耐半田ストレス性を著しく向上させた、半導
体封止用エポキシ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】本発明の樹脂組成物は、
エポキシ樹脂として（Ａ）下記式（１）で示されるエポ
キシ樹脂

【０００８】

【化３】

【０００９】を総エポキシ樹脂量に対して３０〜１００
重量％含むエポキシ樹脂と、下記式（２）で示されるフ
ェノール樹脂

【００１０】

【化４】

【００１１】を総硬化剤量に対して３０〜１００重量
％、（Ｃ）無機充填材および、（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である。

【００１２】式（１）で示されるエポキシ樹脂は、パラ
クレゾールとαナフトールの共縮合ノボラックエポキシ
樹脂であり、低吸水性に優れ、樹脂の線膨張係数が小さ
いという特長を有し、半田付け時のハンダ耐熱性に良好
な結果を示す。このパラクレゾールとαナフトール共縮
合ノボラックエポキシ樹脂の使用量は、これを調節する
ことにより半田耐熱性を最大限に引き出すことができ
る。半田耐熱性の効果を出すためにはパラクレゾールと
αナフトール共縮合ノボラックエポキシ樹脂を総エポキ
シ樹脂量の３０重量％以上好ましくは６０重量％以上使
用するのが望ましい。３０重量％未満では、低吸水性、
低線膨張係数性が充分に得られず、半田耐熱性が不充分
である。ｎの値は１〜６であり、６を超えると流動性が
低下し、成形性が悪くなる。

【００１３】パラクレゾールとαナフトール共縮合ノボ
ラックエポキシ樹脂以外の他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
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官能型
エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂等があ
り、これらは１種または２種以上を併用してもよい。

【００１４】式（２）で示されるフェノール樹脂硬化剤
は、フェノールとＰ−キシレングリコールジメチルエー
テルの重縮合物であり、低吸水性及び可撓性に優れる特
徴を有する。特に半田付け時の高温時の可撓性に優れて
おり、２５０〜２６０℃半田付け時の半田耐熱性に著し
い効果をもたらす。この、フェノールとＰ−キシレング
リコールジメチルエーテルの重縮合フェノール樹脂硬化
剤の使用量は、これを調整することにより半田耐熱性を
最大限に引き出すことができる。

【００１５】半田耐熱性の効果を引き出すには式（２）
で示されるフェノール樹脂硬化剤を総硬化剤の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％未満では可撓性が不充分となり、半田付け時
の半田耐熱性が充分に得られない。ｎの値は１〜６であ
り、６を超えると流動性が低下し、成形性が悪くなる。

【００１６】式（２）で示されるフェノール樹脂硬化剤
以外に他のものを併用する場合、用いるものとしては主
にフェノール性水酸基を有するポリマー全般をいう。例
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重合物、
ナフタレン変性フェノール樹脂等を用いることができ
る。本発明で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が好ましい。

【００１７】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
ばよく、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、例えばジアザビシクロウンデセン
（ＤＢＵ）、ト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）等が単独もくしは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
とするが、これ以外に必要に応じてシランカップリング
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。

【００１８】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
ーダー等で溶融混練し、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。

【００１９】

【実施例】本発明を実施例で具体的に説明する。配合割
合は重量部とする。

【００２０】実施例１下記組成物下記式（３）で示されるエポキシ樹脂（軟化点６５℃、
エポキシ当量２００）５重量部

【００２１】

【化５】

【００２２】（ｎ＝１が８０重量％、ｎ＝２が２０重量
％の混合物）オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂（軟化点６５
℃、エポキシ当量２００）１０重量部下記式（４）で示されるフェノール樹脂硬化剤（軟化点
８０℃、水酸基当量１７０）３重量部

【００２３】

【化６】

【００２４】（ｎ＝１が２０重量％、ｎ＝２が６０重量
％、ｎ＝３が２０重量％の混合物）フェノールノボラッ
ク樹脂硬化剤（軟化点９０℃、水酸基当量１０４）６重
量部溶融シリカ粉末７５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。

【００２５】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／cm² 、
１２０秒の条件で半田クラック試験用として６×６mmの
チップを５２ｐパッケージに封止し、又半田耐湿性試験
用として３×６mmのチップを１６ｐＳＯＰパッケージに
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行った。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及び７２Ｈｒ処理し、その
後２６０℃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）を行い回路のオープン不良
を測定した。試験結果を表１に示す。

【００２６】実施例２〜５表１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。試験結果を表１に示
す。

【００２７】比較例１〜５表１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。試験結果を表１に示
す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明によると従来技術では得ることの
できなかった耐半田ストレス性を有するエポキシ樹脂組
成物を得ることができるので、半田付け工程による急激
な温度変化による熱ストレスを受けた時の耐クラック性
に非常に優れ、更に耐湿性が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型チップＩＣに
おいて非常に信頼性を必要とする製品について好適であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）下記式（１）で示されるエポキシ
樹脂【化１】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、（Ｂ）下記式（２）で示されるフェノール樹脂【化２】を総硬化剤量に対して３０〜１００重量％含む硬化剤、（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。