JPH0625510A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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JPH0625510A
JPH0625510A JP18947191A JP18947191A JPH0625510A JP H0625510 A JPH0625510 A JP H0625510A JP 18947191 A JP18947191 A JP 18947191A JP 18947191 A JP18947191 A JP 18947191A JP H0625510 A JPH0625510 A JP H0625510A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
weight
present
type epoxy
Prior art date
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JP18947191A
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English (en)
Inventor
Hideaki Nishimura
英明 西村
Takashi Chiba
尚 千葉
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Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半田耐熱性と高温環境下における信頼性に優れ
たエポキシ樹脂組成物特に半導体封止用エポキシ樹脂組
成物の提供。 【構成】ビスヒドロキシビフェニル型エポキシ樹脂を必
須成分とするエポキシ樹脂、フェノール性硬化剤、硬化
促進剤及び無機充填剤を含有してなり、しかも、全組成
物中、0.1〜10重量%の四酸化アンチモンを含んで
なることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半田付け時の耐クラッ
ク性と高温状態における信頼性に優れたエポキシ樹脂組
成物に関する。
【0002】
【従来の技術】エポキシ樹脂組成物は、耐熱性、機械的
特性、電気的特性等に優れているので半導体封止剤、電
気絶縁材料、塗料をはじめ幅広い分野で使用されてい
る。なかでも、半導体封止剤の分野においてはそれらの
特性に加えて経済性、量産性等が優れていることから、
現在、半導体素子の90%以上がエポキシ樹脂組成物に
よる封止となっている。
【0003】近年、電子部品の小型化、薄型化により、
パッケ−ジ形状も従来のピン挿入タイプであるDIP
(Dual Inline Package )から高密度実装に適したQF
P(Quad Flat Package )、SOP(Small Outline Pa
ckage )、PLCC(PlasticLeaded Chip Carrier )
のような表面実装型のパッケ−ジが半導体パッケ−ジの
40%近くを占めるようになってきた。最近に至って
は、TSOP(Thin SmallOutline Package)などのパ
ッケ−ジも現れ、さらに薄型化が進みつつある。
【0004】表面実装の場合、封止したパッケージの配
線基盤への実装の際には、従来のピン挿入型の場合とは
異なり、リ−ドをプリント基板に直接半田付けするた
め、赤外線リフロ−(InfraRed Soldering)、VPS
(Vaper Phase Soldering )や半田浸漬(Solder Dippi
ng)などのパッケ−ジ全体を加熱する方法がとられてお
り、その際、パッケ−ジ全体が210〜260℃にさら
される。この急激な熱衝撃で半導体素子と封止剤との界
面での剥離さらにはクラックが発生し、断線、耐湿性の
低下等を引き起こす。この現象があると、通常の環境下
で実装されるまでの間に、放置された成形体は水分を吸
湿し、それが実装の際の急激な温度上昇で爆発的な気化
膨張を起こし、樹脂とリードフレーム間、樹脂と半導体
素子間の界面剥離、ひいては樹脂にクラックを生じさせ
る。このような現象は、半田耐熱と言われている。
【0005】従来より、半田耐熱性改良のために種々の
検討がなされてきた。半導体メーカー側では、リードフ
レームの形状に工夫を凝らしたり、成形体に乾燥剤を入
れて梱包することなどが行われている(NIKKEI MICRODE
VICES 1988年5月号 36頁、NIKKEI MICRODEVICE
S 1988年6月号 105頁)。一方、成形材料メー
カー側では、フィラーを高充填して耐熱衝撃性を向上さ
せたり(特開昭61ー97322号公報)、熱可塑性樹
脂を添加したり(特開昭62ー260815号公報)、
従来のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂のかわりに
4,4′−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,
3′,5,5′−テトラメチルビフェニルを用いたり
(特開昭63ー251419号公報)することが提案さ
れている。
【0006】本発明者らは、このエポキシ樹脂に着目し
て種々検討したところ、このエポキシ樹脂を用いたエポ
キシ樹脂組成物で封止すると確かに半田耐熱性は向上し
たが、高温における保存安定性が悪くなる問題を確認し
た。
【0007】一方、一般にエポキシ樹脂をベ−スとする
半導体封止剤は、難燃性を保持するためにBr化合物と
Sb2 3 の添加が行われている。しかし、これらによ
り封止された半導体素子を高温下に放置すると封止剤の
熱劣化によるBr化合物が生成して金線とアルミパッド
の接合部での劣化を生じ、それによる電気抵抗値の増
加、ひいては導通不良を引き起こすと言われている。こ
れらの対策として、Brを解離し難いBr化合物や硬化
促進剤の検討(特開平2−178318号公報、特開昭
64−59836号公報など)、トラップ剤の添加(日
東技報 1989年 VOL.27 NO.1 34頁)等が行わ
れている。
【0008】本発明者らもこれらの手法を検討してみた
ところ、接合部が断線するまでの時間は長くなり確かに
信頼性の向上がみられたが、信頼性がより重視される劣
化の初期段階(抵抗値が20〜30%程度増加する範
囲)においては、効果は十分でなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
欠点を解決を解決し、実装時の半田耐熱性に優れ、かつ
高温雰囲気中に長時間放置しても優れた信頼性を有する
エポキシ樹脂組成物を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ビ
スヒドロキシビフェニル型エポキシ樹脂を必須成分とす
るエポキシ樹脂、フェノール性硬化剤、硬化促進剤及び
無機充填剤を含有してなり、しかも、全組成物中、0.
1〜10重量%の四酸化アンチモンを含んでなることを
特徴とするエポキシ樹脂組成物である。
【0011】以下、さらに詳しく本発明について説明す
る。
【0012】本発明で使用されるビスヒドロキシビフェ
ニル型エポキシ樹脂は、下記一般式〔1〕で表される構
造を有するエポキシ樹脂が最適である。
【0013】
【化1】
【0014】(R1 〜R9 :同種又は異種の水素原子、
メチル基、エチル基、イソプロピル基又はフェニル基 n :0〜5の整数)
【0015】一般式〔1〕において、nが大きくなると
ガラス転移点が低下するので、0〜1が好ましい。具体
的にはR1 〜R9 が水素原子であるものや、R1
3 、R5 、R6 、R8 が水素原子でR2 、R4
7 、R9 がメチル基であるものなどである。
【0016】また、本発明においては、物性を損なわな
い範囲で上記一般式〔1〕で表される構造を有するエポ
キシ樹脂と他のエポキシ樹脂とを併用することもでき
る。この場合において、一般式〔1〕で表される構造を
有するエポキシ樹脂の割合は、5重量%以上が好まし
く、特に7重量%以上さらには10重量%以上が好まし
い。
【0017】他のエポキシ樹脂としては、1分子中にエ
ポキシ基を2個以上含有するものであれば特に制限はな
く、その具体例をあげれば、クレゾ−ルノボラック型エ
ポキシ樹脂、フェノ−ルノボラック型エポキシ樹脂、ビ
スフェノ−ルA型エポキシ樹脂、ビスフェノ−ルF型エ
ポキシ樹脂、ビスフェノ−ルS型エポキシ樹脂、線状脂
肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポ
キシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂、スピロ環含有エポ
キシ樹脂、トリフェニルグリシジル型エポキシ樹脂、ア
ルキル変性多官能エポキシ樹脂、β−ナフト−ルノボラ
ック型エポキシ樹脂、1,6−ジヒドロキシナフタレン
型エポキシ樹脂、2,7−ジヒドロキシナフタレン型エ
ポキシ樹脂などである。
【0018】本発明で使用されるフェノール性硬化剤と
しては、1分子中に2個又は3個以上のフェノール性水
酸基を有するものであれば特に制限はなく、例えばフェ
ノール、レゾルシノール、クレゾール、キシレノール、
プロピルフェノール、アミノフェノール、ブチルフェノ
ール、オクチルフェノール、フェニルフェノール、アリ
ルフェノール、ビスフェノールA等の1種又は2種以上
を用いて合成されるノボラック樹脂や、ポリイソプロピ
ルフェノール、ポリビニルフェノール類及びこれらにハ
ロゲン基を導入したフェノール型硬化剤などがあげら
れ、これらの1種又は2種以上が使用される。これらの
うち未縮合のフェノール性化合物が1重量%以下である
ノボラック樹脂が好適である。
【0019】フェノール性硬化剤の配合量は、硬化剤の
フェノール性水酸基とエポキシ樹脂のエポキシ基の比が
0.5〜1.5、特に0.7〜1.2となる範囲が好ま
しい。この範囲外では耐湿信頼性等が低下する恐れがあ
る。
【0020】本発明で使用される硬化促進剤については
特に制限はなく、例えば1,8−ジアザビシクロ[5,
4,0]−7−ウンデセン等のアミン類、トリフェニル
ホスフィン、トリフェニルホスフィンオキシド、テトラ
フェニルホスホニウムテトラフェニルボレ−ト等の有機
ホスフィン類、2−フェニルイミダゾール等のイミダゾ
ール類から選ばれた1種又は2種以上が使用される。こ
れらの割合は、エポキシ樹脂全組成物中、0.1〜5重
量%が好ましい。
【0021】本発明で用いられる無機充填剤としては、
例えば溶融シリカ,生シリカ等の各種シリカ、アルミ
ナ、ガラス繊維、炭酸カルシウム、クレー、マイカ、タ
ルク等をあげることができるが、好ましくはシリカであ
る。
【0022】無機充填剤の割合は、エポキシ樹脂全組成
物中、70重量%以上特に75重量%以上が好ましく、
成形性を損なわせない範囲において多い方が好ましい。
特に球状フィラーを用いることにより80重量%以上の
配合を可能とする。
【0023】本発明の主たる特徴は、上記エポキシ樹脂
組成物に0.1〜10重量%好ましくは0.3〜9.5
重量%特に好ましくは0.5〜9重量%の四酸化アンチ
モンを存在させることである。四酸化アンチモンの割合
が0.1重量%未満では高温状態における信頼性の改良
効果が認め難く、一方、10重量%を越えると、封止時
の成形性が悪化する。また、四酸化アンチモンは、難燃
助剤全体の1〜100重量%好ましくは1.5〜100
重量%特に好ましくは5〜100重量%の四酸化アンチ
モンを含むことを満足すれば、他の難燃助剤、例えば三
酸化アンチモンや五酸化アンチモン等と併用することも
できる。
【0024】本発明のエポキシ樹脂組成物においては、
必要に応じて、難燃剤、難燃助剤、可とう性付与剤、着
色剤、離型剤、イオントラップ剤等を適宜配合すること
ができる。
【0025】本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記した
各成分の所定量をヘンシェルミキサー等により十分に混
合後、ロールミル、バンバリーミキサー、らいかい機、
2軸押出機、1軸押出機等の公知の混練手段により加熱
混練することにより製造することができる。
【0026】
【実施例】以下、実施例と比較例をあげてさらに具体的
に本発明を説明する。 実施例1〜4 比較例1〜3 表1に示す各材料を表2に示す割合に計量し、ミキサー
で混合してから加熱ロールで混練後、冷却粉砕してエポ
キシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物に
ついて、成形性、半田耐熱性及び高温状態における信頼
性を評価した。その結果を表3に示す。
【0027】なお、シリコーン変性フェノール樹脂は次
のようにして製造した。すなわち、フェノールノボラッ
ク樹脂(水酸基当量105、軟化点82℃)100重量
部を170〜180℃に加熱溶融し、攪拌しながらエポ
キシ基を2個分子鎖に含む分子量1500のポリジメチ
ルシロキサンを60重量部添加混合して反応させて製造
した。
【0028】(1)成形性 流動性は175℃におけるスパイラルフローで評価し
た。バリは2、5、10及び30μm 間隙を有する金型
でトランスファー成形し、その間隙に出たバリの長さの
平均値で評価した。
【0029】(2)半田耐熱性 6mm角のSi3 4 チップをステージに接着したリー
ドフレームをエポキシ樹脂組成物でトランスファー成形
し80ピンQFP成形体を得た。これをアフターキュア
ーし、温度85℃、湿度85%RHの条件で72時間又
は240時間吸湿させた後、260℃の半田浴中に10
秒間浸漬した。それらのパッケージの外観は顕微鏡で、
また内部は超音波映像探査装置(日立建機社製)で観察
し、外部クラックと内部クラックの有無を調べた。その
数を表の下段に示す。また、チップと樹脂間、リードフ
レームと樹脂間の密着状態も合わせて評価した。その以
下に従う評価を表の上段に示す。なお、パッケージ数は
10個づつとした。 A:完全密着 B:一部剥離 C:完全剥
【0030】(3)高温状態における信頼性 金線でワイヤーボンディングされた評価用シリコン素子
を16ピンDIPにエポキシ樹脂組成物でトランスファ
ー成形した。アフターキュアー後、190℃又は240
℃の乾燥雰囲気下に所定時間放置した際における回路抵
抗値の経時変化より金−アルニミウム接合部の劣化の進
行を調べた。素子は各サンプル20個づつ用い、抵抗測
定は4端子法で行い、190℃での信頼性評価は抵抗値
が初期値より20%増大した時点における個数を、また
240℃での評価は断線した個数を測定した。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は、半田耐
熱性と高温環境下における信頼性に優れているので、電
子部品特に半導体、IC、LSI等の封止剤として好適
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 H01L 23/31

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビスヒドロキシビフェニル型エポキシ樹
    脂を必須成分とするエポキシ樹脂、フェノール性硬化
    剤、硬化促進剤及び無機充填剤を含有してなり、しか
    も、全組成物中、0.1〜10重量%の四酸化アンチモ
    ンを含んでなることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
JP18947191A 1991-07-04 1991-07-04 エポキシ樹脂組成物 Pending JPH0625510A (ja)

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JPH0625510A true JPH0625510A (ja) 1994-02-01

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ID=16241821

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6156865A (en) * 1998-11-19 2000-12-05 Nec Corporation Flame retardant thermosetting resin composition
KR100766758B1 (ko) * 2002-04-22 2007-10-17 로레알 진주광택제 및 진주광택 조성물로서의 시클로덱스트린의용도

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