JPH08169939A

JPH08169939A - 半導体封止用に適したエポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH08169939A
Application number: JP31683194A
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: 1994-12-20
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【構成】エポキシ樹脂、硬化剤、および無機充填材を
必須成分とする半導体封止に適したエポキシ樹脂組成
物。硬化剤として、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ジメチルエ
ーテル、またはこれとパラ異性体90重量％以下との混合
物) とを反応させて得たフェノール系樹脂と、フェノ
ール化合物と芳香族アルデヒドとキシリレン化合物とを
反応させて得たフェノール系樹脂、の２種類を併用す
る。【効果】ガラス転移温度が比較的高く、耐熱性と成形
性が良好で、しかも低吸湿性で、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、成形性、耐熱性、耐湿
性、および半田耐熱性に優れた、半導体封止用に適した
エポキシ樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣパッケージなどの電子回路部品（以
下、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、従来の代表的なエポキシ樹脂組成物である、
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とノボラッ
ク型フェノール樹脂とシリカ粉末を主成分とする組成物
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４−248828号公報、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
して不十分であり、また半田耐熱性の向上と引換えに成
形性が低下したものもある。

【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
材を実現するために、低吸湿性 (高耐湿性) で、半田耐
熱性に優れ、成形性と耐熱性も良好な半導体封止用に適
したエポキシ樹脂組成物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
樹脂に特定の２種類のフェノール系樹脂からなる硬化剤
を組合わせることにより上記課題が解決できることを見
出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】本発明は、エポキシ樹脂 (Ａ) 、フェノール化合物と下記一般式(1)

【００１０】

【化３】

【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 (Ｂ) 、フェノール化合物と芳香族アルデヒドと上記一般式
(1)(式中、R₁およびR₂は上記に同じ) 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
(Ｃ) 、ならびに無機充填材 (Ｄ) 、を必須成分とする、エポキシ樹脂
組成物である。

【００１２】本発明において、上記フェノール系樹脂
(Ｂ) の出発原料として用いる、一般式(1) で表される
キシリレン化合物は、その少なくとも10重量％がメタキ
シリレン化合物、即ち、下記一般式(2) で表される化合
物からなる。

【００１３】

【化４】

【００１４】このフェノール系樹脂 (Ｂ) の出発原料と
して用いるキシリレン化合物は、好ましくは、上記一般
式(2) で表されるメタキシリレン化合物のみからなる
か、或いはこのメタキシリレン化合物10重量％以上と、
下記一般式(3) 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。

【００１５】

【化５】

【００１６】なお、一般式(2) および(3) において、R₃
〜R₆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。以下、本発明の
組成物について、各成分ごとに詳述する。

【００１７】エポキシ樹脂（Ａ）本発明のエポキシ樹脂組成物における主剤樹脂はエポキ
シ樹脂（Ａ）である。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。その他、フェノールアラル
キル樹脂、ナフトー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。エポキシ樹脂は１種もし
くは２種以上を使用できる。

【００１８】好ましいエポキシ樹脂は、下記一般式(4)
で表されるビフェニル型エポキシ樹脂である。ビフェニ
ル型エポキシ樹脂は、従来から知られているように、耐
湿性と半田耐熱性に優れているからである。なお、一般
式(4) において、R₇〜R₁₄は、それぞれ独立に、水素原
子、C₁〜C₄低級アルキル基またはハロゲン原子であり、
ｐは０または１以上の整数である。

【００１９】

【化６】

【００２０】フェノール系樹脂（Ｂ）本発明においては、エポキシ樹脂の硬化剤として、２種
類のフェノール系樹脂（Ｂ）および（Ｃ）を用いる。第
１のフェノール系樹脂（Ｂ）は、フェノール化合物と上
記一般式(1)(式中、R₁およびR₂は、それぞれ上記と同じ
意味) で表される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樹脂
である。このフェノール系樹脂（Ｂ）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。

【００２１】原料の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。

【００２２】もう一方の原料であるキシリレン化合物
は、メタ体、即ち、上記一般式(2) で示されるメタキシ
リレン化合物を、キシリレン化合物の合計量に基づいて
10重量％以上の量で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) で示されるメタキ
シリレン化合物のみからなるか、或いはこのメタキシリ
レン化合物10重量％以上と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
物からなる。メタ体以外のキシリレン化合物としては、
オルト体より、パラ体、即ち、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。

【００２３】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重量％未満になると、このフェノール系樹
脂を用いて硬化させたエポキシ樹脂組成物の吸湿率が大
きくなって脆い硬化物となるため、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。

【００２４】一般式(1) で示されるキシリレン化合物の
具体例としては、キシリレングリコール；キシリレング
リコールジメチルエーテル、キシリレングリコールジエ
チルエーテル、キシリレングリコールジプロピルエーテ
ル、キシリレングリコールジブチルエーテル、キシリレ
ングリコールモノメチルエーテル、キシリレングリコー
ルモノエチルエーテルなどの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類；キシリレングリコー
ルジアセトキシエステル、キシリレングリコールジプロ
ピオニルオキシエステル、キシリレングリコールジブト
キシエステル、キシリレングリコールモノアセトキシエ
ステルなどのキシリレングリコールモノまたはジ低級ア
ルコキシエステル類などが挙げられる。好ましいメタキ
シリレン化合物は、キシリレングリコールおよびキシリ
レングリコールジメチルエーテルである。

【００２５】いずれの原料も、１種もしくは２種以上を
使用することができる。原料の使用割合は、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、未反応フェノール化合物
が多くなり、収率が下がる。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
樹脂の分子量が増大し、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。

【００２６】フェノール系樹脂（Ｂ）の合成に用いる酸
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。酸
触媒の使用量は特に制限されないが、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。

【００２７】フェノール化合物とキシリレン化合物との
縮合反応は、通常 100〜180 ℃の範囲の温度で１〜10時
間程度行う。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) を溶媒として共存させてもよい。溶媒の共存によ
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。

【００２８】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
で留去するか、または水蒸気蒸留などの適当な方法で反
応系から除去すると、フェノール系樹脂（Ｂ）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。得られたフェノ
ール系樹脂（Ｂ）の代表的構造を次の式(5) に示すが、
これに限定されるものではない。

【００２９】

【化７】

【００３０】式中、R₁₅およびR₁₆は、それぞれ独立
に、水素原子、C₁〜C₄低級アルキル基またはハロゲン原
子であり、ｍは０または１〜10の整数、ｎは１〜10の整
数である。ｍが０ではない場合 (即ち、共重合体の場
合) 、[ ]内の構造単位はランダム分布およびブロッ
ク分布のいずれでもよい。ｍ、ｎの値は、原料キシリレ
ン化合物中の、一般式(3) で示されるパラキシリレン化
合物と一般式(2) で示されるメタキシリレン化合物との
配合比を変えることにより調整される。

【００３１】本発明で用いるフェノール系樹脂（Ｂ）と
しては、数平均分子量 300〜3000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 400〜2000、水酸基当量約 150〜200 である。
なお、この樹脂の軟化点は一般に50〜100 ℃の範囲内で
あり、150 ℃での溶融粘度は50〜1000 cpsの範囲内であ
る。フェノール系樹脂（Ｃ）第２のフェノール系樹脂（Ｃ）は、フェノール化合物を
芳香族アルデヒドおよび上記一般式(1)(式中、R₁および
R₂は、それぞれ上記と同じ意味) で表されるキシリレン
化合物と反応させて得られる。このフェノール系樹脂
（Ｃ）は、上記３種類の原料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。

【００３２】フェノール系樹脂（Ｃ）の原料として用い
るフェノール化合物は、フェノール系樹脂（Ｂ）の原料
のフェノール化合物と同様のものでよい。フェノール系
樹脂（Ｃ）においては、原料のフェノール化合物を、芳
香族アルデヒドおよびキシリレン化合物という２種類の
反応物質と縮合反応させる。

【００３３】芳香族アルデヒドとしては、アルデヒド基
を１個有する単環型または多環型の芳香族モノアルデヒ
ドを使用する。その具体例としては、ベンズアルデヒ
ド、メチルベンズアルデヒド、エチルベンズアルデヒ
ド、tert−ブチルベンズアルデヒド、ナフトアルデヒ
ド、メチルナフトアルデヒド、アントラセンアルデヒド
などが挙げられる。好ましい芳香族アルデヒドは、ベン
ズアルデヒドおよびナフトアルデヒドである。

【００３４】キシリレン化合物としては、上記一般式
(1) で示す構造を持つ任意のキシリレン化合物を使用す
ることができる。その具体例は、フェノール系樹脂
（Ｂ）の原料として例示したものと同様である。

【００３５】フェノール系樹脂（Ｃ）の原料キシリレン
化合物は、オルト体、メタ体、パラ体のいずれかのキシ
リレン化合物単独でもよく、或いはオルト体、メタ体、
パラ体の２種以上の混合物でもよい。フェノール系樹脂
（Ｃ）の原料キシリレン化合物として好ましいのは、上
記一般式(3) で示されるパラキシリレン化合物単独、ま
たはパラ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。

【００３６】これらの原料は、いずれも１種もしくは２
種以上を使用できる。原料の使用割合は、フェノール化
合物１モルに対して芳香族アルデヒドとキシリレン化合
物との合計量が 0.1〜0.8 モル、特に 0.2〜0.7 モルの
範囲内が好ましい。この合計量が0.1 モル未満では、未
反応フェノール化合物が多くなり、収率が下がる。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、上記合計量が0.8 モルを越えると、生成す
るフェノール系樹脂の分子量が増大し、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。

【００３７】一方、芳香族アルデヒドとキシリレン化合
物の割合は、芳香族アルデヒドに対するキシリレン化合
物のモル比で 0.1〜10の範囲が適当であり、好ましくは
0.2〜５である。このモル比が0.1 未満では、エポキシ
樹脂を加えて硬化させた硬化物がやや堅く、脆くなる傾
向がある。このモル比が10より大きくなると、硬化物の
ガラス転移温度が低くなり、流動性や離型性も低下する
傾向がある。

【００３８】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を使用することが好まし
い。酸触媒の使用量は特に制限されないが、上記３種類
の原料の合計量に対して 0.003〜５重量％の範囲内が好
ましい。

【００３９】フェノール化合物と芳香族アルデヒドおよ
びキシリレン化合物との縮合反応は、基本的には、上述
したフェノール系樹脂（Ｂ）の合成の場合と同様に実施
でき、反応条件、合成後の単離法についても上記と同様
でよい。反応成分の添加順序にも特に制限はなく、例え
ば、フェノール化合物に対して芳香族アルデヒドとキシ
リレン化合物とを同時に加えて反応を進めてもよく、或
いはいずれか一方を先に加えてフェノール化合物と反応
させ、次いで他方を加えてさらに反応を継続することも
できる。

【００４０】得られたフェノール系樹脂（Ｃ）は、フ
ェノール化合物とキシリレン化合物との縮合物と、フ
ェノール化合物と芳香族アルデヒドとの縮合物とがラン
ダムに結合した共重合体である。その代表的構造を次の
式(6) 、(7) および(8) に示すが、これに限定されるも
のではない。[ ]内の構造単位はランダム分布および
ブロック分布のいずれでもよい。

【００４１】

【化８】

【００４２】

【化９】

【００４３】

【化１０】

【００４４】式中、R₁₇〜R₂₂は、それぞれ独立に、水
素原子、C₁〜C₄低級アルキル基またはハロゲン原子であ
り、ｍおよびｎは１〜10の整数である。ｍ、ｎの値は、
フェノール化合物、芳香族アルデヒド、およびキシリレ
ン化合物の３種類の原料の配合比を変えることにより調
整できる。

【００４５】本発明で用いるフェノール系樹脂（Ｃ）と
しては、数平均分子量 300〜3000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 400〜2000、水酸基当量約 150〜200 のもので
ある。なお、この樹脂の軟化点は一般に50〜100 ℃の範
囲内であり、150 ℃での溶融粘度は20〜1000 cpsの範囲
内である。

【００４６】他の硬化剤本発明のエポキシ樹脂組成物は、硬化剤として、上記の
２種類のフェノール系樹脂（Ｂ）および（Ｃ）を含有す
る。硬化剤はこの２種類のフェノール系樹脂だけで十分
であるが、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１種もしくは２種以上のエポキシ樹脂硬
化剤を併用してもよい。他のエポキシ樹脂硬化剤を併用
する場合、その配合量 (２種以上の場合は合計量) は、
本発明の必須硬化剤であるフェノール系樹脂（Ｂ）と
（Ｃ）の合計量に対して50重量％以下とすることが好ま
しい。

【００４７】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
れば特に限定されない。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、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
変性ナフトール樹脂、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、ジヒドロキシナフタレンなどが挙げられる。

【００４８】エポキシ樹脂と硬化剤との配合比本発明の組成物で用いる２種類のフェノール系樹脂
（Ｂ）および（Ｃ）の割合は特に限定されないが、水酸
基当量比で（Ｂ）／[(Ｂ) ＋（Ｃ)]＝0.1 〜0.9 の範囲
が好ましく、 0.2〜0.8 の範囲がさらに好ましい。この
当量比が小さすぎると耐湿性が低下し、半田付け工程に
おいてクラックが発生し易くなる傾向がある。一方、こ
の比が大きすぎると、成形性と耐熱性 (ガラス転移温
度) が低下する傾向がある。

【００４９】組成物中におけるエポキシ樹脂（Ａ）と硬
化剤のフェノール系樹脂（Ｂ）および（Ｃ）の配合比
は、機械的性質や耐湿性の点から、[(Ｂ) と（Ｃ）の水
酸基数の合計／（Ａ）のエポキシ基数] ＝ 0.7〜1.3 の
範囲が好ましく、 0.8〜1.2 の範囲がさらに好ましい。
なお、硬化剤として（Ｂ）と（Ｃ）以外のフェノール系
樹脂または化合物を併用する場合には、 (硬化剤全体の
水酸基数の合計) ／ (エポキシ基数) ＝ 0.7〜1.3 の範
囲、より好ましくは 0.8〜1.2 とすればよい。

【００５０】無機充填剤（Ｄ）本発明のエポキシ樹脂組成物に用いる無機充填材（Ｃ）
は、従来より半導体封止用に使用されてきた任意の無機
充填材でよい。適当な無機充填材としては、溶融シリ
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。形状は、球状、角状、ウイスカ
ー状、繊維状など、特に制限されない。

【００５１】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、球形と角形
(破砕状) の充填材を組合わせて用いることが好まし
い。また、低応力性 (低熱膨張性) の点からは結晶性シ
リカの使用が好ましい。

【００５２】その他の配合成分本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記必須成分（Ａ）〜
（Ｄ）以外に、必要に応じて、各種の添加剤を任意成分
として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、カップリング剤、難燃剤・難燃助
剤、離型剤、着色剤、低応力化剤などがある。

【００５３】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-ヘ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。

【００５４】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。

【００５５】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、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。

【００５６】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、必須成分と同
様、任意成分も、１種もしくは２種以上を使用すること
ができる。

【００５７】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述のエ
ポキシ樹脂（Ａ）、フェノール系硬化剤（Ｂ）および
（Ｃ）、ならびに無機充填材（Ｄ）を、他の任意添加剤
(使用する場合) と一緒に、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
さに粉砕することにより、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。

【００５８】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。

【００５９】本発明のエポキシ樹脂組成物は、特定のフ
ェノール系樹脂（Ｂ）と（Ｃ）からなる２種類の硬化剤
を配合したことにより、成形性、耐熱性、耐湿性、およ
び半田耐熱性に優れているという、半導体封止用に極め
て適切な特性を示す。

【００６０】

【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。

【００６１】フェノール系樹脂（Ｂ）の製造例 [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、メタキシリレングリコールジメチルエーテル 374
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部を含有する１％水溶液を加え、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（Ｂ）を回収した。このフェノー
ル系樹脂は、軟化点が75℃、150 ℃での溶融粘度が150
cps 、水酸基当量が172 g/eqであった。このフェノール
系樹脂をＢ−１とする。

【００６２】[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（Ｂ）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140
cps 、水酸基当量が169 g/eqであった。このフェノール
系樹脂をＢ−２とする。

【００６３】[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（Ｂ）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 cp
s 、水酸基当量が166 g/eqであった。このフェノール系
樹脂をＢ−３とする。

【００６４】[製造例４](フェノール系樹脂Ｂ−４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355部、メタキシリレングリコー
ルジメチルエーテル19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73℃、150 ℃での溶融粘度が150 cps 、水
酸基当量が171 g/eqであった。このフェノール系樹脂を
Ｂ−４とする。

【００６５】[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、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74℃、150 ℃での溶融粘度が190 cps
、水酸基当量が172 g/eqであった。このフェノール系
樹脂をＢ−５とする。

【００６６】以上の製造例のうち、製造例４および５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樹
脂（Ｂ）に該当するものである。

【００６７】フェノール系樹脂（Ｃ）の製造例 [製造例６](フェノール系樹脂Ｃ−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 800
部、ベンズアルデヒド 230部、パラキシリレングリコー
ルジメチルエーテル 350部、および触媒としてｐ−トル
エンスルホン酸(１水和物) ２部を加え、窒素気流下に
100〜150 ℃に加熱し、縮合反応で副生した水およびメ
タノールを系外に除去しながら、これら縮合副生物の発
生が認められなくなるまで反応を行った (約３時間) 。

【００６８】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（Ｃ）を回収した。このフェノール系樹脂
は、上記一般式(6) の構造 (R₁₇＝R₁₈ ＝R₁₉＝Ｈ) を
持ち、軟化点が92℃、150 ℃での溶融粘度が290 cps 、
水酸基当量が165 g/eqであった。このフェノール系樹脂
をＣ−１とする。

【００６９】[製造例７](フェノール系樹脂Ｃ−２の製
造) 原料として、フェノール 705部、 4-tert-ブチルベンズ
アルデヒド 243部、およびパラキシリレングリコールジ
メチルエーテル 249部を用いた以外は、製造例６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（Ｃ）を得た。得られたフェノー
ル系樹脂は上記一般式(6) の構造 (R₁₇＝R₁₈ ＝Ｈ、R
₁₉＝ tert-ブチル) を持ち、軟化点が78℃、150 ℃で
の溶融粘度が170 cps 、水酸基当量が177 g/eqであっ
た。このフェノール系樹脂をＣ−２とする。

【００７０】[製造例８](フェノール系樹脂Ｃ−３の製
造) 原料として、フェノール 705部、1-ナフトアルデヒド 2
34部、およびパラキシリレングリコールジメチルエーテ
ル 249部を用いた以外は、製造例６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（Ｃ）を得た。得られたフェノール系樹脂は上
記一般式(8) の構造 (R₂₁＝R₂₂＝Ｈ)を持ち、軟化点
が90℃、150 ℃での溶融粘度が270 cps 、水酸基当量が
175 g/eqであった。このフェノール系樹脂をＣ−３とす
る。

【００７１】[実施例１〜４]上記の製造例で得たフェノ
ール系樹脂（Ｂ）および（Ｃ）に、表１に示したエポキ
シ樹脂および各種添加剤を、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６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。

【００７２】[比較例１〜５]フェノール系樹脂（Ｂ）お
よび（Ｃ）の一方のみを配合するか、或いはフェノール
系樹脂（Ｂ）として、メタキシリレン化合物の含有量が
10重量％未満の製造例４または５で得たものを使用し
て、実施例１〜４と同様に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組成および
物性も表２および表３に併せて示す。

【００７３】[物性測定方法] (1) ガラス転移温度樹脂組成物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、180 ℃で６時間の後硬化を
行った成形品から適当な大きさの試験片を切り出し、Ｔ
ＭＡ法によりガラス転移温度を測定した。

【００７４】(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、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168 時間吸湿させた後の重量
変化から、吸湿率を測定した。

【００７５】(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。

【００７６】

【表１】

【００７７】

【表２】

【００７８】

【表３】

【００７９】表３の結果から明らかなように、本発明の
特定の２種類のフェノール系樹脂を硬化剤として用いた
エポキシ樹脂組成物 (実施例１〜４) は、ガラス転移温
度が比較的高かった。これは、金型離型性および耐熱性
に優れていることを意味する。しかも、本発明の組成物
は低吸湿性で、半田耐熱性にも極めて優れていて、半田
浴に浸漬してもクラックは全く発生しなかった。

【００８０】これに対し、硬化剤としてフェノール系樹
脂（Ｂ）のみを配合した比較例１では、半田耐熱性には
優れるものの、ガラス転移温度が低かった。一方、硬化
剤としてフェノール系樹脂（Ｃ）のみを配合した比較例
２では、ガラス転移温度は高いものの、半田耐熱性と耐
湿性が実施例と比較すると劣っていた。また、２種類の
フェノール系樹脂を配合しても、フェノール系樹脂
（Ｂ）の原料キシリレン化合物のメタ異性体の割合が10
重量％より低いか、０％である比較例３、４では、ガラ
ス転移温度が低く、しかも半田耐熱性と耐湿性も実施例
に比較するとやや劣っていた。硬化剤として、フェノー
ル系樹脂（Ｂ）と（Ｃ）のいずれも含まない比較例５で
は、ガラス転移温度は高かったが、半田耐熱性と耐湿性
が著しく劣っていた。

【００８１】

【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキ
シ樹脂の硬化剤として特定の２種類のフェノール系樹脂
を組合わせて使用することにより、ガラス転移温度が比
較的高く、耐熱性と成形性が良好である上、半田耐熱性
に非常に優れ、しかも、低吸湿性であり、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ている。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効率よく製造することがで
きる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂（Ａ）、２種類のフェノー
ル系樹脂 (Ｂ) および (Ｃ) 、ならびに無機充填材
（Ｄ）を必須成分として含有するエポキシ樹脂組成物で
あって、前記フェノール系樹脂 (Ｂ) が、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（ただし、その10重量％以
上はメタキシリレン化合物である) とを反応させて得ら
れるフェノール系樹脂であり、前記フェノール系樹脂 (Ｃ) が、フェノール化合物と芳
香族アルデヒドと上記一般式(1)(式中、R₁およびR₂は上
記に同じ) 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である、ことを特徴とする、
エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】前記フェノール系樹脂（Ｂ）の出発原料
として用いる、一般式(1) で表されるキシリレン化合物
が、メタキシリレン化合物のみからなるか、或いはメタ
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、請求項１記載のエポキ
シ樹脂組成物。
【請求項３】前記エポキシ樹脂 (Ａ) が下記一般式
(4) 【化２】 (式中、R₇〜R₁₄は、それぞれ独立に、水素原子、C₁〜C
₄低級アルキル基またはハロゲン原子であり、ｐは０ま
たは１以上の整数である) で表されるビフェニル型エポ
キシ樹脂である、請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。