JPH08176278A - 樹脂組成物 - Google Patents

樹脂組成物

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JPH08176278A
JPH08176278A JP32004894A JP32004894A JPH08176278A JP H08176278 A JPH08176278 A JP H08176278A JP 32004894 A JP32004894 A JP 32004894A JP 32004894 A JP32004894 A JP 32004894A JP H08176278 A JPH08176278 A JP H08176278A
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phenol resin
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 3,3′,5,5′−テトラメチルビフェニ
ルジグリシジルエーテル、主骨格中にオルソキシレン、
メタシキレン及びパラキシレンを導入したフェノール樹
脂硬化剤を総フェノール樹脂硬化剤量に対して30〜1
00重量%含むフェノール樹脂硬化剤、無機充填材及び
硬化促進剤を含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【効果】 半田耐熱性に優れ、耐湿性が良好なことか
ら、表面実装用半導体封止用樹脂組成物として極めて有
用である。

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
実装化における半田耐熱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ノボラック型フェノール
樹脂で硬化させる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、かつパッケージには従来のDIPタ
イプから表面実装化された小型、薄型のフラットパッケ
ージ、SOP、TSOP、SOJ、QFP、TQFP等
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、応力によりクラック発
生、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きている。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。
これらの大型チップを封止するのに適した、信頼性の高
い封止用樹脂組成物の開発が望まれてきている。
【0003】これらの問題を解決するために半田付け時
の熱衝撃を緩和する目的で、熱可塑性オリゴマーの添加
(特開昭62−115849号公報)や各種シリコーン
化合物の添加(特開昭62−11585号公報、62−
116654号公報、62−128162号公報)、更
にはシリコーン変性(特開昭62−136860号公
報)等の手法で対応しているが、樹脂強度が低下するた
めに、半田付け工程での熱ストレスに対して、かえって
樹脂クラックを発生するのが常であった。一方、半田付
け時の耐熱ストレス性、つまり半田耐熱性に優れた半導
体封止用エポキシ樹脂組成物を得るために、樹脂系とし
てビフェニル型エポキシ樹脂の使用(特開昭64−65
116号公報)等が検討されてきたがビフェニル型エポ
シキ樹脂の使用によりリードフレームとの密着性及び低
吸水性が向上し、半田耐熱性の向上、特にクラック発生
が低減するが250℃以上の高温では半田耐熱性が不十
分であり、信頼性の優れた半導体封止用エポキシ樹脂組
成物を得るまでには至らなかった。
【0004】
【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、フェノール樹脂硬化剤として式(1)で
示されるフェノール樹脂硬化剤を用いることにより、基
板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。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)エポキ
シ基を2個以上有する芳香族化合物、(B)式(1)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、
【0006】
【化2】 (l、mは1以上の整数、nは0又は1以上の整数で、
l+m+n=1〜20、Rは水素、ハロゲン、アルキル
基から選択される同一又は異なる原子又は基)
【0007】(C)無機充填材及び(D)硬化促進剤か
らな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半田耐
熱性と半田処理後の耐湿性を有するものである。
【0008】本発明で用いるエポキシ基を2個以上有す
る芳香族化合物とは、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。特にエポキシ樹脂組成物としての無機充填
材量を80〜90重量%と設定する場合、3,3′,
5,5′−テトラメチルビフェニルジグリシジルエーテ
ルやビスフェノール型エポキシ化合物等の比較的低分子
のものを用いた方が溶融粘度の設定上好ましい。
【0009】式(1)の分子構造で示されるフェノール
樹脂硬化剤は、オルソキシレン及び/又はメタキシレ
ン、オルソキシレン及び/又はメタキシレン及びパラキ
レンと、フェノール類とをフリーデル・クラフツ反応に
より重合させることにより得られる樹脂硬化剤で、従来
のフェノールノボラック樹脂と比較し、ゴム領域におけ
る高湿時の弾性率が低く、低吸湿性、リードフレーム及
び半導体素子との接着性に優れている。又、最近半田耐
熱性に優れているとして用いられる式(2)に示される
パラキシリレン変性フェノール樹脂硬化剤に替えて、式
(1)のフェノール樹脂硬化剤を用いることにより、
【0010】
【化3】
【0011】エポキシ樹脂組成物としてはゴム領域にお
ける高温時の強度が高く、半田耐熱性に優れるエポキシ
樹脂組成物を得ることができる。式(1)で示されるフ
ェノール樹脂硬化剤の使用量は、これを調整することに
より、半田耐熱性を最大限に引きだすことができる。半
田耐熱性の効果をだすためには、式(1)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の30
重量%以上、好ましくは50重量%以上使用するのが望
ましい。30重量%未満では、低吸水性、密着性が充分
に得られず、半田耐熱性が不十分である。又、式(1)
の構造式中のl、mは1以上の整数、nは0又は1以上
の整数で、l+m+n=1〜20を満たすものである。
l+m+nに対するl+mの割合は、半田耐熱性の効果
をだすために30重量%以上の変性割合が好ましい。
又、l部の特徴は、m部と比較し、高温時の弾性率が低
く半田耐熱性に優れているが、欠点として硬化性がやや
劣り、成形性が低下する傾向がある。従って、lのl+
m+nに対する割合は、70重量%未満が好ましい。
又、l+m+nが20を超えると流動性が低下し、成形
性が悪くなる。更に式(1)の構造式中のRは、撥水性
の点からは大きな置換基が好ましいが、フェノール性水
酸基の反応性を阻害するため、水素原子が最適である。
式(1)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
基を有するモノマー、オリゴマー、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
ボラック樹脂等が挙げられる。
【0012】本発明で用いる無機充填材としては、溶融
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、2次凝集シリカ粉末又は多孔質シリカ
粉末を粉砕したシリカ粉末、アルミナ等が挙げられ、熱
膨張率、耐水性、不純物等の点から溶融シリカ粉末が好
ましい。又、無機充填材の配合量は、半田耐熱性、流動
性の点から、全樹脂組成物中の70〜95重量%が好ま
しい。70重量%未満だと吸水性が増大し、半田耐熱性
が悪くなる。また95重量%を超えると流動性が低下し
成形性が悪くなる。本発明に用いる硬化促進剤は、エポ
キシ基とフェノール性水酸基との反応を促進するもので
あればよく、一般に封止用材料に使用されているものを
広く使用することができ、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、ベンジルジメ
チルアミンや2−メチルイミダゾール等が挙げられ、こ
れらは単独もしくは混合して用いてもよい。
【0013】本発明の封止用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。又、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、無機充填材、硬化促進剤、その他の添加剤をミ
キサー等によって十分に均一に混合した後、更に熱ロー
ル又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して成形材
料とすることができる。これらの成形材料は電子部品あ
るは電気部品の封止、被覆、絶縁等に適用することがで
きる。
【0014】以下本発明を実施例で具体的に説明する。 実施例1 式(3)で示される芳香族化合物(3,3′,5,5′
−テトラメチルビフェニルジグリシジルエーテル)(融
点102℃、エポキシ当量192g/eq)8.0重量
【0015】
【化4】
【0016】式(4)で示されるフェノール樹脂硬化剤
(軟化点70℃、水酸基当量170)
2.2重
量部
【0017】
【化5】 (l=1、m=1、n=3の混合物)
【0018】 式(2)で示されるフェノール樹脂硬化剤(軟化点65℃、水酸基当量170 )(n=0が1に対し、n=1が0.6、n=2が0.3の重量割合の混合物) 4.8重量部 溶融シリカ粉末(平均粒径14μm) 84.0重量部 トリフェニルホスフィン 0.2重量部 カルナバワックス 0.5重量部 カーボンブラック 0.3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、冷却後粉砕し成形材料とし、これをタ
ブレット化して半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得
た。この組成物を低圧トランスファー形成機(成形条
件:175℃、70kg/cm2、120秒)を用い
て、チップサイズ6×6mmの52pQFPを成形し、
得られた成形品を175℃、8時間で後硬化し評価し
た。評価結果を表1に示す。 半田クラック性試験:成形品(チップサイズ6×6m
m、52pQFP)を85℃、85%RHの環境下で2
4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:成形品(チップサイズ6×6mm、5
2pQFP)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(125℃、100%RH)を
行い、回路のオープン不良を測定した。
【0019】実施例2〜6、比較例1〜3 表1の配合に従い、実施例1と同様に樹脂組成物を得、
実施例1と同様にして評価した。実施例4に用いる式
(4)のフェノール樹脂硬化剤の軟化点は65℃、水酸
基当量は170で、l=1、m=1、n=8の混合物で
ある。
【0020】式(5)のフェノール樹脂硬化剤(軟化点
65℃、水酸基当量170)
【化6】 (l=1、m=1の混合物)
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明に従うと、半田付け工程における
急激な温度変化による熱ストレスを受けた時の耐クラッ
ク性に非常に優れ、表面実装用パッケージにおいて信頼
性が向上するため工業的価値は絶大である。
───────────────────────────────────────────────────── 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)エポキシ基を2個以上有する芳香
    族化合物、(B)式(1)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1】 (l、mは1以上の整数、nは0又は1以上の整数で、
    l+m+n=1〜20、Rは水素、ハロゲン、アルキル
    基から選択される同一又は異なる原子又は基) (C)無機充填材及び(D)硬化促進剤からなることを
    特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 芳香族化合物が、3,3′,5,5′−
    テトラメチルビフェニルジグリシジルエーテルである請
    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(1)中の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。
JP32004894A 1994-12-22 1994-12-22 樹脂組成物 Expired - Fee Related JP3359445B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG114473A1 (en) * 2000-09-26 2005-09-28 Sumitomo Bakelite Co Epoxy resin composition and semiconductor devices
CN112226041A (zh) * 2020-10-12 2021-01-15 江苏华海诚科新材料股份有限公司 一种高导热型环氧树脂组合物及其制备方法

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