JPH06100657A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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JPH06100657A
JPH06100657A JP4250947A JP25094792A JPH06100657A JP H06100657 A JPH06100657 A JP H06100657A JP 4250947 A JP4250947 A JP 4250947A JP 25094792 A JP25094792 A JP 25094792A JP H06100657 A JPH06100657 A JP H06100657A
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epoxy resin
curing agent
formula
resin composition
solder
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Naoki Mogi
直樹 茂木
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Sumitomo Durez Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Sumitomo Durez Co Ltd
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  • Epoxy Resins (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 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を総エポキシ
樹脂量に対して30〜100重量部を含むエポキシ樹脂
と下式で示されるフェノール樹脂硬化剤(n=1,2,
3,4の割合が1:1.5:0.5:0.1の混合物)
を総硬化剤量に対して30〜100重量部含む硬化剤、
硬化促進剤、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。 【化1】 【効果】 耐半田クラック性に非常に優れ、かつ耐湿性
に優れたものである。

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性、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QFP,SOP,SOJ,TS
OP,TQFP,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エポ
キシ樹脂として下記式(1)で示されるエポキシ樹脂の
使用(特開昭64−65116号公報)が
【0003】
【化3】
【0004】検討されてきた。式(1)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】本発明はこの様な問題
に対してエポキシ樹脂として式(1)で示されるエポキ
シ樹脂を用い、弾性率の低下による応力低下を達成せし
めるためにフェノール樹脂硬化剤して式(2)で示され
るフェノール樹脂硬化剤を用いることにより、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
るところにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)下記式
(1)で示されるエポキシ樹脂
【0007】
【化4】
【0008】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
るフェノール樹脂硬化剤
【0009】
【化5】
【0010】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。従来のエポキシ樹脂組
成物に比べ優れた耐半田ストレス性を有するものであ
る。
【0011】式(1)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
ができ、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でき
る。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(1)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30重量%以上、好ましくは50重量%以
上使用するのが望ましい。30重量%未満だと低熱膨張
化及び低吸水性が得られず、耐半田ストレス性が不充分
である。更に式中のR1〜R4はメチル基、R5〜R8は水
素原子が好ましい。
【0012】式(1)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及びオリゴ
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のことをいう。
【0013】式(2)の分子構造で示される硬化剤はフ
ェノールとベンズアルデヒドを用い、縮合反応により得
たものである。この使用は従来のフェノールノボラック
樹脂硬化剤等の使用と比べると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、また低吸水化を得ることが出来る。従
って半田付け時の熱衝撃に対し発生応力の低下とそれに
伴なう半導体チップ及びリードフレーム等との剥離不良
の防止に有効である。この様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
効果を引き出すためには式(2)で示されるフェノール
樹脂硬化剤を総硬化剤量に対して30重量%以上、更に
好ましくは50重量%以上使用するのが望ましい。使用
が30重量%未満だと低弾性、低吸水性等及びリードフ
レーム、半導体チップ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。更に式中のnの値は1から1
0の範囲であることが望ましく、nの値が10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。
【0014】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、用いるものとは主にフ
ェノール性水酸基を有するポリマー及びオリゴマー全般
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、トリフェノ
ールメタン樹脂、フェノール及びクレゾールとサリチル
アルデヒドとの縮合物等を用いることができる。
【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70〜9
0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。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。
【0017】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、さらに熱ロール又はニー
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。
【0018】
【実施例】以下本発明を実施例で具体的に説明する。 実施例1 下記組成物 式(3)で示されるエポキシ樹脂(軟化点110℃、エポキシ当量190g/ eq) 9.2重量部
【0019】
【化6】
【0020】 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20 0g/eq) 2.3重量部 式(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤(軟化点110℃、水酸基当量15 5g/eq) 6.8重量部
【0021】
【化7】
【0022】(nの値は1から4を示す混合物であり、
その重量割合はn=1が1に対してn=2が1.5、n
=3が0.5、n=4が0.1である) フェノールノボラック樹脂硬化剤(軟化点90℃、水酸基当量105g/eq ) 1.7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、冷却後粉砕した成形材料とした。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。
【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】
【0026】
【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
おいて信頼性が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 C08L 63/00 NJW 8830−4J H01L 23/29 23/31

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 【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
    樹脂硬化剤 【化2】 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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