JPH07316265A - 封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

封止用エポキシ樹脂組成物

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JPH07316265A
JPH07316265A JP11664894A JP11664894A JPH07316265A JP H07316265 A JPH07316265 A JP H07316265A JP 11664894 A JP11664894 A JP 11664894A JP 11664894 A JP11664894 A JP 11664894A JP H07316265 A JPH07316265 A JP H07316265A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin
resin composition
phenoxy
sealing
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Withdrawn
Application number
JP11664894A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yamamoto
広志 山本
Masashi Nakamura
正志 中村
Takayuki Tsuji
隆行 辻
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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】
  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。
  3. 【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】
JP11664894A 1994-05-30 1994-05-30 封止用エポキシ樹脂組成物 Withdrawn JPH07316265A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010168470A (ja) * 2009-01-22 2010-08-05 Ajinomoto Co Inc 樹脂組成物
JP2012255174A (ja) * 2012-09-21 2012-12-27 Ajinomoto Co Inc 樹脂組成物

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010168470A (ja) * 2009-01-22 2010-08-05 Ajinomoto Co Inc 樹脂組成物
JP2012255174A (ja) * 2012-09-21 2012-12-27 Ajinomoto Co Inc 樹脂組成物

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Effective date: 20010731