JPH07238140A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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JPH07238140A
JPH07238140A JP3255094A JP3255094A JPH07238140A JP H07238140 A JPH07238140 A JP H07238140A JP 3255094 A JP3255094 A JP 3255094A JP 3255094 A JP3255094 A JP 3255094A JP H07238140 A JPH07238140 A JP H07238140A
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epoxy resin
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epoxy
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resin composition
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Naoki Mogi
直樹 茂木
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 式(1)のエポキシ化合物を総エポキシ樹脂
量に対して30〜100重量部含むエポキシ樹脂と式
(2)のフェノール樹脂硬化剤(n=0,1,2,3の
割合が1:0.65:0.41:0.28の混合物)を
総フェノール樹脂硬化剤量に対して30〜100重量部
含むフェノール樹脂硬化剤、無機充填材及びトリフェニ
ルホスフィンを含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】 【化2】 【効果】 半導体パッケージの表面実装時の耐半田クラ
ック性、半田処理後の耐湿性に優れる半導体パッケージ
を得ることができる。

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、耐湿性に優れたオルソクレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂をフェノールノボラック樹
脂で硬化させ、充填材として溶融シリカ、結晶シリカ等
の無機充填材を配合し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QFP、SO
P、SOJ、TSOP、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、熱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、
これらの大型チップを封止するのに適した信頼性の高い
半導体封止用樹脂組成物の開発が望まれている。
【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樹脂として式(1)で示されるエ
ポキシ樹脂を用い、フェノール樹脂硬化剤として式
(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、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】本発明は、(A)下記式
(1)で示されるエポキシ化合物を総エポキシ樹脂量に
対して30〜100重量%含むエポキシ樹脂、
【0005】
【化3】 (式中のR1〜R10は水素、ハロゲン類、炭素数1〜1
2の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】(B)下記式(2)で示されるフェノール
樹脂硬化剤を総フェノール樹脂硬化剤量に対して30〜
100重量%含むフェノール樹脂硬化剤、
【0007】
【化4】 (式中のRは水素、ハロゲン類、炭素数1〜5のアルキ
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)
【0008】(C)無機充填材、(D)硬化促進剤を必
須成分とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物であり、
従来のエポキシ樹脂組成物に比べ、優れた信頼性として
耐半田クラック性と半田処理後の耐湿性を有するもので
ある。
【0009】式(1)の分子構造で示されるエポキシ化
合物は、2官能性のビスフェノールタイプの化合物をエ
ピクロルヒドリンを用いグリシジルエーテル化すること
により得られる。従来のクレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂に比べ、溶融時に低粘性が得られ、無機充填材の
更なる高配合化を図ることができる。従って組成物の硬
化物物性として低吸湿化、低熱膨張化、高強度化が得ら
れる。このエポキシ化合物の使用量はこれを調節するこ
とにより、耐半田クラック性を最大限に引き出すことが
できる。耐半田クラック性の効果を引き出すためには式
(1)で示されるエポキシ化合物を総エポキシ樹脂量に
対して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%未満だと目標とした耐半田ク
ラック性が不充分である。更に式中のR1〜R10は水
素、ハロゲン類、炭素数1〜12の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であり、R
1〜R4はメチル基、R5〜R8は水素原子であることが好
ましい。またR9,R10は樹脂の疏水性を考慮すると、
ターシャリーブチル基が好ましい。炭素数が12を越え
るアルキル基であると、硬化性が劣る。式中のnは0〜
20であり、20を越えると流動性が劣る。より好まし
いnは0〜10である。
【0010】式(1)で示されるエポキシ樹脂以外の他
のエポキシ樹脂を併用する場合、エポキシ基を2個以上
有する化合物あるいはポリマー全般を言う。例えば、ビ
フェニル型エポキシ化合物、ビスフェノール型エポキシ
化合物、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン
型エポキシ化合物、アルキル変性トリフェノールメタン
型エポキシ化合物等のことを言う。
【0011】式(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤
はメタキシレンとフェノール類をフリーデル・クラフツ
・アルキル化反応により重合させることによって得られ
る。従来のフェノールノボラック樹脂に比べ、硬化物の
ゴム領域での弾性率が低く、低吸湿性、リードフレーム
(42アロイ、銅合金)等の金属類との接着性に富む。
こ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出すことが
できる。耐半田クラック性の効果を引き出すためには式
(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤を総フェノール
樹脂硬化剤量に対して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%未満だと目標
とした耐半田クラック性が不充分である。更に式中のR
は水素、ハロゲン類、炭素数1〜5のアルキル基の中か
ら選択される同一もしくは異なる原子または基であり、
これらの内では水素原子が好ましい。炭素数が5を越え
るアルキル基であると、硬化性が劣る。式中のnは0〜
20であり、20を越えると流動性が劣る。より好まし
いnは0〜10である。
【0012】式(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤
以外に他のフェノール樹脂硬化剤を併用する場合、フェ
ノール性水酸基を有するポリマー全般を言う。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、パラキ
シリレン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール
樹脂、トリフェノールメタン化合物等が挙げられ、特に
フェノ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、パラキシリレン変性フェノール樹脂、
テルペン変性フェノール樹脂及びこれらの混合物が好ま
しい。また、これらの硬化剤の配合量としてはエポキシ
化合物のエポキシ基数と硬化剤の水酸基数を合わせるよ
うに配合することが好ましい。
【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、アルミナ等が挙げら
れ、特に球状シリカ粉末、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、耐半田クラック性から総エポキシ樹脂組
成物量に対して80〜90重量%が好ましい。無機充填
材量が80重量%未満だと低熱膨張化、低吸水化が得ら
れず耐半田クラック性が不充分である。また、無機充填
材量が90重量%を越えると高粘度化による半導体パッ
ケージ中のダイパッド、金線ワイヤーのずれ等の不都合
が生じる。
【0014】本発明に使用される硬化促進剤はエポキシ
基と水酸基との硬化反応を促進させるものであればよ
く、一般に封止材料に使用されているものを広く使用す
ることができる。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、ジメチルベンジルアミ
ンや2−メチルイミダゾール等が単独もしくは2種類以
上混合して用いられる。
【0015】本発明のエポキシ樹脂組成物はエポキシ樹
脂、フェノール樹脂硬化剤、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。
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、フェノール樹脂硬化
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、更に熱ロールま
たはニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して封止材料
とすることができる。これらの成形材料は電気部品ある
いは電子部品であるトランジスタ、集積回路等の被覆、
絶縁、封止等に適用することができる。
【0016】以下本発明を実施例で具体的に説明する。 実施例1 下記組成物 式(3)で示されるエポキシ化合物(融点85℃、エポキシ当量240℃) 6.68重量部
【0017】
【化5】
【0018】 オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(軟化点58℃、エポキシ当量2 00g/eq) 1.67重量部 式(4)で示されるフェノール樹脂硬化剤(軟化点63℃、水酸基当量170 g/eq) 4.36重量部
【0019】
【化6】 (nの値は0から3を示す混合物であり、その重量割合
はn=0が1に対してn=1が0.65、n=2が0.
41、n=3が0.28である。)
【0020】 フェノールノボラック樹脂硬化剤(軟化点65℃、水酸基当量105g/eq ) 1.09重量部 溶融シリカ粉末(平均粒径10μm、比表面積2.0m2/g) 35重量部 球状シリカ粉末(平均粒径30μm、比表面積2.5m2/g) 50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、冷却後粉砕して成形材料とした。粉砕
して得られた成形材料は、EMMI−I−66に準じた
金型を用い、175℃、70kg/cm2、120秒の
条件でスパイラルフローを測定した。更に得られた成形
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52pQFP
に封止し、また半田耐湿性試験用として3×6mmのチ
ップを16pSOP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。
【0021】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24時間、48時間、
72時間及び120時間処理し、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時間処理し、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、回路のオープン不良を
測定した。試験結果を表1に示す。
【0022】実施例2〜6 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。
【0023】比較例1〜4 表2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2に示
す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【発明の効果】本発明の樹脂組成物を用いることによ
り、半導体パッケージの表面実装時の耐半田クラック
性、半田処理後の耐湿性に優れる半導体パッケージを得
ることができる。
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 H01L 23/31

Claims (3)

    【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
    化合物を総エポキシ樹脂量に対して30〜100重量%
    含むエポキシ樹脂、 【化1】 (式中のR1〜R10は水素、ハロゲン類、炭素数1〜1
    2の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) (B)下記式(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤を
    総フェノール樹脂硬化剤量に対して30〜100重量%
    含むフェノール樹脂硬化剤、 【化2】 (式中のRは水素、ハロゲン類、炭素数1〜5のアルキ
    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) (C)無機充填材、(D)硬化促進剤を必須成分とする
    半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 式(1)のR1〜R4がメチル基、R5
    8が水素原子、R9,R10がターシャリーブチル基であ
    る請求項1記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 式(2)のRが水素である請求項1又は
    請求項2記載の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
US10344160B1 (en) * 2015-08-10 2019-07-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Super-hydrophobic epoxy resin compositions
US10711154B1 (en) * 2015-08-12 2020-07-14 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Curing agents for hydrophobic epoxy compositions

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10344160B1 (en) * 2015-08-10 2019-07-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Super-hydrophobic epoxy resin compositions
US10711154B1 (en) * 2015-08-12 2020-07-14 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Curing agents for hydrophobic epoxy compositions

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