JPH07173253A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物Info
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- JPH07173253A JPH07173253A JP31991093A JP31991093A JPH07173253A JP H07173253 A JPH07173253 A JP H07173253A JP 31991093 A JP31991093 A JP 31991093A JP 31991093 A JP31991093 A JP 31991093A JP H07173253 A JPH07173253 A JP H07173253A
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
ールジグリシジルエーテル、下記式の可撓性フェノール
樹脂硬化剤とテトラフェニルホスホニウム・テトラフェ
ニルボレートとの溶融混合物及び溶融シリカ粉末からな
るエポキシ樹脂組成物。 【化1】 【効果】 従来技術では得ることのできなかった成形
性、硬化性の改良が達成でき、半田付け工程における急
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、更に耐湿性が良好である。
Description
実装化における耐半田ストレス性、硬化性に優れた半導
体封止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
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、耐湿性に優れたオルソクレゾー
ルノボラック型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組成物が用いられてい
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、薄型のフラットパッケー
ジ、SOP,SOJ,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。従ってこれらの大型のチッ
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。
脂として式(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樹脂系の低
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。
(3)で示される可撓性フェノール樹脂硬化剤の使用が
検討され、耐半田ストレス性の改良には効果があるが、
反面エポキシ樹脂との反応性に劣り、ゲルタイムが長
い、バリが発生しやすい、熱時硬度が低い、離型性が劣
る、成形品表面に未反応成分による白色斑点が存在する
等の問題もあり、改良の必要があった。これらの問題を
解決する手段として、硬化促進剤の添加量の増加がある
が、一般に硬化促進剤の添加量を増加させると、硬化性
は促進され上記の問題は解決されるが、それに伴いエポ
キシ樹脂組成物の耐湿性が低下する。従って、硬化促進
剤の添加量を可能な限り少なくし、かつ硬化性を上げる
手段の開発が必要となってきた。この手段としてノボラ
ック型フェノール樹脂と硬化促進剤の溶融が提案されて
いる(特開昭60−4253号公報)。しかしながら、
式(2)、式(3)の可撓性フェノール樹脂硬化剤を併
用したエポキシ樹脂組成物では充分な硬化性の改良に至
らず、更に改良が必要となってきている。
におけ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、かつ耐湿性、成形時の反
応性の違いから生じるバリ、白色斑点、離型性等の諸問
題の改良されたエポキシ樹脂組成物を提供することにあ
る。
(1)で示されるエポキシ樹脂を総エポキシ樹脂量中に
50〜100重量%含むエポキシ樹脂、
される可撓性フェノール樹脂硬化剤と硬化促進剤である
テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート
とを予め加熱溶融されてなる溶融混合物及び
応したジシクロペタジエンジフェノール、テルペン類と
フェノールを付加反応したテルペンジフェノール、シク
ロペンタジエンとフェノールを付加反応したシクロペン
タジエンジフェノール及びシクロヘキサノンとフェノー
ルを付加縮合したシクロヘキサノンジフェノールの各々
の2個のフェノール部を除いた残基を表し、これらの中
から選択される1種、nの値は0〜4)
る。
ビフェニル型エポキシ樹脂は1分子中に2個のエポキシ
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50重量%以上、好
ましくは70重量%以上使用するのが望ましい。50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。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。
/または式(3)の可撓性フェノール樹脂硬化剤と硬化
促進剤であるテトラフェニルホスホニウム・テトラフェ
ニルボレートとからなる。式(2)及び式(3)の構造
で示されるフェノール樹脂硬化剤は、分子構造中に比較
的柔軟な構造を有する可撓性フェノール樹脂硬化剤であ
り、フェノールノボラック樹脂硬化剤に比べ半田処理温
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ることができる。従って半
田付け時の発生応力の低下と、それに伴う半導体チップ
等との剥離不良の防止に有効である。更に式(2)中の
Rはパラキシリレンで、nの値は1〜5である。nが5
を越えるとトランスファー成形時での流動性が低下し、
成形性が劣る傾向がある。また式(3)中のRはジシク
ロペタジエンとフェノールを付加反応したジシクロペタ
ジエンジフェノール、テルペン類とフェノールを付加反
応したテルペンジフェノール、シクロペンタジエンとフ
ェノールを付加反応したシクロペンタジエンジフェノー
ル及びシクロヘキサノンとフェノールを付加縮合したシ
クロヘキサノンジフェノールの各々の2個のフェノール
部を除いた残基を表し、これらの中ではテルペン類とフ
ェノールを付加反応したテルペンジフェノールの2個の
フェノール部を除いた残基が好ましい。nの値は0〜4
である。nが4を越えるとトランスファー成形時での流
動性が低下し、成形性が劣る傾向がある。
ェニルホスホニウム・テトラフェニルボレートはエポキ
シ基と水酸基との反応を促進するものであり、一般に半
導体封止用材料に使用されている。この硬化促進剤の添
加量は、樹脂組成物中に0.1〜1.0重量%であるこ
とが好ましい。0.1未満だと充分な強度の硬化物が得
られず、1.0を越えると流動性が低下し、未充填の原
因となる。本発明の特徴は、式(2)及び/または式
(3)で示される可撓性フェノール樹脂硬化剤に硬化促
進剤であるテトラフェニルホスホニウム・テトラフェニ
ルボレートとを予め溶融混合した溶融混合物を用いるこ
とである。可撓性フェノール樹脂硬化剤と硬化促進剤の
溶融混合手順は、例えば以下のようなものであるが、均
一に溶融混合できれば、これに限定されるものではな
い。可撓性フェノール樹脂硬化剤と硬化促進剤とをN2
置換下で撹拌しながら加熱溶融させる。この際、溶融混
合温度は150〜250℃が好ましい。溶融混合時間
は、特に限定するものではないが、溶融混合系が透明に
なってから、30分間程度であれば通常十分である。
脂硬化剤と併用してもよい。併用するフェノールノボラ
ック樹脂硬化剤は、フェノール類とホルムアルデヒド等
のアルデヒド源との重縮合反応により合成される1分子
中に2個以上のフェノール性水酸基を有する通常の樹
脂、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボ
ラック樹脂である。この溶融混合物の量を調節すること
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、溶
融混合物中の式(2)及び/または式(3)で示される
可撓性フェノール樹脂硬化剤を総フェノール樹脂硬化剤
量中に30重量%以上、更に好ましくは50重量%含む
ものが望ましい。使用量が30重量%未満だと低弾性及
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。フェノールノボラ
ック樹脂硬化剤に比べて、エポキシ樹脂との反応速度が
遅い可撓性フェノール樹脂硬化剤にテトラフェニルホス
ホニウム・テトラフェニルボレートを溶融混合して得ら
れる溶融混合物を用いることにより、フェノールノボラ
ック樹脂硬化剤と同等の反応速度を得ることができる。
これによりフェノールノボラック樹脂と併用しても、反
応速度の差による硬化後のエポキシ樹脂組成物中の未反
応の可撓性フェノール樹脂硬化剤の残留を防ぐことがで
き、成形品表面に未反応成分による白色斑点の存在、熱
時硬化度の低下等の諸問題を解決することができる。溶
融混合物の使用として、別々に製造した2種以上の溶融
混合物をエポキシ樹脂組成物の製造時に用いてもよい。
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組成物総量中に70〜9
0重量%含むものが好ましい。本発明の封止用エポキシ
樹脂組成物はエポキシ樹脂、可撓性フェノール硬化剤と
硬化促進剤との溶融混合物および無機充填材を必須成分
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。また、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、溶融混合物、無機充填材、そ
の他の添加剤をミキサー等によって充分に均一に混合し
た後、更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。
点75℃、水酸基当量175g/eq、nが1から4の
混合物であり、重量割合でn=1が20、n=2が4
0、n=3が30、n=4が10)600重量部とテト
ラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート20
重量部を200℃で1時間溶融混合した(以下溶融混合
物Aとする)。
点120℃、水酸基当量17g/eq、nが0から3の
混合物であり、重量割合でn=0が10、n=1が4
0、n=2が30、n=3が20)600重量部とテト
ラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート20
重量部を200℃で1時間溶融混合した(以下溶融混合
物Bとする)。
酸基当量104g/eq)600重量部に、テトラフェ
ニルホスホニウム・テトラフェニルボレート20重量部
を200℃で1時間溶融混合した(以下溶融混合物Cと
する)。
ルにより混練し、冷却後粉砕し成形材料とした。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、また半田耐湿性試験用として3×6
mm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。評価結果を表1に示す。
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)を行い回路のオーブン不良を測
定した。 成形性試験:175℃、70kg/cm2でトランスファー
成形機を用いて、16pDIPを成形し、離型10秒後
にバコール硬度を測定した。得られた成形品により、バ
リ(ベント)、離型性、外観のチェックを行った。 ゲルタイム:175℃の熱板上で測定した。
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。 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。比較例1、3、4に用いる可撓性フェノー
ル樹脂硬化剤は式(4)の構造のものである(軟化点7
5℃、水酸基当量175g/eq、nが1から4の混合
物であり、重量割合でn=1が20、n=2が40、n
=3が30、n=4が10)。比較例1、3、4に用い
る可撓性フェノール樹脂硬化剤は式(5)の構造のもの
である(軟化点120℃、水酸基当量17g/eq、n
が0から3の混合物であり、重量割合でn=0が10、
n=1が40、n=2が30、n=3が20)。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。
できなかった可撓性フェノール樹脂硬化剤及びエポキシ
樹脂よりなる組成物の成形性、硬化性の改良が達成で
き、半田付け工程におけ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 (1)
- 【請求項1】 (A)式(1)で示されるエポキシ樹脂
を総エポキシ樹脂量中に50〜100重量%含むエポキ
シ樹脂、 【化1】 (B)式(2)及び/または式(3)で示される可撓性
フェノール樹脂硬化剤と硬化促進剤であるテトラフェニ
ルホスホニウム・テトラフェニルボレートとを予め加熱
溶融されてなる溶融混合物及び 【化2】 (式中のRはパラキシリレン、nの値は1〜5) 【化3】 (式中のRはジシクロペタジエンとフェノールを付加反
応したジシクロペタジエンジフェノール、テルペン類と
フェノールを付加反応したテルペンジフェノール、シク
ロペンタジエンとフェノールを付加反応したシクロペン
タジエンジフェノール及びシクロヘキサノンとフェノー
ルを付加縮合したシクロヘキサノンジフェノールの各々
の2個のフェノール部を除いた残基を表し、これらの中
から選択される1種、nの値は0〜4) (C)無機充填材 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31991093A JP3274265B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | エポキシ樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31991093A JP3274265B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | エポキシ樹脂組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07173253A true JPH07173253A (ja) | 1995-07-11 |
JP3274265B2 JP3274265B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=18115602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31991093A Expired - Lifetime JP3274265B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | エポキシ樹脂組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3274265B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6274251B1 (en) * | 1998-06-25 | 2001-08-14 | Hokko Chemical Industry Co., Ltd. | Semiconductor encapsulating epoxy resin composition and semiconductor device |
US6664344B1 (en) | 1999-07-22 | 2003-12-16 | Sumitomo Bakelite Company Limited | Composition of polyepoxide, phenolic co-condensate and phosphonium-polyphenolic molecular association product |
JP2008127553A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Works Ltd | 封止用エポキシ樹脂組成物とそれを用いた半導体装置 |
JP2009260232A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-11-05 | Hitachi Chem Co Ltd | 半導体封止用フィルム状接着剤、半導体装置及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-12-20 JP JP31991093A patent/JP3274265B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6274251B1 (en) * | 1998-06-25 | 2001-08-14 | Hokko Chemical Industry Co., Ltd. | Semiconductor encapsulating epoxy resin composition and semiconductor device |
US6664344B1 (en) | 1999-07-22 | 2003-12-16 | Sumitomo Bakelite Company Limited | Composition of polyepoxide, phenolic co-condensate and phosphonium-polyphenolic molecular association product |
JP2008127553A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Works Ltd | 封止用エポキシ樹脂組成物とそれを用いた半導体装置 |
JP2009260232A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-11-05 | Hitachi Chem Co Ltd | 半導体封止用フィルム状接着剤、半導体装置及びその製造方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3274265B2 (ja) | 2002-04-15 |
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