JPH0662739B2 - 封止用樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、低応力で耐湿性、半田耐熱性に優れた電子・
電気部品の封止用樹脂組成物に関する。

（従来の技術） 従来ダイオード、トランジスタ、集積回路などの電子部
品を硬化性樹脂を用いて封止する方法が行われてきた。
この樹脂封止は、ガラス、金属、セラミックを用いたハ
ーメチックシール方式に比較して経済的に有利なために
広く実用化されている。封止用樹脂とし使用される熱硬
化性樹脂の中でもエポキシ樹脂が最も一般的に用いられ
ている。エポキシ樹脂は、酸無水物、芳香族アミン、ノ
ボラック型フェノール樹脂等の硬化剤が用いられてい
る。これらの中でもノボラック型フェノール樹脂を硬化
剤としたエポキシ樹脂は、他の硬化剤を使用したものに
比べて、成形性、耐湿性に優れ、毒性がなく、かつ安価
であるため半導体封止材料として広く用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、近年、半導体集積回路の分野において、素子の
高集積化、ペレットの大形化が進み、これまでのノボラ
ック型フェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂で
は、成形硬化時に収縮して半導体素子に応力がかかり、
信頼性に劣るという欠点があった。そして、こうした樹
脂を使用した成形品（封止品）の温寒サイクルテストを
行うと、ボンディングワイヤのオープン、樹脂クラッ
ク、ペレットクラックが発生し、電子部品としての機能
が果せなくなるという欠点がある。

更に、現在半導体装置の組立工程の自動化が推進されて
いる。例えばフラットパッケージ型の半導体装置を回路
基板に取り付ける場合、従来はリードピン毎に半田付け
を行っていたが、最近では半導体装置全体を250℃以上
に加熱した半田浴に浸漬して半田付けを行う方法が採用
されている。従来のエポキシ樹脂を用いた成形品全体の
半田浴浸漬を行うと、樹脂と半導体ペレットおよびフレ
ームとの間に剥がれが生じ著しい耐湿性劣化を招くとい
う欠点があった。

本発明は、これらの欠点を解消するためになされたもの
で、低応力で耐湿性、半田耐熱性、耐クラック性に優れ
た封止用樹脂組成物を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （問題を解決するための手段と作用） 本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重
ねた結果、ノボラック型フェノール樹脂を硬化剤とした
エポキシ樹脂の三次元構造中に、それとは相互に関与し
ない別の網目構造を水架橋性ゴムエラストマーによって
導入することにより、低応力で、耐湿性、半田耐熱性並
びに耐クラック性に優れることを見出いだし、本発明を
完成したものである。

即ち、本発明は、 （Ａ）エポキシ樹脂 （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂 （Ｃ）一般式 −Si（Ｒ^１）_n（OR^２）_3-n （但し、Ｒ^１はアルキル基を、Ｒ^２はアルキル基又はフ
ェニル基を、ｎは０〜２の整数を表す）で示される活性
シラン基を有する水架橋性ゴムエラストマーおよび （Ｄ）無機質充填剤 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）の水架
橋性ゴムエラストマーを0.1〜30重量％、また前記
（Ｄ）無機質充填剤を25〜90重量％の割合で含有するこ
とを特徴とする封止用樹脂組成物である。そして、エポ
キシ樹脂のエポキシ基（ａ）とノボラック型フェノール
樹脂のフェノール性水酸基（ｂ）との当量比［（ａ）／
（ｂ）］が0.1〜10の範囲内にある封止用樹脂組成物で
ある。

本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂としては、その分子
中にエポキシ基を少なくとも２個有する化合物であるか
ぎり、分子構造、分子量など特に制限はなく、一般に封
止材料に使用されているものを広く包含することができ
る。例えばビスフェノール型の芳香族系、シクロヘキサ
ン誘導体等の脂環族系、さらに次の一般式で示されるエ
ポキシノボラック系等の樹脂が挙げられる。

（式中、Ｒ^１は水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基
を、Ｒ^２は水素原子又はアルキル基を、ｎは１以上の整
数を表す）これらのエポキシ樹脂は、１種又は２種以上
混合して用いられる。

本発明に用いる（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂とし
ては、フェノール、アルキルフェノール等のフェノール
類とホルムアルデヒドあるいはパラホルムアルデヒドを
反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂および
これらの変性樹脂、例えばエポキシ化もしくはブチル化
ノボラック型フェノール樹脂等、が挙げられる。ノボラ
ック型フェノール樹脂の配合割合は、前記（Ａ）エポキ
シ樹脂のエポキシ基（ａ）と（Ｂ）ノボラック型フェノ
ール樹脂のフェノール性水酸基（ｂ）との当量比
［（ａ）／（ｂ）］が0.1〜10の範囲内にあることが望
ましい。この当量比が0.1未満もしくは10を超えると、
耐湿性、成形作業性および硬化物の電気特性が悪くな
り、いずれの場合も好ましくない。従って、前記の範囲
内に限定される。

本発明に用いる（Ｃ）一般式 −Si（Ｒ^１）_n（OR^２）_3-n で示される活性シラン基を有する水架橋性ゴムエラスト
マー（但し、式中、Ｒ^１はアルキル基を、Ｒ^２はアルキ
ル基又はフェニル基を、ｎは０〜２の整数を表す）は、
活性シラン基として −Si（Ｒ^１）_n（OR^２）_3-n を有する限り、分子構造、分子量等に特に制約されるも
のではない。具体的には例えば次のものがある。

（但し、ｍは１以上の整数を表す） この活性シラン基を有する水架橋性ゴムエラストマーを
用いた封止用樹脂組成物の成形品を空気中又は耐湿性評
価のためのプレッシャクッカテスト（PCT）装置中に置
くと、簡単に水分によって架橋反応を示す。即ち、活性
シラン基を有する水架橋性ゴムエラストマーを用いた封
止用樹脂組成物で成形すると、成形後第１架橋反応とし
て、封止用樹脂組成物のエポキシ樹脂がノボラック型フ
ェノール樹脂を硬化剤として硬化し、エポキシ樹脂の三
次元構造ができる。次に第２次架橋反応としてゴムエラ
ストマーの別の網目構造が完成するもので、各々の三次
元構造は相互に関与せず、いわゆる相互網目構造とな
る。従って、水架橋性ゴムエラストマーの配合は、樹脂
組成物に柔軟性を付与し、応力を緩和させて低応力とな
り、かつ半田浴に浸漬しても耐湿性劣化が少ない効果が
ある。この水架橋性ゴムエラストマーの配合割合は、樹
脂組成物に対して0.1〜30重量％とすることが望まし
い。その割合が0.1重量％未満の場合は、低応力、温寒
サイクル、半田耐熱性に効果なく、また30重量％を超え
ると成形性が悪くなり実用に適さず好ましくない。

本発明に用いる（Ｄ）無機質充填剤としては、シリカ粉
末、アルミナ、三酸化アンチモン、タルク、炭酸カルシ
ウム、チタンホワイト、クレー、マイカ、ベンガラ、ガ
ラス繊維、炭素繊維等が挙げられ、これらの中でもシリ
カ粉末やアルミナが好んで用いられる。無機質充填剤の
配合割合は、樹脂組成物に対して25〜90重量％配合する
ことが望ましい。その割合が25重量％未満では耐湿性、
耐熱性、機械的特性および成形性に効果なく、また90重
量％を超えるとかさばりが大きくなり成形性が悪く実用
に適さない。

本発明の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂、ノボラッ
ク型フェノール樹脂、活性シラン基を有する水架橋性ゴ
ムエラストマー及び無機質充填剤を必須成分とするが、
必要に応じて、例えば天然ワックス類、合成ワックス
類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類、パラ
フィン類などの離型剤、塩素化パラフィン、ブロムトル
エン、ヘキサブロムベンゼン、三酸化アンチモンなどの
難燃剤、カーボンブラック、ベンガラなどの着色剤、シ
ランカップリング剤、種々の硬化促進剤等を適宜添加配
合することもできる。

本発明の封止用樹脂組成物を成形材料として製造する場
合の一般的な方法は、エポキシ樹脂、ノボラック型フェ
ノール樹脂、活性シラン基を有する水架橋性ゴムエラス
トマー、無機質充填剤、その他を所定の組成比に選んだ
原料組成分をミキサ−等によって十分均一に混合した
後、更に熱ロールによる溶融混合処理、またはニーダ等
による混合処理を行い、次いで冷却固化させ、適当な大
きさに粉砕して成形材料とする。成形材料の製造に当っ
て、活性シラン基を有する水架橋性ゴムエラストマーを
使用するため、製造工程中の環境を十分注意しなければ
ならない。即ち、水架橋性ゴムエラストマーは、空気中
の水分により架橋するので原料段階から環境湿度を十分
管理し、できる限り湿度の低い条件で製造することが重
要である。こうして得られた成形材料は、電子部品或い
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） 次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発
明は以下の実施例に限定されるものではない。以下の実
施例および比較例において「％」とあるのは「重量％」
を意味する。

実施例 １ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量21
5）18％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール
当量107）９％、水架橋性ゴムエラストマー ３％、溶融シリカ粉末69％、硬化促進剤0.3％、エステ
ル系ワックス0.3％、およびシランカップリング剤0.4％
を常温で混合し、更に90〜95℃で混練して冷却した後、
粉砕して成形材料を得た。得られた成形材料を170℃に
加熱した金型内にトランスファー注入し硬化させて成形
品（封止品）を得た。この成形品について耐湿性、応力
等に関連する諸特性を試験し、その結果を第１表にし
た。本発明の顕著な効果が認められた。

実施例 ２ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量21
5）18％、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当
量107）９％、水架橋性ゴムエラストマー ３％、シリカ粉末69％、硬化促進剤0.3％、エステル系
ワックス0.3％、およびシラン系カップリング剤0.4％を
実施例１と同様に混合、混練、粉砕して成形材料を得
た。また同様にして成形品を得てこれらの成形品につい
て実施例１と同様にして耐湿性、応力等に関連する諸特
性を試験したので、その結果を第１表に示した。本発明
の顕著な効果が認められた。

比較例 クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量21
5）20％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノー当
量107）10％、シリカ粉末69％、硬化促進剤0.3％、エス
テル系ワックス0.3％、およびシラン系カップリング剤
0.4％を実施例と同様に混合、混練、粉砕して成形材料
を得た。この成形材料を用いて成形品とし、成形品の諸
特性について実施例と同様に試験した。その結果を第１
表に示した。

［発明の効果］ 以上の説明および第１表からも明らかなように本発明の
封止用樹脂組成物は、低応力で耐湿性、半田耐熱性、耐
熱性に優れているため、ボンディングワイヤーのオープ
ンや樹脂クラック、ペレットクラックの発生がなく、か
つ硬化時の収縮による応力が低く、250℃以上の半田浴
浸漬後においても優れた特性を示し、これを使用するこ
とによって信頼性の高い電子・電気部品を得ることがで
きる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂 （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂 （Ｃ）一般式 −Si（Ｒ^１）_n（OR^２）_3-n （但し、Ｒ^１はアルキル基を、Ｒ^２はアルキル基又はフ
   ェニル基を、ｎは０〜２の整数を表す） で示される活性シラン基を有する水架橋性ゴムエラスト
   マーおよび （Ｄ）無機質充填剤 を必須成分とし、樹脂組成物に対して前記（Ｃ）の水架
   橋性ゴムエラストマーを0.1〜30重量％、また前記
   （Ｄ）無機質充填剤を25〜90重量％の割合で含有するこ
   とを特徴とする封止用樹脂組成物。
2. 【請求項２】エポキシ樹脂のエポキシ基（ａ）とノボラ
   ック型フェノール樹脂のフェノール性水酸基（ｂ）との
   当量比［（ａ）／（ｂ）］が0.1〜10の範囲内にある特
   許請求の範囲第１項記載の封止用樹脂組成物。