JPH05206330A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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JPH05206330A
JPH05206330A JP1482192A JP1482192A JPH05206330A JP H05206330 A JPH05206330 A JP H05206330A JP 1482192 A JP1482192 A JP 1482192A JP 1482192 A JP1482192 A JP 1482192A JP H05206330 A JPH05206330 A JP H05206330A
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epoxy resin
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 オルソクレゾールとβ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、パラクレゾールとαナフト
ールの共縮合フェノール樹脂硬化剤を総フェノール樹脂
硬化剤の30〜100重量%含む硬化剤、無機充填材及
び硬化促進剤からなる半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。 【効果】 耐半田クラック性に非常に優れ、且つ耐湿性
にも優れており、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
脂で硬化させるエポキシ樹脂組成物が用いられている。
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、かつパッケージは従来のDIPタイプか
ら、表面実装化された小型、薄型のQFP、SOP、S
OJ、PLCCに変わってきている。
【0003】つまり大型チップを、小型で薄いパッケー
ジへ封入することになり、応力によりクラックが発生、
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。特に半田付けの工程に
おいて、急激に200℃以上の高温にさらされることに
より、前記の問題点が発生しており、これらの大型チッ
プを封止するのに適した、信頼性の高い封止用樹脂組成
物の開発が望まれてきている。これらの問題を解決する
ために半田付け時に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62−1158
50号公報、62−116654号公報、62−128
162号公報)、さらにはシリコーン変性(特開昭62
−136860号公報)等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、信頼性の高い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。
【0004】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
組成物を得る為に、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および、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℃以上の高温では、耐半田ストレス性が
不十分である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な問題
に対して、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。
【0006】
【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)下記式(1)で示されるエポキシ樹脂を
総エポキシ樹脂量に対して30〜100重量%含むエポ
キシ樹脂、
【0007】
【化3】 (n=1〜6)
【0008】(B)下記式(2)で示されるフェノール
樹脂硬化剤を総フェノール樹脂硬化剤量に対して30〜
100重量%含むフェノール樹脂硬化剤、
【0009】
【化4】 (n=1〜6)
【0010】(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、
従来のエポキシ樹脂組成物に比べ、非常に優れた半田耐
熱性を持つものである。
【0011】式(1)で示されるエポキシ樹脂は、オル
ソクレゾールとβ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、線膨張係数が小さい、
という特徴を有し、半田付け時の半田耐熱性に良好な結
果を示す。このオルソクレゾールとβナフトールの共縮
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だすためには、式(1)のエポ
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%以上の使用が望ましい。30重量%未満
では低吸水性、低線膨張係数が十分に得られず、半田耐
熱性が不十分である。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。オルソクレゾ
ールとβ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
ジン環含有エポキシ樹脂等のことをいう。
【0012】式(2)で示される硬化剤は、パラクレゾ
ールとαナフトールの共縮合ノボラックフェノール樹脂
であり、低吸水性及び低線膨張係数であるという特徴を
有する。半田耐熱性の効果をだすためには、式(2)で
示されるパラクレゾールとαナフトールの共縮合フェノ
ール樹脂を総フェノール樹脂量の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
満では低吸水性が不十分となり、半田付け時の半田耐熱
性が十分に得られない。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。式(2)で
示されるフェノール樹脂硬化剤以外に他の硬化剤を併用
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、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。これらは単独もし
くは2種以上混合して用いてもよい。
【0013】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、二次凝
集シリカ粉末、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球状シリカ粉末との混
合物が好ましい。また無機質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。
【0014】更に本発明に用いる硬化促進剤はエポキシ
基とフェノール性水酸基の反応を促進するものであれば
良く、一般に封止材料に使用されているものを広く使用
することができる。例えばトリフェニルホスフィン(T
PP)、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、1、8−
ジアザビシクロ〔5、4、0〕−7−ウンデセン(DB
U)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等が挙げられる。これらを
単独で用いても、あるいはその2種以上の併用も可能で
ある。
【0015】本発明の組成物は前述のもの以外、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、ブロム化エポキシ樹脂、
三酸化アンチモン等の難燃剤、γ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン等のカップリング剤、シリコーン
オイル、ゴム等の低応力成分を添加することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂、硬化剤、
無機質充填材、硬化促進剤、その他の添加剤をミキサー
等で均一に混合した後、ロール、押し出し機等の一般混
練装置により熱溶融混練し、冷却、粉砕することにより
成形材料とすることができる。
【0016】
【実施例】以下本発明を実施例で説明する。
【0017】実施例1 式(1)で示されるエポキシ樹脂 (n=1〜6の混合物、エポキシ当量228、軟化点83℃)14.8重量部 式(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤 (n=1〜6の混合物、水酸基当量140、軟化点110℃) 9.2重量部 溶融シリカ粉末 74.7重量部 トリフェニルホスフィン 0.3重量部 カーボンブラック 0.5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、冷却後粉砕して成形材料とした。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
ケージに封入し、また半田耐湿試験用として3×6mmの
チップを16pSOPパッケージに封入した。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。
【0018】半田クラック試験:封止したテスト用素子
を85℃、85%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℃、85
%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(1
25℃、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。
【0019】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、同様に評価した。その試験結果を表1に示す ビフェニル型エポキシ: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(エポキシ当量190、軟化点104℃) フェノールノボラック樹脂硬化剤(水酸基当量105、
軟化点90℃) 比較例1〜4 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、同様に評価した。その試験結果を表1に示す オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ
当量210、軟化点65℃)。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明に従う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にお
いて好適である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)下記式(1)で示されるエポキシ樹
    脂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】 (n=1〜6) (B)下記式(2)で示される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30〜100重量%
    含むフェノール樹脂硬化剤、 【化2】 (n=1〜6) (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。
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