JPH05226102A - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料 - Google Patents

電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料

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JPH05226102A
JPH05226102A JP2804992A JP2804992A JPH05226102A JP H05226102 A JPH05226102 A JP H05226102A JP 2804992 A JP2804992 A JP 2804992A JP 2804992 A JP2804992 A JP 2804992A JP H05226102 A JPH05226102 A JP H05226102A
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JP
Japan
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epoxy resin
molding material
naphthol
resin
resin molding
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JP2804992A
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English (en)
Inventor
Shinsuke Hagiwara
伸介 萩原
Haruaki To
晴昭 陶
Hiroyuki Saito
裕之 斎藤
Seiichi Akagi
清一 赤城
Takeshi Madarame
健 斑目
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線板への実装の際、特定の前処理をするこ
となく、はんだ付けを行うことができる電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料を提供すること。 【構成】 主たる成分として(A)1分子中に2個以上
のエポキシ基を持つエポキシ樹脂、(B)2−ナフトー
ルとフェノール類とアルデヒド類を金属触媒及び/又は
酸触媒の存在下で反応させて得られる変性フェノール樹
脂および、(C)60体積%以上の無機充填剤からな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子部品封止用エポキシ
樹脂成形材料に関するもので、特に表面実装用プラスチ
ックパッケージICが対象となる。
【0002】
【従来の技術】従来から、トランジスタ、ICなどの電
子部品封止の分野ではエポキシ樹脂成形材料が広く用い
られている。この理由としては、エポキシ樹脂が電気特
性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着
性などの諸特性にバランスがとれているためである。特
にオクソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とフェノ
ールノボラック硬化剤の組み合わせは、これらのバラン
スに優れており、IC封止用成形材料のベース樹脂とし
て主流になっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、電子部品のプリ
ント配線板への高密度実装化が進んでいる。これに伴
い、電子部品は従来のピン挿入型のパッケージから表面
実装型のパッケージが主流になっている。IC、LSI
などの表面実装型ICは実装密度を高くし、実装高さを
低くするために薄型、小型のパッケージになっており、
素子のパッケージに対する占有体積が大きくなり、パッ
ケージの肉厚は非常に薄くなってきた。さらに、これら
のパッケージは従来のピン挿入型のものと実装方法が異
なっている。即ち、ピン挿入型パッケージはピンを配線
板に挿入した後、配線板裏面からはんだ付けを行うた
め、パッケージが直接高温にさらされることがなかっ
た。しかし、表面実装型ICは配線板表面に仮止めを行
い、はんだバスやリフロー装置などで処理されるため、
直接はんだ付け温度にさらされる。この結果、ICパッ
ケージが吸湿した場合、はんだ付け時に吸湿水分が急激
に膨張し、パッケージをクラックさせてしまう。現在、
この現象が表面実装型ICに係わる大きな問題となって
いる。
【0004】現行のベース樹脂組成で封止したICパッ
ケージでは、上記の問題が避けられないため、ICを防
湿梱包して出荷したり、配線板へ実装する前に予めIC
を十分乾燥して使用するなどの方法がとられている。し
かし、これらの方法は手間がかかり、コストも高くな
る。本発明はかかる状況に鑑みなされたもので、配線板
への実装の際、特定の前処理をすることなく、はんだ付
けを行うことができる電子部品封止用エポキシ樹脂成形
材料を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するために鋭意検討を重ねた結果、エポキシ樹脂
の硬化剤として、特定の変性フェノール樹脂を配合する
ことにより上記の目的を達成しうることを見い出し、本
発明を完成するに至った。
【0006】すなわち、本発明の電子部品封止用エポキ
シ樹脂成形材料は主成分として (A)1分子中に2個以上のエポキシ基を持つエポキシ
樹脂 (B)2−ナフトールとフェノール類とアルデヒド類を
金属触媒及び/又は酸触媒の存在下で反応させて得られ
る変性フェノール樹脂及び (C)60体積%以上の無機充填剤からなることを特徴
とする。 本発明において用いられるエポキシ樹脂としては、電子
部品封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用されてい
るもので、それを例示すればフェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹
脂をはじめとするフェノール類とアルデヒド類のノボラ
ック樹脂をエポキシ化したもの、グリシジルアミン型エ
ポキシ樹脂、及び脂環族エポキシ樹脂などがあり、これ
らを適宜何種類でも併用することができる。
【0007】本発明の(B)の変性フェノール樹脂は、
2−ナフトール(N)とフェノール類とアルデヒド類を
金属触媒及び/又は酸触媒の存在下に反応させることに
より得られ、未反応ナフトール及び未反応フェノール類
を含む数平均分子量(Mn)が200〜500であり、
Mw/Mnが1.7以下の多分散度を有する樹脂が好適
である。
【0008】本発明で数平均分子量及び多分散度測定に
用いたGPC装置は日立製高速液体クロマトグラフィL
6000及び、島津製作所製データ解析装置C−R4A
である。GPCカラムとしては東ソー(株)G2000
HXL+G3000HXLを使用した。試料濃度は0.2
%、移動相テトラヒドロフラン、流量1.0ml/minで測
定を行った。数平均分子量及び多分散度は標準ポリスチ
レンを用い、検量線を作成し、それを用いて計算した。
【0009】本発明において、2−ナフトールとフェノ
ール類の反応モル比(N/P)は0.05〜0.7とす
ることが好ましく、さらに好ましくは0.1〜0.5で
ある。2−ナフトールの割合が上記範囲より小さいとナ
フトール変性の目的である低吸湿性、耐熱性(高ガラス
転移温度)に対して効果が少なく、割合が上記範囲より
大きい場合には未反応ナフトールの含有率が多くなり好
ましくない。アルデヒド類に対する2−ナフトールとフ
ェノール類の反応モル比{F/(N+P)}は、0.3
〜1.0が好ましく、さらに好ましくは0.5〜0.8
である。アルデヒド類の割合が上記範囲より小さいと収
率が悪くなり、上記範囲より大きいと多分散度が大きく
なる。
【0010】アルデヒド類としては、ホルムアルデヒ
ド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルア
ルデヒドなどが用いられる。フェノール類は特に限定さ
れるものではなく、フェノール、o−クレゾール、m−
クレゾール、p−クレゾール、ブチルフェノール、キシ
レノール、ノニルフェノールなど通常のフェノール樹脂
合成に用いられるものであれば使用できるが、低吸湿性
を重視すればクレゾールなどのアルキルフェノール類が
好ましい。
【0011】次に、本発明の変性フェノール樹脂の製造
方法において、触媒として使用される金属元素として
は、マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛などの遷移金属、ア
ルミニウム、ガリウムなどのIIIA族元素、リンなど
のVA族元素などが挙げられる。これらの金属は、これ
に限定されるものではなく、また反応系においては単独
または任意の2種類以上の混合物として使用できる。こ
の金属触媒は単独でも酸触媒と併用しても用いることが
できる。金属触媒と併用あるいは単独で用いる酸触媒と
しては、塩酸、硫酸、硝酸、p−トルエンスルホン酸、
蓚酸、ギ酸、クエン酸などが用いられる。
【0012】本発明におけるナフトール樹脂の反応条件
については特に限定しないが、一般には100〜110
℃の温度で還流下に実施するのが好ましい。還流反応時
間は使用した触媒の種類や量により異なるが、通常1〜
50時間である。還流反応終了後、反応生成物を230
℃以下の温度で減圧脱水し、未反応物が所定の量になっ
た時に、生成樹脂を反応釜から取り出し冷却することに
よって、所望のナフトール樹脂が得られる。本発明に用
いられるエポキシ樹脂と(B)の変性フェノール樹脂の
当量比は、硬化性、耐熱性等の点から0.8〜1.3の
範囲が望ましい。
【0013】また、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の硬
化反応を促進する硬化促進剤を使用することができる。
この硬化促進剤としては、例えば、1,8−ジアザビシ
クロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリエチレンジア
ミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミ
ン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミ
ノメチル)フェノールなどの三級アミン類、2−メチル
イミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニ
ル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダ
ゾールなどのイミダゾール類、トリブチルホスフィン、
メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン
などの有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウム
・テトラフェニルボレートなどのテトラ置換ホスホニウ
ム・テトラ置換ボレート、2−エチル−4−メチルイミ
ダゾール・テトラフェニルボレート、N−メチルモルホ
リン・テトラフェニルボレートなどのテトラフェニルボ
ロン塩などがある。
【0014】また、充填剤としては吸湿性低減及び強度
向上の観点から無機充填剤を用いることが必要である。
無機充填剤としては、結晶シリカ、溶融シリカ、アルミ
ナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、また
はこれらを球形化したビーズなどが挙げられ、1種類以
上用いることができる。充填剤の配合量としては、熱膨
張係数の低減、高温強度向上の観点から60容量%以上
が必要であり、さらには65容量%以上が好ましい。
【0015】その他の添加剤として高級脂肪酸、高級脂
肪酸金属塩、エステル系ワックスなどの離型剤、カーボ
ンブラックなどの着色剤、エポキシシラン、アミノシラ
ン、ウレイドシラン、ビニルシラン、アルキルシラン、
有機チタネート、アルミニウムアルコレートなどのカッ
プリング剤及び難燃剤などを用いることができる。以上
のような原材料を用いて成形材料を作製する一般的な方
法としては、所定の配合量の原材料をミキサー等によっ
て充分混合した後、ミキシングロール、押出機などによ
って混練し、冷却、粉砕することによって成形材料を得
ることができる。本発明で得られる成形材料を用いて、
電子部品を封止する方法としては、低圧トランスファー
成形法が最も一般的であるが、インジェクション成形
法、圧縮成形法によっても可能である。
【0016】
【作用】ICパッケージがリフロー時に受けるダメージ
は、ICの保管時に吸湿した水分がリフロー時に急激に
膨張することが原因であり、この結果、パッケージのク
ラック及び素子やリードフレームと樹脂界面の剥離を生
じる。従って、リフローに強い樹脂としては吸水率が低
いこと、高温で強度が高いこと、及び接着力が高いこと
が要求される。本発明の特徴であるエポキシ樹脂の硬化
剤は、骨格の剛直性、疎水性に優れたナフタレン骨格を
有する変性フェノール樹脂であり、これにより耐熱性、
吸湿特性に優れた組成物を得ることができたと推察でき
る。この効果により、耐リフロークラック性が向上した
と考えられる。さらに、変性フェノール樹脂の多分散度
を小さくし、数平均分子量を200〜500とすること
で、ナフタレン骨格を有するにも係わらず低粘度である
ため、成形時の流動性も良好な電子部品封止用エポキシ
樹脂成形材料を得られる。
【0017】
【実施例】以下実施例により本発明を説明するが、本発
明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
硬化剤として使用するナフトール変性樹脂を表1、表2
に示す。これらの合成は攪拌機、冷却器、温度計を備え
た2Lのフラスコを用い、オイルバス中での還流反応で
行った。また、濃縮は減圧度700mmHgで180℃の
条件で行った。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】表1及び表2に示す実験番号(1)〜(1
6)の硬化剤を用いて実施例(1)〜(16)のエポキ
シ樹脂成形材料を作製した。実施例の硬化剤以外の成分
としてはエポキシ当量200、軟化点73℃のオクソク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂80重量部、臭素比
率50重量%、エポキシ当量375の臭素化ビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂20重量部、トリフェニルホスフ
ィン(1.8重量部)、カルナバワックス(3重量
部)、カーボンブラック(1重量部)、γ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン(4重量部)、石英ガラ
ス粉(75重量%)を配合した。なお、硬化剤の配合量
は上記のエポキシ樹脂全量に対しエポキシ当量と水酸基
当量の比が1:1となる量を使用した。混練装置は10
インチ径の加熱ロールを使用して、混練温度80〜90
℃、混練時間7〜10分の条件で作製した。比較例とし
ては、2−ナフトール72g、フェノール423g、3
7%ホルマリン162g、86%パラホルムアルデヒド
77g、金属アルミニウム0.3g、蓚酸1.25gを
仕込み、実施例と同様に3時間還流反応させた後、20
0℃まで昇温しながら700mmHgで3時間減圧脱水
し、数平均分子量635、分散度2.6の樹脂を得た。
この樹脂を硬化剤として実施例と同様にエポキシ樹脂成
形材料を作製し、比較例(1)とした。また、水酸基当
量106、軟化点83℃のフェノールノボラック樹脂を
硬化剤として実施例と同様にエポキシ樹脂成形材料を作
製し、比較例(2)とした。
【0021】実施例(1)〜(16)及び比較例(1)
〜(2)の特性を表3に、試験法の詳細を表4に示す。
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】実施例は何れも現行樹脂系の比較材(2)
と比べ接着強度が高く、吸水率も小さくなっており、こ
の結果、耐はんだ性及び耐湿性が格段に向上している。
さらに、実施例は大別して実施例(1)〜(8)の2−
ナフトール/p−クレゾール系硬化剤と実施例(9)〜
(16)の2−ナフトール/o−クレゾール系硬化剤の
2系統になるが、2−ナフトール/p−クレゾール系硬
化剤を用いた場合はガラス転移温度が比較的高くなり、
2−ナフトール/o−クレゾール系硬化剤を用いた場合
は接着力が特に高くなる特長がある。比較例(1)も実
施例と同様な2−ナフトール/フェノール系硬化剤であ
るが、数平均分子量、分散度が大きいため、耐はんだ性
は良好であるが、スパイラルフローが低下するため、成
形性が悪くなる。
【0025】
【発明の効果】本発明によって得られる電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料を用いてIC、LSIなどの電子
部品を封止すれば、実施例で示したように、耐はんだ
性、耐湿性等の信頼性及び成形性にも優れた製品を得る
ことができ、その工業的価値は大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/29 23/31 (72)発明者 赤城 清一 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館研究所内 (72)発明者 斑目 健 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主たる成分として (A)1分子中に2個以上のエポキシ基を持つエポキシ
    樹脂 (B)2−ナフトールとフェノール類とアルデヒド類を
    金属触媒及び/又は酸触媒の存在下で反応させて得られ
    る変性フェノール樹脂および (C)60体積%以上の無機充填剤 を含有することを特徴とする電子部品封止用エポキシ樹
    脂成形材料。
JP2804992A 1992-02-14 1992-02-14 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料 Pending JPH05226102A (ja)

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