JPH08198937A - 液状エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低粘度で取扱い性が良く、樹脂封止層をスポ
ット封止で形成するのに適し、ポットライフにすぐれ、
かつ、耐湿性、耐熱性及び電気特性等に優れた信頼性の
高い硬化物を得ることができる液状エポキシ樹脂組成物
を提供する。 【構成】 分子中に２個以上のグリシジル基を有するエ
ポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤と、充填材を含有
する常温で液状のエポキシ樹脂組成物において、硬化剤
が、アリル化ビスフェノール化合物と、分子中に３個以
上のフェノール性水酸基を有する化合物を含有している
ことを特徴としている。また、分子中に３個以上のフェ
ノール性水酸基を有する化合物がピロガロールであるこ
とを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体封止材と
して用いられる液状エポキシ樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エポキシ樹脂組成物は、優れた電
気的性能と接着力とを有するため、電気・電子分野の種
々の用途に使用されている。エポキシ樹脂組成物は、そ
の硬化に際して、種々の硬化剤を使用し、硬化剤の種類
により硬化物の性能が大きく異なることが知られてお
り、用途によって硬化剤が使い分けられている。例え
ば、接着剤や積層板の用途では接着性が最も重要視され
るために、長期耐水性、ポットライフの点では劣るが、
接着性に優れるアミン系の硬化剤が用いられ、注型材用
途では、接着性、長期耐水性の点では劣るが、電気的性
能と低粘度の点で優れる酸無水物系が用いられる。そし
て、封止材用途では、高粘度であるが、接着性、耐水
性、電気的性能等のバランスに優れる点からフェノール
系硬化剤が用いられている。

【０００３】また、従来、無溶剤型の接着剤、封止材、
塗料等の液状エポキシ樹脂組成物の硬化剤として、アミ
ン系硬化剤や酸無水物が知られている。アミン系硬化剤
や酸無水物系硬化剤は、液状化が容易であるが、以下の
ような問題点を有している。すなわち、アミン系硬化剤
を用いた場合は、硬化物の架橋構造中に３級アミン構造
が存在するため吸湿性が高くなる。酸無水物硬化剤を用
いた場合は、硬化物の架橋構造中のエステル構造が化学
的に加水分解され易いため、長期耐水性に劣る上に、硬
化剤の酸無水物基とエポキシ樹脂のエポキシ基との反応
によって、接着に寄与するアルコール性水酸基が副生し
難いことから、硬化物が接着性に劣る。一方、フェノー
ルノボラック樹脂に代表されるフェノール系硬化剤は、
接着性、耐水性、電気的性能等の点で優れるが、液状化
が困難であるという理由から、一般には、液状エポキシ
樹脂組成物の用途には使用されていない。

【０００４】最近の電子部品は高密度化・薄型化の傾向
にあるため、従来のトランスファー成形したパッケージ
から、ベアチップを実装して液状の封止材で封止する、
いわゆるチップオンボード（ＣＯＢ）やＴＡＢ（Tape A
utomated Bonding）という方式に代わりつつある。従来
の液状封止材としては、上述のように、粘度面の制限か
ら、アミン系又は酸無水系硬化剤を用いた液状エポキシ
樹脂組成物が主流を占めている。しかし、アミン系又は
酸無水系硬化剤を用いた液状エポキシ樹脂組成物からな
る液状封止材は、フェノール系硬化剤を用いた固形状エ
ポキシ樹脂組成物からなるトランスファー成形材料に比
べ、総合的な信頼性に劣る。そのため、液状封止材の信
頼性の向上が強く望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低粘
度で取扱い性が良く、樹脂封止層をスポット封止で形成
するのに適し、ポットライフに優れ、かつ、耐湿性、耐
熱性及び電気特性等に優れた信頼性の高い硬化物を得る
ことができる液状エポキシ樹脂組成物を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の液
状エポキシ樹脂組成物は、分子中に２個以上のグリシジ
ル基を有するエポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤
と、充填材を含有する常温で液状のエポキシ樹脂組成物
において、硬化剤が、アリル化ビスフェノール化合物
と、分子中に３個以上のフェノール性水酸基を有する化
合物を含有していることを特徴としている。

【０００７】請求項２に係る発明の液状エポキシ樹脂組
成物は、上記の分子中に３個以上のフェノール性水酸基
を有する化合物がピロガロールであることを特徴として
いる。

【０００８】請求項３に係る発明の液状エポキシ樹脂組
成物は、請求項１又は請求項２記載の液状エポキシ樹脂
組成物において、エポキシ樹脂が、２５℃における粘度
が２０００センチポイズ以下のビスフェノールＦ型エポ
キシ樹脂をエポキシ樹脂全量に対し５０重量％以上含有
しているエポキシ樹脂であることを特徴としている。

【０００９】請求項４に係る発明の液状エポキシ樹脂組
成物は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の
液状エポキシ樹脂組成物において、硬化促進剤がリン系
化合物であることを特徴としている。

【００１０】請求項５に係る発明の液状エポキシ樹脂組
成物は、請求項４記載の液状エポキシ樹脂組成物におい
て、硬化促進剤が熱可塑性樹脂に担持させたリン系化合
物であることを特徴としている。

【００１１】以下、本発明を詳しく説明する。本発明の
液状エポキシ樹脂組成物を構成するマトリックス樹脂と
しては、エポキシ樹脂を使用する。このエポキシ樹脂
は、常温で液状であればよく、液状エポキシ樹脂と固形
状エポキシ樹脂との混合物であってもよい。このエポキ
シ樹脂は、１分子中に２個以上のグリシジル基を有する
エポキシ樹脂であって、例えば、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、ノボラ
ック型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂、グリシ
ジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ビ
フェニル型エポキシ樹脂等が例示できるが、これらに限
定されるものではない。これらのエポキシ樹脂の中でも
特に、分子蒸留によって得られる、２５℃における粘度
が２０００センチポイズ以下のビスフェノールＦ型エポ
キシ樹脂が好ましく、このビスフェノールＦ型エポキシ
樹脂の含有割合がエポキシ樹脂全量に対し５０重量％以
上であることが望ましい。すなわち、この含有割合が５
０重量％未満の場合には、液状エポキシ樹脂組成物の粘
度が増大し、取扱い性が悪くなる傾向にある。

【００１２】本発明の液状エポキシ樹脂組成物に用いる
硬化剤は、アリル化ビスフェノール化合物と、分子中に
３個以上のフェノール性水酸基を有する化合物を含有し
ていることが必須である。すなわち、アリル化ビスフェ
ノール化合物と、分子中に３個以上のフェノール性水酸
基を有する化合物を含有することにより、液状エポキシ
樹脂組成物が低粘度になり、かつ、物性が向上する。上
記アリル化ビスフェノール化合物としては、種々のもの
を用いることができるが、下記式又は下記式で表さ
れるアリル化ビスフェノールを含有することが、合成の
容易さ及び粘度の低さの点から好ましい。下記式、
で表されるアリル化ビスフェノールは、アリル化されて
いないビスフェノールから合成が可能である。アリル化
されていないビスフェノールは、一般的に高融点の固体
であり、フェノールノボラック樹脂と同様に、硬化剤と
して用いた場合、エポキシ樹脂組成物に良好な流動性を
与えることは困難であるが、アリル化することにより、
常温で液状の化合物となるか、固体状であっても融点が
大幅に低下した化合物となる。従って、アリル化された
ビスフェノールを硬化剤として用いることにより、フェ
ノール系化合物を含有していて、常温で液状のエポキシ
樹脂組成物を得ることが可能となる。ただし、アリル化
されたビスフェノールのみを硬化剤とした場合には、加
熱しても硬化しない問題が生じるので、本発明では分子
中に３個以上のフェノール性水酸基を有する化合物を併
用するようにしている。

【００１３】

【化１】

【００１４】

【化２】

【００１５】上記の分子中に３個以上のフェノール性水
酸基を有する化合物としては、種々のものを用いること
ができるが、ピロガロールであることが、硬化物の架橋
密度の高さ及び粘度の低さの点から好ましい。なお、本
発明で使用する硬化剤としては、上記の硬化剤以外に、
特性を損なわない範囲内で他の硬化剤を併用してもよ
い。

【００１６】本発明の液状エポキシ樹脂組成物に用いる
硬化促進剤としては、例えば、リン系、３級アミン系、
イミダゾール類、金属塩等を挙げることができる。これ
らの硬化促進剤の中でも、特にトリフェニルホスフィン
等のリン系化合物が硬化物の吸湿率の低さの点から好ま
しい。また、硬化促進剤が熱可塑性樹脂に担持させたリ
ン系化合物である場合には、液状エポキシ樹脂組成物の
ポットライフが長くなり、さらに好ましい。ここでいう
「熱可塑性樹脂に担持させた」とは、例えば、熱可塑性
樹脂への吸着処理や、熱可塑性樹脂によるマイクロカプ
セル化等の各種処理により、熱可塑性樹脂とリン系化合
物が混在する状態になっていることを指している。

【００１７】本発明の液状エポキシ樹脂組成物に用いる
充填材としては、結晶シリカ、アルミナ、炭酸カルシウ
ム、酸化亜鉛等を例示でき、必要に応じてカップリング
剤で表面処理された充填材を用いることもできる。

【００１８】さらに、本発明では、必要に応じて、難燃
剤、顔料、染料、離型剤等を添加することができる。

【００１９】

【作用】本発明で、硬化剤として、アリル化ビスフェノ
ール化合物と、分子中に３個以上のフェノール性水酸基
を有する化合物を含有することは、液状エポキシ樹脂組
成物を低粘度化し、かつ、硬化物の信頼性を高める作用
をする。

【００２０】

【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。

【００２１】実施例１〜５及び比較例１〜２ エポキシ樹脂としては下記の２種類のエポキシ樹脂を表
１及び表２に示す割合で配合して使用した。 （１）エポキシ樹脂ＹＤ８１２５−−−エポキシ当量１
７５、２５℃における粘度４０ポイズの分子蒸留タイプ
のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂〔東都化成（株）
製、品番ＹＤ８１２５〕 （２）エポキシ樹脂ＹＤＦ８１７０−−−エポキシ当量
１６０、２５℃における粘度２０ポイズのビスフェノー
ルＦ型エポキシ樹脂〔東都化成（株）製、品番ＹＤＦ８
１７０〕

【００２２】硬化剤としては下記の３種類の硬化剤を表
１及び表２に示す割合で配合して使用した。 （１）硬化剤ＰＦ０１２−−−前記式で示されるアリ
ル化ビスフェノールＡである、三井東圧化学（株）製の
品番ＰＦ０１２（フェノール性水酸基当量１５４） （２）硬化剤Ｔ０１１８−−−下記式で示される、フ
ェノール性水酸基当量が６１．５の2,2',4,4'-テトラヒ
ドロキシベンゾフェノン〔東都化成（株）製、品番Ｔ０
１１８〕

【００２３】

【化３】

【００２４】（３）硬化剤ピロガロール−−−和光純薬
工業（株）製の試薬、フェノール性水酸基当量４２

【００２５】硬化促進剤としては下記の３種類の硬化促
進剤を表１及び表２に示す割合で配合して使用した。 （１）硬化促進剤ＳＡ１０２−−−1,8 ジアザ−ビシク
ロ-(5,4,0)ウンデセン-7〔ＤＢＵ〕のオクチル酸塩〔サ
ンアブロ（株）製、品番ＳＡ１０２〕 （２）硬化促進剤ＴＰＰ−−−トリフェニルホスフィ
ン、和光純薬工業（株）製の試薬 （３）硬化促進剤ＭＣＥ−−−熱可塑性樹脂であるアク
リル系樹脂に硬化促進剤であるトリフェニルホスフィン
を担持させてある、日本化薬株式会社製の商品名ＭＣＥ
（トリフェニルホスフィンの含有率５重量％のもの）

【００２６】充填材としては、龍森株式会社製の破砕溶
融シリカ、商品名ＲＤ−８を表１及び表２に示す割合で
配合して使用した。

【００２７】表１及び表２に示した配合量（重量部）に
基づいて各原料を配合し、ホモデイスパーで均一に混合
して液状エポキシ樹脂組成物を得た。

【００２８】得られた液状エポキシ樹脂組成物を用い
て、テストボードに装着された、回路が形成されたシリ
コンチップを封止し、次いで１２０℃で１時間加熱後、
１６０℃で３時間加熱して硬化させた。このようにして
得られた液状エポキシ樹脂組成物及び硬化物の各種性能
を測定し、その結果を表１及び表２に示した。

【００２９】各種性能の測定は以下のようにして行っ
た。 〔１〕粘度 得られた液状エポキシ樹脂組成物の２５℃での粘度をＢ
型粘度計を用いて測定した（初期の粘度）。

【００３０】〔２〕ポットライフ 得られた液状エポキシ樹脂組成物を５℃で１ヵ月間保存
後の２５℃での粘度をＢ型粘度計を用いて測定し、この
１ヵ月間保存後の粘度を上記の初期の粘度で割って算出
した値を使用した。

【００３１】〔３〕ＰＣＴ信頼性試験 液状エポキシ樹脂組成物を用いて、封止、加熱して得ら
れた上記のテストボードを、１２１℃、２気圧、相対湿
度１００％のＰＣＴ条件で処理し、回路の不良発生まで
の時間で評価した。

【００３２】〔４〕ＴＣ信頼性試験 液状エポキシ樹脂組成物を用いて、封止、加熱して得ら
れた上記のテストボードを、気相で−５０℃で３０分、
室温で５分、１２５℃で３０分の温度サイクルを１サイ
クルとして処理し、回路の不良発生までのサイクル数で
評価した。

【００３３】〔５〕吸湿率 液状エポキシ樹脂組成物をφ５０ｍｍ、厚み３ｍｍの円
盤に成形し、この円盤を１２０℃で１時間加熱後、さら
に１６０℃で３時間加熱して試験片とした。この試験片
を１２１℃、２気圧、相対湿度１００％のＰＣＴ条件で
５００時間処理し、処理後の重量増加率を求めて吸湿率
とした。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】表１及び表２の結果から、比較例１に比
べ、本発明の実施例は粘度、ＰＣＴ信頼性、ＴＣ信頼
性、吸湿率の点で優れていることが確認された。なお、
比較例２では硬化剤がアリル化ビスフェノール化合物の
みであるため、加熱しても硬化しなかった。

【００３７】

【発明の効果】請求項１〜５に係る発明の液状エポキシ
樹脂組成物は、上記のように構成されているので、低粘
度で取扱い性が良く、樹脂封止層をスポット封止で形成
するのに適し、かつ、請求項１〜５に係る発明の液状エ
ポキシ樹脂組成物を用いることにより、耐湿性、耐熱性
及び電気特性等に優れた信頼性の高い硬化物を得ること
ができるようになる。

【００３８】請求項５に係る発明の液状エポキシ樹脂組
成物は、上記の効果に加えてポットライフが優れたエポ
キシ樹脂組成物となる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分子中に２個以上のグリシジル基を有す
   るエポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤と、充填材を
   含有する常温で液状のエポキシ樹脂組成物において、硬
   化剤が、アリル化ビスフェノール化合物と、分子中に３
   個以上のフェノール性水酸基を有する化合物を含有して
   いることを特徴とする液状エポキシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】 上記の分子中に３個以上のフェノール性
   水酸基を有する化合物がピロガロールであることを特徴
   とする請求項１記載の液状エポキシ樹脂組成物。
3. 【請求項３】 エポキシ樹脂が、２５℃における粘度が
   ２０００センチポイズ以下のビスフェノールＦ型エポキ
   シ樹脂をエポキシ樹脂全量に対し５０重量％以上含有し
   ているエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１又
   は請求項２記載の液状エポキシ樹脂組成物。
4. 【請求項４】 硬化促進剤がリン系化合物であることを
   特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載
   の液状エポキシ樹脂組成物。
5. 【請求項５】 硬化促進剤が熱可塑性樹脂に担持させた
   リン系化合物であることを特徴とする請求項４記載の液
   状エポキシ樹脂組成物。