JPH06206982A - 流動性封止用樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 （Ａ）液状エポキシ樹脂；（Ｂ）一般式 【化４】 （式（１）の場合、式中ｘは平均０≦ｘ＜２の数を表
し、式（１）の化合物中、ｘ＝０のものが３０重量％以
上である）；（Ｃ）硬化促進剤；および（Ｄ）充填剤お
よび／または着色剤を含み、（Ａ）と（Ｂ）の混合物の
２５℃における粘度が１０〜２００dPa・s であり、
（Ａ）と（Ｂ）の合計と（Ｄ）との体積分率比が８０：
２０〜５０：５０であることを特徴とする流動性封止用
樹脂組成物。 【効果】 流動性に優れ、半導体素子の処理に適し、し
かも優れた耐湿性と耐ヒートショック性を有する封止用
樹脂組成物が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流動性エポキシ樹脂組成
物に関し、さらに詳細には、半導体の封止剤に適し、と
くにテープキャリヤパッケージなどの半導体封止剤に適
する、無溶媒ないし少量の溶媒を含有して流動性に富む
封止用エポキシ樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体パッケージに用いられる一
液性の流動性樹脂封止剤としては、ノボラックエポキシ
樹脂またはノボラックフェノール固形樹脂を硬化剤およ
び硬化促進剤とともに溶媒に溶解し、充填剤、着色剤を
配合したものを用いている。このような封止剤の硬化後
の耐湿特性は優れているが、用いられた溶媒の除去のた
めに複雑な工程が必要となり、また、そのためにクリー
ンルームの排気設備も大がかりなものとなる。

【０００３】エポキシ樹脂の硬化剤として酸無水物を用
い、無溶媒の封止剤を構成することも試みられている
が、硬化後の封止剤が熱水の存在、たとえばプレッシャ
ークッカー試験の条件で加水分解を起こして、生成した
酸がアルミニウムを腐食させるために、耐湿寿命の低下
を招いている。

【０００４】エポキシ樹脂の硬化にフェノール樹脂を用
いる封止剤が提案されている。たとえば特開平３−２７
５７１３号公報には、エポキシ樹脂、レゾール型フェノ
ール樹脂およびシラノール基含有有機ケイ素化合物から
なる樹脂組成物が、フィルムキャリヤ半導体素子の封止
剤として有用なことが開示されている。しかし、この組
成物は、実施例に示されるように、実際には多量の溶媒
に溶解して厚膜状に塗布し、硬化させており、無溶媒で
は本発明の目的に適した流動性を示さない。こうした溶
媒の存在は、安全衛生上の管理や、脱溶媒後の体積変化
に対する考慮の必要性から、使用範囲が制約を受ける。

【０００５】特開平４−２３６２１８号公報は、エポキ
シ樹脂、フェノール系硬化剤および溶融シリカを含む半
導体封止用エポキシ樹脂組成物を開示している。この組
成物はトランスファー成形を目的とした固体であり、本
発明の目的に適した流動性を示すものではない。

【０００６】特開平４−６８０１９号公報は、液状エポ
キシ樹脂、３核体を主成分とするノボラック型フェノー
ル化合物、酸無水物系硬化剤および無機粉末充填剤を含
む無溶媒の流動性樹脂封止剤を開示している。しかし、
この封止剤はフェノール化合物が３核体を主成分として
いるために流動性が十分でなく、また硬化剤として酸無
水物を併用しているため、高圧熱水の存在する条件下で
加水分解してアルミニウムを腐食させるなどの問題があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、無溶
媒ないし少量の溶媒の存在下でポッティング作業などに
よる封止に適する流動性と、プレッシャークッカー試験
に耐える優れた耐湿性とを有し、半導体封止剤、とくに
テープキャリヤパッケージなどの半導体封止剤に適する
エポキシ樹脂組成物を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために研究を重ねた結果、エポキシ樹脂の
硬化剤として特定の構造のフェノール化合物を用い、樹
脂と硬化剤との混合系の粘度を特定範囲に制御し、さら
に充填剤および／または着色剤の配合量を限定すること
により、本発明の目的に適する樹脂組成物が得られるこ
とを見出して、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明の流動性封止用樹脂組成
物は、 （Ａ）液状エポキシ樹脂； （Ｂ）一般式

【００１０】

【化２】

【００１１】（式中、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ およびＲ⁴ は互
いに同一または相異なる水素原子または炭素数１〜５の
アルキル基を表し；Ｒ⁵ 、Ｒ⁶ およびＲ⁷ は互いに同一
または相異なる水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、
水酸基またはヒドロキシメチル基を表し、ただし、Ｒ
⁵ 、Ｒ⁶ およびＲ⁷ のうち少なくとも１個は水酸基また
はヒドロキシメチル基であり；ｘは平均０≦ｘ＜２の数
を表し、式（１）の化合物中、ｘ＝０のものが３０重量
％以上である）で示されるフェノール化合物； （Ｃ）硬化促進剤；および （Ｄ）充填剤および／または着色剤を含み、（Ａ）と
（Ｂ）の混合物の２５℃における粘度が１０〜２００dP
a・s であり、（Ａ）と（Ｂ）の合計と（Ｄ）との体積分
率比が８０：２０〜５０：５０であることを特徴とす
る。

【００１２】本発明に用いられる（Ａ）の液状エポキシ
樹脂は、室温で液状を呈するもので、１種でも２種以上
の混合物でもよい。また均一に相溶するものであれば、
一部の成分として、室温で半固体ないし固体のものを他
のエポキシ樹脂と併用しても差支えない。

【００１３】このような液状エポキシ樹脂としては、ビ
スフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノール
Ｆジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡＤジグリシ
ジルエーテルおよびこれらの部分縮合によって得られる
鎖状オリゴマー混合物；ブタンジオールジグリシジルエ
ーテル；ブテンジオールジグリシジルエーテル、ブチン
ジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシ
ジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジル
エーテル、ベンタエリスリトールテトラグリシジルエー
テルなどのアルキレングリシジルエーテルおよびその類
似化合物；１，３−ジグリシジル−５，５−ジアルキル
ヒダントイン、１−グリシジル−３−（グリシドキシア
ルキル）−５，５−ジアルキルヒダントインなどのグリ
シジル基含有ヒダントイン化合物；ジグリシジルフタレ
ート、ジグリシジルテトラヒドロフタレート、ダイマー
酸ジグリシジルエステルなどのグリシジルエステル；テ
トラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシ
ジル−ｐ−アミノフェニルメタン、トリグリシジル−ｍ
−アミノフェニルメタン、ジグリシジルアニリン、ジグ
リシジルトルイジン、テトラグリシジル−ｍ−キシリレ
ンジアミンなどのグリシジル基含有アミノ化合物；１，
３−ビス（３−グリシドキシプロピル）−１，１，３，
３−テトラメチルジシロキサン、α，ω−ビス（３−グ
リシドキシプロピル）ポリジメチルシロキサンなどのグ
リシジル基含有シロキサンが例示される。また、ポリエ
ーテル変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂
のような、他のポリマーとの共重合体も、この目的に用
いることができる。

【００１４】室温で液状を呈する他のエポキシ樹脂と併
用して、（Ａ）成分の一部として用いることのできる室
温で半固体ないし固体のエポキシ樹脂としては、重合度
の大きいビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、テトラブロ
モビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などが例示される。

【００１５】本発明に用いられる（Ｂ）のフェノール化
合物は、一般式（１）または（２）で示されるビスフェ
ノール、レゾルシンもしくはレゾールまたはこれらの誘
導体であり、両式で示されるものを併用してもよい。一
般式（１）で示される化合物の場合、一部にｘが１以上
のポリフェノール化合物が存在していてもよいが、その
場合、ｘの平均値は０≦ｘ＜２の範囲であり、０≦ｘ≦
１が好ましい。そのうちｘ＝０である２核体の割合は、
３０重量％以上であることが必要で、４０重量％以上で
あることが好ましい。ｘの平均値が２以上では、（Ａ）
と（Ｂ）の混合系の粘度を下げることができない。な
お、（Ａ）のエポキシ樹脂に含まれる１分子あたりの官
能基が２個の場合、ｘ＞０のものが選ばれる。Ｒ¹ 〜Ｒ
⁷ がアルキル基の場合、メチル、エチル、プロピル、ブ
チルおよびペンチルが例示され、直鎖状でも分岐状でも
よい。一般式（１）で示される化合物の場合、核を連結
する炭素鎖に対して、水酸基の位置は任意に選択でき
る。またポリフェノール化合物の場合、末端以外のベン
ゼン核において、上記の炭素鎖相互の位置も任意であ
る。Ｒ¹ およびＲ² は、水素原子またはメチルが好まし
い。

【００１６】（Ａ）と（Ｂ）の選択、およびその配合比
の選択により、（Ａ）と（Ｂ）からなる樹脂バインダー
の粘度を、２５℃において１０〜２００dPa・s の範囲に
制御することが、本発明のひとつの特徴である。このこ
とによって、本発明の封止用樹脂組成物の室温における
粘度を低く保つことができる。

【００１７】（Ａ）に対する（Ｂ）の配合比は、通常、
当量比で０．５〜１．５であり、好ましくは０．７〜
１．１である。

【００１８】本発明に用いられる（Ｃ）は、（Ａ）と
（Ｂ）の硬化反応を促進するもので、トリフェニルホス
フィン、テトラフェニルホスホニウムホウ酸テトラフェ
ニル、テトラフェニルホスホニウムブロミドなどのトリ
フェニルホスフィン系化合物；ならびに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、２−フェニル−４，５−ビス
（ヒドロキシメチル）イミダゾール、２，４−ジアミノ
−６−［２′−メチルイミダゾール（１）′］エチル−
Ｓ−トリアジン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．
０］ウンデセン−７のカルボン酸塩、Ｎ，Ｎ−ジメチル
アニリン、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチ
ル）フェノール、トリス（２−エチルヘキサン酸）−
２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノー
ルなどの第三級アミンおよびその塩が例示される。

【００１９】（Ｃ）の配合量は、その種類および（Ａ）
と（Ｂ）の組合せによって異なるが、（Ａ）１００重量
部に対して通常０．１〜１０．０重量部、好ましくは
０．４〜５．０重量部である。

【００２０】本発明に用いられる（Ｄ）は充填剤および
／または着色剤である。充填剤としては粉砕シリカ、溶
融シリカ、けいそう土、アルミナなどが例示されるが、
硬化後の封止剤に良好な物性を与え、しかも硬化前の封
止剤組成物に優れた流動性を与えるには、溶融シリカの
ように球状のものが好ましく、平均粒径２〜２０μmの
溶融シリカがとくに好ましい。着色剤としては、マグネ
シア、炭酸カルシウム、タルク、水酸化アルミニウムな
どの無機顔料；フタロシアニンブルーなどの有機顔料；
およびカーボンブラックが例示される。

【００２１】（Ｄ）の配合量は、（Ａ）と（Ｂ）からな
る樹脂バインダーと（Ｄ）との、封止剤組成物中の容積
分率比が８０：２０〜５０：５０、好ましくは７０：３
０〜５５：４５になるように設定され、そのことによっ
て、硬化前の封止剤組成物に適度の流動性、すなわち２
５℃において２００〜１，０００dPa・s の範囲の見掛粘
度を付与することができる。（Ｄ）が上記の体積分率比
の範囲より少ないと、塗布の際に流れすぎて作業性が悪
く、またパターンが広がって寸法精度が得られず、その
うえ硬化後のヒートショックに弱い。また多いと組成物
の見掛粘度が高すぎて、塗布できない。

【００２２】本発明の封止剤組成物に、必要に応じてシ
ランカップリング剤のようなカップリング剤、５重量％
までの溶媒、および／または反応性希釈剤などの添加剤
を配合することができる。

【００２３】カップリング剤としては、３−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）ア
ミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエ
チル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシド
キシプロピルメチルジメトキシシラン、２−（３，４−
エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、
２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルメチル
ジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメ
トキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメ
トキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシ
ランなどのシランカップリング剤；アルミ系表面処理
剤；およびチタン系表面処理剤が例示される。

【００２４】本発明の封止剤組成物は、無溶媒で用いら
れるが、系の粘度を下げるために、５重量％までの溶媒
を配合してもよい。このような溶媒としては、トルエ
ン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、イ
ソプロピルベンゼンおよび石油性芳香族炭化水素混合物
などの芳香族炭化水素；２−メトキシエタノール、２−
エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、ジエチ
レングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブ
チルエーテルなどのエーテルアルコール；ならびにメチ
ルイソブチルケトンなどのケトンなどのエステルが例示
され、単独でも、２種以上の混合物でもよい。

【００２５】反応性希釈剤としては、２−エチルヘキシ
ルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、フ
ェニルグリシジルエーテル、ｐ−tert−ブチルフェニル
グリシジルエーテル、３−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメト
キシシラン、１−（３−グリシドキシプロピル）−１，
１，３，３，３−ペンタメチルジシロキサン、Ｎ−グリ
シジル−Ｎ，Ｎ−ビス［３−（トリメトキシシリル）プ
ロピル］アミンなどのモノグリシジル化合物；２−
（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキ
シシランなどのモノ脂環式エポキシ化合物；ならびにジ
メチルトリフェニルトリメトキシトリシロキサン、フェ
ニルシラントリオールの部分縮合体またはフェニルシラ
ントリオールとメタンシラントリオールもしくはプロピ
ルシラントリオールとの部分共縮合体などのケイ素官能
性基含有シロキサンオリゴマーが例示される。

【００２６】本発明の封止用組成物は、（Ａ）〜（Ｄ）
成分および必要に応じてカップリング剤、溶媒、反応性
希釈剤などを、三本ロール、ニーダーまたはらいかい機
を用いて均一に混合することによって調製できる。

【００２７】このようにして得られた封止用組成物は、
半導体素子に塗布、印刷などの方法で封止を行うのに適
する流動性を示す。すなわち、２５℃における見掛粘度
は２００〜１，０００dPa・s である。

【００２８】該組成物を用いて、ディスペンサーによる
塗布；スクリーン印刷、孔版印刷、転写などの印刷によ
り、容易に半導体素子を処理できる。硬化は、通常８０
〜１８０℃、好ましくは１２０〜１６０℃に加熱するこ
とによって行うことができる。

【００２９】硬化した封止剤は、優れた耐湿性と耐ヒー
トショック性を示すとともに、代表的には、ガラス転移
温度が４０〜１６０℃、線膨張率が１．０〜５．０×１
０^-5K^-1 という、封止剤に適した性質を有する。なお、
封止剤に用いる各成分を十分に吟味することにより、封
止剤のＣｌ^- 濃度を２０ppm 以下にすることが望まし
い。

【００３０】

【発明の効果】本発明によって、流動性に優れ、塗布、
印刷などの方法によって半導体素子の処理が可能で、し
かも優れた耐湿性と耐ヒートショック性を有する封止用
樹脂組成物を得ることができる。

【００３１】本発明の組成物を用いて、耐湿性と耐ヒー
トショック性の優れた半導体、とくにテープキャリヤパ
ッケージ半導体の製造が可能である。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を、実施例および比較例を用い
て具体的に説明する。本発明は、これらの実施例によっ
て限定されるものではない。また、これらの実施例や比
較例において、部は重量部を表す。

【００３３】樹脂バインダーの調製 表１に示す配合比でエポキシ樹脂Ａ−１またはＡ−２と
フェノール化合物Ｂ−１〜Ｂ−４を均一に混合して、樹
脂バインダーＲ−１〜Ｒ−５を調製した。その２５℃に
おける粘度を表１に示す。ただし、Ｒ−５は平均重合度
の高いノボラックフェノールを用いた結果、粘度が高
く、比較例用の樹脂バインダーである。

【００３４】

【表１】

【００３５】ただし、用いたエポキシ樹脂およびフェノ
ール化合物は、次のとおりであった。 Ａ−１：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（式３）； Ａ−２：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（式４）； Ｂ−１：二核体の含有率４５％のノボラッックフェノー
ル化合物（式５）； Ｂ−２：二核体の含有率４０％の９０重量％のエチルノ
ボラックフェノール化合物（式６）と、 １０重量％のビスフェノールＦの混合物； Ｂ−３：メチルレゾール型フェノール化合物（式７）； Ｂ−４：ノボラックフェノール化合物（式８）

【００３６】

【化３】

【００３７】実施例１〜６ このようにして得られた樹脂バインダーを、表２に示す
配合比で、溶融シリカ、カーボンブラック、シランカッ
プリング剤および２−エチル−４−メチルイミダゾール
と、均一になるまで混練して、封止用樹脂組成物を調製
した。その樹脂バインダーの体積分率は、表２に示すと
おりである。組成物の２５℃における粘度を測定したと
ころ、表２のような値を得た。

【００３８】得られた組成物をディスペンサーによって
試験用模擬ＩＣに塗布し、１５０℃で３０分加熱するこ
とにより硬化させて、封止体を得た。この封止体につい
て、塗膜の外観を観察し、また−５５℃〜１２５℃のヒ
ートサイクル試験および２気圧のプレッシャークッカー
試験を行った。一方、組成物を別途に硬化させて試験片
を作成し、ガラス転移温度、線膨張率および塩素イオン
濃度を測定した。それらの結果をまとめて表２に示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】比較例１〜３ 実施例と同様にして、表３に示す配合比の樹脂組成物を
調製した。ただし、比較例１は樹脂バインダーの体積分
率の小さい配合によったところ、流動性のない樹脂組成
物が得られ、塗布が不可能であった。比較例２は樹脂バ
インダーの体積分率が大きく、樹脂組成物の見掛粘度が
低すぎて塗膜が流れてしまい、パターン形成が不可能で
あった。比較例３は粘度の高い樹脂バインダーを用いた
もので、見掛粘度の高い樹脂組成物が得られ、塗布でき
なかった。これらの結果を表３に示す。

【００４１】

【表３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 保美 新潟県新潟市濁川3993番地 北陸塗料株式 会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）液状エポキシ樹脂； （Ｂ）一般式 【化１】 （式中、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ およびＲ⁴ は互いに同一また
   は相異なる水素原子または炭素数１〜５のアルキル基を
   表し；Ｒ⁵ 、Ｒ⁶ およびＲ⁷ は互いに同一または相異な
   る水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、水酸基または
   ヒドロキシメチル基を表し、Ｒ⁵ 、Ｒ⁶ およびＲ⁷ のう
   ち少なくとも１個は水酸基またはヒドロキシメチル基で
   あり；ｘは平均０≦ｘ＜２の数を表し、式（１）の化合
   物中、ｘ＝０のものが３０重量％以上である）で示され
   るフェノール化合物； （Ｃ）硬化促進剤；および （Ｄ）充填剤および／または着色剤を含み、（Ａ）と
   （Ｂ）の混合物の２５℃における粘度が１０〜２００dP
   a・s であり、（Ａ）と（Ｂ）の合計と（Ｄ）との体積分
   率比が８０：２０〜５０：５０であることを特徴とする
   流動性封止用樹脂組成物。