JPH062801B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂組成物

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JPH062801B2
JPH062801B2 JP63103870A JP10387088A JPH062801B2 JP H062801 B2 JPH062801 B2 JP H062801B2 JP 63103870 A JP63103870 A JP 63103870A JP 10387088 A JP10387088 A JP 10387088A JP H062801 B2 JPH062801 B2 JP H062801B2
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直樹 茂木
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、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。
〔従来の技術〕
半導体関連技術は近年の軽薄短小化傾向より実装密度を
向上させる方向で進んできた。そのためにメモリーの集
積度の向上や、実装方法のスルーホール実装から表面実
装への移行が進んでいる。従ってパッケージは従来のD
IPタイプから表面実装用として小型薄型のフラットパ
ッケージ、SOP、SOJ、PLCCに変わってきてお
り、応力によるパッケージクラックの発生、これらのク
ラックによる耐湿性の低下等の問題がある。
特に表面実装工程でのリードの半田付け時でパッケージ
は急激な温度変化を受け、このためにパッケージにクラ
ックが生じる問題が大きくクローズアップされている。
これらの問題を解決するために半田付け時の熱衝撃を緩
和する目的で、熱可塑性オリゴマーの添加(特開昭62
−115849号公報)や各種シリコーン化合物の添加
(特開昭62−115850号公報、62−11665
4号公報、62−128162号公報)、更にはシリコ
ーン変性(特開昭62−136860号公報)などの手
法で対処しているがいずれも半田付け時にパッケージに
クラックが生じてしまい信頼性の優れた半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物を得るまでには至らなかった。
一方、耐半田ストレス性に優れた耐熱性エポキシ樹脂組
成物を得る為に樹脂系としては多官能エポキシ樹脂の使
用(特開昭61−168620号公報)等が検討されて
きたが、多官能エポキシ樹脂の使用では架橋密度が上が
り耐熱性が向上するが特に200℃〜300℃のような
高温にさらされた場合においては耐半田ストレス性が不
充分であった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明はこのような問題に対して、エポキシ樹脂として
トリス(ヒドロキシフェニル)メタントリグリシジルエ
ーテルを、硬化剤としてジシクロペンタジエン変性硬化
剤を、充填剤として多孔質シリカ粉末を用いることによ
り耐半田ストレス性が著しく優れ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。
〔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従来の封止用樹脂組成物
に比べて非常に優れた耐半田ストレス性を有したもので
ある。
(式中のRは水素原子、アルキル基及び塩素、臭素等の
ハロゲンを表わす。) 上記式(I)で現わされるエポキシ樹脂は1分子中に3
個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂であ
り、この多官能エポキシ樹脂と上記式(II)で表わされ
るジシクロペンタジエン変性硬化剤と平均粒径が5〜4
0μmであり、見掛け密度が0.1〜0.6g/ccであり、且
つ比表面積が5〜20m2/gの多孔質シリカ粉末を併用
することにより多官能エポキシ樹脂の使用あるいは多官
能エポキシ樹脂とシジクロペンタジエン変性硬化剤の併
用のみでは得られなかった高温時(250〜300℃)
での耐半田ストレス性に非常に優れたエポキシ樹脂組成
物を得ることができる。
このような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為には好ましくは
トリス(ヒドロキシフェニル)メタン・トリグリシジル
エーテルをエポキシ樹脂の50重量%以上、更に好まし
くは70重量%以上の使用が望ましい。50重量%以下
だと架橋密度が上がらず耐半田ストレス性が不充分であ
る。
又2官能以下のエポキシ樹脂では、架橋密度が上がらず
耐熱性が劣り耐半田ストレス性の効果が得られない。
ここでいうエポキシ樹脂とは、エポキシ基を有するもの
全般をいう。たとえばビスフェノール型エポキシ樹脂、
ノボラック型エポキシ樹脂・トリアジン核含有エポキシ
樹脂等のことをいう。
上記式(II)で表わされるジシクロペンタジエン変性硬
化剤は分布中に可撓性を有するシジクロペンタジエン構
造をもつ多官能ポリマーであり、これを用いることによ
り可撓性に富み、耐半田ストレス性に良好なエポキシ樹
脂組成物を得ることができる。
シジクロペンタジエン変性硬化剤の使用量は、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出す為には、
好ましくは全硬化剤に対して50重量%以上更に好まし
くは70重量%以上の使用が望ましい。50重量%以下
だと可撓性が上がらず耐半田ストレス性が不充分であ
る。
シジクロペンタジエン変性硬化剤以外の硬化剤としては
エポキシ樹脂と硬化反応するポリマー全般のことをい
い、例えばフェノールノボラック、クレゾールボラック
樹脂、酸無水物といった一般名を挙げることが出来る。
エポキシ樹脂と硬化剤の配合比はエポキシ樹脂のエポキ
シ基と硬化剤の水酸基との当量比が0.5〜5の範囲内に
有することが望ましい。
当量比が0.5未満又は5を超えたものは耐湿性、成形作
業性及び硬化物の電気特性が悪くなるので好ましくな
い。
本発明に用いられる充填剤としては、平均粒径が5〜4
0μmであり、見掛け密度が0.1〜0.6g/ccであり、か
つ比表面積が5〜20m2/gである多孔質シリカ粉末
を、使用する充填剤量の10〜100重量%の範囲で使
用する。
多孔質シリカ粉末は、その平均粒径が5μm未満、又は
40μmを越えると流動性が低下し、いずれの場合も好
ましくない。
又見掛け密度が0.6g/ccを越えると半田熱ストレスに
よるクラックが発生し易くなり、耐湿性が低下してしま
い好ましくない。
さらに比表面積が5m2/g未満であると半田づけ工程で
クラックが発生し易く、耐湿性が低下してしまう。又2
0m2/g以上となれば流動性がいちぢるしく低下してし
まい好ましくない。
さらに多孔質シリカ粉末が、使用充填剤の量の10重量
%以下であれば半田づけ工程でクラックが発生しやすく
なり、耐湿性が低下し、その目的とする特性が得られな
い。
これらの充填剤は全体として樹脂組成物の50〜90重
量%配合する事が望ましい。その配合量が50%未満で
あれば耐熱性、機械的特性および耐湿性が劣り、90%
以上であれば流動性が低下し、成形性が悪くなり実用に
は適さない。
又、多孔質シリカ粉末以外の充填剤としては通常のシリ
カ粉末やアルミナ等があげられ、とくに熔融シリカ粉末
が好ましい。
本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ基とフェノー
ル性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、多孔質シリカ粉末充填剤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。
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。
〔実施例〕
実施例1 下記組成物 式(I)で示されるトリス(ヒドロキシフェニル)メタ
ン・トリグリシジルエーテル12重量部 オルトクレゾールノボラックエポキシ樹脂 6重量部 式(II)で示されるジシクロペンタジエン 変性フェノール樹脂 6重量部 フェノールノボラック樹脂 4重量部 多孔質シリカ粉末 20.6重量部 (平均粒径15μm、見掛け密度0.3g/cc、比表面積
7m2/g) 溶融シリカ粉末 48.2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 を混合した後コニーダーで混練しエポキシ樹脂成形材料
を得た。
得られた成形材料をタブレット化し、低圧トランスフア
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3×6
mmのチップを16p SOP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おこなった。
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および72Hr処理し、その後2
80℃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。
半田耐湿性平均寿命(Hr):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280℃
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50%の回路のオープ
ン不良が発生するまでの時間を測定した。
試験結果を第1表に示す。
実施例2〜8 第1表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なった。試験結果を第1
表に示す。
比較例1〜8 第1表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なった。試験結果を第1
表に示す。
〔発明の効果〕 本発明に従うと従来技術は得ることのできなかった耐熱
性及び可撓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(30
℃→300℃程度)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ICにおいて信頼性が非常に必要とされる製品に用
いることのできるエポキシ樹脂組成である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 23/29 23/31

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)式Iでしめされるエポキシ樹脂 トリス(ヒドロキシフェニル)メタン・トリグリシジル
    エーテルを50〜100重量%含むエポキシ樹脂 (B)式IIで示される硬化剤 (式中のRは水素原子、アルキル基及び塩素、臭素等の
    ハロゲンを表わす。) ジシクロペンタジエン変性硬化剤を50〜100重量%
    含む硬化剤 (C)平均粒径が5〜40μmであり、見掛け密度が
    0.1〜0.6g/ccであり、且つ比表面積が5〜20
    /gの多孔質シリカ粉末を10〜100重量%含む
    充填剤 (D)硬化促進剤 を必須成分とすることを特徴とする半導体封止用エポキ
    シ樹脂組成物。
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