JPH07179569A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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JPH07179569A
JPH07179569A JP32856293A JP32856293A JPH07179569A JP H07179569 A JPH07179569 A JP H07179569A JP 32856293 A JP32856293 A JP 32856293A JP 32856293 A JP32856293 A JP 32856293A JP H07179569 A JPH07179569 A JP H07179569A
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epoxy resin
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孝志 相原
Naoki Mogi
直樹 茂木
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ハイドロキノン系エポキシ化合物、パラキシ
リレン変性の可撓性フェノール樹脂硬化剤、溶融シリカ
及びトリフェニルホスフィンを含む半導体封止用エポキ
シ樹脂組成物。 【効果】 耐半田クラック性に非常に優れ、かつ耐湿性
に優れたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスの表面実
装化における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。
【0002】
【従来の技術】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QFP、SOP、SOJ、T
SOP、TQFP、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が発生し、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2
00℃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。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。これらの問題を解析するた
めに、エポキシ化合物として式(1)で示されるエポキ
シ化合物の使用(特開昭61−259552)が検討さ
れてきた。式(1)で示されるエポキシ化合物の使用に
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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な問
題点に対してエポキシ化合物として式(1)で示される
エポキシ樹脂を用い、硬化剤として弾性率の低下による
応力低下を達成せしめるために式(2)で示されるフェ
ノール樹脂硬化剤を用いることにより、基板実装時にお
ける半導体パッケージの耐半田ストレス性を著しく向上
させ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。
【0004】
【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、 (A)下記式(1)で示されるエポキシ化合物
【0005】
【化3】 (式中のR1,R2は低級アルキル基の中から選択される
同一もしくは異なる原子または基)
【0006】を総エポキシ樹脂量中に30〜100重量
%含むエポキシ樹脂、 (B)下記式(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤
【0007】
【化4】 (式中のR1,R2は水素及び低級アルキル基の中から選
択される同一もしくは異なる原子または基、n=0〜
5)
【0008】を総フェノール樹脂硬化剤中に30〜10
0重量%含む硬化剤、 (C)無機充填材及び (D)硬化促進剤 を必須成分とするする半導体封止用エポキシ樹脂組成物
で、従来のエポキシ樹脂組成物に比べ優れた耐半田スト
レス性を有するものである。
【0009】式(1)の構造で示されるハイドロキノン
系エポキシ化合物は1分子中に2個のエポキシ基を有す
る2官能性エポキシ化合物で、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。このハイドロキノン系エポキシ化合物の使用
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
限に引きだすことができる。耐半田ストレス性の効果を
だすためには式(1)で示されるハイドロキノン系エポ
キシ化合物を総エポキシ樹脂量の30重量%以上、好ま
しくは50重量%以上の使用が望ましい。30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,R2は低級アルキ
ル基のうちでも −C(CH3)3基が好ましい。R1,R
2が水素原子の様な小原子団であると反応性が高く、ト
ランスファー成形時での流動性が低下し成形性が劣化す
る傾向にある。
【0010】式(1)で示されるハイドロキノン系エポ
キシ化合物と併用する場合の他のエポキシ樹脂として
は、エポキシ基を有するポリマー及びオリゴマー全般を
言う。例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、及びトリ
フェノールメタン型エポキシ樹脂、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。こ
れらは単独でも混合して用いても差し支えない。
【0011】式(2)の分子構造で示される硬化剤は、
フェノールとパラキシレン類の化合物を用い縮合反応に
より得る。この使用は従来のフェノールノボラック樹脂
硬化剤等の使用と比べると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、また低吸水化を得ることができる。従っ
て、半田付時の熱衝撃に対し、発生応力の低下とそれに
伴う半導体チップ及びリードフレーム等との剥離不良の
防止に有効である。式(2)のフェノール樹脂硬化剤の
使用量はこれを調節することにより、耐半田クラック性
を最大限に引きだすことができる。耐半田ストレス性の
効果を引きだすためには式(2)で示されるフェノール
樹脂硬化剤を総硬化剤量に対して30重量%以上、更に
好ましくは50重量%以上の使用が望ましい。30重量
%未満だと低弾性、低吸水性等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。更に式中のR1〜R4はトランスファー成
形時に充分な硬化性を得るために水素原子やメチル基等
の小原子団が好ましい。またnの値は0〜5である。n
が5を超えるとトランスファー成形時での流動性が低下
し、成形性が劣化する傾向にある。
【0012】式(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤
と併用する場合の他のフェノール樹脂としては、主にフ
ェノール性水酸基を有するポリマー及びオリゴマー全般
を言う。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、ジシクロペンタジエン変性フェノー
ル樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂とフ
ェノールノボラック及びクレゾールノボラック樹脂との
共重合物、トリフェノールメタン樹脂、フェノール及び
クレゾールとサリチルアルデヒドとの縮合物等を用いる
ことができる。
【0013】本発明で用いる無機充填材としては、溶融
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
又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全組成物中に80〜93重量
%含むことが好ましい。
【0014】本発明に用いる硬化促進剤は、エポキシ基
と水酸基との反応を促進させ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1,8−ジアザビシクロウンデセン、ト
リフェニルホスフィン、ベンジルジメチルアミンや2−
メチルイミダゾール等を単独でも混合して用いても差し
支えない。本発明の封止用エポキシ樹脂組成物はエポキ
シ化合物、硬化剤、無機充填材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。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、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。
【0015】以下本発明を実施例で具体的に説明する。
【実施例】
実施例1 下記組成物 式(3)で示されるエポキシ化合物(軟化点138℃、エポキシ当量184g /eq) 2.6重量部
【0016】
【化5】
【0017】 オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(軟化点55℃、エポキシ当量2 00g/eq) 4.8重量部 式(4)で示される可撓性フェノール樹脂硬化剤(軟化点75℃、水酸基当量 175g/eq) 1.6重量部
【0018】
【化6】 (n=1〜4の混合物であり、重量割合でn=1が4
0、n=2が30、n=3が20、n=4が10)。
【0019】 フェノールノボラック樹脂硬化剤(軟化点90℃、水酸基当量105g/eq ) 3.0重量部 溶融シリカ粉末 86.8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、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、冷却後粉砕した成形材料とした。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、又半田耐湿性試験用として
3×6mm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。
【0020】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72
Hr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℃、2.3気
圧、100%RH)を行い、回路のオープン不良を測定
した。試験結果を表1に示す。 実施例2〜5 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。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。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。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明に従うと従来技術では得ることの
できなかった耐半田ストレス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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)下記式(1)で示されるエポキシ
    化合物 【化1】 (式中のR1,R2は低級アルキル基の中から選択される
    同一もしくは異なる原子または基)を総エポキシ樹脂量
    中に30〜100重量%含むエポキシ樹脂、(B)下記
    式(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤 【化2】 (式中のR1,R2は水素及び低級アルキル基の中から選
    択される同一もしくは異なる原子または基、n=0〜
    5)を総フェノール樹脂硬化剤中に30〜100重量%
    含む硬化剤、(C)無機充填材及び(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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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG114568A1 (en) * 2002-09-17 2005-09-28 Sumitomo Bakelite Singapore Pt Novel epoxy resin compositions
CN107163503A (zh) * 2017-06-02 2017-09-15 江苏华海诚科新材料股份有限公司 一种适用于光电耦合器封装的环氧树脂组合物

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CN107163503B (zh) * 2017-06-02 2020-04-07 江苏华海诚科新材料股份有限公司 一种适用于光电耦合器封装的环氧树脂组合物

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