JPH07107122B2 - Epoxy resin composition - Google Patents

Epoxy resin composition

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JPH07107122B2
JPH07107122B2 JP6189388A JP6189388A JPH07107122B2 JP H07107122 B2 JPH07107122 B2 JP H07107122B2 JP 6189388 A JP6189388 A JP 6189388A JP 6189388 A JP6189388 A JP 6189388A JP H07107122 B2 JPH07107122 B2 JP H07107122B2
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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、電子部品等の封
止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an epoxy resin composition for sealing electronic parts and the like, which is excellent in solder stress resistance.

〔従来技術〕[Prior art]

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。
Conventionally, electronic parts such as diodes, transistors, and integrated circuits are sealed with thermosetting resin. Especially in integrated circuits, o-cresol novolac epoxy resin, which has excellent heat resistance and moisture resistance, is cured with novolac type phenol resin. The used epoxy resin is used.

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、薄型のフラットパッケージ、SO
P、SOJ、PLCCに変わってきている。
However, in recent years, as the integration of integrated circuits has increased, the size of the chip has gradually increased, and the package is a small, thin flat package that has been surface-mounted from the conventional DIP type.
It is changing to P, SOJ, PLCC.

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、応力によるクラック発生、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。
That is, a large chip is to be enclosed in a small and thin package, and problems such as cracks due to stress and deterioration of moisture resistance due to these cracks have been greatly highlighted.

特に半田づ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。
In particular, in the soldering process, when exposed to a high temperature of 200 ° C. or higher, moisture resistance is deteriorated due to cracking of the package and peeling of the chip from the resin.

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。
It has been desired to develop a highly reliable encapsulating resin composition suitable for encapsulating these large chips.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的とするところは、半田熱ストレスによるク
ラック発生をおさえ、耐湿性に優れた信頼性が高い封止
用樹脂組成物を提供するにある。
An object of the present invention is to provide a highly reliable encapsulating resin composition that suppresses cracking due to solder heat stress and has excellent moisture resistance.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

本発明は電子部品等の封止用エポキシ樹脂組成物におい
て充填剤として平均粒径が20〜60μmであり見掛け密度
が0.1〜0.6g/ccであり、かつ比表面積が5m2/g以下であ
る2次凝集シリカ粉末を全充填剤の10〜100重量%含む
充填剤を用いることを特徴とするエポキシ樹脂組成物に
関するものである。
The present invention has an average particle size of 20 to 60 μm, an apparent density of 0.1 to 0.6 g / cc, and a specific surface area of 5 m 2 / g or less as a filler in an epoxy resin composition for sealing electronic parts and the like. The present invention relates to an epoxy resin composition comprising a filler containing secondary agglomerated silica powder in an amount of 10 to 100% by weight of the total filler.

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熱ストレス性を有したもの
である。
The epoxy resin composition of the present invention has very excellent solder heat stress resistance as compared with the conventional encapsulating resin composition.

本発明に用いるエポキシ樹脂としては、その分子中にエ
ポキシ基をすくなくとも2個以上有する化合物であれば
分子構造、分子量などは特に制限はなく、一般に封止用
材利として使用されているものであり、例えばノボラッ
ク系エポキシ樹脂、ビスフェノール型の芳香族系、シク
ロヘキサン誘導体の脂環式系、更には多官能系、シリコ
ン変性樹脂系があげられ、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。
The epoxy resin used in the present invention is not particularly limited in molecular structure and molecular weight as long as it is a compound having at least two epoxy groups in its molecule, and is generally used as a sealing material, Examples include novolac-based epoxy resins, bisphenol-type aromatic resins, cyclohexane derivative alicyclic resins, polyfunctional resins, and silicone-modified resin resins. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more. To be

又硬化剤としてはノボラック型フェノール樹脂系および
これらの変性樹脂であり、例えばフェノールノボラッ
ク、o−クレゾールノボラックの他アルキル変性したフ
ェノールノボラック樹脂等があげられ、これらは単独も
しくは2種以上混合して使用しても差し支えがない。
Examples of the curing agent include novolac-type phenolic resins and modified resins thereof, such as phenol novolac, o-cresol novolac, and alkyl-modified phenol novolac resins. These are used alone or in combination of two or more. But it doesn't matter.

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
有ることが望ましい。
The compounding ratio of the epoxy resin and the curing agent is preferably such that the equivalent ratio of the epoxy group of the epoxy resin and the hydroxyl group of the curing agent is in the range of 0.5 to 5.

当量比が0.5未満又は5を越えたものは耐湿性、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。
If the equivalence ratio is less than 0.5 or exceeds 5, moisture resistance, molding workability and electrical properties of the cured product deteriorate, which is not preferable.

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種以上混合して用いられる。
The curing accelerator used in the present invention may be any one as long as it accelerates the reaction between the epoxy group and the phenolic hydroxyl group, and those generally used for the encapsulating material can be widely used. Bicycloundecene (DBU), triphenylphosphine (TPP), dimethylbenzylamine (BDMA), 2-methylimidazole (2MZ) and the like are used alone or in combination of two or more.

本発明に用いられる充填剤としては、平均粒径が20〜60
μmであり、見掛け密度が0.1〜0.6g/ccで、かつ比表面
積が5m2/g以下である2次凝集シリカ粉末を、使用する
全充填剤量の10〜100重量%の範囲で使用する。
The filler used in the present invention has an average particle size of 20 to 60.
The secondary agglomerated silica powder having a particle size of μm, an apparent density of 0.1 to 0.6 g / cc, and a specific surface area of 5 m 2 / g or less is used in the range of 10 to 100% by weight of the total amount of the filler used. .

2次凝集シリカ粉末は、その平均粒径が20μm未満であ
ると半田熱ストレスによるクラックが発生しやすくな
り、60μmを越えると成形性が低下しいずれの場合も、
好ましくない、又好ましくは、平均粒径が20〜40μmの
範囲であれば良い。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。
If the average particle size of the secondary agglomerated silica powder is less than 20 μm, cracks due to solder heat stress are likely to occur, and if it exceeds 60 μm, the formability decreases and in any case,
It is not preferable or preferable that the average particle size is in the range of 20 to 40 μm. If the apparent density exceeds 0.6 g / cc, cracks are likely to occur due to solder heat stress, and the moisture resistance decreases, which is not preferable.

さらに比表面積が5m2/gを越え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とともに流
動性がいちぢるしく低下してしまい好ましくない。
Further, if the specific surface area exceeds 5 m 2 / g, cracks are likely to occur in the soldering process, moisture resistance is reduced, and fluidity is greatly reduced, which is not preferable.

さらに2次凝集シリカ粉末が、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。
Furthermore, if the secondary agglomerated silica powder is 10% by weight or less of the amount of the filler used, cracks are likely to occur in the soldering process, the moisture resistance is lowered, and the intended characteristics cannot be obtained.

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。
These fillers account for 50 to 90% by weight of the resin composition as a whole.
It is desirable to mix them. If the content is less than 50%, the heat resistance, mechanical properties and moisture resistance will be poor, and if it is more than 90%, the fluidity will decrease and the moldability will deteriorate, making it unsuitable for practical use.

本発明で用いる2次凝集シリカ粉末は、シリカ1次微粒
子が複数個凝集し結合した粒子であり、具体的にはアル
コキシシランの加水分解による、いわゆるゾル・ゲル法
での合成シリカの重合反応に於いて、反応温度やシラン
モノマー濃度を調整することで得ることができる。これ
らの条件を選択することによって、2次凝集シリカ粉末
の平均粒径や表面積の制御が可能である。
The secondary agglomerated silica powder used in the present invention is a particle in which a plurality of primary silica particles are agglomerated and combined, and specifically, for the polymerization reaction of synthetic silica by the so-called sol-gel method by hydrolysis of alkoxysilane. In this case, it can be obtained by adjusting the reaction temperature and the silane monomer concentration. By selecting these conditions, the average particle size and surface area of the secondary agglomerated silica powder can be controlled.

又、2次凝集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。
Examples of the filler other than the secondary agglomerated silica powder include ordinary silica powder and alumina, and fused silica powder is particularly preferable.

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、硬化促進剤及び2次凝集シリカ粉末を含む充填剤
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熔
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子部品の封
止、被覆、絶縁等に適用することができる。
The encapsulating epoxy resin composition of the present invention contains an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, and a filler containing a secondary agglomerated silica powder as essential components. Flame retardants such as epoxidized epoxy resin, antimony trioxide and hexabromene, coloring agents such as carbon black and red iron oxide, mold release agents such as natural wax and synthetic wax, and low stress additives such as silicone oil and rubber. There is no problem even if additives are properly mixed.
Further, in order to produce the encapsulating epoxy resin composition of the present invention as a molding material, an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator,
After the filler and other additives are sufficiently and uniformly mixed with a mixer or the like, the mixture can be melt-kneaded with a hot roll or a kneader, cooled, and then pulverized to obtain a molding material. These molding materials can be applied to electronic components or sealing, coating, insulation, etc. of electronic components.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明のエポキシ樹脂組成物は半田づけ工程による急激
な温度変化による熱ストレスを受けたときの耐クラック
性に非常に優れ、耐湿性の良い組成物であり、電子、電
子部品の封止用、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高い製品を得ることができる。
Epoxy resin composition of the present invention is very excellent in crack resistance when subjected to thermal stress due to a rapid temperature change in the soldering process, a good moisture resistance composition, electronic, for sealing electronic components, When used for coating, insulation, etc., it is possible to obtain a highly reliable product, especially in a highly integrated large chip IC mounted in a surface mount package.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 o−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200) 100重量部 フェノールノボラック樹脂 55重量部 Br化ビスフェノールAエポキシ (Br含量46重量%,当量360) 10重量部 トリフェニルホスフィン 1重量部 三酸化アンチモン粉末 12重量部 カルナバワックス 2重量部 カーボンブラック 2重量部 熔融シリカ粉末 400重量部 2次凝集シリカ粉末(平均粒径35μm、見掛け密度0.3g
/cc、比表面積3m2/g) 50重量部 γ−グリシドメトキシシラン 3重量部 をヘンシェル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、冷却後粉砕し成形材料とした。
Example 1 o-cresol novolac epoxy resin (softening point 65 ° C., epoxy equivalent 200) 100 parts by weight phenol novolac resin 55 parts by weight Br-bisphenol A epoxy (Br content 46% by weight, equivalent 360) 10 parts by weight triphenylphosphine 1 Parts by weight antimony trioxide powder 12 parts by weight carnauba wax 2 parts by weight carbon black 2 parts by weight fused silica powder 400 parts by weight secondary agglomerated silica powder (average particle size 35 μm, apparent density 0.3 g
/ cc, specific surface area 3 m 2 / g) 50 parts by weight 3 parts by weight of γ-glycidmethoxysilane are mixed with a Henschel mixer at room temperature, and then mixed at 70-100 ° C for 2 hours.
The mixture was kneaded with a shaft roll, cooled, and then ground to obtain a molding material.

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16p
SOPパッケージに封止した。
The obtained molding material is made into a tablet, and a 6 x 6 mm chip is sealed in a 52p package for solder crack testing under conditions of 175 ° C, 70 kg / cm 2 and 120 seconds using a low-pressure transfer molding machine, and solder moisture resistance. 16p 3x6mm chip for testing
Sealed in SOP package.

封止したテスト用素子について175℃、8時間ポストキ
ュアー後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。
The sealed test element was post-cured at 175 ° C. for 8 hours and then subjected to the following solder crack test and solder moisture resistance test.

半田クラック試験:封止したテスト用素子を85℃、85%
RHの環境下で24Hrおよび48Hr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。
Solder crack test: sealed test element at 85 ℃, 85%
After 24 hours and 48 hours of treatment in an RH environment, after immersing in a solder bath at 260 ° C for 10 seconds, external cracks were observed with a microscope.

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(125℃、100%RH)を
行い回路のオープン不良を測定した。
Solder moisture resistance test: sealed test element at 85 ℃, 85% RH
72Hr treatment under the environment of, and then immersed in a solder bath at 260 ° C for 10 seconds, and then subjected to a pressure cooker test (125 ° C, 100% RH) to measure the open circuit failure.

試験結果を第1表に示す。The test results are shown in Table 1.

実施例2〜4 第1表の処方に従って配合し、実施例1と同様にして成
形材料を得て、この成形材料で試験用の封止したものを
得た。この成形材料を用いて実施例1と同様にテスト用
素子を封止して半田クラック試験及び半田耐湿性試験を
行った。
Examples 2 to 4 Compounding was carried out according to the formulation shown in Table 1, a molding material was obtained in the same manner as in Example 1, and a molding material for testing was obtained with this molding material. Using this molding material, a test element was sealed in the same manner as in Example 1 and a solder crack test and a solder moisture resistance test were performed.

試験結果を第1表に示す。The test results are shown in Table 1.

比較例1 実施例1において充填剤をすべて熔融シリカとした以外
はすべて実施例1と同様にし試験を行った結果を第1表
に示す。
Comparative Example 1 Table 1 shows the results of tests conducted in the same manner as in Example 1 except that the filler in Example 1 was all fused silica.

比較例2 実施例4の充填剤を総て熔融シリカとし、あとは実施例
4と同様にし、試験を行った結果を第1表に示す。
Comparative Example 2 All the fillers in Example 4 were fused silica, and the rest was the same as in Example 4, and the results of the tests were shown in Table 1.

比較例2 実施例4の充填剤を総て熔融シリカとし、あとは実施例
4と同様にし、試験を行った結果を第1表に示す。
Comparative Example 2 All the fillers in Example 4 were fused silica, and the rest was the same as in Example 4, and the results of the tests were shown in Table 1.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09K 3/10 L H01L 23/29 23/31 (56)参考文献 特開 昭63−159422(JP,A) 特開 昭62−149743(JP,A) 特開 昭62−153337(JP,A) 特開 昭62−161851(JP,A) 特開 昭61−283615(JP,A) 特開 昭61−143466(JP,A) 特開 昭53−21298(JP,A) 特開 昭52−130852(JP,A)Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number for FI Technical location C09K 3/10 L H01L 23/29 23/31 (56) References JP-A-63-159422 (JP, A) JP 62-149743 (JP, A) JP 62-153337 (JP, A) JP 62-161851 (JP, A) JP 61-283615 (JP, A) JP 61-143466 (JP, A) JP-A-53-21298 (JP, A) JP-A-52-130852 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び充
填剤からなるエポキシ樹脂組成物において、平均粒径が
20〜60μm、見掛け密度が0.1〜0.6g/ccであり、かつ比
表面積が5m2/g以下である2次凝集シリカ粉末を全充填
剤の10〜100重量%含む充填剤を用いることを特徴とす
るエポキシ樹脂組成物。
1. An epoxy resin composition comprising an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator and a filler, wherein the average particle size is
It is characterized by using a filler containing 20 to 60 μm, an apparent density of 0.1 to 0.6 g / cc, and a secondary agglomerated silica powder having a specific surface area of 5 m 2 / g or less, in an amount of 10 to 100% by weight of the total filler. And an epoxy resin composition.
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