JPH05343570A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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JPH05343570A
JPH05343570A JP13234891A JP13234891A JPH05343570A JP H05343570 A JPH05343570 A JP H05343570A JP 13234891 A JP13234891 A JP 13234891A JP 13234891 A JP13234891 A JP 13234891A JP H05343570 A JPH05343570 A JP H05343570A
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JP
Japan
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epoxy resin
curing agent
formula
represented
weight
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Pending
Application number
JP13234891A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoki Mogi
直樹 茂木
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Publication date
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 3,3′,5,5′ テトラメチルー4,
4′ジヒドロキシビフェニルグリシジルエーテルを総エ
ポキシ樹脂量に対して50〜100重量部を含むエポキ
シ樹脂と式で示されるフェノール樹脂硬化剤(n=0,
1,2,3の割合が1:1.4:0.4:0.1の混合
物)を総フェノール樹脂硬化剤に対して30〜10 0重量%含むフェノール樹脂硬化剤,溶融シリカ及びト
リフェニルホスフィンを含む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、かつ耐湿性
にも優れたものである。

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姓、耐湿性に優れたO−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、SOP,
SOJ,PLCCに変わってきている。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か
でてきている。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。
【0003】これらの問題を解決するためにエポキシ樹
脂として下記式(I)で示されるエポキシ樹脂の使用
(特開昭64−65116号公報)が検討されてきた。
【0004】
【化3】 (式中のR〜Rは水素、ハロゲン、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)式
(I)で示されるエポキシ樹脂の使用によりレジン系の
低粘度化が図られ、従って溶融シリカ粉末を更に多く配
合することにより組成物の成形後の低熱膨張化及び低吸
水化より、耐半田ストレス性の向上が図られた。ただ
し、溶融シリカ粉末を多く配合することによる弾性率の
増加も一方の弊害であり、更なる耐半田ストレス性の向
上が必要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は半田付け工程
における急激な温度変化により熱ストレスを受けたとき
に耐クラック性に非常に優れ、かつ耐湿性にも優れた樹
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
成物はエポキシ樹脂として下記式(I)で示される構造
のビフェニル型エポキシ樹脂を総エポキシ樹脂量に
【0007】
【化4】 (式中のR〜Rは水素,ハロゲン,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)対し
て50〜100重量%含むエポキシ樹脂とフェノール樹
脂硬化剤として下記式(II)で示される可撓性フェノ
ール樹脂硬化剤を
【0008】
【化5】 (式中のRはジシクロペンタジェン,テルペン類,パラ
キシレン,シクロペンタン,シクロヘキサンの中から選
択され、nの値は0〜4)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を
併用することを特徴とし、過去のエポキシ樹脂組成物に
比べて非常に優れた耐半田ストレス性を有するものであ
る。
【0009】式(I)の構造で示されるビフェニル型エ
ポキシ樹脂は1分子中に2つのエポキシ基を有する2官
能性エポキシ樹脂で、従来の多官能性エポキシ樹脂に比
べ溶融粘度が低くトランスファー成形時の流動性に優れ
る。従って組成物の溶融シリカ粉末を多く配合すること
が出来、低熱膨張化及び低吸水化が図られ、耐半田スト
レス性に優れるエポキシ樹脂組成物を得ることが出来
る。
【0010】このビフェニル型エポキシ樹脂の使用量は
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出す
ためには、式(I)で示されるビフェニル型エポキシ樹
脂を総エポキシ樹脂量の50重量%以上、好ましくは7
0重量%以上の使用が望ましい。50重量%未満だと低
熱膨張化及び低吸水性が上がらず耐半田ストレス性が不
充分である。更に式中のR〜Rはメチル基、R
は水素原子が好ましい。
【0011】式(I)で示されるビフェニル型エポキシ
樹脂以外に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。例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,フェノールノボラック型樹
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のこと
をいう。
【0012】式(II)の構造で示されるフェノール樹
脂硬化剤は分子構造中のR部に比較的柔軟な構造を有す
る可撓姓フェノール樹脂硬化剤であり、フェノールノボ
ラック樹脂硬化剤等に比べ半田処理温度近辺での弾性率
の低下とリードフレーム及び半導体チップとの密着力を
向上せしめることが出来る。従って半田衝撃時の発生応
カの低下とそれに伴う半導体チップ等との剥離不良の防
止に有効である。
【0013】このような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出来る。耐半田ストレス性の効果を
出す為には式(II)で示される可撓性フェノール樹脂
硬化剤を総フェノール樹脂硬化剤量に対して30重量%
以上、更に好ましくは50重量%以上の使用が望まし
い。使用量が30重量%未満だと低弾性及びリードフレ
ーム,半導体チップ等との密着力が不充分で、耐半田ス
トレス性の向上が望めない。
【0014】更に式中のnの値は0から4の範囲である
ことが必要である。nの値が4を越えると、トランスフ
ァー成形時での流動性が低下し、成形性が劣化する傾向
がある。また式中のRはテルペン類,ジシクロベンタジ
ェンの変性が好ましい。式(II)で示される可撓性フ
ェノール樹脂硬化剤以外に他のものを併用する場合、用
いるものとは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,ジシクロペンタジェン変性フェノール
樹脂,ジシクロペンタジェン変性フェノール樹脂とフェ
ノールノボラック及び/または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
用いることが出来る。
【0015】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、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、総組成物量に対して70〜
90重量%が好ましい。
【0016】本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ
基と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)
等が単独もしくは2種類以上混合して用いられる。
【0017】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材を必須成
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、プ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】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。
【0020】実施例1 下記組成物 式(III)で示されるエポキシ樹脂(軟化点107
℃、エポキシ当量190g/eq) 8重量部
【化6】 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200g/eq) 2重量部 式(IV)で示されるフェノール樹脂硬化剤(軟化点1
20℃、水酸基当量170g/eq) 8重量部
【0021】
【化7】 (nの値が0から3を示す混合物であり、その割合はn
=0が1に対してn=1が1.4、n=2がO.4、n
=3がO.1である。) フェノールノボラック樹脂硬化剤(軟化点105℃、水
酸基当量104g/eq) 2重量部 溶融シリカ粉末 78.8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 0.5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、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/cm、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。試験結果を表1に示
す。
【0022】評価方法 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。
【0023】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。
【0024】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。
【0025】
【表1】
【00026】
【発明の効果】本発明に従うと従来技術では得ることの
出来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ときの耐クラック
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1C
において信頼性を非常に必要とする製品について好適で
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 C08K 3/36 NKX 7242−4J C08L 63/00 NJW 8830−4J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)下記式(I)で示されるエポキシ
    樹脂 【化1】 (式中のR〜Rは水素、ハロゲン、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)を総
    エポキシ樹脂量に対して50〜100重量%含むエポキ
    シ樹脂 (B)下記式(II)で示されるフェノール樹脂硬化剤 【化2】 (式中のRはジシクロペンタジェン,テルペン類,パラ
    キシレン,シクロペンタン,シクロヘキサンの中から選
    択され、nの値は0〜4)を総フェノール樹脂硬化剤に
    対して30〜100重量%含むフェノール樹脂硬化剤 (C)無機充填材 (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。
JP13234891A 1991-03-25 1991-03-25 エポキシ樹脂組成物 Pending JPH05343570A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001192532A (ja) * 2000-01-11 2001-07-17 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
US6338903B1 (en) 1998-11-02 2002-01-15 Fujitsu Limited Resin composition for semiconductor encapsulation, method and apparatus for producing the composition, as well as semiconductor device using the composition

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