JPH07309932A

JPH07309932A - 半導体封止用エポキシ樹脂硬化剤および組成物

Info

Publication number: JPH07309932A
Application number: JP10128494A
Authority: JP
Inventors: Masato Ohira; 正人大平; Yoshihisa Sone; 嘉久曽根
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Sumikin Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Air Water Inc
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 1995-11-28
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JP2797964B2

Abstract

(57)【要約】【構成】エポキシ樹脂、フェノール系硬化剤、および
無機充填材を必須成分とする半導体封止エポキシ樹脂組
成物。フェノール系硬化剤が、フェノール化合物(例、
フェノール) とメタキシリレン化合物を10重量％以上含
むキシリレン化合物 (例、メタキシリレングリコールま
たはそのジメチルエーテルまたはジアセトキシエステ
ル、或いはこれと対応するパラキシリレングリコール化
合物との混合物) とを反応させて得たフェノール系樹脂
からなる。【効果】低吸湿性で機械的特性が良好であり、半田耐
熱性が非常によい。薄型表面実装の半導体パッケージの
製造に適用しても、半田付け時のクラック発生が起こら
ず、信頼性の高いパッケージを製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半田耐熱性および耐湿
性に優れた、半導体封止用のエポキシ樹脂硬化剤とエポ
キシ樹脂組成物とに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣパッケージなどの電子回路部品（以
下、単に半導体パッケージまたは単にパッケージともい
う）の封止には、主にエポキシ樹脂が用いられてきた。
半導体封止用のエポキシ樹脂組成物は、一般に、エポキ
シ樹脂（例、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、脂肪族環状エポ
キシ樹脂など）、硬化剤（例、ノボラック型フェノール
樹脂など）、硬化促進剤（例、有機ホスフィン類、三級
アミン、イミダゾールなど）、無機微粉末からなる充填
材（例、シリカ、アルミナなど）、シランカップリング
剤、離型剤（例、カルナウバワックス、パラフィンワッ
クスなど）、着色剤（例、カーボンブラックなど）など
の成分から構成され、一般に全体の60重量％以上を無機
充填材が占める。

【０００３】しかし、近年、半導体パッケージは実装密
度を高めるために小型薄型化され、さらに実装方法も従
来のリードピンを基板の穴に挿入する方式から、基板表
面に部品を半田付けする表面実装方式へと移行してい
る。そのため、封止用樹脂にもこれまでとは異なった特
性が要求されている。

【０００４】例えば、従来のピン挿入実装方式では、半
田付け時の加熱はリード部の部分加熱ですみ、この加熱
による封止用材料に対する影響は少なかった。しかし、
表面実装方式ではパッケージ全体が熱媒に浸され加熱さ
れることから、封止材の耐湿性や耐熱性が問題となる。
そのため、従来のエポキシ樹脂組成物（例、オルソクレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ノボラック型フェノ
ール樹脂、シリカ粉末を主成分とする樹脂）では、表面
実装方式における封止材としては不十分であった。具体
的には、半田付け時の加熱により、吸湿された水分が蒸
気となる際に樹脂部分にクラックを発生させ、信頼性が
低下するという問題があった。このような欠点を解消す
るために、半導体封止用樹脂組成物について種々の改良
が検討されている。

【０００５】例えば、硬化剤にトリス (ヒドロキシフェ
ニル) メタンとフェノールアラルキル樹脂とを組み合わ
せて用いる方法 (特開平１−292029号公報) 、エポキシ
樹脂としてビフェニル型エポキシ樹脂を用いる方法 (特
開平１−108256号公報) 、エポキシ樹脂あるいはフェノ
ール系硬化剤をシリコーン変性する方法 (特開平２−12
7417号公報、特開平２−202914号公報) 、エポキシ樹脂
にビフェニル骨格またはナフタレン骨格を有するエポキ
シ樹脂を用い、硬化剤にフェノールアラルキル樹脂を用
いる方法 (特開平４−325517号公報) 、硬化剤にフェノ
ールアラルキル樹脂とジシクロペンタジエンフェノール
樹脂の混合物を用いる方法 (特開平４−359013号公報)
などが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら種々の
方法で改良された樹脂も、薄型表面実装用の半導体封止
材料として要求される特性を十分に満足するには至って
いない。特にTSOPなどのドライパックレス化や乾燥処理
不要など、ますます厳しさを増す半田耐熱性の要求に対
しては不十分である。

【０００７】本発明の目的は、上記問題点を解決し、高
集積度ＩＣ薄型パッケージでの使用に耐える半導体封止
剤を実現するために、低吸湿性で半田耐熱性に極めて優
れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物と、これに用いる
エポキシ樹脂硬化剤とを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、エポキシ
樹脂硬化剤として用いられているフェノールアラルキル
樹脂において、アラルキル成分であるキシリレン化合物
の置換位置により、エポキシ硬化物の吸湿性と半田耐熱
性が大きく異なることに気づいた。具体的には、メタキ
シリレン化合物を少なくとも部分的に使用することによ
り、上記目的が達成できることを知見し、本発明を完成
した。

【０００９】ここに、本発明の要旨は、フェノール化合
物と下記一般式(1)

【００１０】

【化４】

【００１１】(式中、R₁およびR₂は、それぞれ独立に、
水素原子、C₁〜C₄低級アルキル基またはC₂〜C₄低級アシ
ル基である) で表されるキシリレン化合物とを反応させ
て得られるフェノール系樹脂からなるエポキシ樹脂硬化
剤であって、前記キシリレン化合物が一般式（２）

【００１２】

【化５】

【００１３】（式中、R₁およびR₂は上記と同じ意味) で
表されるメタキシリレン化合物を10重量％以上含有する
ことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂硬化剤にあ
る。

【００１４】別の側面からは、本発明は、(A) エポキシ
樹脂、(B) 上記のエポキシ樹脂硬化剤、および(C) 無機
充填材、を必須成分とする、半導体封止用エポキシ樹脂
組成物である。好適態様においては、上記キシリレン化
合物が、一般式(2) で表されるメタキシリレン化合物10
重量％以上と下記一般式(3)

【００１５】

【化６】

【００１６】(式中、R₁およびR₂は上記と同じ意味) で
表されるパラキシリレン化合物90重量％以下との混合物
である。

【００１７】以下、本発明の構成を詳述する。本発明の
第１の発明であるエポキシ樹脂硬化剤は、フェノール化
合物と上記一般式(2) で表されるメタキシリレン化合物
を10重量％以上含むキシリレン化合物との反応により得
られる、一般にフェノールアラルキル樹脂と呼ばれるフ
ェノール系樹脂からなる。以下、このフェノール系樹脂
からなるエポキシ樹脂硬化剤のことを、フェノール系硬
化剤という。このフェノール系硬化剤は、原料のフェノ
ール化合物とキシリレン化合物とを酸触媒の存在下で縮
合反応させることにより容易に製造することができる。

【００１８】フェノール系硬化剤の原料として用いるフ
ェノール化合物は、１価フェノールおよび多価フェノー
ルのいずれでもよい。有用なフェノール化合物の例とし
ては、フェノール、クレゾール、キシレノール、エチル
フェノール、ブチルフェノール、ハロゲン化フェノー
ル、レゾルシン、ビスフェノールＡ、ビスフェノール
Ｓ、ビスフェノールＦなどが挙げられる。また、α−ナ
フトール、β−ナフトール、アントラセノール、ナフタ
レンジオールなどの縮合多環芳香族骨格を有するフェノ
ール化合物も同様に使用することができる。これらのフ
ェノール化合物のうち、フェノール、クレゾール、およ
びナフトールが原料として好ましい。また、フェノール
化合物は１種または２種以上を使用することができる。

【００１９】上記フェノール系硬化剤のもう一方の原料
は、上記一般式(1) で示されるキシリレン化合物であ
る。このキシリレン化合物としては、キシリレン化合物
の合計量に基づいて、上記一般式(2) で示されるメタキ
シリレン化合物を10重量％以上含有するものを使用す
る。即ち、原料のキシリレン化合物は、一般式(2) のメ
タキシリレン化合物のみからなるもの、或いはこのメタ
キシリレン化合物10重量％以上と他のキシリレン化合物
(即ち、オルトキシリレン化合物および／またはパラキ
シリレン化合物) 90重量％以下との混合物のいずれかで
ある。混合物の場合、混合物中のメタキシリレン化合物
の割合が10重量％未満であると、この硬化剤を使用して
硬化させたエポキシ樹脂組成物の吸湿率が大きくなり、
半田耐熱性が低下する。キシリレン化合物中のメタキシ
リレン化合物の割合は、好ましくは20重量％以上であ
り、特に好ましくは40重量％以上である。

【００２０】一般式(2) で示されるメタキシリレン化合
物の具体例としては、メタキシリレングリコール；メタ
キシリレングリコールジメチルエーテル、メタキシリレ
ングリコールジエチルエーテル、メタキシリレングリコ
ールジプロピルエーテル、メタキシリレングリコールジ
ブチルエーテル、メタキシリレングリコールモノメチル
エーテル、メタキシリレングリコールモノエチルエーテ
ルなどのメタキシリレングリコールモノまたはジ低級ア
ルキルエーテル；メタキシリレングリコールジアセトキ
シエステル、メタキシリレングリコールジプロピオニル
オキシエステル、メタキシリレングリコールジブトキシ
エステル、メタキシリレングリコールモノアセトキシエ
ステルなどのメタキシリレングリコールモノまたはジ低
級アルコキシエステルが挙げられる。好ましいメタキシ
リレン化合物は、メタキシリレングリコールおよびメタ
キシリレングリコールジメチルエーテルである。

【００２１】キシリレン化合物がメタキシリレン化合物
と他のキシリレン化合物との混合物である場合、他のキ
シリレン化合物としては、オルトキシリレン化合物よ
り、上記一般式(3) で示されるパラキシリレン化合物の
方が好ましい。即ち、好ましいキシリレン化合物の混合
物は、メタキシリレン化合物10重量％以上とパラキシリ
レン化合物90重量％以下との混合物である。このパラキ
シリレン化合物の具体例としては、上に列挙したメタキ
シリレン化合物に対応するパラ異性体が挙げられる。好
ましいパラキシリレン化合物は、パラキシリレングリコ
ールおよびパラキシリレングリコールジメチルエーテル
である。

【００２２】上記フェノール系硬化剤の製造に用いる酸
触媒としては、リン酸、硫酸、塩酸などの無機酸、なら
びにシュウ酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン
酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸
などの有機酸、さらには塩化亜鉛、塩化第二錫、塩化第
二鉄、ジエチル硫酸などのルイス酸型のフリーデルクラ
フツ触媒が挙げられ、これらを単独で、または２種以上
併用して使用することができる。酸触媒は、原料のキシ
リレン化合物の種類によって適当に選択すればよい。触
媒の使用量は、上記原料の合計量に対して 0.003〜５重
量％の範囲内が好ましい。

【００２３】フェノール化合物とキシリレン化合物との
反応は、通常 100〜180 ℃の範囲の温度で１〜10時間程
度行われる。反応は無溶媒でも実施できるが、反応に直
接関与しない有機化合物 (例、芳香族塩素化合物、芳香
族エーテル類、芳香族ケトン類、芳香族エステル類な
ど) を溶剤として共存させてもよい。溶剤の共存によ
り、原料成分や触媒を溶解させて均質化することがで
き、反応生成物の分離・回収も容易になる。この反応
は、縮合で生成する水の他に、使用するキシリレン化合
物の種類によってはアルコールまたはカルボン酸を副生
しながら進行する。縮合反応終了後、系内に残留した未
反応のフェノール化合物を真空下で留去させるか、また
は水蒸気蒸留などの適当な方法で反応系から除去するこ
とにより、本発明のエポキシ樹脂硬化剤、即ちフェノー
ル系硬化剤が得られる。必要に応じて、酸触媒の除去処
理を行ってもよい。例えば、生成物を適当な有機溶媒に
溶解し、水洗する等の方法で触媒を分離することができ
る。

【００２４】このフェノール系硬化剤の製造において、
原料の反応割合は、フェノール化合物１モルに対してキ
シリレン化合物 0.1〜0.8 モル、特に 0.2〜0.6 モルの
範囲内が好ましい。キシリレン化合物が0.1 モル未満で
は、未反応フェノールが多くなり、収率が下がるので好
ましくない。また分子量が小さくなり、コールドフロー
を引き起こし易くなる。一方、キシリレン化合物が0.8
モルを越えると、生成するフェノール系硬化剤の分子量
が増大し、軟化温度が上昇するため、成形時の流動性の
低下を招き易くなる。

【００２５】本発明のフェノール系硬化剤としては、数
平均分子量 400〜3000程度、水酸基当量 140〜220 程度
のものが好ましい。より好ましくは、数平均分子量約 5
00〜2000、水酸基当量約 150〜200 のものである。

【００２６】本発明の第２の発明は、上述したフェノー
ル系硬化剤を使用した半導体封止用エポキシ樹脂組成物
である。即ち、この組成物は、(A) エポキシ樹脂、(B)
エポキシ樹脂硬化剤、および(C) 無機質充填剤を必須成
分として含有してなる半導体封止に適したエポキシ樹脂
組成物である。このうち、エポキシ樹脂硬化剤(B) は、
前述したフェノール系硬化剤からなる。

【００２７】本発明の半導体封止用樹脂組成物における
主剤樹脂はエポキシ樹脂(A) である。このエポキシ樹脂
としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を持つ任意
のエポキシ樹脂を使用することができる。例えば、4,4'
−ビス(2,3−エポキシプロポキシ) ビフェニル、4,4'−
ビス(2,3−エポキシプロポキシ) −3,3',5,5' −テトラ
メチルビフェニル等のビフェニル型エポキシ樹脂、 1,5
−ジ(2,3−エポキシプロポキシ) ナフタレン、 1,6−ジ
(2,3−エポキシプロポキシ) ナフタレン、 2,7−ジ(2,3
−エポキシプロポキシ) ナフタレン等のナフタレン型エ
ポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オ
ルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹
脂、ハロゲン化エポキシ樹脂などが挙げられる。これら
以外に、フェノールアラルキル樹脂、ナフト−ルアラル
キル樹脂等をエピハロヒドリンでエポキシ化して得られ
るエポキシ樹脂等の、各種エポキシ化樹脂も使用でき
る。好ましいエポキシ樹脂は、ビフェニル型エポキシ樹
脂およびナフタレン型エポキシ樹脂である。

【００２８】本発明のエポキシ樹脂組成物において、硬
化剤成分は上記フェノール系硬化剤を単独で使用するこ
とができるが、本発明の効果を損なわない範囲で、目的
に応じて公知の他のエポキシ樹脂硬化剤を併用すること
もできる。併用できる他のエポキシ樹脂硬化剤として
は、エポキシ樹脂と反応して架橋反応を生ずるものであ
れば特に限定されず、従来より公知のエポキシ樹脂硬化
剤から選択することができる。

【００２９】併用可能な他のエポキシ樹脂硬化剤として
好ましいのは、フェノール系樹脂または化合物である。
その具体例としては、フェノールノボラック樹脂、クレ
ゾールノボラック樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ジ
シクロペンタジエン変性フェノール樹脂、トリス (ヒド
ロキシフェニル) メタン、1,1,2-トリス (ヒドロキシフ
ェニル) エタン、1,1,3-トリス (ヒドロキシフェニル)
プロパン、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ジヒ
ドロキシビフェニルなどが挙げられる。

【００３０】本発明の組成物において、エポキシ樹脂
(A) と硬化剤との配合割合は、機械的性質や耐湿性の点
から、硬化剤中の水酸基数の合計／エポキシ樹脂中のエ
ポキシ基数の比が 0.7〜1.3 の範囲、特に 0.8〜1.2 の
範囲にあることが好ましい。硬化剤が上記のフェノール
系樹脂(B) のみからなる場合には、樹脂(B) 中の水酸基
数／樹脂(A) 中のエポキシ基数の比が 0.7〜1.3 の範
囲、特に 0.8〜1.2 の範囲にあることが好ましい。

【００３１】本発明のエポキシ樹脂組成物には、無機充
填材(C) が必須成分として配合される。適当な無機充填
材としては、非晶性シリカ、結晶性シリカ、窒化ケイ
素、炭化ケイ素、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、
アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、ケイ酸カルシ
ウム、酸化チタン、ガラス繊維などが挙げられる。

【００３２】無機充填材の配合割合は、成形性および低
応力性の点から、組成物全体の60〜95重量％、特に70〜
95重量％の範囲が好ましい。成形性 (溶融粘度、流動
性) を損なわない限り、低応力性、低吸湿性の点から充
填材量は多い方が好ましい。このために、粒度分布が広
い球形の充填材を用いることが好ましい。充填材は一般
に平均粒径が 0.1〜20μｍ程度の微粉末である。

【００３３】無機充填材は、従来より行われているよう
に、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤
等のカップリング剤であらかじめ表面処理するか、或い
はこのようなカップリング剤をエポキシ樹脂組成物中に
配合することが耐湿信頼性の点で好ましい。カップリン
グ剤としてはエポキシ基、アミノ基、アクリル基、ビニ
ル基等の官能基を含有するシランカップリング剤を用い
ることが好ましい。

【００３４】本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記必須
成分(A) 〜(C) 以外に、必要に応じて各種の適当な添加
剤を含有することができる。このような添加剤の例とし
ては、硬化促進剤、難燃剤・難燃助剤、離型剤、着色
剤、低応力化剤、イオントラッピング剤、防食剤などが
挙げられる。

【００３５】硬化促進剤としては、エポキシ樹脂とフェ
ノール系硬化剤との硬化反応を促進させることができる
任意の化合物を使用できる。例えば、2-メチルイミダゾ
ール、2,4-ジメチルイミダゾール、2-エチル-4- メチル
イミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-フェニル-4
- メチルイミダゾール、2-エプタデシルイミダゾールな
どのイミダゾール化合物；トリエチルアミン、トリエチ
レンジアミン、ベンジルジメチルアミン、2,4,6-トリス
(ジメチルアミノメチル) フェノール、1,8-ジアザビシ
クロ(5,4,0) ウンデセン-7などの３級アミン；トリフェ
ニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホ
スフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p-メチルフェ
ニル) ホスフィン、トリ (ノニルフェニル) ホスフィン
などの有機ホスフィン化合物；テトラフェニルホスホニ
ウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィン
テトラフェニルボレート、2-エチル-4- メチルイミダゾ
ールテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン
塩等が挙げられる。中でも、耐湿性の点から、有機ホス
フィン化合物が好ましく、トリフェニルホスフィンが特
に好ましく用いられる。硬化促進剤の添加量はエポキシ
樹脂 100重量部に対して 0.1〜５重量部の範囲が好まし
い。

【００３６】難燃剤としては、例えば、ハロゲン化エポ
キシ樹脂、ハロゲン化合物、リン化合物などが挙げら
れ、難燃助剤としては、例えば、三酸化アンチモンなど
がある。離型剤としては、例えば、カルナウバワック
ス、ステアリン酸、モンタン酸、カルボキシル基含有ポ
リオレフィンなどが使用できる。着色剤としては、例え
ば、カーボンブラックなどが使用できる。低応力化剤の
例としては、例えば、シリコーンゴム、変性ニトリルゴ
ム、変性ポリブタジエンゴム、変性シリコーンオイルな
どが挙げられる。これらの添加剤の使用量は、従来の半
導体封止用エポキシ樹脂組成物における使用量と同様で
よい。

【００３７】なお、本発明の封止用エポキシ樹脂組成物
に用いられる硬化促進剤、難燃剤・難燃助剤、離型剤、
着色剤、低応力化剤などの各種添加剤は、ここに例示し
たものに限定されるわけではない。また、必須成分と任
意成分の各成分とも、１種もしくは２種以上を使用する
ことができる。

【００３８】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述のエ
ポキシ樹脂、フェノール系硬化剤、無機充填材およびそ
の他添加剤を配合し、ミキサー等によって十分均一に混
合した後、さらに熱ロール、ニーダ等による溶融混練処
理を行い、次いで冷却固化させた後、適当な大きさに粉
砕して、半導体封止用に使用するのに適した成形材料の
形態で調製することができる。

【００３９】こうして調製された本発明のエポキシ樹脂
組成物は、低圧トランスファー成形法、射出成形法、圧
縮成形法、注型などの成形法により半導体封止用に使用
することができる。成形温度 (樹脂温度) は一般に 150
〜200 ℃の範囲内が好ましい。成形後に、必要に応じ
て、 180〜220 ℃に１〜10時間程度加熱することにより
後硬化を行ってもよい。

【００４０】

【作用】本発明によれば、フェノール化合物とメタキシ
リレン化合物を10重量％以上含むキシリレン化合物を反
応させて得られるフェノール系樹脂をエポキシ樹脂硬化
剤として用いることにより、半田耐熱性に極めて優れた
半導体封止用樹脂組成物が得られる。

【００４１】その原因は次のように推定される。本発明
のフェノール系硬化剤は、従来のフェノールノボラック
樹脂に比較して水酸基当量が大きいため、エポキシ硬化
物とした時の架橋密度が低くなり、その結果吸湿率が低
減できる。さらに本発明のフェノール系硬化剤で硬化さ
せたエポキシ樹脂は、可撓性 (曲げ破断歪で表される)
が極めて高く、そのため半田リフロー時にパッケージが
変形しても、可撓性が高いためクラックの発生まで至ら
ないものと考えられる。

【００４２】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。実施例中、部および％は特に指定しない限り重量部
および重量％である。

【００４３】[製造例１](フェノール系樹脂Ｂ-1の製造) 攪拌機、温度計、コンデンサー、および窒素ガス導入管
を備えた四つ口フラスコに、原料としてフェノール 470
部、パラキシリレングリコールジメチルエーテル355
部、メタキシリレングリコールジメチルエーテル19部、
および触媒としてトリフルオロメタンスルホン酸 0.1部
を１％水溶液に希釈したものを加え、窒素気流下に 100
〜150 ℃に加熱し、副生したメタノールを系外に除去し
ながら、縮合副生物の発生が認められなくなるまで反応
を行った (約３時間) 。その後、系内の未反応フェノー
ルを減圧蒸留により留去して、縮合反応物として目的と
するフェノール系樹脂を回収した。このフェノール系樹
脂は、軟化点が73℃、150 ℃での溶融粘度が150 cps 、
水酸基当量が171 g/eqであった。なお、原料キシリレン
化合物中のメタキシリレン化合物の割合は５％であっ
た。

【００４４】[製造例２](フェノール系樹脂Ｂ-2の製造) 原料として、フェノール 470部、パラキシリレングリコ
ールジメチルエーテル299部、メタキシリレングリコー
ルジメチルエーテル 75 部を用いた以外は、製造例１と
同様に縮合反応と未反応フェノールの留去を行い、縮合
反応物のフェノール系樹脂を得た。このフェノール系樹
脂は、軟化点が74℃、150 ℃での溶融粘度が130 cps 、
水酸基当量が166 g/eqであった。なお、原料キシリレン
化合物中のメタキシリレン化合物の割合は20％であっ
た。

【００４５】[製造例３](フェノール系樹脂Ｂ-3の製造) 原料として、フェノール 470部、パラキシリレングリコ
ールジメチルエーテル187部、メタキシリレングリコー
ルジメチルエーテル 187部を用いた以外は、製造例１と
同様に縮合反応と未反応フェノールの留去を行い、縮合
反応物のフェノール系樹脂を得た。このフェノール系樹
脂は、軟化点が75℃、150 ℃での溶融粘度が130 cps 、
水酸基当量が169 g/eqであった。なお、原料キシリレン
化合物中のメタキシリレン化合物の割合は50％であっ
た。

【００４６】[製造例４](フェノール系樹脂Ｂ-4の製造) 製造例１と同様の反応装置を用い、原料としてフェノー
ル 470部、パラキシリレングリコールジメチルエーテル
75 部、メタキシリレングリコールジメチルエーテル 2
99部、および触媒としてトリフルオロメタンスルホン酸
0.1部を１％水溶液に希釈したものを加え、製造例１と
同様にして縮合反応させた。その後、反応物をメチルイ
ソブチルケトンに溶解し、分液ロートで水洗した後、有
機層から溶媒および未反応フェノールを減圧蒸留によっ
て留去し、縮合反応物のフェノール系樹脂を得た。この
フェノール系樹脂は、軟化点が77℃、150 ℃での溶融粘
度が150 cps 、水酸基当量が167 g/eqであった。なお、
原料キシリレン化合物中のメタキシリレン化合物の割合
は80％であった。

【００４７】[製造例５](フェノール系樹脂Ｂ-5の製造) 原料として、フェノール 470部、メタキシリレングリコ
ールジメチルエーテル374部を用いた以外は、製造例１
と同様に縮合反応と未反応フェノールの留去を行い、縮
合反応物のフェノール系樹脂を得た。このフェノール系
樹脂は、軟化点が77℃、150 ℃での溶融粘度が160 cps
、水酸基当量が172 g/eqであった。原料キシリレン化
合物は100 ％メタキシリレン化合物であった。

【００４８】[製造例６](フェノール系樹脂Ｂ-6の製造) 原料として、フェノール 470部、パラキシリレングリコ
ールジメチルエーテル374部を用いた以外は、製造例１
と同様に縮合反応と未反応フェノールの留去を行い、縮
合反応物のフェノール系樹脂を得た。このフェノール系
樹脂は、軟化点が69℃、150 ℃での溶融粘度が140 cps
、水酸基当量が172 g/eqであった。原料キシリレン化
合物は100 ％パラキシリレン化合物であった。

【００４９】以上の製造例のうち、製造例１および６で
製造されたフェノール系樹脂は、原料キシリレン化合物
中のメタキシリレン化合物の割合が10％以下であるの
で、本発明の範囲外の比較用のフェノール系樹脂であ
り、残りのフェノール系樹脂は本発明のフェノール系硬
化剤(B) に該当するものである。

【００５０】[実施例１〜７]製造例２〜５で得たフェノ
ール系樹脂に、表１に示したエポキシ樹脂および各種配
合材を、表２に示した割合で配合し、十分に予備混合し
た後、加熱ロールを用いて混練温度90〜110 ℃で約５分
間混練した。その後、冷却・粉砕して、半導体封止用の
成形に適したエポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポ
キシ樹脂組成物について、各種物性を後述する方法で測
定した。結果を表３に示す。

【００５１】[比較例１〜４]製造例１および６で得たフ
ェノール系樹脂または市販のフェノール樹脂に、実施例
１〜７と同様にしてエポキシ樹脂および各種配合材を表
２に示した割合で混合して、比較用のエポキシ樹脂組成
物を調製した。このエポキシ樹脂組成物の物性も表３に
併せて示す。

【００５２】[物性測定方法] (1) 曲げ破断歪 JIS K7203 に準拠して３点曲げ試験により曲げ破断歪を
求めた。

【００５３】(2) 吸湿率ＱＦＰパッケージ (パッケージサイズ：17×17×1.8 m
m、チップサイズ：８×８×0.5 mm) を、トランスファ
ー成形機を用いて、175 ℃×120 秒の条件で成形した
後、150 ℃で２時間、さらに180 ℃で６時間、後硬化さ
せた。このパッケージを85℃、85％ＲＨ雰囲気下で72時
間吸湿させた後の重量変化から、吸湿率を測定した。

【００５４】(3) 半田耐熱性吸湿率を測定した直後の試験用パッケージ20個を、260
℃の半田浴に20秒間浸漬して、クラックが発生したパッ
ケージの個数を求めた。

【００５５】

【表１】

【００５６】

【表２】

【００５７】

【表３】

【００５８】表３の結果から明らかなように、本発明の
フェノール系硬化剤を用いたエポキシ樹脂組成物 (実施
例１〜７) は低吸湿性で破断時の歪が大きく半田耐熱性
に極めて優れていて、半田浴に浸漬してもクラックは全
く発生しなかった。

【００５９】これに対し、硬化剤が本発明の範囲外のフ
ェノール系樹脂 (即ち、メタキシリレン化合物の含有量
が10重量％未満) であると、吸湿性、機械的特性の改善
が認められず、半田耐熱性が劣化した (比較例１、２)
。また、硬化剤が市販のフェノール樹脂である場合
も、実施例に比較して、半田耐熱性に劣っていた (比較
例３〜４) 。即ち、フェノール系樹脂のキシリレン化合
物中のメタキシリレン化合物の割合が半田耐熱性に大き
く影響し、これを10重量％以上にすることにより半田耐
熱性が著しく改善されるのである。

【００６０】

【発明の効果】本発明により、原料中にメタキシリレン
化合物を含有するフェノール系硬化剤をエポキシ樹脂硬
化剤として使用することにより、半田耐熱性に非常に優
れ、しかも、低吸湿性であって、成形性も良好な、薄型
表面実装用の半導体封止材料に最適の各種特性を備えた
エポキシ樹脂組成物が得られる。このエポキシ樹脂組成
物を用いて表面実装方式の薄型半導体パッケージを製作
すると、半田付け時のクラック発生が防止され、また使
用時に吸湿も少なく、信頼性に非常に優れた半導体パッ
ケージを製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【請求項１】フェノール化合物と下記一般式(1) 【化１】 (式中、R₁およびR₂は、それぞれ独立に、水素原子、C₁
〜C₄低級アルキル基またはC₂〜C₄低級アシル基である)
で表されるキシリレン化合物とを反応させて得られるフ
ェノール系樹脂からなるエポキシ樹脂硬化剤であって、
前記キシリレン化合物が一般式(2) 【化２】 (式中、R₁およびR₂は上記と同じ意味) で表されるメタ
キシリレン化合物を10重量％以上含有することを特徴と
する、半導体封止用エポキシ樹脂硬化剤。
【請求項２】前記キシリレン化合物が、前記メタキシ
リレン化合物10重量％以上と下記一般式(3) 【化３】 (式中、R₁およびR₂は請求項１に記載した通りの意味)
で表されるパラキシリレン化合物90重量％以下との混合
物である請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂硬化
剤。
【請求項３】 (A) エポキシ樹脂、(B) 請求項１または
２に記載のエポキシ樹脂硬化剤、および(C) 無機充填
材、を必須成分とする、半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。