JPH07316265A

JPH07316265A - 封止用エポキシ樹脂組成物

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Publication number: JPH07316265A
Application number: JP11664894A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamamoto; 広志山本; Masashi Nakamura; 正志中村; Takayuki Tsuji; 隆行辻
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 1995-12-05

Abstract

(57)【要約】【目的】半田付け工程などで高温にさらされたときに
クラックが発生しにくい、表面実装に耐え得る封止品
（パッケージ）が得られる封止用樹脂組成物を提供す
る。【構成】ビフェニル型エポキシ樹脂をエポキシ樹脂総
量に対して５０重量％以上の割合で含むエポキシ樹脂、
フェノール樹脂系硬化剤、下記式で表されるフェノキ
シ樹脂及び無機充填材を含むことを特徴としている。【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体等の電子部品等
を封止するのに使用される封止用エポキシ樹脂組成物に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の電子部品を熱硬化性樹脂組成
物を用いて封止することが一般に行われていて、熱硬化
性樹脂としてはエポキシ樹脂が最も一般的に用いられて
いる。この封止用エポキシ樹脂組成物は、例えば、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、ビフェニル型エポキシ樹脂等のエポキシ
樹脂、フェノールノボラック等の硬化剤、三級アミン、
イミダゾール、ホスフィン類等の硬化促進剤、シリカ等
の無機粉末からなる無機充填材、シランカップリング剤
等のカップリング剤、カルナバワックス、ステアリン酸
等の離型剤、カーボンブラック等の着色剤等から構成さ
れている。

【０００３】最近では、電子部品の小型化、薄型化のた
め半導体の実装方式が、従来のピン挿入方式（ＤＩＰ：
デュアル・インライン・パッケージ等）から表面実装方
式（ＳＯＰ：スモール・アウトライン・パッケージ、Ｑ
ＦＰ：クオッド・フラット・パッケージ等）へと移行し
つつある。表面実装方式の場合、半導体パッケージは、
実装の際の半田リフローなどの半田付け工程で、高温
（例えば２１０〜２７０℃）で処理される。この工程で
従来の封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止したパッ
ケージは封止樹脂部分にクラックが発生し、大幅に耐湿
性が低下するなどの問題が生じていた。

【０００４】半田付け工程におけるクラックの発生は、
後硬化してから実装工程の間までに吸湿された水分が半
田付け加熱時に爆発的に水蒸気化し膨張することに起因
すると言われている。

【０００５】そこで、その対策として、後硬化したパッ
ケージを密封した防湿容器に収納して出荷する方法が用
いられている。

【０００６】また、封止用樹脂組成物自体の改良も種々
検討されている。例えば、特開昭６４−８７６１６号、
特開平１−１０８２５６号等には、エポキシ樹脂として
ビフェニル型エポキシ樹脂を用い、硬化剤としては一般
の硬化剤を用いる封止用樹脂組成物が提案されている。
また、特開昭６２−１８４０２０号、特開昭６２−１０
４８３０号等には、硬化剤としてジシクロペンタジエン
・フェノール重合体を用い、エポキシ樹脂としては一般
のエポキシ樹脂を用いる封止用樹脂組成物が提案されて
いる。また、特公平５−４８７７０号、特公平５−５２
８４６号にはポリアリレート樹脂やポリビニルエーテル
樹脂を、エポキシ樹脂と併用する封止用樹脂組成物が提
案されている。しかし、これら提案されている封止用樹
脂組成物では未だ十分な改善が達成されておらず、改良
の余地があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の、パッケージを
密封した防湿容器に収納して出荷する方法は、製造工程
及び製品の取扱い作業が品雑になるという欠点がある。
そのため、表面実装化技術の進展に対応した封止用樹脂
組成物の開発が強く望まれている。

【０００８】この発明は、このような事情に鑑みて、半
田付け工程などで高温にさらされたときにクラックが発
生しにくい、表面実装に耐え得る封止品（パッケージ）
が得られる封止用樹脂組成物を提供することを目的とし
ている。なお、クラックが発生しなければ、パッケージ
中への水分の侵入が防止されるので、クラックの発生を
防止することは耐湿信頼性を向上するのに寄与すること
になる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る封止用エポキシ樹脂組成物
は、下記式で表されるビフェニル型エポキシ樹脂をエ
ポキシ樹脂総量に対して５０重量％以上の割合で含むエ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤、下記式で表さ
れるフェノキシ樹脂及び無機充填材を含むことを特徴と
している。

【００１０】

【化４】

【００１１】

【化５】

【００１２】また、本発明の請求項２に係る封止用エポ
キシ樹脂組成物は、請求項１記載の封止用エポキシ樹脂
組成物において、エポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化
剤及びフェノキシ樹脂の合計量に対するフェノキシ樹脂
の割合が１〜２０重量％であることを特徴としている。

【００１３】また、本発明の請求項３に係る封止用エポ
キシ樹脂組成物は、請求項１または請求項２記載の封止
用エポキシ樹脂組成物において、フェノキシ樹脂が下記
式で表されるフェノキシ樹脂であることを特徴として
いる。

【００１４】

【化６】

【００１５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
はエポキシ樹脂と前記式で表されるフェノキシ樹脂を
併用するが、このようにフェノキシ樹脂を併用した場合
には、封止用エポキシ樹脂組成物の接着性が向上し、か
つ、得られる封止品の熱時強度が高くなる。そのために
本発明の封止用エポキシ樹脂組成物を使用すると、実装
時の半田付け工程などで高温にさらされたときにクラッ
クが発生しにくい封止品（パッケージ）が得られるよう
になる。本発明で使用するフェノキシ樹脂は前記式で
表され、末端にはエポキシ基を有する、重量平均分子量
が５０００以上の熱可塑性樹脂である。そして前記式
中のＹはジフェノール化合物の残基を表しており、例え
ばビスフェノールＡ、ハロゲン化ビスフェノールＡ、ビ
スフェノールＦ等のフェノール基（置換基を有するもの
も含む。）を２個有する化合物における、ＯＨ基を除い
た部分の構造を示している。

【００１６】本発明におけるフェノキシ樹脂の含有量に
ついては、特に限定するものではないが、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂系硬化剤及びフェノキシ樹脂の合計
量に対してフェノキシ樹脂の割合が１〜２０重量％であ
ることが好ましい。１重量％未満では封止品が高温にさ
らされたときのクラック発生防止効果が十分でなく、２
０重量％を越えると封止成形時の溶融粘度が高くなり過
ぎ、成形性が大幅に低下するという問題が生じる。

【００１７】また、本発明では前記式で表されるビフ
ェニル型エポキシ樹脂をエポキシ樹脂総量に対して５０
重量％以上の割合で含むエポキシ樹脂を使用するが、ビ
フェニル型エポキシ樹脂はこの用途に一般的に使用され
るクレゾールノボラック型エポキシ樹脂に比べて低粘度
であるので、ビフェニル型エポキシ樹脂を５０重量％以
上含むエポキシ樹脂を使用することで、フェノキシ樹脂
を併用することによる溶融粘度の上昇を防ぐことができ
る。また、このビフェニル型エポキシ樹脂は単独で使用
しても良いが、他のエポキシ樹脂、例えばクレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有のエポキ
シ樹脂等を本発明の効果を損なわない範囲で併用しても
差し支えない。

【００１８】また、本発明では、低吸湿性の硬化物が得
られるように、フェノール樹脂系硬化剤を使用する。こ
のフェノール樹脂系硬化剤については、特に限定するも
のではないが、下記式で表されるナフタレン型のフェ
ノール樹脂系硬化剤や下記式で表されるｐ−キシリレ
ン・フェノール共重合体を使用することが、低吸湿性の
硬化物を得るためには好ましい。

【００１９】

【化７】

【００２０】

【化８】

【００２１】また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、シ
リカやアルミナ等の無機粉末からなる無機充填材を含有
する。無機充填材の含有量は、特に限定するものではな
いが、エポキシ樹脂組成物の総量に対して７０〜９３重
量％の割合であることが好ましく、本発明のフェノキシ
樹脂の特徴を生かすためには７５〜８８重量％であるこ
とがさらに好ましい。７０重量％未満であると低吸湿性
の硬化物が得られず、その結果、封止品が高温にさらさ
れたときのクラックが発生しやすくなる。また、９３重
量％を越えると、封止成形時の溶融粘度が高くなり過
ぎ、成形性が大幅に低下するという問題が生じる。

【００２２】上記の無機充填材はカップリング剤で表面
処理して使用することが、低吸湿性の硬化物を得るため
には好ましい。このカップリング剤としては、例えば、
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリン
グ剤を使用することができる。

【００２３】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物には、
上記成分以外にも、必要に応じて硬化促進剤、離型剤、
着色剤、低応力化剤等を加えることができる。

【００２４】硬化促進剤としては、例えば、１、８−ジ
アザ−ビシクロ（５、４、０）ウンデセン−７；トリエ
チレンジアミン、ベンジルジメチルアミン等の三級アミ
ン類；２−フェニル−４−メチルイミダゾール等のイミ
ダゾール類；トリブチルホスフィン、トリフェニルホス
フィン等の有機ホスフィン類（リン系硬化促進剤）等が
使用できる。

【００２５】また、本発明に使用できる離型剤として
は、例えば、カルナバワックス、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等がある。ま
た、本発明に使用できる着色剤としては例えばカーボン
ブラック等がある。また、本発明に使用できる低応力化
剤としては例えば、シリコーンゲル、シリコーンゴム、
シリコーンオイル等がある。なお、本発明に使用できる
無機充填材、カップリング剤、硬化促進剤、離型剤、着
色剤、低応力化剤はここに例示したものに限定されるわ
けではない。

【００２６】

【作用】エポキシ樹脂と前記式で表されるフェノキシ
樹脂を併用することは、封止用エポキシ樹脂組成物の接
着性を向上し、かつ、得られる封止品の熱時強度を高く
する働きがある。その結果、本発明の封止用エポキシ樹
脂組成物を使用すると、実装時の半田付け工程などで高
温にさらされたときにクラックが発生しにくい封止品
（パッケージ）が得られるようになる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
説明する。

【００２８】（実施例１）まず、表１に示す割合でエポ
キシ樹脂とフェノキシ樹脂を配合し、この配合物をテト
ラヒドロフランに溶解し、３０重量％濃度の均一な溶液
とした。次いでこの溶液からテトラヒドロフランを除去
して、エポキシ樹脂とフェノキシ樹脂の混合物を得た。
また、表１に示す割合で溶融シリカ粉末とγ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシランを予め混合して、表面
処理を施した無機充填材を得た。このようにして得られ
たエポキシ樹脂とフェノキシ樹脂の混合物及び表面処理
を施した無機充填材を表１に示すその他の原材料と配合
した。なお、各原材料の配合割合は表１に示す割合とし
た。得られた配合物を加熱ロールにより、温度８５℃、
５分間の条件で混練した。その後、約５ｍｍφに粉砕し
封止用エポキシ樹脂組成物（エポキシ樹脂成形材料）を
作製した。

【００２９】（実施例２〜実施例６及び比較例１〜比較
例３）表１及び表２に示す原材料を同表に示す割合で用
いるようにした以外は、実施例１と同様にして、封止用
エポキシ樹脂組成物（エポキシ樹脂成形材料）を作製し
た。但し、比較例３ではフェノキシ樹脂を使用しないた
め、テトラヒドロフラン溶液を作製することなく、エポ
キシ樹脂をそのまま配合するようにした。

【００３０】表１及び表２に示す各原材料の詳細につい
て説明する。エポキシ樹脂Ａは前記式で表されるビフ
ェニル型エポキシ樹脂であり、エポキシ当量が１９５の
油化シェルエポキシ（株）製の品番ＹＸ４０００Ｈを使
用した。エポキシ樹脂Ｂはクレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂であり、エポキシ当量が１９５の住友化学工業
（株）製の品番１９５ＸＬを使用した。エポキシ樹脂Ｃ
は難燃性を有するブロム化エポキシ樹脂であり、エポキ
シ当量が４００の住友化学工業（株）製の品番ＥＳＢ４
００Ｔを使用した。

【００３１】硬化剤Ｄは前記式で表されるナフタレン
型のフェノール樹脂系硬化剤であり、ＯＨ当量が１４０
の日本化薬（株）製の商品名カヤハードＮＨＮを使用し
た。硬化剤Ｅは前記式で表されるｐ−キシリレン・フ
ェノール共重合体であり、ＯＨ当量が１７３の三井東圧
化学（株）製の商品名ミレックス２２５−３Ｌを使用し
た。

【００３２】フェノキシ樹脂Ｆは前記式中のＸが水素
元素である東都化成（株）製の品番ＹＰ−５０（重量平
均分子量５８，６００）を使用した。フェノキシ樹脂Ｇ
は前記式中のＸが臭素元素である東都化成（株）製の
難燃性フェノキシ樹脂：品番ＹＰＢ−４３Ｃ（重量平均
分子量は１万以上）を使用した。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】上記で得られた各実施例及び各比較例の封
止用エポキシ樹脂組成物について溶融粘度を測定し、ま
た、これらの封止用エポキシ樹脂組成物を、トランスフ
ァー成形機を用いて、１７０〜１７５℃で９０秒間成形
した。次いで、得られた成形品を１７５℃で６時間後硬
化して、下記の曲げ強度、成形性及び耐半田クラック性
を評価するためのサンプルを得た。

【００３６】各種特性の評価方法は、下記の方法により
測定、評価し、その結果を表３に示した。

【００３７】（１）溶融粘度：高化式フローテスタを用
いて、１７５℃の溶融粘度を測定した。

【００３８】（２）曲げ強度：１０ｍｍ×４ｍｍ×１０
０ｍｍの試験片を支点間距離６４ｍｍ、クロスヘッドス
ピード２ｍｍ／ｍｉｎの条件で３点曲げ強度を引っ張り
圧縮試験機を用いて測定した。測定温度は常温と２４０
℃との２温度で測定した。

【００３９】（３）成形性及び耐半田クラック性：７．
６ｍｍ×７．６ｍｍ×厚み０．４ｍｍの半導体素子をダ
イパッド寸法８．２ｍｍ×８．２ｍｍの４２アロイリー
ドフレームに銀ペーストで実装し、外径寸法１９ｍｍ×
１５ｍｍ×厚み１．８ｍｍの６０ピンフラットパッケー
ジ成形用金型で成形し、外径寸法１９ｍｍ×１５ｍｍ×
厚み１．８ｍｍの６０ピンフラットパッケージを作製し
た。得られたフラットパッケージ中のボイドの有無を、
超音波探査装置を用いて評価し、ボイドがなければ成形
性合格（○と表示）、ボイドがあれば成形性不合格（×
と表示）として成形性を評価し、その結果を表３に示し
た。また、耐半田クラック性については、得られたフラ
ットパッケージを８５℃、８５％ＲＨで７２時間吸湿処
理した後、２６０℃の半田に１０秒間浸漬する操作を２
回繰り返した。この後、フラットパッケージにクラック
が発生しているかどうかを調べ、クラックが発生してい
るものは耐半田クラック性不合格とし、不良数／評価サ
ンプル数として表３に示した。

【００４０】

【表３】

【００４１】表３にみるように、本発明の各実施例では
比較例１〜比較例３より耐半田クラック性について良好
な結果が得られていることが確認された。

【００４２】

【発明の効果】本発明の封止用エポキシ樹脂組成物によ
れば、半田付け工程などで高温にさらされたときにクラ
ックが発生しにくい、表面実装に耐え得る封止品（パッ
ケージ）が得られるようになる。

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】下記式で表されるビフェニル型エポキ
シ樹脂をエポキシ樹脂総量に対して５０重量％以上の割
合で含むエポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤、下記
式で表されるフェノキシ樹脂及び無機充填材を含むこ
とを特徴とする封止用エポキシ樹脂組成物。【化１】【化２】
【請求項２】エポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤
及びフェノキシ樹脂の合計量に対するフェノキシ樹脂の
割合が１〜２０重量％であることを特徴とする請求項１
記載の封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】フェノキシ樹脂が下記式で表されるフ
ェノキシ樹脂であることを特徴とする請求項１または請
求項２記載の封止用エポキシ樹脂組成物。【化３】