JPH06234906A

JPH06234906A - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH06234906A
Application number: JP5037929A
Authority: JP
Inventors: Takashi Aihara; 孝志相原; Naoki Mogi; 直樹茂木
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1994-08-23

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を総硬化剤
量に対して３０〜９０重量部含む硬化剤、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。【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】（式中のＲ₁〜Ｒ₈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）

【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により耐半田スト
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、硬化剤として弾性率の低下による応力低
下を達成せしめるために、下式（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】（式中のＲ₁〜Ｒ₈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）

【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】（式中のＲは炭素数１〜１０のアルキル基）

【００１０】を総フェノール樹脂硬化剤に対して３０〜
９０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り、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、トリフェノールメタン型エ
ポキシ樹脂及び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と
ホルムアルデヒドの１個の水素を炭素数１〜１０のアル
キル基で置換したモノアルデヒドとフェノールを用い、
縮合反応により得た２官能性硬化剤である。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
水化を得ることができる。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
２官能性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
とができる。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。使用量が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。式（１）の２官能性エポキシ樹脂と式（２）の２
官能性フェノール硬化剤のみの組合せでは硬化が不充分
であり、充分な硬化性を得るためには式（２）で示され
る２官能性硬化剤を９０重量％以内とし、２官能性硬化
剤以外のフェノール樹脂硬化剤と併用することが必要で
ある。更に式（２）中のＲは炭素数１から１０のアルキ
ル基で、炭素数１１以上のアルキル基だとトランスファ
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）１０．３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２００ｇ／ｅｑ）２．６重量部式（４）で示されるフェノール樹脂硬化剤（軟化点１２３℃、水酸基当量１０７ｇ／ｅｑ）５．７重量部

【００２１】

【化７】

【００２２】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）１．４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℃、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。

【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１〜５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。

【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。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）下記式（１）で示されるエポキシ
樹脂【化１】（式中のＲ₁〜Ｒ₈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】（式中のＲは炭素数１〜１０のアルキル基）を総フェノ
ール樹脂硬化剤に対して３０〜９０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。